(57)【要約】【課題】  小型で簡便に供給液の流通を行える感知センサーであって、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサーを提供すること。【解決手段】  感知センサー２０に備えた圧電振動子３が臨む流路に、試料液を毛細管現象により供給している。そのためフローセル型の感知センサーでありながら、試料液を流通させるためのポンプが不要となる。また供給流路１０を注入口から下流方向に向かうにつれて左右の寸法（幅）が徐々に広がるように構成しているので、供給流路１０中の流速が急激に変わらないため供給流路１０中に気泡が生じにくい。そのため小型の感知センサー２０ながら、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサー２０を提供できる。【選択図】図７
2013130563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子部を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
前記凹部を塞ぐように前記配線基板に固定された共通の圧電片に各々励振電極が形成され、各励振電極が前記接続端子部に電気的に接続される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、
前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子を含む前記配線基板の一面側の領域との間に流路を形成するために、当該領域を覆うように設けられ、前記流路に試料液を注入する注入口及び注入された試料液を排出する廃液口が前後に形成された流路形成部材と、
前記第１の圧電振動子における前記流路形成部材側の励振電極上に設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着層と、を備え、
前記第１の励振電極及び第２の励振電極は、前記流路内にて互いに左右に並んで配置され、
前記流路形成部材は、試料液を注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液口へ毛細管現象により流通させると共に、注入口から下流方向に向かうにつれて流路の幅が広がるように構成されることを特徴とする感知センサー。
【請求項２】
前記流路形成部材は、流路の幅が広がった後、更に前記廃液口へ向かうにつれて流路の幅が狭まるように構成されることを特徴とする請求項１記載の感知センサー。
【請求項３】
前記流路形成部材は、注入口から下流方向へ向かう流路の開き角が５０度から６５度であることを特徴とする請求項１または２記載の感知センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感知対象物がその表面に設けられた吸着層に吸着することで固有振動数が変わる圧電振動子を用いて感知対象物を感知するための感知センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料流体中の感知対象物、例えば血液中あるいは血清中の微量なタンパク質を感知する方法として、例えば特許文献１に示すようなＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）を利用した感知センサーが示されている。ＱＣＭは励振電極の表面に感知対象物を抗原抗体反応により吸着する吸着膜が設けられた水晶振動子を用い、試料液中の感知対象物の吸着による質量負荷を、水晶振動子の周波数の変化として捉えて、感知対象物の定量を行うものである。具体的には、感知対象物を含まない参照液を供給したときの前記周波数と、感知対象物の有無や濃度が未知である試料液を供給したときの前記周波数と、を検出し、これらの周波数の差分が前記吸着膜に吸着された感知対象物の質量に対応するものとして感知対象物の検出や濃度の測定を行う。
【０００３】
このような感知センサーを例えば臨床分野や食品検査の分野において使用する場合には、簡易な機器を用いて行われることが多く、小型で簡便な装置であって正確な検出をする装置が求められている。一方ＱＣＭの構成として、水晶振動子の表面に試料液を連続的に流すと共にその表面から試料液を排出するフロースルーセル型と試料液をセル内に貯留する静止型とが知られている。フロースルーセル型は、通常試料液が参照液により希釈されることを防止し、また感知対象物の質量に加えて試料液の質量が水晶振動子の周波数に影響を与えることを防止できる点で優れているが、ポンプを必要とするため装置が大掛かりになってしまう問題があった。さらに感知センサーの小型化を実現した場合には、供給液を水晶振動子の表面に流通させる供給流路が細くなってしまい、供給流路中の励振電極を設置する領域が狭くなってしまう。励振電極が小型化すると、水晶振動子のＣＩ値が増加して、安定した発振を行うことが難しくなり、また粘性の高い試料液の場合には測定自体ができなくなる問題があり、検出精度が劣化する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０６７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は小型で簡便に供給液の流通を行う感知センサーであって、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の感知センサーは、発振周波数を測定するための測定器に接続される接続端子部を備えると共に一面側に凹部が形成された配線基板と、
前記凹部を塞ぐように前記配線基板に固定された共通の圧電片に各々励振電極が形成され、各励振電極が前記接続端子部に電気的に接続される第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子と、
前記第１の圧電振動子及び第２の圧電振動子を含む前記配線基板の一面側の領域との間に流路を形成するために、当該領域を覆うように設けられ、前記流路に試料液を注入する注入口及び注入された試料液を排出する廃液口が前後に形成された流路形成部材と、
前記第１の圧電振動子における前記流路形成部材側の励振電極上に設けられ、試料液中の感知対象物を吸着する吸着層と、を備え、
前記第１の励振電極及び第２の励振電極は、前記流路内にて互いに左右に並んで配置され、
前記流路形成部材は、試料液を注入口から両方の圧電振動子の一面側を介して廃液口へ毛細管現象により流通させると共に、注入口から下流方向に向かうにつれて流路の幅が広がるように構成されることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の感知センサーは、前記流路形成部材は、流路の幅が広がった後、更に前記廃液口へ向かうにつれて流路の幅が狭まるように構成されることを特徴としてもよい。
更に本発明の感知センサーは、前記流路形成部材は、注入口から下流方向へ向かう流路の開き角が５０度から６５度であることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の感知センサーによれば、圧電振動子が臨む流路に、試料液を毛細管現象により供給している。そのためフロースルーセル型の感知センサーでありながら、試料液を流通させるためのポンプが不要となる。また供給流路を注入口から下流方向に向かうにつれて左右の寸法（幅）が徐々に広がるように構成しているので、供給流路中の流速が急激に変わらないため供給流路中に気泡が生じにくい。そのため小型の感知センサーながら、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る感知装置の斜視図である。
【図２】前記感知装置を構成する感知センサーの斜視図である。
【図３】前記感知センサーの（ａ）縦断側面図及び（ｂ）水晶振動子と供給流路を拡大した縦断側面図である。
【図４】感知センサーの各部の下面側を示した分解斜視図である。
【図５】感知センサーの各部の上面側を示した分解斜視図である。
【図６】前記感知センサーを構成する水晶振動子の（ａ）上面側、及び（ｂ）下面側を示す平面図である。
【図７】前記水晶振動子を供給流路に設置した状態を示す平面図である。
【図８】前記感知装置の概略構成図である。
【図９】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１０】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１１】前記感知装置による測定の様子を示す工程図である。
【図１２】他の実施の形態に係る感知センサーの供給流路の（ａ）平面図及び、（ｂ）縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係る感知センサー２０を用いた感知装置について説明する。この感知装置は、例えば人間の鼻腔の拭い液から得られた試料液中のインフルエンザウイルスなどの抗原の有無を検出し、人間のインフルエンザウイルスの感染の有無を判定することができるように構成されている。図１の外観斜視図に示すように、感知装置は発振回路ユニット１２と本体部１３とで構成される測定器１１と、測定器１１の発振回路ユニット１２に着脱自在に接続される感知センサー２０と、を備えている。発振回路ユニット１２は例えば同軸ケーブル１４を介して本体部１３に接続されている。本体部１３の筐体１５前面に設けられた表示部１６は、例えば周波数あるいは周波数の変化分等の測定結果もしくはウイルス等の検出の有無などを表示する役割を果たし、例えば液晶表示画面により構成されている。
【００１１】
図２は感知センサー２０の斜視図であり、以後の図中の配線及び電極には基板等と区別をするためにハッチングを施している。図３は感知センサー２０の縦断側面図である。図３中の部材の高さ方向の寸法は、説明の便宜上、実寸法と異なるように示している。感知センサー２０は、下方から配線基板２と、圧電振動子の１つである水晶振動子３と、流路形成部材４と、上蓋ケース５と、が積層されており、長さ約２．０ｃｍ、幅約１．２ｃｍの寸法で構成される。図４は、感知センサー２０の各部の下面側を示した分解斜視図であり、図５は感知センサー２０の各部の上面側を示した分解斜視図である。これら図２〜図５を用いて感知センサー２０について説明する。
【００１２】
前記配線基板２は、長さ方向の後方側に上記の発振回路ユニット１２に差し込まれる接続端子部２２が形成されている。前方側の先端部２１には、角型形状の凹部２３が形成されている。配線基板２の上面側には、配線２５、２６、２７が設けられる。これら配線２５〜２７は接続端子部２２側から凹部２３の外縁まで引き回されており、配線基板２の長さ方向に沿って、夫々並行に伸びるように形成されている。配線２５、２６、２７の接続端子部２２側は夫々端子部２５ａ、２６ａ、２７ａを形成している。配線２５、２６、２７は凹部２３外縁から凹部２３の底部へと引き回されており、配線の端部は夫々端子部２５ｂ、２６ｂ、２７ｂを形成している。
【００１３】
続いて水晶振動子３についてその上面、下面を夫々示した図６（ａ）、図６（ｂ）も参照しながら説明する。水晶振動子３は、第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂにより構成されており、これら第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂは、ＡＴカットされた共通の水晶片３１上に備えられる。この水晶片３１は、例えば長方形状に形成され、水晶片３１の長さ方向を前後とすると左半分及び右半分が夫々第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂに割り当てられている。水晶片３１の左半分及び右半分の領域を以下では、夫々第１の振動領域３２ａ及び第２の振動領域３２ｂと呼ぶこととする。
【００１４】
第１の振動領域３２ａの上面側には励振電極３３ａが形成されており、第２の振動領域３２ｂの上面側には励振電極３３ｂが形成されている。夫々の領域３２ａ、３２ｂの下面側には、励振電極３４ａ，３４ｂが形成される。水晶片３１の上面側に形成される励振電極３３ａ，３３ｂは、夫々第１及び第２の振動領域に配置され、長さ約３．８ｍｍ、幅約０．８ｍｍの略短冊形状に形成される。励振電極３３ａ、３３ｂは、およそ０．４ｍｍの間隔を開けて互いに並行に配置される。夫々の励振電極３３は左右に並べた短冊形状の外側に位置する各々２つの角を切り落としている。下面側の励振電極３４ａ、３４ｂも同様の形状に構成され、水晶片３１を挟んで上面側の励振電極３３ａ、３３ｂと対向するように設けられている。
【００１５】
第１の振動領域３２ａに設けられた励振電極３３ａの表面には感知対象物である抗原と選択的に結合する抗体により構成された、図示しない吸着層が設けられている。一方第２の振動領域３２ｂの励振電極３３ｂの表面には抗原と励振電極３３ｂとの結合を阻害する図示しない阻害膜が設けられている。
【００１６】
上面側の励振電極３３ａ、３３ｂは一端が互い接続されており、当該接続部から水晶片３１の周縁の方向に向かって、引き出し電極３５が伸ばされる。水晶片３１の下面側の励振電極３４ａ，３４ｂからは、水晶片３１の長さ方向に直交するように、外側方向に向かって引き出し電極３６ａ、３６ｂが引き出されている。
【００１７】
水晶振動子３は、上述の配線基板２に設けられた凹部２３に嵌挿される。水晶振動子３は、励振電極３４ａ、３４ｂが凹部２３に臨むように配置され、引き出し電極３５、３６ａ、３６ｂが、凹部２３底部に設けられた端子部２５ｂ、２６ｂ、２７ｂに重なり、夫々電気的に接続される。水晶振動子３は、引き出し電極３５、３６ａ、３６ｂと凹部２３に設けられた端子部２５ｂ、２６ｂ、２７ｂの接続に用いられる導電性接着剤３７により、当該凹部２３の底面と隙間を介して対向するように保持される。  
ところで水晶振動子の引き出し電極は配線基板２の配線に重なるように設けられるため、図３では、水晶片３１の周縁部が配線基板２から浮いたように示されているが、実際には水晶振動子３の各電極及び配線基板２の各配線の厚さは、極めて小さく、水晶振動子３は配線基板２に略水平な状態で設けられる。
【００１８】
続いて流路形成部材４について説明する。流路形成部材４は例えば自己吸着性が高いＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により構成されている。流路形成部材４は角板状に形成される。流路形成部材には、厚さ方向に直径１．５ｍｍの円柱状の注入口４１となる貫通孔と、廃液口４２となる貫通孔がおよそ４ｍｍの間隔をあけて、前後に並べて穿設される。
流路形成部材の下面側には、注入口４１と廃液口４２とを囲む枠部５０が下側に１μｍ〜３００μｍの高さで突出して形成されている。前記枠部５０に囲まれる領域は、後述するように、下方側を水晶振動子３に閉じられて、供給流路１０となる。供給流路１０は、注入口４１と廃液口４２とを最短距離で結ぶ直線状に設けられるが、注入口４１及び廃液口４２の付近は、夫々の貫通孔から、互いに対向する方向に扇状に広がるように形成されており、中流部は、直線状の流路になっている。即ち供給流路は、左右対称の六角形状に形成されており、注入口４１と廃液口４２とが対向する一対の角に位置するように設けられている。また枠部５０は一定の高さで設けられており、供給流路１０高さは一定になる。
【００１９】
流路形成部材４は、水晶振動子３を設置した配線基板２の上方から重ね合わせるように配置される。供給流路１０の開口面側は水晶振動子３により、密閉されて流路空間が形成される。水晶振動子３と枠部５０とが密着されることで、水晶振動子３の表面を伝わり供給液が漏出するのを防ぐように構成している。図７に示すように夫々第１の水晶振動子３Ａと、第２の水晶振動子３Ｂとが、前述供給流路１０の領域を、供給流路１０を幅方向に左右均等に分割するよう配置される。第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂに設けられた上面側の励振電極３３ａ，３３ｂは、前述の六角形状に形成された供給流路１０の内側領域に面するように配置され、上面側の励振電極３３ａ，３３ｂは供給流路１０の長さ方向に伸ばされて、左右に並ぶように配置される。
【００２０】
なお流路形成部材４を配線基板２上に設置する前に、流路形成部材４をプラズマ洗浄し、その表面を活性化すると共に表面の有機物が除去した状態とする。このようにプラズマ洗浄を行うのは、注入口４１、廃液口４２、供給流路１０および、後述する流路形成部材４の上面側に上蓋ケース５で囲まれることで形成される廃液たまり５２の親和性を高めて、当該供給液の注入口４１、廃液口４２及び廃液たまり５２の流通を容易にすること及び流路形成部材４と配線基板２、及び流路形成部材４と上蓋ケース５との密着性を高めて、これらの隙間から供給液の漏れ出しを防ぐことを目的とする。なお、流路形成部材４としてはＰＤＭＳの他に例えばアクリル樹脂や水晶などにより構成することができる。
【００２１】
続いて上蓋ケース５の説明をする。上蓋ケース５の上面側前方には、インジェクト口５１となる凹部が設けられている。インジェクト口５１は、傾斜が設けられており、インジェクト口５１へと滴下された供給液が底部に集められるように構成されている。上蓋ケース５の後方には、下面側に貫通する空気孔５３が設けられている。上蓋ケース５の下面側には、インジェクト口５１の底部に貫通する孔部４６が設けられ、この孔部４６は前記流路形成部材４の注入口４１と重なる位置に設けられている。上蓋ケース５下面の後方側には、廃液だまり５２となる凹部が設けられており、廃液だまり５２の前方側が前記流路形成部材４の廃液口４２と重なる位置に設けられている。また廃液だまりの後方は、空気孔５３と接続されている。廃液たまり５２は、前記供給液を多く貯留することができるようにインジェクト口５１よりも大きな容積を持つように構成されており、また廃液たまり５２はインジェクト口５１より低い位置に設けられる。上蓋ケース５の前方部及び左右側方部には下向きに伸びるフック５４が設けられている。
【００２２】
上蓋ケース５は、流路形成部材４を上方から、覆うように配置され、フック５４により配線基板２に係止され、配線基板２上に水晶振動子３、流路形成部材４、上蓋ケース５の順で積層される。上蓋ケース５は、流路形成部材４上に積層されると、インジェクト口５１に設けられた孔部４６が、流路形成部材４の注入口４１と接続され、廃液だまり５２の下面側が流路形成部材４の上面により閉じられて空間を形成すると共に、流路形成部材４の廃液口４２と接続される。これによりインジェクト口５１→注入口４１→供給流路１０→廃液口４２→廃液だまり５２と続く一連の流路が形成される。
【００２３】
注入口４１及び廃液口４２には毛細管部材となる円柱状のフィルタ４３、４４が着脱自在に設けられる。このフィルタ４３、４４は多孔質体であり、例えばセルロースからなるストロー状の化学繊維を束ねて構成されており、ストローの側壁にも多数の小孔が形成されている。フィルタ４３は水晶振動子３の表面から注入口４１及び孔部４６を通り、インジェクト口５１の底部に突出するように設けられ、フィルタ４４は水晶振動子３の表面から廃液口４２を通り、廃液たまり５２に突出するように設けられる。
【００２４】
このフィルタ４３は、供給液中に含まれる異物を孔内に捕捉することで流路が詰まることを防ぐ役割を有する。一方試料液に含まれる抗原の通過を妨げないように、供給液を保持しながら、微細粒子を十分に通過させる大きさとなっている。また、ミクロ的に見ると、フィルタ４３を通過した供給液は微細に分割された状態となっているので、フィルタ４３を通過させずに注入口４１に供給した供給液と比べて、表面張力により配線基板２上で凝集する傾向が抑えられる。従って、フィルタ４３を通過した供給液は供給流路１０へ速やかに導入される。なお、フィルタ４３、４４の材質としてはセルロースに限られないが、速やかに供給液を通過させるために、当該供給液と親和性の高い材質を選択することが好ましい。廃液口４２側のフィルタ４４は供給流路１０中の励振電極３３の設置された部位を通過した供給液を吸収する。
【００２５】
上記の感知センサー２０の接続端子部２２が、発振回路ユニット１２に差し込まれると、接続端子部２２の配線端子２５ａ、２６ａ、２７ａが、発振回路ユニット１２においてこれら配線端子２５ａ〜２７ａに対応して形成された接続端子部に電気的に接続されて、図１に示した感知装置を構成する。図８に示すように発振回路ユニット１２には第１の発振回路６４及び第２の発振回路６５が設けられており、第１の発振回路６４は第１の水晶振動子３Ａを、第２の発振回路６５が第２の水晶振動子３Ｂを夫々発振させる。
【００２６】
続いて感知装置を構成する本体部１３に設けられる各部について説明する。前記発振回路６４、６５の後段にはスイッチ部６６が設けられており、このスイッチ部６６によって２つの発振回路６４、６５からの周波数信号がデータ処理部６７に取り込まれる。データ処理部６７は入力信号である周波数信号をディジタル処理して、第１の発振回路６４により発振される、発振周波数「Ｆ１」の時系列データ及び第２の発振回路６４からの発振周波数「Ｆ２」の時系列データを取得する。更に各時系列データの差分「Ｆ１−Ｆ２」を夫々演算し、当該差分データの時系列データを取得すると共に、この「Ｆ１−Ｆ２」のグラフを表示部１６に表示する。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る感知センサー２０の作用について説明する。なお供給液において、感知対象物を含まずに水晶振動子３の周囲を液体雰囲気にするための液を参照液と記載し、感知対象物を含むか否か判定を行うために感知センサー２０に供給する液を試料液と記載する。この例では参照液は生理食塩水とし、試料液は人間の鼻腔拭い液を生理食塩水で希釈したものを用いる。図９〜図１１で、参照液には多数の点を付して、試料液には斜線を付して夫々示している。
【００２８】
まず測定器１１を起動し、感知センサー２０を発振回路ユニット１２に差し込むと、各水晶振動子３Ａ、３Ｂが発振し、夫々の周波数に対応する周波数信号Ｆ１、Ｆ２が取り出される。そして、これら周波数信号は時分割されて、データ処理部６７に取り込まれ、Ａ／Ｄ変換された後、各ディジタル値が信号処理される。そして２つのチャンネルの周波数信号から、前記周波数「Ｆ１、Ｆ２」が取り出されて図示しないメモリに記憶され、さらに記憶された「Ｆ１、Ｆ２」に基づいて「Ｆ１−Ｆ２」が演算されてメモリに記憶される動作が継続される。また、表示部１６に既述のグラフが表示され、周波数差「Ｆ１−Ｆ２」の変化がリアルタイムで表示される。
【００２９】
次いで、図９（ａ）に示すようにユーザが感知センサー２０の注入口４１に設けられたインジェクト口５１にスポイトにより例えば参照液（生理食塩水）を滴下する。本発明の実施の形態に係る感知センサー２０においては、インジェクト口５１を廃液たまり５２より高い位置に設置することに加えて、注入口４１及び廃液口４２を細く構成しており、夫々の管内にはフィルタ４３、４４を挿入している。そのため注入口４１及び廃液口４２に設けたフィルタ４３、４４の毛細管現象及びインジェクト口５１と廃液たまり５２の高低差を利用したサイホン効果によって流通され、供給液の供給流路１０への供給及び供給流路１０からの排出が行われる。
【００３０】
参照液は図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すようにフィルタ４３に吸収され、フィルタ４３内を重力により下方へと降り、毛細管現象により供給流路１０へと供給される。図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、供給流路１０は注入口４１から下流方向に向かうにつれて左右の寸法（幅）が徐々に広がるように構成されており、参照液は流路形状に沿って、注入口４１より扇状に広がるように流れていく。参照液が流れると、供給流路１０に設けられた水晶振動子３の振動領域３２ａ、３２ｂの環境雰囲気が気相から液相に変わり、液体の粘性に基づく抵抗の増加により各チャンネルの出力周波数Ｆ１、Ｆ２が低下する。
【００３１】
供給流路１０側の面に設けられて供給液と接する励振電極３３ａ，３３ｂは、参照液の流れる方向に対して、左右方向に並ぶように配置されている。そのため、参照液は夫々の励振電極３３ａ，３３ｂに対して同時に且つ同様に流れ、夫々の励振電極３３ａ，３３ｂ間で、感知対象物の負荷以外の要素が極力等しくなるように構成されており、信頼度の高いレファレンスとして機能させることができる。
【００３２】
感知センサー２０を小型化する場合には、供給流路１０が細くなり、設置する励振電極３３ａ，３３ｂの大きさが小さくなってしまう。特に励振電極３３ａ，３３ｂを供給流路１０に対して左右に並べるように配置する場合には、夫々の励振電極３３ａ，３３ｂが細くなってしまい、水晶振動子３のＣＩ値が増加して安定した発振が困難になり、更には、粘度の高い試料液の場合には測定ができない虞もある。上述の実施の形態では供給流路１０を注入口４１から扇状に広がるように構成して、供給流路１０の中流域の幅が拡がるように構成している。そのため流速が徐々に上昇するため、急激な流速の変化により供給流路１０内に気泡が生じることはない。更に夫々の励振電極３３ａ，３３ｂの形状は長方形状ではなく、並行する各々の励振電極３３ａ，３３ｂの外側の２つの角を切り落としている。そのため励振電極３３ａ，３３ｂは、長方形状の励振電極では、死角となる位置にまで配置することができ、長方形状の励振電極と比較して面積を広くすることができる。
【００３３】
更に本発明の実施の形態では、矩形状の水晶片３１を供給流路１０の流路方向に対して、長さ方向に伸びるように配置して、第１の水晶振動子３Ａ及び第２の水晶振動子３Ｂを幅方向に並べて配置している。そのため同じ面積の水晶振動子を供給流路１０の幅方向に伸びるように配置した場合と比較して、供給流路１０の幅が広くする必要がない。流路が広い場合には、流路の中心と端とで流速に差が生じるため流路に気泡が生じ易くなるうえ、感知センサー２０の小型化が制限される。
【００３４】
供給流路１０に流入した参照液は、図１１（ａ）に示すように廃液口４２に設けられたフィルタ４４により吸収され、フィルタ４４の毛細管現象及びインジェクト口５１と廃液たまり５２の高低差によるサイホン効果により、廃液口４２を上昇する。供給液は流路形成部材４の上面まで上昇すると、廃液たまり５２へと流出して、当該廃液たまり５２に貯留される（図１１（ｂ））。注入口４１側のフィルタ４３に含まれる参照液が少なくなる一方で、廃液たまり５２及び廃液口４２側のフィルタ４４に含まれる参照液が増加して、廃液口４２側のフィルタ４４の水圧が高くなると、注入口４１から廃液口４２への参照液の移動が停止する。
【００３５】
続いて、試料液をインジェクト口５１に滴下する。図１１（ｃ）に示すように試料液は、参照液と同様にフィルタ４３に吸収され、重力によってフィルタ４３を下方に向かい、それによってフィルタ４３に残留していた参照液が下流方向へと押し流され、当該参照液がすべて供給流路１０を流れ、廃液口４２へと向かう。そして、試料液は参照液と同様にフィルタ４３の毛細管現象により供給流路１０へと進入し、供給流路１０の外縁に沿って広がるように流れ、供給流路１０内の液相は参照液から試料液に置換される。
【００３６】
試料液中に感知対象物が含まれる場合には、第１の水晶振動子３Ａは抗原抗体反応により抗原を吸着させるため、質量の負荷がかかり、発振周波数が変化する。一方で第２の水晶振動子３Ｂでは、抗原の吸着による質量の負荷が起こらない。試料液に抗原が含まれる場合、第１の水晶振動子３Ａでは試料液の温度や粘性により周波数が変化することに加えて、当該抗原が抗原抗体反応により吸着膜に吸着され、質量負荷効果により周波数「Ｆ１」の値がさらに低下する。その一方で、第２の水晶振動子３Ｂ側のチャンネル２からは、試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「Ｆ２」が出力される。このような周波数変化の結果、周波数「Ｆ１−Ｆ２」が低下する。試料液は、供給流路１０から廃液口４２へと流れて廃液たまり５２に貯留される。廃液たまり５２内の液量が上昇し、水圧が高くなると、注入口４１から試料液の移動が停止する。
【００３７】
試料液が抗原を含まない場合も、抗原を含む場合と同様に流通するが、第１の水晶振動子３Ａでは上記の抗原抗体反応が起こらず、チャンネル１およびチャンネル２からは試料液の温度や粘性に応じて変化する周波数「Ｆ１」、「Ｆ２」が取り出されるので、周波数差はほとんど変化しない。そしてある時刻ｔ１からｔ２までの「Ｆ１−Ｆ２」の値ａと時刻ｔ２以降の「Ｆ１−Ｆ２」の値ｂとの差分値ａ−ｂを計算し、この差分値ａ−ｂが所定の許容値に収まっていれば、試料液中に抗原はないものと判定し、差分値ａ−ｂが許容値を超えていれば試料液中に抗原が存在するものと判定する。
【００３８】
前述のように供給流路１０は注入口４１と廃液口４２の部位は細く構成されており、励振電極３３を設置する部位の幅を広げるように構成されている。しかしながら急激に供給流路１０の幅を変化させた場合には、幅の狭い部位と、広い部位では供給液の流れる速度に差が生じる。流速に大きな差が生じた場合には溶液が分離して供給液中に気泡が生じ易くなり、気泡が生じた場合には供給流路１０内に均一に供給液が流れなくなり、検出に誤差が生じる。そのため注入口４１より扇状に広がる供給流路１０の中心角が大きくならないように構成することで、供給流路１０中の流速の変化を少なくして、気泡の発生を抑えるようにしてもよい。供給流路１０幅を十分に広げながら、供給流路１０中の流速の変化を少なくするためには、中心角の角度は５０度から６５度の角度で設けることが望ましい。また六角形状に構成された供給流路１０の側方の４つの角にＲを設けて、供給流路１０を流れる供給液にかかる抵抗を減少させるように構成して、気泡が供給流路１０の角部に残留することを抑えるように構成してもよい。また毛細管現象を利用している供給流路１０の高さは、１〜３００μｍと小さくなっており、流路中における試料液中の感知対象物が吸着される割合が大きいので感度の良い検出ができる。
【００３９】
上述の実施の形態に係る感知センサー２０によれば、圧電振動子３が臨む流路に、試料液を毛細管現象により供給している。そのためフローセル型の感知センサーでありながら、試料液を流通させるためのポンプが不要となる。また供給流路１０を注入口から下流方向に向かうにつれて左右の寸法（幅）が徐々に広がるように構成しているので、供給流路１０中の流速が急激に変わらないため供給流路１０中に気泡が生じにくい。そのため小型の感知センサー２０ながら、信頼性の高い測定を行うことができる感知センサー２０を提供できる。
【００４０】
［他の実施の形態］
また本発明の感知センサー２０は、注入口４１及び廃液口４２が水晶振動子３の領域の外に設けられてもよい。例えば図１２に示すように、配線基板２に設ける凹部２３及び水晶振動子３の面積を、供給流路１０の投影領域の面積より狭く構成して、供給流路１０の流路壁５０を配線基板２と接着する。配線基板２に設けた凹部２３に角板状の水晶振動子３を嵌めこみ、水晶振動子３は凹部２３内まで引き回された配線２５、２６、２７と水晶振動子３の下面側で電気的に接続する。注入口４１と廃液口４２は水晶振動子３の領域の外側に位置するように設けられ、注入口４１及び廃液口４２から伸ばされたフィルタ４３、４４は配線基板２と接するように構成される。水晶振動子３の周囲はシール部材４７によって塞がれており、供給液が水晶振動子３の下面側に回りこまずに、水晶振動子３の表面を流れるように構成されている。励振電極３３ａ，３３ｂは前後方向を流路方向として、左右に並ぶように配置されており、短冊形状で設けられる。流路形成部材４は水晶振動子３を介さずに配線基板と接着され、流路形成部材４に設けられた流路壁５０を、前述の水晶振動子３及び凹部２３を囲うように配置して配線基板２と接着させる。このような構成を用いる場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１            感知装置
２            配線基板
３            水晶振動子
４            流路形成部材
５            上蓋ケース
１０          供給流路
１１          測定器
１２          発振回路ユニット
２０          感知センサー
２２          接続端子部
３１          水晶片
３３、３４    励振電極
４１          注入口
４２          廃液口
【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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【図１１】
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【図１２】
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