(57)【要約】【課題】発振周波数が安定するまでの時間を短縮し、迅速な計測を行えるようにする。【解決手段】試料溶液中の検出対象が付着するセンシング領域を有すると共に、前記検出対象の前記付着によって共振周波数が変化する水晶振動子５を備えるセンサ１において、水晶振動子の水晶片７の一方の励振電極８ａ上に形成される感応膜１０を含むセンシング領域を、試料溶液の調製に使用される緩衝液などの液体２３に浸漬させて容器２４に密封する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液中の検出対象が付着するセンシング領域を有すると共に、前記検出対象の前記付着によって共振周波数が変化する圧電振動子を備えるセンサの状態保持方法であって、
前記センシング領域を、液体で濡らした状態に保持する、
ことを特徴とするセンサの状態保持方法。
【請求項２】
前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、
前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、
前記センシング領域を、前記液体に浸漬させた状態に保持する、
請求項１に記載のセンサの状態保持方法。
【請求項３】
前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、
前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、
前記センシング領域を、前記液体を吸収した保湿体に接触させた状態に保持する、
請求項１に記載のセンサの状態保持方法。
【請求項４】
前記液体が、前記試料溶液の調製に使用される緩衝液である、
請求項１ないし３のいずれかに記載のセンサの状態保持方法。
【請求項５】
前記液体が、生理食塩水または人工汗液である、
請求項１ないし４のいずれかに記載のセンサの状態保持方法。
【請求項６】
当該センサが、要冷凍製品として出荷される、
請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサの状態保持方法。
【請求項７】
圧電振動子を備えるセンサであって、
前記圧電振動子は、試料溶液中の検出対象が付着するセンシング領域を有すると共に、前記検出対象の前記付着によって共振周波数が変化するものであり、
前記センシング領域を液体で濡らした状態に保持する保持手段を備える、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項８】
前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、
前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、
前記保持手段は、少なくとも前記センシング領域と、該センシング領域が漬かる前記液体とを封入する容器を有する、
請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記容器が遮光性を有する、
請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、
前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、
前記保持手段は、前記液体を吸収した保湿体を有し、該保湿体が、前記センシング領域に接触する、
請求項７に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記液体が、前記試料溶液の調製に使用される緩衝液である、
請求項７ないし１０のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記液体が、生理食塩水または人工汗液である、
請求項７ないし１１のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１３】
当該センサが、要冷凍製品として出荷される、
請求項７ないし１２のいずれかに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中に含まれる物質を検出するセンサ及びそのセンサの状態を保持する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液中の微量な物質を検出するセンサとして、圧電振動子である水晶振動子を液に浸して、水晶振動子の電極表面に物質が付着することによって、共振周波数が変化する性質を利用して微量な物質を検出するＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)センサが利用されている（例えば、特許文献１，２参照）。このＱＣＭセンサは、１ｎｇ／ｃｍ2オーダーの物質の質量変化を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０２１１８号公報
【特許文献２】特許第４７９２０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載されているように、ＱＣＭセンサでは、計測初期には、発振周波数が安定せず、したがって、発振周波数が安定するまで計測を開始することができず、待ち時間が必要である。更に、同じ発振周波数のＱＣＭセンサであっても、発振周波数が安定するまでの時間には個体差があるために、計測開始までの待ち時間が区々となる。
【０００５】
このように従来のＱＣＭセンサでは、計測開始までの待ち時間が必要であると共に、待ち時間が区々となり、迅速な計測が行えないという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、発振周波数が安定するまでの時間を短縮し、迅速な計測を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本件発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、計測前に、センサのセンシング領域を、予め液体に濡らした状態にしておくことによって、計測の際に、発振周波数が安定するまでの待ち時間を短縮できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、試料溶液中の検出対象が付着するセンシング領域を有すると共に、前記検出対象の前記付着によって共振周波数が変化する圧電振動子を備えるセンサの状態保持方法であって、前記センシング領域を、液体で濡らした状態に保持するものである。
【０００９】
本発明のセンサの状態保持方法の好ましい実施態様では、前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、前記センシング領域を、前記液体に浸漬させた状態に保持する。
【００１０】
本発明のセンサの状態保持方法の他の実施態様では、前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、前記センシング領域を、前記液体を吸収した保湿体に接触させた状態に保持する。
【００１１】
本発明のセンサの状態保持方法の更に他の実施態様では、前記液体が、前記試料溶液の調製に使用される緩衝液である。
【００１２】
本発明のセンサの状態保持方法の好ましい実施態様では、前記液体が、生理食塩水または人工汗液である。
【００１３】
本発明のセンサの状態保持方法の他の実施態様では、当該センサが、要冷凍製品として出荷される。
【００１４】
本発明のセンサの状態保持方法によれば、センシング領域に、試料溶液中の検出対象が付着することによって、共振周波数が変化する圧電振動子の前記センシング領域を、液体で濡らした状態に保持するので、当該センサが搬送される搬送期間等を利用して、センシング領域を液体に十分なじませることができ、ユーザが、当該センサを使用して試料溶液中の検出対象を検出してその濃度等を計測するときには、センサの発振周波数が、従来例に比べて早期に安定し、計測開始までの待ち時間を短縮することができる。しかも、センサがメーカから出荷されてユーザまで搬送される搬送期間等を利用して、センサのセンシング領域を十分に液体になじませることができるので、センサの個体差による待ち時間のばらつきも吸収することができる。
【００１５】
また、センシング領域は、水晶振動子を構成する水晶振動片の両主面にそれぞれ形成される両励振電極の少なくとも一方の励振電極上に形成される感応膜を含んでおり、この感応膜によって、試料溶液中の検出対象を付着させることができる。
【００１６】
このセンシング領域は、液体に浸漬させて濡らした状態としてもよいし、液体を吸収した保湿体に接触させて濡らした状態としてもよい。
【００１７】
センシング領域を濡らす液体は、試料溶液の調製に使用される緩衝液であるのが好ましい。このように試料溶液の調製に使用される緩衝液にセンシング領域をなじませておくことによって、当該センサの発振周波数がより早期に安定し、計測開始までの待ち時間を一層短縮することができる。
【００１８】
また、メーカによる当該センサの出荷からユーザによるセンサの使用までの期間が、長い場合には、要冷凍の製品として出荷することによって、液体が、圧電振動子の電極等を腐食させるような液体であっても、低い冷凍温度に維持されることによって、圧電振動子の電極等の腐食を抑制することができる。
【００１９】
本発明のセンサは、圧電振動子を備えるセンサであって、前記圧電振動子は、試料溶液中の検出対象が付着するセンシング領域を有すると共に、前記検出対象の前記付着によって共振周波数が変化するものであり、前記センシング領域を液体で濡らした状態に保持する保持手段を備える。
【００２０】
本発明のセンサの好ましい実施態様では、前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、前記保持手段は、少なくとも前記センシング領域と、該センシング領域が漬かる前記液体とを封入する容器を有する。
【００２１】
容器は、センサの少なくともセンシング領域と液体とを封入できればよく、特に限定されないが、感応膜によっては、光によって分解反応等が生じる場合があるので、感応膜を保護するために、遮光性を有する容器とするのが好ましい。
【００２２】
本発明のセンサの他の実施態様では、前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含み、前記保持手段は、前記液体を吸収した保湿体を有し、該保湿体が、前記センシング領域に接触する。
【００２３】
本発明のセンサの更に他の実施態様では、前記液体が、前記試料溶液の調製に使用される緩衝液である。
【００２４】
本発明のセンサの他の実施態様では、前記液体が、生理食塩水または人工汗液である。
【００２５】
本発明のセンサの他の実施態様では、当該センサが、要冷凍製品として出荷される。
【００２６】
本発明のセンサによれば、センシング領域に、試料溶液中の検出対象が付着することによって、共振周波数が変化する圧電振動子の前記センシング領域を、液体で濡らした状態に保持する保持手段を備えているので、当該センサが搬送される期間等を利用して、センシング領域を液体に十分なじませることができ、ユーザが、当該センサを使用して試料溶液中の検出対象を検出してその濃度等を計測するときには、センサの発振周波数が、従来例に比べて、早期に安定し、計測開始までの待ち時間を短縮することができる。しかも、センサがメーカから出荷されてユーザまで搬送される搬送期間等を利用して、センサのセンシング領域を十分に液体になじませることができるので、センサの個体差による待ち時間のばらつきも吸収することができる。
【００２７】
また、センシング領域は、水晶振動子を構成する水晶振動片の両主面にそれぞれ形成される両励振電極の少なくとも一方の励振電極上に形成される感応膜を含んでおり、この感応膜によって、試料溶液中の検出対象を付着させることができる。
【００２８】
このセンシング領域を液体で濡らした状態に保持する保持手段は、少なくとも前記センシング領域と、該センシング領域が漬かる前記液体とが封入された容器を有するものであってもよいし、液体を吸収した保湿体を有し、該保湿体を、センシング領域に接触させるようにしてもよい。
【００２９】
センシング領域を濡らす液体は、試料溶液の調製に使用される緩衝液であるのが好ましい。このように試料溶液の調製に使用される緩衝液にセンシング領域をなじませることによって、当該センサの発振周波数がより早期に安定し、計測開始までの待ち時間を一層短縮することができる。
【００３０】
また、メーカによる当該センサの出荷からユーザによるセンサの使用までの期間が、長い場合には、要冷凍の製品として出荷するので、液体が、圧電振動子の電極等を腐食させるような液体であっても、低い冷凍温度に維持されることによって、圧電振動子の電極等の腐食を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、センシング領域に、試料溶液中の検出対象が付着することによって、共振周波数が変化する圧電振動子の前記センシング領域を、液体で濡らした状態に保持するので、当該センサが搬送される期間等を利用して、センシング領域を十分に液体になじませることができ、ユーザが、当該センサを使用して試料溶液中の検出対象を検出してその質量等を計測するときには、センサの発振周波数が、従来例に比べて早期に安定し、計測開始までの待ち時間を短縮することができる。しかも、センサのセンシング領域を液体になじませることができる十分な期間を確保できるので、センサの個体差による待ち時間のばらつきも吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るＱＣＭセンサを示す図である。
【図２】図２は図１のＱＣＭセンサを用いた計測システムの概略構成図である。
【図３】図３は図１のＱＣＭセンサの状態保持方法を示す断面図である。
【図４】図４は本発明の他の実施形態に係るＱＣＭセンサの平面図である。
【図５】図５は図４のＱＣＭセンサの状態保持方法を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の他の実施形態に係るＱＣＭセンサの状態保持方法を示す図である。
【図７】図７は本発明の他の実施形態に係るＱＣＭセンサを示す図である。
【図８】図７のＱＣＭセンサの状態保持方法を示す断面図である。
【図９】図７のＱＣＭセンサの他の状態保持方法を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るＱＣＭセンサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るセンサを示すものであり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００３５】
この実施形態のセンサは、センサ素子として、圧電振動子である水晶振動子５を備えるＱＣＭセンサ１である。このＱＣＭセンサ１は、胴部２及び一対の脚部３を有するパッケージ４を備えており、このパッケージ４の前記胴部２には、ＡＴカット水晶振動子５が組込まれている。
【００３６】
この実施形態のパッケージ４は、基本的に、下部層４ａ、中間層４ｂ及び上部層４ｃを有する積層構造であって、例えば、積層したセラミックシートを焼成して形成される。胴部２側の上部層４ｃ及び中間層４ｂには、円形の貫通孔
がそれぞれ形成されて、水晶振動子５を嵌め込むための収納凹部６が形成される。収納凹部６の上部層４ｃ部分の開口径は、中間層４ｂ部分の開口径に比べて大きく、収納凹部６には、水晶振動子５の周縁部を支持する段部が形成される。
【００３７】
水晶振動子５は、円形に形成された水晶振動片である水晶片７を備え、この水晶片７の両主面である表面及び裏面の中央部には、励振電極８ａ，９ａが円形にそれぞれ形成されている。各励振電極８ａ，９ａからは、互いに反対方向となるように、水晶片７の外周方向に向かって引出電極８ｂ，９ｂが形成されている。水晶片７の表面側の引出電極８ｂは、同図（ｂ）に示されるように裏面側に回り込んでいる。これら電極８ａ，９ａ；８ｂ，９ｂは、例えばクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）やＴｉ(チタン)／Ａｕ（金)の積層膜により形成される。なお、電極材料は、これら金属に限らず、ニッケル（Ｎｉ）／銀（Ａｇ）やその他の金属を用いてもよい。
【００３８】
水晶片７の表面側の励振電極８ａ上には、試料溶液中の検出対象である特定物質が吸着等によって付着する感応膜１０が形成される。
【００３９】
パッケージ４の収納凹部６の段部の上面には、水晶片７の引出電極８ｂ，９ｂに対応するように接続電極１１，１２が形成されており、これら接続電極１１，１２に、水晶片７の引出電極８ｂ，９ｂが、エポキシ樹脂等の導電性接着剤１３を介して接続される。なお前記導電性接着剤として、エポキシ系以外の樹脂を用いてもよい。
【００４０】
各接続電極１１，１２は、中間層４ｂの内部に形成された配線１４，１５を介して各脚部３，３の表面の外部端子１６，１７にそれぞれ接続される。
【００４１】
この実施形態のＱＣＭセンサ１は、試料溶液に浸されるので、水晶片７の表裏面の励振電極８ａ，９ａが、液体に接触すると、短絡して水晶振動子５を発振させることができなくなる。このため、収納凹部６内への試料溶液の浸入を防止するために、水晶片７の外周縁とパッケージ４の収納凹部６の内壁との間には、絶縁性の封止材１８が充填されてシーリングされる。
【００４２】
このＱＣＭセンサ１では、水晶振動子５の水晶片７の表面側が、試料溶液に浸されるセンシング領域となり、このセンシング領域には、検出対象である特定物質が付着する感応膜１０を含んでいる。
【００４３】
かかる構成のＱＣＭセンサ１は、例えば、有機化合物や生体分子を検出対象としたケミカルセンサやバイオセンサなどに使用されるものであり、次に、ＱＣＭセンサ１を用いた計測システムについて説明する。
【００４４】
図２は、図１のＱＣＭセンサ１を用いた計測システムの概略構成図である。
【００４５】
この計測システムは、緩衝液等の液体１９に注入装置(図示せず)によって検出対象である特定物質が注入されて試料溶液が調製され、この試料溶液中の特定物質の質量等を計測するものである。
【００４６】
ＱＣＭセンサ１は、外部の発振回路２０に接続されている。ＱＣＭセンサ１の励振電極８ａの表面には、特定物質が付着する感応膜１０が形成されており、このＱＣＭセンサ１を、緩衝液等の液体１９に浸漬し、検出対象である特定物質を液体１９に注入して計測を行う。液体１９は、図示しない攪拌機能付の恒温槽によって一定温度に維持されると共に、攪拌される。
【００４７】
先ず、発振回路２０からＱＣＭセンサ１に通電して水晶振動子５を発振させ、周波数カウンタ２１によって水晶振動子５の共振周波数を計測する。次に注入装置によって検出対象である特定物質を液体１９に注入する。特定物質が注入された液体１９、すなわち、試料溶液中の特定物質が、ＱＣＭセンサ１の感応膜１０に結合付着し、励振電極８ａの質量が増加する。励振電極８ａの質量が増加すると、水晶振動子５の共振周波数が低下する。この共振周波数の低下量等を、周波数カウンタ２１を介してコンピュータ２２によって解析することによって、試料溶液中の特定物質の質量等を算出する。
【００４８】
ＱＣＭセンサ１を用いた計測では、水晶振動子５の発振周波数が安定するまでの待ち時間が長く、また、同じ発振周波数のＱＣＭセンサ１であっても、個体差によって発振周波数が安定するまでの待ち時間がばらつく。
【００４９】
この実施形態では、計測開始までの待ち時間を短縮すると共に、個体差による待ち時間のばらつきを吸収できるように、次のように構成している。
【００５０】
すなわち、この実施形態では、ＱＣＭセンサ１のメーカは、ＱＣＭセンサ１がユーザの手元に届いて使用されるまでの搬送期間等を利用して、計測開始までの待ち時間を短縮するための処理を行うものである。
【００５１】
具体的には、ＱＣＭセンサ１の少なくとも感応膜１０を含むセンシング領域を、液体に濡らした状態に保持して出荷し、ユーザの手元に届くまでの搬送期間等を利用して、ＱＣＭセンサ１の感応膜１０を含むセンシング領域を、予め液体に十分なじませるようにしている。
【００５２】
この液体は、ＱＣＭセンサ１によって計測される試料溶液の調製に用いられる液体であるのが好ましいが、他の液体であってもよい。
【００５３】
図３は、ＱＣＭセンサ１の状態保持方法の一例を示す図１（ｂ）に対応する縦断側面図である。
【００５４】
この実施形態のＱＣＭセンサ１の状態保持では、ＱＣＭセンサ１のセンシング領域を液体２３で濡れた状態に保持するための保持手段として、ＱＣＭセンサ１及び該ＱＣＭセンサ１が浸漬される液体２３を封入する容器２４を備えている。
【００５５】
すなわち、ＱＣＭセンサ１は、容器２４内の液体２３に浸漬された状態に保持され、この状態で出荷される。
【００５６】
容器２４は、容器本体２５と蓋体２６とを有し、容器本体２５内に、ＱＣＭセンサ１を収納し、液体２３を注入して蓋体２６によって密封する。
【００５７】
液体２３は、ＱＣＭセンサ１による計測時に使用される試料溶液の調製に用いられる液体であるのが好ましく、例えば、生理食塩水、人工汗液などの緩衝液であるのが好ましい。なお、液体２３は、純水などであってもよい。
【００５８】
この実施形態の容器２４は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロンなどの樹脂製である。ＱＣＭセンサ１の感応膜１０は、有機官能基を有する膜で構成される場合があるので、光による分解反応等が生じないように遮光性を有するのが好ましく、このため、容器２４に内壁面は、例えば、アルミニウム等の金属が蒸着されるのが好ましい。
【００５９】
蓋体２６は、容器本体２５内に、ＱＣＭセンサ１を収納し、液体を注入した後に、容器本体２５の開口縁部に、熱溶着等されて密封する。
【００６０】
なお、容器２４は、樹脂に限らず、金属であってもよく、箱状に限らず、袋状やその他の形状であってもよい。
【００６１】
このようにＱＣＭセンサ１は、液体２３に、感応膜１０を含むセンシング領域が浸漬された状態に保持されて出荷されるので、その搬送期間等において、センシング領域が液体２３に十分になじみ、その後、ユーザでは、ＱＣＭセンサを用いた計測が行われる。
【００６２】
このようにユーザにおいてＱＣＭセンサ１を用いた計測が行われる迄に、ＱＣＭセンサ１のセンシング領域が、液体２３に浸漬されて十分になじむので、ＱＣＭセンサ１を用いて試料溶液中の特定物質の質量等を計測するときには、ＱＣＭセンサ１の発振周波数が、従来に比べて早期に安定し、試料溶液中の特定物質の質量等の計測を開始するまでの待ち時間を短縮することができる。
【００６３】
また、ＱＣＭセンサ１に個体差があっても、ＱＣＭセンサ１がメーカから出荷されてユーザの手元に届いて計測に使用されるまでの搬送期間等を利用して、ＱＣＭセンサ１のセンシング領域を十分に液体になじませることができるので、ＱＣＭセンサ１の個体差による待ち時間のばらつきも吸収することができる。
【００６４】
このようにＱＣＭセンサ１の感応膜１０を含むセンシング領域を、液体２３に浸漬した状態に保持して出荷することによって、ユーザにおける計測開始までの待ち時間を短縮できる理由は、明確ではないが、例えば、次のように考えることができる。
【００６５】
すなわち、感応膜１０が形成される励振電極８ａは、上記のように、例えば、クロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）の積層膜であり、上層である金層は、微視的に見ると、ポーラスであり、このため、液体２３が、微細なポーラスを介して下地のクロム層に浸透して、クロムと水和物を形成して安定し、これによって、計測時に発振周波数が安定するまでの時間を短縮できるのではないかと考えられる。
【００６６】
図４は、本発明の他の実施形態のＱＣＭセンサを示す平面図であり、上記図１(ａ)に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００６７】
この実施形態のＱＣＭセンサ１ａは、胴部２の水晶振動子５よりも脚部３寄りの外周面には、後述の容器２８の端部を気密に装着するための装着溝２７が、全周に亘って形成されている。その他の構成は、図１(ａ)のＱＣＭセンサ１と同様である。
【００６８】
図５は、図４のＱＣＭセンサ１ａの状態保持方法を示す縦断側面図であり、上記図３に対応する図である。
【００６９】
図３の実施形態では、ＱＣＭセンサ１の全体を液体２３に浸漬させて保持するのに対して、この実施形態では、胴部２の水晶振動子５が組込まれた部分のみを液体２３に浸漬させるものである。
【００７０】
すなわち、この実施形態のＱＣＭセンサ１ａの状態保持では、ＱＣＭセンサ１ａのセンシング領域を液体２３で濡れた状態に保持するための保持手段として、ＱＣＭセンサ１ａの前記装着溝２７よりも水晶振動子５寄りの部分及び液体２３を封入する容器２８を備えている。この容器２８は、可撓性を有すると共に、図５の左方の側壁に開口部２８ａを有しており、この開口部２８ａから液体２３を注入し、更に、ＱＣＭセンサ１ａの胴部２を挿入し、容器２８の開口部２８ａの端縁を、その弾性によって、ＱＣＭセンサ１ａの胴部２の装着溝２７に嵌め込み密着させる。
【００７１】
なお、熱収縮材料を用いて、開口部２８ａを熱によって収縮させて装着溝２７に密着させるようにしてもよい。
【００７２】
この実施形態によれば、センサ１ａの胴部２の水晶振動子５の部分のみを容器２８内に密封するので、脚部３の外部端子１６，１７が、液体２３に接触することがない。このため、液体２３が、電極等を腐食させるような液体であって、ＱＣＭセンサ１ａの出荷からユーザによる使用までの期間が長期に亘るような場合でも、ＱＣＭセンサ１ａの外部端子１６，１７が、液体によって腐食されることがない。
【００７３】
図６は、図１のＱＣＭセンサ１の他の実施形態に係る状態保持方法を示す図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００７４】
上記の各実施形態では、ＱＣＭセンサ１，１ａのセンシング領域を、液体に浸漬したが、この実施形態のＱＣＭセンサ１の出荷形態は、ＱＣＭセンサ１の感応膜１０を含むセンシング領域を、液体２３で濡れた状態に保持するための保持手段として、液体を吸収し、離水する保湿体２９を備えており、この保湿体２９を、センシング領域上に載置してセンシング領域に接触させた状態で保持するものである。
【００７５】
この保湿体２９としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム系などの高吸水性のポリマーを用いることができる。
【００７６】
この保湿体２９を、上記実施形態の液体２３に予め浸漬して液体２３を十分吸収させてＱＣＭセンサ１のセンシング領域に載置して密着させ、図示しないシートを被せて固定する。保湿体２９をＱＣＭセンサ１のセンシング領域上に密着させた状態に保持することによって、重力によって保湿体２９から液体２３が染み出してセンシング領域を適度に濡らすことができる。
【００７７】
なお、保湿体２９は、ポリアクリル酸ナトリウム系に限らず、ポリアクリルアミド系、ポリオキシエチレン系、ポリビニルアルコール系のポリマーであってもよく、スポンジやその他の材料であってもよい。
【００７８】
図７は、本発明の他の実施形態に係るＱＣＭセンサ３０を示すものであり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は縦断側面図である。
【００７９】
上記実施形態のＱＣＭセンサ１，１ａが一対の脚部３の表面に外部端子１６，１７を有する、いわゆるリードタイプであるのに対して、この実施形態のＱＣＭセンサ３０は、表面実装型であると共に、発振回路等を含むＩＣチップ３１をパッケージ３２に内蔵したものである。
【００８０】
パッケージ３２は、矩形平板状の基材層３３を備えると共に、この基材層３３の上面に第１,第２上部層３４，３５が形成され、基材層３３の下面に矩形環状の下部層３６が形成される。このパッケージ３２は、積層したセラミック等の絶縁シートを焼成して形成される。
【００８１】
第１，第２上部層３４，３５には、円形の貫通孔がそれぞれ形成されて、水晶振動子３７を嵌め込むための収納凹部３８が形成される。収納凹部３８の第２上部層３５部分の開口径は、第２上部層３４部分の開口径に比べて大きく、収納凹部３８には、水晶振動子３７の周縁部を支持する段部が形成される。
【００８２】
基材層３３の下面側には、矩形環状の下部層３６によって、ＩＣチップ３１を収納すると共に、樹脂３９で封止する収納凹部が形成される。
【００８３】
水晶振動子３７は、円形に形成された水晶片４０を備え、この水晶片４０の表面及び裏面の中央部には、励振電極４１ａ，４２ａが円形に形成されている。
各励振電極４１ａ，４２ａからは、互いに反対方向となるように、水晶片４０の外周方向に向かって引出電極４１ｂ，４２ｂが形成されている。水晶片４０の表面側の引出電極４１ｂは、裏面側に回り込んでいる。
【００８４】
水晶片４０の表面側の励振電極４１ａ上には、検出対象である特定物質が吸着等によって付着する感応膜４３が形成される。
【００８５】
パッケージ３２の収納凹部３８の段部の上面には、水晶片４０の引出電極４１ｂ，４２ｂに対応するように接続電極４４，４５が形成されており、これら接続電極４４，４５に、水晶片４０の引出電極４１ｂ，４２ｂが、エポキシ樹脂等の導電性接着剤４６を介して接続される。
【００８６】
各接続電極４４，４５は、図示しない内部配線によって基材層３３の下面の電極パッド４７，４８に接続され、ＩＣチップ３１が、該ＩＣチップ３１の金属バンプにより電極パッド４７，４８に接続され、樹脂３９によって封止される。
【００８７】
矩形環状の下部層３６の底面の４箇所には、実装用の外部端子４９が設けられる。
【００８８】
この実施形態のＱＣＭセンサ３０は、収納凹部３８内への液体の浸入を防止するために、水晶片４０の外周縁とパッケージ３２の収納凹部３８の内壁との間には、絶縁性の封止材５０が充填されてシーリングされる。
【００８９】
このようにＱＣＭセンサ３０は、パッケージ３２の基材層３３の上面側の収納凹部３８と下面側の収納凹部とに水晶振動子３７とＩＣチップ３１とがそれぞれ搭載された断面Ｈ型の構造となっているので、剛性を高めることができると共に、水晶振動子３７とＩＣチップ３１の発振回路との距離を短くできることになり、図２の計測システムに比べて、ノイズの混入やゆらぎを抑制することができ、発振の安定性が向上する。
【００９０】
特に、パッケージ３２の基材層３３の上面側の水晶振動子３７を収納する収納凹部３８の周壁を構成する第１上部層３４の幅Ｗ１を、基材層３３の下面側の収納凹部の周壁を構成する下部層３６の幅Ｗ２より大きくしている、すなわち、水晶振動子３７が収納される収納凹部３８の周壁の厚みを厚くしているので、パッケージ３２の上部が変形しにくく、水晶振動子３７にかかる応力を低減できる一方、パッケージ３２の下部は、ＩＣチップ３１を収納するための空間を十分に確保することができる。
【００９１】
図８は、図７のＱＣＭセンサ３０の状態保持方法を示す図７(ｂ)に対応する断面図である。
【００９２】
この実施形態のＱＣＭセンサ３０の状態保持では、ＱＣＭセンサ３０のセンシング領域を液体２３で濡れた状態に保持する保持手段として、液体２３を入れた状態で、センシング領域を含むＱＣＭセンサ３０の上面側に取付けられて密封する容器５１を備えている。
【００９３】
この実施形態では、次のような手順で図８に示される保持形態とされる。
【００９４】
先ず、単独の容器５１を、図８に示される状態から上下を逆転させた状態で、該容器５１に液体２３を入れ、この容器５１に、ＱＣＭセンサ３０を、上面側である水晶振動子３７側から入れ、容器５１の周縁部の取付け部５１ａによってパッケージ３２の第２上部層３５の外周縁に密着固定し、上下を逆転させて図８に示す状態とし、液体２３に、ＱＣＭセンサ３０のセンシング領域を浸漬させる。なお、センシング領域が液体２３に浸漬されている状態であれば、必ずしも容器５１を上下逆転させて図８の状態にする必要はない。
【００９５】
図９は、図７のＱＣＭセンサ３０の他の状態保持方法を示す図７に対応する断面図である。
【００９６】
この実施形態は、上記図６の実施形態と同様に、ＱＣＭセンサ３０の感応膜４３を含むセンシング領域には、液体を吸収し、離水する高吸水性のポリマーなどからなる保湿体２９を載置密着させたものである。
【００９７】
上記各実施形態では、ＱＣＭセンサ１，１ａ，３０は、いずれも円形の水晶片７，４０に円形の励振電極８ａ，９ａ；４１ａ，４２ａを形成すると共に、円形の感応膜１０，４３を形成したが、円形に限らず、例えば、上記図７に対応する図１０に示すように、矩形の水晶片３７´に、矩形の励振電極４１ａ´，４２ａ´を形成すると共に、矩形の感応膜４３´を形成してもよい。
【００９８】
この図１０のＱＣＭセンサ３０´も上記図８及び図９と同様に、液体に浸漬し、あるいは、保湿体２９によって液体に濡らせばよい。
【００９９】
（その他の実施形態）
ＱＣＭセンサのセンシング領域を浸漬あるいは保湿する液体が、生理食塩水などのイオン化しやすい液体である場合には、ＱＣＭセンサの出荷からユーザによる使用までの期間が長期に亘ると、ＱＣＭセンサの電極等が、液体によって腐食される虞がある。
【０１００】
そこで、本発明の他の実施形態として、出荷時には、例えば、−１０℃程度の要冷凍製品として出荷し、冷凍状態で搬送し、ＱＣＭセンサの使用前に解凍するようにしてもよい。これによって、ＱＣＭセンサの出荷からその使用までの期間における電極等の腐食を抑制することができる。
【０１０１】
この場合、出荷前に、ＱＣＭセンサのセンシング領域を液体になじませるために、センシング領域を、液体に浸漬あるいは保湿体に接触させる期間を確保するようにしてもよい。
【０１０２】
また、ＱＣＭセンサを浸漬する液体によっては、ＱＣＭセンサの使用期限を明示して出荷するようにしてもよい。
【０１０３】
ＱＣＭセンサのパッケージの材料は、セラミックに限らず、ガラス、水晶、シリコンなどであってもよい。
【０１０４】
圧電振動子は、平板状に限らず、一方の面または／および他方の面の中央部に窪みを形成して中央部の周囲の厚みを厚くした逆メサ構造や、一方の面または／および他方の面の外周部の厚みを、中央部の厚みよりも薄くしたメサ構造等の圧電振動子であってもよい。
【０１０５】
水晶振動子のセンシング領域に試料溶液を流入、流出させる流路を形成したフローセル型のＱＣＭセンサに適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１，１ａ，３０，３０´          ＱＣＭセンサ
２，３２                        パッケージ
５，３７，３７´                水晶振動子
７，４０                        水晶片
８ａ，９ａ；４１ａ，４２ａ      励振電極
１０，４３                      感応膜
２０                            発振回路
２１                            周波数カウンタ
２２                            コンピュータ
２３                            液体
２４，２８，５１                容器
３１                            ＩＣチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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