水溶液中の微量成分定量用素子としての水晶重みセンサの開発に関する研究

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水晶重みセンサはつぎのようにして作製した。2枚の水晶発振子を間隔が約1mmになるように平行に置き、間に溶液が入らないように周囲をシリコン樹脂で固定する。この際、すべての金電極にシリコン樹脂が付着しないようにし、4本のリードは完全にシリコン樹脂で覆い、さらに細管を用いて、両水晶発振子に挟まれた空間が大気に通ずるようにする。したがって、2枚の水晶発振子はお互いに片面のみで溶液に接することになる。また、それぞれの水晶発振子は集積回路の発振器を経て、周波数計そしてパーソナルコンピュータに接続する。この水晶重みセンサの一方の面に機能性膜を塗布し、他方には何も塗布しないで測定を行い、それぞれの水晶発振子の振動数およびその差をコンピュータの画面上に記録した。両面に機能性膜を塗布した1枚の水晶発振子を溶液中に浸した場合、常温付近では振動数が24Hz/℃の割合で変化するので、液温を制御しないで反応物質を含む溶液を流した場合には、付着による振動数変化を求めることは困難である。しかし、2枚の水晶発振子を貼り合わせた水晶重みセンサを用いれば、一方の水晶発振子の基本振動数は12Hz/℃の割合で変化し、両面の水晶発振子のときの約半分の感応を示し、液温の変化による振動数の変化が対照に用いた水晶発振子により相殺され、反応物質の付着による振動数変化のみを測定することができる。同様のことが反応物質を含む溶液の液性(密度、粘度、比導電率など)を変化させたときにも、お互いの水晶発振子が液性の変化による振動数変化を相殺するので、容易に付着による振動数変化を測定することができる。バッチ操作においても、水晶重みセンサのそれぞれの水晶発振子は液温等の影響により浸す度に振動数は変動しているが、両者の差はほぼ一定になり、バッチ操作による定量が可能である。