(57)【要約】【課題】  溶液中に混入した異物や、溶液の濃度の微量な変化を連続的に測定することが可能な検出方法及び溶液の濃度の測定方法を提供する。【解決手段】  所定の濃度となるように所定の物質を溶解させた基準溶液に圧電素子を浸漬するとともに発振させた状態で、前記基準溶液と同じ濃度で前記所定の物質を溶解させた測定対象となる溶液を添加して、前記圧電素子の共振周波数の変化を測定することにより前記測定対象となる溶液中の異物を検出することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の濃度となるように所定の物質を溶解させた基準溶液に圧電素子を浸漬するとともに発振させた状態で、前記基準溶液と同じ濃度で前記所定の物質を溶解させた測定対象となる溶液を添加して、前記圧電素子の共振周波数の変化を測定することにより前記測定対象となる溶液中の異物を検出することを特徴とする検出方法。
【請求項２】
所定の濃度となるように所定の物質を溶解させた基準溶液に圧電素子を浸漬するとともに発振させた状態で、前記基準溶液と異なる濃度で前記所定の物質を溶解させた測定対象となる溶液を添加して、前記測定対象となる溶液の濃度を測定することを特徴とする測定方法。
【請求項３】
前記基準溶液の所定の濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ乃至１ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記圧電素子は、水晶振動子であり、前記発振周波数は、５ＭＨｚ乃至４０ＭＨｚであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子等の圧電素子を用いることにより、溶液に混入した異物の検出方法及び溶液の濃度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＱＣＭセンサとして使用される水晶振動子として、例えば、特許文献１に開示の水晶振動子がある。
前記水晶振動子でＱＣＭセンサを構成する場合を説明すると、薄く加工した水晶板の両表面に電極を形成し、電極の一方の表面に分析対象のみを捕獲する感応膜を固定化し、両電極に交流電界を印加すると、逆圧電効果により一定の周波数の振動が励起されるが、分析対象が感応膜により捕獲されると、質量増加Δｍを伴い、その結果として振動子の共振周波数がΔｆだけ変動する。
【０００３】
上述の質量付加：Δｍおよび振動周波数の変化量Δfの関係は、Sauerbreyにより導かれており(G.Sauerbrey, Z.Phys. 155, 1959, 206)、次式で表すことができる。
【０００４】
【数１】
2006266947.tif 000002
【０００５】
ここに、ｆ0は水晶振動子の主基本周波数、Ａは電極の面積、μqは水晶のせん断弾性係数、ρqは水晶の密度である。例えば、ＡＴカット面で切り出した水晶振動子の場合、水晶板の厚さと主基本周波数の間には、次式の関係がある。
【０００６】
Ｆ0＝１６７５／ｔ
【０００７】
従って、主基本振動数を高くするほど、即ち、水晶板の厚さを薄くするほど質量センサとしての感度が高くなることがわかる。
【０００８】
上記水晶振動子を使用して、溶液中に微量に溶解しているイオン（溶質）の濃度や種類を同定する方法として、滴定分析があるが、濃度が薄すぎると測定することができず濃縮する必要があり、また、分光分析では検量線を作製したりする必要があった。また、いずれの方法でも、連続的に測定することが困難であった。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２９４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、溶液中に混入した異物や、溶液の濃度の微量な変化を連続的に測定することが可能な検出方法及び溶液の濃度の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、下記の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の検出方法は、請求項１に記載の通り、所定の濃度となるように所定の物質を溶解させた基準溶液に圧電素子を浸漬するとともに発振させた状態で、前記基準溶液と同じ濃度で前記所定の物質を溶解させた測定対象となる溶液を添加して、前記圧電素子の共振周波数の変化を測定することにより前記測定対象となる溶液中の異物を検出することを特徴とする。
本発明の測定方法は、請求項２に記載の通り、所定の濃度となるように所定の物質を溶解させた基準溶液に圧電素子を浸漬するとともに発振させた状態で、前記基準溶液と異なる濃度で前記所定の物質を溶解させた測定対象となる溶液を添加して、前記測定対象となる溶液の濃度を測定することを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の方法において、前記基準溶液の所定の濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ乃至１ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の方法において、前記圧電素子は、水晶振動子であり、前記発振周波数は、５ＭＨｚ乃至４０ＭＨｚであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水晶発振子等の圧電素子の基準発振周波数が物質固有の変化をするため、例えば、０．９％の生理食塩水を造る行程で、食塩以外の物質が混入した場合には迅速に検出することができ、ＰＢＳ水溶液（リン酸緩衝液）では、ＰＢＳを構成するイオン以外の混入物が入ったことが迅速に検出することができる。
従って、溶液中の異物の混入の有無や溶液が所定の濃度であるか否かを検出又は測定することが必要な医薬品や食料品の品質管理を、短時間で、しかも、ｎｇオーダーの正確さで行うことができる。また、検出対象物又は測定対象物の量が多くなっても、連続して検出又は測定することができる。また、検出対象物又は測定対象物が時間的に変化する場合であっても、リアルタイムでモニタリングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の方法において、使用する基準溶液、検出対象又は測定対象となる溶液としては、圧電素子の振動数の減少量を測定して振動数の減少量に対応する量として定量されるものであれば、特に制限されるものではないが、一例を挙げると強電解質水溶液がある。
【００１４】
前記基準溶液の濃度は、適宜設定することができるが、０．１ｍｏｌ／Ｌ乃至１ｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。０．１ｍｏｌ／Ｌより小さい値であると、圧電素子の周波数の変化量が小さすぎて異物の検出又は濃度の測定をすることが困難となり、また、１ｍｏｌ／Ｌを超えると溶液が濃すぎて感度が悪くなるか、或いは、溶液の比重が大きすぎて、所望の周波数（例えば、２５〜４０ＭＨｚ）の高周波では共振しなくなるおそれがあるためである。
また、前記発振周波数は、５ＭＨｚ乃至４０ＭＨｚとすることが好ましい。測定感度は発振周波数の２乗に比例するため高周波であることが好ましいが、発振周波数は圧電体の厚さに反比例するため、高周波にすると厚みを薄くしなければならず、工業的には使用できないからである。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これらにより本発明は何ら限定されるものではない。
【００１６】
実施例１
圧電素子として水晶振動子を備えた装置（（株）イニシアム製  AffnixQ4）を用いた。水晶振動子を底部に備えたセル内に、基準溶液として生理食塩水５００μＬを入れ、振動周波数２７ＭＨｚで振動させ、ベースラインが安定した後、測定対象となる濃度が異なる食塩水（１．５％、２％、３％）をそれぞれ５μＬずつ添加して、水晶発振子の振動数の減少量から定量を行った。その結果を図１に示す。図１から、添加する食塩の濃度により周波数が変化することがわかる。
この結果から、基準溶液の濃度を基準として、測定対象の溶液の濃度を測定することができることがわかった。
【００１７】
実施例２
実施例１と同様にして、水晶振動子を底部に備えたセル内に基準溶液として、５００μＬのＰＢＳ溶液を入れ、振動周波数２７ＭＨｚで振動させ、検出対象を含む溶液として、ＰＢＳ溶液と０．９％の塩化マグネシウム溶液を混合した溶液を５μＬ添加した。この添加を繰り返し行った。また、同様の作業を、ＰＢＳ溶液と０．９％の塩化ナトリウム相当モル数の塩化マグネシウム溶液を混合した溶液、ＰＢＳ溶液と１０％の塩化ナトリウム相当キャリア数の塩化マグネシウム溶液を混合した溶液及びＰＢＳ溶液と１０％の塩化ナトリウム相当モル数の塩化マグネシウム溶液を混合した溶液についても行い、その結果を図２に示す。図２から添加される溶液の濃度によって周波数の変化するため、濃度の変化を読み取ることが出来ることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の測定結果を示すグラフ
【図２】本発明の実施例２の測定結果を示すグラフ
【図１】
2006266947.tif 000003
【図２】
2006266947.tif 000004