JPH01165933A - Quartz vibrator for chemical measurement - Google Patents
Quartz vibrator for chemical measurementInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化学、物理化学、生化学及び医療、食品、化
学工業分野における化学反応の追跡、状態分析と、それ
を利用した化学計測を行う装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to chemical reaction tracking and state analysis in the fields of chemistry, physical chemistry, biochemistry, medicine, food, and chemical industry, and chemical measurement using the same. It is related to the device that performs this.
本発明は、化学計測用水晶振動子において、試料用セル
と水晶振動子を一体にするとともに、これらの接合部を
試料用セルの内壁の内部に入り込ませることによって試
料の漏れを防止し、水晶振動子の振動への周囲の部品の
影響を低減し、計測時の操作を簡略化し、安価に製造で
きるようにしたものである。The present invention, in a crystal resonator for chemical measurements, integrates a sample cell and a crystal resonator, and also allows the joints of these to penetrate inside the inner wall of the sample cell to prevent sample leakage and prevent the crystal from leaking. This reduces the influence of surrounding parts on the vibration of the vibrator, simplifies the operation during measurement, and allows for inexpensive manufacturing.
従来、化学計測用水晶振動子においては、水晶振動子を
0リングなどではさみ、0リングの内側に試料を注入し
、水晶振動子の振動数変化を測定することによって化学
計測を行っていた。Conventionally, in chemical measurement crystal resonators, chemical measurements have been performed by sandwiching the crystal resonator between O-rings or the like, injecting a sample into the inside of the O-ring, and measuring the change in frequency of the crystal resonator.
しかし従来の技術では、0リングが水晶振動子の振動面
に押しつげられるため、水晶振動子の振動がそれによっ
て影響を受けていた。また、0リングと水晶振動子の間
に隙間があり、試料がそこから漏れるため、微量試料の
測定に限界があった。However, in the conventional technology, since the O-ring is pressed against the vibration surface of the crystal resonator, the vibration of the crystal resonator is affected thereby. Additionally, there is a gap between the O-ring and the crystal oscillator, and the sample leaks through the gap, which limits the ability to measure small amounts of samples.
さらに計測の前操作として、毎回Oリングを水晶振動子
の両面に押しつけるという操作が必要であり、装置の構
成要素が多いことによって製造費用も高くなっていた。Furthermore, as a pre-measurement operation, it is necessary to press O-rings against both sides of the crystal resonator each time, and the manufacturing cost is also high due to the large number of components of the device.
そこで本発明では、試料用セルと水晶振動子を一体化す
るとともに、試料用セルと水晶振動子の接合部分をセル
の内壁の内部に入り込ませることにより、水晶振動子が
周囲の部品から受ける影響を低減し、簡単な操作で安価
に製造でき、微量試料を計測できるようにした。Therefore, in the present invention, the sample cell and the crystal resonator are integrated, and the joint part of the sample cell and the crystal resonator is inserted into the inner wall of the cell, so that the crystal resonator is influenced by the surrounding parts. It has been made possible to reduce the amount of water, manufacture it at low cost with simple operations, and measure minute amounts of samples.
上記のように構成された化学計測用水晶振動子を用いる
ことにより水晶振動子の振動数は試料だけに依存し変化
し、試料がセルから漏れることもないので微量試料の計
測も可能になり、また計測装置が簡単な操作で安価に製
造できるようになる。By using a crystal resonator for chemical measurements configured as described above, the frequency of the crystal resonator changes depending only on the sample, and the sample does not leak from the cell, making it possible to measure small amounts of samples. Furthermore, the measuring device can be manufactured easily and at low cost.
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図は、本発明による化学計測用水晶振動子を示した
ものである。両面に電極2を蒸着した水晶振動子1の外
縁部に、接着剤によって試料(グリセリン水溶液)用セ
ル3が接合されている。接合部分は、一部試料用セル3
の内壁の内部に入り込んでいる。水晶振動子1は、圧電
効果を利用したデバイスであり、共振周波数付近の周波
数の電圧を印加することによって機械的な振動を起こす
。FIG. 1 shows a chemical measurement crystal resonator according to the present invention. A sample (glycerin aqueous solution) cell 3 is bonded to the outer edge of a crystal resonator 1 with electrodes 2 deposited on both sides by adhesive. Part of the joint part is sample cell 3.
It has penetrated into the inner wall of. The crystal resonator 1 is a device that utilizes a piezoelectric effect, and causes mechanical vibration by applying a voltage with a frequency near the resonance frequency.
この振動は極めて微小であるが、接しているグリセリン
水溶液との相互作用によって抵抗を受ける。Although this vibration is extremely small, it is resisted by interaction with the aqueous glycerin solution in contact with it.
この機械的抵抗の抵抗係数は、水晶振動子の機械的な振
動と電気的な振動とを対応づけて考えると、電気的抵抗
に対応して考えることができる。従って、共振周波数に
おける損失抵抗は振動子表面の摩擦係数を反映した値と
考えられ、この損失抵抗を計測することによってグリセ
リン水溶液の粘弾性測定を行うことができた。The resistance coefficient of this mechanical resistance can be considered to correspond to the electrical resistance if the mechanical vibration and electrical vibration of the crystal resonator are considered in correspondence. Therefore, the loss resistance at the resonance frequency is considered to be a value reflecting the friction coefficient of the vibrator surface, and by measuring this loss resistance, it was possible to measure the viscoelasticity of the glycerin aqueous solution.
(実施例1)
本実施例では試料用セルと水晶振動子が一体となってい
る部分に、試料を保持しているものについて述べる。第
2図は本実施例による化学計測用水晶振動子を示したも
のである。試料用セル3と水晶振動子1は接着剤によっ
て接合されており、接合部分は試料用セル3の内壁に一
部入り込んでいる。これにより、試料4は漏れることな
く試料用セル3内に保持される。こうすることによって
0.05m 1以下の微量試料の分析を行うことができ
た。(Example 1) In this example, a case will be described in which a sample is held in a part where a sample cell and a crystal resonator are integrated. FIG. 2 shows a crystal resonator for chemical measurements according to this embodiment. The sample cell 3 and the crystal resonator 1 are bonded together with an adhesive, and the bonded portion partially enters the inner wall of the sample cell 3. Thereby, the sample 4 is held within the sample cell 3 without leaking. By doing so, it was possible to analyze a trace sample of 0.05 m 1 or less.
(実施例2)
本実施例では、試料用セルと水晶振動子の接合部分の面
積と位置が水晶振動子の振動数に影響を与えないものに
ついて述べる。第3図は試料用セルが水晶振動子と接合
している部分の拡大図である。試料用セル3は水晶振動
子1の外縁部5において水晶振動子1と接合している。(Example 2) In this example, a case will be described in which the area and position of the joint between the sample cell and the crystal resonator do not affect the frequency of the crystal resonator. FIG. 3 is an enlarged view of the part where the sample cell is connected to the crystal resonator. The sample cell 3 is joined to the crystal resonator 1 at the outer edge 5 of the crystal resonator 1 .
外縁部5の−部は試料用セル3の内壁に入り込んでいる
。水晶振動子1は外縁部5以外は自由に振動することが
でき、周囲の影響は低く抑えられている。こうすること
によって、広い粘性範囲で高精度の計測が可能となった
。The negative portion of the outer edge portion 5 enters the inner wall of the sample cell 3. The crystal resonator 1 can vibrate freely except for the outer edge 5, and the influence of the surroundings is suppressed to a low level. This made it possible to measure with high precision over a wide viscosity range.
(実施例3)
本実施例では、実行する化学測定が粘弾性測定であるも
のについて述べる。第4図は本実施例による化学計測用
水晶振動子を示したものである。(Example 3) In this example, a case will be described in which the chemical measurement to be performed is a viscoelasticity measurement. FIG. 4 shows a crystal resonator for chemical measurement according to this embodiment.
水晶振動子】ば、共振周波数付近の周波数の電圧を印加
するごとによって、機械的な振動を起こしている。この
振動は、試料4が接した状態では試料4と水晶振動子1
表面との間のせん断心力による抵抗を受ける。この機械
的抵抗は電気的抵抗に対応して考えることができるので
、共振周波数における損失抵抗を計測することによって
試料4の粘弾性を計測することができた。For example, a crystal resonator causes mechanical vibrations each time a voltage with a frequency near the resonance frequency is applied. This vibration occurs when the sample 4 and the crystal oscillator 1 are in contact with each other.
It is resisted by the shear center force between it and the surface. Since this mechanical resistance can be considered in correspondence to electrical resistance, the viscoelasticity of Sample 4 could be measured by measuring the loss resistance at the resonance frequency.
(実施例4)
本実施例では、実行する化学測定が免疫測定であるもの
について述べる。水晶振動子1に、その共振周波数イ1
近の周波数の電圧を印加することによって起こる機械的
な振動の共振周波数は、振動子の表面重量によって影響
を受けるため、水晶振動子1の振動数変化を計測するこ
とにより、振動子表面の重量変化を計測することができ
る。第5図は、本実施例による化学計測用水晶振動子を
示したものである。水晶振動子1の表面には抗ヒトイム
ノグロブリンG抗体が固定されている。試料4としてヒ
トイムノグロブリンGを注入すると、抗原抗体反応によ
り選択的にヒトイムノグロブリンGが水晶振動子1の表
面に吸着する。これによる重量変化が振動数に反映され
るので、水晶振動子1の振動数変化を計測することによ
り、ヒトイムノグロブリンGの濃度を計測することがで
きた。(Example 4) In this example, a case where the chemical measurement to be performed is an immunoassay will be described. The crystal oscillator 1 has its resonant frequency 1
The resonant frequency of mechanical vibration caused by applying a voltage of a nearby frequency is affected by the surface weight of the vibrator. Changes can be measured. FIG. 5 shows a chemical measurement crystal resonator according to this embodiment. An anti-human immunoglobulin G antibody is immobilized on the surface of the crystal resonator 1. When human immunoglobulin G is injected as sample 4, human immunoglobulin G is selectively adsorbed to the surface of crystal resonator 1 due to antigen-antibody reaction. Since the weight change caused by this was reflected in the vibration frequency, the concentration of human immunoglobulin G could be measured by measuring the change in the vibration frequency of the crystal resonator 1.
(実施例5)
本実施例では実行する化学測定が、自動的・連続的なも
のであるものについて述べる。第6図は本実施例による
化学計測用水晶振動子を示したものである。試料用セル
3にはフローチューブ6が2か所に取り(t +3られ
、一方を試料注入口、他方= 7−
を試料排出口として用いる。試料4はフローチューブ6
を通って、連続的に流れている。水晶振動子1は共振周
波数付近の周波数の電圧を印加されることによって機械
的な振動を起こしている。この振動は水晶振動子1と試
料4の相互作用によって抵抗を受ける。この機械的抵抗
は、電気的抵抗に対応して考えられるので、共振周波数
における損失抵抗を計測することによって、試料4の粘
弾性あるいは抗原濃度を計測することができる。試料4
はフローチューブ6を通って、連続的に水晶振動子1と
相互作用するため、その粘弾性あるいは抗原濃度の連続
的変化を計測することができた。(Example 5) In this example, a case will be described in which the chemical measurement to be performed is automatic and continuous. FIG. 6 shows a chemical measurement crystal resonator according to this embodiment. The sample cell 3 has two flow tubes 6 (t+3), one of which is used as a sample inlet and the other (7-) as a sample outlet.
flowing continuously through the The crystal resonator 1 causes mechanical vibration by being applied with a voltage having a frequency near the resonance frequency. This vibration is resisted by the interaction between the crystal resonator 1 and the sample 4. Since this mechanical resistance can be considered in correspondence with electrical resistance, the viscoelasticity or antigen concentration of the sample 4 can be measured by measuring the loss resistance at the resonance frequency. Sample 4
passed through the flow tube 6 and interacted continuously with the crystal oscillator 1, making it possible to measure continuous changes in its viscoelasticity or antigen concentration.
(実施例6)
本実施例では実行する化学測定の対象が、化学反応であ
るものについて述べる。第7図は本実施例による化学計
測用水晶振動子を示したものである。、試料用セル3に
はフローチューブ6が2か所に取り付けられ、一方を試
料注入口、他方を試料排出口として用いる水晶振動子1
の共振周波数における損失抵抗または周波数変化を計測
することによって、試料4の粘弾性あるいは抗原濃度を
連続的に計測することができる。試料4の状態が化学反
応によって時間的に変化するものであるとき、化学反応
の追跡を行うことができた。(Example 6) In this example, the object of the chemical measurement to be performed is a chemical reaction. FIG. 7 shows a crystal resonator for chemical measurement according to this embodiment. , a flow tube 6 is attached to the sample cell 3 at two locations, and one of the flow tubes is used as a sample inlet and the other as a sample outlet.
By measuring the loss resistance or frequency change at the resonance frequency, the viscoelasticity or antigen concentration of the sample 4 can be continuously measured. When the state of sample 4 changes over time due to a chemical reaction, the chemical reaction could be traced.
本発明は以上説明したように試料用セルと水晶振動子が
一体となった化学計測用水晶振動子を用いることにより
、数量試料の高精度測定を可能にし、計測器自体も簡単
な操作で安価に製造できるようにしたものである。As explained above, the present invention uses a crystal oscillator for chemical measurements in which a sample cell and a quartz crystal oscillator are integrated, thereby making it possible to perform highly accurate measurements of quantitative samples, and the measuring instrument itself is easy to operate and inexpensive. It is designed so that it can be manufactured in
第1図は本発明による化学計測用水晶振動子の説明図で
あり、第2図から第7図はそれぞれ、実施例1から実施
例6による化学計測用水晶振動子の説明図である。
■・・・水晶振動子
3・・・試料用セル
4・・・試料
5・・・水晶振動子外縁部FIG. 1 is an explanatory diagram of a chemical measurement crystal resonator according to the present invention, and FIGS. 2 to 7 are explanatory diagrams of chemical measurement crystal resonators according to Examples 1 to 6, respectively. ■...Crystal oscillator 3...Sample cell 4...Sample 5...Crystal oscillator outer edge
Claims (8)
、試料用セルと水晶振動子が一体となっているとともに
、この試料用セルと水晶振動子の接合部分が、前記試料
用セルの内壁の内部にわたっていることを特徴とする化
学計測用水晶振動子。(1) In a chemical measuring device that uses a crystal resonator as a detector, the sample cell and the crystal resonator are integrated, and the joint portion of the sample cell and the crystal resonator is connected to the inner wall of the sample cell. A crystal oscillator for chemical measurement, characterized in that it spans the inside of the oscillator.
ている部分に、試料を保持する構造であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の化学計測用水晶振動子
。(2) The crystal resonator for chemical measurement according to claim 1, characterized in that the sample cell and the crystal resonator are integrated into a structure that holds a sample.
前記水晶振動子の振動に影響を与えない程度の面積およ
び位置であることを特徴とする特許請求の範囲第1項あ
るいは第2項記載の化学計測用水晶振動子。(3) A joint portion between the sample cell and the crystal resonator,
The crystal resonator for chemical measurement according to claim 1 or 2, characterized in that the area and position are such that it does not affect the vibration of the crystal resonator.
前記水晶振動子の外縁部であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項から第3項までいずれか記載の化学計測
用水晶振動子。(4) A joint portion between the sample cell and the crystal resonator,
A crystal resonator for chemical measurement according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the outer edge portion of the crystal resonator is an outer edge portion of the crystal resonator.
とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項までい
ずれか記載の化学計測用水晶振動子。(5) The crystal resonator for chemical measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein the crystal resonator is an AT-cut crystal resonator.
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第5
項までいずれか記載の化学計測用水晶振動子。(6) Claims 1 to 5, characterized in that the chemical measurement performed by the chemical measuring device is viscoelasticity measurement.
A crystal resonator for chemical measurements as described in any of the preceding paragraphs.
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第6項
までいずれか記載の化学計測用水晶振動子。(7) The chemical measurement crystal resonator according to any one of claims 1 to 6, wherein the chemical measurement performed by the chemical measurement device is an immunoassay.
続的なものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項から第7項までいずれか記載の化学計測用水晶振動子
。(8) Claim 1, characterized in that the chemical measurement performed by the chemical measuring device is automatic and continuous.
A crystal resonator for chemical measurement according to any one of paragraphs 7 to 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32595887A JPH01165933A (en) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Quartz vibrator for chemical measurement |
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JP32595887A JPH01165933A (en) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Quartz vibrator for chemical measurement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01165933A true JPH01165933A (en) | 1989-06-29 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32595887A Pending JPH01165933A (en) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Quartz vibrator for chemical measurement |
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---|---|
JP (1) | JPH01165933A (en) |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP32595887A patent/JPH01165933A/en active Pending
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