(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、圧電基板上に設けられた少なくとも１つのＩＤＴと、該ＩＤＴを覆うように形成されており、液体中の物質と反応する反応膜とを有するセンシング用ＳＡＷ素子と、該センシング用ＳＡＷ素子に接続された第１の増幅回路とを含むセンシング用発振回路と、
圧電基板と、圧電基板上に設けられた少なくとも１つのＩＤＴとを有し、反応膜を有していないリファレンス用ＳＡＷ素子と、該リファレンス用ＳＡＷ素子に接続された第２の増幅回路とを含むリファレンス用発振回路とを備え、
前記センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子を構成する圧電基板が同一の圧電材料からなり、該圧電基板の電気機械結合係数をｋ２（％）としたときに、前記センシング用発振回路の発振周波数と、前記リファレンス用発振回路の発振周波数とが、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てられていることを特徴とする、液中物質検出センサ。
【請求項２】
前記センシング用ＳＡＷ素子と、前記リファレンス用ＳＡＷ素子とが、ほぼ同一の周波数特性を有する、請求項１に記載の液中物質検出センサ。
【請求項３】
前記センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路は、ＬＣを用いた整合回路を有する発振回路であり、センシング用発振回路の回路定数と、リファレンス用発振回路の回路定数とが異なっている、請求項１または２に記載の液中物質検出センサ。
【請求項４】
前記センシング用発振回路が、第１のマイクロストリップラインを有しており、前記リファレンス用発振回路が第２のマイクロストリップラインを有しており、第１のマイクロストリップラインの形状と、第２のマイクロストリップラインの形状が異なっている、請求項１または２に記載の液中物質検出センサ。
【請求項５】
前記第１，第２の増幅回路が、それぞれ、第１，第２の増幅素子を有しており、第１の増幅素子のインピーダンスと、第２の増幅素子のインピーダンスとが異なっている、請求項１または２に記載の液中物質検出センサ。
【請求項６】
前記圧電基板が、３０°〜５０°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液中物質検出センサ。
【請求項７】
前記センシング用ＳＡＷ素子及び前記リファレンス用ＳＡＷ素子が、ＳＨ波を主成分とする弾性表面波を用いたＳＡＷ素子である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液中物質検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面波素子（ＳＡＷ素子）を用いた液中物質検出センサに関し、より詳細には、センシング用ＳＡＷ素子とリファレンス用ＳＡＷ素子とを備えた液中物質検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体中の例えば蛋白質などの検出対象物質を検出するための液中物質検出センサが種々提案されている。例えば、下記の特許文献１には、弾性表面波素子を用いた液中物質検出センサが開示されている。図１０（ａ）及び（ｂ）は、特許文献１に記載の液中物質検出センサを説明するための平面図及びその要部を示す正面断面図である。【０００３】
液中物質検出センサ１０１は、ベース基板１０２を有する。ベース基板１０２の上面１０２ａには、一方端縁１０２ｂから隔てられた位置に凹部１０２ｃ，１０２ｄが形成されている。凹部１０２ｃ，１０２ｄに、センシング用ＳＡＷ素子１０４及びリファレンス用ＳＡＷ素子１０５がそれぞれ設けられている。そして、ベース基板１０２上において、上記凹部１０２ｃ，１０２ｄに臨む貫通孔１０３ｂ，１０３ｃを有する樹脂層１０３が積層されている。【０００４】
センシング用ＳＡＷ素子１０４は、圧電基板と、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極を覆うように形成された反応膜とを有する。反応膜は、試料としての液体中の検出対象物質と反応し、検出対象物質を結合し得る材料で形成されている。他方、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５は、圧電基板上にＩＤＴ電極を形成した構造を有し、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５では、反応膜は設けられていない。【０００５】
使用に際しては、上記貫通孔１０３ｂ，１０３ｃが設けられている部分が少なくとも液中に浸漬され、センシング用ＳＡＷ素子１０４では、反応膜が検出対象物質と反応して検出対象物質を結合する。従って、センシング用ＳＡＷ素子１０４では、ＩＤＴ電極が設けられている部分に加わる質量は、上記検出対象物質の結合により大きくなる。これに対して、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５では、検出対象物質と反応する反応膜が設けられていないので、検出対象物質の結合による付加質量の増加は生じない。【０００６】
そして、特許文献１に記載の液中物質検出センサ１０１では、センシング用ＳＡＷ素子１０４における質量付加における表面波の音速の変化が、電気信号の変化として検出される。この場合、センシング用ＳＡＷ素子からの出力と、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５からの出力の差を求めることにより、検出対象物質が高精度に検出され得るとされている。【０００７】
また、同様の液中物質検出センサが下記の特許文献２にも開示されている。
【特許文献１】ＷＯ２００６／０２７８９３Ａ１
【特許文献２】ＷＯ２００６／０２７９４５Ａ１
【発明の開示】
【０００８】
上記のように、液中物質検出センサ１０１では、センシング用ＳＡＷ素子１０４の出力信号と、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５からの出力信号との差により、液体中の蛋白質の有無や濃度などが検出されていた。この場合、具体的には、センシング用ＳＡＷ素子を含む発振回路と、リファレンス用ＳＡＷ素子を含む発振回路の各発振周波数の差を求めることにより、検出対象物質の有無や濃度が検出されていた。
【０００９】
上記液中物質検出センサ１０１では、検出対象物質が存在しない場合、センシング用ＳＡＷ素子１０４の特性と、リファレンス用ＳＡＷ素子１０５の特性が同等であることが望まれる。
【００１０】
ところが、ＳＡＷ素子１０４，１０５では、検出対象物質を含む液体と接触させた場合に、センシング用ＳＡＷ素子を含む発振回路の発振周波数と、リファレンス用ＳＡＷ素子を含む発振回路の周波数との差が接近することがあった。このような場合、双方の発振が電磁界的に結合し、発振周波数が完全に一致することがあった。そのため、液中の検出対象物質を確実にかつ高精度に検出することができなかった。また、双方の発振が結合しない場合であっても、検出対象物質によっては、測定感度が小さくなり、検出できないことがあった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、センシング用ＳＡＷ素子を含む発振回路の発振周波数と、リファレンス用ＳＡＷ素子を含む発振回路の発振周波数との結合による問題点が生じ難く、液体中の検出対象物質をより高い感度で検出することを可能とする液中物質検出センサを提供することにある。
【００１２】
本発明に係る液中物質検出センサは、圧電基板と、圧電基板上に設けられた少なくとも１つのＩＤＴと、該ＩＤＴを覆うように形成されており、液体中の物質と反応する反応膜とを有するセンシング用ＳＡＷ素子と、該センシング用ＳＡＷ素子に接続された第１の増幅回路とを含むセンシング用発振回路と、圧電基板と、圧電基板上に設けられた少なくとも１つのＩＤＴとを有し、反応膜を有していないリファレンス用ＳＡＷ素子と、該リファレンス用ＳＡＷ素子に接続された第２の増幅回路とを含むリファレンス用発振回路とを備え、前記センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子を構成する圧電基板が同一の圧電材料からなり、該圧電基板の電気機械結合係数をｋ２（％）としたときに、前記センシング用発振回路の発振周波数と、前記リファレンス用発振回路の発振周波数とが、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る液中物質検出センサでは、好ましくは、前記センシング用ＳＡＷ素子と、前記リファレンス用ＳＡＷ素子が、ほぼ同一の周波数特性を有する。この場合には、センシング用ＳＡＷ素子とリファレンス用ＳＡＷ素子との特性差が小さいため、より高精度に液体中の検出対象物質を検出することができる。
【００１４】
本発明に係る液中物質検出センサでは、好ましくは、前記センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路は、ＬＣを用いた整合回路を有する発振回路であり、センシング用発振回路の回路定数と、リファレンス用発振回路の回路定数とが異なっている。すなわち、センシング用発振回路の回路定数と、リファレンス用発振回路の回路定数を異ならせることにより、センシング用発振回路の周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数とを、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上異ならせることができる。
【００１５】
また、本発明に係る液中物質検出センサでは、センシング用発振回路が、第１のマイクロストリップラインを有しており、リファレンス用発振回路が第２のマイクロストリップラインを有しており、第１のマイクロストリップラインの形状と、第２のマイクロストリップラインの形状とを異ならせることによって、センシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数とを、上記特定の周波数差だけ隔ててもよい。この場合には、マイクロストリップラインの形状を選択するだけで、容易にセンシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数を、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てることができる。
【００１６】
また、本発明に係る液中物質検出センサでは、上記センシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数とを２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てるための構成は、第１，第２の増幅回路を構成している第１，第２の増幅素子のインピーダンスを異ならせることによって達成してもよい。
【００１７】
本発明においては、上記圧電基板として、好ましくは、３０°〜５０°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板が用いられる。この場合には、液体中の検出対象物質の有無や濃度をより高感度に測定することができる。
【００１８】
センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子は、様々な弾性表面波を用いたＳＡＷ素子により構成することができる。好ましくは、ＳＨ波を主成分とする弾性表面波を用いたＳＡＷ素子が用いられ、その場合には、端面反射型の表面波素子として、センシング用ＳＡＷ素子やリファレンス用ＳＡＷ素子を構成することができる。従って、センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子の小型化を図ることができる。
（発明の効果）
【００１９】
本発明に係る液中物質検出センサでは、センシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数とが、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てられているので、センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子に液体が付着した場合の周波数変化量のばらつきが比較的大きい場合であっても、センシング用発振回路の発振と、リファレンス用発振回路の発振とが電磁的に結合し難い。従って、液体中の検出対象物質の反応膜との反応による付加質量の変化に基づいて、液体中の検出対象物質の有無や濃度をより高感度でかつ確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る液中物質検出センサを説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、センシング用ＳＡＷ素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、リファレンス用ＳＡＷ素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態におけるセンシング用発振回路の発振条件を説明するためのオープンループの回路モデルを示す回路図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態の液中物質検出センサ及び比較のために用意した周波数差ｄｆが−１００ｐｐｍ、−５０ｐｐｍ及び、＋８００ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍである液中物質検出センサの発振回路の周波数差の時間的変化を示す図である。
【図６】図６は、周波数差ｄｆが５７０ｐｐｍである比較のために用意した液中物質検出センサにおける双方の発振回路の周波数差の時間的変化を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態において、センシング用発振回路とリファレンス用発振回路の周波数差ｄｆが１３２０ｐｐｍとされている場合の周波数差の時間的変化を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態の液中物質検出センサ及び従来例の液中物質検出センサの感度の時間的変化を示す図である。
【図９】図９は、センシング用発振回路及びリファレンス用発振回路がマイクロストリップラインを有する変形例に係る液中物質検出センサのブロック図である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、従来の液中物質検出センサの一例を示す平面図及びその要部を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…液中物質検出センサ
２…差動増幅回路
１１…センシング用発振回路
１２…センシング用ＳＡＷ素子
１３，１４…整合回路
１５…第１の増幅回路
２１…リファレンス用発振回路
２２…リファレンス用ＳＡＷ素子
２３，２４…整合回路
２５…第２の増幅回路
４１…液中物質検出センサ
４２，４３…第１，第２のマイクロストリップライン
ａ，ｂ…ポート
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る液中物質検出センサの回路構成を示すブロック図である。液中物質検出センサ１は、センシング用発振回路１１と、リファレンス用発振回路２１とを有する。【００２４】
センシング用発振回路１１は、センシング用ＳＡＷ素子１２と、センシング用ＳＡＷ素子１２に接続されたＬＣ整合回路１３，１４と、第１の増幅回路１５とを有する。すなわち、センシング用発振回路では、センシング用ＳＡＷ素子１２に、ＬＣ回路からなる整合回路１３，１４及び第１の増幅回路１５が接続されて、閉ループの発振回路が構成されている。【００２５】
他方、リファレンス用発振回路２１も同様に、リファレンス用ＳＡＷ素子２２の一方端に、ＬＣ回路からなる整合回路２３が、他方端に、同じくＬＣ回路からなる整合回路２４が接続されており、整合回路２３，２４間に、第２の増幅回路２５が接続されている。【００２６】
液中物質検出センサ１では、上記センシング用発振回路１１及びリファレンス用発振回路２１に、差動増幅回路２が接続されている。すなわち、差動増幅回路２の一方入力端に、センシング用発振回路１１が接続されて、該一方入力端に、センシング用発振回路の出力が与えられる。他方、差動増幅回路２の他方入力端には、リファレンス用発振回路２１の出力が与えられるように、該他方入力端にリファレンス用発振回路２１が接続されている。そして、差動増幅回路２により、センシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路による発振周波数との差に基づく周波数差が得られる。【００２７】
上記センシング用ＳＡＷ素子１２及びリファレンス用ＳＡＷ素子２２は、例えば、圧電基板上にＩＤＴが形成されているＳＡＷ素子を用いて構成されている。図２に略図的に示すように、センシング用ＳＡＷ素子１２では、圧電基板１２ａの上面にＩＤＴ１２ｂが形成されており、該ＩＤＴ１２ｂを覆うように反応膜１２ｃが形成されている。他方、リファレンス用ＳＡＷ素子２２では、図３に略図的に示すように、圧電基板２２ａ上にＩＤＴ電極２２ｂが形成されている。リファレンス用ＳＡＷ素子では、反応膜１２ｃは設けられていない。【００２８】
なお、図２及び図３では、センシング用ＳＡＷ素子１２において１つのＩＤＴ１２ｂが図示されており、リファレンス用ＳＡＷ素子２２において１つのＩＤＴ２２ｂが図示されているが、実際には、センシング用ＳＡＷ素子１２及びリファレンス用ＳＡＷ素子２２は、表面波伝搬方向に並設された２つのＩＤＴをそれぞれ有する。もっとも、本発明において、センシング用ＳＡＷ素子及びリファレンス用ＳＡＷ素子は、１つのＩＤＴを有する表面波素子であってもよく、上記のように２以上のＩＤＴを有するものであってもよい。【００２９】
上記センシング用ＳＡＷ素子１２では、検出対象物質を含む液体に接触されると、反応膜１２ｃが、検出対象物質と反応し、例えばタンパク質などの検出対象物質が反応膜１２ｃに結合される。その結果、ＩＤＴ１２ｂに加わる質量が増加する。この付加質量の変化により、センシング用発振回路１１の出力周波数が変化し、この周波数変化に基づいて、検出対象物質の有無や濃度が測定される。【００３０】
上記反応膜１２ｃは、液中の検出対象物質と反応し得る適宜の材料からなる。例えば、液中の抗原または抗体を測定する場合、抗体または抗原を固定化した膜を反応膜として用いることができる。この場合には、反応膜に固定化された抗体または抗原に液中の抗原または抗体が結合され、免疫複合体が形成され、それによって、ＩＤＴが設けられている部分に加える質量が変動することとなる。このように、反応膜１２ｃとしては、液中の検出対象物質と反応し、ＩＤＴが設けられている部分への付加質量を変化させる適宜の材料からなる反応膜を、検出対象物質の種類に応じて選択すればよい。なお、検出対象物質としては、抗原や抗体に限らず、蛋白質などの様々な生化学物質を挙げることができるが、生化学物質に限らず、様々な元素、無機化合物を検出する対象物質してもよい。すなわち、本発明に係る液中物質検出センサは、抗原、抗体、または蛋白質などの生体成分を検出するバイオセンサとして好適に用いられるが、バイオセンサに限らず、様々な物質を検出する用途に用いることができる。【００３１】
また、温度変化によるノイズなどを除去するために、リファレンス用ＳＡＷ素子２２を用いたリファレンス用発振回路２１も構成されている。すなわち、センシング用発振回路１１で得られた結果から、リファレンス用発振回路２１で得られた結果を差し引くことにより、バックグラウンドノイズや温度変化によるノイズを除去して、正確に検出対象物質の有無や濃度を測定することができる。【００３２】
加えて、本実施形態の液中物質検出センサ１では、上記センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路２１の発振周波数とが、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てられている。ここで、ｋ２は、センシング用ＳＡＷ素子１２及びリファレンス用ＳＡＷ素子２２を構成している圧電基板の電気機械結合係数である。なお、センシング用ＳＡＷ素子１２とリファレンス用ＳＡＷ素子２２とは、別のチップ部品として構成されている。もっとも、センシング用ＳＡＷ素子を構成している圧電基板及びＩＤＴ電極と、リファレンス用ＳＡＷ素子を構成している圧電基板及びＩＤＴ電極は同一とされている。【００３３】
本実施形態では、上記のように、センシング用発振回路の発振周波数と、リファレンス用発振回路２１の発振周波数とが、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てられているため、液中の物質の品質を、より高感度で、かつより確実に測定することができる。これをより具体的に説明する。【００３４】
上記センシング用発振回路１１の発振について、図４に示すオープンループの回路をモデルとして検討する。【００３５】
図４に示すオープンループの回路は、ポートａ，ｂを有する。ポートａからポートｂに向って、第１の増幅回路１５、整合回路１４、センシング用ＳＡＷ素子１２及び整合回路１３が接続されている。このオープンループの回路が発振する条件は、下記の式（１）及び（２）を満足することである。【００３６】
【数１】
0004702452.tif 000002
【００３７】
【数２】
0004702452.tif 000003
【００３８】
但し、ｎは整数。【００３９】
すなわち、発振するには、ループゲインが０ｄＢ以上であり、移相が０となるように、センシング用発振回路１１における回路定数を設定する必要がある。この回路定数としては、例えば、増幅回路１５の増幅率や整合回路１３，１４におけるインダクタンスＬやキャパシタンスＣの値を調整することが挙げられる。そして、この回路定数を選択することにより、すなわち式（１）及び（２）を満足するように回路定数を設定することにより、センシング用発振回路１１を発振させ、かつその発振周波数を設定することができる。【００４０】
例えば、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３基板を圧電基板として用いた場合、式（１）及び（２）を満足し、かつリファレンス用発振回路２１よりもセンシング用発振回路１１の発振周波数を低くするように、インダクタンスＬやキャパシタンスＣの値を調整すればよい。すなわち、整合回路１３，１４のインダクタンス分Ｌやキャパシタ分Ｃの値を調整することにより、上記のように、すなわち検出対象物質が反応膜に結合されていない初期状態におけるセンシング用発振回路１１の発振周波数を、リファレンス用発振回路２１の発振周波数よりも低くすることができる。そして、このセンシング用発振回路１１における発振周波数と、リファレンス用発振回路２１における発振周波数の差を、１０００ｐｐｍ以上とすることにより、両者の結合を防止し、高精度に測定を行うことができる。【００４１】
なお、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３の電気機械結合係数ｋ２（％）は、５．０（％）である。従って、１０００ｐｐｍ以上とは、２００×ｋ２（ｐｐｍ）を満足する。【００４２】
すなわち、図５に示すように、両者の発振周波数差を、初期状態において、−１００ｐｐｍ、−５０ｐｐｍ、または＋８００ｐｐｍまたは＋１０００ｐｐｍとするように、センシング用発振回路１１及びリファレンス用発振回路２１の回路定数を調整し、複数種の液中物質検出センサを作製した。そして、これらの液中物質検出センサを、試料としてのＰＢＳ（ＰＨＯＳＰＨＡＴＥ  ＢＵＦＦＥＲＥＤ  ＳＡＬＩＮＥ：リン酸緩衝生理食塩水）に浸漬した。この試料は検出対象物質を含んでいない液体である。その結果、図５から明らかなように、周波数差が−１００ｐｐｍ、−５０ｐｐｍ、及び＋８００ｐｐｍの場合には、時間の経過と共に周波数差がなくなり、すなわち１０秒以内には、周波数差がなくなってしまうことがわかる。これに対して、センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数が初期状態で１０００ｐｐｍの場合には、周波数差は一定のままであり、時間の経過と共に小さくならないことがわかる。これは、センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路２１の発振周波数とが十分に隔てられており、両者が結合しないためであると考えられる。すなわち、両者の周波数差が１０００ｐｐｍ未満の場合には図４から明らかなように、時間の経過と共に、センシング用発振回路１１の発振と、リファレンス用発振回路２１の発振が結合し、両者の周波数差がなくなってしまったものと考えられる。【００４３】
ところで、電気機械結合係数と、帯域幅とは比例関係にある。従って、上記結合が生じない周波数差をｄｆとした場合、圧電基板の電気機械結合係数ｋ２（％）とすると、ｄｆ（ｐｐｍ）を、電気機械結合係数ｋ２×Ａ（ｐｐｍ）以上（Ａは比較例定数）とすればよく、図５の結果から、ｄｆ≧ｋ２×２００（ｐｐｍ）とすればよいことがわかる。すなわち３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板では、電気機械結合係数ｋ２は５．０％であり、図５の結果から、センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路２１の発振周波数との差ｄｆを１０００ｐｐｍ以上とすればよいため、これらの結果からｄｆ≧ｋ２×２００（ｐｐｍ）とすることにより、リファレンス用発振回路とセンシング用発振回路の発振の結合を防止し、それによってより確実に液中物質を検出し得ることがわかる。これを、図６〜８を参照してより具体的に説明する。【００４４】
上記液中物質検出センサ１として、ｄｆが１３２０ｐｐｍとした場合、及び比較のためにｄｆが５７０ｐｐｍとされている従来例の液中物質検出センサとを用意し、試料としてＰＢＳを用意し、測定を行った。図８は、上記実施形態及び従来例の液中物質検出センサを用いた場合の感度の時間的変化を示す図である。なお、図８の縦軸は、感度に応じた規格化周波数であり、横軸は時間である。【００４５】
図８から明らかなように、本実施形態では、従来例に比べて、センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路２１の発振周波数が一致していないため、より高い感度で測定物質の検出を行うことができる。【００４６】
なお、図６は、上記従来例の場合のセンシング用発振回路１１と、リファレンス用発振回路２１との間の周波数差ｄｆの時間的変化を示し、図７は、上記実施形態の液中物質検出センサの周波数差ｄｆの時間的変化を示す。図６から明らかなように、従来例では、３０秒後経過後に周波数差が０となっているのに対し、図７に示す本実施形態では、周波数差は１３２０ｐｐｍ／℃のまま一定であることがわかる。【００４７】
従って、本実施形態の液中物質検出センサでは、センシング用発振回路１１と、リファレンス用発振回路２１との間で発振が電磁界的に結合し難いため、より高感度でかつより確実に液中物質の有無や濃度を検出することができる。【００４８】
センシング用発振回路１１及びリファレンス用発振回路２１の発振周波数の調整については、上記のように、整合回路のＬやＣを調整する方法の他、抵抗Ｒを挿入したり、回路構成部品間の接続部の配線長、線幅、グラウンド電位との間のギャップ等を変化させる方法、ＩＣの帰還容量を電力で制御する方法などの様々な方法を用いることができる。【００４９】
また、図９に略図的に示す変形例の液中物質検出センサ４１のように、センシング用発振回路１１Ａが、第１のマイクロストリップライン４２を、リファレンス用発振回路２１Ａが、第２のマイクロストリップライン４３を有するように構成されていてもよい。この場合、第１のマイクロストリップライン４２の形状と、第２のマイクロストリップライン４３の形状を幅や長さ等において異ならせることにより、センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路の発振周波数とを２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔てればよい。【００５０】
また、第１，第２の増幅回路１５，２５が、それぞれ、第１，第２の増幅素子を有するように構成されており、第１の増幅素子のインピーダンスと、第２の増幅素子のインピーダンスとを異ならせることにより、センシング用発振回路１１の発振周波数と、リファレンス用発振回路２１の発振周波数とを、２００×ｋ２（ｐｐｍ）以上隔ててもよい。【００５１】
上記実施形態では、３６°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３を圧電基板として用いたが、圧電基板はこれに特に限定されず、他の結晶方位のＬｉＴａＯ３基板やＬｉＮｂＯ３基板などの適宜の圧電単結晶、あるいは圧電セラミックスにより構成することができる。もっとも、好ましくは、３０°〜４０°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３基板が用いられ、それによって、液中の検出対象物質を高感度でかつ確実に測定することができる。【００５２】
なお、上記実施形態で用いられるＳＡＷ素子については特に限定されず、レイリー波やＳＨ波などの様々な弾性表面波を利用したＳＡＷ素子を用いることができるが、ＳＨ波を主成分とする弾性表面波を用いた場合、端面反射型の表面波装置を構成することができる。従って、液中物質検出センサの小型化を図ることができる。【００５３】
また、上記ＳＡＷ素子は、ＳＡＷ共振子であってもよく、ＳＡＷフィルタであってもよい。
【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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