(57)【要約】【課題】圧電振動子の共振周波数の変化や等価回路定数を利用したＱＣＭ測定と、圧電振動子が接している物質の物性に相関する電気的特性の測定とを同時に測定する。【解決手段】圧電装置１は、圧電板１１と、圧電板１１の第１面に形成れた第１電極Ｔ１と、圧電板１１の第２面に形成された複数の第２電極Ｔ２と、少なくとも１つの第２電極Ｔ２と第１電極Ｔ１との間に、第１電気信号を供給するＱＣＭ信号印加回路３０と、第１電気信号に応じて圧電板１１に接触する物質の物性に相関する圧電板１１の電気的特性を測定するＱＣＭ応答測定回路４０と、第２電気信号を第２電極Ｔ２の電極間に供給する櫛歯電極信号印加回路５０と、第２電気信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間おける電気的特性を測定する櫛歯電極応答測定回路６０とを備え、第１電気信号と第２電気信号とが混合されて少なくとも１つの第２電極Ｔ２を含む電極間に供給される。【選択図】図１
2017167122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を励起する圧電素子と、
前記圧電素子の第１面に形成された第１電極と、
前記圧電素子の前記第１面の反対側の面である第２面に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極と、
前記複数の第２電極のうちの少なくとも１つの電極と少なくとも前記第１電極との間に、前記圧電素子に振動を励起させる第１電気信号を供給する第１信号印加部と、
前記第１電気信号に応じて前記圧電素子が振動することにより、前記圧電素子に接触する物質の物性に相関する前記圧電素子の電気的特性を測定する第１応答測定部と、
前記複数の第２電極の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２電気信号を、前記第２電極の電極間に供給する第２信号印加部と、
前記第２電気信号に応じて前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２応答測定部と
を備え、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とが混合されて前記少なくとも１つの電極を含む電極間に供給される
ことを特徴する圧電装置。
【請求項２】
前記第２信号印加部は、少なくとも前記第１電気信号によって前記圧電素子に振動を励起させている間に前記第２電気信号を前記第２電極の電極間に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電装置。
【請求項３】
前記第１信号印加部は、少なくとも前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に前記第１電気信号を供給し、
前記第１応答測定部は、少なくとも前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続され、
前記第２信号印加部は、前記少なくとも１つの電極と、前記複数の第２電極のうちの前記少なくとも１つの電極とは異なる電極である第３電極との間に、前記第２電気信号を供給し、
前記第２応答測定部は、前記少なくとも１つの電極と前記第３電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電装置。
【請求項４】
前記第１信号印加部と前記第２信号印加部とは、
前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間、及び前記少なくとも１つの電極と前記複数の第２電極のうちの前記少なくとも１つの電極とは異なる電極である第３電極との間に、前記第１電気信号と前記第２電気信号とを加算した信号を供給し、
前記第１応答測定部は、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続され、
前記第２応答測定部は、前記少なくとも１つの電極と前記第３電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電装置。
【請求項５】
前記第１電気信号と前記第２電気信号とを混合した信号を生成し、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間、及び前記少なくとも１つの電極と前記複数の第２電極のうちの前記少なくとも１つの電極とは異なる電極である第３電極との間に当該信号を供給する信号混合部を備え、
前記第１応答測定部は、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続され、
前記第２応答測定部は、前記少なくとも１つの電極と前記第３電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電装置。
【請求項６】
前記第１電極と前記第３電極とが接続されており、
前記第１信号印加部は、前記第１電極及び前記第３電極と、前記少なくとも１つの電極との間に、前記第１電気信号を供給する
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項７】
前記第１応答測定部及び前記第２応答測定部による前記電流に関する測定には、電流の大きさ、周波数、及び位相のうちの少なくとも１つの測定が含まれる
ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項８】
前記第２信号印加部は、前記第２応答測定部が前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性を測定する際に、周波数、位相、及び信号の有無のタイミングのうちの少なくとも１つに、前記第１電気信号との差異を設けることで、前記第１信号印加部が供給する前記第１電気信号と干渉しないように、前記第２電気信号を供給する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項９】
前記第２信号印加部は、前記圧電素子の基本共振周波数から所定の範囲以上離れた周波数の交流信号、及び、前記基本共振周波数のオーバートーンの共振周波数から所定の範囲以上離れた周波数の交流信号を、前記第２電気信号として前記第２電極の電極間に供給する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項１０】
前記圧電素子は、前記第１電気信号によって厚み辷り振動を励起する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項１１】
前記複数の第２電極のそれぞれは、櫛歯状の形状であり、互いに一定の間隔を介して相互に噛み合うように前記第２面に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項１２】
前記第１電気信号及び前記第２電気信号は、無信号状態を含む任意の波形、任意の信号レベル、及び任意の周波数である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項１３】
前記第１電気信号及び前記第２電気信号を供給するタイミング又は信号レベルを制御する制御部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の圧電装置。
【請求項１４】
振動を励起する圧電素子と、
前記圧電素子の第１面に形成された第１電極と、
前記圧電素子の前記第１面の反対側の面である第２面に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極と
を備え、
前記複数の第２電極のうちの少なくとも１つの電極と少なくとも前記第１電極との間に、前記圧電素子に振動を励起させる第１電気信号が印加され、
前記第１電気信号に応じて前記圧電素子が振動することにより、前記圧電素子に接触する物質の物性に相関する前記圧電素子の電気的特性が測定され、
前記複数の第２電極の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２電気信号が、前記第２電極の電極間に印加され、
前記第２電気信号に応じて前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性が測定され、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とが混合されて前記少なくとも１つの電極を含む電極間に供給される
ことを特徴する圧電ユニット。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の圧電装置を備える測定装置。
【請求項１６】
振動を励起する圧電素子と、前記圧電素子の第１面に形成された第１電極と、前記圧電素子の前記第１面の反対側の面である第２面に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極とを備える圧電ユニットの測定方法であって、
前記複数の第２電極のうちの少なくとも１つの電極と少なくとも前記第１電極との間に、前記圧電素子に振動を励起させる第１電気信号が印加し、
前記第１電気信号に応じて前記圧電素子が振動することにより、前記圧電素子に接触する物質の物性に相関する前記圧電素子の電気的特性が測定し、
前記複数の第２電極の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２電気信号が、前記第２電極の電極間に印加し、
前記第２電気信号に応じて前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性が測定し、
前記第１電気信号と前記第２電気信号とが混合されて前記少なくとも１つの電極を含む電極間に供給される
ことを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電装置、圧電ユニット、測定装置、及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水晶振動子などの圧電振動子の共振周波数の変化を利用して、液体中の物質濃度や粘度などを測定するＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ)という手法が知られている。このようなＱＣＭによる測定（以下、ＱＣＭ測定という）において、例えば、水晶振動子の片面の電極を複数に分割し、ＱＣＭ測定の他に分割した電極間に存在する物質の物性に関わる電気的特性を測定する試みが行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／００２６５０号
【特許文献２】特開平６−２７３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、ＱＣＭ測定と、その他の電気的特性の測定（以下、電気特性測定という）とを切り替えて測定しており、ＱＣＭ測定と電気特性測定とを同時に測定することが困難であった。
また、特許文献２では、ＱＣＭ測定と電気特性測定との２つの測定回路を、コンデンサを介して圧電振動子に接続し、ＱＣＭ測定と電気特性測定とを同時に測定することを可能にするが、分割した電極間に印加可能な信号が直流に限定される。そのため、特許文献２では、測定可能な電気特性測定が限定されるという問題があった。
このように、上述したような技術では、多様な電気特性測定に対応しつつ、ＱＣＭ測定と電気特性測定とを同時に測定することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、多様な電気特性測定に対応しつつ、圧電振動子の共振周波数の変化や等価回路定数を利用したＱＣＭ測定と、圧電振動子が接している物質の物性に相関する電気特性測定とを同時に測定することができる圧電装置、圧電ユニット、測定装置、及び測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、振動を励起する圧電素子と、前記圧電素子の第１面に形成された第１電極と、前記圧電素子の前記第１面の反対側の面である第２面に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極と、前記複数の第２電極のうちの少なくとも１つの電極と少なくとも前記第１電極との間に、前記圧電素子に振動を励起させる第１電気信号を供給する第１信号印加部と、前記第１電気信号に応じて前記圧電素子が振動することにより、前記圧電素子に接触する物質の物性に相関する前記圧電素子の電気的特性を測定する第１応答測定部と、前記複数の第２電極の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２電気信号を、前記第２電極の電極間に供給する第２信号印加部と、前記第２電気信号に応じて前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２応答測定部とを備え、前記第１電気信号と前記第２電気信号とが混合されて前記少なくとも１つの電極を含む電極間に供給されることを特徴する圧電装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第２信号印加部は、少なくとも前記第１電気信号によって前記圧電素子に振動を励起させている間に前記第２電気信号を前記第２電極の電極間に供給することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１信号印加部は、少なくとも前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に前記第１電気信号を供給し、前記第１応答測定部は、少なくとも前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続され、前記第２信号印加部は、前記少なくとも１つの電極と、前記複数の第２電極のうちの前記少なくとも１つの電極とは異なる電極である第３電極との間に、前記第２電気信号を供給し、前記第２応答測定部は、前記少なくとも１つの電極と前記第３電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１信号印加部と前記第２信号印加部とは、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間、及び前記少なくとも１つの電極と前記複数の第２電極のうちの前記少なくとも１つの電極とは異なる電極である第３電極との間に、前記第１電気信号と前記第２電気信号とを加算した信号を供給し、前記第１応答測定部は、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続され、前記第２応答測定部は、前記少なくとも１つの電極と前記第３電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１電気信号と前記第２電気信号とを混合した信号を生成し、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間、及び前記少なくとも１つの電極と前記複数の第２電極のうちの前記少なくとも１つの電極とは異なる電極である第３電極との間に当該信号を供給する信号混合部を備え、前記第１応答測定部は、前記第１電極と前記少なくとも１つの電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続され、前記第２応答測定部は、前記少なくとも１つの電極と前記第３電極との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１電極と前記第３電極とが接続されており、前記第１信号印加部は、前記第１電極及び前記第３電極と、前記少なくとも１つの電極との間に、前記第１電気信号を供給することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１応答測定部及び前記第２応答測定部による前記電流に関する測定には、電流の大きさ、周波数、及び位相のうちの少なくとも１つの測定が含まれることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第２信号印加部は、前記第２応答測定部が前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性を測定する際に、周波数、位相、及び信号の有無のタイミングのうちの少なくとも１つに、前記第１電気信号との差異を設けることで、前記第１信号印加部が供給する前記第１電気信号と干渉しないように、前記第２電気信号を供給することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第２信号印加部は、前記圧電素子の基本共振周波数から所定の範囲以上離れた周波数の交流信号、及び、前記基本共振周波数のオーバートーンの共振周波数から所定の範囲以上離れた周波数の交流信号を、前記第２電気信号として前記第２電極の電極間に供給することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記圧電素子は、前記第１電気信号によって厚み辷り振動を励起することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記複数の第２電極のそれぞれは、櫛歯状の形状であり、互いに一定の間隔を介して相互に噛み合うように前記第２面に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１電気信号及び前記第２電気信号は、無信号状態を含む任意の波形、任意の信号レベル、及び任意の周波数であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の一態様は、上記の圧電装置において、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を供給するタイミング又は信号レベルを制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の一態様は、振動を励起する圧電素子と、前記圧電素子の第１面に形成された第１電極と、前記圧電素子の前記第１面の反対側の面である第２面に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極とを備え、前記複数の第２電極のうちの少なくとも１つの電極と少なくとも前記第１電極との間に、前記圧電素子に振動を励起させる第１電気信号が印加され、前記第１電気信号に応じて前記圧電素子が振動することにより、前記圧電素子に接触する物質の物性に相関する前記圧電素子の電気的特性が測定され、前記複数の第２電極の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２電気信号が、前記第２電極の電極間に印加され、前記第２電気信号に応じて前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性が測定され、前記第１電気信号と前記第２電気信号とが混合されて前記少なくとも１つの電極を含む電極間に供給されることを特徴する圧電ユニットである。
【００２０】
また、本発明の一態様は、上記に記載の圧電装置を備える測定装置である。
【００２１】
また、本発明の一態様は、振動を励起する圧電素子と、前記圧電素子の第１面に形成された第１電極と、前記圧電素子の前記第１面の反対側の面である第２面に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極とを備える圧電ユニットの測定方法であって、前記複数の第２電極のうちの少なくとも１つの電極と少なくとも前記第１電極との間に、前記圧電素子に振動を励起させる第１電気信号が印加し、前記第１電気信号に応じて前記圧電素子が振動することにより、前記圧電素子に接触する物質の物性に相関する前記圧電素子の電気的特性が測定し、前記複数の第２電極の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する第２電気信号が、前記第２電極の電極間に印加し、前記第２電気信号に応じて前記第２電極の電極間に存在する前記物質の物性に相関する電気的特性が測定し、前記第１電気信号と前記第２電気信号とが混合されて前記少なくとも１つの電極を含む電極間に供給されることを特徴とする測定方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、多様な電気特性測定に対応しつつ、圧電振動子の共振周波数の変化や等価回路定数を利用したＱＣＭ測定と、圧電振動子が接している物質の物性に相関する電気特性測定とを同時に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態による圧電装置の一例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における圧電板の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における電流測定回路の一例を示す回路図である。
【図４】第１の実施形態による圧電装置の第１変形例を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態による圧電装置の第２変形例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態による圧電装置の一例を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態におけるＱＣＭ測定用のフィルタ部の一例を示す回路図である。
【図８】第２の実施形態における櫛歯電極測定用のフィルタ部の一例を示す回路図である。
【図９】第３の実施形態による圧電装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施形態による圧電装置の第１変形例を示すブロック図である。
【図１１】第３の実施形態による圧電装置の第２変形例を示すブロック図である。
【図１２】第４の実施形態による圧電装置の一例を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施形態による圧電装置の第１変形例を示すブロック図である。
【図１４】第４の実施形態による圧電装置の第２変形例を示すブロック図である。
【図１５】第５の実施形態による測定装置の一例を示す構成図である。
【図１６】本発明に係る実施形態における圧電板の別の一例を示す第１の図である。
【図１７】本発明に係る実施形態における圧電板の別の一例を示す第２の図である。
【図１８】本発明に係る実施形態における圧電板の別の一例を示す第３の図である。
【図１９】水晶振動子の等価回路の一例を示す図である。
【図２０】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ測定の変形例を示す圧電装置のブロック図である。
【図２１】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ信号印加回路の具体例を示す第１の回路図である。
【図２２】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ信号印加回路の具体例を示す第２の回路図である。
【図２３】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ信号印加回路の具体例を示す第３の回路図である。
【図２４】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ信号印加回路の具体例を示す第４の回路図である。
【図２５】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ応答測定回路の具体例を示す第１の回路図である。
【図２６】本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ応答測定回路の具体例を示す第２の回路図である。
【図２７】本発明に係る実施形態における櫛歯電極信号印加回路の具体例を示す第１の回路図である。
【図２８】本発明に係る実施形態における櫛歯電極信号印加回路の具体例を示す第２の回路図である。
【図２９】本発明に係る実施形態における信号ミキサー回路の具体例を示す第１の回路図である。
【図３０】本発明に係る実施形態における信号ミキサー回路の具体例を示す第２の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態による圧電装置、圧電ユニット、測定装置、及び測定方法について、図面を参照して説明する。
【００２５】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による圧電装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、圧電装置１は、圧電ユニット１０と、測定部２０とを備えている。
圧電ユニット１０は、圧電素子としての圧電振動子２を備え、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して後述する測定部２０に接続されている。
圧電振動子２は、例えば、水晶振動子であり、圧電板１１と、第１電極Ｔ１と、複数の第２電極Ｔ２を備えている。圧電振動子２は、例えば、基本波による共振周波数（基本共振周波数）が９ＭＨｚ（メガヘルツ）の水晶振動子である。
【００２６】
圧電板１１（圧電素子の一例）は、例えば、水晶をＡＴカットした水晶板であり、厚み辷り振動を励起する。第１電極Ｔ１は、圧電板１１の裏面Ｆ１（後述の図２（ａ）参照）に形成され、第２電極Ｔ２は、圧電板１１の裏面Ｆ１の反対側の面である表（おもて）面Ｆ２（後述の図２（ｂ）参照）されている。第２電極Ｔ２は、複数形成されており、各電極は互いに電気的に絶縁されて形成されている。なお、第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２は、例えば、金、白金、炭素などの変質しにくい材質で形成されることが望ましい。
ここで、第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２の詳細について、図２を参照して説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態における圧電板１１の一例を示す図である。
図２（ａ）は、圧電板１１の裏面Ｆ１（第１面）の外観を示している。図２（ａ）に示すように、圧電板１１の裏面Ｆ１には、第１電極Ｔ１が形成されている。第１電極Ｔ１は、接続部Ｃ１を介して、後述する測定部２０に接続される。
【００２８】
また、図２（ｂ）は、圧電板１１の表（おもて）面Ｆ２（第２面）の外観を示している。図２（ｂ）に示すように、圧電板１１の表面Ｆ２には、複数（例えば、２つ）の第２電極Ｔ２が互いに電気的に絶縁されて形成されている。この２つの第２電極Ｔ２（電極Ｔ２１及び電極Ｔ２２）は、それぞれが櫛歯状の形状に形成されており、櫛歯状の櫛歯の間に隣接する他の第２電極Ｔ２の櫛歯が配置されるように表面Ｆ２に形成されている。すなわち、電極Ｔ２１の櫛歯と、電極Ｔ２２の櫛歯とは、互いの歯の間に配置されるように形成されている。第２電極Ｔ２は、例えば、圧電板１１の裏面Ｆ１の反対側の面である表面Ｆ２に、一対の電気的に絶縁された２つの電極から構成され、１組以上配置されている。また、電極Ｔ２１は、接続部Ｃ２を介して後述する測定部２０に接続され、電極Ｔ２２は、接続部Ｃ３を介して後述する測定部２０に接続される。なお、電極Ｔ２１及び電極Ｔ２２は、以下の説明において、櫛歯電極と称することがある。
【００２９】
また、図２に示すように、圧電板１１の表裏面の電極の外形が囲む領域はほぼ同じ面積であり、圧電板１１を挟んだ相対位置がほぼ同じであるように形成されている。このように、圧電ユニット１０は、表裏の電極の面積、及び相対位置が一致するように形成することにより、圧電板１１の厚み辷り振動から得られる信号を安定化させることができるため、測定を高感度に行うことができる。
【００３０】
図１に戻り、測定部２０は、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、圧電ユニット１０を利用して各種測定を実行する。測定部２０は、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０とを備えている。
【００３１】
ＱＣＭ信号印加回路３０（第１信号印加部の一例）は、上述した少なくとも第１電極Ｔ１と複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）との間に、圧電板１１に振動を励起させるＱＣＭ測定信号（第１電気信号）を供給する。ここで、ＱＣＭ測定信号は、少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と、第１電極Ｔ１との間で、圧電板１１に振動を励起させる交流信号である。ＱＣＭ信号印加回路３０は、例えば、接続部Ｃ２を介して電極Ｔ２１に接続されており、電極Ｔ２１と第１電極Ｔ１との間に、ＱＣＭ測定信号を印加する。なお、ＱＣＭ信号印加回路３０は、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１を電気的に接続したものと、第２電極Ｔ２のうちの電極Ｔ２１とは異なる電極（Ｔ２２）との間に、ＱＣＭ測定信号（第１電気信号）を供給するようにしてもよい。
【００３２】
櫛歯電極信号印加回路５０（第２信号印加部の一例）は、少なくともＱＣＭ測定信号によって圧電板１１に振動を励起させている間に、複数の第２電極Ｔ２の電極間（例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に、櫛歯電極測定信号（第２電気信号）を供給する。ここで、櫛歯電極測定信号は、複数の第２電極Ｔ２の電極間（例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に存在する物質の物性に関わる電気的特性を測定するための電気信号である。櫛歯電極信号印加回路５０は、例えば、接続部Ｃ２を介して電極Ｔ２１にＱＣＭ信号印加回路３０と並列に接続されており、第２電極Ｔ２間に、櫛歯電極測定信号を印加する。すなわち、櫛歯電極信号印加回路５０は、例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に櫛歯電極測定信号を印加する。なお、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とは、周波数、位相、及び信号の有無のタイミングのうちの少なくとも１つに差異を設けて供給されることで、両者の干渉が低減される。
【００３３】
櫛歯電極信号印加回路５０は、櫛歯電極応答測定回路６０が電極間おける電気的特性を測定する際に、周波数、位相、及び信号の有無のタイミングのうちの少なくとも１つに、ＱＣＭ測定信号との差異を設けることで、ＱＣＭ信号印加回路３０が供給するＱＣＭ測定信号と干渉しないように、櫛歯電極測定信号を供給する。例えば、櫛歯電極信号印加回路５０は、圧電板１１の基本共振周波数の約奇数倍の周波数から所定の範囲（例えば、±５％）以上離れた周波数の交流信号を、櫛歯電極測定信号として第２電極Ｔ２の端子間に供給する。櫛歯電極信号印加回路５０は、例えば、圧電板１１の基本共振周波数及び基本共振周波数のオーバートーン振動の共振周波数（オーバートーンの共振周波数）から所定の範囲（例えば、±５％）以上離れた周波数の交流信号を、櫛歯電極測定信号として第２電極Ｔ２の端子間に供給する。すなわち、櫛歯電極信号印加回路５０は、下記の式（１）の条件式を満たす櫛歯電極測定信号を第２電極Ｔ２の端子間に供給する。
【００３４】
【数１】
2017167122.tif 000003
【００３５】
ここで、式（１）において、変数ｆは、櫛歯電極測定信号の周波数を示し、変数ｆｎは、圧電振動子２の基本共振周波数及び基本共振周波数のオーバートーンの共振周波数を示している。なお、基本共振周波数の奇数倍近傍の共振周波数は、基本共振周波数のオーバートーン振動の周波数である。
【００３６】
ＱＣＭ応答測定回路４０（第１応答測定部の一例）は、複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と第１電極Ｔ１との間に印加されたＱＣＭ測定信号に応じた圧電振動子２（圧電板１１）の電気的特性を測定する。すなわち、ＱＣＭ応答測定回路４０は、ＱＣＭ測定信号に応じて圧電振動子２が振動することにより、圧電振動子２に接触する物質の物性に相関する圧電振動子２（圧電板１１）の電気的特性を測定する。ＱＣＭ応答測定回路４０は、接続部Ｃ１を介して第１電極Ｔ１に接続される。また、ＱＣＭ応答測定回路４０は、例えば、ＱＣＭ測定信号に応じて第２電極Ｔ２（例えば、電極Ｔ２１）と第１電極Ｔ１との間に流れる電流に関する値を測定する。ここで、電流に関する値とは、測定した電流の大きさ、周波数、及び位相データなどであり、測定したこれらの値から、圧電振動子２の共振周波数、共振特性、等価回路定数などの情報を得ることができる。このように、ＱＣＭ応答測定回路４０は、少なくとも第１電極Ｔ１と上述した少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。
【００３７】
櫛歯電極応答測定回路６０（第２応答測定部の一例）は、櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間における電気的特性を測定する。櫛歯電極応答測定回路６０は、例えば、櫛歯電極信号印加回路５０が接続される電極Ｔ２１とは異なる第２電極Ｔ２である電極Ｔ２２（第３電極）に、接続部Ｃ３を介して接続される。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間に流れる電流に関する値を測定する。ここで、電流に関する値とは、測定した電流の大きさ、周波数、及び位相データなどであり、測定したこれらの値から、櫛歯電極間に存在する物質のインピーダンス、等価回路定数、電気化学的性質、化学的性質、物性値などの情報を得ることができる。このように、櫛歯電極応答測定回路６０は、上述した少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と電極Ｔ２２（第３電極）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。
ここで、図３を参照して、櫛歯電極応答測定回路６０における電流測定の回路例について説明する。
【００３８】
図３は、本実施形態における電流測定回路の一例を示す回路図である。
図３に示すように、櫛歯電極応答測定回路６０は、抵抗６１と、オペアンプ６２と、電圧計測装置６３とを備えている。
抵抗６１は、第１端子がオペアンプ６２の反転入力端子（“−”端子）に、第２端子がオペアンプ６２の出力端子（ノードＮ１）に、それぞれ接続されている。
【００３９】
オペアンプ６２（演算増幅回路）は、反転入力端子（“−”端子）が接続部Ｃ３を介して電極Ｔ２２（第３電極）に接続されており、非反転入力端子（“＋”端子）が電流測定の基準電位（例えば、櫛歯電極信号印加回路５０の基準電位又は電気的なグランドレベル）に接続されている。また、オペアンプ６２は、出力端子がノードＮ１に接続されている。
抵抗６１及びオペアンプ６２は、第２電極Ｔ２の電極間に流れる電流を電圧に変換する。
【００４０】
電圧計測装置６３は、ノードＮ１と基準電位との間の電圧を測定する。ここで、ノードＮ１と基準電位との間の電圧は、抵抗６１及びオペアンプ６２によって第２電極Ｔ２の電極間に流れる電流が電圧に変換されたものであり、電圧計測装置６３は、第２電極Ｔ２の電極間に流れる電流に関する値（例えば、電流の大きさ、周波数、位相データなど）を測定する。
なお、一例として、櫛歯電極応答測定回路６０が、上述した図３に示す電流測定回路を備える例を説明したが、ＱＣＭ応答測定回路４０に対しても同様の電流測定回路を備えるようにしてもよい。
【００４１】
次に、本実施形態による圧電装置１の動作について説明する。
圧電装置１は、測定対象物（例えば、気体や液体など）が、圧電ユニット１０における圧電振動子２の表面Ｆ２（第２電極Ｔ２がある面）に接している状態において、ＱＣＭ測定、及びその他の電気特性測定を同時に行う。
【００４２】
まず、ＱＣＭ信号印加回路３０は、例えば、圧電振動子２の共振周波数である９ＭＨｚ付近の交流信号を、時間的に周波数を徐々に変化させながら、ＱＣＭ測定信号として出力する。また、櫛歯電極信号印加回路５０は、第２電極Ｔ２の電極間（例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に存在する物質の物性に関わる電気的特性を測定するための交流信号を、櫛歯電極測定信号として出力する。なお、櫛歯電極測定信号は、周波数および振幅が一定であっても、周波数、及び振幅のうちの少なくとも１つが時間的に変化するものであってもよい。
【００４３】
次に、ＱＣＭ応答測定回路４０は、第２電極Ｔ２（電極Ｔ２１）と第１電極Ｔ１との間に印加されたＱＣＭ測定信号に応じて、第２電極Ｔ２（電極Ｔ２１）と第１電極Ｔ１とを介して、圧電振動子２の電気的特性を測定する。ここで、ＱＣＭ応答測定回路４０は、例えば、圧電振動子２のアドミッタンス、コンダクタンス、サセプタンス、インダクタンス、リアクタンス、レジスタンス、インピーダンス、キャパシタンス、振幅、共振周波数、及びこれらの情報（測定値）から求められる等価回路定数などの電気的特性を測定することができる。また、ＱＣＭ応答測定回路４０がＱＣＭ測定として測定した電気的特性に基づいて、例えば、液体又は気体の粘性、弾性、粘弾性、濃度、密度、不溶性粒子量、温度、質量の少なくともいずれか１つの物理量の測定装置、もしくはそれらの物理量を利用した測定装置に利用することができる。
【００４４】
例えば、ＱＣＭ応答測定回路４０が、ＱＣＭ測定信号に応じた測定に基づいて、共振周波数の変化Δｆを測定した場合には、以下の式（２）により、圧電振動子２の表面Ｆ２に付着した検出対象物の質量変化を求めることができる。
【００４５】
【数２】
2017167122.tif 000004
【００４６】
ここで、変数Ａは、第２電極Ｔ２の面積を示し、変数ｆｎは、圧電振動子２の基本共振周波数、又はオーバートーンの共振周波数を示している。また、定数μｑは、水晶の弾性率を示し、定数ρｑは、水晶の密度を示している。また、変数Δｍ＊は、圧電振動子２表面に付着した物質の質量を示している。なお、式（２）において、（Δｍ＊／Ａ）を単位面積当たりに付着した検出対象物の質量Δｍとし、残りの定数項を定数Ｋに置き換えている。
式（２）に示すように、圧電振動子２表面に付着した検出対象物の質量Δｍと共振周波数の変化Δｆとは、比例関係にあり、ＱＣＭ応答測定回路４０による測定結果に基づいて、共振周波数の変化Δｆを測定することにより、圧電振動子２表面に付着した検出対象物の質量Δｍを算出することが可能になる。
【００４７】
また、例えば、検出対象物が液体であり、ＱＣＭ応答測定回路４０が、ＱＣＭ測定信号に応じた測定に基づいて、共振周波数の変化Δｆを検出した場合には、以下の式（３）により、例えば、検出対象物の液体の粘度η１（粘性）又は密度ρ１（濃度）の変化を測定することができる。
【００４８】
【数３】
2017167122.tif 000005
【００４９】
ここで、定数πは、円周率を示している。また、変数ｆｎ、定数μｑ、及び定数ρｑについては、上述した式（２）と同様である。
式（３）に示す関係により、ＱＣＭ応答測定回路４０による測定結果に基づいて、共振周波数の変化Δｆを測定することにより、例えば、検出対象物の液体の粘度η１（粘性）又は密度ρ１（濃度）の変化を算出することが可能になる。
【００５０】
また、一方で、櫛歯電極応答測定回路６０は、櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間における電気的特性を測定する。ここで、櫛歯電極応答測定回路６０は、電極間に存在する物質の物性に関わる電気的特性として、例えば、インピーダンス、アドミッタンス、コンダクタンス、サセプタンス、インダクタンス、リアクタンス、レジスタンス、キャパシタンス、電気伝導度、イオン電導度、誘電率などを測定することができる。櫛歯電極応答測定回路６０は、さらにそれらの測定値を基に、イオン濃度、酸化還元電位、酸化還元物質濃度などを算出することも可能である。
このように、櫛歯電極応答測定回路６０は、例えば、インピーダンス、アドミッタンス、コンダクタンス、サセプタンス、インダクタンス、リアクタンス、レジスタンス、キャパシタンス、電気伝導度、イオン電導度、誘電率、イオン濃度、酸化還元電位、酸化還元物質濃度などの特性を、ＱＣＭ測定と同時に測定することができる。
【００５１】
なお、本実施形態による圧電装置１は、図１に示すように接続する一例の他に、図４及び図５に示すような接続の変形例が考えられる。そこで、図４及び図５を参照して、本実施形態の接続の変形例について説明する。
【００５２】
＜第１の実施形態の第１変形例＞
図４は、第１の実施形態による圧電装置１の第１変形例を示すブロック図である。
図４に示すように、本変形例の圧電装置１ａは、圧電ユニット１０と、測定部２０ａとを備えている。
なお、図４において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
測定部２０ａは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０とを備えている。
なお、本変形例では、図４に示すように、ＱＣＭ信号印加回路３０と櫛歯電極信号印加回路５０とが両者の信号が加算されるように直列に接続され、その出力が、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、及び、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給される。すなわち、ＱＣＭ信号印加回路３０と櫛歯電極信号印加回路５０とは、少なくとも第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）との間、及び少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と複数の第２電極Ｔ２のうちの電極Ｔ２１とは異なる電極である電極Ｔ２２（第３電極）との間に、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とを加算した信号を供給する。つまり、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とが混合されて電極Ｔ２１を含む電極間に供給される。
【００５４】
また、ＱＣＭ応答測定回路４０は、少なくとも第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２（第３電極）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。
これにより、本変形例による圧電装置１ａは、図１に示す圧電装置１と同様に、ＱＣＭ測定による検出対象物の物理量（例えば、質量、粘性など）と第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質（検出対象物）の物性に関わる電気的特性とを同時に測定することができる。
【００５５】
＜第１の実施形態の第２変形例＞
図５は、第１の実施形態による圧電装置１の第２変形例を示すブロック図である。
図５に示すように、本変形例の圧電装置１ｂは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｂとを備えている。
なお、図５において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
測定部２０ｂは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０と、信号ミキサー回路７０とを備えている。
【００５７】
信号ミキサー回路７０（信号混合部の一例）は、ＱＣＭ信号印加回路３０及び櫛歯電極信号印加回路５０に接続され、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とを混合した信号を生成する。すなわち、信号ミキサー回路７０は、例えば、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とを加算した信号を生成する。また、信号ミキサー回路７０は、生成した信号を、接続部Ｃ２を介して電極Ｔ２１に供給（印加）する。すなわち、信号ミキサー回路７０の出力は、接続部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を介して、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、及び電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給（印加）される。なお、信号ミキサー回路７０は、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号の信号レベルを任意に変えて混合してもよい。
【００５８】
また、ＱＣＭ応答測定回路４０は、少なくとも第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２（第３電極）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。
これにより、本変形例による圧電装置１ｂは、図１に示す圧電装置１と同様に、ＱＣＭ測定による検出対象物の物理量（例えば、質量、粘性など）と第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質（検出対象物）の物性に関わる電気的特性とを同時に測定することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態による圧電装置１は、圧電板１１（圧電素子）と、第１電極Ｔ１と、複数の第２電極Ｔ２と、ＱＣＭ信号印加回路３０（第１信号印加部）と、ＱＣＭ応答測定回路４０（第１応答測定部）と、櫛歯電極信号印加回路５０（第２信号印加部）と、櫛歯電極応答測定回路６０（第２応答測定部）とを備えている。圧電板１１は、振動を励起し、第１電極Ｔ１は、圧電板１１の裏面Ｆ１（第１面）に形成され、複数の第２電極Ｔ２は、圧電板１１の裏面Ｆ１の反対側の面である表面Ｆ２（第２面）に互いに電気的に絶縁されて形成されている。ＱＣＭ信号印加回路３０は、複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と少なくとも第１電極Ｔ１との間に、圧電板１１に振動を励起させるＱＣＭ測定信号（第１電気信号）を供給する。ＱＣＭ応答測定回路４０は、ＱＣＭ測定信号に応じて圧電振動子２が振動することにより、圧電振動子２に接触する物質の物性に相関する圧電振動子２（圧電板１１）の電気的特性を測定する。櫛歯電極信号印加回路５０は、複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する櫛歯電極測定信号（第２電気信号）を、複数の第２電極Ｔ２の電極間に供給する。櫛歯電極応答測定回路６０は、櫛歯電極測定信号に応じて複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する。そして、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とが混合されて少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）を含む電極間に供給される。
【００６０】
これにより、本実施形態による圧電装置１は、例えば、ＱＣＭ測定信号（第１電気信号）と櫛歯電極測定信号（第２電気信号）との信号を切り替える信号切替部を備える必要なしに、共振周波数の変化を利用したＱＣＭ測定と、複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に関わる電気的特性とを測定することができる。また、信号切替部を備える必要がないため、本実施形態による圧電装置１は、共振周波数の変化や圧電振動子２の等価回路定数など、圧電振動子２の振動状態を反映しているパラメータを利用したＱＣＭ測定と、複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性（以下、物性に関わる電気的特性ということがある）とを同時に測定することができる。よって、本実施形態による圧電装置１は、例えば、測定対象の状態変化が早く生じ、信号切替部で信号を切替える場合には測定データの測定漏れが生じるような場合でも、ＱＣＭ測定と物性に関わる電気的特性測定を同時に行うことができるため、データの欠落なく測定を行うことができる。したがって、本実施形態による圧電装置１は、多様な電気特性測定に対応しつつ、圧電振動子の共振周波数の変化や等価回路定数を利用したＱＣＭ測定と、圧電振動子が接している物質の物性に相関する電気特性測定とを同時に測定することができる。
また、本実施形態による圧電装置１は、信号切替部やコンデンサを挿入する必要がなく、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とを供給することができるため、構成を簡略化できることに加え、信号の劣化や位相変化が生じることがなく、入力可能な信号の周波数が制限されることもない。
【００６１】
また、本実施形態では、櫛歯電極信号印加回路５０は、少なくともＱＣＭ測定信号によって圧電振動子２（圧電板１１）に振動を励起させている間に櫛歯電極測定信号を第２電極Ｔ２の電極間に供給する。
これにより、本実施形態による圧電装置１は、共振周波数の変化や圧電振動子２の等価回路定数を利用したＱＣＭ測定と、物性に関わる電気的特性とをより確実に同時に測定することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、ＱＣＭ信号印加回路３０が第１電極Ｔ１と複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）に接続され、ＱＣＭ測定信号が供給される。櫛歯電極信号印加回路５０は、第２電極Ｔ２を構成する１組の電極（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２）に接続され、櫛歯電極測定信号が供給される。また、ＱＣＭ応答測定回路４０は、第１電極Ｔ１と複数の第２電極Ｔ２のうち少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）との間に流れる電流を測定するように接続され、櫛歯電極応答測定回路６０は、複数の第２電極Ｔ２を構成する１組の電極（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２）の間に流れる電流を測定するように接続される。すなわち、ＱＣＭ信号印加回路３０は、少なくとも第１電極Ｔ１と複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）との間にＱＣＭ測定信号を供給する。ＱＣＭ応答測定回路４０は、少なくとも第１電極Ｔ１と複数の第２電極Ｔ２のうち少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。また、櫛歯電極信号印加回路５０は、上述した少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と、複数の第２電極Ｔ２のうちの上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）とは異なる電極である第３電極（電極Ｔ２２）との間に、櫛歯電極測定信号を供給する。櫛歯電極応答測定回路６０は、上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と第３電極（電極Ｔ２２）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。なお、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号は、無信号状態を含む任意の波形、任意の信号レベル、任意の周波数である。また、両者は同時に印加されていてもよい。
【００６３】
これにより、本実施形態による圧電装置１は、信号切替部を介することなくＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号を圧電振動子２に供給することができる。ＱＣＭ応答測定回路４０と櫛歯電極応答測定回路６０とをそれぞれの信号印加回路に応じた電流を独立して測定する構成とすることで、本実施形態による圧電装置１は、簡易な手段によりＱＣＭ測定と、物性に関わる電気的特性とを同時に測定することができる。よって、本実施形態による圧電装置１は、簡易な手段により、共振周波数の変化や圧電振動子２の等価回路定数など、圧電振動子２の振動状態を反映しているパラメータを利用したＱＣＭ測定と、物性に相関する電気特性測定とを同時に測定することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、ＱＣＭ信号印加回路３０と櫛歯電極信号印加回路５０とは、周波数、位相、及び信号の有無のタイミングのうちの少なくとも１つに差異を設けて供給することで、両者の干渉を低減する。すなわち、櫛歯電極信号印加回路５０は、櫛歯電極応答測定回路６０が複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する際に、周波数、位相、及び信号の有無のタイミングのうちの少なくとも１つに、ＱＣＭ測定信号との差異を設けることで、ＱＣＭ信号印加回路３０が供給するＱＣＭ測定信号と干渉しないように、櫛歯電極測定信号を供給する。これにより、本実施形態による圧電装置１は、ＱＣＭ測定と、物性に関わる電気特性測定とをより高精度に測定することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、ＱＣＭ応答測定回路４０は、ＱＣＭ測定信号に応じて複数の第２電極Ｔ２のうち少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と第１電極Ｔ１との間に流れる電流に関する値を測定し、櫛歯電極応答測定回路６０は、櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２間に流れる電流に関する値を測定する。ここで、電流に関する値とは、例えば、電流の大きさ、周波数、及び位相などである。
これにより、本実施形態による圧電装置１は、ＱＣＭ応答測定回路４０が測定した電流に関する値に基づいて、圧電振動子２の共振周波数の変化や等価回路定数など、圧電振動子２の振動状態を反映しているパラメータの算出（ＱＣＭ測定）による検出対象物の物理量（例えば、質量、粘性など）と、櫛歯電極応答測定回路６０が測定した電流に関する値に基づいて、第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質（検出対象物）の物性とを同時に測定することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、櫛歯電極信号印加回路５０は、圧電板１１の基本共振周波数、及び、基本共振周波数のオーバートーンの共振周波数から所定の範囲以上（例えば、±５％以上）離れた周波数の交流信号を、櫛歯電極測定信号として第２電極Ｔ２の電極間に供給する。すなわち、櫛歯電極信号印加回路５０は、櫛歯電極測定信号の周波数（ｆ）を、上述した式（１）を満たすように、第２電極Ｔ２の電極間に供給する。
これにより、本実施形態による圧電装置１は、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号との間の干渉を低減することができ、ＱＣＭ測定と、物性に関わる電気特性測定とをより高精度に測定することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、圧電板１１は、ＱＣＭ測定信号によって厚み辷り振動を励起する。ここで、圧電板１１の厚み辷りの振動状態は、圧電板１１と接している物質の質量や粘弾性などの特性を反映しており、かつ厚み辷り振動状態は、ＱＣＭ応答測定回路４０で測定する信号の特性に反映される。
これにより、本実施形態による圧電装置１では、ＱＣＭ応答測定回路４０で測定される電流に関する値から、圧電板１１と接している物質の物性を取得することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、複数の第２電極Ｔ２のそれぞれは、櫛歯状の形状であり、櫛歯状の櫛歯の間に隣接する他の第２電極Ｔ２の櫛歯が配置される（噛み合う）ように表面Ｆ２に形成されている。すなわち、複数の第２電極Ｔ２のそれぞれは、互いに一定の間隔を介して相互に噛み合うように表面Ｆ２に配置されている。
これにより、本実施形態による圧電装置１は、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２を一対の電極とした物性の測定に利用する場合において、測定対象物を介して信号が流れる経路を増やすことができ、物性に関わる電気特性測定を高感度に行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態では、図２に示すように、圧電板１１の表裏面の電極（第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２）の外形が囲む領域はほぼ等しい面積であり、圧電板１１を挟んだ相対位置がほぼ一致するように形成されている。
これにより、本実施形態による圧電装置１は、圧電板１１の厚み辷り振動から得られる信号を安定化させることができるため、ＱＣＭ測定を高精度に行うことができる。
なお、第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２の外形が囲む領域の形状は、任意（例えば、円形）であり、四角形に限定されるものではない。
【００７０】
また、本実施形態によれば、圧電ユニット１０は、振動を励起する圧電板１１と、圧電板１１の裏面Ｆ１に形成れた第１電極Ｔ１と、圧電板１１の裏面Ｆ１の反対側の面である表面Ｆ２に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極Ｔ２とを備えている。そして、圧電ユニット１０は、複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と少なくとも第１電極Ｔ１との間に、圧電板１１に振動を励起させるＱＣＭ測定信号が印加され、ＱＣＭ測定信号に応じて圧電板１１が振動することにより、圧電板１１に接触する物質の物性に相関する電気的特性が測定される。また、圧電ユニット１０は、複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する櫛歯電極測定信号が、複数の第２電極Ｔ２の電極間に印加され、櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性が測定される。なお、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とは、無信号状態を含む任意の波形、任意の信号レベル、任意の周波数である。また、両者は同時に印加されていてもよい。
これにより、本実施形態による圧電ユニット１０は、上述した圧電装置１と同様の効果を奏する。例えば、本実施形態による圧電ユニット１０は、上述した圧電装置１と同様に、圧電振動子２（圧電板１１）の共振周波数の変化や等価回路定数など、圧電振動子２（圧電板１１）の振動状態を反映しているパラメータの算出（ＱＣＭ測定）による検出対象物の物理量（例えば、質量、粘性など）と、櫛歯電極応答測定回路６０が測定した電流に関する情報に基づいて、第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質（検出対象物）の物性に関わる電気的特性とを同時に測定することができる。
【００７１】
また、本実施形態による測定方法は、振動を励起する圧電板１１と、圧電板１１の裏面Ｆ１に形成れた第１電極Ｔ１と、圧電板１１の裏面Ｆ１の反対側の面である表面Ｆ２に互いに電気的に絶縁されて形成された複数の第２電極Ｔ２とを備える圧電ユニット１０を用いた測定方法である。本実施形態による測定方法は、複数の第２電極Ｔ２うちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）と少なくとも第１電極Ｔ１との間に、圧電板１１に振動を励起させるＱＣＭ測定信号を印加し、ＱＣＭ測定信号に応じて圧電板１１が振動することにより、圧電板１１に接触する物質の物性に相関する電気的特性を測定する。本実施形態による測定方法は、複数の第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する櫛歯電極測定信号を、複数の第２電極Ｔ２の電極間に印加し、櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質の物性に相関する電気的特性を測定する。なお、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とは、無信号状態を含む任意の波形、任意の信号レベル、任意の周波数である。また、両者は同時に印加されていてもよい。
これにより、本実施形態による測定方法は、上述した圧電装置１と同様の効果を奏する。例えば、本実施形態による測定方法は、上述した圧電装置１と同様に、圧電振動子２（圧電板１１）の共振周波数の変化や等価回路定数など、圧電振動子２（圧電板１１）の振動状態を反映しているパラメータの算出（ＱＣＭ測定）による検出対象物の物理量（例えば、質量、粘性など）と、櫛歯電極応答測定回路６０が測定した電流に関する情報に基づいて、第２電極Ｔ２の電極間に存在する物質（検出対象物）の物性に関わる電気的特性とを同時に測定することができる。
【００７２】
また、本実施形態の第１変形例では、ＱＣＭ信号印加回路３０と櫛歯電極信号印加回路５０とが両者の信号が加算されるように直列に接続され、その出力が、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、および、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給される。また、ＱＣＭ応答測定回路４０は、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間に流れる電流を測定し、櫛歯電極応答測定回路６０は、複数の第２電極Ｔ２間に流れる電流を測定する。すなわち、ＱＣＭ信号印加回路３０と櫛歯電極信号印加回路５０とは、第１電極Ｔ１と上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）との間、及び上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）とは異なる電極である第３電極（電極Ｔ２２）との間に、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とを加算した信号を供給する。ＱＣＭ応答測定回路４０は、第１電極Ｔ１と上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と第３電極（電極Ｔ２２）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。
これにより、本実施形態の圧電装置１ａは、圧電装置１と同様に、簡易な手段により、共振周波数の変化や等価回路定数など、圧電振動子２の振動状態を反映しているパラメータの算出を利用したＱＣＭ測定と、物性に関わる電気特性測定とを同時に測定することができる。
【００７３】
また、本実施形態の第２変形例では、圧電装置１ｂは、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とを混合した信号を生成する信号ミキサー回路７０（信号混合部）を備えている。ＱＣＭ応答測定回路４０は、第１電極Ｔ１に接続され、櫛歯電極応答測定回路６０は、複数の第２電極Ｔ２のうちの少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）とは異なる電極である第３電極（電極Ｔ２２）に接続される。また、信号ミキサー回路７０は、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、及び上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と第３電極（電極Ｔ２２）との間に供給（印加）する。ＱＣＭ応答測定回路４０は、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間に流れる電流を測定し、櫛歯電極応答測定回路６０は、第２電極Ｔ２間に流れる電流を測定する。すなわち、ＱＣＭ応答測定回路４０は、第１電極Ｔ１と上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）と第３電極（電極Ｔ２２）との間に流れる電流に関する測定が可能に接続されている。なお、信号ミキサー回路７０は、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号との信号レベルを任意に変えて混合してもよい。
これにより、本実施形態の圧電装置１ｂは、圧電装置１と同様に、簡易な手段により、共振周波数の変化や等価回路定数など、圧電振動子２の振動状態を反映しているパラメータを利用したＱＣＭ測定と、物性に関わる電気特性測定とを同時に測定することができる。
【００７４】
［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による圧電装置１ｃについて説明する。
図６は、第２の実施形態による圧電装置１ｃの一例を示すブロック図である。
図６に示すように、圧電装置１ｃは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｃとを備えている。
なお、図６において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
測定部２０ｃは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０と、フィルタ部（７１、７２）とを備えている。
本実施形態では、測定部２０ｃがフィルタ部（７１、７２）を備える点が、第１の実施形態と異なる。
【００７６】
フィルタ部７１は、ＱＣＭ応答測定回路４０と、圧電振動子２の第１電極Ｔ１との間に接続され、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間に流れるＱＣＭ応答信号のうちの所定の周波数範囲の周波数成分を通過させるフィルタである。フィルタ部７１は、例えば、図７に示すようなサレン・キー型２次ハイパスフィルタ回路である。
【００７７】
図７は、本実施形態におけるＱＣＭ測定用のフィルタ部７１の一例を示す回路図である。
図７に示すように、フィルタ部７１は、コンデンサ（７１１、７１２）と、抵抗（７１３、７１４）と、オペアンプ７１５とを備えている。
コンデンサ７１１は、ＱＣＭ応答信号の信号線とノードＮ２との間に接続され、コンデンサ７１２は、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続されている。
また、抵抗７１３は、ノードＮ３と電源ＧＮＤ（グランド）との間に接続され、抵抗７１４は、ノードＮ２とノードＮ４との間に接続されている。
【００７８】
オペアンプ７１５は、非反転入力端子（“＋”端子）がノードＮ２に接続され、反転入力端子（“−”端子）がノードＮ４に接続されている。また、オペアンプ７１５は、出力端子がノードＮ４に接続されている。
なお、図７に示すサレン・キー型２次ハイパスフィルタ回路は、コンデンサ７１１の静電容量値をｃ１、コンデンサ７１２の静電容量値をｃ２、抵抗７１３の抵抗値をｒ１、抵抗７１４の抵抗値をｒ２とした場合に、カットオフ周波数ｆｃは、以下の式（４）のように表される。ここで、カットオフ周波数ｆｃとは、信号強度が一定レベル（例えば、−３ｄＢ（デシベル））減衰する周波数のことである。
【００７９】
【数４】
2017167122.tif 000006
【００８０】
フィルタ部７１は、例えば、ＱＣＭ測定信号が９ＭＨｚ付近の信号である場合に、カットオフ周波数ｆｃを１ＭＨｚとすると、図７に示す回路において、抵抗値ｒ１＝ｒ２＝１６ｋΩ（キロオーム）、静電容量ｃ１＝ｃ２＝１０ｐＦ（ピコファラッド）とすることで実現できる。この場合、フィルタ部７１は、ＱＣＭ応答信号のうちの１ＭＨｚ以上の周波数成分を通過させ、１ＭＨｚ未満の周波数成分を遮断する。
本実施形態によるＱＣＭ応答測定回路４０は、フィルタ部７１によって、例えば、櫛歯電極測定信号の周波数成分が遮断された信号を用いてＱＣＭ測定を行う。
【００８１】
また、フィルタ部７２は、櫛歯電極応答測定回路６０と、圧電振動子２の第２電極Ｔ２（電極Ｔ２２）との間に接続され、第２電極Ｔ２間に流れる櫛歯電極応答信号のうちの所定の周波数の範囲の周波数成分を通過させるフィルタである。フィルタ部７２は、例えば、図８に示すようなサレン・キー型２次ローパスフィルタ回路である。
【００８２】
図８は、本実施形態における櫛歯電極測定用のフィルタ部７２の一例を示す回路図である。
図８に示すように、フィルタ部７２は、抵抗（７２１、７２２）と、コンデンサ（７２３、７２４）と、オペアンプ７２５とを備えている。
抵抗７２１は、櫛歯電極応答信号の信号線とノードＮ５との間に接続され、抵抗７２２は、ノードＮ５とノードＮ６との間に接続されている。
また、コンデンサ７２３は、ノードＮ６と電源ＧＮＤとの間に接続され、コンデンサ７２４は、ノードＮ５とノードＮ７との間に接続されている。
【００８３】
オペアンプ７２５は、非反転入力端子（“＋”端子）がノードＮ６に接続され、反転入力端子（“−”端子）がノードＮ７に接続されている。また、オペアンプ７２５は、出力端子がノードＮ７に接続されている。
なお、図８に示すサレン・キー型２次ローパスフィルタ回路は、抵抗７２１の抵抗値をｒ３、抵抗７２２の抵抗値をｒ４、コンデンサ７２３の静電容量値をｃ３、コンデンサ７２４の静電容量値をｃ４、とした場合に、カットオフ周波数ｆｃは、以下の式（５）のように表される。
【００８４】
【数５】
2017167122.tif 000007
【００８５】
フィルタ部７２は、例えば、櫛歯電極測定信号が１００ｋＨｚ（キロヘルツ）付近の信号である場合に、カットオフ周波数ｆｃを２ＭＨｚとすると、図８に示す回路において、抵抗値ｒ３＝ｒ４＝８．２ｋΩ、静電容量ｃ３＝ｃ４＝１０ｐＦとすることで実現できる。この場合、フィルタ部７２は、櫛歯電極応答信号のうちの２ＭＨｚ以下の周波数成分を通過させ、２ＭＨｚを超える周波数成分を遮断する。
本実施形態による櫛歯電極応答測定回路６０は、フィルタ部７２によって、例えば、櫛ＱＣＭ測定信号の周波数成分が遮断された信号を用いて、櫛歯電極間の電気的特性を測定する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態による圧電装置１ｃは、フィルタ部（７１、７２）を備えている。フィルタ部７１は、ＱＣＭ応答測定回路４０と、圧電振動子２の第１電極Ｔ１との間に接続され、ＱＣＭ応答信号のうちの所定の周波数の範囲の周波数成分（例えば、ＱＣＭ測定信号の周波数成分）を通過させ、櫛歯電極測定信号の周波数成分を遮断する。また、フィルタ部７２は、櫛歯電極応答測定回路６０と、圧電振動子２の第２電極Ｔ２（電極Ｔ２２）との間に接続され、櫛歯電極応答信号のうちの所定の周波数の範囲の周波数成分（例えば、櫛歯電極測定信号の周波数成分）を通過させ、ＱＣＭ測定信号の周波数成分を遮断する。
これにより、本実施形態による圧電装置１ｃは、ＱＣＭ測定と、物性に関わる電気的特性の測定を行う際に、互いの入力信号（ＱＣＭ測定信号又は櫛歯電極測定信号）の干渉（影響）を低減することができる。よって、本実施形態による圧電装置１ｃは、ＱＣＭ測定と、物性に関わる電気特性測定とをより高精度に測定することができる。
【００８７】
なお、本実施形態による圧電装置１ｃに対して、第１の実施形態の第１変形例及び第２変形例と同様の変形例が可能であるが、ここではその説明を省略する。
【００８８】
［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態による圧電装置１ｄについて説明する。
図９は、第３の実施形態による圧電装置１ｄの一例を示すブロック図である。
図９に示すように、圧電装置１ｄは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｄとを備えている。
なお、図９において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
測定部２０ｄは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０と、信号印加制御部７３とを備えている。
本実施形態では、測定部２０ｄが信号印加制御部７３を備える点が、第１の実施形態と異なる。
【００９０】
信号印加制御部７３（制御部の一例）は、ＱＣＭ信号印加回路３０及び櫛歯電極信号印加回路５０に制御信号を出力し、ＱＣＭ測定信号及び櫛歯電極測定信号を供給するタイミング、及び信号レベルの少なくとも一方を制御する。すなわち、信号印加制御部７３は、ＱＣＭ信号印加回路３０に対して、ＱＣＭ測定信号の印加タイミングや信号レベルを変更させる制御を行う。また、信号印加制御部７３は、櫛歯電極信号印加回路５０に対して、櫛歯電極測定信号の印加タイミングや信号レベルを変更させる制御を行う。
【００９１】
例えば、信号印加制御部７３は、ＱＣＭ信号印加回路３０及び櫛歯電極信号印加回路５０に対して、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号との印加タイミングを一致させる、あるいは、一定の時間差を設けて印加するなどの制御を行う。また、例えば、信号印加制御部７３は、ＱＣＭ信号印加回路３０及び櫛歯電極信号印加回路５０に対して、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号との信号レベルを所定の比率にするなどの制御を行う。
【００９２】
なお、本実施形態による圧電装置１ｄに対して、第１の実施形態の第１変形例及び第２変形例と同様の変形例が可能である。そこで、図１０及び図１１を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
【００９３】
＜第３の実施形態の第１変形例＞
図１０は、第３の実施形態による圧電装置１ｄの第１変形例を示すブロック図である。
図１０に示すように、本変形例の圧電装置１ｅは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｅとを備えている。
なお、図１０において、図４に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
測定部２０ｅは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０と、信号印加制御部７３とを備えている。
なお、本変形例では、図１０に示すように、ＱＣＭ信号印加回路３０と櫛歯電極信号印加回路５０とが両者の信号が加算されるように直列に接続され、その出力が、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、および、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給される。そして、信号印加制御部７３は、ＱＣＭ信号印加回路３０及び櫛歯電極信号印加回路５０に制御信号を出力し、ＱＣＭ測定信号及び櫛歯電極測定信号を供給するタイミング又は信号レベルを制御する。
【００９５】
＜第３の実施形態の第２変形例＞
図１１は、第３の実施形態による圧電装置１ｄの第２変形例を示すブロック図である。
図１１に示すように、本変形例の圧電装置１ｆは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｆとを備えている。
なお、図１１において、図５に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９６】
測定部２０ｆは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０と、信号ミキサー回路７０と、信号印加制御部７３ａとを備えている。
信号印加制御部７３ａは、信号ミキサー回路７０に制御信号を出力し、ＱＣＭ測定信号及び櫛歯電極測定信号を供給するタイミング又は信号レベルを制御する。
【００９７】
また、図１１に示す信号ミキサー回路７０（信号混合部の一例）は、信号印加制御部７３ａに基づいて、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とのタイミング又は信号レベルを変更して混合する。また、信号ミキサー回路７０の出力は、接続部Ｃ１，接続部Ｃ２、及び接続部Ｃ３を介して、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、及び電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給（印加）される。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態による圧電装置１ｄ（１ｅ、１ｆ）は、ＱＣＭ測定信号及び櫛歯電極測定信号を供給するタイミング又は信号レベルを制御する信号印加制御部７３（７３ａ）を備える。
これにより、本実施形態による圧電装置１ｄ（１ｅ、１ｆ）は、ＱＣＭ測定と物性に関わる電気的測定とを最適に行えるように、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号とのタイミング又は信号レベルを制御することができる。そのため、本実施形態による圧電装置１ｄ（１ｅ、１ｆ）は、ＱＣＭ測定と、その他の電気特性測定とをより高精度に測定することができる。
【００９９】
［第４の実施形態］
次に、図面を参照して、第４の実施形態による圧電装置１ｇについて説明する。
図１２は、第４の実施形態による圧電装置１ｇの一例を示すブロック図である。
図１２に示すように、圧電装置１ｇは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｇとを備えている。
なお、図１２において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１００】
測定部２０ｇは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、複数の櫛歯電極信号印加回路５０（５０−１、５０−２、５０−３、・・・）と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０（６０−１、６０−２、６０−３、・・・）とを備えている。
本実施形態では、測定部２０ｇが複数の櫛歯電極信号印加回路５０と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０とを備える場合の一例について説明する。
【０１０１】
なお、櫛歯電極信号印加回路（５０−１、５０−２、５０−３、・・・）は、例えば、それぞれが異なる櫛歯電極測定信号を生成するものとする。ここで、櫛歯電極信号印加回路（５０−１、５０−２、５０−３、・・・）は、圧電装置１ｇが備える任意の櫛歯電極信号印加回路を示す場合、又は特に区別しない場合には、櫛歯電極信号印加回路５０として説明する。
複数の櫛歯電極信号印加回路５０のそれぞれは並列に接続されて、生成した各櫛歯電極測定信号は第２電極Ｔ２間に供給される。
【０１０２】
また、櫛歯電極応答測定回路（６０−１、６０−２、６０−３、・・・）は、例えば、それぞれが異なる櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間における電気的特性を測定する。ここで、櫛歯電極応答測定回路（６０−１、６０−２、６０−３、・・・）は、圧電装置１ｇが備える任意の櫛歯電極応答測定回路を示す場合、又は特に区別しない場合には、櫛歯電極応答測定回路６０として説明する。
複数の櫛歯電極応答測定回路６０のそれぞれは、並列に接続されて、複数の櫛歯電極信号印加回路５０が生成した各櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間における電気的特性を測定する。
【０１０３】
なお、本実施形態による圧電装置１ｇに対して、第１の実施形態の第１変形例及び第２変形例と同様の変形例が可能である。そこで、図１３及び図１４を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
【０１０４】
＜第４の実施形態の第１変形例＞
図１３は、第４の実施形態による圧電装置１ｇの第１変形例を示すブロック図である。
図１３に示すように、本変形例の圧電装置１ｈは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｈとを備えている。
なお、図１３において、図１及び図１２に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
測定部２０ｈは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、複数の櫛歯電極信号印加回路５０（５０−１、５０−２、５０−３、・・・）と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０（６０−１、６０−２、６０−３、・・・）とを備えている。
なお、本変形例では、図１３に示すように、ＱＣＭ信号印加回路３０と複数の櫛歯電極信号印加回路５０とが直列に接続され、その出力が、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、及び電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給される。なお、複数の櫛歯電極信号印加回路５０のそれぞれは、上述した図１２に示す測定部２０ｇと同様に、並列に接続されている。
【０１０６】
また、複数の櫛歯電極応答測定回路６０のそれぞれは、上述した図１２に示す測定部２０ｇと同様に、並列に接続されている。複数の櫛歯電極応答測定回路６０のそれぞれは、複数の櫛歯電極信号印加回路５０が生成した各櫛歯電極測定信号に応じて第２電極Ｔ２の電極間における電気的特性を測定する。
なお、図１３において、複数の櫛歯電極信号印加回路５０を並列に接続しているが、これらを直列に接続するようにしてもよい。
【０１０７】
＜第４の実施形態の第２変形例＞
図１４は、第４の実施形態による圧電装置１ｇの第２変形例を示すブロック図である。
図１４に示すように、本変形例の圧電装置１ｉは、圧電ユニット１０と、測定部２０ｉとを備えている。
なお、図１４において、図５及び図１２に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０８】
測定部２０ｉは、接続部Ｃ１〜Ｃ３を介して圧電ユニット１０に接続され、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、複数の櫛歯電極信号印加回路５０（５０−１、５０−２、５０−３、・・・）と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０（６０−１、６０−２、６０−３、・・・）と信号ミキサー回路７０とを備えている。
【０１０９】
信号ミキサー回路７０（信号混合部の一例）は、ＱＣＭ信号印加回路３０及び複数の櫛歯電極信号印加回路５０に接続され、ＱＣＭ測定信号と複数の櫛歯電極測定信号とを混合した信号を生成する。その際、ＱＣＭ測定信号とそれぞれの櫛歯電極測定信号の信号レベルを任意に変えて混合してもよい。また、信号ミキサー回路７０の出力は、接続部Ｃ１、接続部Ｃ２、及び接続部Ｃ３を介して第１電極Ｔ１と電極Ｔ２１との間、及び電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に供給（印加）される。
また、複数の櫛歯電極応答測定回路６０については、上述した本実施形態の第１変形例と同様であるのでその説明を省略する。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態による圧電装置１ｇ（１ｈ、１ｉ）は、複数の櫛歯電極信号印加回路５０と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０とを備える。
これにより、本実施形態による圧電装置１ｇ（１ｈ、１ｉ）は、ＱＣＭ測定と、物性に関わる複数種類の電気特性測定とを同時に行うことができる。すなわち、本実施形態による圧電装置１ｇ（１ｈ、１ｉ）は、ＱＣＭ測定を行うとともに、多様な物性測定に対応することができる。
【０１１１】
［第５の実施形態］
次に、図面を参照して、第５の実施形態による測定装置１００について説明する。
本実施形態では、上述した圧電装置１（１ａ〜１ｉ）を利用した測定装置１００について説明する。本実施形態では、一例として、圧電装置１を利用した、液体中に含まれる物質濃度と物質の同定とを同時に行う測定装置１００について説明する。
【０１１２】
図１５は、本実施形態による測定装置１００の一例を示す構成図である。
図１５に示すように、測定装置１００は、例えば、液体クロマトグラフィー装置であり、カラム１１０と、フローセル１２０と、測定部２０と、測定制御部１３０とを備えている。
【０１１３】
カラム１１０は、混合物で構成される試料（測定対象物）を分離し、フローセル１２０に供給する。
フローセル１２０は、上述した圧電ユニット１０が備えられており、圧電ユニット１０が、カラム１１０から流れてきた液体に含まれる試料の測定を行う。
【０１１４】
なお、フローセル１２０が備える圧電ユニット１０と、測定部２０とが、上述した圧電装置１に対応する。
測定部２０は、カラム１１０で分離した試料が圧電振動子２に吸着する量をＱＣＭ測定により測定する。また、同時に、測定部２０は、櫛歯電極（第２電極Ｔ２）により電気的インピーダンスや電気伝導度を測定する。
測定制御部１３０は、測定部２０によるＱＣＭ測定の結果に基づいて、試料の濃度を測定すると同時に、櫛歯電極（第２電極Ｔ２）による測定結果（電気的インピーダンスや電気伝導度など）に基づいて、圧電振動子２に吸着した試料の種類（物質種類）を同定する。
【０１１５】
なお、このような測定を従来技術により行おうとした場合には、ＱＣＭ測定と、櫛歯電極（第２電極Ｔ２）による測定とを切り替えて測定する必要がある。図１５に示す一例では、試料が連続的に流れている状態で測定する必要があるため、ＱＣＭ測定と、櫛歯電極（第２電極Ｔ２）による測定とを切り替えながら測定する従来技術では、データの欠落が生じることになる。
これに対して、上述した圧電装置１を備えた本実施形態による測定装置１００では、データの欠落が生じることなく、物質濃度と物質の同定とを同時に行うことが可能である。
なお、図１５に示す一例では、測定装置１００が、圧電装置１を備える例を説明したが、圧電装置１の代わりに、上述した圧電装置１ａ〜１ｉのいずれかを備えるようにしてもよい。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態による測定装置１００は、上述した圧電装置１（１ａ〜１ｉ）を備えている。
これにより、本実施形態による測定装置１００は、上述した圧電装置１（１ａ〜１ｉ）と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態による測定装置１００は、多様な電気特性測定に対応しつつ、共振周波数の変化や等価回路定数など、圧電振動子２の振動状態を反映しているパラメータの算出を利用したＱＣＭ測定と、物性に関わる電気特性測定とを同時に測定することができる。
【０１１７】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態は、単独で実施される例を説明したが、これに限定されるものではなく、上記の各実施形態を複数組み合わせて実施してもよい。
また、上記の各実施形態において、第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２（電極Ｔ１２及び電極Ｔ２２）とは、図２に示す形状に限定されるものではなく、他の形状の電極であってもよい。
【０１１８】
また、上記の各実施形態において、圧電振動子２が２つの第２電極Ｔ２（電極Ｔ１２及び電極Ｔ２２）を備える例を説明したが、３つ以上の第２電極Ｔ２を備えるようにしてもよい。例えば、圧電振動子２が、図１６に示すように４つの第２電極Ｔ２を備えるようにしてもよい。
【０１１９】
図１６は、本発明に係る実施形態における圧電板１１の別の一例を示す第１の図である。なお、図１６において、図２に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１６（ａ）は、４つの第２電極Ｔ２を備える圧電板１１の裏面Ｆ１（第１面）の外観を示している。この例における圧電板１１の裏面Ｆ１は、図２（ａ）に示す例と同様であるのでその説明を省略する。
また、図１６（ｂ）は、４つの第２電極Ｔ２を備える圧電板１１の表（おもて）面Ｆ２（第２面）の外観を示している。図１６（ｂ）に示すように、圧電板１１の表面Ｆ２には、４つの第２電極Ｔ２が互いに電気的に絶縁されて形成されている。この４つの第２電極Ｔ２（電極Ｔ２１〜電極Ｔ２４）は、それぞれが櫛歯状の形状に形成されており、櫛歯状の櫛歯の間に隣接する他の第２電極Ｔ２の櫛歯が配置されるように表面Ｆ２に形成されている。また、電極Ｔ２１は、接続部Ｃ２を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続され、電極Ｔ２２は、接続部Ｃ３を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続される。また、電極Ｔ２３は、接続部Ｃ４を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続され、電極Ｔ２４は、接続部Ｃ５を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続される。なお、図１６（ｂ）では、４つの電極（Ｔ２１〜Ｔ２４）がすべて電気的に独立している例を示しているが、そのうちの２つ（例えばＴ２２とＴ２４）を電気的に接続した構成としてもよい。
【０１２０】
なお、図１６に示す圧電板１１を使用する場合には、測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）は、複数の櫛歯電極信号印加回路５０と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０とを備え、例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間と、電極Ｔ２３と電極Ｔ２４との間とで異なる電気的特性を測定するようにしてもよい。この場合、圧電装置１（１ａ〜１ｉ）は、４つの第２電極Ｔ２を利用して、複数種類（２種類）の電気的特性を同時に測定することができる。
【０１２１】
また、上記の各実施形態において、圧電振動子２が１つの第１電極Ｔ１を備える例を説明したが、図１７及び図１８に示すように、複数の第１電極Ｔ１を備えるようにしてもよい。
図１７は、本発明に係る実施形態における圧電板１１の別の一例を示す第２の図である。なお、図１７において、図２に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
図１７（ａ）は、２つの第１電極Ｔ１を備える圧電板１１の裏面Ｆ１（第１面）の外観を示している。図１７（ａ）に示すように、圧電板１１の裏面Ｆ１には、２つの第１電極Ｔ１（電極Ｔ１１及び電極Ｔ１２）が互いに電気的に絶縁されて形成されている。また、電極Ｔ１１は、接続部Ｃ１１を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続され、電極Ｔ１２は、接続部Ｃ１２を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続される。
また、図１７（ｂ）は、図２（ｂ）に示す例と同様であるのでその説明を省略する。
なお、図１７に示す圧電板１１を使用する場合には、測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）は、複数の櫛歯電極信号印加回路５０と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０とを備え、例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間と、電極Ｔ１１と電極Ｔ１２との間とで異なる電気的特性を測定するようにしてもよい。この場合、圧電装置１（１ａ〜１ｉ）は、２つの第１電極Ｔ１及び２つの第２電極Ｔ２を利用して、複数種類（２種類）の電気的特性を同時に測定することができる。
なお、図１７では、４つの電極（Ｔ１１、Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２）がすべて電気的に独立している例を示しているが、表裏面のそれぞれ１つ（例えば、電極Ｔ１１と電極Ｔ２１）が電気的に接続した構成としてもよい。
【０１２３】
図１８は、本発明に係る実施形態における圧電板１１の別の一例を示す第３の図である。なお、図１８において、図１６に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２４】
図１８（ａ）は、４つの第１電極Ｔ１を備える圧電板１１の裏面Ｆ１（第１面）の外観を示している。図１８（ａ）に示すように、圧電板１１の裏面Ｆ１には、４つの第１電極Ｔ１（電極Ｔ１１〜電極Ｔ１４）が互いに電気的に絶縁されて形成されている。また、電極Ｔ１１は、接続部Ｃ１１を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続され、電極Ｔ１２は、接続部Ｃ１２を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続される。また、電極Ｔ１３は、接続部Ｃ１３を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続され、電極Ｔ１４は、接続部Ｃ１４を介して測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）に接続される。
また、図１８（ｂ）は、図１６（ｂ）に示す例と同様であるのでその説明を省略する。
【０１２５】
なお、図１８に示す圧電板１１を使用する場合には、測定部２０（２０ａ〜２０ｉ）は、複数の櫛歯電極信号印加回路５０と、複数の櫛歯電極応答測定回路６０とを備え、例えば、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間と、電極Ｔ２３と電極Ｔ２４との間と、電極Ｔ１１と電極Ｔ１２との間と、電極Ｔ１３と電極Ｔ１４との間とで異なる電気的特性を測定するようにしてもよい。この場合、圧電装置１（１ａ〜１ｉ）は、４つの第１電極Ｔ１及び４つの第２電極Ｔ２を利用して、複数種類（４種類）の電気的特性を同時に測定することができる。
なお、図１８では、８つの電極（Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４）がすべて電気的に独立している例を示しているが、任意の２つから４つの電極（例えば、電極Ｔ１２と電極Ｔ１４と、あるいは、電極Ｔ１２と電極Ｔ１４と電極Ｔ２２と電極Ｔ２４となど）が電気的に接続した構成としてもよい。
【０１２６】
また、上記の各実施形態において、櫛歯電極信号印加回路５０が、式（１）の条件式を満たす櫛歯電極測定信号を第２電極Ｔ２の端子間に供給する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、櫛歯電極信号印加回路５０は、図１９に示す水晶振動子の等価回路定数を用いて、下記の式（６）の条件式を満たすように、櫛歯電極測定信号を第２電極Ｔ２の端子間に供給するようにしてもよい。
図１９は、水晶振動子の等価回路を示している。図１９に示す等価回路では、抵抗８１と、コイル８２と、コンデンサ８３とが直列に接続されるとともに、コンデンサ８４が並列に接続されている。
【０１２７】
【数６】
2017167122.tif 000008
【０１２８】
ここで、変数Ｒは、抵抗８１の抵抗値を示し、変数Ｌは。コイル８２のインダクタンス値を示している。また、変数Ｃは、コンデンサ８３及びコンデンサ８４の静電容量値を示している。なお、ＱＣＭ測定信号と櫛歯電極測定信号は、無信号状態を含む任意の波形、任意の信号レベル、任意の周波数である。また、両者は同時に印加されていてもよい。
【０１２９】
また、ＱＣＭ応答測定回路４０が、ＱＣＭ測定信号に応じた測定に基づいて、圧電振動子２の等価回路（図１９）における抵抗値Ｒを取得した場合には、以下の式（７）により、例えば、検出対象物の液体の粘度η１（粘性）又は密度ρ１（濃度）を測定することができる。
【０１３０】
【数７】
2017167122.tif 000009
【０１３１】
ここで、定数πは、円周率を示している。また、変数ｆｎ、及び変数Ａについては、上述した式（２）と同様である。また、変数ｋは、圧電振動子２の圧電係数である。
式（７）に示す関係により、ＱＣＭ応答測定回路４０による測定結果に基づいて、圧電振動子２の等価回路における抵抗Ｒを測定することにより、例えば、検出対象物の液体の粘度η１（粘性）又は密度ρ１（濃度）を算出することが可能になる。なお、上述した圧電装置１（１ａ〜１ｉ）は、これ以外にも、圧電振動子２のアドミッタンス、コンダクタンス、サセプタンス、インダクタンス、リアクタンス、レジスタンス、インピーダンス、キャパシタンス、振幅、共振周波数、及びこれらの情報から求められる等価回路定数などの電気的特性の測定により、圧電振動子２が接している物質の特性を得ることができる。
【０１３２】
また、上記の各実施形態において、ＱＣＭ信号印加回路３０は、第１電極Ｔ１と、複数の第２電極Ｔ２うちの少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）との間に供給（印加）する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図２０に示すように、第１電極Ｔ１と、上述した第３電極（電極Ｔ２２）とを接続し、ＱＣＭ信号印加回路３０は、第１電極Ｔ１及び第３電極（電極Ｔ２２）と、上述した少なくとも１つの電極（例えば、電極Ｔ２１）との間に供給（印加）するようにしてもよい。
【０１３３】
図２０は、本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ測定の変形例を示す圧電装置１ｊのブロック図である。
図２０に示す例では、圧電装置１ｊは、圧電ユニット１０ａと、測定部２０ｊとを備えている。ここでは、上述した第１の実施形態に、第１電極Ｔ１と第３電極（電極Ｔ２２）とを接続して、ＱＣＭ測定を行う変形例を示している。
なお、図２０において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３４】
圧電ユニット１０ａは、圧電振動子２を備えており、接続部Ｃ１及び接続部Ｃ２を介して後述する測定部２０ｊに接続されている。なお、接続部Ｃ１は、第１電極Ｔ１と電極Ｔ２２（第３電極）と接続されている。
測定部２０ｊは、接続部Ｃ１及び接続部Ｃ２を介して圧電ユニット１０ａに接続され、圧電ユニット１０ａを利用して各種測定を実行する。測定部２０ｊは、ＱＣＭ信号印加回路３０と、ＱＣＭ応答測定回路４０と、櫛歯電極信号印加回路５０と、櫛歯電極応答測定回路６０とを備えている。
櫛歯電極信号印加回路５０は、接続部Ｃ１及び接続部Ｃ２を介して、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に、櫛歯電極測定信号を供給し、櫛歯電極応答測定回路６０は、接続部Ｃ１及び接続部Ｃ２を介して、電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に流れる電流に関する値を測定する。
【０１３５】
このように、第１電極Ｔ１と第３電極（電極Ｔ２２）とが接続されており、櫛歯電極信号印加回路５０は、第１電極Ｔ１及び第３電極（電極Ｔ２２）と、上述した少なくとも１つの電極（電極Ｔ２１）との間に、櫛歯電極測定信号を供給するようにしてもよい。
これにより、圧電装置１ｊは、第１の実施形態と同様に、多様な電気特性測定に対応しつつ、圧電振動子の共振周波数の変化や等価回路定数を利用したＱＣＭ測定と、圧電振動子が接している物質の物性に相関する電気特性測定とを同時に測定することができる。
なお、図２０に示す例は、上述した第１の実施形態の圧電装置１に圧電ユニット１０ａを適用しているが、他の実施形態の圧電装置１ａ〜１ｉに圧電ユニット１０ａを適用してもよい。また、図２０に示す例では、第１電極Ｔ１と第３電極（電極Ｔ２２）とが、圧電ユニット１０ａ内にて接続される例を説明したが、圧電ユニット１０に対して、第１電極Ｔ１と第３電極（電極Ｔ２２）とが外部で接続されるようにしてもよい。
【０１３６】
また、上記の各実施形態において、ＱＣＭ信号印加回路３０は、圧電振動子２の基本波あるいは倍振動での共振周波数において発振を励起する発振回路であってもよい。これにより、ＱＣＭ信号印加回路３０は、圧電振動子２をより容易に共振周波数およびその倍振動の周波数で励振させることができる。また、この場合、ＱＣＭ応答測定回路４０は、信号の周波数をカウントする周波数カウンタなどを含むものであってもよい。
【０１３７】
また、上記の各実施形態において、ＱＣＭ信号印加回路３０が、ＱＣＭ測定信号の周波数を変化させて出力し、ＱＣＭ応答測定回路４０が、ＱＣＭ測定信号の周波数変化に応じた電気的特性を測定するようにしてもよい。また、櫛歯電極信号印加回路５０が、櫛歯電極測定信号の周波数を変化させて出力し、櫛歯電極応答測定回路６０が、櫛歯電極測定信号の周波数変化に応じた電気的特性を測定するようにしてもよい。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、直流信号を第２電極Ｔ２の電極間に供給するようにしてもよい。
【０１３８】
ここで、ＱＣＭ信号印加回路３０、ＱＣＭ応答測定回路４０、櫛歯電極信号印加回路５０、櫛歯電極応答測定回路６０、及び信号ミキサー回路７０の具体例について説明する。
図２１〜図２４は、本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ信号印加回路３０の具体例を示す回路図である。
【０１３９】
図２１は、ＱＣＭ信号印加回路３０の具体例である発振回路３１を示している。
図２１に示す発振回路３１は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ゲート発振回路である。発振回路３１は、インバータゲート３１１と、抵抗（３１２、３１３）と、コンデンサ（３１４、３１５）とを備えている。
【０１４０】
インバータゲート３１１は、入力端子がノードＮ３３に、出力端子がノードＮ３１に、それぞれ接続されている。また、抵抗３１２は、第１端子がノードＮ３３に、第２端子がノードＮ３１に、それぞれ接続されている。このように、インバータゲート３１１と抵抗３１２とは、ノードＮ３３とノードＮ３１との間に並列に接続されている。
【０１４１】
抵抗３１３は、第１端子がノードＮ３１に、第２端子がノードＮ３２に、それぞれ接続されている。コンデンサ３１４は、第１端子がノードＮ３３に、第２端子が電源ＧＮＤ（基準電位）に、それぞれ接続され、コンデンサ３１５は、第１端子がノードＮ３２に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。ここで、ノードＮ３２は、圧電振動子２の電極Ｔ２１に接続され、ノードＮ３３は、圧電振動子２の第１電極Ｔ１に接続される。
【０１４２】
このように、ＣＭＯＳゲート発振回路である発振回路３１では、圧電振動子２の第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２（電極Ｔ２１又は電極Ｔ２２）とに接続することにより、圧電振動子２を発振させ、ノードＮ３１から圧電振動子２の発振信号を出力する。
【０１４３】
また、図２２は、ＱＣＭ信号印加回路３０の別の具体例である発振回路３２を示している。
図２２に示す発振回路３２は、例えば、コルピット発振回路である。発振回路３２は、抵抗（３２１、３２２、３２５、３２７）と、コンデンサ（３２３、３２４、３２８）と、トランジスタ３２６とを備えている。
【０１４４】
抵抗３２１と抵抗３２２とは、電源Ｖｃｃと電源ＧＮＤとの間に直列に接続されている。すなわち、抵抗３２１は、第１端子が電源Ｖｃｃに、第２端子がノードＮ３４に、それぞれ接続されている。また、抵抗３２２は、第１端子がノードＮ３４に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１４５】
コンデンサ３２３とコンデンサ３２４とは、ノードＮ３４と電源ＧＮＤとの間に直列に接続されている。また、抵抗３２５は、第１端子が電源Ｖｃｃに、第２端子がノードＮ３６に、それぞれ接続されている。
トランジスタ３２６は、例えば、ＮＰＮトランジスタであり、コレクタ端子がノードＮ３６に、ベース端子がノードＮ３４に、エミッタ端子が、コンデンサ３２３及びコンデンサ３２４の中点であるノードＮ３５に、それぞれ接続されている。
抵抗３２７は、第１端子がノードＮ３５に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１４６】
また、ノードＮ３４は、圧電振動子２の第１電極Ｔ１に接続され、電源ＧＮＤは、圧電振動子２の電極Ｔ２１に接続される。また、コンデンサ３２８は、第１端子がノードＮ３６に接続され、第２端子から発振信号であるＯｕｔｐｕｔ信号を出力する。
このように、コルピット発振回路である発振回路３２では、圧電振動子２の第１電極Ｔ１と第２電極Ｔ２（電極Ｔ２１又は電極Ｔ２２）とに接続することにより、圧電振動子２を発振させ、Ｏｕｔｐｕｔ信号の信号線から圧電振動子２の発振信号を出力する。
【０１４７】
また、図２３は、ＱＣＭ信号印加回路３０の具体例である周波数掃引回路３３を示している。
図２３に示す周波数掃引回路３３は、例えば、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路３３０を利用して、周波数を変化させて（周波数掃引させて）圧電振動子２に印加する。
【０１４８】
ＶＣＯ回路３３０は、コンデンサ（３３１、３３５〜３３７、３３９、３４１、３４４〜３４６、３４９、３５１）と、抵抗（３３２、３３４、３４０、３４３、３４８）と、可変容量ダイオード３３３と、コイル（３３８、３４７）と、トランジスタ（３４２、３５０）とを備えている。
【０１４９】
コンデンサ３３１は、制御電圧Ｖｃｔｒｌの信号線と電源ＧＮＤとの間に接続されている。抵抗３３２は、第１端子が制御電圧Ｖｃｔｒｌの信号線に、第２端子がノードＮ３３１に、それぞれ接続されている。
可変容量ダイオード３３３は、アノード端子がノードＮ３３２に、カソード端子がノードＮ３３１に接続されている。可変容量ダイオード３３３は、制御電圧Ｖｃｔｒｌの変化に応じて静電容量が変化する。
【０１５０】
抵抗３３４は、第１端子がノードＮ３３２に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３３５は、第１端子がノードＮ３３２に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
コンデンサ３３６は、第１端子がノードＮ３３１に、第２端子がノードＮ３３３に、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３３７は、第１端子がノードＮ３３３に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。また、コイル３３８は、第１端子がノードＮ３３３に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１５１】
コンデンサ３３９は、第１端子がノードＮ３３３に、第２端子がノードＮ３３４に、それぞれ接続されている。また、抵抗３４０は、第１端子が電源Ｖｃｃに、第２端子がノードＮ３３４に、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３４１は、第１端子がノードＮ３３４に、第２端子がノードＮ３３５に、それぞれ接続されている。
【０１５２】
トランジスタ３４２は、例えば、ＮＰＮトランジスタであり、コレクタ端子が電源Ｖｃｃに、ベース端子がノードＮ３３４に、エミッタ端子がノードＮ３３５に、それぞれ接続されている。また、抵抗３４３は、第１端子がノードＮ３３５に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１５３】
コンデンサ３４４は、第１端子が電源Ｖｃｃに、第２端子がノードＮ３３５に、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３４５は、第１端子が電源Ｖｃｃに、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３４６は、第１端子がノードＮ３３５に、第２端子がノードＮ３３６に、それぞれ接続されている。
【０１５４】
コイル３４７は、第１端子が電源Ｖｃｃに、第２端子がノードＮ３３７に、それぞれ接続されている。また、抵抗３４８は、第１端子がノードＮ３３７に、第２端子がノードＮ３３６に、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３４９は、第１端子がノードＮ３３６に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１５５】
トランジスタ３５０は、例えば、ＮＰＮトランジスタであり、コレクタ端子がノードＮ３３７に、ベース端子がノードＮ３３６に、エミッタ端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。また、コンデンサ３５１は、第１端子がノードＮ３３７に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１５６】
ＶＣＯ回路３３０は、制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて、可変容量ダイオード３３３が変化することにより、発振周波数が変化する。そのため、ＶＣＯ回路３３０は、制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて周波数が変化した信号をノードＮ３３７に出力する。ＶＣＯ回路３３０は、例えば、制御電圧Ｖｃｔｒｌの電圧が高くなる程、ノードＮ３３７に出力する信号の発振周波数が高くなる。
【０１５７】
なお、周波数掃引回路３３において、ノードＮ３３７が、第１電極Ｔ１に接続されて、制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じた周波数の信号を圧電振動子２に印加する。また、電極Ｔ２１には、コンデンサ３５２を介して電源ＧＮＤに接続されている。周波数掃引回路３３は、ＶＣＯ回路３３０を利用して、制御電圧Ｖｃｔｒｌを変化させることにより、印加する信号の周波数を掃引させて、圧電振動子２に印加する。
【０１５８】
また、図２４は、ＱＣＭ信号印加回路３０の別の具体例である周波数掃引回路３６を示している。
図２４に示す周波数掃引回路３６は、例えば、ＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）３６２を利用して、周波数を変化させて（周波数掃引させて）圧電振動子２に印加する。
【０１５９】
周波数掃引回路３６は、例えば、コントローラ３６１と、ＤＤＳ３６２と、ローパスフィルタ３６３と、バッファアンプ３６４とを備えている。
ＤＤＳ３６２は、コントローラ３６１から入力された制御信号に基づいて、周波数を変更した信号を出力するデジタルシンセサイザ回路である。
【０１６０】
ローパスフィルタ３６３は、ＤＤＳ３６２が出力した信号の高周波成分を除去して信号波形を整形する。
バッファアンプ３６４は、ローパスフィルタ３６３によって成形された信号を圧電振動子２に印加する。なお、周波数掃引回路３６において、バッファアンプ３６４の出力が、第１電極Ｔ１と、電極Ｔ２１（第２電極Ｔ２）との間に印加される。
このように、周波数掃引回路３６は、ＤＤＳ３６２によって生成された信号を、ローパスフィルタ３６３によって波形形成し、バッファアンプ３６４により出力することにより、印加する信号の周波数を掃引させて、圧電振動子２に印加する。
【０１６１】
上述した図２１〜図２４に示すように、ＱＣＭ信号印加回路３０には、発振回路（３１、３２）、周波数掃引回路（３３、３６）などが利用される。
なお、ＱＣＭ信号印加回路３０は、図２１〜図２４に示す回路に限定されるものではなく、他の回路が利用されてもよい。
【０１６２】
次に、本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ応答測定回路４０の具体例について説明する。
図２５及び図２６は、本発明に係る実施形態におけるＱＣＭ応答測定回路４０の具体例を示す回路図である。
【０１６３】
図２５は、ＱＣＭ応答測定回路４０の具体例である交流増幅回路４１を示している。
図２５に示す交流増幅回路４１は、非反転増幅回路を利用して、圧電振動子２から出力される交流信号を増幅し、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。交流増幅回路４１は、オペアンプ（４１１、４１４）と、コンデンサ４１２と、抵抗（４１３、４１５、４１６）とを備えている。
【０１６４】
オペアンプ４１１は、ボルテージフォロアに構成されており、非反転入力端子（“＋”端子）が圧電振動子２の第１電極Ｔ１に、反転入力端子（“−”端子）が出力端子（ノードＮ４１）に、それぞれ接続されている。
コンデンサ４１２は、第１端子がノードＮ４１に、第２端子がノードＮ４２に、それぞれ接続され、オペアンプ４１１の出力信号の内の交流成分をノードＮ４２に伝達する。
【０１６５】
抵抗４１３は、第１端子がノードＮ４２に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。また、抵抗４１５は、第１端子がＯｕｔｐｕｔ信号の信号線に、第２端子がノードＮ４３に、それぞれ接続されている。また、抵抗４１６は、第１端子がノードＮ４３に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１６６】
オペアンプ４１４は、非反転入力端子（“＋”端子）がノードＮ４２に、反転入力端子（“−”端子）がノードＮ４３に、それぞれ接続されている。
なお、オペアンプ４１１と、抵抗４１５及び抵抗４１６とは、抵抗４１５と抵抗４１６との抵抗比により、ノードＮ４２に入力された信号を増幅する非反転増幅回路を形成している。
【０１６７】
このように、交流増幅回路４１は、ボルテージフォロアに構成されたオペアンプ４１１及びコンデンサ４１２を介して、圧電振動子２の第１電極Ｔ１から出力される交流信号を取得し、オペアンプ４１４により構成された非反転増幅回路により増幅して、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。
【０１６８】
また、図２６は、ＱＣＭ応答測定回路４０の具体例である交流増幅ピークホールド回路４２を示している。
図２６に示す交流増幅ピークホールド回路４２は、上述した交流増幅回路４１とピークホールド回路４２０とを利用して、圧電振動子２から出力される交流信号のピーク電圧をＯｕｔｐｕｔ信号として出力する。交流増幅ピークホールド回路４２は、交流増幅回路４１と、ピークホールド回路４２０とを備えている。
【０１６９】
なお、交流増幅回路４１は、上述した図２５に示す回路と同様であるので、ここではその説明を省略する。
ピークホールド回路４２０は、交流信号のピーク値を検出し、平滑化したピーク値を出力する。ピークホールド回路４２０は、オペアンプ（４２１、４３０）と、コンデンサ４２９と、ダイオード（４２２、４２３、４２６）と、抵抗（４２４、４２５、４２７、４２８）とを備えている。
【０１７０】
オペアンプ４２１は、非反転入力端子（“＋”端子）が交流増幅回路４１の出力端子であるノードＮ４４に、反転入力端子（“−”端子）がノードＮ４８に、出力端子がノードＮ４５に、それぞれ接続されている。
【０１７１】
ダイオード４２２は、アノード端子がノードＮ４５に、カソード端子がノードＮ４６に、それぞれ接続されている。また、ダイオード４２３は、アノード端子がノードＮ４６に、カソード端子がオペアンプ４３０の非反転入力端子（“＋”端子）に、それぞれ接続されている。ダイオード４２２とダイオード４２３とは、オペアンプ４２１の出力端子とオペアンプ４３０の非反転入力端子（“＋”端子）との間において、順方向に直列に接続されている。
【０１７２】
抵抗４２４は、第１端子がノードＮ４６に、第２端子がオペアンプ４３０の出力端子（ノードＮ４７）に、それぞれ悦族されている。また、抵抗４２５は、第１端子がノードＮ４７に、第２端子がノードＮ４８に、それぞれ悦族されている。
ダイオード４２６は、アノード端子がノードＮ４５に、カソード端子がノードＮ４８に、それぞれ接続されている。
【０１７３】
抵抗４２７は、第１端子がノードＮ４６に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ悦族されている。また、抵抗４２８は、第１端子がノードＮ４６に、第２端子がコンデンサ４２９の第１端子に、それぞれ悦族されている。また、コンデンサ４２９は、第１端子が抵抗４２８の第２端子に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ悦族されている。
【０１７４】
オペアンプ４３０は、ボルテージフォロアに構成されており、非反転入力端子（“＋”端子）がダイオード４２３のカソード端子に、反転入力端子（“−”端子）が出力端子（ノードＮ４７）に、それぞれ接続されている。オペアンプ４３０は、ノードＮ４４に入力された交流信号のピーク電圧を、出力端子からＯｕｔｐｕｔ信号として出力する。
【０１７５】
このように、交流増幅ピークホールド回路４２は、交流増幅回路４１により圧電振動子２の第１電極Ｔ１から出力される交流信号を増幅し、ピークホールド回路４２０により、増幅された交流信号のピーク電圧を、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。
【０１７６】
上述した図２５及び図２６に示すように、ＱＣＭ応答測定回路４０には、交流増幅回路４１、交流増幅ピークホールド回路４２などが利用される。
なお、ＱＣＭ応答測定回路４０は、図２５及び図２６に示す回路に限定されるものではなく、他の回路が利用されてもよい。例えば、図２５及び図２６に示す交流増幅回路４１において、非反転増幅回路を用いているが、反転増幅回路を用いてもよい。また、ピークホールド回路４２０は、図２６に示す回路に限定されるものではなく、他の方式のピークホールド回路であってもよい。
【０１７７】
次に、本発明に係る実施形態における櫛歯電極信号印加回路５０の具体例について説明する。
図２７及び図２８は、本発明に係る実施形態における櫛歯電極信号印加回路５０の具体例を示す回路図である。
【０１７８】
図２７は、櫛歯電極信号印加回路５０の具体例である電圧印加回路５１を示している。
図２７に示す電圧印加回路５１は、非反転増幅回路であり、入力されたＩｎｐｕｔ信号を増幅して、圧電振動子２の電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に印加する。電圧印加回路５１は、オペアンプ５１１と、抵抗（５１２、５１３）とを備えている。
【０１７９】
オペアンプ５１１は、非反転入力端子（“＋”端子）がＩｎｐｕｔ信号の信号線に、反転入力端子（“−”端子）がノードＮ５２に、出力端子がノードＮ５１に、それぞれ接続されている。また、抵抗５１２は、第１端子がノードＮ５１に、第２端子がノードＮ５２に、それぞれ接続されている。また、抵抗５１３は、第１端子がノードＮ５２に、第２端子が電源ＧＮＤに、それぞれ接続されている。
【０１８０】
オペアンプ５１１と、抵抗５１２及び抵抗５１３とは、抵抗５１２と抵抗５１３との抵抗比により、Ｉｎｐｕｔ信号を増幅する非反転増幅回路を形成している。
このように、電圧印加回路５１は、Ｉｎｐｕｔ信号に入力された信号を増幅した信号を櫛歯電極間（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に印加する。
【０１８１】
また、図２８は、櫛歯電極信号印加回路５０の具体例である周波数可変交流電圧印加回路５２を示している。
図２８に示す周波数可変交流電圧印加回路５２は、上述したＶＣＯ回路３３０を利用して、周波数を変更した交流信号を圧電振動子２の電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間に印加する。周波数可変交流電圧印加回路５２は、ＶＣＯ回路３３０と、ボルテージフォロアに構成されたオペアンプ５２１とを備えている。
【０１８２】
なお、ＶＣＯ回路３３０は、上述した図２３に示す回路と同様であるので、ここではその説明を省略する。
オペアンプ５２１は、非反転入力端子（“＋”端子）がＶＣＯ回路３３０の出力線に、反転入力端子（“−”端子）が出力端子に、それぞれ接続されている。オペアンプ５２１は、制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて周波数が変更された交流信号を出力する。
【０１８３】
このように、周波数可変交流電圧印加回路５２は、ＶＣＯ回路３３０を利用して、制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて周波数が変更された交流信号を、櫛歯電極間（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に印加する。
【０１８４】
なお、櫛歯電極信号印加回路５０は、図２８に示す周波数可変交流電圧印加回路５２に限定されるものではなく、他の回路が利用されてもよい。例えば、図示を省略するが、櫛歯電極信号印加回路５０は、上述した図２４に示す周波数掃引回路３６を利用した周波数可変交流電圧印加回路であってもよい。この場合、櫛歯電極信号印加回路５０は、バッファアンプ３６４の出力を、櫛歯電極間（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に印加する。
【０１８５】
次に、本発明に係る実施形態における櫛歯電極応答測定回路６０の具体例について説明する。
櫛歯電極応答測定回路６０の具体例は、例えば、上述した図３に示す電流測定回路を利用して櫛歯電極間（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に流れる電流を計測する。この場合、オペアンプ６２は、例えば、非反転入力端子（“＋”端子）が圧電振動子２の電極Ｔ２１に接続され、反転入力端子（“−”端子）が圧電振動子２の電極Ｔ２２及び電源ＧＮＤに接続される。図３に示す電流測定回路は、櫛歯電極間（電極Ｔ２１と電極Ｔ２２との間）に流れる電流を電圧に変換してノードＮ１に出力する。
【０１８６】
また、櫛歯電極応答測定回路６０には、上述した図２５に示す交流増幅回路４１を利用してもよい。この場合、交流増幅回路４１のオペアンプ４１１の非反転入力端子（“＋”端子）が圧電振動子２の電極Ｔ２２（又は電極Ｔ２１）に接続される。すなわち、この場合、交流増幅回路４１は、圧電振動子２の電極Ｔ２１から出力される交流信号を非反転増幅回路により増幅して、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。
【０１８７】
また、櫛歯電極応答測定回路６０には、上述した図２６に示す交流増幅ピークホールド回路４２を利用してもよい。この場合、交流増幅ピークホールド回路４２のオペアンプ４１１の非反転入力端子（“＋”端子）が圧電振動子２の電極Ｔ２２（又は電極Ｔ２１）に接続される。すなわち、この場合、交流増幅ピークホールド回路４２は、圧電振動子２の極Ｔ２２（又は電極Ｔ２１）から出力される交流信号を増幅したピーク電圧を平滑化して、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。
【０１８８】
次に、本発明に係る実施形態における信号ミキサー回路７０の具体例について説明する。
図２９及び図３０は、本発明に係る実施形態における信号ミキサー回路７０の具体例を示す回路図である。
【０１８９】
図２９は、信号ミキサー回路７０の具体例である加算回路７４を示している。
図２９に示す加算回路７４は、反転加算回路であり、入力されたＩｎｐｕｔ１信号〜Ｉｎｐｕｔ４信号を加算して、反転した信号を、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。加算回路７４は、抵抗（７４１〜７４４、７４６）と、オペアンプ７４５とを備えている。
【０１９０】
抵抗７４１は、第１端子がＩｎｐｕｔ１信号の信号線に、第２端子がノードＮ７１に、それぞれ接続されている。また、抵抗７４２は、第１端子がＩｎｐｕｔ２信号の信号線に、第２端子がノードＮ７１に、それぞれ接続されている。また、抵抗７４３は、第１端子がＩｎｐｕｔ３信号の信号線に、第２端子がノードＮ７１に、それぞれ接続されている。また、抵抗７４４は、第１端子がＩｎｐｕｔ４信号の信号線に、第２端子がノードＮ７１に、それぞれ接続されている。
【０１９１】
オペアンプ７４５は、非反転入力端子（“＋”端子）が電源ＧＮＤに、反転入力端子（“−”端子）がノードＮ７１に、出力端子がＯｕｔｐｕｔ信号の信号線に、それぞれ接続されている。また、抵抗７４６は、第１端子がＯｕｔｐｕｔ信号の信号線に、第２端子がノードＮ７１に、それぞれ接続されている。
抵抗（７４１〜７４４、７４６）は、例えば、同一の抵抗値であり、この場合、加算回路７４は、Ｉｎｐｕｔ１信号〜Ｉｎｐｕｔ４信号を加算して反転した信号を、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。
【０１９２】
また、図３０は、信号ミキサー回路７０の別の具体例である加算回路７５を示している。
図３０に示す加算回路７５は、ゲイン調整付きの反転加算回路であり、入力されたＩｎｐｕｔ１信号〜Ｉｎｐｕｔ４信号をゲイン調整して加算して、反転した信号を、Ｏｕｔｐｕｔ信号として出力する。加算回路７５は、抵抗（７４１〜７４４、７４６）と、オペアンプ７４５と、可変抵抗（７５１〜７５４）とを備えている。
なお、図３０において、図２９と同一の構成には同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【０１９３】
可変抵抗７５１は、Ｉｎｐｕｔ１信号と電源ＧＮＤとの間に接続され、可変の抵抗比により分圧された電圧を抵抗７４１の第１端子に出力する。また、可変抵抗７５２は、Ｉｎｐｕｔ２信号と電源ＧＮＤとの間に接続され、可変の抵抗比により分圧された電圧を抵抗７４２の第１端子に出力する。また、可変抵抗７５３は、Ｉｎｐｕｔ３信号と電源ＧＮＤとの間に接続され、可変の抵抗比により分圧された電圧を抵抗７４３の第１端子に出力する。また、可変抵抗７５４は、Ｉｎｐｕｔ４信号と電源ＧＮＤとの間に接続され、可変の抵抗比により分圧された電圧を抵抗７４４の第１端子に出力する。
【０１９４】
このように、加算回路７５は、可変抵抗（７５１〜７５４）によりＩｎｐｕｔ１信号〜Ｉｎｐｕｔ４信号の入力ゲインを調整して、各信号を加算したＯｕｔｐｕｔ信号を出力する。
また、信号ミキサー回路７０は、図２９及び図３０に示す加算回路（７４、７５）に限定されるものではなく、他の回路が利用されてもよい。
【０１９５】
なお、図１２〜図１４のように、複数の櫛歯電極信号印加回路５０及び櫛歯電極応答測定回路６０を備える場合には、櫛歯電極信号印加回路５０と櫛歯電極応答測定回路６０との数は、同数であってもよいし（一致してもよいし）、一致しなくてもよい。例えば、櫛歯電極信号印加回路５０の数よりも、櫛歯電極応答測定回路６０の数が多い形態であってもよい。
【０１９６】
また、櫛歯電極信号印加回路５０が印加する信号には、以下の種類が考えられる。
（Ａ）直流電圧信号（例えば、図２７の電圧印加回路５１を使用）
（Ｂ）単一周波数の交流電圧信号（例えば、図２７の電圧印加回路５１を使用）
（Ｃ）周波数を掃引した交流電圧信号（例えば、図２８の周波数可変交流電圧印加回路５２、図２４に示す周波数掃引回路３６を利用した周波数可変交流電圧印加回路などを使用）
【０１９７】
例えば、複数の櫛歯電極信号印加回路５０を備える場合には、複数の櫛歯電極信号印加回路５０は、上記の（Ａ）〜（Ｂ）を組み合わせてもよい。なお、複数の櫛歯電極信号印加回路５０は、例えば、周波数の異なる複数の（Ｂ）を含むようにしてもよいし、掃引する周波数範囲の異なる複数の（Ｃ）を含むようにしてもよい。また、複数の櫛歯電極信号印加回路５０は、例えば、上記の（Ｂ）と（Ｃ）との組み合わせであってもよい。この場合、（Ｃ）の掃引する周波数範囲に、（Ｂ）の単一周波数が含まれないようにする。
【０１９８】
また、櫛歯電極応答測定回路６０が測定する信号は、例えば、電流信号又は電圧信号であり、当該電流信号に基づく特性には、以下の特性が考えられる。
（ａ）大きさ（例えば、図２６に示す交流増幅ピークホールド回路４２を利用した回路などを使用）
（ｂ）周波数（例えば、図２５に示す交流増幅回路４１を利用した回路などを使用）
（ｃ）位相（例えば、図２５に示す交流増幅回路４１を利用した回路などを使用）
【０１９９】
例えば、複数の櫛歯電極応答測定回路６０を備える場合には、複数の櫛歯電極応答測定回路６０のそれぞれが、上記（ａ）〜（ｃ）の異なる特性を測定するようにしてもよい。また、櫛歯電極応答測定回路６０は、同一の特性を取得して、後述する異なる測定値（解析値）を得るようにしてもよい。すなわち、同一の特性を取得して、別途解析器を用いて、同一の特性から多岐の測定値（解析値）を解析してもよい。なお、櫛歯電極応答測定回路６０が同一の特性を取得した場合でも、櫛歯電極信号印加回路５０が印加する信号が異なると、異なる意味を持つ情報となる。
【０２００】
また、櫛歯電極応答測定回路６０が測定する信号（特性）から得られる測定値（解析値）は、櫛歯電極応答測定回路６０が測定する信号に対して、各種電気的基本法則や等価回路モデル、電気化学反応モデル等を適用して解析的に得られるものである。櫛歯電極応答測定回路６０が測定する信号（特性）から得られる測定値（解析値）としては、例えば、インピーダンス、アドミッタンス、コンダクタンス、サセプタンス、インダクタンス、リアクタンス、レジスタンス、キャパシタンス、電気伝導度、イオン電導度、誘電率などが考えられる。
【０２０１】
また、上述した測定値（解析値）より得られる物性は、測定値（解析値）に基づく物理的特性、化学的特性、電気化学的特性などであり、例えば、密度、化学種、材料組成、結晶構造、イオン濃度、酸化還元電位、酸化還元物質濃度などが考えられる。
【０２０２】
また、上記の各実施形態において、第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２は、例えば、金、白金、炭素などの変質しにくい材質で形成される例を説明したが、これに限定されるものではない。第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２は、使用状況に応じて、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などを用いてもよい。また、第１電極Ｔ１及び第２電極Ｔ２は、圧電板１１に形成される際に圧電板１１との密着性を向上させるため、クロムやチタンなどの他の材料を介していて形成されてもよい。
【０２０３】
また、上記の各実施形態において、圧電振動子２は、測定試料（測定対象物）である液体や気体中の特定の物質を選択的に吸着や結合させる感応膜を備えていてもよい。ここで、感応膜としては、酸化物半導体、有機ポリマー感応膜、抗原抗体反応等を利用する生体材料含有感応膜など、測定対象となる物質に応じて適切なものを選定して利用することが望ましい。また、感応膜に微量な物質が付着することで粘弾性や電気的特性（例えば、電気伝導率など）が大きく変化する材料を用いることで、圧電装置１（１ａ〜１ｊ）は、圧電板１１の厚み辷り振動状態の変化を増幅させたり、物性に関わる電気的特性の変化をより明瞭に検出できるようにしたりしてもよい。
また、上記の各実施形態を、圧電装置１（１ａ〜１ｊ）上に、測定対象中の特定成分が化学反応により不溶性分を析出する（メッキのような電気化学的反応を含む）ような系に適用することで、圧電装置１（１ａ〜１ｊ）は、析出した不溶性粒子の量やその物性に関わる電気的特性などを測定できる。
同様に、上記の各実施形態を、圧電装置１（１ａ〜１ｊ）上の電極材料と測定対象中の特定成分が化学反応を生じるような系に適用することで、圧電装置１（１ａ〜１ｊ）は、反応した物質量や反応性生物の物性に関わる電気的特性などを測定できる。
【０２０４】
また、上記の各実施形態において、圧電振動子２は、水晶をＡＴカットした水晶振動子である例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の圧電振動子であってもよい。また、圧電振動子２の振動は、厚み辷り振動に限定されるものではなく、他のモードの振動であってもよい。
【０２０５】
また、上記の第５の実施形態において、測定装置１００の一例として、圧電装置１（１ａ〜１ｉ）を液体クロマトグラフィー装置に利用する例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の測定装置に利用してもよい。他の測定装置としては、例えば、油脂の劣化を粘性の閾値と誘電率の閾値とに基づいて判定する判定装置などであってもよい。この場合、判定装置は、油脂の２つ以上の特性を基に、油脂の劣化状態を判定することができるため、より信頼性の高い油脂の劣化判定を行うことができる。
また、上記の第５の実施形態において、測定制御部１３０の処理を圧電装置１の測定部２０が行うようにしてもよい。
【０２０６】
なお、上述した圧電装置１（１ａ〜１ｊ）及び測定装置１００が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した圧電装置１（１ａ〜１ｊ）及び測定装置１００が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述した圧電装置１（１ａ〜１ｊ）及び測定装置１００が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。
【０２０７】
また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に圧電装置１（１ａ〜１ｊ）及び測定装置１００が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【０２０８】
また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【０２０９】
１、１ａ〜１ｊ  圧電装置
２  圧電振動子
１０、１０ａ  圧電ユニット
１１  圧電板
２０、２０ａ〜２０ｊ  測定部
３０  ＱＣＭ信号印加回路
３１、３２  発振回路
３３、３６  周波数掃引回路
４０  ＱＣＭ応答測定回路
４１  交流増幅回路
４２  交流増幅ピークホールド回路
５０、５０−１、５０−２、５０−３  櫛歯電極信号印加回路
５１  電圧印加回路
５２  周波数可変交流電圧印加回路
６０、６０−１、６０−２、６０−３  櫛歯電極応答測定回路
６１、８１、３１２、３１３、３２１、３２２、３２５、３２７、３３２  抵抗
３３４、３４０、３４３、３４８、４１３、４１５、４１６、４２４、４２５  抵抗
４２７、４２８、５１２、５１３、７１３、７１４、７２１、７２２  抵抗
７４１〜７４４、７４６  抵抗
６２、４１１、４１４、４２１、４３０、５１１、５２１  オペアンプ
７１５、７２５、７４５  オペアンプ
６３  電圧計測装置
７０  信号ミキサー回路
７１、７２  フィルタ部
７３、７３ａ  信号印加制御部
７４、７５  加算回路
８２、３３８、３４７  コイル
８３、８４、３１４、３１５、３２３、３２４、３２８、３３１  コンデンサ
３３５〜３３７、３３９、３４１、３４４〜３４６、３４９、３５１  コンデンサ
３５２、４１２、４２９、７１１、７１２、７２３、７２４  コンデンサ
１００  測定装置
１１０  カラム
１２０  フローセル
１３０  測定制御部
３３０  ＶＣＯ回路
３１１  インバータゲート
３２６、３４２、３５０  トランジスタ
３３３  可変容量ダイオード
４２２、４２３、４２６  ダイオード
３６１  コントローラ
３６２  ＤＤＳ
３６３  ローパスフィルタ
３６４  バッファアンプ
４２０  ピークホールド回路
７５１〜７５４  可変抵抗
Ｆ１  裏面
Ｆ２  表面
Ｔ１  第１電極
Ｔ２  第２電極
【図１】
2017167122.tif 000010
【図２】
2017167122.tif 000011
【図３】
2017167122.tif 000012
【図４】
2017167122.tif 000013
【図５】
2017167122.tif 000014
【図６】
2017167122.tif 000015
【図７】
2017167122.tif 000016
【図８】
2017167122.tif 000017
【図９】
2017167122.tif 000018
【図１０】
2017167122.tif 000019
【図１１】
2017167122.tif 000020
【図１２】
2017167122.tif 000021
【図１３】
2017167122.tif 000022
【図１４】
2017167122.tif 000023
【図１５】
2017167122.tif 000024
【図１６】
2017167122.tif 000025
【図１７】
2017167122.tif 000026
【図１８】
2017167122.tif 000027
【図１９】
2017167122.tif 000028
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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