(57)【要約】【課題】  切り替え器による切り替えの煩雑さを低減し、測定の高速化を図ることを目的とする。【解決手段】  表面弾性波素子を複数備え、且つ、前記表面弾性波素子のうちの少なくとも２個は、互いに中心周波数が異なるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図４
2007003422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面弾性波素子を複数備え、且つ、前記表面弾性波素子のうちの少なくとも２個は、互いに中心周波数が異なるようにしたことを特徴とする表面弾性波素子。
【請求項２】
前記表面弾性波素子は、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＡＰＭデバイス、ＦＰＷデバイス又はＳＴＷデバイスであることを特徴とする請求項１に記載の表面弾性波素子。
【請求項３】
表面弾性波素子を複数備えた素子を使用して、前記表面弾性波素子のうちの少なくとも２個の表面弾性波素子を、互いに中心周波数が異なるようにして励振させて、前記表面弾性波素子の応答周波数を測定することを特徴とする表面弾性波素子を利用した測定方法。
【請求項４】
前記表面弾性波素子は、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＡＰＭデバイス、ＦＰＷデバイス又はＳＴＷデバイスであることを特徴とする請求項３に記載の表面弾性波素子を利用した測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡやタンパク質等の生体物質の相互作用や抗原抗体反応を利用した測定等に利用される表面弾性波素子及びこれを利用した測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表面弾性波波素子として、例えば、図１に示されるように、ＳＴカットの水晶板１に送信側のＩＤＴ２と受信側のＩＤＴ３を対向させた表面弾性波素子を、複数併設したものがある。各ＩＤＴ２，３から引き出された電極４には、コンタクトプローブを介してインピーダンスアナライザやネットワークアナライザに接続される。各表面弾性波素子の周波数変化等を測定は、各表面弾性波素子に対して、リレー等の切り替え器により切り替えて、インピーダンスアナライザやネットワークアナライザからの信号を送受するようにしている。
しかしながら、各表面弾性波素子において、同時に測定するには、前記切り替え器による切り替えが煩雑であり、測定の高速化が望めなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、切り替え器による切り替えの煩雑さを低減し、測定の高速化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、中心周波数の異なる複数の表面弾性波素子を基板上に配置し、各表面弾性波素子の中心周波数を含む周波数領域内において掃引することにより、切り替え器による煩雑な切り替えを低減して、並列して複数の測定ができるという知見に基づき、下記の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の表面弾性波素子は、請求項１に記載の通り、表面弾性波素子を複数備え、且つ、前記表面弾性波素子のうちの少なくとも２個は、互いに中心周波数が異なるようにしたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波素子は、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＡＰＭデバイス、ＦＰＷデバイス又はＳＴＷデバイスであることを特徴とする。
本発明の表面弾性波素子を利用した測定方法は、請求項３に記載の通り、表面弾性波素子を複数備えた素子を使用して、前記表面弾性波素子のうちの少なくとも２個の表面弾性波素子を、互いに中心周波数が異なるようにして励振させて、前記表面弾性波素子の応答周波数を測定す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３に記載の表面弾性波素子において、前記表面弾性波素子は、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＡＰＭデバイス、ＦＰＷデバイス又はＳＴＷデバイスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、複数の表面弾性波素子を備えるバイオセンサーによる測定を、煩雑な切り替え器による切り替えを低減するとともに迅速な測定を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の表面弾性波素子は、上述の通り、複数の表面弾性波素子を備え、そのうちの少なくとも２個の中心周波数が異なるようにしたものである。表面弾性波素子としては、公知の方法により形成され、具体的な例としては、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の強誘電体、水晶、酸化亜鉛薄膜等からなる基板上に、一対のＩＤＴ（interdigital transducer）を形成することにより得られる。このような表面弾性波素子としては、ラブ波デバイス、ＳＨ−ＳＡＷデバイス、ＡＰＭデバイス、ＦＰＷデバイス又はＳＴＷデバイスがある。
そして、各表面弾性波素子間で、中心周波数を異なるようにする方法としては、ラブ波デバイスやＡＰＭやＳＴＷ等であれば、ＩＤＴを構成する櫛形電極の間隔を互いに異なるようにするか、或いは、一対のＩＤＴ間の導波路の厚さを変化させたり、或いは、導波路上に形成された測定対象物等を固定するためのＡｕ等の金属製膜の膜厚を変化させる方法がある。
また、導波路を持たないＳＨ−ＳＡＷデバイス等の場合には、ＩＤＴを構成する櫛形電極の間隔を互いに異なるようにするか、或いは、導波路上に形成された測定対象物等を固定するためのＡｕ膜の膜厚を変化させる方法がある。
尚、各表面弾性波素子間で、中心周波数を異ならせる場合に、表面弾性波素子の最大コンダクタンスＧmaxの半値１／２Ｇmaxまでが、隣接する他の表面弾性波素子の中心周波数と重なることなく測定できるように中心周波数をずらす必要がある。
具体的には、図３に示すように、１個の表面弾性波素子の最大コンダクタンスＧmaxを与える周波数ｆ0を中心として、その両側の１／２Ｇmaxを与える周波数をｆa，ｆb（ｆa＜ｆb）とすると、ｆaとｆbとの差ｄ（＝ｆb−ｆa）だけは、隣接する中心周波数ｆ'0をずらす必要がある。即ち、ｆ'0＞ｆb−ｆaの関係を有する必要がある。
【０００７】
以下、本発明の原理について、具体例を挙げて説明する。
中心周波数が約１２０ＭＨｚのラブ波デバイスの導波路上にＡｕ製の薄膜を形成し、その上に水を載置して、中心周波数近傍でのコンダクタンスＧを測定すると図２に示すようになる。このラブ波デバイスでは、２００ｋＨｚの範囲内で、コンダクタンスＧを測定することができることがわかる。
水晶基板上に、１２０ＭＨｚ〜１２２ＭＨｚの範囲で、中心周波数を２００ｋＨｚ刻みでずらし、１０個のラブ波デバイスを形成し、前記と同様に水をＡｕ製の薄膜上に載置して測定すると、図３に示すように、１２０ＭＨｚ〜１２２ＭＨｚの範囲において、計１０個の局所的な最大コンダクタンスＧを測定することができることがわかる。
従って、基板上に形成された１０個のラブ波デバイスに対して、所定の周波数領域をスキャンするだけで、複数の対象物に対して切り替え器を用いなくても同時に測定することができるようになる。
尚、ＤＮＡやタンパク質等の生体物質の相互作用や抗原抗体反応を利用した測定等に利用する場合には、測定の際における周波数変化は、数１０ｋＨｚの範囲内で収まるために、各表面弾性波素子間の測定において影響を生じることはない。
【実施例】
【０００８】
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
図４に示すように、厚さ０．５ｍｍのＳＣカットの水晶板上１に、膜厚約１０ｎｍのＣｒ膜、その上に、膜厚約１００ｎｍのＡｕ膜を、スパッタリングにより形成し、その後フォトマスクを使用して、露光しエッチングして形成することにより、一対の櫛形電極を組み合わせた送信側のＩＤＴ２と受信側のＩＤＴ３を同時に形成した。その後、各ＩＤＴ２，３の上に、導波路として膜厚４μｍのＳｉＯ2膜５を形成した。更に、前記ＳｉＯ2膜５上であって、各ＩＤＴ２，３の間に固定化用Ａｕ膜６を膜厚１００ｎｍとなるようにスパッタリングにより形成した。
上記表面弾性波素子は、一部拡大図を図５に示すように、各ＩＤＴ２，３を構成する櫛形電極２ａ，２ｂ又は３ａ，３ｂは、隣接する表面弾性波素子間で電極幅ｗとその間隔ｓを、１０μｍから９．４６μｍまで０．０６μｍ刻みで減少させ、図示した隣接する表面弾性波素子間では、ｗ'＝ｗ＋０．０６及びｓ'＝ｓ＋０．０６の関係を有するものとした。
その結果、中心周波数を１２０ＭＨｚ〜１２５ＭＨｚまで５００ｋＨｚ刻みで異ならせた１０個のラブ波デバイスからなる表面弾性波素子を得た。
尚、上記例では、電極幅ｗ及びその間隔ｓを変化させるようにしたが、導波路の長さｙを変化させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明は、ＤＮＡやタンパク質等の生体物質の相互作用や抗原抗体反応を利用した測定等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の表面弾性波素子の平面図
【図２】１個の表面弾性波素子による測定例を示すグラフ
【図３】１０個の表面弾性波素子による測定例を示すグラフ
【図４】本発明の一実施例の表面弾性波素子（ａ）平面図（ｂ）側面図
【図５】同実施例の櫛形電極の説明図
【符号の説明】
【００１１】
１    基板
２    送信側ＩＤＴ
３    受信側ＩＤＴ
４    引き出し電極
５    ＳｉＯ2膜
６    固定化用膜
【図１】
2007003422.tif 000003
【図２】
2007003422.tif 000004
【図３】
2007003422.tif 000005
【図４】
2007003422.tif 000006
【図５】
2007003422.tif 000007