(57)【要約】【課題】  表面弾性波素子上のバッファー液に対して、粘性が異なる被検出物を加えた場合であっても、その粘性負荷の影響を受けず、正確に質量負荷を測定すること、また、バッファー液の液温が安定するまでの時間を短縮して測定までにかかる時間を短縮することができる測定方法を提供する。【解決手段】  基板上に表面弾性波を励起して、前記基板上の検出部に載置された被検出物の物性を前記表面弾性波の特性の変化により測定する方法であって、前記基板上に励起される表面弾性波の周波数のうち、少なくとも２つの異なる周波数変動に基づいて前記被検出物の粘性負荷を評価し、前記被検出物の質量負荷を前記粘性負荷から分離して測定することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に表面弾性波を励起して、前記基板上の検出部に載置された被検出物の物性を前記表面弾性波の特性の変化により測定する方法であって、前記基板上に励起される表面弾性波の周波数のうち、少なくとも２つの異なる周波数変動に基づいて前記被検出物の粘性負荷を評価し、前記被検出物の質量負荷を前記粘性負荷から分離して測定することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記２つの異なる周波数は、前記表面弾性波素子の中心周波数ｆ0を与える測定系のコンダクタンスの半分のコンダクタンスを与える第１及び第２の周波数ｆ1，ｆ2（ｆ1＜ｆ2）であることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記２つの異なる周波数は、前記表面弾性波素子の中心周波数ｆ0に対して位相を、±４５°ずらした第１及び第２の周波数ｆ1，ｆ2（ｆ1＜ｆ2）であることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の周波数ｆ1，ｆ2の差の変動に基づいて前記粘性負荷を評価することを特徴とする請求項２又は３に記載の測定方法。
【請求項５】
前記質量負荷は、前記中心周波数ｆ0に近く、且つ、前記中心周波数ｆ0よりも大きな周波数である第２の周波数ｆ2の変動に基づいて測定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の測定方法。
【請求項６】
前記表面弾性波素子は、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＳＴＷデバイス又はＳＨ−ＡＰＭデバイスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に表面弾性波を励起して、前記基板上の検出部に載置された被検出物の物性を前記表面弾性波の特性の変化により測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡ・タンパク質など生体物質の相互作用を測定する方法として、また、抗原抗体反応を応用した測定に表面弾性波素子が使用されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１）。
この表面弾性波素子を使用した測定は、前記素子に励起された弾性波の中心周波数ｆ0（測定系のコンダクタンスが最大となる点又は位相が０となる点）を連続して測定するか、ネットワークアナライザ等を用いて中心周波数ｆ0を連続で測定し、この中心周波数ｆ0の変動に基づいて、表面弾性波素子の質量負荷を測定するようにしている。
ところが、表面弾性波素子の検出部に被検出物を載せて測定をする場合に、中心周波数ｆ0は、質量負荷以外に、粘性の変化による粘性負荷が生じ、これらの負荷を明確に区別して測定することができなかった。このような測定系で、ＤＮＡ・タンパク質など生体物質の相互作用を調べようとしたり、周波数変動によって抗原抗体反応を調べようとする場合は、しばしば測定系に注入する被検出物と、使用されているバッファー液（生化学用緩衝液であり、主な含有物はＮａＣｌやＫＣｌ等である）の粘性が異なるために、測定された周波数変動が、ＤＮＡ・タンパク質などの結合又は抗原抗体の結合による質量負荷によるものか、粘性負荷によるものか区別することができずに、正確な測定をすることができなかった。また、室温の変化や被検出物注入による液温変化に伴う液体の粘性変化によっても、やはり正確な測定ができないことがあった。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１３３７５９号公報
【非特許文献１】"A Love wave sensor for (bio)chemical sensing in liquids" Sensors and Actuators A,43(1994)38-43
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、表面弾性波素子上のバッファー液に対して、粘性が異なる被検出物を加えた場合であっても、その粘性負荷の影響を受けず、正確に質量負荷を測定すること、また、バッファー液の液温が安定するまでの時間を短縮して測定までにかかる時間を短縮することができる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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討の結果、基板上に表面弾性波を励起して、励起される表面弾性波の周波数のうち、少なくとも２つの異なる周波数変動に基づいて前記被検出物の粘性負荷を評価して、表面弾性波素子にかかる負荷から前記粘性負荷を取り除くことにより、前記被検出物の質量負荷を測定するという解決手段を見出した。
即ち、本発明の測定方法は、請求項１に記載の通り、基板上に表面弾性波を励起して、前記基板上の検出部に載置された被検出物の物性を前記表面弾性波の特性の変化により測定する方法であって、前記基板上に励起される表面弾性波の周波数のうち、少なくとも２つの異なる周波数変動に基づいて前記被検出物の粘性負荷を評価し、前記被検出物の質量負荷を前記粘性負荷から分離して測定することを特徴とする。
また、更なる有効な解決手段は、次に説明する原理に基づいてなされたものである。
【０００６】
１）まず、表面弾性波素子のＳＨ波の粘性負荷と質量負荷の関係について説明する。
ＳＨ波の伝播定数の摂動の式α＋ｊβと表面インピーダンスＺとの関係は、下記数１の通りである。式中、αは減衰定数、βは実伝播定数、Ｓは素子の感度である。
【数１】
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【０００７】
ＳＨ波でのニュートン液体での粘性負荷による表面インピーダンスＺは、下記数２の通りである。式中、ωは角周波数、ηは液体の粘性、ρは液体の密度である。
【数２】
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【０００８】
数１と数２の関係から、次の数３に示す関係を導出することができる。
【数３】
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【０００９】
また、質量負荷による表面インピーダンスＺは、下記数４で示す通りである。式中、ｍは付加した質量、Ａは検出部の面積を示す。
【数４】
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【００１０】
上記数１、数３及び数４から、次の数５に示す関係を導出することができる。
【数５】
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【００１１】
２）次に、表面弾性波素子の等価回路について説明する。
２ポート型の表面弾性波素子の等価回路は、図１で表される。
これに粘性負荷と質量負荷が加わったときの等価回路は、図２で表される。
ここで、表面インピーダンスＺと等価回路のパラメータとの対応は、上記１）から粘性負荷の場合には、下記数６の通りとなる。
【数６】
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【００１２】
尚、数６中、Ｓ'は表面インピーダンスＺとモーショナルレジスタンスＲ2、モーショナルインダクタンスＬ2，Ｌ3を関係付ける値であり数７に示す通りである。また、νgは波の群速度、νは波の音速を示すものである。
【数７】
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【００１３】
上記数６から、次の数８及び数９で示す関係を導出することができる。
【数８】
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【数９】
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【００１４】
一方、質量負荷についても、次の数１０で表すことができる。
【数１０】
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【００１５】
従って、数１０に数４を代入して、次の数１１で示す関係を導出することができる。
【数１１】
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【００１６】
３）次に、表面弾性波素子の中心周波数ｆ0について説明する。
図１の粘性負荷と質量負荷のない等価回路の伝達特性Ｈ（ω）は、ネットワークアナライザなどを使用してインピーダンスが５０Ω（Ｒ50）の測定系（図３）で測定した場合に、次の数１２で示す関係となる。
【数１２】
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【００１７】
この実成分（コンダクタンスＧ）は、次の数１３に示す通りとなる。
【数１３】
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【００１８】
上記数１３において、コンダクタンスＧは、ωＬ1＝１／ωＣ1のとき最大値をとる。このときの中心周波数ｆ0は、次の数１４の通りとなる。
【数１４】
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【００１９】
また、コンダクタンスＧの最大値ＧMAXは、次の数１５の通りとなる。
【数１５】
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【００２０】
数１５における最終式は、Ｒ1に対してＲ50は極めて小さいため無視したものである。これは、例えば、１２５ＭＨｚのラブ波デバイスでは、純水を検出部に載せたときに、Ｒ1は約１６ｋΩと極めて大きい値をとることからわかる。
【００２１】
次に、粘性負荷と質量負荷があるときの中心周波数の変化Δｆ0は、Ｌ1はＬ1＋Ｌ2＋Ｌ3となり、Ｃ1は変化しないため、次の数１６が得られる。
【数１６】
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【００２２】
従って、Δｆ0とｆ0との比は、次の数１７の通りになる。
【数１７】
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【００２３】
数１７の第１項は粘性負荷、第２項は質量負荷を表す。粘性負荷では、２）よりＬ2＝Ｒ2／ωなる関係があるため、数１７の第１項は、下記数１８に示す通りになる。
【数１８】
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【００２４】
従って、粘性負荷Δｆ0は、次の数１９に示す通りである。
【数１９】
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【００２５】
これにより、中心周波数の変化Δｆ0は、次の数２０に示すようになる。
【数２０】
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【００２６】
４）最後に、粘性負荷と質量負荷の分離について説明する。
粘性負荷と質量負荷が生じている場合にコンダクタンスＧの最大値ＧMAXの半分の値を与えるω1とω2を次の数２１に示すようにして求める。尚、次式中、Ｒ1'＝Ｒ1＋Ｒ2とし、Ｌ1'＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3とする。
【数２１】
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【００２７】
上記数２１において、Ｒ50は、Ｒ1'に比べて非常に小さいため無視できるので、数２１は、次の数２２のように変形することができる。
【数２２】
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【００２８】
上記数２２を満足するωは、ω1（数２３）とω2（数２４）である（ω1＜ω2）。
【数２３】
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【数２４】
2005351798.tif 000026
【００２９】
上記数２３及び数２４をｆ1，ｆ2（ｆ1＜ｆ2）で表すと次の数２５及び数２６に示す通りとなる。
【数２５】
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【数２６】
2005351798.tif 000028
【００３０】
ここで、ＳＨ波の表面弾性波素子の例として、１２５ＭＨｚのラブ波デバイスの純水を載せたときの等価回路パラメータの実測値は、Ｃ1'＝５．４×１０-7Ｆ，Ｌ1'＝３．０×１０-2Ｈ，Ｒ1'＝１．６×１０4Ω程度であるので、数２５及び数２６のＲ1'2Ｃ1'2の項は、４Ｌ1'Ｃ1に比べて十分小さいので、次の数２７及び数２８に示すように変形することができる。
【数２７】
2005351798.tif 000029
【数２８】
2005351798.tif 000030
【００３１】
上記数２７及び数２８の第２項は、粘性負荷と質量負荷のある場合の中心周波数ｆ0'に等しいので、ｆ1及びｆ2は、下記数２９及び数３０のようになる。
【数２９】
2005351798.tif 000031
【数３０】
2005351798.tif 000032
【００３２】
ここで、Ｌ1'＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3、Ｒ1’＝Ｒ2＋Ｒ3を代入し、粘性負荷と質量負荷によるｆ1，ｆ2の変化Δｆ1とΔｆ2を求めると、次の数３１及び数３２に示すようになる。式中、Δｆ0＝ｆ'0−ｆ0とし、Ｌ2とＬ3はＬ1に比べて非常に小さいものとする。
【数３１】
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【数３２】
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【００３３】
ここで、
【数３３】
2005351798.tif 000035
であるので、数３１と数３２は、次に示す数３４と数３５のようになる。
【数３４】
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【数３５】
2005351798.tif 000037
【００３４】
上記数３４と数３５において、次の数３６で示す項は、１．６×１０-4と十分小さい。
【数３６】
2005351798.tif 000038
【００３５】
従って、数３４と数３５は、次に示す数３７と数３８に変形することができる。
【数３７】
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【数３８】
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【００３６】
ここで、３）で求めた粘性負荷と質量負荷のある場合のΔｆ0を代入すると、数３７と数３８は、次の数３９と数４０に示す通りになる。
【数３９】
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【数４０】
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【００３７】
従って、Δｆ2は質量負荷のみとなることがわかる。
更に、次の数４１により、
【数４１】
2005351798.tif 000043
【００３８】
下記数４２は、粘性負荷のみとなることがわかる。
【数４２】
2005351798.tif 000044
【００３９】
以上より、表面弾性波素子の中心周波数ｆ0ではなく、コンダクタンスＧの最大値の１／２となる２つの周波数ｆ1，ｆ2を用いることで中心周波数ｆ0のみの測定では区別のつかなかった質量負荷と粘性負荷の分離測定が可能となる。
【００４０】
従って、更なる有利な解決手段は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の測定方法において、前記２つの異なる周波数は、前記表面弾性波素子の中心周波数ｆ0を与える測定系のコンダクタンスの半分のコンダクタンスを与える第１及び第２の周波数ｆ1，ｆ2（ｆ1＜ｆ2）であることを特徴とする。
【００４１】
また、これら２つの周波数ｆ1及びｆ2は、中心周波数ｆ0の表面弾性波に対して位相がそれぞれ、−４５°、＋４５°ずれた表面弾性波の周波数で代用することもできる。
従って、請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の測定方法において、前記２つの異なる周波数は、前記基板上に励起される中心周波数ｆ0に対して位相を、±４５°ずらした第１及び第２の周波数ｆ1，ｆ2（ｆ1＜ｆ2）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２又は３に記載の測定方法において、前記第１及び第２の周波数ｆ1，ｆ2の差の変動に基づいて前記粘性負荷を評価することを特徴とする。
また、請求項５に記載の本発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載の測定方法において、前記質量負荷は、前記中心周波数ｆ0に近く、且つ、前記中心周波数ｆ0よりも大きな周波数である第２の周波数ｆ2の変動に基づいて測定することを特徴とする。
また、請求項６に記載の本発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の測定方法において、前記表面弾性波素子は、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＳＴＷデバイス又はＳＨ−ＡＰＭデバイスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の測定方法によれば、測定中に被検出物の添加により、粘性負荷が生じた場合であっても、質量負荷と粘性負荷とを独立して測定することができる。従って、この粘性負荷を評価することで、粘性の高い血液の検査や食品に含まれる菌の検査において極めて正確に質量負荷を測定することが可能となる。また、バッファー液等に対して添加する被検出物の温度が異なっているために粘性が変化したとしても同様である。バッファー液の入ったセルを装置にセットした後、温度が一定になるまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
上記の通り、本発明では、基板上に表面弾性波を励起して、前記基板上の検出部に載置された被検出物の物性を前記表面弾性波の特性の変化により測定するものである。以下に本発明の測定方法について具体的に説明する。
本発明では、例えば、櫛形電極を組み合わせたＩＤＴにより圧電基板に表面弾性波を生じさせ、前記表面弾性波の中心周波数を含む所定の周波数範囲で測定することにより質量負荷を測定するものである。所定の周波数範囲については、前記弾性波速度の変動を測定できる範囲であれば特に制限はないが、ノイズ等の影響を考慮すると、表面弾性波素子の中心周波数ｆ0近傍の周波数を範囲とすることが好ましい。
前記周波数範囲において、少なくとも２つの異なる周波数を決定する。ここでは、説明のために２つの周波数ｆaとｆbを使用して説明する。これらの周波数変動は、同じ粘性負荷に対して異なる変動を示すので、各周波数ｆa，ｆbの粘性負荷の比率を決定することができる。この粘性負荷の比率に基づいて、測定中に表面弾性波素子に対する粘性負荷を決定することができる。その結果として、例えば、ｆaの変動を測定することで、表面弾性波素子にかかる全体負荷を測定しておいて、ｆaとｆbとの関係から粘性負荷を決定し、前記全体負荷から粘性負荷を引くことで、質量負荷と粘性負荷とを分離して測定することが可能となる。尚、上記粘性負荷の評価のための演算等の処理は、上記測定後又は測定中のどちらでも行うことができる。
【００４４】
上記測定に関して、表面弾性波素子の中心周波数ｆ0と以下に説明する特定の周波数ｆ1，ｆ2を用いて測定することにより本発明ではより精度の高い測定できるようにしている。次に、このｆ1及びｆ2の取得方法について説明する。
まず、基板上に表面弾性波を励起して、中心周波数ｆ0を含む所定周波数帯で、図４に示されるように、周波数とコンダクタンスＧの関係を測定する。そして、同図から、コンダクタンスＧの値の１／２の値を与える周波数、即ち、周波数ｆ1及びｆ2（ｆ1＜ｆ2）を求める。尚、中心周波数ｆ0では、コンダクタンスＧは極値をとる。そして、コンダクタンスＧの極値は最大値となるため、測定された最大コンダクタンスＧMAXを与える周波数が中心周波数ｆ0であることが容易にわかる。また、本発明において中心周波数ｆ0は、ＩＤＴピッチによって決定される表面弾性波の波長をλ、表面弾性波速度をｖとした場合に、ｆ0＝ｖ／λで表される周波数を中心周波数ｆ0としている。
【００４５】
次に表面弾性波素子の検出部に、必要に応じて、バッファー液を滴下しておき、そこに、被検出物である特性成分を含む試料溶液を注入すると、周波数ｆ0，ｆ1，ｆ2に変動が生じる。測定の開始から終了に至るまで、これらの周波数ｆ1及びｆ2を所定の時間間隔で記録し、ｆ2の変動量を質量負荷に基づく変化として、ｆ2−ｆ1の変動量を粘性負荷に基づく変化とすれば、これらの値に基づいて、質量負荷と粘性負荷とを分離して測定することができる。そして、これらの質量負荷、更には、粘性負荷も含めてバッファー液中の被検出物の成分の濃度がわかることになる。
【００４６】
尚、上記説明では、ｆ1及びｆ2を、所定の周波数帯をスキャンすることにより得たものであるが、ｆ1及びｆ2は、次に示すもので代用することもできる。即ち、本発明の測定方法は、これらｆ1及びｆ2の周波数を有する表面弾性波のみを表面弾性波素子上に励起することによっても行うことができる。
１）中心周波数ｆ0に対して、位相が、＋４５°，−４５°となる２つの周波数をｆ1及びｆ2とする。
２）表面弾性波素子に外部から信号を加えたときの挿入損失が、最大値から所定値分下がった値の２つの周波数ｆ1及びｆ2とする。尚、前記所定値は、特に制限はないが、例えば、３ｄＢ等とすることができる。
３）サセプタンスＢを、角周波数ωで微分したδＢ／δωが０となる２つの周波数をｆ1及びｆ2とする。
４）スミスチャートのアドミタンス平面上において測定点Ｇ＋ｊＢが描く円の周上での１対の象限周波数をｆ1及びｆ2とする。
【００４７】
次に、本発明において表面弾性波素子として使用されるデバイスについて説明する。
まず、ラブ波デバイスは、ＳＴカット水晶等からなる基板表面にＩＤＴを設け、前記基板表面に前記基板の横波の伝播速度より遅い速度を有する材質（ＳｉＯ2、ポリマー等）を層状に設け、波の伝播方向に垂直で、基板表面に平行な横波の成分の表面波（ラブ波）を励起することができるものをいう。
また、ＳＨ−ＳＡＷデバイスは、ＩＤＴをＬｉＴａＯ3（３６°回転Ｙ板Ｘ伝播、Ｘカット１５０°伝播）等上に設け、波の伝播方向に垂直で、基板表面に平行な横波成分の表面波（圧電表面すべり波等）を励起することができるものをいう。
また、ＳＴＷデバイスは、ＡＴカット水晶基板等にＩＤＴのグレーティング（溝）を設けたものであり、基板を伝播するＳＳＢＷ（surface skimming bulkwave）をグレーティングにより基板表面にトラップし、表面横波（surface transverse wave）を励起するものである。
また、ＳＨ−ＡＰＭデバイスは、ＳＴカット水晶基板等上にＩＤＴを設けたものであり、基板表面に沿って基板に平行に伝播する板波を励起するものである。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
図５は、本発明の測定に使用される装置の構成例である。
符号４０で示される表面弾性波素子は、分析装置２０に接続され、分析装置２０は所望の交流信号を表面弾性波素子４０に出力し、表面弾性波素子４０のコンダクタンスＧを測定できるように構成されている。制御装置３０は、分析装置２０の動作を制御し、分析装置２０が表面弾性波素子４０に出力する信号の周波数を変化させるとともに、周波数と測定結果とを対応させ、演算結果とともに記憶するように構成されている。尚、分析装置２０は、ネットワークアナライザやインピーダンスアナライザー等として市販されているものである。
【００４９】
表面弾性波素子４０は、図６に示すように、ＳＴカット水晶（３３度３３分）からなる圧電基板４上に、夫々７５対の櫛形電極５ａ，５ｂからなる送信用ＩＤＴ５と、同様に、一対の櫛形電極６ａ，６ｂからなる受信用ＩＤＴ６と、ＩＤＴ５，６間の弾性波伝播路の表面に形成された検出部７とを有している。
前記櫛形電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、圧電基板４上に、厚み１５０ｎｍの電極Ａｕ金属膜をスパッタリング法で形成した後、フォトリソグラフィにより不要な金属膜部分をドライエッチングにより除去して形成される。各櫛形電極５ａ等の幅ｗ及び間隔ｓは夫々１０μｍに形成され、励起される表面弾性波の波長λは２（ｗ＋ｓ）で求まり４０μｍとなる。そして、ＩＤＴ５，６の上からＳｉＯ2を３μｍ前後成膜することで、中心周波数ｆ0＝１２５ＭＨｚのラブ波デバイスとして構成される。
この構成において、分析装置２０の出力側から出力される交流信号が送信用ＩＤＴ５に入力されると、圧電基板４の表面に所定の周波数ｆの波が伝わる。そして、この周波数ｆは、検出部７において変動し、受信用ＩＤＴ６で検波され電気信号に変換され、分析装置２０の入力側に入力され分析装置２０で記録される。
【００５０】
次に、上記構成により測定した具体例を説明する。
まず、表面弾性波素子４０の検出部７に１５０μｌの純水を載置する。
測定開始時間から６０秒後に第１の試料であるアビジン（濃度７０μｇ／ｍｌ）を１μｌ投入し、７００秒後に第２の試料である濃度３０％グリセロールとアビジンの混合物（アビジン濃度は上記と同じ）を２μｌ投入し、１４００秒後に第３の試料である濃度３０％のグリセロールを１μｌ注入した。この測定期間中、分析装置２０により１秒毎に１ＭＨｚの周波数帯域を掃引して、表面弾性波素子４０の中心周波数ｆ0を記録するとともに、中心周波数ｆ0の近傍におけるコンダクタンスＧの最大値を求め、このコンダクタンスＧの１／２となる第１の周波数ｆ1及び第２の周波数ｆ2（ｆ1＜ｆ2）を求めて、これらの値ｆ0，ｆ1，ｆ2を記録した。
尚、前記試料のアビジンは検出部７に付着して質量負荷を与えるが、グリセロールは検出部７に付着せず粘性負荷だけを与えるものである。
【００５１】
記録されたデータのｆ0及びｆ2と、本実施例では、ｆ1とｆ2の差に基づくパラメータとしてΔｆ1,2／２（Δｆ1,2＝ｆ2−ｆ1）を算出し、これらをプロットしたものを図５に示す。
図５から明らかなように、第１の試料を投入すると、アビジンが表面弾性波素子４０の検出部７に付着して質量負荷が変動するため、これを検知したｆ0及びｆ2が２０００Ｈｚ変動する。これに対して、Δｆ1,2／２は、質量負荷の影響を受けないため一定値を維持する。
【００５２】
次に、第２の試料を投入すると、中心周波数ｆ0は、質量負荷の変動に加えて、グリセロールにより検出部が淀むことにより生じる粘性負荷の変動を受けている。このため、一旦周波数が大きく下がり、安定するまでに時間がかかっている。これに対して、ｆ2は、グリセロールによる粘性負荷の変動を受けずに、質量負荷の変動を明確に示すように減少し、ｆ0に比べて安定するまでの時間が短いことがわかる。また、Δｆ1,2／２は、グリセロールによる粘性負荷の変動のみを表していることがわかる。
【００５３】
最後に、第３の試料を投入すると、中心周波数ｆ0は、質量負荷の変動に加えて、グリセロールによる粘性負荷の変動も受けて、大きく周波数が減少してから元に戻っていることがわかる。これに対して、ｆ2は、グリセロールによる粘性負荷の変動を受けず、一定値を維持している。また、Δｆ1,2／２は、グリセロールによる粘性負荷の変動を検出し周波数が減少していることがわかる。
【００５４】
上記測定からわかるように、ｆ2を質量負荷の測定のために使用し、Δｆ1,2／２を粘性負荷の測定のために使用すれば、測定の際に、質量負荷と粘性負荷を分離して測定することができることになる。従って、表面弾性波素子４０にかかる負荷全体から粘性負荷を評価して質量負荷のみを正確に測定することができる。
【００５５】
尚、上記実施例は測定系を限定するものでなく、中心周波数ｆ0を利用せずに直接ｆ1及びｆ2を求めることができる測定系としてもよい。
また、上記実施例において、より正確な測定とするためには、表面弾性波素子４０及び分析装置２０の測定系を測定の前に校正することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】２ポート型表面弾性波素子の等価回路の説明図
【図２】図１の等価回路に粘性負荷及び質量負荷が加わったときの等価回路の説明図
【図３】同回路の作動図
【図４】信号の周波数と表面弾性波素子のコンダクタンスとの関係を示すグラフ
【図５】本発明の一実施例の測定装置の構成例を示す説明図
【図６】本発明の一実施例の表面弾性波素子を示す説明図
【図７】質量負荷及び粘性負荷と周波数変動の関係を説明するためのグラフ
【符号の説明】
【００５７】
４    圧電基板
５    送信用ＩＤＴ
６    受信用ＩＤＴ
７    検出部
２０    分析装置
３０    制御装置
４０    表面弾性波素子
【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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