(57)【要約】  弾性波素子は、圧電基板と、圧電基板に主要弾性波を励振して出力するように構成された励振電極と、主要弾性波を受信するように構成された受信電極と、励振電極と受信電極との間において圧電基板を主要弾性波が伝搬するように構成された伝搬路と、検出対象物質と反応するように構成された感応部とを備える。伝搬路は、主要弾性波が伝搬路に沿って感応部を複数の回数通過するように構成されている。この弾性波素子は検出対象物質に対する高いセンシング感度を有する。
2014054269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の前記上面上に第１主要弾性波を励振して出力するように構成された第１励振電極と、
前記第１主要弾性波を受信するように構成された第１受信電極と、
前記第１励振電極から前記第１受信電極まで前記圧電基板の前記上面を前記第１主要弾性波が伝搬するように構成された第１伝搬路と、
前記圧電基板の前記上面上に第２主要弾性波を励振して出力するように構成された第２励振電極と、
前記第２主要弾性波を受信するように構成された第２受信電極と、
前記第２励振電極から前記第２受信電極まで前記圧電基板の前記上面を前記第２主要弾性波が伝搬するように構成された第２伝搬路と、
前記第１伝搬路と前記第２伝搬路の上方に設けられて、検出対象物質と反応するように構成された感応部と、
を備え、
前記第１伝搬路は、前記第１主要弾性波が前記第１伝搬路に沿って前記感応部を所定の複数の回数通過するように構成されており、
前記第２伝搬路は、前記第２主要弾性波が前記第２伝搬路に沿って前記感応部を前記所定の複数の回数通過するように構成されており、
前記第１受信電極は、前記受信した前記第１主要弾性波による第１信号を出力するように構成されており、
前記第２受信電極は、前記受信した前記第２主要弾性波による第２信号を出力するように構成されており、
前記第１信号と前記第２信号とが合成されることで互いに強めあうように重畳しあうように、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極とが配置されている、弾性波素子。
【請求項２】
前記感応部は、前記第１励振電極に面する第１外縁と、前記第１受信電極に面する第２外縁とを有し、
前記第１伝搬路は、前記第１主要弾性波が前記感応部の前記第１外縁から前記第２外縁までの領域を複数の回数通過するように構成されている、請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項３】
前記圧電基板の前記上面上に第３主要弾性波を励振して出力するように構成された第３励振電極と、
前記第３主要弾性波を受信するように構成された第３受信電極と、
前記第３励振電極から前記第３受信電極まで前記圧電基板の前記上面を第３主要弾性波が伝搬するように構成された第３伝搬路と、
をさらに備え、
前記感応部は前記第１伝搬路と前記第２伝搬路と前記第３伝搬路との上方に設けられており、
前記第３伝搬路は、前記第３主要弾性波が前記第３伝搬路に沿って前記感応部を複数の回数通過するように構成されており、
前記第１励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第１伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過する第４主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記第１受信電極は、前記第４主要弾性波を受信し、前記受信した前記第４主要弾性波による第４信号を出力するように構成されており、
前記第２励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第２伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過する第５主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記第２受信電極は、前記第５主要弾性波を受信し、前記受信した前記第５主要弾性波による第５信号を出力するように構成されており、
前記第３励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第３伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過する第６主要弾性波を励振するように構成されており、
前記第３受信電極は、前記受信した前記第３主要弾性波による第３信号を出力するように構成されており、
前記第３受信電極は、前記第６主要弾性波を受信し、前記受信した前記第６主要弾性波による第６信号を出力するように構成されており、
前記第４信号と前記第５信号と前記第６信号とが合成されることで互いに打ち消しあい、かつ前記第１信号と前記第２信号と前記第３信号とが合成されることで互いに強めあい重畳するように、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とが配置されている、請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項４】
前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極とは、他方向と比較して前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とに向う方向に前記第１主要弾性波と前記第２主要弾性波と前記第３主要弾性波とをそれぞれ相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であり、
前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とは、他方向からと比較して前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極に向かう方向から前記第１主要弾性波と前記第２主要弾性波と前記第３主要弾性波とをそれぞれ相対的に効率よく受信する一方向性電極である、請求項３に記載の弾性波素子。
【請求項５】
前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極とのそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とのそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記感応部は、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極とに面する第１外縁と、前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とに面する第２外縁とを有し、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極のそれぞれの前記複数の電極指の延びる方向と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極のそれぞれの前記複数の電極指の延びる方向との両者と異なる、請求項３に記載の弾性波素子。
【請求項６】
前記圧電基板の前記上面上に設けられて、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とを覆う誘電体膜をさらに備えた、請求項３に記載の弾性波素子。
【請求項７】
前記誘電体膜は、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極と前記第１伝搬路と前記第２伝搬路と前記第３伝搬路とを覆い、
前記感応部は、前記第１伝搬路と前記第２伝搬路と前記第３伝搬路との上方で前記誘電体膜の上面上に設けられている、請求項６に記載の弾性波素子。
【請求項８】
前記誘電体膜の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項７に記載の弾性波素子。
【請求項９】
前記感応部は前記誘電体膜の上面に設けられた接着層を有し、
前記接着層の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項７に記載の弾性波素子。
【請求項１０】
前記誘電体膜の外縁は、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極とについて前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とそれぞれ反対側に位置する第１部分と第２部分と第３部分とを有し、
前記第１励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第２励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記第３励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の前記第１部分の延びる方向と前記第２部分の延びる方向と前記第３部分との延びる方向は、前記第１励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第３励振電極の前記複数の電極指の延びる方向とそれぞれ異なる、請求項６に記載の弾性波素子。
【請求項１１】
前記誘電体膜の外縁は、前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とについて前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極とのそれぞれ反対側に位置する第１部分と第２部分と第３部分とを有し、
前記第１受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第２受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記第３受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の前記第１部分の延びる方向と前記第２部分の延びる方向と前記第３部分との延びる方向は、前記第１受信電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２受信電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第３受信電極の前記複数の電極指の延びる方向とそれぞれ異なる、請求項６に記載の弾性波素子。
【請求項１２】
第３から第ｍ励振電極（ｍは３以上の奇数）と、
第３から第ｍ受信電極と、
前記第３から第ｍ励振電極から前記第３から第ｍ受信電極までそれぞれ設けられた第３から第ｍ伝搬路と、
をさらに備え、
第３から第ｍ励振電極は前記圧電基板の前記上面上に第３から第ｍ主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記第３から第ｍ受信電極は前記第３から第ｍの励振電極から出力された前記第３から第ｍ主要弾性波をそれぞれ受信するように構成されており、
前記第３から第ｍ伝搬路は、前記第３から第ｍ主要弾性波がそれぞれ伝搬するように構成されており、
前記感応部は前記第１から第ｍ伝搬路の上方に設けられており、
前記第１から第ｍ主要弾性波は波長λを有し、
前記第１から第ｍ励振電極と前記第１から第ｍ受信電極との間の第１から第ｍ距離のうちの２つの距離は互いにλ／ｍ＋ｎ・λ−λ／１８・（ｍ−１）からλ／ｍ＋ｎ・λ＋λ／１８・（ｍ−１）までの範囲の差だけ異なり（ｎは整数）、
前記第３から第ｍ主要弾性波はそれぞれ前記第３から第ｍ伝搬路に沿って前記感応部を複数の回数通過するように構成されている、請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項１３】
前記第１主要弾性波を反射する第１反射器と、
前記第２主要弾性波を反射する第２反射器と、
をさらに備え、
前記第１伝搬路は前記第１受信電極と前記第１反射器との間に設けられており、
前記第２伝搬路は前記第２受信電極と前記第２反射器との間に設けられており、
前記第１励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記感応部を通過せずに前記第１受信電極に到達する第３主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記第２励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記感応部を通過せずに前記第２受信電極に到達する第４主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記出力された第１主要弾性波は前記第１受信電極を通過してから、前記第１伝搬路に沿って前記第１反射器に反射されて前記第１受信電極に到達して受信され、
前記出力された第２主要弾性波は前記第２受信電極を通過してから、前記第２伝搬路に沿って前記第１反射器に反射されて前記第２受信電極に到達して受信され、
前記第１受信電極は、前記到達した第３主要弾性波を受信して前記到達した第３主要弾性波による第３信号を出力するように構成されており、
前記第２受信電極は、前記到達した第４主要弾性波を受信して前記到達した第４主要弾性波による第４信号を出力するように構成されており、
前記第３信号と前記第４信号とが合成されることで互いに打ち消し合い、かつ前記第１信号と前記第２信号とが合成されることで互いに強めあい重畳するように、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第１反射器と前記第２反射器とが配置されている、請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項１４】
前記第１励振電極と前記第２励振電極とは他方向と比較して前記第１受信電極と前記第２受信電極とに向かう方向に前記第１主要弾性波と前記第２主要弾性波とをそれぞれ相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極である、請求項１３に記載の弾性波素子。
【請求項１５】
前記感応部は、前記第１受信電極と前記第２受信電極とに面する第１外縁と、前記第１反射器と前記第２反射器とに面する第２外縁とを有し、
前記第１受信電極と前記第２受信電極とのそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第１反射器と前記第２反射器とのそれぞれは複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、
前記感応部の前記第１外縁と前記第２外縁の延びる方向は、前記第１受信電極と前記第２受信電極とのそれぞれの前記複数の電極指の延びる方向と前記第１反射器と前記第２反射器とのそれぞれの前記複数の電極指の延びる方向との両者と異なる、請求項１３に記載の弾性波素子。
【請求項１６】
前記圧電基板の前記上面上に設けられて、少なくとも前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第１反射器と前記第２反射器とを覆う誘電体膜をさらに備えた、請求項１３に記載の弾性波素子。
【請求項１７】
前記圧電基板の前記上面上に設けられて、少なくとも前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第１伝搬路と前記第２伝搬路とを覆う誘電体膜をさらに備え、
前記感応部は前記第１伝搬路と前記第２伝搬路との上方で誘電体膜の上面上に設けられている、請求項１３に記載の弾性波素子。
【請求項１８】
前記誘電体膜の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項１７に記載の弾性波素子。
【請求項１９】
前記感応部は前記誘電体膜の上面に設けられた接着層を有し、
前記接着層の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項１７に記載の弾性波素子。
【請求項２０】
前記誘電体膜の外縁は、前記第１励振電極と前記第２励振電極とについて前記第１受信電極と前記第２受信電極とそれぞれ反対側に位置する第１部分と第２部分とを有し、
前記第１励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第２励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の前記第１部分の延びる方向と前記第２部分との延びる方向は、前記第１励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２励振電極の前記複数の電極指の延びる方向とそれぞれ異なる、請求項１６または１７に記載の弾性波素子。
【請求項２１】
前記誘電体膜の外縁は、前記第１反射器と前記第２反射器とについて前記第１受信電極と前記第２受信電極とそれぞれ反対側に位置する第１部分と第２部分とを有し、
前記第１反射器と前記第２反射器は、複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、
前記誘電体膜の前記外縁の前記第１部分の延びる方向と前記第２部分の延びる方向は、前記第１反射器の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２反射器の前記複数の電極指の延びる方向とそれぞれ異なる、請求項１６または１７に記載の弾性波素子。
【請求項２２】
前記第１励振電極と前記第２励振電極とのそれぞれと、前記第１受信電極と前記第２受信電極側とのそれぞれとの間に設けられたシールド電極をさらに備えた、請求項１３に記載の弾性波素子。
【請求項２３】
前記第１伝搬路上に設けられた第１反射器と、
前記第２伝搬路上に設けられた第２反射器と、
をさらに備え、
前記第１励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第１伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過して前記第１受信電極に到達する第３主要弾性波を励振するように構成されており、
前記第２励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第３伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過して前記第２受信電極に到達する第４主要弾性波を励振するように構成されており、
前記第１受信電極は、前記第３主要弾性波を受信して前記受信した前記第３主要弾性波による第３信号を出力するように構成されており、
前記第２受信電極は、前記第４主要弾性波を受信して前記受信した前記第４主要弾性波による第４信号を出力するように構成されており、
前記第３信号と前記第４信号とは合成されることで互いに打ち消し合うと共に、前記第１信号と前記第２信号とが合成されることで互いに強めあい重畳するように、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第１反射器と前記第２反射器とが配置されている、請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項２４】
前記第１励振電極と前記第２励振電極とは他方向と比較して前記第１受信電極と前記第２受信電極に向かう方向に、前記主要弾性波を相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であり、
前記第１受信電極と前記第２受信電極とは、他方向からと比較してそれぞれ前記第１励振電極と前記第２励振電極とに向かう方向から前記主要弾性波を相対的に効率よく受信する一方向性電極である、請求項２３に記載の弾性波素子。
【請求項２５】
前記感応部は、前記第１励振電極と前記第２励振電極とに面する第１外縁と、前記第１受信電極と前記第２受信電極とに面する第２外縁とを有し、
前記第１励振電極と前記第２励振電極とのそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第１受信電極と前記第２受信電極とのそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記第１励振電極と前記第２励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第１受信電極と前記第２受信電極の前記複数の電極指の延びる方向との両者と異なる、請求項２３に記載の弾性波素子。
【請求項２６】
前記圧電基板の前記上面上に設けられて、少なくとも前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第１反射器と前記第２反射器を覆う誘電体膜をさらに備えた、請求項２３に記載の弾性波素子。
【請求項２７】
前記誘電体膜は前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第１伝搬路と前記第２伝搬路とを覆い、
前記感応部は、前記第１伝搬路と前記第２伝搬路の上方で前記誘電体膜の上面上に設けられている、請求項２６に記載の弾性波素子。
【請求項２８】
前記誘電体膜の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項２７に記載の弾性波素子。
【請求項２９】
前記感応部は前記誘電体膜の上面に設けられた接着層を有し、
前記接着層の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項２７に記載の弾性波素子。
【請求項３０】
前記誘電体膜の外縁は、前記第１励振電極と前記第２励振電極とについて前記第１受信電極と前記第２受信電極とそれぞれ反対側に位置する第１部分と第２部分とを有し、
前記第１励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第２励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の前記第１部分の延びる方向と前記第２部分との延びる方向は、前記第１励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２励振電極の前記複数の電極指の延びる方向とそれぞれ異なる、請求項２６に記載の弾性波素子。
【請求項３１】
前記誘電体膜の外縁は、前記第１受信電極と前記第２受信電極とについて前記第１励振電極と前記第２励振電極とのそれぞれ反対側に位置する第１部分と第２部分とを有し、
前記第１受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第２受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の前記第１部分の延びる方向と前記第２部分との延びる方向とは、前記第１受信電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２受信電極の前記複数の電極指の延びる方向とそれぞれ異なる、請求項２６に記載の弾性波素子。
【請求項３２】
請求項１から請求項３１のいずれか一項に記載の弾性波素子と、
前記受信電極の受信した前記第１主要弾性波の特性を検出する検出部と、
を備えた弾性波センサ。
【請求項３３】
上面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の前記上面上に主要弾性波を励振して出力するように構成された励振電極と、
前記励振電極が出力した前記主要弾性波を反射するように構成された第１反射器と、
前記第１反射器が反射した前記主要弾性波を反射するように構成された第２反射器と、
前記第２反射器が反射した前記主要弾性波を受信するように構成された受信電極と、
前記励振電極から前記第１反射器と前記第２反射器とを通って前記受信電極まで前記圧電基板の前記上面を前記主要弾性波が伝搬するように構成された伝搬路と、
前記伝搬路の上方に設けられて、検出対象物質と反応するように構成された感応部と、
を備え、
前記伝搬路は、前記主要弾性波が前記感応部を複数の回数通過するように構成されている、弾性波素子。
【請求項３４】
前記感応部は、前記励振電極に面する第１外縁と、前記受信電極に面する第２外縁とを有し、
前記伝搬路は、前記主要弾性波が前記感応部の前記第１外縁から前記第２外縁までの領域を複数の回数通過するように構成されている、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項３５】
前記励振電極は、他方向と比較して前記第１反射器に向かう方向に前記主要弾性波を相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であり、
前記受信電極は、他方向からと比較して前記第２反射器に向かう方向から前記主要弾性波を相対的に効率よく受信する一方向性電極である、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項３６】
前記感応部は、前記励振電極に面する第１外縁と、前記第１反射器に面する第２外縁とを有し、
前記励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第１反射器は複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第１反射器の前記複数の電極指の延びる方向との両者と異なる、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項３７】
前記伝搬路は前記励振電極から前記第１反射器までの部分を有し、
前記感応部は、前記励振電極に面する第１外縁と、前記第１反射器に面する第２外縁とを有し、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記伝搬路の前記部分に対して傾斜している、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項３８】
前記第１反射器は複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、
前記第２反射器は複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、
前記感応部は、前記第１反射器に面する第１外縁と、前記第２反射器に面する第２外縁とを有し、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記第１反射器の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２反射器の前記複数の電極指の延びる方向との両者と異なる、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項３９】
前記伝搬路は前記第１反射器から前記第２反射器までの部分を有し、
前記感応部は、前記第１反射器に面する第１外縁と、前記第２反射器に面する第２外縁とを有し、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記伝搬路の前記部分に対して傾斜している、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項４０】
前記受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記第２反射器は複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、
前記感応部は、前記受信電極に面する第１外縁と、前記第２反射器に面する第２外縁とを有し、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記受信電極の前記複数の電極指の延びる方向と前記第２反射器の前記複数の電極指の延びる方向との両者と異なる、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項４１】
前記伝搬路は前記第２反射器から前記受信電極までの部分を有し、
前記感応部は、前記受信電極に面する第１外縁と、前記第２反射器に面する第２外縁とを有し、
前記感応部の前記第１外縁の延びる方向と前記第２外縁の延びる方向は、前記伝搬路の前記部分に対して傾斜している、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項４２】
前記圧電基板の前記上面上に設けられて、前記励振電極と前記受信電極と前記第１反射器と前記第２反射器とを覆う誘電体膜をさらに備えた、請求項３３に記載の弾性波素子。
【請求項４３】
前記誘電体膜は前記伝搬路をさらに覆い、
前記感応部は前記誘電体膜の前記上面上に設けられている、請求項４２に記載の弾性波素子。
【請求項４４】
前記誘電体膜の上面には前記検出対象物質と結合するように構成された凹部が設けられている、請求項４３に記載の弾性波素子。
【請求項４５】
前記感応部は前記誘電体膜の上面に設けられた接着層を有し、
前記接着層は前記検出対象物質が結合するように構成された凹部が設けられた上面を有する、請求項４３に記載の弾性波素子。
【請求項４６】
前記誘電体膜は前記励振電極について前記第１反射器側の反対側に位置する外縁を有し、
前記励振電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の延びる方向は前記励振電極の前記複数の電極指の延びる方向と異なる、請求項４２に記載の弾性波素子。
【請求項４７】
前記誘電体膜は前記受信電極について前記第２反射器の反対側に位置する外縁を有し、
前記受信電極は、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を有するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、
前記誘電体膜の前記外縁の延びる方向は、前記受信電極の前記複数の電極指の延びる方向と異なる、請求項４２に記載の弾性波素子。
【請求項４８】
請求項３３から請求項４７のいずれか一項に記載の弾性波素子と、
前記受信電極の受信した前記主要弾性波の特性を検出する検出部と、
を備えた弾性波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象物質に反応する或いは検出対象物質が付着する感応部を備えた弾性波素子とこれを用いた弾性波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２８は特許文献１に記載されている従来の弾性波素子５０１の上面模式図である。弾性波素子５０１は、圧電基板５０２と、圧電基板５０２の上に形成された励振電極５０３及び受信電極５０４と、圧電基板５０２の上に励振電極５０３および受信電極５０４を覆うように形成された誘電体膜５０６と感応部５０５と検出部とを備える。感応部５０５は、圧電基板５０２の上であって励振電極５０３及び受信電極５０４の間における主要弾性波５０７の伝搬路の上に形成されている。検出部は励振電極５０３によって励振される主要弾性波５０７の特性を検出する。【０００３】
検出対象物質を含む可能性のある、呼気、検査液等の被検査物質を感応部５０５に接触させるに起因して主要弾性波５０７の周波数や位相等の特性が変化する。検出部はその特性の変化を検出し、検出対象物質の有無、或いはその濃度などを検知する。【０００４】
従来の弾性波素子５０１では、感応部５０５によるセンシングの感度を確保できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３０５１９号
【発明の概要】
【０００６】
弾性波素子は、圧電基板と、圧電基板に主要弾性波を励振して出力するように構成された励振電極と、主要弾性波を受信するように構成された受信電極と、励振電極と受信電極との間において圧電基板を主要弾性波が伝搬するように構成された伝搬路と、検出対象物質と反応するように構成された感応部とを備える。伝搬路は、主要弾性波が伝搬路に沿って感応部を複数の回数通過するように構成されている。
【０００７】
この弾性波素子は検出対象物質に対する高いセンシング感度を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における弾性波素子の上面模式図である。
【図２】図２は図１に示す弾性波素子の線２−２における断面模式図である。
【図３】図３は実施の形態１における弾性波センサの模式図である。
【図４】図４は実施の形態１における他の弾性波素子の上面模式図である。
【図５】図５は実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図６】図６は実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図７】図７は実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の実施の形態２における弾性波素子の上面模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８Ａに示す弾性波素子の線８Ｂ−８Ｂにおける断面模式図である。
【図９】図９は実施の形態２における弾性波センサの模式図である。
【図１０】図１０は実施の形態２における弾性波素子の断面模式図である。
【図１１】図１１は実施の形態２における他の弾性波素子の上面模式図である。
【図１２】図１２は実施の形態２におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図１３】図１３は実施の形態２におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは本発明の実施の形態３における弾性波素子の上面模式図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは図１４Ａに示す弾性波素子の線１４Ｂ−１４Ｂにおける断面模式図である。
【図１５】図１５は実施の形態３における弾性波センサの模式図である。
【図１６】図１６は実施の形態３における弾性波素子の動作を示す模式図である。
【図１７】図１７は実施の形態３における弾性波素子の断面模式図である。
【図１８】図１８は実施の形態３における他の弾性波素子の上面模式図である。
【図１９】図１９は図１８に示す弾性波素子の動作を示す模式図である。
【図２０】図２０は実施の形態３におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図２１】図２１は実施の形態３におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図２２】図２２は本発明の実施の形態４における弾性波素子の上面模式図である。
【図２３】図２３は図２２に示す弾性波素子の線２３−２３における断面模式図である。
【図２４】図２４は実施の形態４における弾性波センサの模式図である。
【図２５】図２５は実施の形態４における他の弾性波素子の上面模式図である。
【図２６】図２６は実施の形態４におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図２７】図２７は実施の形態４におけるさらに他の弾性波素子の上面模式図である。
【図２８】図２８は従来の弾性波素子の上面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における弾性波素子２０１の上面模式図である。弾性波素子２０１は、トランスバーサル型の弾性波素子であって、生体の分子認識機構に基づいてタンパク質、遺伝子、又はシグナル分子などの検出対象物質をセンシングする弾性波センサに適用できる。
【００１０】
弾性波素子２０１は、圧電基板２０２と、圧電基板２０２の上面２０２ａ上に設けられた励振電極２３１、２３２、２３３とを備える。励振電極２３１、２３２、２３３は入力信号を受けて主要弾性波２０７１ａ、２０７２ａ、２０７３ａをそれぞれ励振する。励振電極２３１、２３２、２３３は互いに並列に接続されている。
【００１１】
弾性波素子２０１は、圧電基板２０２の上面２０２ａ上に設けられた受信電極２４１、２４２、２４３をさらに備える。受信電極２４１、２４２、２４３は励振電極２３１、２３２、２３３から出力された主要弾性波２０７１ａ、２０７２ａ、２０７３ａをそれぞれ受信する。受信電極２４１、２４２、２４３は、受信した主要弾性波２０７１ａ、２０７２ａ、２０７３ａに応じた出力信号をそれぞれ出力する。励振電極２３１は、受信電極２４１で反射して励振電極２３１でさらに反射して受信電極２４１で受信される主要弾性波２０７１ｂをさらに励振する。励振電極２３２は、受信電極２４２で反射して励振電極２３２でさらに反射して受信電極２４２で受信される主要弾性波２０７２ｂをさらに励振する。励振電極２３３は、受信電極２４３で反射して励振電極２３３でさらに反射して受信電極２４３で受信される主要弾性波２０７３ｂをさらに励振する。受信電極２４１は励振電極２３１から出力された主要弾性波２０７１ａ、２０７１ｂに応じた出力信号を出力する。受信電極２４２は励振電極２３２から出力された主要弾性波２０７２ａ、２０７２ｂに応じた出力信号を出力する。受信電極２４３は励振電極２３３から出力された主要弾性波２０７３ａ、２０７３ｂに応じた出力信号を出力する。受信電極２４１、２４２、２４３は互いに並列に接続されている。
【００１２】
弾性波素子２０１において、励振電極２３１と受信電極２４１との間には主要弾性波２０７１ａ、２０７１ｂが伝搬する伝搬路２９９１が形成され、励振電極２３２と受信電極２４２との間には主要弾性波２０７２ａ、２０７２ｂが伝搬する伝搬路２９９２が形成され、励振電極２３３と受信電極２４３との間には主要弾性波２０７３ａ、２０７３ｂが伝搬する伝搬路２９９３が形成される。
【００１３】
励振電極２３１から出力されて受信電極２４１に直接入力される主要弾性波２０７１ａによる信号と、励振電極２３２から出力されて受信電極２４２に直接入力される主要弾性波２０７２ａによる信号と、励振電極２３３から出力されて受信電極２４３に直接入力される主要弾性波２０７３ａによる信号が加算して合成されることで互いに打ち消しあうように、励振電極２３１、２３２、２３３及び受信電極２４１、２４２、２４３が配置される。
【００１４】
さらに、励振電極２３１と受信電極２４１との間の伝搬路２９９１を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４１に入力される主要弾性波２０７１ｂによる信号と、励振電極２３２と受信電極２４２との間の伝搬路２９９２を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４２に入力される主要弾性波２０７２ｂによる信号と、励振電極２３３と受信電極２４３との間の伝搬路２９９３を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４３に入力される主要弾性波２０７３ｂによる信号が加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳しあうように、励振電極２３１、２３２、２３３及び受信電極２４１、２４２、２４３が配置される。
【００１５】
図２は図１に示す弾性波素子２０１の伝搬路２９９１に沿った線２−２における断面図である。弾性波素子２０１は、圧電基板２０２の上面２０２ａ上に設けられた誘電体膜２０６と、誘電体膜２０６の上面２０６ａ上に設けられた感応部２０５とをさらに備える。感応部２０５は伝搬路２９９１〜２９９３の上方における誘電体膜２０６の上面２０６ａ上に位置しており、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質に反応する、若しくは検出対象物質又は結合物質が付着するように構成されている。
【００１６】
図３は弾性波素子２０１を用いた弾性波センサ２６１の模式図である。弾性波センサ２６１は、弾性波素子２０１と、受信電極２４１、２４２、２４３からの出力信号を合成して得られた合成信号を受ける検出部２２３とを備える。検出部２２３は、受信電極２４１、２４２、２４３によって受信された主要弾性波２０７１ｂ、２０７２ｂ、２０７３ｂの遅延時間特性、位相特性、或いは振幅特性などの特性を検出する。検出部２２３は励振電極２３１、２３２、２３３と電気的に接続されている。
【００１７】
弾性波素子２０１は、各種医療機器等の電子機器に内蔵されるマザーボードに搭載される。弾性波素子２０１は、このマザーボードに圧電基板２０２の電極２３１〜２３３、２４１〜２４３が設けられる面が対向するようにフェースダウン実装されていても良い。この場合は、受信電極２４１〜２４３が金属バンプ等を介して検出部２２３に電気的に接続される。弾性波素子２０１は、マザーボードに電極２３１〜２３３、２４１〜２４３が設けられている面と反対側の面が接着されることでフェースアップ実装されていても良い。この場合は、受信電極２４１〜２４３が金属ワイヤ等を介して検出部２２３に電気的に接続される。
【００１８】
感応部２０５に対し検出対象物質を含む可能性のある被検査物質（呼気、検査液等）を接触させることで、検出対象物質の付着による感応部２０５の質量等の物理量の変化に起因する主要弾性波２０７１ｂ、２０７２ｂ、２０７３ｂの特性変化を検出部２２３が検出し、検出対象物質の有無、或いはその濃度などを検知することができる。
【００１９】
図２８に示す従来の弾性波素子５０１では、励振電極５０３が励振した主要弾性波５０７は伝搬路上の感応部５０５を一回のみ伝搬し受信電極５０４に到達する。したがって、たとえ検出対象物質が付着しても主要弾性波５０７の遅延時間や位相特性などの特性が十分に大きくは変化せず、弾性波素子５０１の感応部５０５によるセンシングの感度を確保できない場合がある。
【００２０】
図１に示す弾性波素子２０１において、励振電極２３１、２３２、２３３から出力された後に受信電極２４１、２４２、２４３に反射されて、さらに励振電極２３１、２３２、２３３に反射されて、再度受信電極２４１、２４２、２４３にそれぞれ入力される主要弾性波２０７１ｂ、２０７２ｂ、２０７３ｂは互いに強めあうように重畳しあう。主要弾性波２０７１ｂ、２０７２ｂ、２０７３ｂは伝搬路２９９１、２９９２、２９９３に沿って感応部２０５を複数の回数通過して受信電極２４１、２４２、２４３にそれぞれ到達する。このため、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部２０５に付着した場合に主要弾性波２０７１ｂ、２０７２ｂ、２０７３ｂの特性が十分に大きく変化し、弾性波素子２０１の感応部２０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【００２１】
誘電体膜２０６は、圧電基板２０２の上面２０２ａ上であって少なくとも励振電極２３１、２３２、２３３と受信電極２４１、２４２、２４３とを覆うことが望ましい。これにより、検出対象物質を含む溶媒によって電極２３１〜２３３、２４１〜２４３が腐食することを抑制すると共に、この腐食に伴う弾性波素子２０１を用いた弾性波センサ２６１のセンシングの感度が劣化することを抑制することができる。
【００２２】
感応部２０５は上方から見て励振電極２３１、２３２、２３３に面する外縁２１４と、受信電極２４１、２４２、２４３に面する外縁２１５とを有する。感応部２０５の外縁２１４、２１５は伝搬路２９９１〜２９９３に位置する。誘電体膜２０６は、伝搬路２９９１〜２９９３をさらに覆い、感応部２０５は、伝搬路２９９１〜２９９３の上方で誘電体膜２０６の上面２０６ａ上に設けられていることが望ましい。これにより、励振電極２３１〜２３３と受信電極２４１〜２４３との間の伝搬路２９９１〜２９９３における感応部２０５の外縁２１４、２１５による主要弾性波２０７１ｂ、２０７２ｂ、２０７３ｂの反射を抑制することができ、弾性波素子２０１を用いた弾性波センサ２６１のセンシング感度を向上させることができる。なお、感応部２０５は、伝搬路２９９１〜２９９３の上方で圧電基板２０２上に設けられていてもよい。
【００２３】
弾性波素子２０１の各構成について詳述する。
【００２４】
圧電基板２０２は、圧電単結晶基板からなり、例えば、水晶、ランガサイト系、ニオブ酸リチウム系、タンタル酸リチウム系、又はニオブ酸カリウム系の圧電基板である。
【００２５】
励振電極２３１、２３２、２３３と受信電極２４１、２４２、２４３のそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極よりなるＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、例えばＳＨ（Ｓｈｅａｒ−Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）波やレイリー波等の主要弾性波（２０７１ａ〜２０７３ａ、２０７１ｂ〜２０７３ｂ）を励振しあるいは受信する。電極２３１〜２３３、２４１〜２４３は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【００２６】
励振電極２３１、２３２、２３３は互いに同一構造（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有するがこれに限らない。ただし、励振電極２３１、２３２、２３３の少なくとも電極指のピッチは互いに同一であることが望ましい。
【００２７】
受信電極２４１、２４２、２４３は互いに同一構造（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有するがこれに限らない。ただし、受信電極２４１、２４２、２４３の少なくとも電極指のピッチは同一であることが望ましい。
【００２８】
励振電極２３１、２３２、２３３と受信電極２４１、２４２、２４３は互いに対称的な構造（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有するがこれに限らない。ただし、励振電極２３１、２３２、２３３と受信電極２４１、２４２、２４３の少なくとも電極指のピッチは対称であることが望ましい。
【００２９】
また、励振電極２３１〜２３３は、他方向と比較して受信電極２４１〜２４３にそれぞれ向かう方向に主要弾性波２０７１ａ〜２０７３ａ、２０７１ｂ〜２０７３ｂをそれぞれ相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であることが望ましい。また、受信電極２４１〜２４３は、他方向と比較して励振電極２３１〜２３３に向かう方向から主要弾性波２０７１ａ〜２０７３ａ、２０７１ｂ〜２０７３ｂを相対的に効率よくそれぞれ受信する一方向性電極であることが望ましい。これにより、弾性波素子２０１を用いた弾性波センサ２６１のセンシング感度を向上させることができる。また、電極２３１〜２３３、２４１〜２４３を一方向性電極とすることにより、主要弾性波２０７１ｂ〜２０７３ｂの励振電極２３１〜２３３及び受信電極２４１〜２４３による反射効率を向上させることができる。
【００３０】
励振電極２３１、２３２、２３３及び受信電極２４１、２４２、２４３の配置を以下に詳述する。
【００３１】
励振電極２３１の複数の電極指のうち受信電極２４１に最も近い電極指と受信電極２４１の複数の電極指のうち励振電極２３１に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３１と受信電極２４１との距離Ｄ２０１と定義する。同様に、励振電極２３２の複数の電極指のうち受信電極２４２に最も近い電極指と受信電極２４２の複数の電極指のうち励振電極２３２に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３２と受信電極２４２との距離Ｄ２０２と定義する。さらに、励振電極２３３の複数の電極指のうち受信電極２４３に最も近い電極指と受信電極２４３の複数の電極指のうち励振電極２３３に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３３と受信電極２４３との距離Ｄ２０３と定義する。受信電極２４１〜２４３が受信する主要弾性波２０７１ａ〜２０７３ａ、２０７１ｂ〜２０７３ｂは同じ波長λを有する。励振電極２３１の電極指と受信電極２４１との間の距離Ｄ２０１と励振電極２３２の電極指と受信電極２４２との間の距離Ｄ２０２との差はλ／３＋ｎ１・λである（ｎ１は整数）。更に、励振電極２３２と受信電極２４２との間の距離Ｄ２０２と励振電極２３３と受信電極２４３との間の距離Ｄ２０３との差はλ／３＋ｎ２・λである（ｎ２は整数）。即ち、励振電極２３１と受信電極２４１との間の距離Ｄ２０１と励振電極２３３と受信電極２４３との間の距離Ｄ２０３との差は２・λ／３＋（ｎ１＋ｎ２）・λである。なお、距離の差は上記の値に対して最大±λ／３６の誤差を許容できる。整数ｎ１、ｎ２は同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【００３２】
この配置により、受信電極２４１が受信する主要弾性波２０７１ａと受信電極２４２が受信する主要弾性波２０７２ａの位相は（１２０＋３６０・ｎ１）度ずれると共に、受信電極２４２が受信する主要弾性波２０７２ａと受信電極２４３が受信する主要弾性波２０７３ａの位相は（１２０＋３６０・ｎ２）度ずれる。即ち、受信電極２４１が受信する主要弾性波２０７１ａと受信電極２４３が受信する主要弾性波２０７３ａの波長の位相は（２４０＋３６０・（ｎ１＋ｎ２）度ずれる。なお、これらの位相ずれの誤差は上記の値に対して±１０度以内となる。したがって、伝搬路２９９１〜２９９３を一回だけ通過して受信電極２４１、２４２、２４３にそれぞれ直接入力される主要弾性波２０７１ａ、２０７２ａ、２０７３ａによる信号は加算されて合成されることで互いに打ち消しあう。一方、受信電極２４１と励振電極２３１で反射されて伝搬路２９９１を３回通過した後受信電極２４１に入力される主要弾性波２０７１ｂによる信号と、受信電極２４２と励振電極２３２で反射されて伝搬路２９９２を３回通過した後受信電極２４２に入力される主要弾性波２０７２ｂによる信号と、受信電極２４３と励振電極２３３で反射されて伝搬路２９９３を３回通過した後受信電極２４３に入力される主要弾性波２０７３ｂによる信号の位相差が−３０度〜３０度となり、各々の信号が加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳しあい、合成された信号は大きな振幅を有する。
【００３３】
互いに強めあうように重畳された信号を発生させる主要弾性波２０７１ｂ〜２０７３ｂは、伝搬路２９９１〜２９９３の上方の感応部２０５の外縁２１４、２１５間を３回伝搬し受信電極２４１〜２４３にそれぞれ到達する。このため、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部２０５に付着した場合に、感応部２０５の質量変化等の物理量変化による特性変化が３倍現れることになり、その結果、主要弾性波２０７１ｂ〜２０７３ｂの遅延時間などの特性が十分に大きく変化し、弾性波素子２０１の感応部２０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【００３４】
感応部２０５は、呼気または液状の被検査物質に含まれる可能性のある検出対象物質または検出対象物質と結合する結合物質に反応する抗体２１０と、抗体２１０を圧電基板２０２の上面２０２ａ或いは誘電体膜２０６の上面１０６ａに付着させる接着層２１１とを有する。接着層２１１は、金属や有機物等の接着部材よりなる。抗体２１０は接着層２１１を介さずに直接的に圧電基板２０２或いは誘電体膜２０６に付着していてもよい。
【００３５】
誘電体膜２０６は無機誘電体からなるが、圧電基板２０２とは逆の周波数温度係数を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの媒質よりなっていてもよい。誘電体膜２０６で電極２３１〜２３３、２４１〜２４３をさらに覆うことで、弾性波素子２０１の周波数温度特性を向上することができる。また、誘電体膜２０６は、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化テルル、ダイヤモンド又はシリコーンなど他の誘電体より形成されていてもよい。
【００３６】
弾性波素子２０１は、圧電基板２０２の上面２０２ａに設けられた吸音材２２０、２２１をさらに備えてもよい。吸音材２２０は、励振電極２３１、２３２、２３３について受信電極２４１、２４２、２４３の反対側の誘電体膜２０６の外縁２０６ｃの部分を覆う。吸音材２２１は、受信電極２４１、２４２、２４３について励振電極２３１、２３２、２３３の反対側の誘電体膜２０６の外縁２０６ｃの部分を覆う。吸音材２２０、２２１は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド等の樹脂からなる。励振電極２３１、２３２、２３３から受信電極２４１、２４２、２４３に向かう所望の弾性波が伝搬する伝搬方向と反対側に出力された不要弾性波が発生する。吸音材２２０、２２１は、この不要弾性波が誘電体膜２０６の外縁２０６ｃにおいて反射して再び励振電極２３１、２３２、２３３へ伝搬し、所望の弾性波と合成することによる弾性波センサ２６１の感度劣化を防止する。このように、誘電体膜２０６の外縁２０６ｃを覆う吸音材２２０、２２１は不要弾性波を吸収し、感度劣化をより防止することができる。
【００３７】
図２に示すように、感応部２０５を構成する接着層２１１の上面に凹部２１２或いは凸部２１３が設けられるように、誘電体膜２０６の上面２０６ａに凹凸が設けられていることが望ましい。凹部２１２の幅を抗体２１０の最大幅よりも大きくすることで、凹部２１２内に抗体２１０を設けることができる。圧電基板２０２の上面２０２ａに誘電体膜２０６をスパッタリング若しくは蒸着等で形成した後に、ドライエッチング等で誘電体膜２０６の所定箇所を削ることで凹部２１２や凸部２１３を形成することができる。
【００３８】
図４は実施の形態１における他の弾性波素子２０１ａの模式上面図である。図４において、図１に示す弾性波素子２０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図４に示す弾性波素子２０１ａは、図１に示す弾性波素子２０１の吸音材２２０、２２１の代わりに、圧電基板２０２の上面２０２ａに設けられて誘電体膜２０６で覆われた反射器２８１〜２８３、２９１〜２９３をさらに備える。反射器２８１〜２８３は、励振電極２３１〜２３３について受信電極２４１〜２４３のそれぞれ反対側に位置する。反射器２９１〜２９３は、受信電極２４１〜２４３について励振電極２３１〜２３３のそれぞれ反対側に位置する。反射器２８１〜２８３は励振電極２３１〜２３３を一方向性電極として機能させることができる。同様に、反射器２９１〜２９３は受信電極２４１〜２４３を一方向性電極として機能させることができる。このように、励振電極２３１〜２３３と受信電極２４１〜２４３がそれぞれ一方向性電極でなくとも、実質的に一方向性電極として機能させるように、電極２３１〜２３３、２４１〜２４３の外側に反射器２８１、２８２、２８３、２９１、２９２、２９３を配置することで、弾性波素子２０１ａを用いた弾性波センサ２６１のセンシング感度を向上させることができる。反射器２８１〜２８３、２９１〜２９３は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムから選ばれた単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有していてもよい。
【００３９】
図５は実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子２０１ｂの模式上面図である。図５において、図１に示す弾性波素子２０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。
【００４０】
図１に示す弾性波素子２０１では、励振電極２０３のＩＤＴ電極の電極指が延びる方向は、励振電極２３１〜２３３と受信電極２４１〜２４３との間における感応部２０５の外縁２１４、２１５が延びる方向と同じである。これにより、励振電極２３１〜２３３から出力された主要弾性波２０７１ｂ〜２０７３ｂが感応部２０５の外縁２１４或いは外縁２１５にて１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあう場合がある。
【００４１】
図５に示す弾性波素子２０１ｂでは、励振電極２３１〜２３３と受信電極２４１〜２４３との間における感応部２０５の外縁２１４、２１５の延びる方向は、励振電極２３１〜２３３の電極指の延びる方向および受信電極２４１〜２４３の電極指の延びる方向の両者と異なる。すなわち、主要弾性波２０７１ｂ〜２０７３ｂが伝搬する伝搬方向すなわち伝搬路２９９１〜２９９３は感応部２０５の外縁２１４、２１５に対して非直角であり傾斜している。これにより、励振電極２３１〜２３３から出力された主要弾性波２０７１ｂ〜２０７３ｂが感応部２０５の外縁２１４或いは外縁２１５にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあうことを防止する。その結果、弾性波素子２０１ｂを用いた弾性波センサ２６１のセンシング感度を向上させることができる。
【００４２】
図６は実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子２０１ｃの模式上面図である。図６において、図１に示す弾性波素子２０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図６に示す弾性波素子２０１ｃは図１に示す弾性波素子２０１の吸音材２２０、２２１を備えていない。
【００４３】
誘電体膜２０６の外縁２０６ｃは励振電極２３１〜２３３について受信電極２４１〜２４３のそれぞれ反対側に位置する部分２１６１〜２１６３を有する。誘電体膜２０６の外縁２０６ｃの部分２１６１〜２１６３の延びる方向は、励振電極２３１〜２３３の電極指の延びる方向とそれぞれ異なることが望ましい。すなわち、励振電極２３１〜２３３から出力された不要弾性波の伝搬する伝搬方向は誘電体膜２０６の外縁２０６ｃの部分２１６１〜２１６３が延びる方向とそれぞれ非直角であり傾斜していることが望ましい。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜２０６の外縁２０６ｃにおいて、励振電極２３１〜２３３から出力された不要弾性波が１８０度反射して、励振電極２３１〜２３３と受信電極２４１〜２４３との間の伝搬路に入射することによる弾性波センサ２６１の感度劣化を防止する。
【００４４】
また、誘電体膜２０６の外縁２０６ｃは、受信電極２４１〜２４３について励振電極２３１〜２３３のそれぞれ反対側に位置する部分２１７１〜２１７３を有する。誘電体膜２０６の外縁２０６ｃの部分２１７１〜２１７３の延びる方向は、受信電極２４１〜２４３の電極指の延びる方向とそれぞれ異なることが望ましい。すなわち、受信電極２４１〜２４３を通過した弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜２０６の外縁２０６ｃの部分２１７１〜２１７３が延びる方向とそれぞれ非直角であり傾斜していることが望ましい。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜２０６の外縁２０６ｃにおいて、受信電極２４１〜２４３を通過した弾性波が１８０度反射して、受信電極２４１〜２４３と励振電極２３１〜２３３との間の伝搬路に入射することによる弾性波センサ２６１の感度劣化を防止する。
【００４５】
図７は実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子２０１ｄの模式上面図である。図７において、図１に示す弾性波素子２０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。
【００４６】
実施の形態１における弾性波素子２０１ｄでは励振電極と受信電極の数はそれぞれｍ個（ｍは３以上の奇数）であってもよい。即ち弾性波素子２０１ｄは、圧電基板２０２と、圧電基板２０２の上面２０２ａ上に設けられたｍ個（ｍは３以上の奇数）の励振電極と、圧電基板２０２の上面２０２ａ上に設けられたｍ個の受信電極と、ｍ個の励振電極とｍ個の受信電極との間において主要弾性波を伝搬する複数の伝搬路と、複数の伝搬路の上方に設けられた感応部２０５とを備える。ｍ個の受信電極はｍ個の励振電極にそれぞれ対応しており、ｍ個の励振電極から出力された各主要弾性波をそれぞれ受信する。感応部２０５は、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質に付着する、若しくは反応するように構成されている。主要弾性波は波長λを有する。ｍ個の励振電極とｍ個の励振電極にそれぞれ対応するｍ個の受信電極との間の複数の距離のうちの２つの距離は互いにλ／ｍ＋ｎ・λだけ異なる（ｎは整数）。この値はλ／１８・（ｍ−１）の誤差を許容できる。すなわち、ｍ個の励振電極とｍ個の励振電極にそれぞれ対応するｍ個の受信電極との間の複数の距離のうちの２つの距離は互いにλ／ｍ＋ｎ・λ−λ／１８・（ｍ−１）からλ／ｍ＋ｎ・λ＋λ／１８・（ｍ−１）までの範囲の差だけ異なる（ｎは整数）。検出対象物質は、複数の主要弾性波のうちｍ個の伝搬路に沿って上方から見て感応部を複数の回数通過した主要弾性波により検出されるように構成されている。
【００４７】
図７に示す弾性波素子２０１ｄではｍ＝５である。励振電極２３１と受信電極２４１との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路２９９１が形成される。励振電極２３２と受信電極２４２との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路２９９２が形成される。励振電極２３３と受信電極２４３との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路２９９３が形成される。励振電極２３４と受信電極２４４との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路２９９４が形成される。励振電極２３５と受信電極２４５との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路２９９５が形成される。伝搬路２９９１〜２９９５の上方に感応部２０５が設けられている。感応部２０５は検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質に付着、若しくは反応するように構成されている。
【００４８】
主要弾性波２０７１ａは励振電極２３１から出力されて受信電極２４１に直接入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９１に沿って感応部２０５を１回だけ通過して受信電極２４１に入力される。主要弾性波２０７２ａは励振電極２３２から出力されて受信電極２４２に直接入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９２に沿って感応部２０５を１回だけ通過して受信電極２４２に入力される。主要弾性波２０７３ａは励振電極２３３から出力されて受信電極２４３に直接入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９３に沿って感応部２０５を１回だけ通過して受信電極２４３に入力される。主要弾性波２０７４ａは励振電極２３４から出力されて受信電極２４４に直接入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９４に沿って感応部２０５を１回だけ通過して受信電極２４４に入力される。主要弾性波２０７５ａは励振電極２３５から出力されて受信電極２４５に直接入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９５に沿って感応部２０５を１回だけ通過して受信電極２４５に入力される。主要弾性波２０７１ａ〜２０７５ａにより受信電極２４１〜２４５からそれぞれ出力される信号が加算されて合成されることで互いに打ち消しあうように、励振電極２３１〜２３５及び受信電極２４１〜２４５が配置されている。
【００４９】
また、主要弾性波２０７１ｂは励振電極２３１と受信電極２４１の間の伝搬路２９９１を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４１に入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９１に沿って感応部２０５を５回通過して受信電極２４１に入力される。主要弾性波２０７２ｂは励振電極２３２と受信電極２４２の間の伝搬路２９９２を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４２に入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９２に沿って感応部２０５を５回通過して受信電極２４２に入力される。主要弾性波２０７３ｂは励振電極２３３と受信電極２４３の間の伝搬路を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４３に入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９３に沿って感応部２０５を５回通過して受信電極２４３に入力される。主要弾性波２０７４ｂは励振電極２３４と受信電極２４４との間の伝搬路を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４４に入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９４に沿って感応部２０５を５回通過して受信電極２４４に入力される。主要弾性波２０７５ｂは励振電極２３５と受信電極２４５の間の伝搬路を所定の複数の回数伝搬して受信電極２４５に入力される、すなわち上方から見て伝搬路２９９５に沿って感応部２０５を５回通過して受信電極２４５に入力される。主要弾性波２０７１ｂ〜２０７５ｂにより受信電極２４１〜２４５からそれぞれ出力される信号が加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳しあうように、励振電極２３１〜２３５及び受信電極２４１〜２４５が配置されている。
【００５０】
実施の形態１における弾性波素子２０１ｄでは、伝搬路２９９１〜２００５に沿って上記所定の複数の回数以外の３回等の１回以上の回数だけ感応部２０５をそれぞれ通過した主要弾性波により受信電極２４１〜２４５で発生する信号は加算されて合成されることで互いに打ち消しあう。したがって、実施の形態１における弾性波素子２０１ｄでは、伝搬路２９９１〜２００５に沿って上記所定の複数のだけ感応部２０５をそれぞれ通過した主要弾性波により受信電極２４１〜２４５で発生する信号は加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳される。
【００５１】
励振電極２３４の複数の電極指のうち受信電極２４４に最も近い電極指と受信電極２４４の複数の電極指のうち励振電極２３４に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３４と受信電極２４４との距離Ｄ２０４と定義する。同様に、励振電極２３５の複数の電極指のうち受信電極２４５に最も近い電極指と受信電極２４５の複数の電極指のうち励振電極２３５に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３５と受信電極２４５との距離Ｄ２０５と定義する。受信電極２４１〜２４５が受信する主要弾性波２０７１ａ〜２０７５ａ、２０７１ｂ〜２０７５ｂは波長λを有する。励振電極２３１と受信電極２４１との距離Ｄ２０１と励振電極２３２と受信電極２４２との距離Ｄ２０２との差はλ／５＋ｎ１・λである（ｎ１は整数）。励振電極２３２と受信電極２４２との距離Ｄ２０２と励振電極２３３と受信電極２４３との距離Ｄ２０３の差はλ／５＋ｎ２・λである（ｎ２は整数）。励振電極２３３と受信電極２４３との距離Ｄ２０３と励振電極２３４と受信電極２４４との距離Ｄ２０４との差はλ／５＋ｎ３・λである（ｎ３は整数）。励振電極２３４と受信電極２４４との距離Ｄ２０４と励振電極２３５と受信電極２４５との距離Ｄ２０５との差はλ／５＋ｎ４・λである（ｎ４は整数）。なお、これら距離の差は上記値に対して±λ／７２以内の誤差を許容できる。整数ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４は同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【００５２】
即ち、励振電極２３１と受信電極２４１との距離Ｄ２０１と励振電極２３３と受信電極２４３との距離Ｄ２０３との差は２・λ／５＋（ｎ１＋ｎ２）・λである。励振電極２３１と受信電極２４１との距離Ｄ２０１と励振電極２３４と受信電極２４４との距離Ｄ２０４との差は３・λ／５＋（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）・λである。励振電極２３１と受信電極２４１との距離Ｄ２０１と励振電極２３５と受信電極２４５との距離Ｄ２０５との差は４・λ／５＋（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｎ４）・λである。
【００５３】
このように配置した場合に、受信電極２４１と受信電極２４２が受信する主要弾性波２０７１ａ、２０７２ａの位相は互いに７２度＋３６０・ｎ１度ずれ、受信電極２４２と受信電極２４３が受信する主要弾性波２０７２ａ、２０７３ａの位相は互いに７２度＋３６０・ｎ２度ずれ、受信電極２４３と受信電極２４４が受信する主要弾性波２０７３ａ、２０７４ａの位相は互いに７２度＋３６０・ｎ３度ずれ、受信電極２４４と受信電極２４５が受信する主要弾性波２０７４ａ、２０７５ａの位相は互いに７２度＋３６０・ｎ４度ずれる。これらの位相ずれの誤差は±５度以内である。即ち、受信電極２４１と受信電極２４３が受信する主要弾性波２０７１ａ、２０７３ａの位相は互いに１４４度＋３６０・（ｎ１＋ｎ２）度ずれ、受信電極２４１と受信電極２４４が受信する主要弾性波２０７１ａ、２０７４ａの位相は互いに２１６度＋３６０・（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）度ずれ、受信電極２４１と受信電極２４５が受信する主要弾性波２０７１ａ、２０７５ａの位相は互いに２８８度＋３６０・（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｎ４）度ずれる。これにより、上方から見て感応部２０５を１回だけ通過して受信電極２４１〜２４５にそれぞれ直接入力される主要弾性波２０７１ａ〜２０７５ａによる信号は加算されて合成されることで互いに打ち消しあう。主要弾性波２０７１ｂは受信電極２４１と励振電極２３１とで反射されて伝搬路２９９１に沿って上方から見て感応部２０５を５回通過した後受信電極２４１に入力される。主要弾性波２０７２ｂは受信電極２４２と励振電極２３２とで反射されて伝搬路２９９２に沿って上方から見て感応部２０５を５回通過した後に受信電極２４２に入力される。主要弾性波２０７３ｂは受信電極２４３と励振電極２３３とで反射されて伝搬路２９９３に沿って上方から見て感応部２０５を５回通過した後に受信電極２４３に入力される。主要弾性波２０７４ｂは受信電極２４４と励振電極２３４とで反射されて伝搬路２９９４に沿って上方から見て感応部２０５を５回通過した後に受信電極２４４に入力される。主要弾性波２０７５ｂは受信電極２４５と励振電極２３５とで反射されて伝搬路２９９５に沿って上方から見て感応部２０５を５回通過した後に受信電極２４５に入力される。主要弾性波２０７１ｂ〜２０７５ｂにより受信電極２４１〜２４５から出力される信号の任意の２つの信号の位相差が−２５度〜２５度となり、各々の信号が加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳しあい、合成された信号は大きな振幅を有する。
【００５４】
すなわち、第１から第ｍ励振電極（２３１〜２３５）は、圧電基板２０２の上面２０２ａ上に第１から第ｍ主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）を励振して出力するように構成されている。第１から第ｍ受信電極（２４１〜２４５）は、第１から第ｍの励振電極（２３１〜２３５）から出力された第１から第ｍ主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）をそれぞれ受信するように構成されている。第１から第ｍ伝搬路（２９９１〜２９９５）は、第１から第ｍ励振電極（２３１〜２３５）から第１から第ｍ受信電極（２４１〜２４５）までそれぞれ設けられ、第１から第ｍ主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）がそれぞれ伝搬するように構成されている。感応部２０５は第１から第ｍ伝搬路（２９９１〜２９９５）の上方に設けられている。第１から第ｍ主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）は波長λを有する。上記の誤差を考慮すると、第１から第ｍ励振電極（２３１〜２３５）と第１から第ｍ受信電極（２４１〜２４５）との間の第１から第ｍ距離（Ｄ２０１〜Ｄ２０５）のうちの２つの距離は互いにλ／ｍ＋ｎ・λ−λ／１８・（ｍ−１）からλ／ｍ＋ｎ・λ＋λ／１８・（ｍ−１）までの範囲の差だけ異なる（ｎは整数）。第１から第ｍ主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）はそれぞれ第１から第ｍ伝搬路（２９９１〜２９９５）に沿って感応部２０５を所定の複数の回数（実施の形態１では５回）通過するように構成されている。
【００５５】
ｍ個の励振電極とｍ個の受信電極が圧電基板２０２上に設けられている場合には（ｍは３以上の奇数）、上記の誤差を考慮すると、励振電極（２３１〜２３５）とその励振電極（２３１〜２３５）に対応する受信電極（２４１〜２４５）との距離をλ／ｍ＋ｎ・λ−λ／１８・（ｍ−１）からλ／ｍ＋ｎ・λ＋λ／１８・（ｍ−１）までの差だけ異ならせることで、各受信電極（２４１〜２４５）が受信する主要弾性波（２０７１ａ〜２０７５ａ）の波長の位相が３６０／ｍ＋３６０・ｎ−２０／（ｍ−１）度から３６０／ｍ＋３６０・ｎ＋２０／（ｍ−１）までの差だけずれる（ｎは整数）。
【００５６】
この構成においても、互いに強めあうように重畳される主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）は伝搬路（２９９１〜２９９５）の上方の感応部２０５をｍ回（実施の形態１では５回）通過し受信電極（２４１〜２４５）に到達する。受信電極（２４１〜２４５）に到達した主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）の任意の２つの主要弾性波の位相差が−２０・ｍ／（ｍ−１）度〜２０・ｍ／（ｍ−１）度となり、各々の信号が加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳しあい、合成された信号は大きな振幅を有する。感応部（２０５）をｍ回以外の回数通過して受信電極（２４１〜２４５）に到達した主要弾性波により受信電極（２４１〜２４５）で発生する信号は加算されて合成されることで互いに打ち消し合う。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部２０５に付着した場合に感応部２０５の質量変化または他の物理量変化による特性変化が大きく現れることになる。その結果、主要弾性波（２０７１ｂ〜２０７５ｂ）の特性が更に変化し、弾性波素子２０１の感応部２０５によるセンシングの感度を更に向上させることができる。
【００５７】
（実施の形態２）
図８Ａは実施の形態２における弾性波素子４０１の上面模式図である。図８Ｂは、図８Ａに示す線８Ｂ−８Ｂにおける弾性波素子４０１の断面模式図である。弾性波素子４０１は、トランスバーサル型の弾性波素子であって、生体の分子認識機構に基づいてタンパク質、遺伝子、又はシグナル分子などの検出対象物質をセンシングする弾性波センサに適用できる。
【００５８】
弾性波素子４０１は、圧電基板４０２と、圧電基板４０２の上面４０２ａ上に設けられた励振電極４３１、４３２を備える。励振電極４３１は入力信号を受けて主要弾性波４０７１ａ、４０７１ｂを励振する。励振電極４３２は入力信号を受けて主要弾性波４０７２ａ、４０７２ｂを励振する。励振電極４３１と励振電極４３２とは互いに並列に接続されている。
【００５９】
弾性波素子４０１は、圧電基板４０２の上面４０２ａ上に設けられた受信電極４４１、４４２をさらに備える。受信電極４４１は、励振電極４３１から出力された主要弾性波４０７１ａ、４０７１ｂを受信し、受信した主要弾性波４０７１ａ、４０７１ｂによる出力信号を出力するように構成されている。受信電極４４２は、励振電極４３２から出力された主要弾性波４０７２ａ、４０７２ｂを受信し、受信した主要弾性波４０７２ａ、４０７２ｂによる出力信号を出力するように構成されている。受信電極４４１と受信電極４４２とは互いに並列に接続されている。
【００６０】
弾性波素子４０１は、圧電基板４０２の上面４０２ａ上に設けられた反射器４５１、４５２をさらに備える。反射器４５１は受信電極４４１について励振電極４３１の反対側に位置する。反射器４５２は受信電極４４２について励振電極４３２の反対側に位置する。すなわち、受信電極４４１は励振電極４３１と反射器４５１との間に位置し、受信電極４４２は励振電極４３２と反射器４５２との間に位置する。弾性波素子４０１は、受信電極４４１と反射器４５１との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路４９９１と、受信電極４４２と反射器４５２との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路４９９２とを有する。
【００６１】
励振電極４３１から出力されて受信電極４４１に直接到達する主要弾性波２０７１ａの位相が、励振電極４３２から出力されて受信電極４４２に到達する主要弾性波２０７２ａの位相と逆になるように励振電極４３１、４３２と受信電極４４１、４４２が配置されている。
【００６２】
主要弾性波４０７１ｂは励振電極４３１から出力されて受信電極４４１を通過後、反射器４５１で反射されることで伝搬路４９９１を２回伝搬して受信電極４４１に入力される。主要弾性波４０７２ｂは励振電極４３２から出力されて受信電極４４２を通過後、反射器４５２で反射されることで伝搬路４９９２を２回伝搬して受信電極４４２に入力される。主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂによる信号は加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合うように励振電極４３１、４３２と受信電極４４１、４４２と反射器４５１、４５２が配置されている。
【００６３】
弾性波素子４０１は、圧電基板４０２の上面４０２ａ上に設けられた誘電体膜４０６と、誘電体膜４０６の上面４０６ａ上に設けられた感応部４０５とをさらに備える。感応部４０５は、伝搬路４９９１、４９９２の上方に位置し、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質に反応する、若しくは付着する。感応部４０５は、受信電極４４１、４４２に面する外縁４１５と、反射器４５１、４５２に面する外縁４１６とを有する。
【００６４】
図９は弾性波素子４０１を用いた弾性波センサ４６１の模式図である。弾性波センサ４６１は弾性波素子４０１と検出部４２３とを備える。検出部４２３は、受信電極４４１からの出力信号と受信電極４４２からの出力信号との合成された電気信号を受けて主要弾性波の特性（遅延時間特性、位相特性、或いは振幅特性など）を検出するように構成されている。検出部４２３は励振電極４３１、４３２と電気的に接続されている。
【００６５】
弾性波素子４０１は、医療機器等の電子機器に内蔵されるマザーボードに搭載される。弾性波素子４０１は、このマザーボードに圧電基板４０２の電極４３１、４３２、４４１、４４２が形成されている面が対向するようにフェースダウン実装されていてもよい。この場合は、受信電極４４１、４４２が金属バンプ等を介して検出部４２３に電気的に接続される。弾性波素子４０１は、マザーボードに電極４３１、４３２、４４１、４４２が形成されている面の反対側の面が接着されることでフェースアップ実装されていてもよい。この場合は、受信電極４４１、４４２が金属ワイヤ等を介して検出部４２３に電気的に接続される。
【００６６】
感応部４０５に対し検出対象物質を含む可能性のある被検査物質（呼気、検査液等）を接触させることで、検出対象物質の付着による感応部４０５の質量等の物理量の変化が起こる。検出部４２３はこの変化に起因する主要弾性波の特性変化を検出し、検出対象物質の有無、或いはその濃度などを検知することができる。
【００６７】
圧電基板４０２は、圧電単結晶基板からなり、例えば、水晶、ランガサイト系、ニオブ酸リチウム系、タンタル酸リチウム系、又はニオブ酸カリウム系の圧電基板である。
【００６８】
励振電極４３１、４３２と受信電極４４１、４４２のそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極よりなるＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、例えばＳＨ（Ｓｈｅａｒ−Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）波やレイリー波等の主要弾性波（４０７１ａ、４０７２ａ、４０７１ｂ、４０７２ｂ）を励振しあるいは受信する。電極４３１、４３２、４４１、４４２は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【００６９】
反射器４５１、４５２のそれぞれは、平行に並べて配置された複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、励振電極４３１、４３２が励振して受信電極４４１、４４２を通過した主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂをそれぞれ反射する。反射器４５１、４５２は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【００７０】
弾性波素子４０１の動作について詳細に説明する。
【００７１】
励振電極４３１と受信電極４４１との距離は励振電極４３２と受信電極４４２との距離と等しい。励振電極４３１と励振電極４３２は同じ構造の櫛形電極（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有する。受信電極４４１と受信電極４４２は同じ構造の櫛形電極（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有し、位相が反転するように主要弾性波の伝搬方向に垂直な方向に櫛形電極が、電位の方向を基準にして互いに反転して出力に接続されている。
【００７２】
したがって、励振電極４３１で出力されて受信電極４４１に直接到達した主要弾性波４０７１ａによる信号と、励振電極４３２から出力されて受信電極４４２に直接到達した主要弾性波４０７２ａによる信号とが加算されて合成されることで互いに打ち消し合う。
【００７３】
主要弾性波４０７１ａ、４０７１ｂ、４０７２ａ、４０７２ｂは波長λを有する。弾性波素子４０１では、受信電極４４１と反射器４５１との距離Ｄ４０１と受信電極４４２と反射器４５２との距離Ｄ４０２とがλ／４＋ｎ・λ／２だけ異なる（ｎは整数）。距離Ｄ４０１と距離Ｄ４０２の差は上記の値に対して±λ／３６以内の誤差が許容される。主要弾性波４０７１ｂは励振電極４３１から出力されて受信電極４４１と反射器４５１とを経て受信電極４４１に到達する。主要弾性波４０７２ｂは励振電極４３２から出力され受信電極４４２と反射器４５２とを経て受信電極４４２に到達する。主要弾性波４０７１ｂにより受信電極４４１から出力される信号と、主要弾性波４０７２ｂにより受信電極４４２から出力される信号とは、上記の誤差を考慮すると、伝搬路４９９１、４９９２に沿った距離がλ／２＋ｎ・λ−λ／１８からλ／２＋ｎ・λ＋λ／１８までの範囲の差だけ異なるので、加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。このように弾性波素子４０１においては、受信電極４４１、４４２は伝搬路４９９１、４９９２を２回伝搬した主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂをそれぞれ効率よく受信するように動作する。すなわち、互いに強めあうように重畳される主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂは、上方から見て伝搬路４９９１、４９９２の上方の感応部４０５を複数の回数通過して受信電極４４１、４４２にそれぞれ到達する。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部４０５に付着した場合に主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂの遅延時間特性などの特性が十分に大きく変化し、弾性波素子４０１の感応部４０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【００７４】
図２８に示す従来の弾性波素子５０１では、励振電極５０３が励振した主要弾性波５０７は伝搬路上の感応部５０５を一回のみ伝搬し受信電極５０４に到達する。したがって、たとえ検出対象物質が付着しても主要弾性波５０７の遅延時間や位相特性などの特性が十分に大きくは変化せず、弾性波素子５０１の感応部５０５によるセンシングの感度を確保できない場合がある。
【００７５】
なお、励振電極４３１、４３２は同一構造を有するがこれに限らない。ただし、励振電極４３１、４３２の少なくとも電極指のピッチは同じであることが望ましい。
【００７６】
受信電極４４１、４４２は同一構造を有するがこれに限らない。ただし、受信電極４４１、４４２の少なくとも電極指のピッチは同じであることが望ましい。
【００７７】
反射器４５１、４５２は同一構造（同一電極指ピッチ、同一電極指長、同一電極指幅）を有するがこれに限らない。ただし、反射器４５１、４５２の少なくとも電極指のピッチは同じであることが望ましい。
【００７８】
圧電基板４０２の上面４０２ａ上に設けられた誘電体膜４０６は、少なくとも励振電極４３１、４３２と受信電極４４１、４４２とを覆うことが望ましい。これにより、検出対象物質を含む溶媒によって電極４３１、４３２、４４１、４４２が腐食することを抑制すると共にこの腐食に伴う弾性波素子４０１を用いた弾性波センサ４６１のセンシングの感度が劣化することを抑制することができる。さらに、誘電体膜４０６は伝搬路４９９１、４９９２をも覆い、感応部４０５は、伝搬路４９９１、４９９２の上方で誘電体膜４０６の上面４０６ａ上に設けられていることが望ましい。これにより、励振電極４３１、４３２と受信電極４４１、４４２との間の伝搬路４９９１、４９９２における感応部４０５の外縁４１５、４１６による主要弾性波の反射を抑制することができ、弾性波素子４０１を用いた弾性波センサ４６１のセンシング感度を向上させることができる。
【００７９】
以下、弾性波素子４０１の各構成について詳述する。図１０は、図８Ｂに示す弾性波素子４０１の拡大模式図であり、励振電極４３２と反射器４５２との間における主要弾性波の伝搬方向における弾性波素子４０１の断面を示す。
【００８０】
励振電極４３１は他方向と比較して受信電極４４１に向かう方向に主要弾性波４０７１ａ、４０７１ｂを相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であり、励振電極４３２は他方向と比較して受信電極４４２に向かう方向に主要弾性波４０７２ａ、４０７２ｂを相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であることが望ましい。受信電極４４１、４４２は、双方向性電極であることが望ましい。これにより、弾性波素子４０１を用いた弾性波センサ４６１のセンシング感度を向上させることができる。
【００８１】
感応部４０５は、抗体４１１と、抗体４１１を圧電基板４０２或いは誘電体膜４０６の表面に付着させる接着層４１２とを有する。抗体４１１は、呼気等の被検査物質に含まれる可能性のある検出対象物質または検出対象物質と結合する結合物質に反応する。接着層４１２は金属や有機物等の接着部材よりなる。抗体４１１は、接着層４１２を介さずに直接的に圧電基板４０２或いは誘電体膜４０６に付着していてもよい。
【００８２】
誘電体膜４０６は無機誘電体からなるが、圧電基板４０２とは逆の周波数温度係数を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの媒質よりなっていてもよい。誘電体膜４０６で電極４３１、４３２、４４１、４４２を覆うことで、弾性波素子４０１の周波数温度特性を向上することができる。また、誘電体膜４０６は、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化テルル、ダイヤモンド又はシリコーンなど他の誘電体より形成されていてもよい。
【００８３】
図１０に示すように、接着層４１２の上面に凹部４１３と凸部４１４が設けられるように、誘電体膜４０６の上面に凹凸が設けられていることが望ましい。凹部４１３の幅を抗体４１１の最大幅よりも大きくすることで、凹部４１３内に抗体４１１を設けることができる。圧電基板４０２の上面４０２ａに誘電体膜４０６をスパッタリング若しくは蒸着等で形成した後に、ドライエッチング等で誘電体膜４０６の所定箇所を削ることで凹部４１３や凸部４１４を形成することができる。
【００８４】
弾性波素子４０１は、圧電基板４０２の上面４０２ａ上に設けられて誘電体膜４０６の外縁４０６ｃを覆う吸音材４２１をさらに備えてもよい。吸音材４２１は、励振電極４３１、４３２について受信電極４４１、４４２の反対側に位置する。吸音材４２１は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド等の樹脂からなる。不要弾性波が励振電極４３１、４３２から所望の伝搬方向と反対側に出力される。吸音材４２１は、不要弾性波が誘電体膜４０６の外縁４０６ｃにおいて反射して、再び励振電極４３１、４３２へ伝搬し、所望の弾性波と合成されることによる弾性波センサ４６１の感度劣化を防止する。また、誘電体膜４０６の外縁４０６ｃを覆う吸音材４２１により不要弾性波を吸収する効果を高めることができ感度劣化を防止する効果がより高まる。
【００８５】
弾性波素子４０１は、励振電極４３１と受信電極４４１の間および励振電極４３２と受信電極４４２との間に設けられたシールド電極４１７をさらに備えてもよい。シールド電極４１７は接地されていることが望ましい。シールド電極４１７により、励振電極４３１と受信電極４４１の間の電磁界結合および励振電極４３２と受信電極４４２の間の電磁界結合による直達波を抑制することができ、弾性波センサ４６１のセンシング感度を向上させることができる。
【００８６】
図１１は実施の形態２における他の弾性波素子４０１ａの上面模式図である。図１１において、図８Ａに示す弾性波素子４０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１１に示す弾性波素子４０１ａでは、励振電極４３１と受信電極４４１との距離Ｄ４０３と励振電極４３２と受信電極４４２との距離Ｄ４０４とはλ／２＋ｎ・λ−λ／５４からλ／２＋ｎ・λ＋λ／５４までの範囲の差だけ異なる。さらに、受信電極４４１と反射器４５１との距離Ｄ４０１と受信電極４４２と反射器４５２との距離Ｄ４０２とはｎ・λ／２＋λ／４−λ／５４からｎ・λ／２＋λ／４＋λ／５４までの範囲の差だけ異なる。弾性波素子４０１ａでは、受信電極４４１と受信電極４４２の櫛形電極構造を反転させることなく出力に接続されている。励振電極４３１と受信電極４４１との距離Ｄ４０３と励振電極４３２と受信電極４４２との距離Ｄ４０４とをλ／２＋ｎ・λ−λ／５４からλ／２＋ｎ・λ＋λ／５４までの範囲の差だけ異ならせることにより、励振電極４３１から出力され受信電極４４１に直接到達する主要弾性波４０７１ａによる信号と、励振電極４３２から出力され受信電極４４２に直接到達する主要弾性波４０７２ａによる信号とが加算されて合成されることにより打ち消し合う。また、励振電極４３１から出力され受信電極４４１を通過し反射器４５１に反射されて再び受信電極４４１に到達する主要弾性波４０７１ｂによる信号と、励振電極４３２から出力され受信電極４４２を通過し反射器４５２に反射されて再び受信電極４４２に到達する主要弾性波４０７２ｂによる信号とは、伝搬する距離が−λ／２＋２ｎ・λ−λ／１８から−λ／２＋２ｎ・λ＋λ／１８までの範囲または−λ／２＋（２ｎ＋１）・λ−λ／１８から−λ／２＋（２ｎ＋１）・λ＋λ／１８までの範囲の差だけ異なるので、加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。このように弾性波素子４０１ａにおいて、受信電極４４１、４４２は伝搬路４９９１、４９９２をそれぞれ２回伝搬する主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂをそれぞれ効率よく受信するように動作する。すなわち、互いに強めあうように重畳される主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂは、伝搬路４９９１、４９９２の上方の感応部４０５を上方から見てそれぞれ複数の回数通過して受信電極４４１、４４２に到達する。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部４０５に付着した場合に主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂの遅延時間特性などの特性が十分に大きく変化し、弾性波素子４０１ａの感応部４０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【００８７】
図１２は実施の形態２における他の弾性波素子４０１ｂの上面模式図である。図１２において、図８Ａに示す弾性波素子４０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１２に示す弾性波素子４０１ｂでは、受信電極４４１と反射器４５１との間における感応部４０５の外縁４１５、４１６の延びる方向は、受信電極４４１の電極指の延びる方向および反射器４５１の電極指の延びる方向の両者と異なり、受信電極４４２と反射器４５２との間における感応部４０５の外縁４１５、４１６の延びる方向は、受信電極４４２の電極指の延びる方向および反射器４５２の電極指の延びる方向の両者と異なる。すなわち、受信電極４４１、４４２を通過し主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂの伝搬する伝搬方向は感応部４０５の外縁４１５、４１６の延びる方向とは非直角であり傾斜している。これにより、受信電極４４１、４４２を通過した主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂが感応部４０５の外縁４１５または外縁４１６にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消し合うことを防止する。その結果、弾性波素子４０１ｂを用いた弾性波センサ４６１のセンシング感度を向上させることができる。
【００８８】
図１３は実施の形態２における他の弾性波素子４０１ｃの上面模式図である。図１３において、図１２に示す弾性波素子４０１ｂと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１３に示す弾性波素子４０１ｃは吸音材４２１を備えていない。誘電体膜４０６の外縁４０６ｃは、励振電極４３１、４３２について受信電極４４１、４４２のそれぞれ反対側に位置する部分４１９１、４１９２を有する。誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１９１の延びる方向は励振電極４３１の電極指の延びる方向と異なり、誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１９２の延びる方向は励振電極４３２の電極指の延びる方向と異なる。すなわち、励振電極４３１から出力された不要弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１９１の延びる方向と非直角であり傾斜しており、かつ励振電極４３２から出力された不要弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１９２の延びる方向と非直角であり傾斜している。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１９１、４１９２において励振電極４３１、４３２からそれぞれ出力された不要弾性波が１８０度反射して受信電極４４１、４４２と反射器４５１、４５２との間の伝搬路４９９１、４９９２に入射することを防止でき、不要弾性波の伝搬路４９９１、４９９２への入射による弾性波センサ４６１の感度劣化を防止する。
【００８９】
また、図１３に示す弾性波素子４０１ｃでは、誘電体膜４０６の外縁４０６ｃは、反射器４５１、４５２について受信電極４４１、４４２のそれぞれ反対側に位置する部分４１８１、４１８２を有する。誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１８１の延びる方向は反射器４５１の電極指の延びる方向と異なり、誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１８２の延びる方向は反射器４５２の電極指の延びる方向と異なることが望ましい。すなわち、反射器４５１を通過した不要弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１８１の延びる方向と非直角であり傾斜しており、反射器４５２を通過した不要弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１８２の延びる方向と非直角であり傾斜している。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜４０６の外縁４０６ｃの部分４１８１、４１８２において、反射器４５１、４５２を通過した不要弾性波が１８０度反射して受信電極４４１、４４２と反射器４５１、４５２との間の伝搬路４９９１、４９９２に入射することを防止でき、不要弾性波の伝搬路４９９１、４９９２への入射による弾性波センサ４６１の感度劣化を防止する。
【００９０】
（実施の形態３）
図１４Ａは実施の形態３における弾性波素子３０１の上面模式図である。図１４Ｂは図１４Ａに示す弾性波素子３０１の線１４Ｂ−１４Ｂにおける断面模式図である。弾性波素子３０１は、トランスバーサル型の弾性波素子であって、生体の分子認識機構に基づいてタンパク質、遺伝子、又はシグナル分子などの検出対象物質をセンシングする弾性波センサに適用できる。
【００９１】
弾性波素子３０１は、圧電基板３０２と、圧電基板３０２の上面３０２ａ上に設けられた励振電極３３１、３３２を備える。励振電極３３１、３３２は入力信号を受けて圧電基板３０２の上面３０２ａに主要弾性波を励振する。励振電極３３１、３３２は互いに並列に接続されている。
【００９２】
弾性波素子３０１は、圧電基板３０２の上面３０２ａ上に設けられた受信電極３４１、３４２をさらに備える。受信電極３４１、３４２は励振電極３３１、３３２から出力された主要弾性波を受信し、受信した主要弾性波による出力信号をそれぞれ出力する。受信電極３４１、３４２は互いに並列に接続されている。
【００９３】
弾性波素子３０１において、励振電極３３１と受信電極３４１との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路３９９１および励振電極３３２と受信電極３４２との間において主要弾性波を伝搬する伝搬路３９９２が形成される。
【００９４】
弾性波素子３０１は、伝搬路３９９１、３９９２上にそれぞれ設けられた反射器３５１、３５２をさらに備える。反射器３５１は励振電極３３１と受信電極３４１との間に位置し、反射器３５２は励振電極３３２と受信電極３４２との間に位置する。励振電極３３１と受信電極３４１と反射器３５１とで音響トラック３９８１が形成される。励振電極３３２と受信電極３４２と反射器３５２とで音響トラック３９８２が形成されている。
【００９５】
弾性波素子３０１では、伝搬路３９９１を複数の回数伝搬して受信電極３４１に入力される主要弾性波による信号と、伝搬路３９９２を複数の回数伝搬して受信電極３４２に入力される主要弾性波による信号とが加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合うように、励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２と反射器３５１、３５２とが配置されている。
【００９６】
弾性波素子３０１は、圧電基板３０２の上面３０２ａ上に設けられた誘電体膜３０６と、誘電体膜３０６の上面３０６ａ上に設けられた感応部３０５とをさらに備える。感応部３０５は、伝搬路３９９１、３９９２の上方、特に反射器３５１、３５２の上方に位置し、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質に反応する、若しくは付着する。
【００９７】
図１５は弾性波素子３０１を用いた弾性波センサ３６１の模式図である。弾性波センサ３６１は、弾性波素子３０１と検出部３２３とを備える。検出部３２３は、受信電極３４１からの出力信号と受信電極３４２からの出力信号との合成された電気信号を受けて主要弾性波の特性（遅延時間特性、位相特性、或いは振幅特性など）を検出する。検出部３２３は励振電極３３１、３３２と電気的に接続されている。検出部３２３は、受信電極３４１、３４２によって受信する主要弾性波の周波数変化若しくは遅延時間変化を検出するが、主要弾性波の位相、速度、振幅、波長等の他の特性の変化を検出しても良い。
【００９８】
弾性波素子３０１は、医療機器等の電子機器に内蔵されるマザーボードに搭載される。弾性波素子３０１は、このマザーボードに圧電基板３０２の電極３３１、３３２、３４１、３４２の形成されている面が対向するようにフェースダウン実装されていてもよい。この場合は、受信電極３４１、３４２が金属バンプ等を介して検出部３２３に電気的に接続される。弾性波素子３０１は、マザーボードに電極３３１、３３２、３４１、３４２の形成されている面の反対側の面が接着されることでフェースアップ実装されていてもよい。この場合は、受信電極３４１、３４２が金属ワイヤ等を介して検出部３２３に電気的に接続される。
【００９９】
感応部３０５に対し検出対象物質を含む可能性のある被検査物質（呼気、検査液等）を接触させることで、検出対象物質の付着による感応部３０５の質量等の物理量の変化に起因する主要弾性波の特性変化を検出部３２３が検出し、検出対象物質の有無、或いはその濃度などを検知することができる。
【０１００】
励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２のそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極よりなるＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、例えばＳＨ（Ｓｈｅａｒ−Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）波やレイリー波等の主要弾性波を励振しあるいは受信する。電極３３１、３３２、３４１、３４２は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【０１０１】
反射器３５１、３５２のそれぞれは、平行に並べて配置された複数の電極指を有するグレーティング反射器である。反射器３５１、３５２は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【０１０２】
励振電極３３１、３３２は同一構造（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有しているがこれに限らない。ただし、励振電極３３１、３３２の少なくとも電極指のピッチは同じであることが望ましい。
【０１０３】
受信電極３４１、３４２は同一構造（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）を有するがこれに限らない。ただし、受信電極３４１、３４２の少なくとも電極指のピッチは同じであることが望ましい。
【０１０４】
また、励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２は対称構造（同一電極指ピッチ、同一電極指交差幅、同一電極指幅）であるがこれに限らない。ただし、励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２の少なくとも電極指のピッチは同じで対称であることが望ましい。
【０１０５】
反射器３５１、３５２は同一構造（同一電極指ピッチ、同一電極指長、同一電極指幅）を有しているがこれに限らない。ただし、反射器３５１、３５２の少なくとも電極指のピッチは同じであることが望ましい。
【０１０６】
弾性波素子３０１の動作原理について詳細に説明する。図１６は弾性波素子３０１の上面模式図であり、特に、図１４Ａに示す励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２と反射器３５１と、３５２でそれぞれ構成される音響トラック３９８１、３９８２を示す。励振電極３３１の複数の電極指のうち反射器３５１に最も近い電極指と反射器３５１の複数の電極指のうち励振電極３３１に最も近い電極指との最短距離を励振電極３３１と反射器３５１との距離Ｄ３１１と定義する。同様に、励振電極３３２の複数の電極指のうち反射器３５２に最も近い電極指と反射器３５２の複数の電極指のうち励振電極３３２に最も近い電極指との最短距離を励振電極３３２と反射器３５２との距離Ｄ３２１と定義する。同様に、受信電極３４１の複数の電極指のうち反射器３５１に最も近い電極指と反射器３５１の複数の電極指のうち受信電極３４１に最も近い電極指との最短距離を受信電極３４１と反射器３５１との距離Ｄ３１２と定義する。同様に、受信電極３４２の複数の電極指のうち反射器３５２に最も近い電極指と反射器３５２の複数の電極指のうち受信電極３４２に最も近い電極指との最短距離を受信電極３４２と反射器３５２との距離Ｄ３２２と定義する。主要弾性波は波長λを有する。距離Ｄ３２１は距離Ｄ３１１よりλ／４＋ｎ・λ／２だけ大きくなるように励振電極３３１と受信電極３４１と反射器３５１とが配置されている（ｎは整数）。距離Ｄ３２１と距離Ｄ３１１との差は上記値に対して±λ／３６以内の誤差を許容できる。距離Ｄ３２２は距離Ｄ３１２よりλ／４＋ｍ・λ／２だけ大きくなるように励振電極３３２と受信電極３４２と反射器３５２とが配置されている（ｍは整数）。距離Ｄ３２２と距離Ｄ３１２の差は上記の値に対して±λ／３６以内の誤差を許容できる。但し、ｎが偶数の場合にはｍは偶数、ｎが奇数の場合にはｍは奇数である。
【０１０７】
励振電極３３１は、反射器３５１を通過し、受信電極３４１に直接到達する主要弾性波Ｒ３１１を出力する。励振電極３３２は、反射器３５２を通過して受信電極３４２に直接到達する主要弾性波Ｒ３２１を出力する。上記の誤差を考慮すると、主要弾性波Ｒ３１１、Ｒ３２１の伝搬する距離はλ／２＋（ｎ＋ｍ）・λ／２−λ／９からλ／２＋（ｎ＋ｍ）・λ／２＋λ／９までの範囲の差だけ異なるので、受信電極３４１、３４２で受信した主要弾性波Ｒ３１１、Ｒ３２１による受信電極３４１、３４２が出力する信号は互いに加算されて合成されることで打ち消し合う。
【０１０８】
励振電極３３１は、反射器３５１に反射され再び励振電極３３１に反射された後、反射器３５１を通過して受信電極３４１に到達する主要弾性波Ｒ３１２をさらに出力する。励振電極３３２は、反射器３５２に反射され再び励振電極３３２に反射された後、反射器３５２を通過し、受信電極３４２に到達する主要弾性波Ｒ３２２をさらに出力する。上記の誤差を考慮すると、主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２の伝搬する距離はλ＋（３ｎ＋ｍ）・λ／２−λ／９からλ＋（３ｎ＋ｍ）・λ／２＋λ／９までの範囲の差だけ異なるので、受信電極３４１、３４２で受信した主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２による受信電極３４１、３４２がそれぞれ出力する信号は互いに加算されて合成されることで強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。
【０１０９】
励振電極３３１は、反射器３５１を通過して受信電極３４１で反射され、再び反射器３５１で反射された後、受信電極３４１に到達する主要弾性波Ｒ３１３をさらに出力する。励振電極３３２は、反射器３５２を通過し、受信電極３４２で反射され、再び反射器３５２で反射された後、受信電極３４２に到達する主要弾性波Ｒ３２３をさらに出力する。上記の誤差を考慮すると、主要弾性波Ｒ３１３、Ｒ３２３の伝搬する距離はλ＋（ｎ＋３ｍ）・λ／２−λ／１８からλ＋（ｎ＋３ｍ）・λ／２＋λ／１８までの範囲の差だけ異なるので、受信電極３４１、３４２でそれぞれ受信した主要弾性波Ｒ３１３、Ｒ３２３による受信電極３４１、３４２が出力する信号は互いに加算されて合成されることで強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。
【０１１０】
このように弾性波素子３０１においては、受信電極３４１、３４２は伝搬路３９９１、３９９２を複数の回数伝搬した主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２、Ｒ３１３、Ｒ３２３を効率よく受信するように動作する。すなわち、互いに強めあうように重畳される主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２、Ｒ３１３、Ｒ３２３は、伝搬路３９９１、３９９２上の感応部３０５を複数の回数通過し受信電極（３４１、３４２）に到達する。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部３０５に付着した場合に、主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２、Ｒ３１３、Ｒ３２３の遅延時間特性などの特性が十分に大きく変化し、感応部３０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【０１１１】
図２８に示す従来の弾性波素子５０１では、励振電極５０３が励振した主要弾性波５０７は伝搬路上の感応部５０５を一回のみ伝搬し受信電極５０４に到達する。したがって、たとえ検出対象物質が付着しても主要弾性波５０７の遅延時間や位相特性などの特性が十分に大きくは変化せず、弾性波素子５０１の感応部５０５によるセンシングの感度を確保できない場合がある。
【０１１２】
圧電基板３０２の上面３０２ａ上に設けられた誘電体膜３０６は、少なくとも励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２とを覆うことが望ましい。これにより、検出対象物質を含む溶媒によって電極３３１、３３２、３４１、３４２が腐食することを抑制すると共にこの腐食に伴う弾性波素子３０１を用いた弾性波センサ３６１のセンシングの感度が劣化することを抑制することができる。感応部３０５は励振電極３３１、３３２に面する外縁３１５と、受信電極３４１、３４２に面する外縁３１６とを有する。誘電体膜３０６は伝搬路３９９１、３９９２をも覆い、感応部３０５は伝搬路３９９１、３９９２の上方に位置することが望ましい。これにより、励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２との間の伝搬路３９９１、３９９２における誘電体膜３０６の外縁３１５、３１６による主要弾性波の反射を抑制することができ、弾性波素子３０１を用いた弾性波センサ３６１のセンシング感度を向上させることができる。
【０１１３】
以下、弾性波素子３０１について詳述する。図１７は図１４Ｂに示す弾性波素子３０１の拡大断面図であり、励振電極３３１と受信電極３４１との間における主要弾性波の伝搬方向における弾性波素子３０１の断面を示す。
【０１１４】
圧電基板３０２は、圧電単結晶基板からなり、例えば、水晶、ランガサイト系、ニオブ酸リチウム系、タンタル酸リチウム系、又はニオブ酸カリウム系の圧電基板である。
【０１１５】
感応部３０５は、呼気または液状の被検査物質に含まれる可能性のある検出対象物質または検出対象物質と結合する結合物質に反応する抗体３１１と、抗体３１１を圧電基板３０２の上面３０２ａ或いは誘電体膜３０６の上面３０６ａに付着させる接着層３１２とを有する。接着層３１２は、金属や有機物等の接着部材よりなる。抗体３１１は接着層３１２を介さずに直接的に圧電基板３０２或いは誘電体膜３０６に付着していてもよい。
【０１１６】
図１７に示すように、感応部３０５を構成する接着層３１２の上面に凹部３１３或いは凸部３１４が設けられるように、誘電体膜３０６の上面３０６ａに凹凸が設けられていることが望ましい。凹部３１３の幅を抗体３１１の最大幅よりも大きくすることで、凹部３１３内に抗体３１１を設けることができる。圧電基板３０２の上面３０２ａに誘電体膜３０６をスパッタリング若しくは蒸着等で形成した後に、ドライエッチング等で誘電体膜３０６の所定箇所を削ることで凹部３１３や凸部３１４を形成することができる。
【０１１７】
誘電体膜３０６は無機誘電体からなるが、圧電基板３０２とは逆の周波数温度係数を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの媒質よりなっていてもよい、誘電体膜３０６で電極３３１、３３２、３４１、３４２をさらに覆うことで、弾性波素子３０１の周波数温度特性を向上することができる。また、誘電体膜３０６は、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化テルル、ダイヤモンド又はシリコーンなど他の誘電体より形成されていてもよい。
【０１１８】
弾性波素子３０１は、圧電基板３０２の上面３０２ａに設けられた吸音材３２１、３２２をさらに備えてもよい。吸音材３２１は、励振電極３３１、３３２について受信電極３４１、３４２の反対側の誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分を覆う。吸音材３２２は、受信電極３４１、３４２について励振電極３３１、３３２の反対側の誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分を覆う。吸音材３２１、３２２は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド等の樹脂からなる。吸音材３２１、３２２は、励振電極３３１、３３２から所望の伝搬方向と反対側に出力された不要弾性波が誘電体膜３０６の外縁３０６ｃにおいて反射して再び励振電極３３１、３３２へ伝搬し、所望の弾性波と合成することによる弾性波センサ３６１の感度劣化を防止する。誘電体膜３０６の外縁３０６ｃを覆う吸音材３２１、３２２は不要弾性波を吸収し、感度劣化をより防止することができる。
【０１１９】
励振電極３３１は他方向と比較して受信電極３４１に向かう方向に主要弾性波Ｒ３１１、Ｒ３１２、Ｒ３１３を相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であり、励振電極３３２は他方向と比較して受信電極３４２に向かう方向に主要弾性波Ｒ３２１、Ｒ３２２、Ｒ３２３を相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であることが望ましい。また、受信電極３４１は他方向と比較して励振電極３３１に向かう方向から主要弾性波Ｒ３１１、Ｒ３１２、Ｒ３１３を相対的に効率よく受信する一方向性電極であり、受信電極３４２は他方向と比較して励振電極３３２に向かう方向から主要弾性波Ｒ３２１、Ｒ３２２、Ｒ３２３を相対的に効率よく受信する一方向性電極であることが望ましい。これにより、弾性波素子３０１を用いた弾性波センサ３６１のセンシング感度を向上させることができる。また、電極３３１、３３２、３４１、３４２をそれぞれ一方向性電極とすることにより、主要弾性波の励振電極３３１、３３２及び受信電極３４１、３４２による反射効率を向上させることができる。
【０１２０】
反射器３５１、３５２のそれぞれは、入射された主要弾性波の半分の主要弾性波を反射し、もう半分の主要弾性波を透過させるように電極指の本数やデューティを設定することにより、伝搬路３９９１、３９９２を複数の回数伝搬した主要弾性波が効率よく互いに強めあうように重畳されて受信電極３４１、３４２で受信されるので、弾性波素子３０１のセンシング感度を高めることができる。
【０１２１】
図１８は実施の形態３における他の弾性波素子３０１ａの上面模式図である。図１８において図１４Ａに示す弾性波素子３０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１８に示す弾性波素子では、反射器３５１の電極指の数と反射器３５２の電極指の数が奇数本だけ異なっている。弾性波素子３０１ａでは、伝搬路３９９１、３９９２を主要弾性波が伝搬する伝搬方向において、励振電極３３１の中心と受信電極３４１の中心との間の距離と、励振電極３３２の中心と受信電極３４２の中心との間の距離とは等しい。励振電極３３１から伝搬路３９９１を１回だけ伝搬して受信電極３４１に直接到達した主要弾性波Ｒ３１１と、励振電極３３２から伝搬路３９９２を１回だけ伝搬して受信電極３４２に直接到達した主要弾性波Ｒ３２１とが、受信電極３４１と受信電極３４２とで互いに逆位相で受信されるように、受信電極３４１の電極指の極性と受信電極３４２の櫛形電極の極性とが互いに反転されて配置されている。反射器３５２の電極指の本数は反射器３５１の電極指の本数より奇数本（図１８では１本）だけ少ないので、励振電極３３２と反射器３５２との距離Ｄ３２１は、励振電極３３１と反射器３５１との距離Ｄ３１１よりλ／４＋ｎ・λ／２−λ／３６からλ／４＋ｎ・λ／２＋λ／３６までの範囲の差だけ長くなっている。また、反射器３５２と受信電極３４２との距離Ｄ３２２は、反射器３５１と受信電極３４１との距離Ｄ３１２よりλ／４＋ｍ・λ／２−λ／３６からλ／４＋ｍ・λ／２＋λ／３６までの範囲の差だけ長い。但し、整数ｎが偶数の場合には整数ｍは偶数であり、整数ｎが奇数の場合には整数ｍは奇数である。
【０１２２】
弾性波素子３０１ａの動作原理について説明する。図１９は図１８に示す弾性波素子３０１ａの動作を示す上面模式図であり、図１８に示す励振電極３３１と受信電極３４１と反射器３５１とで形成される音響トラック３９８１と、励振電極３３２と受信電極３４２と反射器３５２とで形成される音響トラック３９８２とを示す。反射器３５２の電極指の本数は反射器３５１の電極指の本数より１本だけ少ない。音響トラック３９８１の励振電極３３１と受信電極３４１との距離は、音響トラック３９８２の励振電極３３２と受信電極３４２との距離と主要弾性波の伝搬方向において等しい。さらに、受信電極３４１で受信する信号と受信電極３４２で受信する信号の位相が互いに逆になるように受信電極３４１の櫛形電極と受信電極３４２の櫛形電極の極性を電位の方向を基準にして互いに反転されて配置されている。したがって、主要弾性波Ｒ３１１により受信電極３４１から出力される信号と、主要弾性波Ｒ３２１により受信電極３４２から出力される信号は互いに加算されて合成されると互いに打ち消される。
【０１２３】
弾性波素子３０１ａでは、主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２が伝搬する距離がλ／２だけ異なるので、主要弾性波Ｒ３１２により受信電極３４１から出力される信号と、主要弾性波Ｒ３２２により受信電極３４２から出力される信号とは加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。同様に、主要弾性波Ｒ３１３、３２３が伝搬する距離がλ／２だけ異なるので、主要弾性波Ｒ３１３により受信電極３４１から出力される信号と、主要弾性波Ｒ３２３により受信電極３４２から出力される信号とは加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。このように弾性波素子３０１ａにおいて、受信電極３４１、３４２は伝搬路３９９１、３９９２を複数の回数伝搬した主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２、Ｒ３１３、Ｒ３２３を効率よく受信するように動作する。すなわち、互いに強めあうように重畳される主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２、Ｒ３１３、Ｒ３２３は、伝搬路３９９１、３９９２の上方の感応部３０５を上方から見て複数の回数通過して受信電極３４１、３４２に到達する。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部３０５に付着した場合に主要弾性波Ｒ３１２、Ｒ３２２、Ｒ３１３、Ｒ３２３の遅延時間などの特性が十分に大きく変化し、感応部３０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【０１２４】
図２０は実施の形態３におけるさらに他の弾性波素子３０１ｂの上面模式図である。図２０において図１４Ａに示す弾性波素子３０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。弾性波素子３０１、３０１ａ、３０１ｂでは、感応部３０５は、励振電極３３１、３３２に面する外縁３１５と、受信電極３４１、３４２に面する外縁３１６とを有する。感応部３０５の外縁３１５、３１６は共に励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２との間に位置する。図２０に示す弾性波素子３０１ｂでは、感応部３０５の外縁３１５、３１６の延びる方向は、励振電極３３１、３３２の電極指の延びる方向および受信電極３４１、３４２の電極指の延びる方向の両者と異なる。励振電極３３１、３３２から出力された主要弾性波が伝搬する伝搬方向は感応部３０５の外縁３１５、３１６の延びる方向と非直角であり傾斜している。これにより、励振電極３３１、３３２から出力された主要弾性波が感応部３０５の外縁３１５或いは外縁３１６にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消し合うことを防止する。その結果、弾性波素子３０１ｂを用いた弾性波センサ３６１のセンシング感度を向上させることができる。
【０１２５】
図２１は実施の形態３におけるさらに他の弾性波素子３０１ｃの上面模式図である。図２１において図１４Ａに示す弾性波素子３０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図２１に示す弾性波素子３０１ｃは図１４Ａに示す弾性波素子３０１の吸音材３２１、３２２を備えていない。図２１に示す弾性波素子３０１ｃでは、誘電体膜３０６の外縁３０６ｃは、励振電極３３１、３３２について受信電極３４１、３４２のそれぞれ反対側の部分３１７１、３１７２と、受信電極３４１、３４２について励振電極３３１、３３２のそれぞれ反対側の部分３１８１、３１８２とを有する。誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１７１、３１７２の延びる方向は、それぞれ励振電極３３１、３３２の電極指の延びる方向と異なる。すなわち、励振電極３３１、３３２から出力された不要弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１７１、３１７２の延びる方向とそれぞれ非直角であり傾斜している。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１７１、３１７２において励振電極３３１、３３２から出力された不要弾性波が１８０度反射して、励振電極３３１、３３２と受信電極３４１、３４２との間の伝搬路３９９１、３９９２に入射することを防止できる。したがって、不要弾性波の伝搬路３９９１、３９９２への入射による弾性波センサ３６１の感度劣化を防止する。
【０１２６】
また、図２１に示す弾性波素子３０１ｃでは、誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１８１、３１８２の延びる方向は、それぞれ受信電極３４１、３４２の電極指の延びる方向と異なることが望ましい。すなわち、受信電極３４１、３４２を通過した弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１８１、３１８２の延びる方向とそれぞれ非直角であり傾斜している。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１８１、３１８２において、受信電極３４１、３４２を通過した弾性波が１８０度反射して、受信電極３４１、３４２と励振電極３３１、３３２との間の伝搬路３９９２に入射することを防止できる。したがって、不要弾性波の伝搬路３９９１、３９９２への入射による弾性波センサ３６１の感度劣化を防止する。
【０１２７】
（実施の形態４）
図２２は、実施の形態４における弾性波素子１０１の上面模式図である。弾性波素子１０１は、トランスバーサル型の弾性波素子であって、生体の分子認識機構に基づいてタンパク質、遺伝子、又はシグナル分子などの検出対象物質をセンシングするバイオセンサに適用できる。
【０１２８】
弾性波素子１０１は、圧電基板１０２と、圧電基板１０２の上面１０２ａ上に形成された励振電極１０３と、圧電基板１０２の上面１０２ａ上に形成された反射器１０８と、圧電基板１０２の上面１０２ａ上に形成された反射器１０９と、圧電基板１０２の上面１０２ａ上に形成された受信電極１０４とを備える。励振電極１０３は入力信号を受けて圧電基板１０２の上面１０２ａに主要弾性波１０７を励振する。反射器１０８は、励振電極１０３が励振した主要弾性波１０７を反射する。反射器１０９は、反射器１０８が反射した主要弾性波１０７を反射する。受信電極１０４は、反射器１０９が反射した主要弾性波１０７を受信し、受信した主要弾性波１０７に応じて出力信号を出力する。圧電基板１０２の上面１０２ａには、励振電極１０３から受信電極１０４まで主要弾性波１０７が伝搬する伝搬路１９９が形成されている。伝搬路１９９は、励振電極１０３から反射器１０８までの部分１９９ａと、反射器１０８から反射器１０９までの部分１９９ｂと、反射器１０９から受信電極１０４までの間の部分１９９ｃとを有する。
【０１２９】
図２３は図２２に示す弾性波素子１０１の伝搬路１９９の部分１９９ｂに沿った線２３−２３における断面図である。弾性波素子１０１は、圧電基板１０２の上面１０２ａ上に設けられた誘電体膜１０６と、誘電体膜１０６の上面１０６ａ上に設けられた感応部１０５とをさらに備える。誘電体膜１０６は、励振電極１０３と反射器１０８、１０９と受信電極１０４を覆いかつ伝搬路１９９を覆う。感応部１０５は伝搬路１９９の上方における誘電体膜１０６の上面１０６ａ上に位置しており、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質に反応する、若しくは検出対象物質又は結合物質が付着する。
【０１３０】
弾性波素子１０１は、圧電基板１０２の上面１０２ａ上に設けられて誘電体膜１０６の外縁１０６ｃを覆う吸音材１２０、１２１をさらに備える。吸音材１２０は、励振電極１０３について反射器１０８の反対側の誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１６ａを覆う。吸音材１２１は、受信電極１０４について反射器１０９の反対側の誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１７ａを覆う。吸音材１２０、１２１は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド等の樹脂からなる。主要弾性波１０７は、伝搬路１９９を励振電極１０３から反射器１０８、１０９をこの順で経て受信電極１０４に至る伝搬方向に伝搬する。励振電極１０３からこの伝搬方向と反対の方向に伝搬する不要弾性波が発生する場合がある。吸音材１２０、１２１は、この不要弾性波が誘電体膜１０６の外縁１０６ｃにおいて反射して励振電極１０３へ伝搬し、主要弾性波と合成されることによる弾性波素子１０１の感度劣化を防止する。このように、吸音材１２０、１２１は誘電体膜１０６の外縁１０６ｃを覆うことで不要弾性波を吸収して感度劣化を防止する。
【０１３１】
図２４は弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１の模式図である。弾性波センサ１６１は、弾性波素子１０１と。弾性波素子１０１の受信電極１０４からの出力信号を受けて受信電極１０４によって受信された主要弾性波１０７の位相特性、周波数特性などの特性を検出する検出部１２３とを備える。検出部１２３は励振電極１０３と電気的に接続されている。
【０１３２】
弾性波素子１０１は、医療機器等の電子機器に内蔵されるマザーボードに搭載される。弾性波素子１０１はこのマザーボードに圧電基板１０２の電極１０３、１０４が設けられている面が対向するようにフェースダウン実装されていても良い。この場合は、受信電極１０４が金属バンプ等を介して検出部１２３に電気的に接続される。もしくは、弾性波素子１０１は、マザーボードに電極１０３、１０４が設けられた面の反対側の面が接着されることでフェースアップ実装されていても良い。この場合は、受信電極１０４が金属ワイヤ等を介して検出部１２３に電気的に接続される。
【０１３３】
検出部１２３は、受信電極１０４によって受信する主要弾性波１０７の周波数変化若しくは位相変化を検出するが、主要弾性波１０７の速度、振幅、波長等の他の特性の変化を検出しても良い。
【０１３４】
検出対象物質を含む可能性のある、呼気、検査液等の被検査物質を感応部１０５に接触させることで、検出対象物質の付着による感応部１０５の質量等の物理量の変化に起因する主要弾性波１０７の特性変化を検出部１２３が検出し、検出対象物質の有無、或いはその濃度などを検知することができる。
【０１３５】
図２８に示す従来の弾性波素子５０１では、励振電極５０３が励振した主要弾性波５０７は伝搬路上の感応部５０５を一回のみ伝搬し受信電極５０４に到達する。したがって、たとえ検出対象物質が付着しても主要弾性波５０７の遅延時間や位相特性などの特性が十分に大きくは変化せず、弾性波素子５０１の感応部５０５によるセンシングの感度を確保できない場合がある。
【０１３６】
実施の形態４における弾性波素子１０１においては、励振電極１０３が励振した主要弾性波１０７は反射器１０８、１０９に反射されて伝搬路１９９の部分１９９ａ〜１９９ｃに沿って感応部１０５を計３回伝搬した後に受信電極１０４に到達する。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部１０５に付着した場合に主要弾性波１０７の特性が十分に大きく変化し、弾性波素子１０１の感応部１０５による検出対象物質のセンシング感度を向上させることができる。
【０１３７】
誘電体膜１０６は、圧電基板１０２の上で少なくとも励振電極１０３と受信電極１０４と反射器１０８、１０９とを覆うことが望ましい。これにより、検出対象物質を含む溶媒によって、電極１０３、１０４或いは反射器１０８、１０９が腐食することを抑制すると共にこの腐食に伴う弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１のセンシングの感度が劣化することを抑制することができる。さらに、誘電体膜１０６は、伝搬路１９９をも覆い、感応部１０５は、伝搬路１９９上方の誘電体膜１０６の上に形成されていることが望ましい。これにより、励振電極１０３と反射器１０８との間、或いは、反射器１０８と反射器１０９との間、或いは、反射器１０９と受信電極１０４との間で伝搬路１９９における感応部１０５の外縁１１４、１１５による主要弾性波１０７の反射を抑制することができ、弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度を向上させることができる。
【０１３８】
以下、弾性波素子１０１の各構成について詳述する。
【０１３９】
圧電基板１０２は、圧電単結晶基板からなり、例えば、水晶、ランガサイト系、ニオブ酸リチウム系、タンタル酸リチウム系、又はニオブ酸カリウム系の圧電基板である。
【０１４０】
励振電極１０３と受信電極１０４のそれぞれは、互いに噛み合う複数の電極指をそれぞれ有する一対の櫛形電極を備えたＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極であり、例えばＳＨ（Ｓｈｅａｒ−Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）波やレイリー波等の主要弾性波１０７を励振し、これを受信する。電極１０３、１０４は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【０１４１】
励振電極１０３は、他方向と比較して反射器１０８に向かう方向に主要弾性波１０７を相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であることが望ましい。受信電極１０４は、他方向と比較して反射器１０９に向かう方向から主要弾性波１０７を相対的に効率よく受信する一方向性電極であることが望ましい。これにより、弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度を向上させることができる。
【０１４２】
反射器１０８、１０９のそれぞれは、平行に並べて配置された複数の電極指を有するグレーティング反射器であり、励振電極１０３が励振した主要弾性波１０７を反射する。反射器１０８、１０９は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、モリブデン又はクロムからなる単体金属よりなる、若しくはこれらを主成分とする合金よりなる、又はこれらの金属が積層された構成を有する。
【０１４３】
主要弾性波１０７は励振電極１０３から出力されて反射器１０８に伝搬路１９９の部分１９９ａに沿って伝搬する。反射器１０８から反射されて出る主要弾性波１０７は伝搬路１９９の部分１９９ｂに沿って伝搬する。励振電極１０３から出力されて反射器１０８に入力される主要弾性波１０７の伝搬方向と、反射器１０８から反射されて出る主要弾性波１０７の伝搬方向とのなす角度Ａ１０１が１５５度より大きくかつ１８０度より小さくなるように、反射器１０８の電極指は配置される。即ち、励振電極１０３の電極指が延びる方向と反射器１０８の電極指が延びる方向とのなす角は０度より大きくかつ１２．５度より小さい。
【０１４４】
反射器１０８から出力されて反射器１０９に入力される主要弾性波１０７の伝搬する方向と、反射器１０９から反射されて受信電極１０４に出る主要弾性波１０７の伝搬する方向とのなす角度Ａ１０２が１５５度より大きくかつ１８０度より小さくなるように、反射器１０９の電極指は配置される。即ち、受信電極１０４の電極指が延びる方向と反射器１０９の電極指が延びる方向とのなす角は０度より大きくかつ１２．５度より小さい。
【０１４５】
このように、励振電極１０３から出力されて反射器１０８、１０９を介して受信電極１０４に入力される主要弾性波１０７の伝搬路１９９はＺ字型のジグザグ形状を有する。励振電極１０３と反射器１０８との間の伝搬路１９９の部分１９９ａと反射器１０９と受信電極１０４との間の伝搬路１９９の部分１９９ｃは略平行であり、伝搬路１９９の部分１９９ａ、１９９ｃにおいて主要弾性波１０７は互いに平行で逆の方向に伝搬する。
【０１４６】
感応部１０５は、抗体１１０と、抗体１１０を圧電基板１０２或いは誘電体膜１０６の表面に付着させる接着層１１１とを有する。抗体１１０は、呼気等の被検査物質に含まれる可能性のある検出対象物質または検出対象物質と結合する結合物質に反応する。接着層１１１は金属や有機物等の接着部材よりなる。抗体１１０は、接着層１１１を介さずに直接的に圧電基板１０２或いは誘電体膜１０６に付着していてもよい。
【０１４７】
誘電体膜１０６は無機誘電体からなるが、圧電基板１０２とは逆の周波数温度係数を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの媒質よりなっていてもよい。誘電体膜１０６で電極１０３、１０４をも覆うことで、弾性波素子１０１の周波数温度特性を向上することができる。また、誘電体膜１０６は、窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化テルル、ダイヤモンド又はシリコーンなど他の誘電体より形成されていてもよい。
【０１４８】
図２３に示すよう、接着層１１１の上面に凹部１１２と凸部１１３が設けられるように、誘電体膜１０６の上面に凹凸が設けられていることが望ましい。凹部１１２の幅を抗体１１０の最大幅よりも大きくすることで、凹部１１２内に抗体１１０を設けることができる。圧電基板１０２の上面１０２ａに誘電体膜１０６をスパッタリング若しくは蒸着等で形成した後に、ドライエッチング等で誘電体膜１０６の所定箇所を削ることで凹部１１２や凸部１１３を形成することができる。
【０１４９】
図２５は実施の形態４における他の弾性波素子１０１ａの上面模式図である。図２５において、図２２に示す弾性波素子１０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。
【０１５０】
図２２に示す弾性波素子１０１では、励振電極１０３のＩＤＴ電極の電極指が延びる方向は、励振電極１０３と反射器１０８との間における感応部１０５の外縁１１４、１１５が延びる方向と同じである。これにより、励振電極１０３から出力された主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４或いは外縁１１５にて１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあう場合がある。
【０１５１】
図２５に示す弾性波素子１０１ａでは、励振電極１０３と反射器１０８との間における感応部１０５の外縁１１４、１１５の延びる方向は、励振電極１０３の電極指が延びる方向および反射器１０８の電極指が延びる方向の両者と異なることが望ましい。すなわち、励振電極１０３と反射器１０８から出力された主要弾性波１０７が伝搬する方向は感応部１０５の外縁１１４、１１５が延びる方向と非直角であり傾斜していることが望ましい。これにより、励振電極１０３と反射器１０８から出力された主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４或いは１１５にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあうことを防止する。その結果、弾性波素子１０１ａを用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度をさらに向上させることができる。
【０１５２】
また、図２５に示す弾性波素子１０１ａでは、反射器１０８と反射器１０９との間における感応部１０５の外縁１１４、１１５の延びる方向は、反射器１０８の電極指の延びる方向および反射器１０９の電極指の延びる方向の両者と異なることが望ましい。すなわち、反射器１０８で反射された主要弾性波１０７が伝搬する伝搬方向が感応部１０５の外縁１１４、１１５の延びる方向と非直角で傾斜していることが望ましい。これにより、反射器１０８で反射された主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４或いは１１５にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあうことを防止する。その結果、弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度を向上させることができる。
【０１５３】
さらに、図２５に示す弾性波素子１０１ａでは、反射器１０９と受信電極１０４との間における感応部１０５の外縁１１４、１１５が延びる方向は、反射器１０９の電極指の延びる方向および受信電極１０４の電極指の延びる方向の両者と異なることが望ましい。すなわち、反射器１０９で反射された主要弾性波１０７が伝搬する伝搬方向は反射器１０９の電極指の延びる方向と非直角であり傾斜している。これにより、反射器１０９で反射された主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４或いは１１５にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあうことを防止する。その結果、弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度を向上させることができる。
【０１５４】
図２６は実施の形態４におけるさらに他の弾性波素子１０１ｂの上面模式図である。図２６において、図２２に示す弾性波素子１０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図２６に示す弾性波素子１０１ｂは図２２に示す弾性波素子１０１の吸音材１２０、１２１を備えていない。
【０１５５】
図２６に示す弾性波素子１０１ｂでは、励振電極１０３について反射器１０８と反対側の誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１６ａが延びる方向は、励振電極１０３の電極指の延びる方向と異なることが望ましい。すなわち、励振電極１０３から出力された不要弾性波が伝搬する方向は、誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１６ａが延びる方向と非直角であり傾斜していることが望ましい。図２２に示す弾性波素子１０１では、吸音材１２０が無い場合に、誘電体膜１０６の外縁１０６ｃにおいて励振電極１０３から出力された不要弾性波が１８０度反射して、励振電極１０３と反射器１０８との間の伝搬路１９９の部分１９９ａに入射し、弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１の感度を劣化させる場合がある。図２６に示す弾性波素子１０１ｂでは、吸音材１２０が無くても、誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１６ａにおいて励振電極１０３から出力された不要弾性波が１８０度反射しても伝搬路１９９の部分１９９ａに入射せず、したがって弾性波素子１０１ｂを用いた弾性波センサ１６１の感度の劣化を防止できる。
【０１５６】
また、図２６に示す弾性波素子１０１ｂでは、受信電極１０４について反射器１０９の反対側の誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１７ａが延びる方向は、受信電極１０４の電極指の延びる方向と異なることが望ましい。すなわち、受信電極１０４を通過した不要弾性波が伝搬する方向は受信電極１０４の電極指の延びる方向と非直角であり傾斜していることが望ましい。図２２に示す弾性波素子１０１では、吸音材１２１が無い場合に、誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１７ａにおいて受信電極１０４を通過した不要弾性波が１８０度反射して、受信電極１０４と反射器１０９との間の伝搬路１９９の部分１９９ｃに入射し、弾性波素子１０１を用いた弾性波センサ１６１の感度を劣化させる場合がある。図２６に示す弾性波素子１０１ｂでは、吸音材１２１がなくとも、誘電体膜１０６の外縁１０６ｃの部分１１７ａにおいて、受信電極１０４を通過した弾性波が１８０度反射して伝搬路１９９の部分１９９ｃに入射せず、したがって弾性波素子１０１ｂを用いた弾性波センサ１６１の感度劣化を防止する。
【０１５７】
図２７は実施の形態４におけるさらに他の弾性波素子１０１ｃの上面模式図である。図２７において、図２２に示す弾性波素子１０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図２７に示す弾性波素子１０１ｃは、図２２に示す弾性波素子１０１に、励振電極１０３と反射器１０９との間に設けられた反射器１０８ａと、受信電極１０４と反射器１０８との間に設けられた反射器１０８ｂとをさらに備える。上方から見て、反射器１０８ａ、１０８ｂはそれらの間に感応部１０５が位置するように配置されている。
【０１５８】
図２７に示す弾性波素子１０１ｂでは、主要弾性波１０７が伝搬する伝搬路１９９は、反射器１０８から反射器１０８ａまでの部分１９９ｄと、反射器１０８ａから反射器１０８ｂまでの部分１９９ｅとをさらに有する。反射器１０８で反射した主要弾性波１０７が伝搬路１９９の部分１９９ｄを伝搬する。伝搬路１９９の部分１９９ｄを伝搬した主要弾性波１０７は反射器１０８ａで反射する。反射器１０８ａで反射した主要弾性波１０７が伝搬路１９９の部分１９９ｅを伝搬する。伝搬路１９９の部分１９９ｅを伝搬した主要弾性波１０７は反射器１０８ｂで反射する。反射器１０８ｂで反射した主要弾性波１０７が伝搬路１９９の部分１９９ｂを伝搬する。伝搬路１９９の部分１９９ｂを伝搬した主要弾性波１０７は反射器１０９で反射する。反射器１０９で反射した主要弾性波１０７は伝搬路１９９の部分１９９ｃを伝搬する。伝搬路１９９の部分１９９ｃを伝搬した主要弾性波１０７は受信電極１０４で受信される。したがって、主要弾性波１０７が伝搬路１９９を伝搬する間に感応部１０５の外縁１１４、１１５の間を５回伝搬する。その結果、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部１０５に付着した場合に主要弾性波１０７の特性がさらに変化し、弾性波素子１０１の感応部１０５によるセンシングの感度を向上させることができる。また、反射器１０８と反射器１０９の間の経路にさらに多くの反射器が設けられていても良い。反射器の数が多いほど、伝搬路１９９を伝搬する主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４、１１５間を伝搬する回数が増える。その結果、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部１０５に付着した場合に主要弾性波の特性がさらに変化し、弾性波素子１０１の感応部１０５によるセンシングの感度をさらに向上させることができる。
【０１５９】
実施の形態において。「上面」「上方」等の方向を示す用語は圧電基板や電極等の弾性波素子の構成部材の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明にかかる弾性波素子とこれを用いた弾性波センサはセンシングの感度を向上させることができ、各種医療機器等の電子機器に適用可能である。
【符号の説明】
【０１６１】
１０１    弾性波素子
１０２    圧電基板
１０３    励振電極（第１励振電極）
１０４    受信電極（第１受信電極）
１０５    感応部
１０６    誘電体膜
１０８    反射器（第１反射器）
１０９    反射器（第２反射器）
１１１    接着層
２０１    弾性波素子
２０２    圧電基板
２０５    感応部
２０６    誘電体膜
２１１    接着層
２３１    励振電極（第１励振電極）
２３２    励振電極（第２励振電極）
２３３    励振電極（第３励振電極）
２４１    受信電極（第１受信電極）
２４２    受信電極（第２受信電極）
２４３    受信電極（第３受信電極）
３０１    弾性波素子
３０２    圧電基板
３０６    誘電体膜
３１２    接着層
３３１    励振電極（第１励振電極）
３３２    励振電極（第２励振電極）
３４１    受信電極（第１受信電極）
３４２    受信電極（第２受信電極）
３５１    反射器（第１反射器）
３５２    反射器（第２反射器）
４０１    弾性波素子
４０２    圧電基板
４０６    誘電体膜
４１２    接着層
４３１    励振電極（第１励振電極）
４３２    励振電極（第２励振電極）
４４１    受信電極（第１受信電極）
４４２    受信電極（第２受信電極）
４５１    反射器（第１反射器）
４５２    反射器（第２反射器）
【図１】
2014054269.tif 000003
【図２】
2014054269.tif 000004
【図３】
2014054269.tif 000005
【図４】
2014054269.tif 000006
【図５】
2014054269.tif 000007
【図６】
2014054269.tif 000008
【図７】
2014054269.tif 000009
【図８Ａ】
2014054269.tif 000010
【図８Ｂ】
2014054269.tif 000011
【図９】
2014054269.tif 000012
【図１０】
2014054269.tif 000013
【図１１】
2014054269.tif 000014
【図１２】
2014054269.tif 000015
【図１３】
2014054269.tif 000016
【図１４Ａ】
2014054269.tif 000017
【図１４Ｂ】
2014054269.tif 000018
【図１５】
2014054269.tif 000019
【図１６】
2014054269.tif 000020
【図１７】
2014054269.tif 000021
【図１８】
2014054269.tif 000022
【図１９】
2014054269.tif 000023
【図２０】
2014054269.tif 000024
【図２１】
2014054269.tif 000025
【図２２】
2014054269.tif 000026
【図２３】
2014054269.tif 000027
【図２４】
2014054269.tif 000028
【図２５】
2014054269.tif 000029
【図２６】
2014054269.tif 000030
【図２７】
2014054269.tif 000031
【図２８】
2014054269.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月25日(2014.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
励振電極２３１の複数の電極指のうち受信電極２４１に最も近い電極指と受信電極２４１の複数の電極指のうち励振電極２３１に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３１と受信電極２４１との距離Ｄ２０１と定義する。同様に、励振電極２３２の複数の電極指のうち受信電極２４２に最も近い電極指と受信電極２４２の複数の電極指のうち励振電極２３２に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３２と受信電極２４２との距離Ｄ２０２と定義する。さらに、励振電極２３３の複数の電極指のうち受信電極２４３に最も近い電極指と受信電極２４３の複数の電極指のうち励振電極２３３に最も近い電極指との最短距離を励振電極２３３と受信電極２４３との距離Ｄ２０３と定義する。受信電極２４１〜２４３が受信する主要弾性波２０７１ａ〜２０７３ａ、２０７１ｂ〜２０７３ｂは同じ波長λを有する。励振電極２３１と受信電極２４１との間の距離Ｄ２０１と励振電極２３２と受信電極２４２との間の距離Ｄ２０２との差はλ／３＋ｎ１・λである（ｎ１は整数）。更に、励振電極２３２と受信電極２４２との間の距離Ｄ２０２と励振電極２３３と受信電極２４３との間の距離Ｄ２０３との差はλ／３＋ｎ２・λである（ｎ２は整数）。即ち、励振電極２３１と受信電極２４１との間の距離Ｄ２０１と励振電極２３３と受信電極２４３との間の距離Ｄ２０３との差は２・λ／３＋（ｎ１＋ｎ２）・λである。なお、距離の差は上記の値に対して最大±λ／３６の誤差を許容できる。整数ｎ１、ｎ２は同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
この配置により、受信電極２４１が受信する主要弾性波２０７１ａと受信電極２４２が受信する主要弾性波２０７２ａの位相は（１２０＋３６０・ｎ１）度ずれると共に、受信電極２４２が受信する主要弾性波２０７２ａと受信電極２４３が受信する主要弾性波２０７３ａの位相は（１２０＋３６０・ｎ２）度ずれる。即ち、受信電極２４１が受信する主要弾性波２０７１ａと受信電極２４３が受信する主要弾性波２０７３ａの位相は（２４０＋３６０・（ｎ１＋ｎ２）度ずれる。なお、これらの位相ずれの誤差は上記の値に対して±１０度以内となる。したがって、伝搬路２９９１〜２９９３を一回だけ通過して受信電極２４１、２４２、２４３にそれぞれ直接入力される主要弾性波２０７１ａ、２０７２ａ、２０７３ａによる信号は加算されて合成されることで互いに打ち消しあう。一方、受信電極２４１と励振電極２３１で反射されて伝搬路２９９１を３回通過した後受信電極２４１に入力される主要弾性波２０７１ｂによる信号と、受信電極２４２と励振電極２３２で反射されて伝搬路２９９２を３回通過した後受信電極２４２に入力される主要弾性波２０７２ｂによる信号と、受信電極２４３と励振電極２３３で反射されて伝搬路２９９３を３回通過した後受信電極２４３に入力される主要弾性波２０７３ｂによる信号の位相差が−３０度〜３０度となり、各々の信号が加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳しあい、合成された信号は大きな振幅を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
感応部２０５は、呼気または液状の被検査物質に含まれる可能性のある検出対象物質または検出対象物質と結合する結合物質に反応する抗体２１０と、抗体２１０を圧電基板２０２の上面２０２ａ或いは誘電体膜２０６の上面２０６ａに付着させる接着層２１１とを有する。接着層２１１は、金属や有機物等の接着部材よりなる。抗体２１０は接着層２１１を介さずに直接的に圧電基板２０２或いは誘電体膜２０６に付着していてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
実施の形態１における弾性波素子２０１ｄでは、伝搬路２９９１〜２９９５に沿って上記所定の複数の回数以外の３回等の１回以上の回数だけ感応部２０５をそれぞれ通過した主要弾性波により受信電極２４１〜２４５で発生する信号は加算されて合成されることで互いに打ち消しあう。したがって、実施の形態１における弾性波素子２０１ｄでは、伝搬路２９９１〜２９９５に沿って上記所定の複数の回数だけ感応部２０５をそれぞれ通過した主要弾性波により受信電極２４１〜２４５で発生する信号は加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
ｍ個の励振電極とｍ個の受信電極が圧電基板２０２上に設けられている場合には（ｍは３以上の奇数）、上記の誤差を考慮すると、励振電極（２３１〜２３５）とその励振電極（２３１〜２３５）に対応する受信電極（２４１〜２４５）との距離をλ／ｍ＋ｎ・λ−λ／１８・（ｍ−１）からλ／ｍ＋ｎ・λ＋λ／１８・（ｍ−１）までの差だけ異ならせることで、各受信電極（２４１〜２４５）が受信する主要弾性波（２０７１ａ〜２０７５ａ）の位相が３６０／ｍ＋３６０・ｎ−２０／（ｍ−１）度から３６０／ｍ＋３６０・ｎ＋２０／（ｍ−１）までの差だけずれる（ｎは整数）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図１１は実施の形態２における他の弾性波素子４０１ａの上面模式図である。図１１において、図８Ａに示す弾性波素子４０１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１１に示す弾性波素子４０１ａでは、励振電極４３１と受信電極４４１との距離Ｄ４０３と励振電極４３２と受信電極４４２との距離Ｄ４０４とはλ／２＋ｎ・λ−λ／５４からλ／２＋ｎ・λ＋λ／５４までの範囲の差だけ異なる。さらに、受信電極４４１と反射器４５１との距離Ｄ４０１と受信電極４４２と反射器４５２との距離Ｄ４０２とはｎ・λ／２＋λ／４−λ／５４からｎ・λ／２＋λ／４＋λ／５４までの範囲の差だけ異なる。弾性波素子４０１ａでは、受信電極４４１と受信電極４４２の櫛形電極構造を反転させることなく出力に接続されている。励振電極４３１と受信電極４４１との距離Ｄ４０３と励振電極４３２と受信電極４４２との距離Ｄ４０４とをλ／２＋ｎ・λ−λ／５４からλ／２＋ｎ・λ＋λ／５４までの範囲の差だけ異ならせることにより、励振電極４３１から出力され受信電極４４１に直接到達する主要弾性波４０７１ａによる信号と、励振電極４３２から出力され受信電極４４２に直接到達する主要弾性波４０７２ａによる信号とが加算されて合成されることにより打ち消し合う。また、励振電極４３１から出力され受信電極４４１を通過し反射器４５１に反射されて再び受信電極４４１に到達する主要弾性波４０７１ｂによる信号と、励振電極４３２から出力され受信電極４４２を通過し反射器４５２に反射されて再び受信電極４４２に到達する主要弾性波４０７２ｂによる信号とは、主要弾性波４０７２ａ、４０７２ｂの伝搬する距離が−λ／２＋２ｎ・λ−λ／１８から−λ／２＋２ｎ・λ＋λ／１８までの範囲または−λ／２＋（２ｎ＋１）・λ−λ／１８から−λ／２＋（２ｎ＋１）・λ＋λ／１８までの範囲の差だけ異なるので、加算されて合成されることで互いに強めあうように重畳し合い、合成された信号は大きな振幅を有する。このように弾性波素子４０１ａにおいて、受信電極４４１、４４２は伝搬路４９９１、４９９２をそれぞれ２回伝搬する主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂをそれぞれ効率よく受信するように動作する。すなわち、互いに強めあうように重畳される主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂは、伝搬路４９９１、４９９２の上方の感応部４０５を上方から見てそれぞれ複数の回数通過して受信電極４４１、４４２に到達する。したがって、検出対象物質又は検出対象物質と結合する結合物質が感応部４０５に付着した場合に主要弾性波４０７１ｂ、４０７２ｂの遅延時間特性などの特性が十分に大きく変化し、弾性波素子４０１ａの感応部４０５によるセンシングの感度を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
また、図２１に示す弾性波素子３０１ｃでは、誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１８１、３１８２の延びる方向は、それぞれ受信電極３４１、３４２の電極指の延びる方向と異なることが望ましい。すなわち、受信電極３４１、３４２を通過した弾性波が伝搬する伝搬方向は誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１８１、３１８２の延びる方向とそれぞれ非直角であり傾斜している。これにより、吸音材がなくとも、誘電体膜３０６の外縁３０６ｃの部分３１８１、３１８２において、受信電極３４１、３４２を通過した弾性波が１８０度反射して、受信電極３４１、３４２と励振電極３３１、３３２との間の伝搬路３９９１、３９９２に入射することを防止できる。したがって、不要弾性波の伝搬路３９９１、３９９２への入射による弾性波センサ３６１の感度劣化を防止する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５２】
また、図２５に示す弾性波素子１０１ａでは、反射器１０８と反射器１０９との間における感応部１０５の外縁１１４、１１５の延びる方向は、反射器１０８の電極指の延びる方向および反射器１０９の電極指の延びる方向の両者と異なることが望ましい。すなわち、反射器１０８で反射された主要弾性波１０７が伝搬する伝搬方向が感応部１０５の外縁１１４、１１５の延びる方向と非直角で傾斜していることが望ましい。これにより、反射器１０８で反射された主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４或いは１１５にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあうことを防止する。その結果、弾性波素子１０１ａを用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度を向上させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
さらに、図２５に示す弾性波素子１０１ａでは、反射器１０９と受信電極１０４との間における感応部１０５の外縁１１４、１１５が延びる方向は、反射器１０９の電極指の延びる方向および受信電極１０４の電極指の延びる方向の両者と異なることが望ましい。すなわち、反射器１０９で反射された主要弾性波１０７が伝搬する伝搬方向は反射器１０９の電極指の延びる方向と非直角であり傾斜している。これにより、反射器１０９で反射された主要弾性波１０７が感応部１０５の外縁１１４或いは１１５にて弾性波の進行方向に１８０度反射することで進行波が反射波と打ち消しあうことを防止する。その結果、弾性波素子１０１ａを用いた弾性波センサ１６１のセンシング感度を向上させることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記圧電基板の前記上面上に第３主要弾性波を励振して出力するように構成された第３励振電極と、
前記第３主要弾性波を受信して前記受信した前記第３主要弾性波による第３信号を出力するように構成された第３受信電極と、
前記第３励振電極から前記第３受信電極まで前記圧電基板の前記上面を第３主要弾性波が伝搬するように構成された第３伝搬路と、
をさらに備え、
前記感応部は前記第１伝搬路と前記第２伝搬路と前記第３伝搬路との上方に設けられており、
前記第３伝搬路は、前記第３主要弾性波が前記第３伝搬路に沿って前記感応部を複数の回数通過するように構成されており、
前記第１励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第１伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過する第４主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記第１受信電極は、前記第４主要弾性波を受信し、前記受信した前記第４主要弾性波による第４信号を出力するように構成されており、
前記第２励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第２伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過する第５主要弾性波を励振して出力するように構成されており、
前記第２受信電極は、前記第５主要弾性波を受信し、前記受信した前記第５主要弾性波による第５信号を出力するように構成されており、
前記第３励振電極は、前記圧電基板の前記上面上に前記第３伝搬路に沿って前記感応部を１回だけ通過する第６主要弾性波を励振するように構成されており、
前記第３受信電極は、前記第６主要弾性波を受信し、前記受信した前記第６主要弾性波による第６信号を出力するように構成されており、
前記第４信号と前記第５信号と前記第６信号とが合成されることで互いに打ち消しあい、かつ前記第１信号と前記第２信号と前記第３信号とが合成されることで互いに強めあい重畳するように、前記第１励振電極と前記第２励振電極と前記第３励振電極と前記第１受信電極と前記第２受信電極と前記第３受信電極とが配置されている、請求項１に記載の弾性波素子。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２４】
前記第１励振電極と前記第２励振電極とは他方向と比較して前記第１受信電極と前記第２受信電極に向かう方向に、それぞれ前記第１主要弾性波と前記第２主要弾性波とを相対的に効率良く伝搬させる一方向性電極であり、
前記第１受信電極と前記第２受信電極とは、他方向からと比較してそれぞれ前記第１励振電極と前記第２励振電極とに向かう方向からそれぞれ前記第１主要弾性波と前記第２主要弾性波とを相対的に効率よく受信する一方向性電極である、請求項２３に記載の弾性波素子。
【国際調査報告】
2014054269.tif 000033
2014054269.tif 000034
2014054269.tif 000035
2014054269.tif 000036