JP2006029870A - Crystal oscillator and sensing device - Google Patents
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Abstract
【課題】 水晶振動子の周波数の変化を利用して疫病マーカー物質あるいはダイオキシンなどの環境汚染物質などを感知する場合に、溶液の粘度変化に基づく水晶振動子の発振周波数の変化分の誤差をなくすこと。
【解決手段】 水晶振動子を流れる駆動電流を電流検出器により検出し、その電流検出値をアンプ及び整流回路を介して差動アンプに入力する。差動アンプでは電流検出値に対応する電圧と設定電圧V1とを比較し、その偏差分をレギュレータに供給する。このレギュレータから前記偏差分に応じた電圧を発振回路のインバータに電源電圧として供給し、これにより水晶振動子の駆動電流が設定値に維持される。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate an error corresponding to a change in oscillation frequency of a crystal resonator based on a change in viscosity of a solution when an environmental pollutant such as a plague marker substance or dioxin is detected by using a change in the frequency of the crystal resonator thing.
A drive current flowing through a crystal resonator is detected by a current detector, and the detected current value is input to a differential amplifier via an amplifier and a rectifier circuit. The differential amplifier compares the voltage corresponding to the detected current value with the set voltage V1, and supplies the deviation to the regulator. A voltage corresponding to the deviation is supplied from the regulator to the inverter of the oscillation circuit as a power supply voltage, whereby the drive current of the crystal resonator is maintained at a set value.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、水晶発振器、及びこの回路を用い水晶振動子の固有振動数の変化分を検出して感知対象物を感知する感知装置に関する。 The present invention relates to a crystal oscillator and a sensing device that senses a sensing object by detecting a change in the natural frequency of a crystal resonator using this circuit.
バイオテクノロジーの分野あるいは環境保全の分野などにおいては、微量な物質の有無あるいは濃度を検出しなければならない場合が多く、このため微量な汚染物質あるいは有機物の計測技術の確立が望まれている。その感知対象物としては、例えば疫病マーカー蛋白質、伝染病の細菌、ダイオキシン、PCBあるいはストレスマーカーなどを挙げることができる。 In the field of biotechnology or environmental conservation, it is often necessary to detect the presence or concentration of trace amounts of substances, and therefore, establishment of measurement techniques for trace amounts of pollutants or organic substances is desired. Examples of the sensing object include an epidemic marker protein, an infectious disease bacterium, dioxin, PCB, and a stress marker.
ところでB型肝炎ウイルスやC型肝炎ウイルスなどの疫病マーカータンパク質の分析は免疫ラテックスの凝集反応を光学的に検出する手法が知られているが、多検体の試料の自動分析には大型の分析装置を必要とする。またダイオキシンを精度良く測定する手法としては、高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計を用いる方法が公定分析法(JIS)として知られているが、装置価格が極めて高く、このため分析コストも可成り高いものになっており、更に分析に長い期間を必要とするという欠点がある。 By the way, for the analysis of epidemic marker proteins such as hepatitis B virus and hepatitis C virus, a technique for optically detecting the agglutination reaction of immune latex is known. Need. Moreover, as a method for measuring dioxins with high accuracy, a method using a high-resolution gas chromatograph mass spectrometer is known as an official analysis method (JIS), but the price of the apparatus is extremely high, and the analysis cost is therefore quite high. Furthermore, there is a drawback that a long period is required for analysis.
そこで本発明者は、感知対象物が水晶振動子に付着するとその固有振動数がその付着量に応じて変化することから、上記の微量物質を簡易、迅速に測定でき、しかも安価な測定装置として水晶振動子に着眼している。一方、水晶振動子を用いて疫病マーカタンパク質を検出する装置として特許文献1に記載された技術がある。この特許文献1には、片面を封止した9MHzの水晶振動子を、リン酸バッファー及びCRP抗体固定ラテックスの攪拌溶液に入れ、その発振周波数が安定したところでCRP標準血清を添加したところ、振動子の発振周波数が減少し約60分後に、添加するCRP濃度に依存した一定値に収束し、0.01mg/dlの感度で測定できることが記載されている。 Therefore, the present inventor can easily and quickly measure the above-mentioned trace amount of substance because the natural frequency changes according to the amount of attachment when the object to be detected adheres to the quartz crystal resonator, and as an inexpensive measuring device. We are focusing on crystal units. On the other hand, there is a technique described in Patent Document 1 as an apparatus for detecting a plague marker protein using a crystal resonator. In Patent Document 1, a 9 MHz crystal resonator with one side sealed is placed in a stirring solution of phosphate buffer and CRP antibody-fixed latex, and when the oscillation frequency is stabilized, CRP standard serum is added. It is described that, after about 60 minutes after the oscillation frequency decreases, it converges to a constant value depending on the CRP concentration to be added and can be measured with a sensitivity of 0.01 mg / dl.
しかしながら水晶振動子の発振周波数の変化を利用して溶液中の感知対象物を精度良く検出しようとすると次の課題がある。即ち、溶液中に、感知対象物が含まれている液体を入れると溶液の粘度が極微量ではあるが変わってしまう。また測定溶液のシールを上部にて行わないと、測定中に溶液から水分が蒸発するために溶液の粘度が変わってしまう。溶液の粘度が変わってしまうと、水晶振動子の等価回路での共振抵抗成分が変化したことになり、発振周波数の安定性の低下が生じてしまう。水晶振動子の共振周波数をf、水晶振動子の駆動電流をI、水晶振動子の共振抵抗をR1、kを定数とすると、(1)式が成り立つ。 However, there is the following problem when trying to detect the sensing object in the solution with high accuracy using the change in the oscillation frequency of the crystal resonator. That is, when a liquid containing the sensing object is put in the solution, the viscosity of the solution changes although it is extremely small. If the measurement solution is not sealed at the upper part, the viscosity of the solution changes because water evaporates from the solution during measurement. When the viscosity of the solution changes, the resonance resistance component in the equivalent circuit of the crystal unit changes, and the stability of the oscillation frequency decreases. When the resonance frequency of the crystal resonator is f, the drive current of the crystal resonator is I, the resonance resistance of the crystal resonator is R1, and k is a constant, equation (1) holds.
f=k・R1・I2 (1)
このため溶液の粘度が変化すると結局水晶振動子の共振周波数に影響を及ぼすことになる。一方、水晶振動子を用いる利点の一つは、極微量に感知物質が含まれていても発振周波数が変化することから極めて高い感度で測定できることにある。このため本発明者は、ngからpgのオーダの質量の付着物の検出用として、極くわずかの周波数変化をも精度良く検出できるように測定回路に工夫を重ねているが、このような超高感度の測定を狙っていくと、溶液の粘度変化に基づく水晶振動子の周波数変化が周波数の測定変化分に効いてくるようになり、測定精度が落ちてくる。
f = k · R1 · I 2 (1)
For this reason, when the viscosity of the solution changes, it eventually affects the resonance frequency of the crystal resonator. On the other hand, one of the advantages of using a quartz resonator is that even if a sensing substance is contained in a very small amount, the oscillation frequency changes, so that measurement can be performed with extremely high sensitivity. For this reason, the inventor has devised the measurement circuit so as to detect a very small frequency change with high accuracy for the detection of deposits with masses on the order of ng to pg. When aiming at high-sensitivity measurement, the frequency change of the crystal resonator based on the change in the viscosity of the solution becomes effective for the change in the frequency measurement, and the measurement accuracy decreases.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、水晶振動子の駆動電流が変化する要因があっても発振周波数が安定している水晶発振器を提供することにある。他の目的は、この水晶発振回路を用いることにより、疫病マーカー蛋白質や環境汚染物質などの感知測定対象物を高感度、高精度に検出することのできる感知装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a crystal oscillator in which the oscillation frequency is stable even if there is a factor that changes the drive current of the crystal resonator. Another object is to provide a sensing device capable of detecting a sensing measurement object such as an epidemic marker protein or an environmental pollutant with high sensitivity and high accuracy by using this crystal oscillation circuit.
本発明は、水晶振動子に発振回路を接続した水晶発振器において、
水晶振動子に流れる駆動電流を検出する電流検出部と、
この電流検出部の電流検出値と予め定めた設定値との偏差を求める偏差演算部と、
この偏差演算部の出力に基づいて前記駆動電流を調整する調整部と、を備えたことを特徴とする。この場合、発振回路は水晶振動子に直列に接続されたインバータを含み、前記調整部は、前記インバータの電源電圧を調整する手段として構成してもよい。
The present invention relates to a crystal oscillator in which an oscillation circuit is connected to a crystal resonator.
A current detection unit for detecting a drive current flowing in the crystal unit;
A deviation calculation unit for obtaining a deviation between the current detection value of the current detection unit and a predetermined set value;
And an adjusting unit that adjusts the driving current based on the output of the deviation calculating unit. In this case, the oscillation circuit may include an inverter connected in series to a crystal resonator, and the adjustment unit may be configured as means for adjusting a power supply voltage of the inverter.
他の発明は、感知対象物を吸着するための吸着層がその表面に形成された水晶振動子とこの水晶振動子を発振させる発振回路とを含む水晶発振器と、この水晶発振器の発振周波数の変化分を測定する手段と、この手段により測定した発振周波数の変化分に基づいて感知対象物を感知する手段と、を備えた感知装置において、
前記水晶発振器として上記発明の水晶発振器を用いたことを特徴とする。この感知装置において、水晶発振器の発振周波数の変化分を測定する手段は、周波数をカウントして周波数の変化分を測定する場合、及び周波数の周期を測定して周波数の変化分を求める場合のいずれも該当する。発振周波数の変化分に基づいて感知対象物を感知する手段とは、発振周波数の変化分と感知対象物の濃度との関係式(検量線)を用いて感知対象物の濃度を求める手段などが相当する。
Another invention relates to a crystal oscillator including a crystal resonator having an adsorption layer for adsorbing a sensing object formed on the surface thereof, and an oscillation circuit that oscillates the crystal resonator, and a change in the oscillation frequency of the crystal oscillator A sensing device comprising: means for measuring a minute; and means for sensing a sensing object based on a change in oscillation frequency measured by the means.
The crystal oscillator according to the invention is used as the crystal oscillator. In this sensing device, the means for measuring the change in the oscillation frequency of the crystal oscillator is either when counting the frequency and measuring the change in the frequency, or when measuring the frequency period to obtain the change in the frequency. Also applies. Means for sensing the sensing object based on the change in the oscillation frequency include means for obtaining the concentration of the sensing object using a relational expression (calibration curve) between the change in the oscillation frequency and the concentration of the sensing object. Equivalent to.
本発明の水晶発振器は、水晶振動子の駆動電流を検出してその駆動電流を所定値に維持するようにしているため、駆動電流が変化する環境に置かれても発振周波数が安定している。またこの水晶発振器を用いて感知装置を構成すれば、測定雰囲気である例えば液体と接触し、測定中に測定雰囲気である液体の粘性が変わったとしても、あるいは溶液に感知対象物質が加わることにより粘性が変わったとしても、駆動電流が一定化されているので、発振周波数が安定し、周波数の変化分を精度良く取り出すことができ、高精度に感知することができる。 Since the crystal oscillator of the present invention detects the drive current of the crystal resonator and maintains the drive current at a predetermined value, the oscillation frequency is stable even in an environment where the drive current changes. . In addition, if a sensing device is configured using this crystal oscillator, even if it is in contact with the liquid that is the measurement atmosphere, for example, the viscosity of the liquid that is the measurement atmosphere changes during the measurement, or because the sensing target substance is added to the solution. Even if the viscosity changes, since the drive current is constant, the oscillation frequency is stable, the change in frequency can be extracted with high accuracy, and can be sensed with high accuracy.
図1は本発明に係る水晶発振器の実施の形態を示す図であり、1は例えばATカットの基本波周波数が9MHz(約9MHz)である水晶振動子である。この水晶振動子1には、例えばコルピッツ形の発振回路2が直列に接続されている。この発振回路2は、第1のインバータ(反転増幅器)21及び第2のインバータ(反転増幅器)22をコンデンサ23を介して直列に接続して構成されている。1段目のインバータ21の入力端及び出力端の間には、バイアスを与えるための抵抗24及びコンデンサ25の並列回路が接続されている。また2段目のインバータ22の入力端及び出力端の間には、帰還抵抗26が接続されている。31は電源であり、32はこの水晶発振器の出力端である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a crystal oscillator according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a crystal resonator having a fundamental frequency of, for example, AT cut of 9 MHz (about 9 MHz). For example, a Colpitts oscillation circuit 2 is connected in series to the crystal resonator 1. The oscillation circuit 2 is configured by connecting a first inverter (inverting amplifier) 21 and a second inverter (inverting amplifier) 22 in series via a
水晶振動子1の駆動電流が流れる通電路例えばインバータ22と水晶振動子1との間の通電路には、電流検出部である電流検出器41が設けられている。この電流検出器41の出力側には、当該電流検出器41にて検出された電流検出値を増幅するためのアンプ42が設けられている。なお電流検出器41にて得られた電流は図示しない回路で電圧信号に変換されてアンプ42に入力される。このアンプ42の出力側は、整流回路43を介して差動アンプ44の負の入力端に接続されている。差動アンプ44の正の入力端には、設定電圧V1を発生する設定電圧発生部45が接続されている。設定電圧V1は、水晶振動子1の駆動電流の設定値に対応するものであり、差動アンプ44は、電流検出器41にて得られた電流検出値と駆動電流の設定値との偏差を求める偏差演算部に相当するものである。
A current detector 41 that is a current detection unit is provided in an energization path through which the drive current of the crystal unit 1 flows, for example, an energization path between the
差動アンプ44の出力側には、レギュレータ(電圧調整部)46が接続されており、このレギュレータ46の出力(VC)は、前記インバータ21及び22の各電源電圧として供給される。この例では、図2に示すようにインバータ21(22)はMOSトランジスタ20a及び20bを直列に接続してなり、その直列回路の電源電圧として前記出力(VC)が用いられる。レギュレータ46は、差動アンプ44からの出力に基づいて、前記駆動電流が設定値になるようにインバータ21(22)への供給電圧VCを発生するように構成されている。
A regulator (voltage adjustment unit) 46 is connected to the output side of the
次に上述実施の形態の作用について説明する。水晶振動子1から出力されたパルスは前段のインバータ21により反転され、更にコンデンサ23により反転され、後段のインバータ22に入力される。後段のインバータ22の出力は帰還抵抗26を介してフィードバックされているので、結局コンデンサ23を通過したパルスは、その位相のままインバータ22から出力される。従って水晶振動子1から出力されたパルスは発振回路2を介して位相が元に戻るので、水晶振動子1に発振が起こり、共振周波数が例えば9MHzの周波数信号が出力端32に現れる。
Next, the operation of the above embodiment will be described. The pulse output from the crystal unit 1 is inverted by the preceding
一方、水晶振動子1を流れる駆動電流は、電流検出器41により検出され、電流検出値がアンプ42により増幅され、更に整流回路43により整流されて差動アンプ44に入力される。差動アンプ44では電流検出値に対応する電圧と設定電圧V1とを比較し、その偏差分をレギュレータ46に供給する。今、水晶振動子1の駆動電流が設定値であるI0で安定しているものとすると、駆動電流の検出値に対応する電圧と設定電圧V1との差に応じた差動アンプ44の出力に基づいてレギュレータ46からインバータ21、22に電圧VCが供給される。
On the other hand, the drive current flowing through the crystal unit 1 is detected by the current detector 41, the current detection value is amplified by the
ここで水晶振動子1の置かれている雰囲気が変化して水晶振動子1の抵抗が変化し例えば大きくなって、駆動電流がI0から少し小さくなってI1に変わったとする。この場合差動アンプ44の負の入力端子に入力される電圧(電流検出値)が小さくなるので、差動アンプ44からの出力が大きくなり、このためレギュレータ46からインバータ21、22に供給される出力電圧VCは、駆動電流がI0からI1に減少した分だけ大きくなる。この結果、駆動電流がI1から増加してI0に戻る。
Here, it is assumed that the atmosphere in which the crystal unit 1 is placed changes and the resistance of the crystal unit 1 changes and increases, for example, and the drive current decreases slightly from I0 to I1. In this case, since the voltage (current detection value) input to the negative input terminal of the
逆に水晶振動子1の抵抗が小さくなって、駆動電流がI0から少し大きいI2に変わったとすると、この場合差動アンプ44の負の入力端子に入力される電圧(電流検出値)が大きくなるので、差動アンプ44からの出力が小さくなり、このためレギュレータ46からインバータ21、22に供給される出力電圧VCは、駆動電流がI0からI2に増加した分だけ小さくなる。この結果、駆動電流がI2から減少してI0に戻る。
On the other hand, if the resistance of the crystal unit 1 is reduced and the drive current is changed from I0 to I2 that is slightly larger, in this case, the voltage (current detection value) input to the negative input terminal of the
こうして水晶振動子1が置かれている雰囲気が変化してその抵抗が変わっても駆動電流が一定になるようにコントロールされる。このため水晶振動子の発振周波数が安定し、例えば後述のようにこの実施の形態の水晶発振器を感知装置に適用した場合には信頼性の高い感知を行うことができるし、またクロック発生部として用いる場合には、安定したクロック信号を適用装置に供給できるなどの効果がある。 In this way, the driving current is controlled to be constant even if the atmosphere in which the crystal unit 1 is placed changes and the resistance thereof changes. For this reason, the oscillation frequency of the crystal resonator is stabilized. For example, when the crystal oscillator according to this embodiment is applied to a sensing device as described later, it is possible to perform highly reliable sensing, and as a clock generator. When used, there is an effect that a stable clock signal can be supplied to the application device.
本発明では、水晶振動子1の駆動電流を検出する手段として、電流検出器41を用いる代わりに、駆動電流が流れる通電路にインピーダンス成分例えば抵抗、コンデンサあるいはインダクタンス成分を設けてその両端の電圧を検出するようにしてもよい。図3はインピーダンス成分として抵抗47を用いた例を示しており、この抵抗47の両端電圧がアンプ48に入力され、抵抗47の電位差に対応する電圧つまり駆動電流に対応する電圧がアンプ48から取り出されて整流回路43に入力される。このような構成であっても同様の作用効果が得られる。
In the present invention, instead of using the current detector 41 as means for detecting the drive current of the crystal unit 1, an impedance component such as a resistor, a capacitor, or an inductance component is provided in the current path through which the drive current flows, and the voltage at both ends thereof is measured. You may make it detect. FIG. 3 shows an example in which a
次に本発明の水晶発振器を適用した感知装置について図4を参照しながら説明する。5は水晶片50の一方の面を石英などにより密閉すると共に他方の面が露出していて、容器51内の溶液52に浸漬されるランジュバン型水晶振動子として構成されている。先の実施の形態と用語を統一するならば、水晶片が水晶振動子に相当するのであるが、説明を分かりやすくするために、水晶片と石英とが一体になったユニット(ランジュバン型水晶振動子)を水晶振動子5と称して説明することにする。この水晶振動子5の共振周波数は例えば9MHzである。
Next, a sensing device to which the crystal oscillator of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
前記水晶振動子5における溶液に接触する面には、感知対象物質を吸着(捕獲)するための吸着層、例えば疫病マーカー物質を選択的に捕捉し吸着するための抗体を含む吸着層が形成されている。53は水晶振動子5を発振させる発振回路であり、水晶振動子5と発振回路53とを含む水晶発振器は、既述のように駆動電流を一定化する回路を備えている。
An adsorbing layer for adsorbing (capturing) a substance to be sensed, for example, an adsorbing layer containing an antibody for selectively capturing and adsorbing a plague marker substance is formed on the surface of the
6は基準周波数発生部であり、周波数の安定度が極めて高い10MHzの基準周波数信号を出力する。61は、発振回路53からの周波数信号と基準周波数発生部6からの基準周波数信号との周波数差を取り出し、その周波数差に相当する周波数信号を出力する手段に対応するヘテロダイン検波器である。このヘテロダイン検波器6の後段には、ローパスフィルタ62を介してアンプ63が接続されている。このアンプ63の後段には、当該アンプ63からのパルスをカウントする計数手段であるカウンタ64が接続されており、カウンタ64の後段にはカウント値に基づいデータ処理を行うデータ処理部65が設けられている。
次にこの感知装置の作用について説明する。水晶振動子5を所定の溶液中に浸漬すると、溶液が水晶面に付着したことにより大気雰囲気よりもわずかに発振周波数が低くなった状態で発振する。なお駆動電流を一定化するために設けられた既述の差動アンプ44は、水晶振動子5を溶液に浸漬した状態において流れる駆動電流に合わせて動作点が設定されている。水晶振動子5の発振周波数を9MHzとして説明すると、ヘテロダイン検波器61により基準周波数である10MHzの周波数信号と発振回路53からの9MHzの周波数信号との周波数差である1MHzの周波数信号を取り出す。そしてこの周波数信号についてローパスフィルタ62にてノイズを除去し、1MHzの周波数信号のレベルをアンプ63により増幅する。次いでこの1MHzの周波数信号をカウンタ64にてカウントし、データ処理部65にてこのカウント値を記憶する。
Next, the operation of this sensing device will be described. When the
続いて容器51内の溶液52中に、感知対象物例えば疫病マーカータンパク質が含まれている溶液を供給して攪拌すると、前記の疫病マーカータンパク質が水晶振動子5の表面の抗体からなる吸着層に捕獲され、その吸着量に応じて水晶振動子5の共振周波数(固有振動数)がΔfだけ変化する。このため発振回路53からの発振周波数が9MHz−Δfとなり、このためヘテロダイン検波器61からの周波数信号の周波数は1MHz+Δfととなり、カウンタ64にてカウントされる。このカウント値と先のカウント値とをデータ処理部65にて比較演算し、Δfが周波数の変化分として求められ、予め求めておいた関係式(検量線)に基づいて疫病マーカータンパク質の濃度が測定できる。
Subsequently, when a solution containing a sensing object such as a plague marker protein is supplied into the
この場合、測定中に溶液52の粘度が蒸発により変化して水晶振動子5の抵抗が変化し例えば小さくなり、水晶振動子5の駆動電流が変化しようとしても、駆動電流が設定値になるようにコントロールされるので、駆動電流が安定している。また疫病マーカータンパク質を溶液に入れることにより溶液の粘度が変化し、このため駆動電流が変化しようとするが、この場合においても駆動電流が安定している。
In this case, during the measurement, the viscosity of the
測定感度がそれほど高くなけば、駆動電流の変化に基づく周波数の変化分は測定値に見えてこないが、測定感度を高めようとすると、測定誤差になってくる。従ってこの実施の形態のように駆動電流を設定値に維持するようにコントロールすれば、駆動電流の変化に基づく周波数の変化分が測定値に載ってこないので、感知対象物質例えば疫病マーカータンパク質の濃度を高精度に測定することができる。このことは別の言い方をすれば、測定感度を高くすること例えば超高感度に測定ができるということになる。 If the measurement sensitivity is not so high, the change in frequency based on the change in drive current does not appear as a measurement value. However, if the measurement sensitivity is increased, a measurement error occurs. Therefore, if the drive current is controlled to be maintained at the set value as in this embodiment, the change in frequency based on the change in drive current does not appear in the measured value. Can be measured with high accuracy. In other words, this means that measurement sensitivity can be increased, for example, measurement can be performed with extremely high sensitivity.
本発明の感知装置は、血液中の成分を測定する場合に好適である。何故ならば血液の粘度は人によって異なるし、また血液が空気にさらされることにより測定中に粘度が大きくなるので、駆動電流を制御しないと駆動電流が大きく変化してしまい、周波数の測定誤差が大きくなるからである。 The sensing device of the present invention is suitable for measuring a component in blood. This is because the viscosity of blood varies from person to person, and since the viscosity increases during measurement due to exposure of the blood to air, if the drive current is not controlled, the drive current will change significantly, resulting in a frequency measurement error. Because it grows.
以上の実施の形態は、カウンタ64と、データ処理手段65においてカウンタ値に基づいて周波数の変化分を求める手段とは、発振周波数の変化分を測定する手段に相当し、データ処理手段65において前記変化分と検量線とに基づいて感知対象物の濃度を求める手段は、発振周波数の変化分に基づいて感知対象物を感知する手段に相当する。
In the above embodiment, the
本発明の感知装置においては、水晶振動子を溶液中に浸漬することに限られず、溶液を水晶振動子5の表面に垂らすようにしてもよく、また疫病マーカータンパク質を感知することに限られず、ウイルス、あるいはダイオキシンやPCB(ポリ塩化ビフェニール)などの環境汚染物質などを感知するものであってもよい。また感知装置は、濃度センサとして用いてもよいし、感知対象物の有無センサとして用いてもよい。更にまた発振回路53からの周波数信号の周波数と基準周波数発生部6からの周波数信号の周波数との差に相当する周波数差をそのままカウントすることに限られず、例えば分周した後にカウントする場合なども含まれる。また基準周波数発生部6を用いずに発振回路53の発振周波数を直接カウントするようにしてもよい。
In the sensing device of the present invention, it is not limited to immersing the crystal resonator in the solution, the solution may be hung on the surface of the
水晶振動子が置かれる環境は、溶液中に限られず、スラリー、超臨界流体あるいはガス雰囲気例えば大気圧よりも高いガス雰囲気であってもよい。そして水晶振動子は感知装置に適用されることに限られるものではなく、感知装置以外に適用した場合でも、水晶振動子が駆動電流が変わる環境に置かれても駆動電流を一定化できることから発振周波数が安定し、このため有効な技術である。 The environment in which the crystal unit is placed is not limited to the solution, but may be a slurry, a supercritical fluid, or a gas atmosphere such as a gas atmosphere higher than atmospheric pressure. The crystal unit is not limited to being applied to the sensing device, and even when applied to a device other than the sensing unit, the crystal unit can oscillate because the driving current can be made constant even in an environment where the driving current changes. This is an effective technique because the frequency is stable.
なお水晶振動子の置かれる環境の粘度が変わると周波数が変化することを示す一例としては、既述のように水晶振動子が空気中と水中とでは、周波数が異なることを挙げることができる。水晶振動子の等価回路での共振抵抗は、水中では約270Ωであり、空気中では約12Ωである。このため水晶振動子の駆動電流は、水中では1mA、空気中では5mAであり、周波数の変化分は約0.2ppmである。従って本発明のように駆動電流を一定化することで、駆動電流が変化したならば周波数が変化したであろうその変化分が周波数の測定結果に現れなくなる。 As an example showing that the frequency changes when the viscosity of the environment in which the crystal unit is placed changes, it can be mentioned that the frequency of the crystal unit is different between the air and the water as described above. The resonance resistance in the equivalent circuit of the crystal unit is about 270Ω in water and about 12Ω in air. For this reason, the drive current of the crystal resonator is 1 mA in water and 5 mA in air, and the change in frequency is about 0.2 ppm. Therefore, by making the drive current constant as in the present invention, the change that would have changed in frequency if the drive current changed does not appear in the frequency measurement result.
1 水晶振動子
2 発振回路
21、22 インバータ
41 電流検出器
42 アンプ
43 整流回路
44 差動アンプ
46 レギュレータ
5 水晶振動子
52 溶液
53 発振回路
6 基準周波数発生部
61 ヘテロダイン検波器
64 カウンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator 2
Claims (3)
水晶振動子に流れる駆動電流を検出する電流検出部と、
この電流検出部の電流検出値と予め定めた設定値との偏差を求める偏差演算部と、
この偏差演算部の出力に基づいて前記駆動電流を調整する調整部と、を備えたことを特徴とする水晶発振器。 In a crystal oscillator in which an oscillation circuit is connected to a crystal unit,
A current detection unit for detecting a drive current flowing in the crystal unit;
A deviation calculation unit for obtaining a deviation between the current detection value of the current detection unit and a predetermined set value;
A crystal oscillator comprising: an adjustment unit that adjusts the drive current based on an output of the deviation calculation unit.
前記調整部は、前記インバータの電源電圧を調整する手段であることを特徴とする請求項1記載の水晶発振器。 The oscillation circuit includes an inverter connected in series to a crystal resonator,
The crystal oscillator according to claim 1, wherein the adjustment unit is means for adjusting a power supply voltage of the inverter.
前記水晶発振器として請求項1または2記載の水晶発振器を用いたことを特徴とする感知装置。
A crystal oscillator including a crystal resonator on which an adsorption layer for adsorbing a sensing object is formed and an oscillation circuit for oscillating the crystal resonator, and means for measuring a change in the oscillation frequency of the crystal oscillator And a means for sensing a sensing object based on a change in oscillation frequency measured by the means,
3. A sensing device using the crystal oscillator according to claim 1 or 2 as the crystal oscillator.
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007145127A1 (en) * | 2006-06-15 | 2007-12-21 | Koichi Hirama | Composite resonator |
| WO2008078832A1 (en) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensor |
| JP2012070193A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Oscillator |
| JP2015107472A (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | 株式会社リコー | Liquid droplet discharge device and particle production device |
| JP2020064014A (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | 太陽誘電株式会社 | Sensor circuit |
| CN114930149A (en) * | 2019-12-27 | 2022-08-19 | 富士胶片株式会社 | Management method, measurement device, quartz crystal resonator sensor, and kit |
-
2004
- 2004-07-13 JP JP2004206428A patent/JP2006029870A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007145127A1 (en) * | 2006-06-15 | 2007-12-21 | Koichi Hirama | Composite resonator |
| US8179209B2 (en) | 2006-06-15 | 2012-05-15 | Koichi Hirama | Complex resonance circuit |
| WO2008078832A1 (en) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensor |
| JP2008157751A (en) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Sensing device |
| US8434351B2 (en) | 2006-12-25 | 2013-05-07 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd | Sensing instrument |
| JP2012070193A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Oscillator |
| JP2015107472A (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | 株式会社リコー | Liquid droplet discharge device and particle production device |
| JP2020064014A (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | 太陽誘電株式会社 | Sensor circuit |
| CN114930149A (en) * | 2019-12-27 | 2022-08-19 | 富士胶片株式会社 | Management method, measurement device, quartz crystal resonator sensor, and kit |
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