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J-GLOBAL ID：200903033565850270

QCMセンサおよびQCMセンサによる測定方法

Inventor： 中澤 光男 ,  黒岩 真弓
Applicant, Patent owner： 中澤 光男 ,  黒岩 真弓 ,  株式会社アドバンテスト ,  北斗電工株式会社 ,  株式会社明電舎
Agent (2)： 橋本 剛 ,  鵜澤 英久
Gazette classification：公開公報
Application number (International application number)：2004251913
Publication number (International publication number)：2006078181
Application date： Aug. 31, 2004
Publication date： Mar. 23, 2006
Summary：

【課題】測定精度を高め、さらに微量物質量の測定に限らず、粘度や温度などに測定対象を拡張したQCMセンサを実現する。【解決手段】試料溶液等に含まれる微量物質量Δmの検知・定量に、測定容器1内の水晶振動子3の面を試料溶液に晒し、発振器5の発振周波数fをカウンタ6で計数し、ディジタル演算器7は電気的等価回路モデルの直列抵抗Raと、直列インダクタンスLaと、直列キャパシタンスCaと並列キャパシタンスC0’水晶振動子のQ値の各変化率を、試料成分の微量物質量Δmと水晶板の平均密度ρ’と圧電項を含む弾性定数C66’と水晶板と試料との間の粘度η’などの各変化率との関係式から微量物質量Δmを求める。微量物質の検出に代えて、平均密度ρ’と弾性定数C66’と粘度η’等の各変化率のいずれか1つを求めること、また、ディジタルサーモメータ4の計測温度による補正を行うことなども含む。【選択図】図1(a)

Claim (excerpt)：

水晶振動子の主電極表面を試料ガス、あるいは試料溶液に晒したときに、水晶振動子の共振周波数やインピーダンスなどの電気的特性の変化から、あるいは水晶振動子の発振周波数の変化やインピーダンス等の電気的特性の変化から、試料ガス、あるいは試料溶液に含まれる試料成分や試料物性等を求めるQCMセンサであって、 前記水晶振動子の振動現象について、弾性力学的エネルギーと電気的等価回路モデルを基にした電気的エネルギーとの類推対応から、さらに力に対する電圧対応を基調にして、前記水晶振動子の弾性力学的損失エネルギーに対応する電気的損失エネルギーに関係する等価直列電気抵抗Raと、弾性力学的運動エネルギーに対応する電磁的エネルギーに関係する等価直列インダクタンスLaと、弾性力学的ポテンシャルエネルギーに対応する電気的静電エネルギーに関係する等価直列キャパシタンスCaと、さらにこれらの等価直列回路Ra,La,Caに並列に存在する誘電体としての等価並列キャパシタンスC0’からなる4素子を前記水晶振動子が前記試料ガスまたは試料溶液と相互作用した結果として発現された等価回路定数としておく手段と、 前記水晶振動子のRa,La,Ca,C0’と性能指数Q値が、前記試料ガス、または試料溶液との相互作用の結果、それぞれの変化率ΔRa/Ra、ΔLa/La、ΔCa/Ca、ΔC0’/C0’、ΔQ/Qが与えられたとき、これらを前記水晶振動子の粘度η’の変化率Δη’/η’、同様に前記水晶振動子の弾性力学的平均密度ρ’の変化率Δρ’/ρ’、同様に前記水晶振動子の弾性力学的質量mの変化率Δm/m、同様に前記水晶振動子の圧電項を考慮した弾性力学的弾性定数C66’の変化率ΔC66’/C66’等の関係で定めておく手段と、 前記水晶振動子の電気的等価回路定数とQ値の各変化率ΔRa/Ra、ΔLa/La、ΔCa/Ca、ΔC0’/C0’、ΔQ/Qの測定値と前記の関係から定まる変化率Δη’/η’および弾性力学的諸量の各変化率Δρ’/ρ’、Δm/m、ΔC66’/C66’の少なくとも一つを求める手段、または変化率Δη’/η’、Δρ’/ρ’、Δm/m、ΔC66’/C66’のすべてを同時に求める手段とを備えたことを特徴とするQCMセンサ。

IPC (1)：

G01N 5/02

FI (1)：

G01N5/02 A

Patent cited by the Patent：

Cited by applicant (4)

• 特開昭62-64934
  
• 特開昭63-11835
  
• 特開昭62-288546
  
• 特開昭62-288547