專利名稱：感知裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感知裝置，使用傳感器用振子例如石英振子，檢測該傳感器用振子的固有振動頻率的變化，對感知對象物進(jìn)行感知，該傳感器用振子的表面形成有用于吸附感知對象物的吸附層，固有振動頻率由于感知對象物的吸附而發(fā)生改變。
背景技術(shù)：
為了達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，迫切需要把握河流和土壤中的各種環(huán)境污染物質(zhì)的濃度，即使是極微量的污染物質(zhì)對人體也會有很強的毒性，因此希望能夠確立微量污染物質(zhì)的測量技術(shù)。作為最近引起注目的污染物質(zhì)之一有二噁英，作為測定該二噁英的方法，已知有使用氣相色譜質(zhì)量分析計的方法及ELISA法(適用酶聯(lián)免疫測定法)。根據(jù)氣相色譜質(zhì)量分析計，能夠進(jìn)行10-22g/ml數(shù)量級的高精度的微量分析，但裝置價格極高，因此分析成本也會上升，且具有分析需要長時間的缺點。此外，ELISA法與氣相色譜質(zhì)量分析計相比，雖然裝置價格、分析價格低，分析所需時間短，但存在有分析精度低至10-9g/ml數(shù)量級的缺點。
因此，本發(fā)明者根據(jù)如果感知對象物吸附于水晶振子，其固有振動頻率對應(yīng)于其吸附量而變化，著眼于使用石英振子作為二噁英等污染物質(zhì)的測定裝置的石英傳感器。而且，最近，廣泛進(jìn)行僅某特定分子進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的抗體的開發(fā)，預(yù)先在石英振子的表面(詳細(xì)而言是電極的表面)，使對于檢體引起抗體抗原反應(yīng)的抗體形成為吸附層，能夠進(jìn)行各領(lǐng)域的分析和解析。
另一方面，在使用石英振子測定溶液中的污染物質(zhì)或血液中的抗原的方法中，如果反復(fù)使用傳感器部分，則必須進(jìn)行清洗，并且抗體抗原反應(yīng)有時需要長的時間等，因此通過測定大量檢體，取得分布數(shù)據(jù)而進(jìn)行統(tǒng)計性的評價，所以希望高效率的方法。據(jù)此，本發(fā)明者對于使用多個石英傳感器同時測定進(jìn)行了研究。使用多個石英傳感器的技術(shù)在專利文獻(xiàn)1中有記述，該文獻(xiàn)公開了對大氣中的腐蝕性物質(zhì)的種類及其濃度等進(jìn)行測定的技術(shù)。
然而，在使用多個石英傳感器進(jìn)行測定的情況下存在以下問題。即，石英振子的振蕩頻率由設(shè)計值而決定，但在實際的制品中，相互的振蕩頻率實質(zhì)上不可能完全相同，而且，在石英振子的電極表面形成完全相同大小、厚度的吸附層實質(zhì)上也是不可能的，所以會存在盡管很小的頻率差。因此，如果各石英傳感器之間的距離小、例如相互鄰接的石英傳感器之間的距離小，這些石英傳感器彼此之間會形成空間結(jié)合，結(jié)果被相互的振蕩頻率所拉進(jìn)，導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定。該現(xiàn)象與使天線接近時振蕩頻率變得不穩(wěn)定的情況類似，因此，無法測定正確的頻率，從而難以高精度地對感知對象物進(jìn)行感知，即感知對象物的濃度測定和微量感知對象物的有無。圖11表示了在相互接近的石英傳感器之間，測定的譜與測定的譜重疊狀態(tài)的一個示例。
為了避免這種現(xiàn)象，通過增大石英傳感器相互之間的距離能夠與其對應(yīng)，但導(dǎo)致裝置大型化。本發(fā)明者研究了使用振蕩頻率的設(shè)計值相同的例如8個石英傳感器，對于含有感知對象物的試樣溶液中分別以8個稀釋率稀釋的8個試樣溶液，測定感知對象物的濃度，對該濃度進(jìn)行統(tǒng)計評價，但如果石英傳感器的數(shù)目增多，若不盡量緊湊配置，就不能達(dá)到裝置小型化的目的，不能滿足市場的要求。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2001-99777號公報，圖1和圖24發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種使用多個傳感器用振子的感知裝置，并提供能夠穩(wěn)定地進(jìn)行感知對象物的感知(濃度測定或感知對象物有無的測定)的技術(shù)，該傳感器用振子的表面形成有用于吸附感知對象物的吸附層，含有固有振動頻率由于感知對象物的吸附而發(fā)生改變的石英板等壓電板。
本發(fā)明為一種感知裝置，其特征在于使用傳感器用振子，根據(jù)該傳感器用振子的固有振動頻率的變化，對感知對象物進(jìn)行感知，該傳感器用振子在其表面形成有用于吸附感知對象物的吸附層，并含有固有振動頻率由于感知對象物的吸附而發(fā)生改變的壓電板，該感知裝置包括多個傳感器用振子；多個振蕩回路，用于使上述多個傳感器用振子分別振蕩；測定部，對于這些多個振蕩回路共用設(shè)置，用于測定關(guān)于振蕩回路頻率的信號；信號切換部，用于將上述多個振蕩回路依次與上述測定部切換連接；負(fù)荷切換部，強制地使連接于上述測定部的振蕩回路與未連接于測定部的振蕩回路的各振蕩頻率相互分離，設(shè)置于各上述多個振蕩回路與上述信號切換部之間，用于使各振蕩回路輸出側(cè)的負(fù)荷在第一值與第二值之間切換；和切換控制部，向信號切換部輸出控制信號，以使上述多個振蕩回路分別依次連接于上述測定部，并向上述負(fù)荷切換部輸出控制信號，以使連接于測定部的振蕩回路的輸出側(cè)的負(fù)荷為第一值，而選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路的輸出側(cè)的負(fù)荷為第二值。
負(fù)荷切換部包括分別設(shè)在例如上述多個振蕩回路終端的多個具有第二值的終端負(fù)荷；和開關(guān)，該開關(guān)設(shè)置在各上述多個振蕩回路與上述信號切換部之間，用于使各振蕩回路的輸出側(cè)在上述信號切換部與上述具有第二值的終端負(fù)荷之間進(jìn)行切換連接。
上述切換控制部構(gòu)成為，向上述開關(guān)輸出控制信號，使選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路分別與終端負(fù)荷連接。并且，進(jìn)一步具體而言，還可以列舉在各振蕩回路與信號切換部之間設(shè)置緩沖回路，上述開關(guān)設(shè)置于各振蕩回路與各緩沖回路之間的結(jié)構(gòu)。選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路，可以是未連接于測定部的全部振蕩回路，也可以是一部分的振蕩回路。此外，本發(fā)明還可以構(gòu)成為，包括傳感器部，包含用于保持各傳感器用振子而設(shè)置于每個傳感器用振子的保持部件和該傳感器用振子的電極的連接端子；和測定器本體，可裝拆上述傳感器部的連接端子，并且包含各振蕩回路和測定部。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成為，使用多個固有振動頻率由于感知對象的吸附而發(fā)生改變的傳感器用振子，例如石英振子，對于與各傳感器用振子相對應(yīng)的各振蕩回路設(shè)置并依次切換連接用于測定頻率變化的共用的測定部，使連接于測定部的振蕩回路的終端負(fù)荷為第一值，而選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路，例如未連接于測定部的全部振蕩回路的終端負(fù)荷為第二值。因此，能夠強制地使傳感器用振子相互的振蕩頻率分離，避免相互的譜重疊。所以能夠穩(wěn)定地進(jìn)行感知對象物的感知(濃度測定和感知對象物有無的測定)。而且，由于使測定部共用于多個傳感器用振子，所以能夠簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。


圖1是表示本發(fā)明的感知裝置的實施方式的外觀和石英傳感器的立體圖。
圖2是表示上述實施方式中使用的石英傳感器的縱截面圖。
圖3是表示石英傳感器中使用的石英振子和連接端子的立體圖。
圖4是表示上述實施方式的全體回路結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖5是表示上述實施方式的回路中使用的振蕩輸出部的回路圖。
圖6是表示簡化上述實施方式的全體電路、且終端負(fù)荷切換部的切換狀態(tài)的電路框圖。
圖7是表示上述實施方式中8個石英傳感器的各頻率變化量與試樣溶液的稀釋率關(guān)系的特性圖。
圖8是表示在相互接近的石英傳感器之間，測定的譜與測定的譜重疊狀態(tài)的特性圖。
圖9是表示圖8所示的回路模塊的一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示選取自圖8所示框圖的旋轉(zhuǎn)矢量的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明適用例的框圖。
具體實施例方式
下面詳細(xì)說明本發(fā)明的感知裝置的實施方式。該實施方式在振蕩回路的后段電路中有主要部分，首先對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單說明。如圖1所示，該感知裝置包括多個例如8個作為傳感器部的石英傳感器1，和能夠自由地裝拆這些石英傳感器1的測定器本體100。石英傳感器1構(gòu)成為，如圖1和圖2所示，在作為配線基板的印刷基板21上重疊橡膠片22，設(shè)置石英振子24以堵住設(shè)置于該橡膠片22上的凹部23，并且從橡膠片22的上方安裝上蓋殼25。印刷基板21和橡膠片22構(gòu)成保持部件，石英振子24相當(dāng)于傳感器用振子。在上蓋殼25上，形成有試樣溶液的注入口25a和試樣溶液的觀察口25b，試樣溶液從注入口25a注入，石英振子24上面?zhèn)鹊目臻g充滿試樣溶液。石英振子24下面?zhèn)扔缮鲜霭疾?3構(gòu)成密閉空間，由此構(gòu)成朗之萬型的石英傳感器。
如圖3所示，石英振子24例如在圓形石英板20的兩面設(shè)置有電極24a、24a(背面?zhèn)鹊碾姌O看不到)，這些電極24a、24a通過導(dǎo)電性接合劑26與設(shè)置在印刷基板21上的連接端子27電連接。并且，在石英振子24的一面例如電極24a的表面上，形成有用于吸附感知對象物的吸附層(未圖示)。而且，各石英傳感器1的連接端子27直接裝拆于測定器本體100的連接端子側(cè)，連接時形成各石英傳感器1排列為橫的一列、且注入口25a向上的狀態(tài)。其中，在本例中，石英板20相當(dāng)于固有振動頻率由于感知對象物的吸附而發(fā)生改變的壓電板。
測定器本體100內(nèi)置有用于使石英傳感器1振蕩的振蕩回路和用于測定來自振蕩回路的頻率信號的頻率的測定部。參照圖4對測定器本體100的內(nèi)部回路進(jìn)行說明。在本例中，準(zhǔn)備了8溝槽(channel)的振蕩輸出部，以安裝8個石英傳感器1，這些8溝槽的振蕩輸出部用符號31～38表示。在振蕩輸出部31～38的后段，通過信號切換部4，連接有用于測定關(guān)于振蕩回路頻率的信號的測定部200。信號切換部4構(gòu)成為，組合開關(guān)SW1～SW7，使振蕩輸出部31～38中的任意一個即檢測端一側(cè)的8個溝槽的一個與測定部200連接。
該測定部200，可以是例如測定振蕩回路的頻率、根據(jù)其測定結(jié)果求出其變化量的裝置，也可以是如后所述直接求出振蕩回路的頻率變化量的裝置。在本例中，測定部200包括模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器201，將從振蕩輸出部31～38中的任意一個發(fā)送的頻率信號(模擬信號)變換為數(shù)字信號；和計量回路部202，對來自A/D轉(zhuǎn)換器201的數(shù)字信號進(jìn)行處理，計量頻率或直接計量頻率的變化量。
這里，參照圖5，對振蕩輸出部31的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，代表振蕩輸出部31～38。振蕩輸出部31包括振蕩回路51，使石英振子24振蕩，例如由科耳皮茲回路等構(gòu)成；開關(guān)52，構(gòu)成連接于該振蕩回路51輸出側(cè)的負(fù)荷切換部；緩沖回路53，連接于該開關(guān)52一個切換接點A一側(cè)；和終端負(fù)荷54，連接于開關(guān)52另一個切換接點B一側(cè)，例如由電容器C1與電阻R1的并聯(lián)回路構(gòu)成。C2～C5是電容器。
由于振蕩頻率和輸出水平被輸出側(cè)的負(fù)荷值所左右，所以振蕩回路51隔著緩沖回路53與測定部200側(cè)連接，使負(fù)荷值不發(fā)生變動。本發(fā)明就是利用振蕩回路51的振蕩頻率和輸出水平隨輸出側(cè)負(fù)荷的大小而敏感地變化，使得在振蕩回路51未連接于測定部200時，利用開關(guān)52的切換，使振蕩回路51的輸出側(cè)連接于終端負(fù)荷54，具有與連接于緩沖回路53時的振蕩頻率不同的振蕩頻率。即，如果振蕩回路51連接于緩沖回路53時輸出側(cè)的負(fù)荷為第一值，切換到終端負(fù)荷54側(cè)時的輸出側(cè)的負(fù)荷則為第二值。并且，設(shè)定該第二值的大小，使其能夠強制地使8個溝槽中連接于測定部200的溝槽中的振蕩回路51與未連接于測定部200的溝槽中的振蕩回路51的振蕩頻率分離，避免互相的譜重疊。并且，通過減小輸出水平，同時能夠降低結(jié)合的絕對量。具體而言，例如設(shè)定終端負(fù)荷54的值(第二值)，使得將開關(guān)52切換到終端負(fù)荷54時的振蕩頻率與將開關(guān)52切換到緩沖回路53時的振蕩頻率有數(shù)百ppm左右的偏差。進(jìn)一步舉出具體例，例如，如果是31.1MHz的振蕩回路，則設(shè)定25kHz的偏差。
如上所述，對于相互的振蕩回路51的輸出，為了避免譜的重疊，即為了避免被相互的振蕩頻率所拉進(jìn)而導(dǎo)致振蕩頻率不穩(wěn)定的現(xiàn)象，振蕩頻率的偏差量越大越優(yōu)選，但是若偏差過大，將從測定部200切斷的溝槽連接于測定部200時，至振蕩頻率恢復(fù)到原來大小并穩(wěn)定就需要較長的時間，于是溝槽的切換速度減慢，測定的時間延長，所以應(yīng)該兼顧二者而決定。
圖6是表示8溝槽中各自的振蕩回路51、構(gòu)成負(fù)荷切換部的開關(guān)52與切換控制部40相關(guān)聯(lián)的回路圖。切換控制部40具有以下功能向信號切換部4輸出控制信號，使各個振蕩回路51依次一個個地連接于上述測定部200，即成為8個溝槽依次一個個地連接的狀態(tài)；并且向開關(guān)52輸出控制信號，使連接于測定部200的溝槽的振蕩回路51以外的振蕩回路分別連接于終端負(fù)荷54。
下面，對上述實施方式的作用進(jìn)行說明。首先將石英傳感器1插入測定器本體100，例如在石英振子1為空的狀態(tài)下，利用信號切換部4將包含振蕩回路51的各溝槽依次連接于測定部200。在測定部200中，通過A/D轉(zhuǎn)換器201將來自各振蕩回路51的振蕩頻率讀入計量回路部202，例如求出此時的各振蕩頻率(空白值)。其中，為了求出空白值，也可以向石英傳感器1內(nèi)注入純水或其它溶液。接著準(zhǔn)備檢體試樣溶液的稀釋率彼此變化的8個測定用試樣溶液，將它們分別注入8個石英傳感器1，利用信號切換部4將各溝槽依次連接于測定部200，求出各振蕩頻率，求出由于將試樣溶液加入每個溝槽而引起的振蕩頻率的變化量。此外，在這種情況下，除了石英振子24的吸附層吸附有感知對象物質(zhì)之外，再加上由于石英振子24與液體接觸而引起的變化量，所以，例如預(yù)先求出將純水注入石英傳感器1時的振蕩頻率的變化量，就能夠?qū)⑾チ嗽撟兓康闹底鳛轭l率變化量的計量值進(jìn)行處理。而且，也可以在將試樣溶液注入石英傳感器1之前，注入純水進(jìn)行振蕩頻率的測定，然后進(jìn)行以試樣溶液取代純水注入石英傳感器1等操作。
而且，與上述溝槽的切換連接動作同期，利用作為負(fù)荷切換部的開關(guān)52進(jìn)行振蕩回路51的切換。即，通過將圖2所示的開關(guān)SW1、SW5和SW7切換到接點A一側(cè)，使振蕩輸出部31連接于測定部200時，將振蕩輸出部31的開關(guān)52切換到接點A一側(cè)，作為其它溝槽的振蕩輸出部32～38的開關(guān)52切換到接點B一側(cè)，這些振蕩回路51的輸出側(cè)與終端負(fù)荷54連接。這樣，能夠依次同期進(jìn)行振蕩輸出部32與測定部200的切換連接以及振蕩回路51的輸出側(cè)的負(fù)荷的切換連接。
圖7根據(jù)如上所述對于8溝槽進(jìn)行測定的測定結(jié)果，表示試樣溶液的稀釋率與頻率變化量(頻率差)的關(guān)系。例如根據(jù)該關(guān)系進(jìn)行試樣溶液中感知對象物質(zhì)濃度的評價。其中，作為感知裝置的使用方法，不限于向各石英傳感器1中注入與原來的試樣溶液相同、各種改變了稀釋率的試樣溶液，也適用于向石英傳感器1中注入檢體本身不同的試樣溶液的情況。
根據(jù)上述實施方式，對于與各石英傳感器1對應(yīng)的各振蕩回路51，設(shè)置并依次連接用于測定頻率變化的共用的測定部200。而且，利用構(gòu)成負(fù)荷切換部的開關(guān)52使連接于測定部200的振蕩回路51以外的振蕩回路51連接于終端負(fù)荷54，由此能夠使連接于測定部200的溝槽中所含(與測定相關(guān))的振蕩回路51的輸出側(cè)的負(fù)荷值不同于待機中的振蕩回路51的輸出側(cè)的負(fù)荷值，強制地使相互的振蕩頻率分離，所以能夠避免相互的譜重疊。因此，能夠避免由于二者的振蕩頻率相互拉進(jìn)而導(dǎo)致振蕩頻率的不穩(wěn)定的情況，結(jié)果能夠穩(wěn)定地進(jìn)行感知對象物的感知(濃度的測定和感知對象物有無的測定)。
其中，在本例中，對于連接于測定部200的溝槽以外的全部溝槽，使振蕩回路51的輸出側(cè)連接于終端負(fù)荷54，但是對于距測定溝槽的石英傳感器1離開一定程度、不可能發(fā)生空間結(jié)合的溝槽，也可以不與終端負(fù)荷54側(cè)連接，例如也可以僅對于含有與測定的石英傳感器1相鄰接的石英傳感器1的溝槽，進(jìn)行開關(guān)52的切換控制，使其與終端負(fù)荷54側(cè)連接。
以上，測定部200可以測定各石英傳感器1的振蕩頻率，例如計數(shù)空白值和注入了試樣溶液時的振蕩頻率，存儲這些計數(shù)值并求出二者的差，即頻率的變化量；還可以進(jìn)一步基于根據(jù)該變化量預(yù)先取得的檢量線，求出并表示感知對象物的濃度；或者決定對于頻率變化量的閾值，判定感知對象物的有無。而且，測定部200不限于對于振蕩回路51的振蕩頻率進(jìn)行計數(shù)，也可以是直接求得振蕩頻率的變化量。
作為直接求得振蕩頻率變化量的方法，可以列舉出以下的方法。由基準(zhǔn)時鐘信號對來自振蕩回路51的頻率信號進(jìn)行取樣，由A/D轉(zhuǎn)換器將該取樣值變換為數(shù)字信號，對于與該數(shù)字信號相對應(yīng)的頻率信號，進(jìn)行由數(shù)字信號的垂直檢波，取出以復(fù)數(shù)形式表示的以相當(dāng)于該頻率信號的頻率變化量的速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矢量時的實數(shù)部分和虛數(shù)部分，同時基于該實數(shù)部分和虛數(shù)部分的各時系列數(shù)據(jù)，求出頻率信號的頻率變化量。
對實現(xiàn)該方法的例子進(jìn)行描述。在圖8中，6是基準(zhǔn)時鐘發(fā)生部，為了對來自振蕩回路51的高頻信號進(jìn)行取樣，輸出作為頻率穩(wěn)定性極高的頻率信號的時鐘信號。61是A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，由來自基準(zhǔn)時鐘發(fā)生部6的時鐘信號對來自振蕩回路51的高頻信號進(jìn)行取樣，將該取樣值作為數(shù)字信號輸出。由該數(shù)字信號特定的高頻信號也包括基波以外的高次諧波。即對具有高次諧波失真的正弦波進(jìn)行取樣的情況下，該高次諧波成分受到折回的影響，根據(jù)情況，假定頻率譜的頻率軸上基波的頻率與高次諧波的頻率重疊的情況。因此，需要避免這種重疊，得到正確的感知動作。
通常而言，在由頻率fs的時鐘信號對頻率f1的正弦波信號進(jìn)行了取樣的情況下，其取入結(jié)果的頻率f2由(1)式表示。其中，mod(，)表示modulo函數(shù)。
f2＝|mod(f1+fs/2，fs)-fs/2| …… (1)在該取入結(jié)果中，相對于基波，n次高次諧波的頻率表示為n×(基波頻率)，所以如果將其作為f2代入上述(1)式，則能夠計算高次諧波以怎樣的頻率取入。通過使用該計算，能夠設(shè)定來自振蕩回路51的高頻信號的頻率fc和取樣頻率(時鐘信號的頻率)fs，使基波的頻率與高頻波的頻率不重疊。例如fc設(shè)定為11MHz，fs設(shè)定為12MHz。在這種情況下，由作為來自A/D轉(zhuǎn)換器61的數(shù)字信號的輸出信號所特定的頻率信號的基波為1MHz的正弦波。其中，如果fc/fs為11/12，則基波的頻率與高次諧波的頻率不重疊，但fc/fs并不限于該值。
在A/D轉(zhuǎn)換器61的后段，依次設(shè)置有載波移動器7和低通濾波器8。載波移動器7和低通濾波器8，在使由來自A/D轉(zhuǎn)換器61的數(shù)字信號所特定的1MHz的正弦波信號為Acos(ω0t+θ)時，相當(dāng)于取出與該正弦波信號的頻率變化量相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矢量的裝置，進(jìn)一步具體而言，相當(dāng)于取出用復(fù)數(shù)表示旋轉(zhuǎn)矢量時的實數(shù)部分與虛數(shù)部分的裝置。
即，如圖9所示，載波移動器7具有對于上述正弦波信號乘以cos(ω0t)的乘法計算部71a和對于上述正弦波信號乘以-sin(ω0t)的乘法計算部71b。乘法計算部71a的輸出和乘法計算部71b的輸出分別由(2)式與(3)式表示。
Acos(ω0t+θ)·cos(ω0t)＝1/2·Acosθ+1/2{cos(2ω0t)·cosθ+sin(2ω0t)·sinθ}……(2)Acos(ω0t+θ)·-sin(ω0t)＝1/2·Asinθ-1/2{sin(2ω0t)·cosθ+cos(2ω0t)·sinθ}……(3)因此，乘法計算部71a的輸出和乘法計算部71b的輸出分別通過低通濾波器72a和72b，能夠去除2ω0t的頻率信號，所以，結(jié)果能夠從低通濾波器72取出1/2·Acosθ和1/2·Asinθ。其中，低通濾波器72由低通濾波器72a和72b構(gòu)成。低通濾波器72中實際的數(shù)字處理為，計算與從載波移動器71輸出的時系列數(shù)據(jù)連續(xù)的多個數(shù)據(jù)、例如6個數(shù)據(jù)的移動平均。
并且，如果由Acos(ω0t+θ)表示的正弦波信號的頻率發(fā)生變化，Acos(ω0t+θ)就會成為Acos(ω0t+θ+ω1t)。因此，1/2·Acosθ成為1/2·Acos(θ+ω1t)，1/2·Asinθ成為1/2·Asin(θ+ω1t)。即，從低通濾波器72所得到的輸出是與正弦波信號[Acos(ω0t+θ)]的頻率變化量(ω1t)相對應(yīng)的信號，具體而言，是用復(fù)數(shù)表示以該頻率變化量的速度旋轉(zhuǎn)的矢量時的實數(shù)部分(I)和虛數(shù)部分(Q)。
圖10是表示該旋轉(zhuǎn)矢量的圖，該旋轉(zhuǎn)矢量的長度為A，旋轉(zhuǎn)速度為ω1t。所以，如果上述正弦波信號的頻率不發(fā)生變化，則ω1t為零，該旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)速度為零，但如果石英振子24吸附有感知對象物質(zhì)，石英振子24的頻率變化，由此引起上述正弦波信號的頻率發(fā)生變化，則以對應(yīng)于該變化量的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。所以，基于從低通濾波器72輸出的、用復(fù)數(shù)表示旋轉(zhuǎn)矢量時的實數(shù)部分(I)和虛數(shù)部分(Q)，通過由頻率差計算部9計算該速度，就能夠得到頻率差，即頻率的變化量。此外，該計算還可以采用例如求出某一時刻的旋轉(zhuǎn)矢量的相位與下一個由時鐘決定的時刻的該旋轉(zhuǎn)矢量的相位，求出該相位差的方法。
權(quán)利要求
1.一種感知裝置，其特征在于使用傳感器用振子，根據(jù)該傳感器用振子的固有振動頻率的變化，對感知對象物進(jìn)行感知，該傳感器用振子在其表面形成有用于吸附感知對象物的吸附層，并含有固有振動頻率由于感知對象物的吸附而發(fā)生改變的壓電板，該感知裝置包括多個傳感器用振子；多個振蕩回路，用于使所述多個傳感器用振子分別振蕩；測定部，對于這些多個振蕩回路共用設(shè)置，用于測定關(guān)于振蕩回路頻率的信號；信號切換部，用于將所述多個振蕩回路依次與所述測定部切換連接；負(fù)荷切換部，強制地使連接于所述測定部的振蕩回路與未連接于測定部的振蕩回路的各振蕩頻率相互分離，設(shè)置于各所述多個振蕩回路與所述信號切換部之間，用于使各振蕩回路輸出側(cè)的負(fù)荷在第一值與第二值之間切換；和切換控制部，向信號切換部輸出控制信號，以使所述多個振蕩回路分別依次連接于所述測定部，并向所述負(fù)荷切換部輸出控制信號，以使連接于測定部的振蕩回路的輸出側(cè)的負(fù)荷為第一值，而選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路的輸出側(cè)的負(fù)荷為第二值。
2.如權(quán)利要求1所述的感知裝置，其特征在于負(fù)荷切換部包括分別設(shè)在所述多個振蕩回路終端的多個具有第二值的終端負(fù)荷；和開關(guān)，設(shè)置在各所述多個振蕩回路與所述信號切換部之間，用于使各振蕩回路的輸出側(cè)在所述信號切換部與所述具有第二值的終端負(fù)荷之間進(jìn)行切換連接，所述切換控制部向所述開關(guān)輸出控制信號，以使選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路分別與終端負(fù)荷連接。
3.如權(quán)利要求2所述的感知裝置，其特征在于在所述多個振蕩回路與信號切換部之間分別設(shè)置有緩沖回路，所述開關(guān)設(shè)置于各振蕩回路與各緩沖回路之間。
4.如權(quán)利要求1所述的感知裝置，其特征在于選自未連接于測定部的振蕩回路中的振蕩回路，是未連接于測定部的全部振蕩回路。
5.如權(quán)利要求1所述的感知裝置，其特征在于，包括傳感器部，包含用于保持各傳感器用振子而設(shè)置于每個傳感器用振子的保持部件和該傳感器用振子的電極的連接端子；和測定器本體，可裝拆所述傳感器部的連接端子，并且包含各振蕩回路和測定部。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，使用例如含有石英振子的多個石英傳感器，能夠避免基于相互接近的石英傳感器之間的空間結(jié)合而引起的頻率測定的不穩(wěn)定性，該石英振子的固有振動頻率由于感知對象物的吸附而發(fā)生變化。作為具體的解決方法，對于與各石英傳感器(1)相對應(yīng)的各振蕩回路(51)，設(shè)置并依次切換連接用于測定頻率變化的共用的測定部(200)，利用構(gòu)成負(fù)荷切換部的開關(guān)(52)，將連接于測定部(200)的振蕩回路(51)以外振蕩回路(51)與終端負(fù)荷(54)連接，由此使連接于測定部(200)的溝槽中包含(與測定相關(guān))的振蕩回路(51)輸出側(cè)的負(fù)荷值不同于待機中的振蕩回路(51)輸出側(cè)的負(fù)荷值，強制地使相互的振蕩頻率分離。
文檔編號G01N5/02GK101095039SQ200580045358
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者大西直樹, 鹽原毅 申請人:日本電波工業(yè)株式會社