專利名稱：石英傳感器和感知裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用朗之萬(Langevin)型石英振子的石英傳感器(quartz sensor)和使用該石英傳感器的感知裝置(sensing device)，該朗之萬型石英振子構(gòu)成為石英片的一個(gè)面與測定氣氛接觸、另一個(gè)面面向氣密空間，通過檢測頻率的變化，感知測定對象物。
背景技術(shù)：
為了對微量物質(zhì)、例如二噁英等環(huán)境污染物質(zhì)或C型肝炎病毒和C-反應(yīng)性蛋白(CRP)等疾病標(biāo)志進(jìn)行感知，廣泛知道有使用包括利用石英振子的石英傳感器的感知裝置的測定方法。
具體地說，上述測定方法為如下的測定方法在石英振子的一面?zhèn)鹊募?lì)電極上預(yù)先形成吸附層，利用當(dāng)測定對象物吸附時(shí)、石英片的共振頻率根據(jù)其吸附的物質(zhì)的質(zhì)量而變動(dòng)的性質(zhì)，測定試樣溶液中有無測定對象物或其成分的濃度。在專利文獻(xiàn)1中記載有，為了使在該測定方法中使用的石英傳感器中包含的石英振子在免疫乳膠(latex)溶液中穩(wěn)定地振蕩，優(yōu)選石英振子的僅一面與測定氣氛接觸的結(jié)構(gòu)。
這樣的石英傳感器通常被稱為朗之萬型石英振子。雖然專利文獻(xiàn)1中沒有記載，但是，通常作為朗之萬型石英振子的基本結(jié)構(gòu)，為圖10所示的結(jié)構(gòu)。圖中10為圓形板狀的石英片，在其兩面的中央部分別形成有箔狀的電極11、12。用于在外部取出電信號的支撐線部件13、14，例如線直徑為0.5mm左右的引線，與這些電極11、12連接。在上述石英片10的另一面?zhèn)龋O(shè)置有形成有凹部15的基體16，上述石英片10與基體16通過粘接劑17固著，由此，形成由石英片10和上述凹部15包圍的氣密空間。
近年來，從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，要求進(jìn)一步取締上述二噁英等對環(huán)境影響大的毒性物質(zhì)，為了能夠進(jìn)行ppt水平的測定，在各方面正在進(jìn)行努力。然而，在石英振子中，石英片的厚度越小，石英振子的共振頻率越增大。從Sauerbrey式可知，該石英振子發(fā)出的頻率越大，由測定物質(zhì)的質(zhì)量變化量引起的頻率的變化量越大。即，石英片越薄層化，石英傳感器的測定靈敏度越提高，從而能夠測定極微量的物質(zhì)。因此，要求石英片薄層化。
現(xiàn)在，使石英片薄層化的技術(shù)正在進(jìn)展，能夠做出厚度為幾～幾十μm左右的石英片。作為圖10所示的石英傳感器的制造方法，研究了如下的方法例如，利用具有一定形狀的2個(gè)塑料的殼體夾住石英振子，使得在石英振子的一面與該塑料之間形成氣密空間，利用超聲波使該塑料的殼體彼此熔接，由此將石英振子固定在塑料殼體內(nèi)。但是，在使用這樣的方法的情況下，薄層化的石英片有可能因上述超聲波引起的振動(dòng)而破損。另外，也考慮使用模制成形，但有制造工序復(fù)雜的缺點(diǎn)。
另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有在方形的撓性基板的一邊的中央部形成比石英振子稍小的矩形的切口，將石英振子安裝在撓性基板上，使得該石英振子由該切口夾住，用螺釘將撓性基板、高分子彈性片和保持基板固定而使其一體化的結(jié)構(gòu)。在形成這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，即使不像上述的制造方法那樣施加超聲波，也能夠制造石英傳感器。
但是，從專利文獻(xiàn)2的石英傳感器的分解立體圖來看，石英振子的周邊部被夾在高分子彈性片與撓性基板之間，當(dāng)為了確保氣密性而將螺釘擰緊時(shí)，會向石英振子的周邊部施加強(qiáng)大的力。因此，當(dāng)石英振子薄層化時(shí)，在制造工序中破損的可能性大。
另外，石英傳感器通過與進(jìn)行信號處理的測定器本體連接，作為感知裝置的檢測部起作用，但是，在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2的方法中，在將石英傳感器與測定器本體連接的情況下，需要特殊的附件。而且，在測定時(shí)，由同一測定試樣調(diào)制稀釋倍率不同的例如8個(gè)檢體，對各檢體進(jìn)行測定，以提高測定精度。此時(shí)，與各石英傳感器對應(yīng)的配線在測定時(shí)使用的作業(yè)臺上蔓延，因此存在測定作業(yè)麻煩的問題。
專利文獻(xiàn)1特開2001-83154(段落0009、段落0019和圖1)專利文獻(xiàn)2特開平11-183479(段落0024、圖2和圖9)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是消除上述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供能夠容易地進(jìn)行裝配作業(yè)、并能夠抑制石英振子在該作業(yè)時(shí)的破損的朗之萬(Langevin)型的石英傳感器(quartz sensor)和感知裝置(sensing device)。另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的為提供測定容易的朗之萬型的石英傳感器和感知裝置。
本發(fā)明的一種石英傳感器，用于檢測試樣液中的測定對象物，其特征在于，包括配線基板，其包括與測定器本體連接的連接端子部和與該連接端子部電連接的電極；石英保持部件，其由具有用于形成氣密空間的凹部的彈性材料制成，疊層在上述配線基板上；石英振子，其具有分別設(shè)置在石英片的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)壬?、與上述配線基板的電極電連接的激勵(lì)電極，并且，在另一面?zhèn)鹊募?lì)電極以面向上述凹部的方式塞住該凹部的狀態(tài)下，被保持在上述石英保持部件上；吸附層，設(shè)置在上述一面?zhèn)鹊募?lì)電極上，吸附試樣溶液中的測定對象物；蓋部，與上述石英保持部件的上述凹部的周圍緊貼，并且包圍石英振子的一面?zhèn)鹊纳喜靠臻g而形成試樣溶液的注入空間；和導(dǎo)電性粘接劑，粘接上述石英振子的激勵(lì)電極和上述配線基板的電極，通過將測定對象物吸附在吸附層中，石英振子的固有振動(dòng)頻率變化。
可以形成如下結(jié)構(gòu)上述石英保持部件在與上述振子電極對應(yīng)的位置形成有導(dǎo)電性粘接劑用的孔部，激勵(lì)電極與配線基板的電極通過該孔部由導(dǎo)電性粘接劑粘接。另外，可以形成如下結(jié)構(gòu)在配線基板上形成有石英保持部件用的孔部，石英保持部件用的凹部的底面?zhèn)葟呐渚€基板的一面?zhèn)惹度朐摽撞恐?。在上述石英傳感器中，可以在上述蓋部的邊緣部設(shè)置有向內(nèi)側(cè)彎曲的爪部，在上述基板上設(shè)置有切口部，在切口部中，爪部利用向內(nèi)側(cè)的復(fù)原力而與基板的周邊部卡止，由此將蓋部安裝在基板上。
另外，本發(fā)明的另一種石英傳感器，用于檢測試樣液中的測定對象物，其特征在于，包括配線基板，其包括與測定器本體連接的連接端子部、與該連接端子部電連接的電極、和孔部；嵌入上述孔部中，由彈性材料制成的環(huán)狀的石英保持部件；石英振子，其具有分別設(shè)置在石英片的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)壬?、與上述配線基板的電極電連接的激勵(lì)電極，并且，在上述配線基板的一面?zhèn)?，以塞住上述環(huán)狀的石英保持部件的方式被保持在該石英保持部件上；吸附層，設(shè)置在上述一面?zhèn)鹊募?lì)電極上，吸附試樣溶液中的測定對象物；基臺部，構(gòu)成為在上述石英振子的另一面?zhèn)刃纬蓺饷芸臻g，覆蓋配線基板的一面?zhèn)?；蓋部，構(gòu)成為在上述配線基板的另一面?zhèn)扰c上述石英保持部件的環(huán)孔的周圍緊貼，并且，包圍石英振子的另一面?zhèn)鹊纳喜靠臻g而形成試樣溶液的注入空間，覆蓋配線基板的另一面?zhèn)?；和?dǎo)電性粘接劑，粘接上述石英振子的激勵(lì)電極和上述配線基板的電極，通過將測定對象物吸附在吸附層中，石英振子的固有振動(dòng)頻率變化。
對于上述的石英傳感器，石英保持部件的材質(zhì)優(yōu)選使用橡膠。另外，在石英傳感器中，可以在上述蓋部的上面上設(shè)置有用于確認(rèn)試樣溶液被注入注入空間的注入口、和試樣溶液的確認(rèn)口，在蓋部的內(nèi)面?zhèn)?，上述注入口與確認(rèn)口連通。另外，配線基板可以構(gòu)成為能夠插入測定器本體中和從其中拔出，當(dāng)插入時(shí)，連接端子部與測定器本體連接。
另外，本發(fā)明的一種感知裝置，其特征在于，包括上述的本發(fā)明的石英傳感器；和檢測石英振子的固有振動(dòng)頻率的變化量，根據(jù)該檢測結(jié)果，檢測試樣液中的測定對象物的測定器本體。
本發(fā)明的石英傳感器，使石英振子保持在石英保持部件上，以塞住例如由橡膠制成的石英保持部件的凹部，從而形成氣密空間，使用導(dǎo)電性粘接劑，進(jìn)行石英振子的振子電極與配線基板的電極的電連接，利用蓋部將石英保持部件中的包圍石英振子的部位按壓在配線基板側(cè)上，形成試樣溶液的注入空間。因此，根據(jù)本發(fā)明，裝配作業(yè)容易，因?yàn)椴粫蛟谥圃鞎r(shí)直接按壓石英振子而向該石英振子施加過度的力，所以能夠抑制例如制造時(shí)的石英振子的破損。另外，因?yàn)槭⒄褡硬恢苯优c配線基板接觸，所以，即便使石英振子變薄，受到外部應(yīng)力的程度也小，因此能夠在高頻率下高精度地進(jìn)行測定。另外，如果形成為將與石英保持部件的凹部對應(yīng)的部位嵌入配線基板的孔部中的結(jié)構(gòu)，則即使通過減薄石英保持部件，形成與凹部對應(yīng)而向下方側(cè)突出的部分，該部位也收容在配線基板的凹部中，因此，結(jié)果能夠減小石英保持部件的厚度。
另外，另一個(gè)發(fā)明的石英傳感器，使環(huán)狀的石英保持部件嵌合在配線基板的孔部中，以塞住環(huán)孔的方式將石英振子安裝在石英保持部件上，從配線基板的兩面按壓蓋部和基臺部，以確保試樣溶液的注入空間和氣密空間。因此，在本發(fā)明中，裝配作業(yè)容易，因?yàn)椴粫蛟谥圃鞎r(shí)直接按壓石英振子而向該石英振子施加過度的力，所以能夠得到與上述發(fā)明同樣的效果。另外，在本發(fā)明中，在該石英傳感器的基板上設(shè)置有直接與測定器本體側(cè)的端子連接的連接端子部，因此不需要在將石英傳感器與測定器本體連接時(shí)使用的附件等。因此，配線不會像上述那樣在測定臺上卷繞，所以測定作業(yè)容易進(jìn)行。


圖1為表示本發(fā)明的石英傳感器的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖。
圖2為表示上述石英傳感器的各部件的上面的分解立體圖。
圖3為表示上述石英傳感器的各部件的下面的分解立體圖。
圖4為上述石英傳感器的縱截側(cè)面圖。
圖5為表示與本發(fā)明的石英傳感器連接的測定器本體的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。
圖6為表示作為上述測定器本體的一個(gè)例子的生物傳感器的立體圖。
圖7為表示在另一個(gè)實(shí)施方式的石英傳感器中使用的環(huán)狀的石英保持部件的一個(gè)例子的說明圖。
圖8為使用上述石英保持部件的石英傳感器的裝配工序圖。
圖9為使用上述石英保持部件的石英傳感器的裝配工序圖。
圖10為表示以往使用的石英傳感器的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的說明圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)使用圖1～圖4對本發(fā)明的石英傳感器的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1為表示本發(fā)明的石英傳感器的一個(gè)例子的立體圖。該石英傳感器由配線基板4、石英保持部件3、石英振子2、蓋部5各部件依次從下開始重合而構(gòu)成。圖2為表示該石英傳感器的各部件的上面?zhèn)鹊姆纸饬Ⅲw圖。
石英振子2由石英片21、激勵(lì)電極22、23、和導(dǎo)出電極24、25構(gòu)成。石英片21，例如等價(jià)厚度為1μm～300μm、優(yōu)選為185μm，形成為周線的一部分被切成直線狀的板狀。在該石英片21的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)龋謩e貼附有箔狀的一個(gè)激勵(lì)電極22和另一個(gè)激勵(lì)電極23，它們形成為直徑比該石英片21小的圓形狀。另外，在上述石英片21的一面?zhèn)?，箔狀的一個(gè)導(dǎo)出電極24的一端側(cè)與上述一個(gè)激勵(lì)電極22連接而形成，該導(dǎo)出電極24沿著石英片21的端面彎曲，轉(zhuǎn)入石英片21的另一面?zhèn)?。這些激勵(lì)電極22、23和導(dǎo)出電極24、25構(gòu)成振子電極。
另外，在石英片21的另一面?zhèn)?，箔狀的另一個(gè)導(dǎo)出電極25的一端側(cè)，按照與先前的一個(gè)導(dǎo)出電極24同樣的布局，與上述另一個(gè)激勵(lì)電極22連接而形成，在石英片21的兩面上，激勵(lì)電極22(23)和導(dǎo)出電極24(25)的布局相同。
上述激勵(lì)電極21、22和導(dǎo)出電極23、24的等價(jià)厚度例如為0.2μm，作為電極材料，金或銀等合適，但從在流體中的頻率穩(wěn)定性高和在使用前在空氣中保存下的電極表面的耐氧化性強(qiáng)考慮，優(yōu)選金。另外，預(yù)先在該石英振子2的一面?zhèn)雀街鳛檫x擇性地吸附欲使用該石英傳感器進(jìn)行感知的對象物質(zhì)例如二噁英的吸附層的抗體等。
保持上述石英振子2的石英保持部件3例如由厚度為1mm的橡膠片構(gòu)成，形成為與后述的配線基板4對應(yīng)的形狀。即，該石英保持部件3成為如下形狀在長方形狀體的前方側(cè)的一邊的中央形成有矩形狀的切口3a，在后方側(cè)的兩角部，分別形成有矩形狀的切口3b、3c。此外，作為該石英保持部件3的材料，優(yōu)選為橡膠，但也可以使用其它的彈性材料。在石英保持部件3的一面?zhèn)刃纬捎邪疾?1，其形狀被形成為石英振子2的形狀的相似形，使得能夠容易地將石英振子2載置在凹部31中，其尺寸與上述石英振子2的尺寸大致相同，例如相同或比它稍大。另外，在上述凹部31的外側(cè)部位，以隔著該凹部31相對的方式穿設(shè)有形成后述的導(dǎo)電性粘接劑的涂布空間的透孔34、35。其中，凹部31的深度被設(shè)定為比石英振子2的厚度稍大。在凹部31的底部中央，與激勵(lì)電極23的尺寸對應(yīng)，形成有用于形成與該激勵(lì)電極23接觸的氣密氣氛的圓形狀的凹部32。
接著，對配線基板4進(jìn)行說明。該配線基板4例如由印刷基板構(gòu)成，從前端側(cè)向后端側(cè)依次形成有電極44、孔部43和電極45。上述孔部43形成為與從上述石英保持部件3的背面?zhèn)韧怀龅膱A形的凸部33對應(yīng)的圓形狀。另外，在形成有電極45的位置的靠后端側(cè)，形成有2個(gè)并行的線狀的導(dǎo)電路圖案，分別作為連接端子部41、42。一個(gè)連接端子部41通過圖案48與電極44電連接，另一個(gè)連接端子部42通過圖案49與電極45電連接。此外，孔46、47為與石英保持部件3的卡合突起36、37(參照圖3)分別卡合的卡合孔。于是，通過使在上述石英保持部件3的背面?zhèn)韧怀龅耐共?3嵌入配線基板4的孔部43中、并且使石英保持部件3的卡合突起36、37與配線基板4的卡合孔46、47分別嵌合(卡合)，在基板4的表面與上述石英保持部件3的背面緊貼的狀態(tài)下，將石英保持部件3固定在基板4上。另外，在此時(shí)，電極44和電極45的一部分或整體，通過石英保持部件3的孔34和孔35而向上面露出。
接著，說明蓋部5的結(jié)構(gòu)。蓋部5，如圖3所示，在下面?zhèn)刃纬捎邪疾?0。如圖3和圖4所示，該凹部50包括包含石英保持部件3中的凹部32整體的寬度的第一區(qū)域51；和在該第一區(qū)域51的前后分別形成的第二區(qū)域54和第三區(qū)域55。第一區(qū)域51構(gòu)成試樣溶液與石英振子2的激勵(lì)電極22接觸的測定區(qū)域，在該第一區(qū)域51的上面上設(shè)置有與石英振子2的激勵(lì)電極22相同尺寸或比它大的尺寸的相對面部57，激勵(lì)電極22收納在該相對面部57內(nèi)的投影區(qū)域內(nèi)。第二區(qū)域54和第三區(qū)域55分別覆蓋在石英保持部件3的導(dǎo)電性粘接劑涂布用的孔34、35上，在其上面?zhèn)确謩e形成有試樣溶液的注入口52和確認(rèn)口(檢測口)53。包含這些第一區(qū)域51、第二區(qū)域54和第三區(qū)域55的凹部50相當(dāng)于注入空間，包圍該凹部50的周圍部分的下面、即蓋部5的內(nèi)面，與石英保持部件3的包圍石英振子2的面緊密接觸，具有作為對其進(jìn)行按壓的按壓面(緊密接觸面)的作用。另外，在蓋部5的內(nèi)面，以包圍該按壓面的方式設(shè)置有肋56。
另外，為了使測定試樣容易注入，注入口52以其口徑隨著從蓋部5的內(nèi)部向蓋部5的上面而依次增大的方式形成，即以該注入口52的內(nèi)周成為傾斜狀的方式形成。確認(rèn)口53形成為從蓋部5的內(nèi)部向蓋部5的上面的后端側(cè)具有傾斜部分，該傾斜部分具有比上述確認(rèn)口53的傾斜緩和的傾斜，使得容易觀察在該確認(rèn)口53呈現(xiàn)的水位。此外，在從上面觀察蓋部5的情況下，確認(rèn)口53以該傾斜部分被露出的方式形成。
這樣的結(jié)構(gòu)的石英傳感器按以下方式進(jìn)行裝配。首先，如上述那樣使石英保持部件3與基板4嵌合，再將石英振子2載置在石英保持部件3的凹部31上，使其與該凹部31嵌合。接著，利用分配器(dispenser)從石英保持部件3上通過孔34(35)供給導(dǎo)電性粘接劑100，使得石英振子2的導(dǎo)出電極24(25)與基板4的電極44(45)電連接。利用該導(dǎo)電性粘接劑100將石英振子2固定在石英保持部件3上。這樣，在石英振子2的下面?zhèn)刃纬蓺饷芸臻g(凹部31內(nèi)的空間)，構(gòu)成朗之萬型石英傳感器。
接著，從上述基板4和石英保持部件3的裝配體的上面，蓋上蓋部5并將其向基板按壓，使得其的各爪部5a、5b、5c與各切口部4a、4b、4c嵌合。由此，在蓋部5上形成的各爪部5a、5b、5c向基板4的外側(cè)彎曲，另外，各爪部5a、5b、5c通過各切口部4a、4b、4c轉(zhuǎn)入基板4的周邊部的下面，同時(shí)，各爪部5a、5b、5c利用向內(nèi)側(cè)的復(fù)原力而成為原來的形狀，基板4被各爪部5a、5b、5c夾住并互相卡止。另外，蓋部5的內(nèi)側(cè)的上述按壓面與石英保持部件3的上面緊密接觸，形成試樣溶液的注入空間。另外，為了防止在測定前從注入口52和確認(rèn)口53侵入的雜質(zhì)附著在石英振子2上，用薄膜片狀的保護(hù)片(未圖示)覆蓋注入口52和確認(rèn)口53。
在使用本實(shí)施方式的石英傳感器時(shí)，當(dāng)作業(yè)者利用注入器使試樣溶液通過蓋部5的注入口52向第二區(qū)域54內(nèi)流入規(guī)定量時(shí)，試樣溶液進(jìn)一步流入第一區(qū)域51，由此，石英振子2的一面與測定氣氛接觸。此時(shí)，由于被蓋部5的嵌入石英保持部件3中的肋56阻止，能更可靠地防止試樣溶液從蓋部5與石英保持部件3之間向該石英傳感器外泄漏。
如上所述，本實(shí)施方式的石英傳感器容易裝配，另外，因?yàn)椴幌蚴⒄褡?施加大的應(yīng)力，所以能夠防止石英片21在該石英傳感器的制造時(shí)或使用時(shí)破損。如上所述，當(dāng)為了提高測定靈敏度而要提高測定頻率時(shí)，石英片21變薄，即使極小的應(yīng)力也會對測定產(chǎn)生大的影響，但石英振子2安裝在橡膠制的石英保持部件3上，不與配線基板4直接接觸，因此，施加在石英片21上的應(yīng)力小，從而，能夠進(jìn)行高靈敏度、高精度的測定。此外，在上述的實(shí)施方式中，在配線基板4上設(shè)置孔部43，使在石英保持部件3的凹部3的背側(cè)突出的凸部33嵌合在該孔中，因此，能夠利用基板4的厚度吸收與石英振子2的激勵(lì)電極接觸的氣密空間(凹部32形成的空間)的高度，因此，能夠減小石英保持部件3的厚度，但是，也可以形成在配線基板4上不設(shè)置孔部43、使石英保持部件3的背面與基板4的表面重合的結(jié)構(gòu)，利用石英保持部件3的厚度形成上述氣密空間。在該情況下，氣密空間的底部相當(dāng)于基板4的表面。
另外，從注入口55注入的試樣溶液，通過第二注入?yún)^(qū)域54和第一注入?yún)^(qū)域51流入第三注入?yún)^(qū)域55內(nèi)，第三注入?yún)^(qū)域55中的試樣溶液的水位上升。然后，試樣溶液的液面到達(dá)確認(rèn)口53，直接在形成于確認(rèn)口53中的傾斜部分上升。由此，可容易地從該石英傳感器外部判別出已將試樣溶液注入該石英傳感器中。當(dāng)試樣溶液少時(shí)，石英振子2受到液體的表面張力的影響，因此，這樣的結(jié)構(gòu)是有效的。另外，因?yàn)槟軌蛞种圃嚇尤芤旱淖⑷肓窟^剩，所以能夠使測定方便。另外，如果觀察該液面增加的情況，則能夠防止試樣溶液的供給量過剩。另外，在測定結(jié)束后，該石英傳感器可以直接廢棄，但也可以使蓋部5的各爪部向石英傳感器的外側(cè)方向彎曲，使蓋部5與基板4分離，將各部件洗凈而再利用。
在此，石英傳感器通過與具有例如作為框圖的圖5所示的結(jié)構(gòu)的測定器本體6連接，作為感知裝置的檢測部使用。圖中62為使石英傳感器的石英片21振蕩的振蕩電路，63為產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號的基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生部，64為例如由外差檢波器構(gòu)成的頻率差檢測單元，根據(jù)來自振蕩電路62的頻率信號和來自基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生部63的時(shí)鐘信號，取出與兩者的頻率差對應(yīng)的頻率信號。65為放大部，66為對來自放大部65的輸出信號的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，67為數(shù)據(jù)處理部。
作為石英傳感器的頻率，例如選擇9MHz，另外，作為基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生部53的頻率，例如選擇10MHz。當(dāng)作為感知對象物質(zhì)的例如二噁英沒有吸附在該石英傳感器中包含的石英振子2上時(shí)，頻率差檢測單元64輸出作為來自石英傳感器側(cè)的頻率與基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率的差的1MHz的頻率信號(頻率差信號)，但當(dāng)試樣溶液中包含的測定對象物質(zhì)(例如二噁英)吸附在石英振子2上時(shí)，固有振動(dòng)頻率變化，因此，頻率差信號也變化，因此，計(jì)數(shù)器66中的計(jì)數(shù)值變化。通過預(yù)先制作出例如頻率的變化量(計(jì)數(shù)值的變化量)與試樣溶液中的測定對象物例如二噁英的濃度的檢量線，能夠檢測出測定對象物質(zhì)的濃度或有無。
圖6為表示上述的測定器本體6的一個(gè)例子的圖。如圖6(a)所示，該測定器本體6由本體部71和在本體部71的前面形成的開閉自由的蓋部72構(gòu)成。當(dāng)打開蓋部72時(shí)，如圖5(b)所示，本體部71的前面顯露出來。在該本體部71的前面形成有多個(gè)該石英傳感器的插入口73，該插入口73例如呈直線狀、以一定間隔形成有8個(gè)。
通過將各石英傳感器的基板40的后端側(cè)，水平地插入測定器本體6的各插入口73中至一定的深度，基板4的連接端子部41、42與在插入口73的內(nèi)部形成的電極電連接，同時(shí)，插入口73的內(nèi)部夾持基板4，由此，石英傳感器在保持水平狀態(tài)下被固定在測定器本體6上。如果形成這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠直接與測定器本體6連接而不需要特殊的附件等，因此，配線不會在測定臺上卷繞，因此容易進(jìn)行測定作業(yè)。
接著，對本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖7表示在本實(shí)施方式的石英傳感器中使用的環(huán)狀的石英保持部件8。該石英保持部件8由具有彈性的材質(zhì)例如橡膠制成，一面?zhèn)葮?gòu)成為載置石英振子的載置部81，另一面?zhèn)葮?gòu)成為向基板9嵌入的嵌入部82。載置部81在中心部形成有與石英振子2的激勵(lì)電極22相同尺寸或稍大尺寸的透孔84，并且包括外形與石英振子2尺寸大致相同的環(huán)狀的載置面部84a、和包圍該84a的周圍的周壁部80。在周壁部80的上面部，在相互相對的部位上形成有切口84b、85，并且，在該上面部中的84b、85之間，形成有突片88，該突片88與載置面部84a之間隔著與石英片21的厚度相當(dāng)?shù)拈g隙而向內(nèi)側(cè)突出。另外，周壁部80的與突片88相對的內(nèi)面，與石英片21的外周的一部分的直線部位一致而形成為直線狀。嵌入部82設(shè)置在載置部81的載置面部84的相反側(cè)的中央，其外形被形成為可嵌入作為后述的配線基板(例如印刷基板)9的孔部的透孔93(參照圖8)中的大小。另外，嵌入部82包括長度與配線基板9的厚度相當(dāng)?shù)沫h(huán)部86、和在該環(huán)部86的前端周邊形成的法蘭87，環(huán)部86的內(nèi)部空間與上述透孔84連通。
圖8表示在該實(shí)施方式中使用的配線基板9和裝配工序。配線基板9在一端側(cè)形成由印刷配線構(gòu)成的連接端子部91、92，這些連接端子部91、92與先前的實(shí)施方式同樣，能夠相對于測定器本體6安裝和拆卸。在配線基板9的中央，穿設(shè)有與上述石英保持部件8的環(huán)部86的外形對應(yīng)的大小的圓形的透孔93，通過使環(huán)部86從配線基板9的一面?zhèn)惹度胪缚?3中，法蘭87與配線基板9的另一面?zhèn)瓤ㄖ?，由此，將石英保持部?固定在配線基板9上。然后，將載置部81的突片82稍微抬起，將石英振子2嵌入該載置部81中。圖7(c)和圖8(c)為表示石英振子2已被嵌入載置部81中的狀態(tài)的平面圖。
另外，分別通過切口84、85，利用導(dǎo)電性粘接劑90，將石英振子2的電極(在該例子中為導(dǎo)出電極24、25)與配線基板9側(cè)的電極94、95連接。此外，電極94、95分別與連接端子部91、92電連接。接著，如圖9(a)所示，使彈性片、例如橡膠片9A與配線基板9的另一面?zhèn)戎睾?，使得在其中央部形成的透?3與石英振子2重合，再使作為蓋部的上殼體9C與該片9A重合，使上殼體9C的周邊與配線基板9的周邊部卡合(圖9(c))。上殼體9C，如先前的實(shí)施方式那樣，形成有注入空間C1以及與該注入空間連通的注入口C2和確認(rèn)口C3。另外，在配線基板9的一面?zhèn)壬习惭b有構(gòu)成基臺部的下殼體9B(圖9(b))。此外，如圖9(d)所示，在下殼體9B的與載置部81對應(yīng)的位置形成有凹部B1，該凹部B1內(nèi)的空間構(gòu)成與石英振子2的一面?zhèn)冉佑|的氣密空間。因此，在該例子中，也構(gòu)成朗之萬型的石英傳感器。
這樣裝配的石英傳感器中，石英振子2的一面?zhèn)韧ㄟ^石英保持部件8的環(huán)孔84，與試樣溶液的注入空間接觸，能夠與先前的實(shí)施方式同樣地進(jìn)行測定。在該例子中，因?yàn)橥ㄟ^具有彈性的石英保持部件，將石英振子安裝在印刷基板上，所以裝配作業(yè)簡單，并且石英振子2破損的可能性降低。
權(quán)利要求
1.一種石英傳感器，用于檢測試樣液中的測定對象物，其特征在于，包括配線基板，其包括與測定器本體連接的連接端子部和與該連接端子部電連接的電極；石英保持部件，其由具有用于形成氣密空間的凹部的彈性材料制成，疊層在所述配線基板上；石英振子，其具有分別設(shè)置在石英片的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)壬?、與所述配線基板的電極電連接的激勵(lì)電極，并且，在另一面?zhèn)鹊募?lì)電極以面向所述凹部的方式塞住該凹部的狀態(tài)下，被保持在所述石英保持部件上；吸附層，設(shè)置在所述一面?zhèn)鹊募?lì)電極上，吸附試樣溶液中的測定對象物；蓋部，與所述石英保持部件的所述凹部的周圍緊貼，并且包圍石英振子的一面?zhèn)鹊纳喜靠臻g而形成試樣溶液的注入空間；和導(dǎo)電性粘接劑，粘接所述石英振子的激勵(lì)電極和所述配線基板的電極，通過將測定對象物吸附在吸附層中，石英振子的固有振動(dòng)頻率變化。
2.如權(quán)利要求1所述的石英傳感器，其特征在于所述石英保持部件在與所述激勵(lì)電極對應(yīng)的位置形成有導(dǎo)電性粘接劑用的孔部，激勵(lì)電極與配線基板的電極通過該孔部由導(dǎo)電性粘接劑粘接。
3.如權(quán)利要求1所述的石英傳感器，其特征在于在配線基板上形成有石英保持部件用的孔部，石英保持部件的凹部的底面?zhèn)葟呐渚€基板的一面?zhèn)惹度朐摽撞恐小?br> 4.如權(quán)利要求1所述的石英傳感器，其特征在于在所述蓋部的邊緣部設(shè)置有向內(nèi)側(cè)彎曲的爪部，在所述基板上設(shè)置有切口部，在所述切口部中，所述爪部利用向內(nèi)側(cè)的復(fù)原力而與基板的周邊部卡止，由此將蓋部安裝在基板上。
5.一種石英傳感器，用于檢測試樣液中的測定對象物，其特征在于，包括配線基板，其包括與測定器本體連接的連接端子部、與該連接端子部電連接的電極、和孔部；嵌入所述孔部中，由彈性材料制成的環(huán)狀的石英保持部件；石英振子，其具有分別設(shè)置在石英片的一面?zhèn)群土硪幻鎮(zhèn)壬?、與所述配線基板的電極電連接的激勵(lì)電極，并且，在所述配線基板的一面?zhèn)龋匀∷霏h(huán)狀的石英保持部件的方式被保持在所述石英保持部件上；吸附層，設(shè)置在所述一面?zhèn)鹊募?lì)電極上，吸附試樣溶液中的測定對象物；基臺部，構(gòu)成為在所述石英振子的另一面?zhèn)刃纬蓺饷芸臻g，覆蓋配線基板的一面?zhèn)龋簧w部，構(gòu)成為在所述配線基板的另一面?zhèn)扰c所述石英保持部件的環(huán)孔的周圍緊貼，并且，包圍石英振子的另一面?zhèn)鹊纳喜靠臻g而形成試樣溶液的注入空間，覆蓋配線基板的另一面?zhèn)?；和?dǎo)電性粘接劑，粘接所述石英振子的激勵(lì)電極和所述配線基板的電極，通過將測定對象物吸附在吸附層中，石英振子的固有振動(dòng)頻率變化。
6.如權(quán)利要求1或2所述的石英傳感器，其特征在于石英保持部件由橡膠形成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的石英傳感器，其特征在于在所述蓋部的上面上設(shè)置有試樣溶液的注入口、和確認(rèn)試樣溶液被注入注入空間的確認(rèn)口，在蓋部的內(nèi)面?zhèn)?，所述注入口與確認(rèn)口連通。
8.如權(quán)利要求1或2所述的石英傳感器，其特征在于配線基板構(gòu)成為能夠插入測定器本體中和從其中拔出，當(dāng)插入時(shí)，連接端子部與測定器本體連接。
9.一種感知裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的石英傳感器；和檢測石英振子的固有振動(dòng)頻率的變化量，根據(jù)該檢測結(jié)果，檢測試樣液中的測定對象物的測定器本體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供能夠容易地進(jìn)行裝配作業(yè)、能夠抑制石英振子在該作業(yè)時(shí)的破損、測定容易的高靈敏度的朗之萬型石英傳感器和感知裝置。作為具體的解決手段，在由橡膠制成的石英保持部件上形成凹部，以塞住該凹部的方式使石英振子保持在石英保持部件上，從而形成氣密空間。在一個(gè)配線基板上設(shè)置孔部，使在石英保持部件的凹部的背側(cè)突出的凸部嵌合在該孔部中。使用導(dǎo)電性粘接劑進(jìn)行石英振子的振子電極與配線基板的電極的電連接，利用蓋部將石英保持部件中的包圍石英振子的部位按壓在配線基板側(cè)上，形成試樣溶液的注入空間，這樣構(gòu)成石英傳感器。這樣的石英傳感器不會因在制造時(shí)直接按壓石英振子而向該石英振子施加過度的力，石英振子不直接與配線基板接觸，因此能夠抑制石英振子的破損。
文檔編號G01N5/02GK101080624SQ20058004333
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者若松俊一, 小山光明 申請人:日本電波工業(yè)株式會社