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JP7804489B2 - Detection Device - Google Patents
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JP7804489B2 - Detection Device - Google Patents

Detection Device

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JP7804489B2
JP7804489B2 JP2022030297A JP2022030297A JP7804489B2 JP 7804489 B2 JP7804489 B2 JP 7804489B2 JP 2022030297 A JP2022030297 A JP 2022030297A JP 2022030297 A JP2022030297 A JP 2022030297A JP 7804489 B2 JP7804489 B2 JP 7804489B2
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Description

本発明は、検出装置に関し、例えば、抗体を接続可能な検出装置に関する。 The present invention relates to a detection device, for example, a detection device to which antibodies can be connected.

ウィルス等の抗原を検出する検出装置として、FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)等の共振器の共振領域に抗体を固着させ、FBARの共振周波数の変化を検出することで、抗原を検出する検出装置が知られている(例えば非特許文献1)。弾性波が伝搬する伝搬路に抗体を固着させ、弾性波の速度の変化を検出することで、抗体を検出する検出装置が知られている(例えば非特許文献2)。 One known detection device for detecting antigens, such as viruses, is one that fixes antibodies to the resonance region of a resonator such as an FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) and detects changes in the FBAR's resonance frequency (see, for example, Non-Patent Document 1). Another known detection device is one that fixes antibodies to the propagation path along which elastic waves propagate and detects changes in the velocity of the elastic waves (see, for example, Non-Patent Document 2).

“Biosensor for human IgE detection using shear-mode FBAR devices" Ying-Chung Chen et al., Nanoscale Research Letters 10, Article number 69 (2015)“Biosensor for human IgE detection using shear-mode FBAR devices” Ying-Chung Chen et al., Nanoscale Research Letters 10, Article number 69 (2015) 「POCT用SH-SAWバイオセンサの開発」 谷津田等、日本無線技報 No.64 2013 p41-45"Development of SH-SAW Biosensor for POCT" by Yatsuda et al., Japan Radio Technical Journal No.64 2013 p41-45

しかしながら、共振領域または伝搬路に設けられる抗体の個数が、検出装置ごとに異なると、検査結果がばらついてしまう。 However, if the number of antibodies placed in the resonance region or propagation path differs for each detection device, the test results will vary.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、検出結果のばらつきを抑制することを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above issues, and aims to reduce variation in detection results.

本発明は、弾性波が共振する共振領域を有する共振器と、前記共振領域上に設けられ、複数の孔を有する薄膜と、を備え、前記複数の孔のそれぞれにおいて、前記共振領域に抗体が接続可能な検出装置である。 The present invention is a detection device comprising a resonator having a resonance region in which elastic waves resonate, and a thin film provided on the resonance region and having a plurality of holes, wherein antibodies can be connected to the resonance region through each of the plurality of holes.

上記構成において、前記共振領域の平面形状は長方形状であり、前記長方形状の両長辺の外側に前記薄膜の上面より高い上面を有するガイドを備える構成とすることができる。 In the above configuration, the planar shape of the resonance region can be rectangular, and a guide having an upper surface higher than the upper surface of the thin film can be provided on the outside of both long sides of the rectangle.

上記構成において、前記共振器は、直列接続された複数の共振器を含む構成とすることができる。 In the above configuration, the resonator may include multiple resonators connected in series.

上記構成において、前記共振器は、圧電層と、前記圧電層を挟む第1電極および第2電極を備え、前記共振領域は、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域である構成とすることができる。 In the above configuration, the resonator can include a piezoelectric layer and a first electrode and a second electrode sandwiching the piezoelectric layer, and the resonance region can be a region where the first electrode and the second electrode overlap, sandwiching at least a portion of the piezoelectric layer.

上記構成において、前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ複数の第1電極指を有する第1櫛型電極と、前記圧電基板上に設けられ複数の第2電極指を有する第2櫛型電極と、を備え、前記共振領域は、前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指とが交互に設けられた領域である構成とすることができる。 In the above configuration, the resonator may include a piezoelectric substrate, a first comb electrode provided on the piezoelectric substrate and having a plurality of first electrode fingers, and a second comb electrode provided on the piezoelectric substrate and having a plurality of second electrode fingers, and the resonance region may be a region in which the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are arranged alternately.

上記構成において、前記複数の孔のそれぞれにおいて、前記共振領域に接続された抗体を備える構成とすることができる。 In the above configuration, each of the multiple holes can be configured to have an antibody connected to the resonance region.

本発明は、弾性波が伝搬する伝搬路と、前記伝搬路上に設けられ、複数の孔を有する薄膜と、を備え、前記複数の孔のそれぞれにおいて、前記伝搬路に抗体が接続可能な検出装置である。 The present invention is a detection device comprising a propagation path through which elastic waves propagate, and a thin film provided on the propagation path and having a plurality of holes, in which antibodies can be connected to the propagation path through each of the plurality of holes.

上記構成において、前記伝搬路の平面形状は長方形状であり、前記長方形状の両長辺の外側に前記薄膜の上面より高い上面を有するガイドを備える構成とすることができる。 In the above configuration, the propagation path may have a rectangular planar shape, and may be configured to include guides on the outside of both long sides of the rectangle, each having an upper surface higher than the upper surface of the thin film.

上記構成において、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、前記弾性波を送信する一対の第1櫛型電極と、前記圧電基板上に設けられ、前記弾性波を受信する一対の第2櫛型電極と、を備え、前記伝搬路は前記一対の第1櫛型電極と前記一対の第2櫛型電極との間における前記圧電基板を含む構成とすることができる。 The above configuration may include a piezoelectric substrate, a pair of first comb electrodes provided on the piezoelectric substrate for transmitting the elastic waves, and a pair of second comb electrodes provided on the piezoelectric substrate for receiving the elastic waves, and the propagation path may include the piezoelectric substrate between the pair of first comb electrodes and the pair of second comb electrodes.

上記構成において、前記複数の孔のそれぞれにおいて、前記伝搬路に接続された抗体を備える構成とすることができる。 In the above configuration, each of the multiple holes can be configured to have an antibody connected to the propagation path.

上記構成において、前記複数の孔のうち1つの孔に対し、前記抗体が1つ接続される構成とすることができる。 In the above configuration, one of the antibodies can be connected to one of the multiple holes.

上記構成において、前記抗体は前記薄膜には結合しない構成とすることができる。 In the above configuration, the antibody may be configured not to bind to the thin film.

本発明は、中央部に設けられ長方形状を有する第1領域、前記第1領域の前記長方形状の長辺方向における両側に設けられた第2領域および第3領域を有する基板と、前記第1領域と、前記第1領域から第2領域まで連続して前記基板上に設けられた下部電極と、前記第1領域から前記第2領域および前記第3領域まで連続して前記基板および前記下部電極上に設けられた圧電層と、前記第1領域から前記第3領域まで連続して前記圧電層上に設けられた上部電極と、前記第1領域に対応する前記上部電極上に設けられ、前記第1領域に対応した長方形状の薄膜と、前記薄膜に設けられた複数の孔の底部に設けられた抗体と、前記第1領域の前記長方形状の2つの長辺に沿ってそれぞれ設けられ、上面が前記薄膜の上面よりも高く設けられた2つのガイドと、前記2つのガイドの間における第1溝の底面において、前記複数の孔が露出する検出装置である。 The present invention relates to a detection device comprising: a substrate having a rectangular first region located in the center, and second and third regions located on either side of the long side of the rectangular first region; a lower electrode located on the substrate, extending continuously from the first region to the second region; a piezoelectric layer located on the substrate and the lower electrode, extending continuously from the first region to the second and third regions; an upper electrode located on the piezoelectric layer, extending continuously from the first region to the third region; a rectangular thin film located on the upper electrode corresponding to the first region and corresponding to the first region; antibodies located at the bottoms of multiple holes in the thin film; two guides located along the two long sides of the rectangular shape of the first region, each with an upper surface higher than the upper surface of the thin film; and the multiple holes exposed at the bottom of a first groove between the two guides.

上記構成において、前記2つのガイドの下部は、前記圧電層に設けられた第2溝内に設けられ、前記2つのガイドの上部は、前記第2溝の外において、前記薄膜上に重なる構成とすることができる。 In the above configuration, the lower portions of the two guides can be provided within second grooves provided in the piezoelectric layer, and the upper portions of the two guides can be configured to overlap the thin film outside the second grooves.

本発明によれば、検出結果のばらつきを抑制することを目的とする。 The present invention aims to reduce variation in detection results.

図1(a)は、実施例1に係る検出装置の平面図、図1(b)は、下部電極、上部電極および共振領域を示す平面図、図1(c)は、図1(a)のA-A断面図である。FIG. 1(a) is a plan view of a detection device according to Example 1, FIG. 1(b) is a plan view showing a lower electrode, an upper electrode, and a resonance region, and FIG. 1(c) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1(a). 図2(a)は、図1(a)のB-B断面図、図2(b)は、孔周辺の拡大断面図、図2(c)は、B-B断面図の別の例である。2(a) is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1(a), FIG. 2(b) is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the hole, and FIG. 2(c) is another example of the cross-sectional view taken along line BB of FIG. 図3(a)は、実施例1の変形例1に係る検出装置の平面図、図3(b)は、図3(a)のA-A断面図である。FIG. 3A is a plan view of a detection device according to a first modified example of the first embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3A. 図4(a)および図4(b)は、それぞれ実施例1の変形例2および3に係る検出装置の断面図である。4A and 4B are cross-sectional views of detection devices according to second and third modifications of the first embodiment, respectively. 図5(a)は、実施例2に係る検出装置の平面図、図5(b)は、図5(a)のA-A断面図である。FIG. 5A is a plan view of a detection device according to a second embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5A. 図6(a)は、実施例2の変形例1に係る検出装置の平面図、図6(b)は、図6(a)のA-A断面図である。FIG. 6A is a plan view of a detection device according to a first modified example of the second embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6A. 図7(a)は、実施例3に係る検出装置の平面図、図7(b)は、図7(a)のA-A断面図である。FIG. 7A is a plan view of a detection device according to a third embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 7A. 図8(a)および図8(b)は、それぞれ実施例4およびその変形例1に係る検出システムのブロック図である。8A and 8B are block diagrams of detection systems according to a fourth embodiment and a first modification thereof, respectively.

以下、図面を参照し実施例について説明する。 The following describes the examples with reference to the drawings.

[実施例1:検出装置に圧電薄膜共振器を採用した例]
図1(a)は、実施例1に係る検出装置100の平面図、図1(b)は、下部電極、上部電極および共振領域を示す平面図、図1(c)は、図1(a)のA-A断面図である。図2(a)は、図1(a)のB-B断面図、図2(b)は、孔周辺の拡大断面図である。基板10上の各層の積層方向をZ方向、下部電極12が共振領域28から引き出される方向をX方向、平面方向のうちX方向に直交する方向をY方向とする。図1(a)は、薄膜18、孔19、検知部22およびガイド26を主に図示し、薄膜18を太破線で示している。図1(b)において、下部電極12と上部電極16とのY方向の幅Wyはほぼ同じであるが、わかりやすいように、下部電極12のX方向およびY方向の幅を上部電極16のY方向の幅よりやや広く図示し、共振領域28をクロスハッチングで示している。
[Example 1: Example in which a piezoelectric thin film resonator is used in a detection device]
FIG. 1(a) is a plan view of the detection device 100 according to the first embodiment, FIG. 1(b) is a plan view showing the lower electrode, upper electrode, and resonance region, and FIG. 1(c) is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1(a). FIG. 2(a) is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 1(a), and FIG. 2(b) is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the hole. The stacking direction of each layer on the substrate 10 is the Z direction, the direction in which the lower electrode 12 is drawn out from the resonance region 28 is the X direction, and the plane direction perpendicular to the X direction is the Y direction. FIG. 1(a) mainly illustrates the thin film 18, the hole 19, the detection unit 22, and the guide 26, with the thin film 18 indicated by a thick dashed line. In FIG. 1(b), the widths Wy in the Y direction of the lower electrode 12 and the upper electrode 16 are approximately the same. However, for ease of understanding, the widths Wy in the X and Y directions of the lower electrode 12 are shown slightly wider than the width of the upper electrode 16 in the Y direction, and the resonance region 28 is indicated by cross-hatching.

図1(a)から図2(a)に示すように、検出装置100は、圧電薄膜共振器20を備えている、この圧電薄膜共振器20は、平面形状が矩形(ここでは長方形状)の基板10に以下の積層膜15が設けられている。積層膜15として、基板10上に音響反射膜11、下部電極12、圧電層14、上部電極16、保護膜17および接続層21が積層されている。音響反射膜11では、音響インピーダンスの低い膜11aと音響インピーダンスの高い膜11bとが交互に積層されている。膜11aおよび11bの各々の厚さを弾性波の波長の約1/4とすることで、弾性波は音響反射膜11において反射する。なお、ここでは、音響反射膜11の最下層は高インピーダンスの膜11bであり、最上層は低インピーダンスの膜11aである。 As shown in Figures 1(a) to 2(a), the detection device 100 includes a piezoelectric thin-film resonator 20. This piezoelectric thin-film resonator 20 has a substrate 10 with a rectangular (here, rectangular) planar shape and the following laminated film 15 provided on the substrate 10. The laminated film 15 includes an acoustic reflection film 11, a lower electrode 12, a piezoelectric layer 14, an upper electrode 16, a protective film 17, and a connection layer 21 laminated on the substrate 10. The acoustic reflection film 11 is formed by alternating low-acoustic-impedance films 11a and high-acoustic-impedance films 11b. By setting the thickness of each of the films 11a and 11b to approximately 1/4 of the wavelength of the elastic wave, the elastic wave is reflected by the acoustic reflection film 11. Note that in this case, the bottom layer of the acoustic reflection film 11 is the high-impedance film 11b, and the top layer is the low-impedance film 11a.

基板10および積層膜15には、共振領域28(第1領域)、領域29a(第2領域)および29b(第3領域)が設けられている。共振領域28の平面形状はX方向が長辺となる長方形状であり、共振領域28は基板10の中央部に設けられている。領域29aおよび29bは、共振領域28のX方向における両側に設けられ、パッドとなる領域である。下部電極12の平面形状はX方向が長辺となる長方形状であり、下部電極12は、共振領域28から領域29aまで、所定の幅Wyを有し+X方向に連続して延伸する。上部電極16の平面形状はX方向が長辺となる長方形状であり、上部電極16は、所定の幅Wyを有し共振領域28から領域29bまで-X方向に連続して延伸する。圧電層14の少なくとも一部を挟み、下部電極12と上部電極16とが重なる領域は共振領域28である。X方向における共振領域28の幅はWxであり、Y方向における共振領域28の幅はWyである。共振領域28内の積層膜15には、厚み縦振動モードまたは厚みすべり振動モード等の弾性波が共振する。なお、ここで長方形状とは幾何学的な長方形でなくてもよく、対向する辺は平行から10°程度異なっていてもよい。また、角が丸まっていてもよい。 The substrate 10 and the laminated film 15 are provided with a resonance region 28 (first region), region 29a (second region), and region 29b (third region). The resonance region 28 has a rectangular planar shape with its long sides extending in the X direction and is located in the center of the substrate 10. Regions 29a and 29b are located on both sides of the resonance region 28 in the X direction and serve as pads. The lower electrode 12 has a rectangular planar shape with its long sides extending in the X direction, and extends continuously in the +X direction from the resonance region 28 to region 29a with a predetermined width Wy. The upper electrode 16 has a rectangular planar shape with its long sides extending in the X direction, and extends continuously in the -X direction from the resonance region 28 to region 29b with a predetermined width Wy. The region where the lower electrode 12 and upper electrode 16 overlap, sandwiching at least a portion of the piezoelectric layer 14, is the resonance region 28. The width of the resonance region 28 in the X direction is Wx, and the width of the resonance region 28 in the Y direction is Wy. Elastic waves such as thickness-extensional vibration mode or thickness-shear vibration mode resonate in the laminated film 15 within the resonance region 28. Note that the rectangular shape here does not have to be a geometric rectangle; opposing sides may deviate from parallelism by about 10°. The corners may also be rounded.

保護膜17は、上部電極16および圧電層14を水分等から保護する膜であるが、設けられていなくてもよい。共振領域28のY方向の両側にガイド26が設けられている。ガイド26の下部は、図2(a)に示すように、積層膜15をパターニングし除去した溝27(第2溝)に設けられている。別の表現をすると、ガイド26は、パターニングした積層膜15の対向する2つの側壁を覆いつつ、上面は薄膜18の上面より高い。図1(a)のように、基板10のX方向における基板10の短辺まで延在する。これにより、図2(a)のように、2つのガイド26の間には、幅Wyを有する溝27a(第1溝)が形成される。後述するが、ガイド26の間の溝27aに検体を含む液体が設けられたり、流れたりする。なお、パターニングされた積層膜15にパターニング加工でガイド26を形成するため、ガイド26は、積層膜15の表面を覆うこともある。 The protective film 17 protects the upper electrode 16 and piezoelectric layer 14 from moisture and other contaminants, but is not required. Guides 26 are provided on both sides of the resonance region 28 in the Y direction. As shown in FIG. 2(a), the lower portions of the guides 26 are provided in grooves 27 (second grooves) formed by patterning and removing the laminated film 15. In other words, the guides 26 cover two opposing sidewalls of the patterned laminated film 15, while their upper surfaces are higher than the upper surface of the thin film 18. As shown in FIG. 1(a), the guides 26 extend to the short sides of the substrate 10 in the X direction. As a result, as shown in FIG. 2(a), a groove 27a (first groove) having a width Wy is formed between the two guides 26. As will be described later, a liquid containing an analyte is placed or flows in the groove 27a between the guides 26. Note that because the guides 26 are formed by patterning the patterned laminated film 15, the guides 26 may also cover the surface of the laminated film 15.

共振領域28における保護膜17上に薄膜18が設けられている。薄膜18には、薄膜18を貫通する複数の孔19が設けられている。複数の孔19内には検知部22が設けられている。 A thin film 18 is provided on the protective film 17 in the resonance region 28. The thin film 18 has a plurality of holes 19 penetrating the thin film 18. Detectors 22 are provided within the plurality of holes 19.

図2(b)に示すように、薄膜18の孔19内には、検知部22が設けられている。検知部22は、接続部23と抗体24とを備える。抗体24は、免疫グロブリンであり、IgG(Immunoglobulin G)またはIgEである。この抗体24は、Fc(Fragment Crystallizable)領域24aとFab(Fragment Antigen Binding)領域24bとを備える。後者のFab領域24bは抗原25に結合する領域である。接続部23の下端は、薄膜18の表面には結合せず、孔19の底面となる接続層21の表面と結合し、上端は抗体24のFc領域24aに結合する。一部を言い換えると、接続部23の下端は、孔19を介して接続層21の表面と結合するともいえる。これにより、抗体24は接続部23を介し接続層21に固定される。なお、1つの孔19に決まった数の抗体24、ここでは1つの抗体24が結合するように孔19の径が設定されている。 As shown in Figure 2(b), a detection unit 22 is provided within the hole 19 of the thin film 18. The detection unit 22 includes a connection unit 23 and an antibody 24. The antibody 24 is an immunoglobulin, such as IgG (Immunoglobulin G) or IgE. The antibody 24 includes an Fc (Fragment Crystallizable) region 24a and a Fab (Fragment Antigen Binding) region 24b. The latter Fab region 24b is a region that binds to an antigen 25. The lower end of the connection unit 23 does not bind to the surface of the thin film 18 but binds to the surface of the connection layer 21, which forms the bottom of the hole 19, and the upper end binds to the Fc region 24a of the antibody 24. In other words, the lower end of the connection unit 23 can be said to bind to the surface of the connection layer 21 via the hole 19. As a result, the antibody 24 is fixed to the connection layer 21 via the connection unit 23. The diameter of the hole 19 is set so that a fixed number of antibodies 24, in this case one antibody 24, can bind to one hole 19.

抗原抗体反応により抗原25が抗体24に結合すると、積層膜15に付加される質量が大きくなり、圧電薄膜共振器20の共振周波数が低くなる。この共振周波数の変化により、抗原25を検出できる。抗原25は、ウィルスまたは細菌等のうち抗体24が結合する蛋白質、またはそれ以外の蛋白質自体である。Fab領域24bを特定の抗原25に結合する蛋白質とすることで、抗体24には特定の抗原25が結合する。抗体24には例えばモノクローナル抗体を用いることができる。 When the antigen 25 binds to the antibody 24 due to an antigen-antibody reaction, the mass added to the laminated film 15 increases, lowering the resonant frequency of the piezoelectric thin film resonator 20. This change in resonant frequency allows the antigen 25 to be detected. The antigen 25 is a protein in a virus or bacterium, etc., to which the antibody 24 binds, or any other protein itself. By making the Fab region 24b a protein that binds to a specific antigen 25, the specific antigen 25 binds to the antibody 24. For example, a monoclonal antibody can be used as the antibody 24.

基板10は、例えばシリコン基板、サファイア基板、石英基板、ガラス基板、セラミック基板またはGaAs基板である。膜11aは例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜であり、膜11bは、例えばタングステン膜、タンタル膜、モリブデン膜またはルテニウム膜等である。 Substrate 10 is, for example, a silicon substrate, sapphire substrate, quartz substrate, glass substrate, ceramic substrate, or GaAs substrate. Film 11a is, for example, a silicon oxide film or silicon nitride film, and film 11b is, for example, a tungsten film, tantalum film, molybdenum film, or ruthenium film.

下部電極12および上部電極16は、例えばルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)またはイリジウム(Ir)等の単層膜またはこれらの膜から複数種類を選択した積層膜である。一例として、下部電極12および上部電極16は、ルテニウム膜である。 The bottom electrode 12 and top electrode 16 are single layer films of, for example, ruthenium (Ru), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), copper (Cu), molybdenum (Mo), tungsten (W), tantalum (Ta), platinum (Pt), rhodium (Rh), or iridium (Ir), or stacked films made of multiple types of these films. As an example, the bottom electrode 12 and top electrode 16 are ruthenium films.

圧電層14は、例えば窒化アルミニウム(AlN)膜、酸化亜鉛(ZnO)膜、窒化ガリウム(GaN)膜、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜、チタン酸鉛(PbTiO3)膜、タンタル酸リチウム(LiTaO)膜またはニオブ酸リチウム(LiNbO)膜である。一例として、圧電層14は、(002)方向を主軸とする窒化アルミニウム(AlN)を主成分とする。 The piezoelectric layer 14 may be, for example, an aluminum nitride (AlN) film, a zinc oxide (ZnO) film, a gallium nitride (GaN) film, a lead zirconate titanate (PZT) film, a lead titanate ( PbTiO3 ) film, a lithium tantalate ( LiTaO3 ) film, or a lithium niobate ( LiNbO3 ) film. As an example, the piezoelectric layer 14 is mainly composed of aluminum nitride (AlN) with a principal axis in the (002) direction.

保護膜17は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜である。接続層21の材料は、表面に接続部23が結合しやすく、かつ検体を含む液体により腐食されにくい材料であればよく、一例として金である。接続部23は、一端が金層等の金属層と結合し、他端が抗体24と結合する蛋白質であり、例えば自己組織化単分子膜またはリンカー蛋白質である。薄膜18は、例えばシリコン膜等の孔19の加工の容易な膜である。薄膜18の材料は、表面に接続部23が結合しにくく、かつ検体を含む液体により腐食されにくい材料であり、一例としてシリコンである。保護膜17が上面に接続部23が結合しやすい材料の場合、接続層21は設けなくてもよい。 The protective film 17 is an insulating film such as a silicon oxide film, silicon nitride film, or silicon nitride oxide film. The material of the connection layer 21 may be any material that easily bonds the connection portion 23 to its surface and is resistant to corrosion by the liquid containing the sample, such as gold. The connection portion 23 is a protein, such as a self-assembled monolayer or linker protein, with one end binding to a metal layer such as a gold layer and the other end binding to the antibody 24. The thin film 18 is a film, such as a silicon film, in which holes 19 can be easily formed. The material of the thin film 18 is any material that easily bonds the connection portion 23 to its surface and is resistant to corrosion by the liquid containing the sample, such as silicon. If the protective film 17 is made of a material to which the connection portion 23 easily bonds on its upper surface, the connection layer 21 may not be provided.

薄膜18および接続層21の平面形状は、共振領域28の平面形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。薄膜18および接続層21は、共振領域28より大きくてもよいし、小さくてもよい。 The planar shapes of the thin film 18 and the connecting layer 21 may be the same as or different from the planar shape of the resonance region 28. The thin film 18 and the connecting layer 21 may be larger or smaller than the resonance region 28.

薄膜18の厚さは例えば1nm~100nmであり、一例として10nmである。孔19の径は例えば1nm~100nmでり、一例として20nmある。孔19の径を適宜調整することで、孔19内の接続層21上に1つの抗体24が結合する程度の接続部23を結合させることができる。孔19の径を大きくし、1つの孔19内の接続層21上に2以上の抗体24を結合させてもよい。なお、図1(a)において、薄膜18に並んだ孔19は、実質同じサイズでマトリックス状に並べられ、抗体24の数が特定できることが好ましい。孔19の密度は、例えば10~10000個/μmであり、一例として600個/μmである。孔19の密度を調整することで、共振領域28内の保護膜17に結合する抗体24の個数を制御できる。 The thickness of the thin film 18 is, for example, 1 nm to 100 nm, and is, for example, 10 nm. The diameter of the holes 19 is, for example, 1 nm to 100 nm, and is, for example, 20 nm. By appropriately adjusting the diameter of the holes 19, it is possible to bond the connection portions 23 to the connection layer 21 within the holes 19 to the extent that one antibody 24 binds. The diameter of the holes 19 may be increased to bond two or more antibodies 24 to the connection layer 21 within one hole 19. Note that in FIG. 1( a), the holes 19 arranged in the thin film 18 are preferably arranged in a matrix of substantially the same size, so that the number of antibodies 24 can be specified. The density of the holes 19 is, for example, 10 to 10,000/μm 2 , and is, for example, 600/μm 2. By adjusting the density of the holes 19, it is possible to control the number of antibodies 24 that bind to the protective film 17 within the resonance region 28.

ガイド26は、例えばシリコーン樹脂等の樹脂である。図2(a)では、積層膜15に設けられた溝27の側面とガイド26の側面とは一致して接しており、積層膜15上にガイド26は乗り上げていない。このガイド26の配置構造は、ホトリソグラフィーなどの製造方法におけるパターンの合わせずれを考慮していない、理想的な配置である。実際には、積層膜15の溝27の側面とガイド26の側面が離れたり、ガイド26が積層膜15上に乗り上げたりする場合がある。 The guide 26 is made of a resin such as silicone resin. In Figure 2(a), the side of the groove 27 in the laminate film 15 and the side of the guide 26 are flush with each other, and the guide 26 does not run over the laminate film 15. This guide 26 arrangement is ideal, as it does not take into account pattern misalignment in manufacturing methods such as photolithography. In reality, the side of the groove 27 in the laminate film 15 may separate from the side of the guide 26, or the guide 26 may run over the laminate film 15.

図2(c)は、図1(a)のB-B断面図の別の例であり、積層膜15およびガイド26付近を拡大した図である。わかりやすくするため、Y方向の孔19の個数を図1(a)および図2(a)より減らし4個とし、孔19内の検知部22の図示を省略している。 Figure 2(c) is another example of a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 1(a), showing an enlarged view of the laminated film 15 and the guide 26. For ease of understanding, the number of holes 19 in the Y direction has been reduced to four from Figures 1(a) and 2(a), and the detection units 22 inside the holes 19 are not shown.

図2(c)に示すように、ガイド26の上部が薄膜18の周縁部上に乗り上げている。これにより、積層膜15の溝27の側面とガイド26の側面との間の離間部または積層膜15の各層間の界面に液体が浸入すること抑制できる。長方形状の薄膜18において、図1(a)における+Y側の長辺近傍においてX方向に例えば19個配列した孔19の列19a(図2(c)参照)と、-Y側の長辺近傍においてX方向に例えば19個配列した孔19の列B(図2(c)参照)と、が設けられている。図2(c)のように、ガイド26の上部は、この列19aおよび19bの孔19を覆わずに、溝27の側面とこの列19aまたは19bとの間で終端するように薄膜18の周縁部を覆う。そのためには、Y方向における孔19間の間隔D2よりも溝27の側面と列19aまたは19bとの間隔D1を大きくすることが好ましい。 As shown in FIG. 2(c), the upper portion of the guide 26 rides up onto the peripheral edge of the thin film 18. This prevents liquid from seeping into the gap between the side of the groove 27 in the laminated film 15 and the side of the guide 26, or into the interface between the layers of the laminated film 15. The rectangular thin film 18 has a row 19a (see FIG. 2(c)) of holes 19 arranged in the X direction near the long side on the +Y side in FIG. 1(a) (see FIG. 2(c)), and a row B (see FIG. 2(c)) of holes 19 arranged in the X direction near the long side on the -Y side (see FIG. 2(c)). As shown in FIG. 2(c), the upper portion of the guide 26 does not cover the holes 19 in rows 19a and 19b, but covers the peripheral edge of the thin film 18 so as to terminate between the side of the groove 27 and row 19a or 19b. To achieve this, it is preferable to make the distance D1 between the side of the groove 27 and row 19a or 19b greater than the distance D2 between the holes 19 in the Y direction.

ガイド26間に、検体を含む液体を流入させることにより、薄膜18上に検体を含む液体を効率よく移動させることができる。薄膜18および接続層21の平面形状を長方形状とし、長方形状の2つの長辺の外側に、長辺に沿ってガイド26を形成すれば、より効率的に検体(抗原)を抗体24に作用させることができる。また、検体を含む液体が薄膜18および接続層21上に流入したときに、長方形状のガイド26によって、液体が層となって流れる。このとき、薄膜18および接続層21の平面形状が長方形状であると、液体の通過点に複数の孔19が一様に配置されることになるので、効率的に検体を抗体24に作用させることができる。 By flowing a liquid containing the specimen between the guides 26, the liquid containing the specimen can be efficiently moved onto the thin film 18. If the planar shape of the thin film 18 and connection layer 21 is rectangular and guides 26 are formed along the two long sides of the rectangle on the outside, the specimen (antigen) can be made to act on the antibody 24 more efficiently. Furthermore, when the liquid containing the specimen flows onto the thin film 18 and connection layer 21, the rectangular guides 26 cause the liquid to flow in layers. In this case, if the planar shape of the thin film 18 and connection layer 21 is rectangular, multiple holes 19 will be uniformly arranged at the points where the liquid passes, allowing the specimen to act on the antibody 24 efficiently.

薄膜18上に駆動物質を塗布し、検体をモーター蛋白質により薄膜18上に移動させてもよい。この場合もガイド26により、検体を効率よく移動させることができる。モーター蛋白質は、一定の方向に沿って検体を移動させるので、薄膜18および接続層21の平面形状を長方形状とし、長方形状の長辺と検体の移動方向を沿うようにすることで、効率よく検体を移動できる。このため、薄膜18および接続層21の平面形状を長方形状として、2つの長辺の外側に、薄膜18および接続層21の平面形状の長辺に沿ってガイド26の平面形状を長方形状として形成することが好ましい。検体内に抗原25が含まれていると、抗体24に抗原25が結合し、積層膜15の質量が重くなる。よって、圧電薄膜共振器20の共振周波数が低くなる。なお、検体を含む液体を薄膜18上に滴下させてもよい。この場合、ガイド26は、薄膜18の4辺に沿って配置され囲んでいれば、薄膜18の上に検体を含む液体をとどめることができ検出精度が向上する。 A driving substance may be applied to the thin film 18, and the analyte may be moved onto the thin film 18 by the motor protein. In this case, the guide 26 can also be used to efficiently move the analyte. Because the motor protein moves the analyte in a specific direction, efficient analyte movement is achieved by forming the thin film 18 and connection layer 21 in a rectangular planar shape with the long sides of the rectangle aligned with the direction of analyte movement. Therefore, it is preferable to form the thin film 18 and connection layer 21 in a rectangular planar shape and the guide 26 in a rectangular planar shape along the long sides of the thin film 18 and connection layer 21 on the outside of the two long sides. If the analyte contains an antigen 25, the antigen 25 binds to the antibody 24, increasing the mass of the laminated film 15. This reduces the resonant frequency of the piezoelectric thin film resonator 20. Alternatively, a liquid containing the analyte may be dropped onto the thin film 18. In this case, if the guide 26 is positioned along the four sides of the thin film 18 and surrounds it, the liquid containing the analyte can be retained on the thin film 18, improving detection accuracy.

実施例1によれば、複数の孔19を有する薄膜18は弾性波が共振する共振領域28上に設けられている。複数の孔19のそれぞれにおいて、抗体24は薄膜18を介さずに共振領域28に接続する。これにより、孔19の密度を調整することで、共振領域28に固定される抗体24の個数を制御できる。よって、検出装置100ごとに、共振領域28に固定される抗体24の個数がばらつくことを抑制でき、検出結果のばらつきを抑制できる。なお、薄膜18は、複数の孔19のそれぞれにおいて共振領域28に抗体24が接続可能であればよい。 According to Example 1, a thin film 18 having a plurality of holes 19 is provided on a resonance region 28 where elastic waves resonate. In each of the plurality of holes 19, the antibodies 24 connect to the resonance region 28 without going through the thin film 18. This makes it possible to control the number of antibodies 24 immobilized in the resonance region 28 by adjusting the density of the holes 19. This makes it possible to suppress variation in the number of antibodies 24 immobilized in the resonance region 28 for each detection device 100, thereby suppressing variation in detection results. Note that the thin film 18 only needs to be able to connect the antibodies 24 to the resonance region 28 in each of the plurality of holes 19.

1つの孔19に対し、複数の抗体24が設けられていてもよいが、1つの孔19に対し1つの抗体24が設けられるように孔19の径(または面積)を調整することが好ましい。これにより、共振領域28内の孔19の個数が抗体24の個数となる。 Although multiple antibodies 24 may be provided for one hole 19, it is preferable to adjust the diameter (or area) of the hole 19 so that one antibody 24 is provided for one hole 19. In this way, the number of holes 19 in the resonance region 28 corresponds to the number of antibodies 24.

複数の孔19は規則的に設けられていてもよいが、不規則に設けられていてもよい。いずれの場合にも、共振領域28内の孔19の個数と孔19の径を設定することで、共振領域28内の抗体24の個数を設定することができる。 The multiple holes 19 may be arranged regularly or irregularly. In either case, the number of antibodies 24 within the resonance region 28 can be set by setting the number of holes 19 within the resonance region 28 and the diameter of the holes 19.

複数の孔19の径(または面積)は均一であることが好ましいが、複数の孔19の径(または面積)は異なっていてもよい。ガイド26を備えることで、検体を含む液体を共振領域28上に効率よく移動させることができる。共振領域28の長辺方向の幅Wxは短辺方向の幅Wyの1.5倍以上が好ましく、2倍以上がより好ましい。 It is preferable that the diameter (or area) of the multiple holes 19 is uniform, but the diameter (or area) of the multiple holes 19 may be different. By providing a guide 26, the liquid containing the sample can be efficiently moved over the resonance region 28. The width Wx of the resonance region 28 in the long side direction is preferably 1.5 times or more, and more preferably 2 times or more, the width Wy in the short side direction.

共振器として、実施例1のように圧電薄膜共振器20を用いることができる。この場合、共振領域28は、圧電層14の少なくとも一部を挟み下部電極12と上部電極16とが重なる領域である。 As in Example 1, a piezoelectric thin-film resonator 20 can be used as the resonator. In this case, the resonance region 28 is the region where the lower electrode 12 and upper electrode 16 overlap, sandwiching at least a portion of the piezoelectric layer 14.

[実施例1の変形例1:圧電薄膜共振器を直列接続する例]
変形例1は、複数の圧電薄膜共振器を直列接続する例である。図3(a)は、変形例1に係る検出装置102の平面図、図3(b)は、図3(a)のA-A線における断面図である。図3(a)は、薄膜18、孔19、検知部22およびガイド26を主に図示し、薄膜18を太破線で示している。
[First Modification of First Embodiment: Example of Connecting Bulk Film Resonators in Series]
Modification 1 is an example in which a plurality of piezoelectric thin film resonators are connected in series. Fig. 3(a) is a plan view of detection device 102 according to Modification 1, and Fig. 3(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 3(a). Fig. 3(a) mainly illustrates thin film 18, hole 19, detection unit 22, and guide 26, with thin film 18 indicated by a thick dashed line.

図3(a)および図3(b)に示すように、検出装置102では、基板10に圧電薄膜共振器20aと20bが設けられている。ガイド26の間に圧電薄膜共振器20aの共振領域28aと圧電薄膜共振器20bの共振領域28bとが設けられている。図3(b)のように、圧電薄膜共振器20aおよび20bの下部電極12は、基板10の-Y側の短辺から+Y側の短辺まで分離されず一体で連続して設けられている。一方、上部電極16は、左右に2つに分離されて設けられている。よって、圧電薄膜共振器20aおよび20bが基板10の中央部を介して-X側と+X側に2つ分離されて形成されている。これにより、-X側の上部電極16に接続されたパッドと、+X側の上部電極16に接続されたパッドの間には、圧電薄膜共振器20aと20bが直列接続される。なお、上記2つの上部電極16は、分離されず一体に設けられ、下部電極12は、2つに分離され設けられていてもよい。 As shown in Figures 3(a) and 3(b), the detection device 102 has piezoelectric thin-film resonators 20a and 20b mounted on a substrate 10. The resonance region 28a of the piezoelectric thin-film resonator 20a and the resonance region 28b of the piezoelectric thin-film resonator 20b are disposed between guides 26. As shown in Figure 3(b), the lower electrodes 12 of the piezoelectric thin-film resonators 20a and 20b are disposed continuously and integrally from the short side on the -Y side to the short side on the +Y side of the substrate 10 without being separated. On the other hand, the upper electrode 16 is disposed separately in two, on the left and right. Therefore, the piezoelectric thin-film resonators 20a and 20b are formed separated into two, on the -X side and the +X side, with the center of the substrate 10 interposed between them. As a result, the piezoelectric thin-film resonators 20a and 20b are connected in series between the pad connected to the upper electrode 16 on the -X side and the pad connected to the upper electrode 16 on the +X side. The two upper electrodes 16 may be provided integrally and not separated, and the lower electrode 12 may be provided separated into two.

実施例1のように、1つの圧電薄膜共振器20(実施例1)と、直列接続された圧電薄膜共振器20aおよび20b(実施例1の変形例1)と、で同じインピーダンスとする場合、圧電薄膜共振器20aおよび20bの共振領域28aおよび28bの合計の面積は、圧電薄膜共振器20の共振領域28の面積の4倍とすることができる。検出装置として好ましいインピーダンスは定まっているため、実施例1の変形例1では、実施例1に比べ、薄膜18の面積を4倍にできる。よって、検出装置の感度を向上できる。3個以上の圧電薄膜共振器が直列接続されていてもよい。 As in Example 1, when one piezoelectric thin film resonator 20 (Example 1) and series-connected piezoelectric thin film resonators 20a and 20b (Variation 1 of Example 1) have the same impedance, the total area of the resonance regions 28a and 28b of the piezoelectric thin film resonators 20a and 20b can be four times the area of the resonance region 28 of the piezoelectric thin film resonator 20. Because the impedance preferable for a detection device is fixed, in Variation 1 of Example 1, the area of the thin film 18 can be four times larger than in Example 1. This improves the sensitivity of the detection device. Three or more piezoelectric thin film resonators may be connected in series.

共振領域28aおよび28bの平面形状は長方形状であり、長方形状の長辺方向(図3(a)のX方向)に圧電薄膜共振器20aおよび20bを配列する。共振領域28aおよび28b、並びに共振領域28aおよび28bの間の領域も含め、両側にガイド26を設ける。これにより、検体を含む液体を共振領域28aおよび28b上に効率よく移動させることができる。 The planar shape of the resonance regions 28a and 28b is rectangular, and the piezoelectric thin film resonators 20a and 20b are arranged in the direction of the long side of the rectangle (the X direction in Figure 3(a)). Guides 26 are provided on both sides of the resonance regions 28a and 28b, as well as the region between the resonance regions 28a and 28b. This allows the liquid containing the sample to be efficiently moved over the resonance regions 28a and 28b.

[実施例1の変形例2]
図4(a)は、検出装置104の断面図である。図4(a)に示す圧電層14は、下部圧電層14aと上部圧電層14bに分かれ、共振領域28において、下部圧電層14aと上部圧電層14bとの間に挿入膜13が設けられている。挿入膜13は、温度補償膜であり、挿入膜13の弾性定数の温度係数の符号は圧電層14の弾性定数の温度係数の符号と反対である。これにより、圧電薄膜共振器20における共振周波数等の温度依存性を抑制できる。挿入膜13は、例えば酸化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜である。
[Modification 2 of Example 1]
4A is a cross-sectional view of the detection device 104. The piezoelectric layer 14 shown in FIG. 4A is divided into a lower piezoelectric layer 14a and an upper piezoelectric layer 14b, and an insertion film 13 is provided between the lower piezoelectric layer 14a and the upper piezoelectric layer 14b in the resonance region 28. The insertion film 13 is a temperature compensation film, and the sign of the temperature coefficient of the elastic constant of the insertion film 13 is opposite to the sign of the temperature coefficient of the elastic constant of the piezoelectric layer 14. This makes it possible to suppress the temperature dependence of the resonance frequency and other parameters of the piezoelectric thin-film resonator 20. The insertion film 13 is, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride oxide film.

[実施例1の変形例3]
図4(b)は、検出装置105の断面図である。図4(b)に示すように、検出装置105では、音響反射膜11が設けられておらず、基板10に空隙11cが設けられている。基板10の厚さ方向から見て、共振領域28と空隙11cとは重なる。
[Modification 3 of Example 1]
Fig. 4(b) is a cross-sectional view of the detection device 105. As shown in Fig. 4(b), the detection device 105 does not include an acoustic reflection film 11, and instead includes a gap 11c in the substrate 10. When viewed from the thickness direction of the substrate 10, the resonance region 28 and the gap 11c overlap.

実施例1およびその変形例1および2のように、圧電薄膜共振器20、20aおよび20bは音響反射膜11を有するSMR(Solidly Mounted Resonator)でもよい。実施例1の変形例3のように、圧電薄膜共振器20、20aおよび20bは、空隙11cを有するFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)でもよい。 As in Example 1 and its Modifications 1 and 2, the piezoelectric thin film resonators 20, 20a, and 20b may be SMRs (Solidly Mounted Resonators) having an acoustic reflection film 11. As in Modification 3 of Example 1, the piezoelectric thin film resonators 20, 20a, and 20b may be FBARs (Film Bulk Acoustic Resonators) having an air gap 11c.

[実施例2:検出装置に弾性表面波共振器を採用した例]
図5(a)は、検出装置106の平面図、図5(b)は、図5(a)のA-A線に沿った断面図である。電極指34aおよび34bの配列方向(横方向)をX方向、電極指34aおよび34bの延伸方向(縦方向)をY方向、圧電基板30の法線方向をZ方向とする。図5(a)は、反射器33、IDT37(interdigital transducer)、パッド39a、39b、薄膜18、孔19、検知部22およびガイド26を主に図示し、薄膜18を太破線で示し、反射器33、IDT37、パッド39aおよび39bをクロスハッチングで示している。
[Example 2: Example of using a surface acoustic wave resonator in a detection device]
Fig. 5(a) is a plan view of the detection device 106, and Fig. 5(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 5(a). The arrangement direction (horizontal direction) of the electrode fingers 34a and 34b is the X direction, the extension direction (vertical direction) of the electrode fingers 34a and 34b is the Y direction, and the normal direction of the piezoelectric substrate 30 is the Z direction. Fig. 5(a) mainly illustrates the reflector 33, IDT 37 (interdigital transducer), pads 39a and 39b, thin film 18, hole 19, detection unit 22, and guide 26, with the thin film 18 indicated by a thick dashed line and the reflector 33, IDT 37, and pads 39a and 39b indicated by cross-hatching.

図5(a)および図5(b)に示すように、検出装置106では、図1(a)から図2(a)に示した圧電薄膜共振器20の代わりに弾性表面波共振器40が設けられている。弾性表面波共振器40は、圧電基板30上に設けられたIDT37および反射器33を有している。IDT37および反射器33は金属膜31により形成されている。 As shown in Figures 5(a) and 5(b), the detection device 106 has a surface acoustic wave resonator 40 instead of the piezoelectric thin film resonator 20 shown in Figures 1(a) to 2(a). The surface acoustic wave resonator 40 has an IDT 37 and a reflector 33 provided on a piezoelectric substrate 30. The IDT 37 and the reflector 33 are formed from a metal film 31.

IDT37は櫛型電極36aおよび36bを有する。櫛型電極36a(第1櫛型電極)は、複数の電極指34a(第1電極指)およびバスバー35aを有する。バスバー35aには、Y方向に延伸する複数の電極指34aの+Y側の端が接続され、バスバー35a自身はX方向に延伸する。櫛型電極36b(第2櫛型電極)は、複数の電極指34b(第2電極指)およびバスバー35bを有する。バスバー35bには、Y方向に延伸する複数の電極指34bの-Y側の端が接続され、バスバー35bはX方向に延伸する。IDT37のうち、X方向から見て電極指34aと34bとが重なる領域は、弾性波が共振する共振領域38である。共振領域38の少なくとも一部の領域において、電極指34aと34bとは1本毎に交互に設けられている。 The IDT 37 has comb electrodes 36a and 36b. The comb electrode 36a (first comb electrode) has multiple electrode fingers 34a (first electrode fingers) and a bus bar 35a. The +Y side ends of the multiple electrode fingers 34a extending in the Y direction are connected to the bus bar 35a, and the bus bar 35a itself extends in the X direction. The comb electrode 36b (second comb electrode) has multiple electrode fingers 34b (second electrode fingers) and a bus bar 35b. The -Y side ends of the multiple electrode fingers 34b extending in the Y direction are connected to the bus bar 35b, and the bus bar 35b extends in the X direction. The region of the IDT 37 where the electrode fingers 34a and 34b overlap as viewed from the X direction is a resonance region 38 where acoustic waves resonate. In at least a portion of the resonance region 38, the electrode fingers 34a and 34b are arranged alternately.

IDT37のX方向の両側に反射器33が形成されている。共振領域38内において、IDT37が励振した弾性波は主にX方向に伝搬し、反射器33は弾性波を反射する。電極指34aのピッチおよび電極指34bのピッチをλとする。λは、IDT37が励振する弾性表面波の波長に相当する。λは複数の電極指34aおよび34bのピッチDの2倍である。なお、λはピッチDの2倍以外の場合もある。 Reflectors 33 are formed on both sides of the IDT 37 in the X direction. Within the resonance region 38, the acoustic waves excited by the IDT 37 propagate mainly in the X direction, and the reflectors 33 reflect the acoustic waves. The pitch of the electrode fingers 34a and the pitch of the electrode fingers 34b are λ. λ corresponds to the wavelength of the surface acoustic waves excited by the IDT 37. λ is twice the pitch D of the multiple electrode fingers 34a and 34b. Note that λ may be other than twice the pitch D.

圧電基板30上に、金属膜31を覆うように保護膜32が設けられている。共振領域38における保護膜32上に接続層21が設けられている。接続層21上に薄膜18が設けられている。電極指34aおよび34b上に設けられた薄膜18に、この薄膜18を貫通する複数の孔19が設けられている。複数の孔19内には抗体24が設けられている。弾性表面波共振器40のY方向の両側に、ガイド26からバスバー35aおよび35bが露出するようにガイド26が設けられている。X方向に延在する2本のガイド26のうち+Y側のガイド26では、ガイド26の下に配線41aが設けられ、ガイド26の+Y側に露出したパッド39aが設けられている。パッド39aは配線41aを介しバスバー35aに電気的に接続されている。-Y側のガイド26では、ガイド26の下に配線41bが設けられ、ガイド26の-Y側に露出したパッド39bが設けられている。パッド39bは配線41bを介しバスバー35bに電気的に接続されている。 A protective film 32 is provided on the piezoelectric substrate 30, covering the metal film 31. A connection layer 21 is provided on the protective film 32 in the resonance region 38. A thin film 18 is provided on the connection layer 21. A plurality of holes 19 are provided through the thin film 18 provided on the electrode fingers 34a and 34b. Antibodies 24 are provided within the plurality of holes 19. Guides 26 are provided on both sides of the surface acoustic wave resonator 40 in the Y direction, so that bus bars 35a and 35b are exposed from the guide 26. Of the two guides 26 extending in the X direction, the guide 26 on the +Y side has a wiring 41a provided below the guide 26, and a pad 39a exposed on the +Y side of the guide 26. The pad 39a is electrically connected to the bus bar 35a via the wiring 41a. The guide 26 on the -Y side has a wiring 41b provided below the guide 26, and a pad 39b exposed on the -Y side of the guide 26. Pad 39b is electrically connected to bus bar 35b via wiring 41b.

圧電基板30は、例えばタンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板または水晶基板であり、例えば、単結晶回転YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板または単結晶回転YカットX伝搬ニオブ酸リチウム基板である。圧電基板30は、サファイア基板、シリコン基板、スピネル基板、水晶基板または石英基板等の支持基板上に直接または絶縁層を介し接合されていてもよい。金属膜31は、例えばアルミニウム、銅およびモリブデンの少なくとも1つの金属を主成分とする。保護膜32は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜である。薄膜18、検知部22およびガイド26の材料等は実施例1と同じである。 The piezoelectric substrate 30 is, for example, a lithium tantalate substrate, a lithium niobate substrate, or a quartz substrate, such as a single-crystal rotated Y-cut X-propagation lithium tantalate substrate or a single-crystal rotated Y-cut X-propagation lithium niobate substrate. The piezoelectric substrate 30 may be bonded directly or via an insulating layer to a support substrate such as a sapphire substrate, silicon substrate, spinel substrate, quartz substrate, or quartz substrate. The metal film 31 is primarily composed of at least one metal selected from the group consisting of aluminum, copper, and molybdenum. The protective film 32 is an insulating film such as a silicon oxide film, silicon nitride film, or silicon nitride oxide film. The materials of the thin film 18, the detection unit 22, and the guide 26 are the same as those in Example 1.

実施例2のように、弾性表面波共振器においても、電極指34aと34bとが交互に設けられた共振領域38上に複数の孔19を有する薄膜18を設ける。図2(b)と同様に、複数の孔19のそれぞれにおいて、抗体24は薄膜18を介さずに共振領域38に接続される。これにより、抗原25が抗体24に結合すると、電極指34aおよび34bに付加される質量が大きくなり、弾性表面波共振器40の共振周波数が低くなる。この共振周波数の変化により、抗原25を検出できる。また、実施例1と同様に、共振領域38に固定される抗体24の個数がばらつくことを抑制でき、検出結果のばらつきを抑制できる。 As in Example 2, in the surface acoustic wave resonator, a thin film 18 having multiple holes 19 is provided on a resonance region 38 in which electrode fingers 34a and 34b are alternately arranged. As in FIG. 2(b), in each of the multiple holes 19, the antibody 24 is connected to the resonance region 38 without passing through the thin film 18. As a result, when an antigen 25 binds to the antibody 24, the mass added to the electrode fingers 34a and 34b increases, and the resonance frequency of the surface acoustic wave resonator 40 decreases. This change in resonance frequency enables the antigen 25 to be detected. Furthermore, as in Example 1, variation in the number of antibodies 24 fixed to the resonance region 38 can be suppressed, thereby suppressing variation in detection results.

また、共振領域38の平面形状を長方形状とし、長方形状の両長辺の外側に薄膜18の上面より高い上面を有するガイド26を備える。これにより、検体を含む液体を共振領域38上に効率よく移動させることができる。 The resonance region 38 has a rectangular planar shape, and is provided with guides 26 on the outside of both long sides of the rectangle, each with an upper surface higher than the upper surface of the thin film 18. This allows the liquid containing the sample to be efficiently moved onto the resonance region 38.

[実施例2の変形例1:複数の弾性表面波共振器を直列接続する例]
図6(a)は、検出装置108の平面図、図6(b)は、図6(a)のA-A断面図である。図5(a)は、反射器33、33a、IDT37a、37b、パッド39a、39b、薄膜18、孔19、検知部22およびガイド26を主に図示し、薄膜18を太破線で示し、反射器33、33a、IDT37a、37b、パッド39aおよび39bをクロスハッチングで示している。
[Modification 1 of Embodiment 2: Example of connecting multiple surface acoustic wave resonators in series]
Fig. 6(a) is a plan view of the detection device 108, and Fig. 6(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 6(a). Fig. 5(a) mainly illustrates the reflectors 33, 33a, IDTs 37a, 37b, pads 39a, 39b, thin film 18, hole 19, detection unit 22, and guide 26, with the thin film 18 indicated by a thick dashed line and the reflectors 33, 33a, IDTs 37a, 37b, and pads 39a and 39b indicated by cross-hatching.

図6(a)および図6(b)に示すように、圧電基板30に2つの弾性表面波共振器40aと40bが設けられている。2本のガイド26の間に共振領域38aと38bとが設けられている。弾性表面波共振器40aの+X側に反射器33が設けられ、弾性表面波共振器40bの-X側に反射器33が設けられている。弾性表面波共振器40aと40bとの間には、反射器33aが設けられている。反射器33aは、弾性表面波共振器40aと40bとに共有されている。 As shown in Figures 6(a) and 6(b), two surface acoustic wave resonators 40a and 40b are provided on a piezoelectric substrate 30. Resonance regions 38a and 38b are provided between two guides 26. A reflector 33 is provided on the +X side of surface acoustic wave resonator 40a, and a reflector 33 is provided on the -X side of surface acoustic wave resonator 40b. A reflector 33a is provided between surface acoustic wave resonators 40a and 40b. The reflector 33a is shared by surface acoustic wave resonators 40a and 40b.

弾性表面波共振器40aのバスバー35bと弾性表面波共振器40bのバスバー35bとは反射器33aを介し電気的に接続されている。弾性表面波共振器40aのバスバー35aは、配線41aを介しパッド39aに電気的に接続され、弾性表面波共振器40bのバスバー35aは、配線41bを介しパッド39bに電気的に接続されている。以上により、パッド39aと39bとの間において、弾性表面波共振器40aと40bとは直列接続されている。 The bus bar 35b of the surface acoustic wave resonator 40a and the bus bar 35b of the surface acoustic wave resonator 40b are electrically connected via the reflector 33a. The bus bar 35a of the surface acoustic wave resonator 40a is electrically connected to the pad 39a via the wiring 41a, and the bus bar 35a of the surface acoustic wave resonator 40b is electrically connected to the pad 39b via the wiring 41b. As a result, the surface acoustic wave resonators 40a and 40b are connected in series between the pads 39a and 39b.

この変形例1では、実施例2に比べ、薄膜18の面積を4倍にできる。よって、検出装置の感度を向上できる。3個以上の弾性表面波共振器が直列接続されていてもよい。また、共振領域38aおよび38bの平面形状は長方形状であり、共振領域38および38bの両側にガイド26を設ける。これにより、検体を含む液体を共振領域38aおよび38b上に効率よく移動させることができる。 In this variant 1, the area of the thin film 18 can be four times larger than in the second embodiment, thereby improving the sensitivity of the detection device. Three or more surface acoustic wave resonators may be connected in series. Furthermore, the planar shape of the resonance regions 38a and 38b is rectangular, and guides 26 are provided on both sides of the resonance regions 38a and 38b. This allows the liquid containing the sample to be efficiently moved over the resonance regions 38a and 38b.

[実施例3:検出装置に弾性波が伝搬する伝搬路を採用した例]
実施例3として、検出装置に弾性波が伝搬する伝搬路を採用した例を説明する。図7(a)は、検出装置110の平面図、図7(b)は、図7(a)のA-A断面図である。弾性波の伝搬方向をX方向、圧電基板30の法線方向をZ方向、圧電基板30の上面に平行でありかつX方向に直交する方向をY方向とする。図7(a)は、IDT37a、IDT37b、パッド39a~39d、金属膜42、薄膜18、孔19、検知部22およびガイド26を主に図示し、薄膜18を太破線で示し、IDT37a、IDT37b、パッド39a~39dおよび金属膜42をクロスハッチングで示している。
[Example 3: Example in which a propagation path through which elastic waves propagate is adopted in a detection device]
As a third embodiment, an example in which a propagation path through which an elastic wave propagates will be described. Fig. 7(a) is a plan view of the detection device 110, and Fig. 7(b) is a cross-sectional view taken along the line A-A in Fig. 7(a). The propagation direction of the elastic wave is defined as the X direction, the normal direction of the piezoelectric substrate 30 as the Z direction, and the direction parallel to the top surface of the piezoelectric substrate 30 and perpendicular to the X direction as the Y direction. Fig. 7(a) mainly illustrates the IDTs 37a, 37b, pads 39a to 39d, metal film 42, thin film 18, hole 19, detection unit 22, and guide 26, with the thin film 18 indicated by a thick dashed line, and the IDTs 37a, 37b, pads 39a to 39d, and metal film 42 indicated by cross-hatching.

図7(a)および図7(b)に示すように、検出装置110では、圧電基板30上にIDT37aおよび37bが設けられている。IDT37aと37bとは離間している。IDT37aにおいて電極指34aと34bとが交互に設けられた領域48aと、IDT37bにおいて電極指34aと34bとが交互に設けられた領域48bとの間の領域は、弾性波が伝搬する伝搬路48である。 As shown in Figures 7(a) and 7(b), in the detection device 110, IDTs 37a and 37b are provided on a piezoelectric substrate 30. The IDTs 37a and 37b are spaced apart. The region between region 48a in IDT 37a, where electrode fingers 34a and 34b are alternately arranged, and region 48b in IDT 37b, where electrode fingers 34a and 34b are alternately arranged, is propagation path 48 through which elastic waves propagate.

IDT37aのバスバー35aおよび35bはパッド39aおよび39bにそれぞれ電気的に接続され、IDT37bのバスバー35aおよび35bはパッド39cおよび39dにそれぞれ電気的に接続されている。 The bus bars 35a and 35b of IDT 37a are electrically connected to pads 39a and 39b, respectively, and the bus bars 35a and 35b of IDT 37b are electrically connected to pads 39c and 39d, respectively.

伝搬路48における圧電基板30上に金属膜42が設けられている。金属膜42はIDT37aおよび37bを形成する金属膜31と同じ材料からなる膜でもよいし、異なる材料からなる膜でもよい。金属膜42は、伝搬路48における電気的感度を抑制するための電界短絡用に設けられている。金属膜42は設けられていなくてもよい。金属膜42上に保護膜32が設けられている。保護膜32上に薄膜18が設けられている。薄膜18を貫通する複数の孔19が設けられている。複数の孔19内には抗体24が設けられている。伝搬路48、IDT37aおよび37bのY方向の両側にガイド26が設けられている。 A metal film 42 is provided on the piezoelectric substrate 30 in the propagation path 48. The metal film 42 may be made of the same material as the metal film 31 that forms the IDTs 37a and 37b, or it may be made of a different material. The metal film 42 is provided for short-circuiting the electric field to suppress electrical sensitivity in the propagation path 48. The metal film 42 does not have to be provided. A protective film 32 is provided on the metal film 42. A thin film 18 is provided on the protective film 32. A plurality of holes 19 are provided through the thin film 18. Antibodies 24 are provided within the plurality of holes 19. Guides 26 are provided on both sides of the propagation path 48 and the IDTs 37a and 37b in the Y direction.

圧電基板30、金属膜31、保護膜32、薄膜18、検知部22およびガイド26の材料等は実施例1および2と同じである。 The materials of the piezoelectric substrate 30, metal film 31, protective film 32, thin film 18, detection unit 22, and guide 26 are the same as those in Examples 1 and 2.

パッド39aとパッド39cにグランド電位を供給し、グランド電位のパッド39cに対しパッド39dに高周波信号を加えると、IDT37bは圧電基板30の表面付近に弾性波を励振する。弾性波は伝搬路48における圧電基板30の表面付近を伝搬しIDT37aに達する。IDT37aでは、弾性表面波により、グランド電位のパッド39aに対しパッド39bに高周波信号が出力される。 When ground potential is supplied to pads 39a and 39c and a high-frequency signal is applied to pad 39d while pad 39c is at ground potential, IDT 37b excites an acoustic wave near the surface of piezoelectric substrate 30. The acoustic wave propagates near the surface of piezoelectric substrate 30 in propagation path 48 and reaches IDT 37a. IDT 37a generates a surface acoustic wave, which outputs a high-frequency signal to pad 39b while pad 39a is at ground potential.

実施例2では、弾性波が伝搬する伝搬路48上に複数の孔19を有する薄膜18が設けられている。図2(b)と同様に、複数の孔19のそれぞれにおいて、抗体24は薄膜18を介さず伝搬路48に接続されている。つまり、伝搬路48が複数の孔19の底部となって、底部に抗体24が接続されている。抗体24に抗原25が結合すると、伝搬路48に付加される質量が大きくなり、伝搬路48を伝搬する弾性波の速度が遅くなる。この弾性波の速度の変化により抗原25を検出できる。また、実施例1および2と同様に、伝搬路48に固定される抗体24の個数がばらつくことを抑制でき、検出結果のばらつきを抑制できる。 In Example 2, a thin film 18 having multiple holes 19 is provided on a propagation path 48 through which elastic waves propagate. As in Figure 2(b), in each of the multiple holes 19, the antibody 24 is connected to the propagation path 48 without going through the thin film 18. In other words, the propagation path 48 serves as the bottom of the multiple holes 19, and the antibody 24 is connected to the bottom. When an antigen 25 binds to the antibody 24, the mass added to the propagation path 48 increases, and the speed of the elastic wave propagating through the propagation path 48 slows. This change in the speed of the elastic wave allows the antigen 25 to be detected. Furthermore, as in Examples 1 and 2, variation in the number of antibodies 24 fixed to the propagation path 48 can be suppressed, thereby suppressing variability in detection results.

図7(a)および図7(b)のように、圧電基板30上に弾性波を送信するIDT37bの一対の櫛型電極36aおよび36b(第1櫛型電極)と、弾性波を受信するIDT37aの一対の櫛型電極36aおよび36b(第2櫛型電極)を設ける。伝搬路48は、IDT37bと37aとの間における圧電基板30を含む。これにより、抗体24に抗原25が結合すると、伝搬路48に付加される質量が大きくなり、IDT37bに入力した高周波信号と、IDT37aに出力される高周波信号と、の位相差が変化する。この位相差の変化により、抗原25を検出できる。 As shown in Figures 7(a) and 7(b), a pair of comb electrodes 36a and 36b (first comb electrodes) of IDT 37b that transmits elastic waves, and a pair of comb electrodes 36a and 36b (second comb electrodes) of IDT 37a that receives elastic waves are provided on piezoelectric substrate 30. Propagation path 48 includes the piezoelectric substrate 30 between IDTs 37b and 37a. As a result, when antigen 25 binds to antibody 24, the mass added to propagation path 48 increases, changing the phase difference between the high-frequency signal input to IDT 37b and the high-frequency signal output to IDT 37a. This change in phase difference allows antigen 25 to be detected.

伝搬路48の平面形状を長方形状とし、長方形状の両長辺の外側に薄膜18の上面より高い上面を有するガイド26を備える。これにより、検体を含む液体を伝搬路48上に効率よく移動させることができる。 The propagation path 48 has a rectangular planar shape, and is provided with guides 26 on the outside of both long sides of the rectangle, each with an upper surface higher than the upper surface of the thin film 18. This allows the liquid containing the sample to be efficiently moved along the propagation path 48.

Z方向から見て、薄膜18および接続層21は、伝搬路48と同じ大きさでもよいが、伝搬路48より大きくてもよいし、小さくてもよい。 When viewed from the Z direction, the thin film 18 and the connection layer 21 may be the same size as the propagation path 48, or may be larger or smaller than the propagation path 48.

[実施例4:検出システム]
図8(a)は、実施例4に係る検出システム112のブロック図である。図8(a)に示すように、実施例4の検出システム112では、発振回路52は共振器50を有する。共振器50は、実施例1、2およびその変形例における圧電薄膜共振器20または弾性表面波共振器40である。発振回路52は、共振器50の共振周波数または反共振周波数に対応する発振周波数を有する発振信号を出力する。検出器54は、測定器56および算出器58を備えている。測定器56は、発振回路52が出力する発振信号の周波数を測定する。算出器58は、測定器56が測定した発振信号の周波数の変化量に基づき、抗原25を検出する。実施例4に係る検出システム112では、以上のように抗原25を検出できる。
Example 4: Detection system
FIG. 8A is a block diagram of a detection system 112 according to a fourth embodiment. As shown in FIG. 8A, in the detection system 112 according to the fourth embodiment, the oscillation circuit 52 includes a resonator 50. The resonator 50 is the film bulk acoustic resonator 20 or the surface acoustic wave resonator 40 according to the first, second, and modified examples thereof. The oscillation circuit 52 outputs an oscillation signal having an oscillation frequency corresponding to the resonance frequency or anti-resonance frequency of the resonator 50. The detector 54 includes a measuring device 56 and a calculator 58. The measuring device 56 measures the frequency of the oscillation signal output by the oscillation circuit 52. The calculator 58 detects the antigen 25 based on the amount of change in the frequency of the oscillation signal measured by the measuring device 56. The detection system 112 according to the fourth embodiment can detect the antigen 25 as described above.

[実施例4の変形例1]
実施例4の変形例1は、実施例3を用いた検出システムの例である。図8(b)は、実施例4の変形例1に係る検出システム114のブロック図である。図8(b)に示すように、実施例4の変形例1の検出システム114では、送信器61は、実施例3の検出装置110のIDT37bに高周波信号を送信する。受信器62は、検出装置110のIDT37aから高周波信号を受信する。検出器64は測定器66および算出器68を備えている。測定器66は、送信器61が送信した高周波信号と受信器62が受信した高周波信号との位相差を測定する。算出器68は、測定器66が測定した位相差の変化量に基づき、抗原25を検出する。実施例4の変形例1に係る検出システム114では、以上のように抗原25を検出できる。
[Modification 1 of Example 4]
A first modification of the fourth embodiment is an example of a detection system using the third embodiment. FIG. 8B is a block diagram of a detection system 114 according to the first modification of the fourth embodiment. As shown in FIG. 8B, in the detection system 114 according to the first modification of the fourth embodiment, the transmitter 61 transmits a high-frequency signal to the IDT 37b of the detection device 110 according to the third embodiment. The receiver 62 receives the high-frequency signal from the IDT 37a of the detection device 110. The detector 64 includes a measuring device 66 and a calculator 68. The measuring device 66 measures the phase difference between the high-frequency signal transmitted by the transmitter 61 and the high-frequency signal received by the receiver 62. The calculator 68 detects the antigen 25 based on the amount of change in the phase difference measured by the measuring device 66. The detection system 114 according to the first modification of the fourth embodiment can detect the antigen 25 as described above.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention as set forth in the claims.

10 基板
11 音響反射膜
12 下部電極
14 圧電層
15 積層膜
16 上部電極
17、32 保護膜
18 薄膜
19 孔
20、20a、20b 圧電薄膜共振器
21 接続層
22 検知部
23 接続部
24 抗体
24a Fc領域
24b Fab領域
25 抗原
26 ガイド
28、28a、28b、38、38a、38b 共振領域
30 圧電基板
31、42 金属膜
33、33a 反射器
34a、34b 電極指
35a、35b バスバー
36a、36b 櫛型電極
37a、37b IDT
40、40a、40b 弾性表面波共振器
48 伝搬路
REFERENCE SIGNS LIST 10 Substrate 11 Acoustic reflection film 12 Lower electrode 14 Piezoelectric layer 15 Laminated film 16 Upper electrode 17, 32 Protective film 18 Thin film 19 Hole 20, 20a, 20b Bulk acoustic wave resonator 21 Connection layer 22 Detection section 23 Connection section 24 Antibody 24a Fc region 24b Fab region 25 Antigen 26 Guide 28, 28a, 28b, 38, 38a, 38b Resonance region 30 Piezoelectric substrate 31, 42 Metal film 33, 33a Reflector 34a, 34b Electrode fingers 35a, 35b Bus bar 36a, 36b Comb-shaped electrode 37a, 37b IDT
40, 40a, 40b: surface acoustic wave resonator 48: propagation path

Claims (18)

弾性波が共振する共振領域を有する共振器と、
前記共振領域上に設けられ、複数の孔を有する薄膜と、
を備え、
前記複数の孔のそれぞれにおいて、前記共振領域に接続された抗体を備える検出装置。
a resonator having a resonance region in which an elastic wave resonates;
a thin film provided on the resonance region and having a plurality of holes;
Equipped with
A detection device comprising an antibody connected to the resonant region in each of the plurality of holes.
前記共振領域の平面形状は長方形状であり、前記長方形状の両長辺の外側に前記薄膜の上面より高い上面を有するガイドを備える請求項1に記載の検出装置。 The detection device described in claim 1, wherein the planar shape of the resonance region is rectangular, and a guide having an upper surface higher than the upper surface of the thin film is provided on the outside of both long sides of the rectangle. 前記共振器は、複数の共振器を備え、
前記複数の共振器の上部電極および下部電極の一方が一体で連続して設けられ、前記上部電極および前記下部電極の他方が分離して設けられ、
前記複数の共振器は、分離して設けられた前記上部電極および前記下部電極の他方のそれぞれに接続された2つのパッドの間に直列接続されている請求項1または2に記載の検出装置。
the resonator comprises a plurality of resonators;
one of the upper electrodes and the lower electrodes of the plurality of resonators is provided integrally and continuously, and the other of the upper electrodes and the lower electrodes is provided separately;
3. The detection device according to claim 1, wherein the plurality of resonators are connected in series between two pads connected to the other of the upper electrode and the lower electrode, which are provided separately .
前記共振器は、圧電層と、前記圧電層を挟む第1電極および第2電極を備え、
前記共振領域は、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域である請求項1または2に記載の検出装置。
the resonator includes a piezoelectric layer and a first electrode and a second electrode sandwiching the piezoelectric layer;
The detection device according to claim 1 or 2, wherein the resonance region is a region where the first electrode and the second electrode overlap with at least a part of the piezoelectric layer sandwiched therebetween.
前記共振器は、圧電層と、前記圧電層を挟む第1電極および第2電極を備え、
前記共振領域は、前記圧電層の少なくとも一部を挟み前記第1電極と前記第2電極とが重なる領域である請求項3に記載の検出装置。
the resonator includes a piezoelectric layer and a first electrode and a second electrode sandwiching the piezoelectric layer;
The detection device according to claim 3 , wherein the resonance region is a region where the first electrode and the second electrode overlap with at least a portion of the piezoelectric layer sandwiched therebetween.
前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ複数の第1電極指を有する第1櫛型電極と、前記圧電基板上に設けられ複数の第2電極指を有する第2櫛型電極と、を備え、
前記共振領域は、前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指とが交互に設けられた領域である請求項3に記載の検出装置。
the resonator includes a piezoelectric substrate, a first comb electrode provided on the piezoelectric substrate and having a plurality of first electrode fingers, and a second comb electrode provided on the piezoelectric substrate and having a plurality of second electrode fingers;
The detection device according to claim 3 , wherein the resonance region is a region in which the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are alternately arranged.
前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ複数の第1電極指を有する第1櫛型電極と、前記圧電基板上に設けられ複数の第2電極指を有する第2櫛型電極と、を備え、
前記共振領域は、前記複数の第1電極指と前記複数の第2電極指とが交互に設けられた領域である請求項1または2に記載の検出装置。
the resonator includes a piezoelectric substrate, a first comb electrode provided on the piezoelectric substrate and having a plurality of first electrode fingers, and a second comb electrode provided on the piezoelectric substrate and having a plurality of second electrode fingers;
3. The detection device according to claim 1, wherein the resonance region is a region in which the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are alternately arranged.
弾性波が伝搬する伝搬路と、
前記伝搬路上に設けられ、複数の孔を有する薄膜と、
を備え、
前記複数の孔のそれぞれにおいて、前記伝搬路に接続された抗体を備える検出装置。
a propagation path along which elastic waves propagate;
a thin film provided on the propagation path and having a plurality of holes;
Equipped with
A detection device comprising an antibody connected to the propagation path in each of the plurality of holes.
前記伝搬路の平面形状は長方形状であり、前記長方形状の両長辺の外側に前記薄膜の上面より高い上面を有するガイドを備える請求項に記載の検出装置。 9. The detection device according to claim 8 , wherein the propagation path has a rectangular planar shape, and includes guides on the outsides of both long sides of the rectangle, the guides having upper surfaces higher than an upper surface of the thin film. 圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ、前記弾性波を送信する一対の第1櫛型電極と、
前記圧電基板上に設けられ、前記弾性波を受信する一対の第2櫛型電極と、
を備え、
前記伝搬路は前記一対の第1櫛型電極と前記一対の第2櫛型電極との間における前記圧電基板を含む請求項またはに記載の検出装置。
a piezoelectric substrate;
a pair of first comb electrodes provided on the piezoelectric substrate for transmitting the acoustic waves;
a pair of second comb electrodes provided on the piezoelectric substrate and configured to receive the acoustic waves;
Equipped with
10. The detection device according to claim 8 , wherein the propagation path includes the piezoelectric substrate between the pair of first comb electrodes and the pair of second comb electrodes.
前記複数の孔のうち1つの孔に対し、前記抗体が1つ接続される請求項1またはに記載の検出装置。 9. The detection device according to claim 1, wherein one of the antibodies is connected to one of the plurality of holes. 前記複数の孔のうち1つの孔に対し、前記抗体が1つ接続される請求項3に記載の検出装置。 The detection device described in claim 3, wherein one of the antibodies is connected to one of the multiple holes. 前記抗体は前記薄膜には結合しない請求項1またはに記載の検出装置。 10. The detection device of claim 1 or 8 , wherein the antibody does not bind to the thin film. 前記抗体は前記薄膜には結合しない請求項11に記載の検出装置。 The detection device of claim 11 , wherein the antibody does not bind to the thin film. 中央部に設けられ長方形状を有する第1領域、前記第1領域の前記長方形状の長辺方向における両側に設けられた第2領域および第3領域を有する基板と、
前記第1領域と、前記第1領域から第2領域まで連続して前記基板上に設けられた下部電極と、
前記第1領域から前記第2領域および前記第3領域まで連続して前記基板および前記下部電極上に設けられた圧電層と、
前記第1領域から前記第3領域まで連続して前記圧電層上に設けられた上部電極と、
前記第1領域に対応する前記上部電極上に設けられ、前記第1領域に対応した長方形状の薄膜と、
前記薄膜に設けられた複数の孔の底部に設けられた抗体と、
前記第1領域の前記長方形状の2つの長辺に沿ってそれぞれ設けられ、上面が前記薄膜の上面よりも高く設けられた2つのガイドと、
前記2つのガイドの間における第1溝の底面において、前記複数の孔が露出する検出装置。
a substrate having a first region provided in a central portion and having a rectangular shape, and a second region and a third region provided on both sides of the first region in a direction of a long side of the rectangular shape;
the first region, and a lower electrode provided on the substrate continuously from the first region to the second region;
a piezoelectric layer provided on the substrate and the lower electrode continuously from the first region to the second region and the third region;
an upper electrode provided on the piezoelectric layer continuously from the first region to the third region;
a rectangular thin film provided on the upper electrode corresponding to the first region, the rectangular thin film corresponding to the first region;
an antibody provided at the bottom of a plurality of holes provided in the thin film;
two guides provided along two long sides of the rectangular shape of the first region, the upper surfaces of which are higher than the upper surface of the thin film;
A detection device in which the plurality of holes are exposed at the bottom surface of the first groove between the two guides.
前記2つのガイドの下部は、前記圧電層に設けられた第2溝内に設けられ、前記2つのガイドの上部は、前記第2溝の外において、前記薄膜上に重なる請求項15記載の検出装置。 16. The detection device according to claim 15, wherein the lower portions of the two guides are provided within second grooves provided in the piezoelectric layer, and the upper portions of the two guides overlap the thin film outside the second grooves. 弾性波が共振する共振領域を有する共振器と、a resonator having a resonance region in which an elastic wave resonates;
前記共振領域上に設けられ、複数の孔を有する薄膜と、a thin film provided on the resonance region and having a plurality of holes;
前記複数の孔内に抗体が配置されるように、前記複数の孔の下に設けられた、前記抗体を接続するための接続層とa connection layer for connecting the antibodies, the connection layer being provided under the plurality of holes so that the antibodies are disposed within the plurality of holes;
を備える検出装置。A detection device comprising:
弾性波が伝搬する伝搬路と、a propagation path along which elastic waves propagate;
前記伝搬路上に設けられ、複数の孔を有する薄膜と、a thin film provided on the propagation path and having a plurality of holes;
前記複数の孔内に抗体が配置されるように、前記複数の孔の下に設けられた、前記抗体を接続するための接続層とa connection layer for connecting the antibodies, the connection layer being provided under the plurality of holes so that the antibodies are disposed within the plurality of holes;
を備える検出装置。A detection device comprising:
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