(57)【要約】【課題】  任意の場所において特定物質の物理量を測定する圧電振動子マイクロバランス測定システムを提供する。【解決手段】  圧電振動子マイクロバランス測定システム１０は、特定物質と結合する感応膜が励振電極に設けられている圧電振動片と、前記圧電振動片を発振させるとともに、発振周波数に対応した信号を出力する検出回路１６と、前記検出回路１６の出力信号に対応したセンサ信号を放射するセンサ部無線送受信器１８とを有するセンサ部１２と、前記センサ部無線送受信器１８の出力した前記センサ信号を受信する制御部無線送受信器２２と、前記制御部無線送受信器２２の受信した前記センサ信号に基づいて、前記圧電振動片の変化量を求めるとともに、予め与えられた演算式と前記変化量とに基づいて、前記特定物質の物理量を求める演算制御器２４とを有する制御部２０と、を備えた構成とした。【選択図】    図１
2005189070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定物質と結合する感応膜が励振電極に設けられている圧電振動片と、前記圧電振動片を発振させるとともに、発振周波数に対応した信号を出力する検出回路と、前記検出回路の出力信号に対応したセンサ信号を放射するセンサ部無線送受信器とを有するセンサ部と、
前記センサ部無線送受信器の出力した前記センサ信号を受信する制御部無線送受信器と、前記制御部無線送受信器の受信した前記センサ信号に基づいて、前記圧電振動片の変化量を求めるとともに、予め与えられた演算式と前記変化量とに基づいて、前記特定物質の物理量を求める演算制御器とを有する制御部と、
を備えたことを特徴とする圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【請求項２】
特定物質と結合する感応膜が励振電極に設けられている圧電振動片と、前記圧電振動片を発振させるとともに、発振周波数に対応した信号を出力する検出回路と、前記検出回路の出力信号に基づいて、前記圧電振動片の発振周波数の変化量を求めるとともに、予め与えられた演算式と前記変化量とに基づいて、前記特定物質の変化量を算出し、算出した物理量に対応した信号を出力する演算器と、前記演算器の出力信号に対応したセンサ信号を放射するセンサ部無線送受信器とを有するセンサ部と、
前記センサ部無線送受信器の出力した前記センサ信号を受信する制御部無線送受信器と、前記制御部無線送受信器の受信した前記センサ信号に基づいて、前記演算器の算出した前記物理量を求める演算制御器とを有する制御部と、
を備えたことを特徴とする圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【請求項３】
前記制御部は前記センサ部の動作を制御する機能を有し、前記センサ部の動作を制御する制御信号は制御部無線送受信器から放射され、センサ部無線送受信器で受信されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【請求項４】
前記センサ部は、予め与えられた時間毎に前記検出回路を起動する起動部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【請求項５】
前記センサ部は、複数の圧電振動片を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【請求項６】
前記センサ部を複数有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【請求項７】
前記センサ部に位置検出器を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電振動子マイクロバランス測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電振動子マイクロバランス測定システムに係り、特に任意の場所で特定物質の物理量の測定を行う圧電振動子マイクロバランス測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境、食品、生化学等の分野において、特定物質の有無、質量、濃度、粘度または湿度等の物理量を測定するために圧電振動子マイクロバランス法が利用されている。図５に圧電振動子マイクロバランス法を用いた測定システムの説明図を示す。物理量の測定を行うためのセンサとして圧電振動子１０１が用いられ、圧電振動子１０１に搭載された圧電振動片の励振電極上に、特定物質と結合する感応膜が塗布されている。この圧電振動子１０１は検出回路１０２に接続されている。検出回路１０２には電源１０３が接続され、電源供給されている。そして検出回路１０２は圧電振動子１０１に電圧を印加するとともに、圧電振動片の発振周波数を入力する構成である。この検出回路１０２の出力側に圧電振動片の発振周波数を読み取る周波数カウンタ１０４がケーブル１０５を介して接続され、周波数カウンタ１０４はケーブル１０６を介してコンピュータ１０７に接続されている。
【０００３】
そして圧電振動子マイクロバランス測定システム１００を用いて特定物質の物理量を測定する方法は次のようになる。まず特定物質を含む溶液中に圧電振動子１０１を浸漬する、または特定物質を含む気体中に圧電振動子１０１を入れると、特定物質と感応膜が結合して励振電極の質量が増加する。すると励振電極の質量が増加するとともに、圧電振動子１０１の発振周波数が低下する。この発振周波数の低下を周波数カウンタ１０４で読み取ることにより特定物質の有無を判断している。またコンピュータ１０７において発振周波数の変化を解析して演算を行い、特定物質の質量や濃度等の物理量の定量分析を行っている。
【０００４】
このような圧電振動子マイクロバランス測定システムについて開示されたものとして、特許文献１および特許文献２が挙げられる。
【特許文献１】特開平７−４３２８４号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムでは、検出回路と周波数カウンタがケーブルにより接続され、このケーブルを介して検出回路から周波数カウンタへ測定信号が出力されている。ところが周波数カウンタやコンピュータは容易に移動することができないため、周波数カウンタの近傍、すなわちケーブルが届く範囲内でしか物理量の測定を行うことができない問題点があった。すなわち、物理量の測定を行う場所が極めて限定され、測定を行うときの自由度が制限されてしまう問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、特定物質の物理量を測定する場所が限定されることなく、任意の場所において物理量を測定する圧電振動子マイクロバランス測定システム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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムは、特定物質と結合する感応膜が励振電極に設けられている圧電振動片と、前記圧電振動片を発振させるとともに、発振周波数に対応した信号を出力する検出回路と、前記検出回路の出力信号に対応したセンサ信号を放射するセンサ部無線送受信器とを有するセンサ部と、前記センサ部無線送受信器の出力した前記センサ信号を受信する制御部無線送受信器と、前記制御部無線送受信器の受信した前記センサ信号に基づいて、前記圧電振動片の変化量を求めるとともに、予め与えられた演算式と前記変化量とに基づいて、前記特定物質の物理量を求める演算制御器とを有する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
これによりセンサ部と制御部とを独立に構成することができ、センサ部と制御部を無線通信により接続することができる。そしてセンサ部で圧電振動片の発振周波数の変化を検出して、この変化を制御部に送信し、制御部で特定物質の物理量を算出することができるので、センサ部を制御部から離れた場所、すなわち任意の場所で特定物質の物理量を測定することができる。よって測定するときの自由度が向上する。
【０００９】
また特定物質と結合する感応膜が励振電極に設けられている圧電振動片と、前記圧電振動片を発振させるとともに、発振周波数に対応した信号を出力する検出回路と、前記検出回路の出力信号に基づいて、前記圧電振動片の発振周波数の変化量を求めるとともに、予め与えられた演算式と前記変化量とに基づいて、前記特定物質の変化量を算出し、算出した物理量に対応した信号を出力する演算器と、前記演算器の出力信号に対応したセンサ信号を放射するセンサ部無線送受信器とを有するセンサ部と、前記センサ部無線送受信器の出力した前記センサ信号を受信する制御部無線送受信器と、前記制御部無線送受信器の受信したセンサ信号に基づいて、前記演算器の算出した前記物理量を求める演算制御器とを有する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
これによりセンサ部と制御部とを独立に構成することができ、センサ部と制御部を無線通信により接続することができる。そしてセンサ部で圧電振動片の発振周波数の変化から特定物質の物理量を算出し、この物理量を制御部に送信し、制御部で物理量を知ることができる。したがって、センサ部を制御部から離れた場所、すなわち任意の場所で特定物質の物理量を測定することができ、測定するときの自由度が向上する。
【００１１】
また前記制御部は前記センサ部の動作を制御する機能を有し、前記センサ部の動作を制御する制御信号は制御部無線送受信器から放射され、センサ部無線送受信器で受信されることを特徴としている。これにより制御部から離れた場所にあるセンサ部を、制御部から制御することができる。
【００１２】
また前記センサ部は、予め与えられた時間毎に前記検出回路を起動する起動部を有することを特徴としている。これにより制御部から制御信号を送ることなく、予め与えられた時間毎の物理量を測定することができる。
また前記センサ部は、複数の圧電振動片を有することを特徴としている。これにより１つのセンサ部において同時に複数の物理量を測定することができる。
【００１３】
また前記センサ部を複数有することを特徴としている。これにより複数箇所において同時に物理量を測定することができる。
また前記センサ部に位置検出器を設けたことを特徴としている。これによりセンサ部の位置を正確に知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの好ましい実施の形態について説明する。まず第１の実施形態について説明する。図１に第１の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図を示す。圧電振動子マイクロバランス測定システム１０はセンサ部１２と制御部２０が分離しており、これらを無線通信により接続した構成である。
【００１５】
センサ部１２は、主に圧電振動子１４、検出回路１６、センサ部無線送受信器１８およびバッテリ（不図示）から構成され、携帯可能な大きさに形成されている。圧電振動子１４に搭載される圧電振動片には、逆メサ型圧電振動片やＡＴカット等の平板型の圧電振動片等が用いられる。また弾性表面波振動片等の他の振動片を用いることもできる。逆メサ型やＡＴカット等の圧電振動片を用いた場合は、圧電振動片の両面に励振電極が形成され、片面の励振電極または両面の励振電極に感応膜が塗布されている。片面の励振電極に感応膜を塗布した場合は液中または気体中における測定に用いられ、両面の励振電極に感応膜を塗布した場合は気体中における測定に用いられる。この感応膜として、特定物質を吸着するもの、または特定物質の濃度が高い場合にはこの特定物質を吸着し、濃度が低い場合には特定物質を脱離するものが用いられられている。この圧電振動子１４が特定物質の物理量を測定するセンサとなる。
【００１６】
圧電振動子１４を質量センサとして利用する場合、この質量センサの感度は次式で表すことができる。
【数１】
2005189070.tif 000003
ここで、ΔＦは圧電振動子の周波数変化量、Ｆ0は圧電振動子の周波数の初期値、ρは圧電材料の密度、μは圧電材料のせん断応力、Δｍは励振電極に吸着した特定物質の質量、Ａは励振電極の面積である。上式からわかるように、圧電振動子１４の周波数の初期値Ｆ0が高いほど、その変化量ΔＦが大きくなり、圧電振動子１４が高感度化する。例えば、Ｆ0を従来の２７ＭＨｚから１５０ＭＨｚまで高周波化すれば、感度を３０倍にすることができる。また、例えば１ＧＨｚまでさらに高周波化すれば、より高い感度が得られる。そして圧電振動子１４を高周波化するには、圧電振動片の振動部における板厚を薄くすればよい。
【００１７】
この圧電振動子１４は検出回路１６と接続されている。検出回路１６は圧電振動子１４に電圧を印加するとともに、圧電振動子１４の発振周波数を検出する発振回路である。この検出回路１６の出力側にセンサ部無線送受信器１８が接続されている。このセンサ部無線送受信器１８は、検出回路１６から出力される信号に対応したセンサ信号を放射して、制御部２０に送信している。またセンサ部無線送受信器１８は制御部２０から送信される、センサ部１２の動作を制御する制御信号の受信を行っている。そしてセンサ部１２に設けられた前記バッテリは、検出回路１６およびセンサ部無線送受信器１８に接続され、これらに電源供給している。
【００１８】
制御部２０は、主に制御部無線送受信器２２と演算制御器２４から構成されている。制御部無線送受信器２２はセンサ部１２から送信されたセンサ信号を受信するとともに、演算制御器２４から出力された制御信号を送信している。この制御部無線送受信器２２には演算制御器２４が接続されている。この演算制御器２４は基準信号発振器を有している。前記基準信号発振器に搭載される圧電振動子に、センサ部１２の圧電振動子１４と同じ振動子を用いると、温度変化に対する測定誤差変動を小さくすることができる。そして、前記基準信号発振器から発振された信号とセンサ信号とを比較・演算して、特定物質の質量や粘度等の物理量を算出するとともに、センサ部１２に対して測定開始、測定終了、センサ部１２の状態に対する問い合わせ、例えばバッテリ残量の確認、等のセンサ部１２の動作を制御する制御信号を出力している。
【００１９】
このような圧電振動子マイクロバランス測定システム１０は、携帯可能なセンサ部１２と制御部２０が無線通信にて接続されているので、任意の場所で特定物質の物理量の測定が可能となる。次に、この圧電振動子マイクロバランス測定システム１０を用いて物理量の測定を行う方法について説明する。なお測定の一例として、質量を測定する方法について説明する。まず制御部２０から送信された制御信号に基づいて圧電振動子１４を発振させ、このときの発振周波数を無線通信により制御部２０へ入力する。そして制御部２０の演算制御器２４において、圧電振動子１４における初期の発振周波数の安定性や、初期クリスタルインピーダンス値の安定性を計測して質量の基準値とし、センサ部１２の校正を行う。
【００２０】
この後、センサ部１２を測定が行われるところへ持って行き、センサ部１２に設けられた圧電振動子１４を特定物質の入った溶液中に浸漬または気体中に入れる。すると特定物質と感応膜が結合して、感応膜の表面に特定物質が吸着する。この吸着により励振電極の質量が重くなり、圧電振動子１４の発振周波数が低下する。この発振周波数の変化は、検出回路１６を介してセンサ部無線送受信器１８に出力され、センサ信号として無線通信によりリアルタイムに制御部２０へ送信される。
【００２１】
ところで圧電振動子１４は極めて安定した発振周波数、すなわち周波数偏差と温度特性においてｐｐｍオーダーの周波数安定度を有しているので、その圧電振動子１４の発振周波数をセンサ信号として用いて送信している。またセンサ部無線送受信器１８にローカル発振器を設けておき、このローカル発振器を利用して圧電振動子１４の発振周波数をダウンコンバージョンし、これをセンサ信号として制御部２０へ送信することもできる。さらにセンサ部無線送受信器１８から送信されたセンサ信号を、制御部無線送受信器２２においてダウンコンバージョンすることもできる。なお従来技術に係る送信技術では、基準信号を得るための圧電発振器が必要である。これに対し、本実施形態ではセンサに用いられる圧電振動子の発振周波数をセンサ信号として利用するので、基準信号を得るための圧電発振器を必要としない。
【００２２】
送信されたセンサ信号は制御部無線送受信器２２で受信されて、演算制御器２４に入力される。演算制御器２４では、センサ信号と前記基準信号発振器から発振される信号とを比較して周波数差を取り、圧電振動子１４の発振周波数の変化量を演算する。そしてこの変化量から感応膜に吸着した特定物質の質量を算出している。
【００２３】
このように、圧電振動子マイクロバランス測定システム１０のセンサ部１２と制御部２０とを独立させ、センサ部１２と制御部２０を無線通信により接続する構成としたので、センサ部１２と制御部２０がケーブルにより接続されている場合のように測定を行う場所に制限が加わらない。すなわちセンサ部１２を任意の場所に持ち運んで、測定を行うことができる。また密閉された空間にセンサ部１２を設置して、測定を行うこともできる。さらにセンサ部が測定とともに移動しても、無線通信によりセンサ信号を制御部に送信できるので、移動を阻害しないで測定することができる。よって測定を行うときの自由度を向上できる。
【００２４】
また圧電振動子１４の発振周波数をセンサ信号として用いて送信するので、センサ部１２の構成を簡略化することができる。このためセンサ部１２を小型化でき、ペンシルタイプやカプセルタイプ等の自由な形状にでき、人為的に設置しにくい場所、例えば細い配管内等の特定の場所にセンサ部１２を設置することができる。
【００２５】
なおセンサ部１２に温度検出器を設けておき、この温度検出器で検出した温度に基づいて検出回路１６で検出した発振周波数を補正する構成にしてもよい。この温度検出器を設けることにより、温度変動による発振周波数の変化が生じることがなくなり、測定精度を高めることができる。
【００２６】
またセンサ部１２と制御部２０との距離が遠い場合等のときは、中継器を介してセンサ信号や制御信号を送受信する構成としてもよい。この中継器を用いることにより、例えば屋内に制御部２０を置いておき、屋外で物理量の測定を行うことができる。
【００２７】
またセンサ部に、予め与えられた時間毎に検出回路１６を起動する起動部を設ける構成にできる。図２に起動部を備えたセンサ部の動作のフローを示す。起動部は時計機能を備えるとともに、検出回路１６を起動させる起動時刻が予め入力されている。この起動部は時刻の測定を行っており（Ｓ１００）、測定した時刻が前記起動時刻と一致した場合は（Ｓ１１０）検出回路を起動させて（Ｓ１２０）、圧電振動子を発振させる。そしてセンサ部の校正を行った後、圧電振動子の発振周波数の変化がセンサ部無線送受信器を介して制御部へ送信される（Ｓ１３０）。このように、センサ部に起動部を設けることにより、予め与えられた時間毎に物理量を測定することができる（Ｓ１４０）。
【００２８】
またセンサ部１２に複数の圧電振動子１４を設ける構成にしてもよい。圧電振動子１４を複数設けることにより、複数の物理量の測定、または質量と粘度等の測定を同時に行うことができる。この場合、センサ信号の混信を防ぐために、センサ部１２にセンサ信号を変調する変調器を設けて、センサ信号をＡＭやＦＭ等に変調するとともに、制御部２０に復調器を設けてセンサ信号を取り出すようにすればよい。
【００２９】
また複数のセンサ部１２を設ける構成にしてもよい。これにより複数箇所において同時に物理量を測定することができる。この場合、それぞれのセンサ部１２にアドレスを割り付けておき、制御部２０において前記アドレスを区別して、複数のセンサ信号を同時に演算できるようにすればよい。なお複数の圧電振動子１４を有するセンサ部１２を複数設ける構成にしてもよい。
【００３０】
またセンサ部１２に位置検出器、例えば全地球測位システム等を設けるとともに、前記位置検出器で検出した位置情報を制御部２０に送信する構成にできる。これによりセンサ部１２の位置を正確に知ることができるので、その位置における特定物質の物理量を知ることができる。またセンサ部を移動させながら物理量を測定することもできる。さらに複数のセンサ部１２を用いて物理量を測定するときに、前記位置情報に基づいてセンサ部１２を識別することもできる。この位置検出器を用いるときは、特にセンサ部１２を屋外で使用するときに有効となる。
【００３１】
なお本実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システム１０は質量センサ以外にも、例えば粘度／密度計、水分センサ、においセンサおよびイオンセンサに利用することができる。まず粘度／密度計として利用する場合の測定原理を説明する。ＡＴカット等の厚み滑り振動する圧電振動片を液体中に浸漬して発振させると、液体との間にせん断応力を生じる。このため、ニュートンの粘性の式と圧電振動子の振動の式とから、液体の粘性による周波数変化量を表す次式が導かれる。
【数２】
2005189070.tif 000004
ここで、ΔＦは圧電振動子の周波数変化量、Ｆは圧電振動子の周波数、ηは液体の粘度、ρLは液体の密度、μは圧電材料の弾性率である。上式によれば、液体の粘度ηまたは液体の密度ρLのいずれか一方を一定とすれば、いずれか他方と発振周波数の変化量とが一対一に対応する。したがって、発振周波数の変化量を測定することにより、液体の粘度変化または液体の密度変化を求めることができる。
【００３２】
また、においセンサとして利用する場合は、圧電振動片に設けられた励振電極の表面ににおい物質を選択的に吸収する感応膜を形成すればよい。また、水分センサとして利用する場合は、圧電振動片の励振電極上に吸収膜を形成すればよい。また、イオンセンサとして利用する場合は、圧電振動片の一方の励振電極のみに検体溶液を接触させて作用電極とし、銀−塩化銀電極又は白金線を対極とする電解セルを用いて、ある電界電圧で一定時間電着させる。これにより生じた圧電振動片の周波数変化量から検体溶液中のイオンの定量分析ができる。
【００３３】
次に、第２の実施形態について説明する。なお第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例について説明するので、第１の実施形態と同一部分の説明は簡略または省略する。図３に第２の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図を示す。第２の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システム３０はセンサ部３２と制御部５６が無線通信で接続した構成である。
【００３４】
センサ部３２は主に圧電振動子３４、検出回路３６、信号処理演算制御器３８、センサ部無線送受信器４０およびバッテリ４２から構成され、携帯可能な大きさに形成されている。圧電振動子３４は検出回路３６に接続され、この検出回路３６の出力側に信号処理演算制御器３８が接続されている。この信号処理演算制御器３８は中央処理装置４４を有し、この中央処理装置４４に演算器４６、温度検出器４８、符号化・復号化処理器５０、メモリ５２および電源回路５４が接続されている。そして符号化・復号化処理器５０にはセンサ部無線送受信器４０が接続され、電源回路５４にはバッテリ４２が接続されている。
【００３５】
中央処理装置４４はメモリ５２に記憶された測定プログラムを読み出して測定を実行し、または制御部５６から送信された測定プログラムを実行して、演算器４６や温度検出器４８に対して演算処理を行う指示命令を出力するとともに、演算結果を制御部５６に送信する指示命令を出力する等の処理を行う機能を有している。また演算器４６は検出回路３６に接続されるとともに、温度検出器４８に接続されて、温度検出器４８から出力される温度補正信号を入力する構成である。このような演算器４６は、検出回路３６から出力される出力信号と、温度検出器４８で検出した温度に基づいて出力信号を温度補正する温度補正信号とから、特定物質の質量や粘度等の物理量を算出する。算出された前記物理量は符号化・復号化処理器５０で符号化されて、センサ部無線送受信器４０を介して制御部５６へ送信される。なお制御部５６から送信された制御信号はセンサ部無線送受信器４０を介して符号化・復号化処理器５０に入力され、復号化されたのち中央処理装置４４において処理される。
【００３６】
制御部５６は主に制御部無線送受信器５８と演算制御器６０から構成されている。そして演算制御器６０は符号化・復号化処理器（不図示）を有し、センサ部３２から送信された前記物理量の信号を復号化して演算制御器６０の内部に取り込むとともに、センサ部３２に対する制御信号を符号化して制御部無線送受信器５８に出力する構成である。なお制御信号は、バッテリ残量等のセンサ部３２の状態に対する問い合わせ、測定プログラムの変更、または任意の時点での測定データの督促等に対する応答を要求するものである。
【００３７】
このような構成にすることにより、センサ部３２を任意の場所に持ち運んで、特定物質の物理量の測定を行うことができる。またセンサ部３２に中央処理装置４４を設けたので、様々な測定プログラムに基づいて特定物質の物理量の測定を行うことができる。
【００３８】
なお第２の実施形態では、信号処理演算制御器３８に設けた演算器４６において物理量の演算を行っているが、圧電振動子３４の発振周波数をセンサ信号として制御部５６に送信し、制御部５６の演算制御器６０において物理量を算出することもできる。この場合、演算器４６を周波数カウント回路とすればよい。
【００３９】
また信号処理演算制御器３８に、第１の実施形態で説明した起動部を設けることもできる。この場合、中央処理装置４４を介して検出回路３６を起動させ、演算器４６で算出した物理量を制御部５６に送信する構成にすればよい。さらに信号処理演算制御器３８に、第１の実施形態で説明した位置検出器を設けることもできる。
【００４０】
次に、第３の実施形態について説明する。なお第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例について説明するので、第１の実施形態と同一の部分は説明を簡略または省略する。図４に第３の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図を示す。第３の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システム７０はセンサ部７２と演算部８４が無線通信で接続した構成である。
【００４１】
センサ部７２は圧電振動子７４、検出回路７６、周波数−電圧（ＦＶ）変換器７８、送信器８０、温度検出器８２およびバッテリ（不図示）から構成され、携帯可能な大きさに形成されている。圧電振動子７４は検出回路７６に接続され、検出回路７６の出力側にＦＶ変換器７８が接続されている。したがって圧電振動子７４の発振周波数は、検出回路７６を介してＦＶ変換器７８に入力される。このＦＶ変換器７８は圧電振動子７４の発振周波数を電圧の信号に変換するものである。また検出回路７６には温度検出器８２が接続されている。圧電振動子７４は温度に対して発振周波数が変化する周波数−温度特性を有するので、温度検出器８２で検出した温度に基づいて圧電振動子７４の周波数−温度特性を補正し、測定精度を高めている。なお実施形態によっては温度検出器８２を用いない構成としてもよい。そしてＦＶ変換器７８の出力側に送信器８０が接続され、電圧信号に変換されたセンサ信号を演算部８４へ送信している。
【００４２】
演算部８４は主に受信器８５、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器８６およびコンピュータ８８が直列に接続された構成である。センサ部７２から送信されたセンサ信号は受信器８５で受信される。受信されたセンサ信号はＡ／Ｄ変換器８６でディジタル信号に変換されて、コンピュータ８８に入力される。コンピュータ８８はセンサ信号の位相差の変化と、予め与えられた演算式に基づいて、特定物質の質量や粘度等の物理量を算出する。
【００４３】
このように構成することにより、センサ部７２と演算部８４を簡略にすることができ、センサ部７２を任意の場所に持ち運んで、特定物質の物理量の測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図である。
【図２】起動部を備えたセンサ部の動作を説明するフローである。
【図３】第２の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図である。
【図４】第３の実施形態に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図である。
【図５】従来技術に係る圧電振動子マイクロバランス測定システムの説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０………圧電振動子マイクロバランス測定システム、１２………センサ部、１４………圧電振動子、１６………検出回路、１８………センサ部無線送受信器、２０………制御部、２２………制御部無線送受信器、２４………演算制御器、３０………圧電振動子マイクロバランス測定システム、３２………センサ部、３８………信号処理演算制御器、５６………制御部、７０………圧電振動子マイクロバランス測定システム、７２………センサ部、８４………演算部。
【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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