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JP2006010431A - Mass detector - Google Patents

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JP2006010431A
JP2006010431A JP2004186183A JP2004186183A JP2006010431A JP 2006010431 A JP2006010431 A JP 2006010431A JP 2004186183 A JP2004186183 A JP 2004186183A JP 2004186183 A JP2004186183 A JP 2004186183A JP 2006010431 A JP2006010431 A JP 2006010431A
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JP
Japan
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mass
frequency
crystal resonator
change
crystal
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Pending
Application number
JP2004186183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daijiro Kinoshita
大日郎 木下
Daisuke Satake
大輔 佐竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HORIBA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Original Assignee
HORIBA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by HORIBA BIOTECHNOLOGY CO Ltd filed Critical HORIBA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority to JP2004186183A priority Critical patent/JP2006010431A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly sensitive, versatile and compact mass detector of high measuring precision capable measuring quickly a specified substance in a solution or a state of the solution by a simple method. <P>SOLUTION: This mass detector using the QCM method by a quartz oscillator 1 is constituted to compute changes of signal levels in a plurality of frequencies indicating different output characteristics in the vicinity of a resonance frequency of the quartz oscillator 1 and to measure a very small change of a mass. The change of the signal level is computed using Expression 1 and Expression 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、質量検出装置に関し、特に、溶液中における水晶振動子電極表面に固定された物質の質量を簡単な手法、具体的にはQCM(Quartz Crystal Microbalance)法によって測定することに関する。   The present invention relates to a mass detector, and more particularly to measuring the mass of a substance fixed on a surface of a crystal resonator electrode in a solution by a simple method, specifically, a QCM (Quartz Crystal Microbalance) method.

従来、溶媒中の水分測定あるいは液体の粘度測定など特定物質の測定において、水晶振動子を用い、電極表面に固定された物質の質量変化を測定する方法が知られている。こうした水晶振動子を用いた測定は、大きく発振法とインピーダンス法の2つに分けることができる。   Conventionally, a method of measuring a mass change of a substance fixed on an electrode surface by using a quartz crystal resonator is known for measuring a specific substance such as a measurement of moisture in a solvent or a viscosity of a liquid. Measurement using such a crystal resonator can be roughly divided into two methods, an oscillation method and an impedance method.

発振法とは、図10に示すように、水晶振動子(Xtal)1を帰還素子とした発振回路11および周波数カウンタ12から構成され、発振回路の出力を周波数カウンタ12の入力端子に接続し、発振回路11において発生した発振周波数を計数する方法であって、計数結果を表示、あるいは外部データ処理装置に接続、出力されている。つまり、水晶振動子1の電極表面の質量が変化することにより、発振周波数が変化し、この発振周波数の変化を質量の変化と関係づけることにより微小質量の検出を行っている。図10の方式は入力信号が周波数といったアナログ信号であるが、周波数カウンタ12を用いることによりデジタル数値の結果が得られるのでAD変換等の手法が不用で、この点は有利であった。   As shown in FIG. 10, the oscillation method is composed of an oscillation circuit 11 and a frequency counter 12 using a crystal resonator (Xtal) 1 as a feedback element, and an output of the oscillation circuit is connected to an input terminal of the frequency counter 12. In this method, the oscillation frequency generated in the oscillation circuit 11 is counted, and the counting result is displayed or connected to and output from an external data processing device. That is, when the mass of the electrode surface of the crystal unit 1 is changed, the oscillation frequency is changed, and a minute mass is detected by relating the change of the oscillation frequency to the change of the mass. The method of FIG. 10 is an analog signal whose frequency is the input signal, but a digital numerical result can be obtained by using the frequency counter 12, so that a method such as AD conversion is unnecessary, which is advantageous.

一方、インピーダンス法とは、水晶振動子に任意の周波数の交流信号を印加し、水晶振動子のインピーダンスの周波数特性から水晶振動子の主共振周波数値を求める方式をいい、具体的には、発振回路、V−Fコンバータ、電流電圧変換回路、ピークホールド回路から構成され、周期的に所定周波数範囲を掃引する交流信号を水晶振動子に印加し、そのとき水晶振動子に流れる電流を電圧に変換し、その電圧のピーク値を測定し、共振時の水晶振動子のインピーダンス特性をリアルタイムで測定する方法が提案されている(例えば特許文献1)。   On the other hand, the impedance method refers to a method in which an AC signal of an arbitrary frequency is applied to a crystal resonator and the main resonance frequency value of the crystal resonator is obtained from the frequency characteristics of the impedance of the crystal resonator. A circuit, V-F converter, current-voltage converter, and peak hold circuit are applied to the crystal unit, and an alternating current signal that periodically sweeps a predetermined frequency range is applied to the crystal unit. Then, a method has been proposed in which the peak value of the voltage is measured and the impedance characteristics of the quartz crystal resonator at resonance are measured in real time (for example, Patent Document 1).

また、水晶振動子のインピーダンスあるいは共振周波数の測定に関し、ネットワークアナライザーを用いて、位相曲線による共振周波数算出方法から複素インピーダンスのリアクタンスによる共振周波数算出手段とすることで、測定ポイント数を低減し、かつ共振周波数算出誤差の少ない水晶振動子のインピーダンスや共振周波数の測定装置及び測定方法が提案されている(例えば特許文献2)。
特開平06−109676号公報 特開平08−248072号公報
In addition, regarding the measurement of the impedance or resonance frequency of the crystal resonator, the number of measurement points is reduced by using a network analyzer as the resonance frequency calculation means based on the reactance of the complex impedance from the resonance frequency calculation method based on the phase curve, and A measuring device and a measuring method for impedance and resonance frequency of a crystal resonator with little resonance frequency calculation error have been proposed (for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 06-109676 Japanese Patent Laid-Open No. 08-248072

しかしながら、上記の測定方法あるいは測定装置には次に述べるような問題点が生じることがある。   However, the measurement method or measurement apparatus described above may have the following problems.

つまり、発振法にあっては、検出応答時間に関し、一般的に1Hzの変化を検出するのに単位時間当りの計数値から単位時間である1秒必要であり、これ以上の応答速度を得るには周波数カウンタに特別な工夫が必要となり、装置の複雑化、コスト高の原因になっていた。また、生体反応などのように振動子の微小な質量変化を検出する必要がある場合にあっては、高い検出感度が要求される。検出感度を上げるには、計数時間を大きくすれば可能であるが、応答速度が犠牲となるという課題が生じる。   That is, in the oscillation method, in general, 1 second, which is a unit time, is required from the count value per unit time to detect a change of 1 Hz with respect to the detection response time, and a response speed higher than this is required. However, a special device was required for the frequency counter, which caused the device to be complicated and expensive. Further, when it is necessary to detect a minute mass change of the vibrator, such as a biological reaction, high detection sensitivity is required. Increasing the detection sensitivity is possible by increasing the counting time, but the problem arises that the response speed is sacrificed.

また、発振方式のQCM法は、発振周波数が、下数式4に示すような水晶振動子の主共振周波数fに近い周波数で発振することから発振周波数変化を質量の変化として検出する手法であるが、

Figure 2006010431
厳密には発振周波数がR、Cの影響を受けるので、電極表面に付着した物質の質量だけでなく、粘弾性、温度、ストレス、振動子に接する液体との物理的、および化学的相互作用等、さまざまな要因に影響を受けることが明らかになってきた。つまり、発振周波数は水晶振動子の等価定数(L、C、R、C)の変動影響を受けるため、接液中ではRが大きくなる。従って、Rの影響を少なくするためには、溶液の温度を一定にする必要があり、例えば±0.1℃以下の正確な温度制御が必要であり、装置のコスト高の原因になっていた。 Further, the oscillation type QCM method is a method of detecting an oscillation frequency change as a mass change because the oscillation frequency oscillates at a frequency close to the main resonance frequency f 0 of the crystal resonator as shown in the following formula 4. But,
Figure 2006010431
Strictly speaking, since the oscillation frequency is affected by R 1 and C 0 , not only the mass of the substance attached to the electrode surface but also the physical and chemical interaction with the viscoelasticity, temperature, stress, and the liquid in contact with the vibrator. It has become clear that it is influenced by various factors, such as action. That is, the oscillation frequency to receive the effect of a variation in the equivalent constants of the crystal oscillator (L 1, C 1, R 1, C 0), R 1 becomes larger in wetted. Therefore, in order to reduce the influence of R 1 , it is necessary to make the temperature of the solution constant. For example, accurate temperature control of ± 0.1 ° C. or less is necessary, which causes high cost of the apparatus. It was.

一方、従前のインピーダンス法による測定装置については、回路構成が大変複雑であり各種の用途の要請に対応できないという欠点があった。特に、使用している電流−電圧変換回路において、水晶振動子は10MHz以下の水晶振動子なので、これ以上の周波数の水晶振動子に対する正確な電流−電圧変換回路を具体化するのは困難であった。また、ネットワークアナライザーを用いた測定装置及び測定方法については、高価なネットワークアナライザーを必要としているので測定装置自体も高価にならざるを得ない欠点がある。また、厳密な共振周波数を求めるには複雑な回路手法を用いることが必要となり、特にこれを実用化するには、高周波RF信号の処理など高度な技術が必要となり、さらに複雑な回路構成となる。また、コストが高く、エネルギー効率の面でも問題があった。   On the other hand, the conventional measuring apparatus using the impedance method has a drawback that the circuit configuration is very complicated and cannot meet the demands of various applications. In particular, in the current-voltage conversion circuit used, since the crystal resonator is a crystal resonator of 10 MHz or less, it is difficult to realize an accurate current-voltage conversion circuit for a crystal resonator having a frequency higher than this. It was. In addition, the measuring apparatus and measuring method using a network analyzer have a drawback that the measuring apparatus itself must be expensive because an expensive network analyzer is required. In addition, it is necessary to use a complicated circuit technique to obtain a strict resonance frequency, and in particular, advanced technology such as high-frequency RF signal processing is required for practical use, resulting in a more complicated circuit configuration. . In addition, the cost is high and there is a problem in terms of energy efficiency.

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決し、水晶振動子を用いた質量検出装置において、簡単な手法で、高感度で、迅速かつ汎用性が高く、高い測定精度を有するコンパクトな、溶液中の特定物質あるいは溶液の状態を測定する質量検出装置の提供を目的とする。つまり、溶液中における水晶振動子電極表面に固定された物質の微小質量増加を、簡便な構成からなる質量検出装置によって測定することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-described problems, and is a compact, high-sensitivity, rapid, versatile, and high-accuracy measuring device that uses a crystal resonator to solve the above-described problems. An object of the present invention is to provide a mass detection device for measuring a specific substance in a solution or a state of the solution. That is, an object is to measure a minute mass increase of a substance fixed on the surface of a crystal resonator electrode in a solution by a mass detection device having a simple configuration.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す質量測定装置により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by a mass measuring apparatus shown below, and have completed the present invention.

本発明は、水晶振動子によるQCM法を用いた質量検出装置であって、前記水晶振動子の共振周波数近傍の異なる出力特性を示す複数の周波数における信号量の変化を演算し、質量の微小変化を測定することを特徴とする。   The present invention is a mass detection apparatus using a QCM method using a crystal resonator, which calculates a change in signal amount at a plurality of frequencies indicating different output characteristics in the vicinity of the resonance frequency of the crystal resonator, and performs a minute change in mass. Is measured.

上述のように、水晶振動子の等価直列抵抗Rは特に溶液中ではその値が大きくなり加えて周囲温度に対する影響も大きく、水晶振動子の出力特性も、同様に溶液中、周囲温度の影響を大きく受けることになる。本発明者は、水晶振動子の出力特性が、その共振周波数近傍において、水晶振動子の等価定数の変化が一番大きく、測定結果に現れる周波数であり、等価回路を形成する要素によって算出される理論上の特性とよく合致するとともに、短い時間であれば水晶振動子の定数は変化することは無いと判断した。 As mentioned above, larger influence on the ambient temperature in addition the value is increased in the equivalent series resistance R 1 in particular solutions of the crystal oscillator, the output characteristic of the crystal oscillator is likewise in solution, the effect of ambient temperature Will be greatly affected. The present inventor calculated the output characteristics of the crystal resonator in the vicinity of the resonance frequency, the frequency at which the change in the equivalent constant of the crystal resonator is the largest, and the frequency appearing in the measurement result, which is calculated by the elements forming the equivalent circuit It was in good agreement with the theoretical characteristics, and it was judged that the constant of the crystal unit would not change for a short time.

従って、この近傍での2つの周波数における出力特性を連立演算すれば、演算結果から共振周波数を決定することができるとともに、振動部分の質量に関するLと振動部分の内部摩擦に関するRとに分けた演算結果を得ることができ、理論上等価直列抵抗Rを含まない質量変化−出力特性を得ることができる。つまり、理論上等価直列抵抗Rの影響を受けずに、直接、質量あるいは質量変化を検出することができることとなる。質量検出装置を用いた溶液中の特定物質あるいは溶液の状態の実測においても、この理論に近い特性を得ることができることを確認しており、こうした簡便な構成あるいは手法を用いることによって、溶液中の特定物質あるいは溶液の状態を精度よく測定することが可能となった。また、従前のインピーダンス法では、多くの周波数での測定結果から共振周波数を見つける必要があり測定に時間がかかるが、本方式では最小2点の測定結果から共振周波数を決定するので測定時間を短くすることができる。むろん、選択する周波数は2つに限定されるものではなく、実測での他の誤差要因を考慮して、複数の選択をすることが精度の向上に有効であることはいうまでもない。 Therefore, if the output characteristics at two frequencies in the vicinity are calculated simultaneously, the resonance frequency can be determined from the calculation result, and it is divided into L 1 related to the mass of the vibration part and R 1 related to the internal friction of the vibration part. the operation result can be obtained with, mass change does not include a theoretical equivalent series resistance R 1 - it is possible to obtain output characteristics. In other words, without being affected by the theoretical equivalent series resistance R 1, directly, it becomes possible to detect the mass or mass change. It has been confirmed that characteristics close to this theory can be obtained even in actual measurement of a specific substance or solution state in a solution using a mass detector, and by using such a simple configuration or method, It has become possible to accurately measure the state of a specific substance or solution. In the conventional impedance method, it is necessary to find the resonance frequency from the measurement results at many frequencies, and it takes time to measure. However, in this method, the resonance frequency is determined from the minimum two measurement results, so the measurement time is shortened. can do. Of course, the frequency to be selected is not limited to two, and it is needless to say that selecting a plurality of frequencies in consideration of other error factors in actual measurement is effective in improving accuracy.

本発明は、上記質量検出装置であって、前記信号量の変化を、下記数式1および数式2を用いて演算することを特徴とする。ここで、zはインピーダンス、eは電位、fは周波数、jは虚数、ω=2πf、Lは振動部分の質量、Cは水晶片のコンプライアンス、Rは振動部分の内部摩擦、Cは並列容量を表す。

Figure 2006010431
Figure 2006010431
The present invention is the above-described mass detection device, wherein the change in the signal amount is calculated using the following formulas 1 and 2. Where z is impedance, e is potential, f is frequency, j is imaginary, ω = 2πf, L 1 is the mass of the vibrating part, C 1 is the compliance of the crystal piece, R 1 is the internal friction of the vibrating part, C 0 Represents the parallel capacity.
Figure 2006010431
Figure 2006010431

つまり、上記のような本発明者の知見から、複数の選択された周波数について、上式で表された出力特性に基づく連立方程式をコンピュータで解析することによって、水晶振動子の等価定数を求め、電極に固定化された質量変化に相当する出力を得ることができることとなる。従って、構成が簡単で、ローコスト、かつ省電力で多くの情報を得ることが可能な測定精度の高い質量検出装置の提供が可能となった。具体的には、上式のように、電極表面の質量変化を振動部の質量に相当するLと摩擦等による振動エネルギー損失Rと分離して結果が得られることから、溶液中の特定物質によって引き起こされる水晶振動子電極表面に固定された物質の微小質量増加を測定することで、特定物質の濃度を簡便な構成からなる質量検出装置によって測定することができる。また、本方式では、最小2点の測定結果から共振周波数を決定することが可能であり、最適周波数の選定および測定を非常に短時間で行うことが可能となり、駆動回路や検出回路などの変動要因によるドリフトの影響を殆ど受けることがない。 In other words, from the knowledge of the present inventor as described above, by analyzing a simultaneous equation based on the output characteristics represented by the above equation for a plurality of selected frequencies, the equivalent constant of the crystal resonator is obtained, An output corresponding to a change in mass fixed to the electrode can be obtained. Therefore, it is possible to provide a mass detection device with a high measurement accuracy that is simple in configuration, low cost, and capable of obtaining a large amount of information with low power consumption. Specifically, as shown in the above formula, the change in the mass of the electrode surface is separated from L 1 corresponding to the mass of the vibration part and the vibration energy loss R 1 due to friction or the like, so that the result is obtained. By measuring the minute mass increase of the substance fixed on the surface of the crystal resonator electrode caused by the substance, the concentration of the specific substance can be measured by a mass detection device having a simple configuration. In addition, with this method, the resonance frequency can be determined from the measurement results of a minimum of two points, and the optimum frequency can be selected and measured in a very short time, resulting in fluctuations in the drive circuit, detection circuit, etc. Little affected by drift due to factors.

さらに、本発明は、上記質量検出装置であって、前記信号量の変化を、下記数式1および数式3を用いて演算することを特徴とする。ここで、zはインピーダンス、eは電位、aは感度補正係数、bはドリフト補正係数、fは周波数、jは虚数、ω=2πf、Lは振動部分の質量、Cは水晶片のコンプライアンス、Rは振動部分の内部摩擦、Cは並列容量を表す。

Figure 2006010431
Figure 2006010431
Furthermore, the present invention is the above-described mass detection device, wherein the change in the signal amount is calculated using the following Equation 1 and Equation 3. Here, z is impedance, e is potential, a is sensitivity correction coefficient, b is drift correction coefficient, f is frequency, j is imaginary number, ω = 2πf, L 1 is the mass of the vibrating part, and C 1 is the compliance of the crystal piece , R 1 represents the internal friction of the vibrating part, and C 0 represents the parallel capacity.
Figure 2006010431
Figure 2006010431

つまり、上記数式2では、なお出力特性に対して、感度およびドリフトの要因が無視できない場合があり、こうした2つの要因に対し、感度補正係数およびドリフト補正係数を演算式に加えることによって、さらに測定精度の向上が可能となる。   In other words, in Equation 2 above, the factors of sensitivity and drift may still not be negligible with respect to the output characteristics. For these two factors, the sensitivity correction coefficient and the drift correction coefficient are added to the arithmetic expression to further measure. The accuracy can be improved.

上記のように、本発明は、簡便な構成で、高感度、迅速かつ汎用性が高く、高い測定精度を有する水晶振動子を用いた質量検出装置が可能となる。また、ハード面についてはローコスト、省エネルギーであるという利点がある。つまり、溶液中の特定物質によって引き起こされる水晶振動子電極表面に固定された物質の微小質量増加を測定することで、特定物質の濃度を簡便な構成からなる質量検出装置によって測定することができる。   As described above, the present invention enables a mass detection apparatus using a crystal resonator having a simple configuration, high sensitivity, quickness, high versatility, and high measurement accuracy. In addition, the hardware aspect has the advantage of low cost and energy saving. That is, by measuring the minute mass increase of the substance fixed on the surface of the crystal resonator electrode caused by the specific substance in the solution, the concentration of the specific substance can be measured by a mass detection device having a simple configuration.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る水晶振動子によるQCM法を用いた質量検出装置の構成の一例を示す。水晶振動子1に対し、交流電源2から一定のインピーダンス(Z)3を介して所定の周波数の交流電圧を印加し、整流回路4を介してデジタルマルチメータ5によって検出信号に変換されてコンピュータ6によって演算処理される。このとき、水晶振動子1の共振周波数fの近傍の異なる出力特性を示す複数の周波数における信号量の変化を演算することで、水晶振動子1の表面における質量の微小変化を測定することができる。つまり、コンピュータ6では、図1に示す構成で得られた測定電圧値から連立方程式を解析することにより、水晶振動子1の等価定数を求め、水晶振動子1の電極表面に固定化された物質の質量変化に相当する結果を得ることができる。 FIG. 1 shows an example of the configuration of a mass detection apparatus using a QCM method using a crystal resonator according to the present invention. An AC voltage having a predetermined frequency is applied to the crystal unit 1 from an AC power source 2 through a constant impedance (Z 1 ) 3 and converted into a detection signal by a digital multimeter 5 through a rectifier circuit 4. 6 is processed. At this time, it is possible to measure a minute change in mass on the surface of the crystal unit 1 by calculating a change in signal amount at a plurality of frequencies indicating different output characteristics in the vicinity of the resonance frequency f 0 of the crystal unit 1. it can. In other words, the computer 6 obtains an equivalent constant of the crystal resonator 1 by analyzing simultaneous equations from the measured voltage values obtained with the configuration shown in FIG. 1, and the substance immobilized on the electrode surface of the crystal resonator 1. The result corresponding to the mass change of can be obtained.

印加される交流電圧は、水晶振動子1の出力特性が、その共振周波数f近傍において、等価回路を形成する要素によって算出される理論上の特性とよく合致することから、共振周波数f近傍の複数の周波数が選択される。また、水晶振動子の等価定数の変化が一番大きく、測定結果に現れる周波数であることから、この近傍での2つの周波数における出力特性を連立演算すれば、測定結果から共振周波数を決定することができるとともに、振動部分の質量に関するLと振動部分の内部摩擦に関するRとに分けた演算結果を得ることができ、理論上等価直列抵抗Rを含まない質量変化−出力特性を得ることができる。 AC voltage applied, the output characteristic of the crystal oscillator 1 is, at its resonance frequency f 0 near, since that matches well with the characteristics of the theoretical calculated by elements forming the equivalent circuit, the resonance frequency f 0 near A plurality of frequencies are selected. In addition, since the change in the equivalent constant of the crystal resonator is the largest and the frequency that appears in the measurement result, the resonance frequency can be determined from the measurement result by simultaneous calculation of the output characteristics at two frequencies in the vicinity. In addition, it is possible to obtain a calculation result divided into L 1 related to the mass of the vibrating portion and R 1 related to the internal friction of the vibrating portion, and to obtain a mass change-output characteristic that does not theoretically include the equivalent series resistance R 1. Can do.

また、従前の発振法あるいはインピーダンス法においては、共に水晶振動子電極の端子を回路COMと絶縁する必要があるが、本方式においては、一つの電極端子は回路COMに接続可能で、ノイズが少なく、安定性に優れた出力を得ることができる。   Further, in the conventional oscillation method or impedance method, it is necessary to insulate the terminal of the crystal resonator electrode from the circuit COM. However, in this method, one electrode terminal can be connected to the circuit COM and noise is reduced. , An output with excellent stability can be obtained.

さらに、質量に関するLとエネルギーロスに関するRと分けて結果が得られるので、上記のような発振式に見られるRの影響を軽減する目的での温度制御等は不要となり、ローコスト、省エネルギーとすることが可能となる。 Furthermore, since the result is obtained separately from L 1 related to mass and R 1 related to energy loss, temperature control or the like for the purpose of reducing the influence of R 1 seen in the oscillation equation as described above becomes unnecessary, and low cost and energy saving are achieved. It becomes possible.

また、得られた結果等価直列インダクタンス値Lは振動部分の質量と関係するので、従来は周波数偏差からSauerbreyの式を用い質量変化を計算していたが、本方式では直接の質量あるいは質量変化を得ることができる。 In addition, since the obtained equivalent series inductance value L 1 is related to the mass of the vibration part, the mass change was conventionally calculated from the frequency deviation using the Sauerbrey's formula. However, in this method, the direct mass or mass change is calculated. Can be obtained.

加えて、従前法では、水晶振動子端子間の浮遊容量、具体的には検出回路との接続時の容量や入力容量等が該当する、の影響を受けるので、浮遊容量が変化しない特別な構成を必要とするが、本方式では測定結果に浮遊容量値は影響しないので、簡便な構成が可能である。さらに、水晶振動子と検出回路をプローブで接続するプローブタイプの製品まとめも可能となり、用途の拡大を望むことができる。   In addition, the conventional method is affected by the stray capacitance between crystal resonator terminals, specifically the capacitance and input capacitance when connected to the detection circuit. However, in this method, since the stray capacitance value does not affect the measurement result, a simple configuration is possible. Furthermore, probe-type products that connect the crystal resonator and the detection circuit with a probe can be assembled, and expansion of applications can be desired.

ここで、水晶振動子の特性を、図2のような電気回路モデルで表示する。つまり、図2において、Lは振動部分の質量、Cは水晶片のコンプライアンス、Rは振動部分の内部摩擦、支持系の機械摩擦、Cは並列容量に相当する。このような空気中、接液状態での水晶振動子の振動モデル、電気回路モデル自体は、既に確立されているが、本発明においては、こうした回路の駆動方法およびそれによって得られる周波数特性を解析・演算することによって、簡便な構成によって、高い測定精度を有する質量検出装置を形成することができたものである。 Here, the characteristics of the crystal unit are displayed by an electric circuit model as shown in FIG. That is, in FIG. 2, L 1 corresponds to the mass of the vibrating part, C 1 corresponds to the compliance of the crystal piece, R 1 corresponds to the internal friction of the vibrating part, the mechanical friction of the support system, and C 0 corresponds to the parallel capacity. Such a vibration model and electric circuit model of a crystal unit in a liquid contact state in the air have already been established, but in the present invention, a method of driving such a circuit and a frequency characteristic obtained thereby are analyzed. -By calculating, a mass detection device having high measurement accuracy can be formed with a simple configuration.

また、水晶振動子を配設するセンサー部は、主として溶液を対象とすることが多いことから試料導入が容易な容器状体の下部あるいは側部に設けることが簡便であるが、試料の採取量が少ない場合や連続測定を行う場合には、フロースルー方式が好ましい。具体的には、図3に例示するようなセンサー構造において、試料導入路8a、検出部8b、および試料排出路8cからなる試料流通路8を形成し、検出部8bには、両端に端子7を接続した平板状の水晶振動子1が試料中の特定成分に対応する変化を検出している。このセンサー構造は、フラットな構造に近づけることにより、試料液をフロー状態で測定することが可能であるという特徴に加え、試料液の置換が容易で安定な測定が可能であるという優位性がある。つまり、円滑な試料の流通および置換によって、コンタミなどの誤差要因を排除することができ、連続性を有する精度の高い測定を可能とする。   In addition, since the sensor unit in which the crystal resonator is disposed is mainly mainly for a solution, it is easy to install the sensor unit at the lower part or the side part of the container-like body that allows easy sample introduction. The flow-through method is preferable when there is little or when continuous measurement is performed. Specifically, in the sensor structure illustrated in FIG. 3, a sample flow path 8 including a sample introduction path 8a, a detection unit 8b, and a sample discharge path 8c is formed, and terminals 7 are provided at both ends of the detection unit 8b. The plate-shaped quartz crystal resonator 1 connected with is detecting a change corresponding to a specific component in the sample. This sensor structure has the advantage that the sample liquid can be measured in a flow state by being close to a flat structure, and the sample liquid can be easily replaced and can be stably measured. . In other words, error factors such as contamination can be eliminated by smooth sample flow and replacement, and high-precision measurement with continuity is possible.

本発明の基礎となるインピーダンスzおよび測定電圧eの算出式は、図2の電気回路モデルに基き、以下のように導出される。   The calculation formulas of the impedance z and the measurement voltage e, which are the basis of the present invention, are derived as follows based on the electric circuit model of FIG.

(1)QCM法は、水晶振動子電極表面に付着した物質による振動質量増加でLが変化したことによる水晶振動子特性変化を、理論式であるSauerbreyの式により、特性変化つまり共振周波数変化を質量変化として関係付け、微小質量増加を検出する方法ということができる。 (1) In the QCM method, the crystal resonator characteristic change due to the change in L 1 due to the increase in vibration mass due to the substance adhering to the surface of the crystal resonator electrode Can be said to be a method of detecting a minute mass increase.

(2)一方、既述のような発振法で得られる周波数特性は、電極表面に固定された質量増加による影響と、固定化された物資が振動して生じる内部摩擦による等価直列抵抗の増大の影響との両方による結果と考えられる。   (2) On the other hand, the frequency characteristics obtained by the oscillation method as described above are the effects of the increase in mass fixed on the electrode surface and the increase in equivalent series resistance due to internal friction caused by vibration of the fixed material. This is considered to be the result of both the effects.

(3)そこで、本発明におけるインピーダンス法について考察すると、
1.図1に示すように、水晶振動子の等価回路モデルは一定であること
2.測定時間が短時間で測定可能で測定時間中に水晶振動子の条件が変化しないと考えられること
3.駆動信号の周波数が安定であること
以上の条件から、図1の回路で適当なインピーダンスzを決め、測定周波数2点(f、f)における測定電圧(e01、e02)から水晶振動子の等価回路定数L、Rを解析的に求めることは可能である。具体的には、未知数2点(L、R)、得られた結果2点(e01、e02)からなる連立方程式を解くことで、未知数2点(L、R)を求めることができる。ここで、fはRを算出しやすい周波数を、fはLを算出しやすい周波数を選択している。
(3) Then, considering the impedance method in the present invention,
1. As shown in FIG. 1, the equivalent circuit model of the crystal unit is constant. 2. It can be considered that the measurement time can be measured in a short time and the condition of the crystal unit does not change during the measurement time. The frequency of the drive signal is stable Based on the above conditions, an appropriate impedance z 1 is determined by the circuit of FIG. 1, and the crystal is measured from the measurement voltages (e 01 , e 02 ) at two measurement frequencies (f 1 , f 2 ). It is possible to analytically determine the equivalent circuit constants L 1 and R 1 of the vibrator. Specifically, unknown 2 points (L 1, R 1), by solving the simultaneous equations consisting of the obtained results two points (e 01, e 02), determine the unknowns two points (L 1, R 1) be able to. Here, f 1 is a frequency at which R 1 can be easily calculated, and f 2 is a frequency at which L 1 can be easily calculated.

(4)水晶振動子両端の電圧eを交流回路理論から求めた式を数式1に示す。ここで、zはインピーダンス、eは電位、fは周波数、jは虚数、ω=2πf、Lは振動部分の質量、Cは水晶片のコンプライアンス、Rは振動部分の内部摩擦、Cは並列容量を表す。

Figure 2006010431
Figure 2006010431
(4) Formula 1 is a formula obtained from the AC circuit theory for the voltage e 0 across the crystal resonator. Where z is impedance, e is potential, f is frequency, j is imaginary, ω = 2πf, L 1 is the mass of the vibrating part, C 1 is the compliance of the crystal piece, R 1 is the internal friction of the vibrating part, C 0 Represents the parallel capacity.
Figure 2006010431
Figure 2006010431

(5)上数式1および2によって、周波数fでの電圧測定の結果e01=e(f)、周波数fでの電圧測定結果e02=e(f)として2つの方程式を作り、この2つの方程式からL、Rを解析的に求めることができる。 (5) by the upper Equation 1 and 2, the result e 01 = e 0 (f 1), 2 single equation as the voltage measurement at frequency f 2 e 02 = e 0 ( f 2) of the voltage measured at the frequency f 1 And L 1 and R 1 can be obtained analytically from these two equations.

また、図1の構成において、水晶振動子1の特性と整流回路の特性が、相互に干渉を起こす可能性があれば、図4に示すように増幅器9を備えることで、この干渉影響を除くことが可能である。つまり、増幅器9のバッファー機能によって、水晶振動子1と整流回路との直接的な接続を遮断し、相互の干渉影響を除くことができる。   Further, in the configuration of FIG. 1, if there is a possibility that the characteristics of the crystal unit 1 and the characteristics of the rectifier circuit cause interference with each other, the influence of this interference is eliminated by providing an amplifier 9 as shown in FIG. It is possible. That is, the buffer function of the amplifier 9 can cut off the direct connection between the crystal resonator 1 and the rectifier circuit and eliminate the influence of mutual interference.

以上の説明では、解析の容易さから未知な定数をL、Rの二点としたが、測定周波数点数を増やせば未知な定数についても測定可能であり、従前法に比較してより簡便な方法で精度の向上を図ることが可能となる。つまり、選択する周波数は2つに限定されるものではなく、実測での他の誤差要因を考慮して、複数の選択をすることが精度の向上に有効である。 In the above description, the unknown constants are set to two points L 1 and R 1 for ease of analysis. However, if the number of measurement frequency points is increased, it is possible to measure unknown constants, which is simpler than the conventional method. The accuracy can be improved by a simple method. That is, the frequency to be selected is not limited to two, and it is effective to improve the accuracy to select a plurality of frequencies in consideration of other error factors in actual measurement.

本発明に係るインピーダンス法においては、上記のような解析原理に沿った測定値が得られるものの、厳密には、実際に得られる測定値には、駆動信号源の信号レベルのドリフトや検出回路の感度ドリフトのような感度誤差、および検出回路のオフセット誤差が含まれている。これらは、解析誤差となるが、数式2に未定の感度項とオフセット項を追加し、これを未知として測定周波数点数を増やし同じアルゴリズムで解析を行えばこれらの誤差要因の減少を図ることが可能となる。   In the impedance method according to the present invention, a measurement value in accordance with the analysis principle as described above can be obtained. However, strictly speaking, the actually obtained measurement value includes the signal level drift of the drive signal source and the detection circuit. Sensitivity errors such as sensitivity drift, and offset errors of the detection circuit are included. These become analysis errors, but if an unknown sensitivity term and offset term are added to Equation 2, and this is made unknown and the number of measurement frequency points is increased and analysis is performed using the same algorithm, these error factors can be reduced. It becomes.

具体的には、下数式1および3を用いて、測定周波数4点(f、f、f、f)における測定電圧(e01、e02、e03、e04)から水晶振動子の等価回路定数L、Rを解析的に求めることが可能である。ここで、aは感度補正係数、bはドリフト補正係数を表す。

Figure 2006010431
Figure 2006010431
Specifically, by using the following mathematical formulas 1 and 3, the crystal vibration from the measurement voltages (e 01 , e 02 , e 03 , e 04 ) at four measurement frequencies (f 1 , f 2 , f 3 , f 4 ) It is possible to analytically determine the equivalent circuit constants L 1 and R 1 of the child. Here, a represents a sensitivity correction coefficient, and b represents a drift correction coefficient.
Figure 2006010431
Figure 2006010431

つまり、図5に示すように、水晶振動子の共振周波数を中心として、周波数fでの電圧測定の結果e01=e(f)、周波数fでの電圧測定結果e02=e(f)、周波数fでの電圧測定の結果e03=e(f)、周波数fでの電圧測定結果e04=e(f)として4つの方程式を作り、この4つの方程式からL、Rを解析的に求めることができる。 That is, as shown in FIG. 5, around the resonance frequency of the crystal oscillator, the result e 01 = e 0 (f 1 ) of the voltage measured at the frequency f 1, the voltage measurement at frequency f 2 e 02 = e The voltage measurement result e 03 = e 0 (f 3 ) at 0 (f 2 ), the frequency f 3 , and the voltage measurement result e 04 = e 0 (f 4 ) at the frequency f 4 are created, and four equations are created. L 1 and R 1 can be analytically determined from the four equations.

ここで、上記算出方法について、実際の使用条件を想定した検証を行うと以下のとおりであった。検証には数式1および数式3を用いた。   Here, the above calculation method was verified as follows assuming actual use conditions. For verification, Formula 1 and Formula 3 were used.

(1)水晶振動子等価定数を伝達関数に入れ、水晶振動子等価直列抵抗値Rを10、20、40、100、200、400とした場合の点の周波数演算結果を解析すると、図6(A)に示すような周波数特性として、主共振周波数の変化として殆ど算出されなかった。 (1) When the quartz crystal equivalent constant is put into the transfer function, and the frequency calculation result of the point when the quartz crystal equivalent series resistance value R1 is 10, 20, 40, 100 , 200, 400 is analyzed, FIG. As a frequency characteristic as shown in (A), it was hardly calculated as a change in the main resonance frequency.

(2)また、同様に等価直列インダクタンスLの変化として算出すると、図6(B)に示すように、殆ど変化は算出されなかった。 (2) Further, when calculated as a change in the same manner equivalent series inductance L 1, as shown in FIG. 6 (B), little change was calculated.

以上の検証結果から、本アルゴリズムを用いたQCM法は、従来の発振式QCMに見られる溶液中の振動部摩擦抵抗:Rによる発振周波数への影響を分離して検出することが可能であることが判った。   From the above verification results, the QCM method using this algorithm is capable of separately detecting the influence on the oscillation frequency due to the vibrational frictional resistance: R in the solution seen in the conventional oscillation type QCM. I understood.

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。また、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。なお、本発明がかかる実施例、評価方法に限定されるものでないことはいうまでもない。   Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below. In addition, the evaluation items in Examples and the like were measured as follows. In addition, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this Example and evaluation method.

<実施例1>
(1)構成
水晶振動子共振周波数を求める手法として、本発明の図1の構成を用いた。
<Example 1>
(1) Configuration The configuration shown in FIG. 1 of the present invention was used as a method for obtaining the crystal resonator resonance frequency.

(2)実施条件
水晶振動子は、京セラキンセキ(株)製20MHzを選択した。水晶振動子の等価定数でRを接液時に近い200Ωとしたときの回路計算による水晶振動子両端電圧の結果を図7に示す。水晶振動子の等価定数として、
:3.202×10−3
:18.9×10−15
:200Ω
:4.107×10−12
主共振周波数fとして20.45873MHzを有する水晶振動子を用い、測定周波数としてf:20.46MHz、f:20.475MHzを選び、このときの電圧e:0.204V、e:0.79Vとした。
(2) Implementation conditions As the crystal resonator, 20 MHz manufactured by Kyocera Kinseki Co., Ltd. was selected. FIG. 7 shows the result of the voltage across the crystal resonator based on the circuit calculation when R 1 is set to 200Ω, which is the equivalent constant of the crystal resonator, which is close to the time of liquid contact. As an equivalent constant of a crystal unit,
L 1 : 3.202 × 10 −3 H
C 1 : 18.9 × 10 −15 F
R 1 : 200Ω
C 0: 4.107 × 10 -12 F
A crystal resonator having 20.45873 MHz as a main resonance frequency f 0 is used, and f 1 : 20.46 MHz and f 2 : 20.475 MHz are selected as measurement frequencies, and voltages e 1 : 0.204 V and e 2 at this time are selected. The voltage was 0.79V.

(3)結果
他の水晶振動子等価定数を既知として、数式1から2つの方程式を立て、L、Rを数値演算ソフトにより求めると(解析手順は省く)、
:3.202×10−3
:200.000663Ω
と求めることができた。
この結果を元に共振周波数fを求めると、与えたLとCから得られる共振周波数との差は7.403×10−3Hzとなり、この方式で微小な共振周波数差を求めることが可能との結果を得た。
(3) Results When other crystal resonator equivalent constants are known, two equations are established from Equation 1, and L 1 and R 1 are obtained by numerical calculation software (the analysis procedure is omitted).
L 1 : 3.202 × 10 −3 H
R 1 : 200.000663Ω
I was able to ask.
If the resonance frequency f 0 is obtained based on this result, the difference between the given L 1 and the resonance frequency obtained from C 1 is 7.403 × 10 −3 Hz, and a minute resonance frequency difference is obtained by this method. I got a result that was possible.

<実施例2>
(1)構成
水晶振動子共振周波数を求める手法として、本発明の図1の構成を用いた。
<Example 2>
(1) Configuration The configuration shown in FIG. 1 of the present invention was used as a method for obtaining the crystal resonator resonance frequency.

(2)実施条件
水晶振動子は、実施例1と同様京セラキンセキ(株)製を用い、図1においてZ:200Ωとし、水晶振動子の等価定数を上記に示した定数としRを接液時に近い200±20Ωとしたときの回路計算による水晶振動子両端電圧の結果を図8に示す。つまり、水晶振動子等価定数として、
:3.202×10−3
:18.9×10−15
:200±20Ω(a:200、b:220、c:180)
:4.107×10−12
主共振周波数fとして20.45873MHzを有する水晶振動子を用い、測定周波数としてf:20.46MHz、f:20.475MHzを選び、このときの電圧e:0.204V、e:0.79Vとした。
(2) Implementation conditions The crystal unit is manufactured by Kyocera Kinseki Co., Ltd. as in Example 1. In FIG. 1, Z 1 is set to 200Ω, the equivalent constant of the crystal unit is set to the constant shown above, and R 1 is connected. FIG. 8 shows the result of the voltage across the crystal resonator based on the circuit calculation when 200 ± 20Ω close to that of the liquid. In other words, as the quartz crystal equivalent constant,
L 1 : 3.202 × 10 −3 H
C 1 : 18.9 × 10 −15 F
R 1 : 200 ± 20Ω (a: 200, b: 220, c: 180)
C 0: 4.107 × 10 -12 F
A crystal resonator having 20.45873 MHz as a main resonance frequency f 0 is used, and f 1 : 20.46 MHz and f 2 : 20.475 MHz are selected as measurement frequencies, and voltages e 1 : 0.204 V and e 2 at this time are selected. The voltage was 0.79V.

(3)結果
図8に示すように、周波数特性を見ると水晶振動子共振周波数に近い周波数で最小ピーク電圧が見られる。
この方式で簡便に水晶振動子共振周波数を求める手法も考えられるが、厳密に回路計算を行うとピーク電圧を示す周波数は等価抵抗の影響を受けていることがわかる。
図8の特性を微分した特性を図9に示す。図9からピーク電圧を示す微分周波数特性がゼロを示す周波数は等価抵抗により変化していることが分かる。
(3) Result As shown in FIG. 8, when the frequency characteristic is seen, the minimum peak voltage is seen at a frequency close to the crystal resonator resonance frequency.
Although it is possible to easily obtain the crystal resonator resonance frequency by this method, if the circuit calculation is strictly performed, it can be seen that the frequency indicating the peak voltage is affected by the equivalent resistance.
FIG. 9 shows characteristics obtained by differentiating the characteristics shown in FIG. It can be seen from FIG. 9 that the frequency at which the differential frequency characteristic indicating the peak voltage indicates zero changes due to the equivalent resistance.

本発明に係る質量検出装置の1の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the mass detection apparatus which concerns on this invention. 水晶振動子を等価回路で表現した説明図である。It is explanatory drawing which expressed the crystal oscillator by the equivalent circuit. 本発明に係る質量検出装置のセンサー構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sensor structural example of the mass detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る質量検出装置の他の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structural example of the mass detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る水晶振動子の出力特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output characteristic of the crystal oscillator based on this invention. 本発明に係る水晶振動子の出力特性を検証した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having verified the output characteristic of the crystal oscillator based on this invention. 実施例1に係る水晶振動子の出力特性を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating output characteristics of the crystal resonator according to the first embodiment. 実施例2に係る水晶振動子の出力特性を示す説明図である。6 is an explanatory diagram showing output characteristics of a crystal resonator according to Example 2. FIG. 実施例2に係る水晶振動子の出力特性の詳細を示す説明図である。6 is an explanatory diagram illustrating details of output characteristics of a crystal resonator according to Example 2. FIG. 従来技術に係る質量検出装置の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the mass detection apparatus which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 水晶振動子
2 交流電源
3 インピーダンス
4 整流回路
5 デジタルマルチメータ
6 コンピュータ
1 Crystal Unit 2 AC Power Supply 3 Impedance 4 Rectifier Circuit 5 Digital Multimeter 6 Computer

Claims (3)

水晶振動子によるQCM法を用いた質量検出装置であって、前記水晶振動子の共振周波数近傍の異なる出力特性を示す複数の周波数における信号量の変化を演算し、質量の微小変化を測定することを特徴とする質量検出装置。   A mass detection device using a QCM method using a crystal resonator, which calculates a change in signal amount at a plurality of frequencies exhibiting different output characteristics in the vicinity of the resonance frequency of the crystal resonator and measures a minute change in mass. A mass detector characterized by the following. 前記信号量の変化を、下記数式1および数式2を用いて演算することを特徴とする請求項1記載の質量検出装置。
Figure 2006010431
Figure 2006010431
ここで、zはインピーダンス、eは電位、fは周波数、jは虚数、ω=2πf、Lは振動部分の質量、Cは水晶片のコンプライアンス、Rは振動部分の内部摩擦、Cは並列容量を表す。
The mass detection apparatus according to claim 1, wherein the change in the signal amount is calculated using the following formula 1 and formula 2.
Figure 2006010431
Figure 2006010431
Where z is impedance, e is potential, f is frequency, j is imaginary, ω = 2πf, L 1 is the mass of the vibrating part, C 1 is the compliance of the crystal piece, R 1 is the internal friction of the vibrating part, C 0 Represents the parallel capacity.
前記信号量の変化を、下記数式1および数式3を用いて演算することを特徴とする請求項1記載の質量検出装置。
Figure 2006010431
Figure 2006010431
ここで、zはインピーダンス、eは電位、aは感度補正係数、bはドリフト補正係数、fは周波数、jは虚数、ω=2πf、Lは振動部分の質量、Cは水晶片のコンプライアンス、Rは振動部分の内部摩擦、Cは並列容量を表す。
The mass detection device according to claim 1, wherein the change in the signal amount is calculated using the following formulas 1 and 3.
Figure 2006010431
Figure 2006010431
Here, z is impedance, e is potential, a is sensitivity correction coefficient, b is drift correction coefficient, f is frequency, j is imaginary number, ω = 2πf, L 1 is the mass of the vibrating part, and C 1 is the compliance of the crystal piece , R 1 represents the internal friction of the vibrating part, and C 0 represents the parallel capacity.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009205913A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Fujitsu Ltd Secondary-battery protection circuit and secondary-battery device
WO2016199471A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-15 三菱電機株式会社 Foreign material detection device and foreign material detection method
CN113405947A (en) * 2021-06-21 2021-09-17 电子科技大学 QCM-based liquid viscosity detector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009205913A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Fujitsu Ltd Secondary-battery protection circuit and secondary-battery device
WO2016199471A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-15 三菱電機株式会社 Foreign material detection device and foreign material detection method
JPWO2016199471A1 (en) * 2015-06-08 2017-06-22 三菱電機株式会社 Foreign object detection device and foreign object detection method
CN113405947A (en) * 2021-06-21 2021-09-17 电子科技大学 QCM-based liquid viscosity detector

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