JP2008275504A - Sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量計測及び化学計測用のセンシング装置に係り、更に詳しくは、流速センサ、圧力センサ、温度センサ、振動センサ、ガスセンサ、浮遊微粒子、化学センサ、免疫センサ、等として好適なセンシング装置に関するものである。 The present invention relates to a sensing device for physical quantity measurement and chemical measurement, and more particularly to a sensing device suitable as a flow rate sensor, pressure sensor, temperature sensor, vibration sensor, gas sensor, suspended particulate, chemical sensor, immunosensor, and the like. Is.
近年、圧電振動子である水晶振動子を用いた微量天秤と呼ばれる水晶振動子微量天秤(Quartz Crystal Microbalance:QCM)が注目されている。このQCMは、水晶振動子の電極に物質が付着して生ずる表面の質量を、水晶振動子など周波数変換素子の共振周波数変化として検出するものである。QCMは、ナノグラム(ng)以下の質量検出が可能であるところから、バイオセンサや化学センサなどとして医学や生化学、食品や環境測定などの広い分野において微量物質の検出に応用されている。 In recent years, attention has been focused on a quartz crystal microbalance (QCM) called a microbalance using a crystal resonator which is a piezoelectric resonator. This QCM detects the mass of the surface generated by the substance adhering to the electrodes of the crystal resonator as a change in the resonance frequency of a frequency conversion element such as a crystal resonator. Since QCM is capable of mass detection of nanogram (ng) or less, it is applied to detection of trace substances in a wide range of fields such as medicine, biochemistry, food and environmental measurement as a biosensor and chemical sensor.
例えば、水晶振動子を気相中の有害化学物質監視装置として、水晶振動子表面に測定対象となる化学物質に特定的に結合する抗体を形成して使用する場合がある。(例えば、特許文献1)従来の水晶振動子を用いたセンシング装置用の発振回路として、センサとしての水晶振動子の基本固有振動数が高くなっても、安定な発振を長期的に持続する方法の一つに、高速CMOSからなるインバータを用いて基本周波数の異なる複数の水晶振動子を同じ回路によって発振させる発振回路が提案されている(特許文献2)。 For example, in some cases, a crystal resonator is used as a harmful chemical substance monitoring device in a gas phase, and an antibody that specifically binds to a chemical substance to be measured is formed on the surface of the crystal resonator. (For example, Patent Document 1) As a conventional oscillation circuit for a sensing device using a crystal resonator, a method of sustaining stable oscillation for a long time even when the fundamental natural frequency of the crystal resonator as a sensor increases. For example, an oscillation circuit has been proposed in which a plurality of crystal resonators having different fundamental frequencies are oscillated by the same circuit using an inverter composed of a high-speed CMOS (Patent Document 2).
水晶振動子をセンサとして使用するためには、振動子表面へ対象物質の付着に起因する発振周波数変化に対して、広範な周波数可変領域を持つことが望まれる。発振周波数の可変領域を広げる方法の1つとして、VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator)に見られるように水晶振動子に直列に可変容量素子を挿入し、外部からの電圧の調整により前記可変容量素子の静電容量を変動し、発振周波数を可変する方法がある。 In order to use a crystal resonator as a sensor, it is desired to have a wide frequency variable region with respect to an oscillation frequency change caused by adhesion of a target substance to the surface of the resonator. As one method of expanding the variable range of the oscillation frequency, a variable capacitor is inserted in series with a crystal resonator as seen in VCXO (Voltage Controlled Crystal Oscillator), and the variable capacitor is adjusted by adjusting the voltage from the outside. There is a method of changing the oscillation frequency by changing the capacitance.
また、水晶振動子を直接センサとして用いないセンシング装置として、ケースに密閉された水晶振動子と、発振回路と、発振ループの一部であり一対の導体板を備えた検出用外部ユニットと、を備え、前記検出用外部ユニットの電気的インピーダンスまたはアドミタンスの変化を発振ループ内に取り込み、前記発振回路から出力される位相または周波数の変化を測定するセンシング装置が提案されている(特許文献3)。
しかしながら、上記のようなセンシング装置は、発振周波数源自体である振動子の表面に測定物質を吸着させ、振動子を気相中または液相中に直接暴露するため、金属パッケージやセラミックパッケージ内に振動子を密閉して使用する通信向け圧電振動子に比べ、発振周波数の安定度が極めて劣る。さらには、その振動子の劣化が避けられない。 However, in the sensing device as described above, the measurement substance is adsorbed on the surface of the vibrator, which is the oscillation frequency source itself, and the vibrator is directly exposed to the gas phase or liquid phase. The stability of the oscillation frequency is extremely inferior to a communication piezoelectric vibrator that uses the vibrator in a sealed manner. Furthermore, deterioration of the vibrator is inevitable.
また、上記のVCXOのような可変容量素子を挿入して発振周波数の可変域を広げる方法においては、センシング装置として利用するに充分に広範な可変領域が得られない。 Further, in the method of expanding the variable range of the oscillation frequency by inserting a variable capacitance element such as the VCXO described above, a sufficiently wide variable region cannot be obtained for use as a sensing device.
特許文献2においては、実施例に気相中におけるセンシングのデータのみ掲載されており、特許文献2に示される発振回路を用いて充分に安定した発振が可能か確認できない。 In Patent Document 2, only sensing data in the gas phase is disclosed in the embodiment, and it cannot be confirmed whether sufficiently stable oscillation is possible using the oscillation circuit shown in Patent Document 2.
特許文献3においては、発明を実施するために最良の形態にセンシング装置の等価回路のみ掲載され具体的な回路構成が明らかにされておらず、特許文献3に示されるセンシング装置で高精度なセンシングが可能か確認できない。 In Patent Document 3, only the equivalent circuit of the sensing device is described in the best mode for carrying out the invention, and the specific circuit configuration is not clarified. High-precision sensing is performed by the sensing device shown in Patent Document 3. I can't check if is possible.
さらに特許文献3においては、実施例に使用した水晶振動子の発振周波数、周波数安定度、回路構成、回路定数が明確にされていない。また、実施例に検知対象として液体のエチルアルコール(比誘電率εs=25)と水(比誘電率εs=80)を使用した比誘電率変化を周波数変化として捉える実験結果が示されているが、この2つの液体は種々の液体の中でも極めて比誘電率が大きく検知が容易と考えられ、この実施例から特許文献3に示されるセンシング装置で高精度な誘電率測定が可能か確認できない。 Further, in Patent Document 3, the oscillation frequency, frequency stability, circuit configuration, and circuit constants of the crystal resonator used in the examples are not clarified. In addition, the experimental results show that the relative permittivity change using liquid ethyl alcohol (relative permittivity ε s = 25) and water (relative permittivity ε s = 80) as detection objects is detected as a frequency change. However, it is considered that these two liquids have an extremely large relative dielectric constant among various liquids and can be easily detected, and it is not possible to confirm from this example whether a highly accurate dielectric constant measurement is possible with the sensing device shown in Patent Document 3. .
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、振動子を対象物質の存在する気体中または液体中に直接露出することなくセンシング可能で、高い安定度を維持して発振可能な発振回路を備え、液相中、気相中を問わず使用できる高精度センシング装置が提供される。 The present invention has been made to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and can oscillate while maintaining high stability by sensing the vibrator without directly exposing it to the gas or liquid containing the target substance. Provided is a high-precision sensing device that includes a possible oscillation circuit and can be used regardless of whether it is in a liquid phase or in a gas phase.
上記の目的を達成するため、本発明のセンシング装置は、所定の周波数で励振される圧電振動子と、前記圧電振動子を電気的に発振させる発振回路と、抵抗とインダクタンス素子とが並列接続または直列接続され、前記発振回路の一部を形成する外部容量検出ユニットと、を備え、前記発振回路が、前記圧電振動子と前記外部容量検出ユニットを介して接地され、液体または気体中の静電容量の変化を、位相または周波数の変化として出力することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a sensing device of the present invention includes a piezoelectric vibrator excited at a predetermined frequency, an oscillation circuit that electrically oscillates the piezoelectric vibrator, and a resistor and an inductance element connected in parallel. An external capacitance detection unit that is connected in series and forms part of the oscillation circuit, and the oscillation circuit is grounded via the piezoelectric vibrator and the external capacitance detection unit, and is electrostatically charged in a liquid or a gas. A change in capacitance is output as a change in phase or frequency.
また、本発明のセンシング装置において、前記圧電振動子の発振周波数偏差を、前記外部検知ユニットの容量を変数に持つ多次関数で表したとき、前記多次関数が極大値をとる容量と極小値をとる容量との間で、容量に対する周波数偏差の変化率が3.84ppm/pF以上となる特性を有し、前記極大値をとる容量と極小値をとる容量との間の区間における前記外部検知ユニットの容量変化に対して極めて敏感な周波数変化を出力可能であることが好適である。 Further, in the sensing device of the present invention, when the oscillation frequency deviation of the piezoelectric vibrator is expressed by a multi-order function having the capacitance of the external detection unit as a variable, the capacity and the minimum value at which the multi-order function takes a maximum value. The external detection in the section between the capacitance having the maximum value and the capacitance having the minimum value has a characteristic that the rate of change of the frequency deviation with respect to the capacitance is 3.84 ppm / pF or more. It is preferable to be able to output a frequency change that is extremely sensitive to changes in the capacity of the unit.
また、本発明のセンシング装置において、前記圧電振動子は、水晶振動子であることが好適である。 In the sensing device of the present invention, it is preferable that the piezoelectric vibrator is a crystal vibrator.
また、本発明のセンシング装置において、前記圧電振動子は、SAW振動子であることが好適である。 In the sensing device of the present invention, it is preferable that the piezoelectric vibrator is a SAW vibrator.
また、本発明のセンシング装置において、前記圧電振動子は、ラム波振動子であることが好適である。 In the sensing device of the present invention, it is preferable that the piezoelectric vibrator is a Lamb wave vibrator.
本発明によれば、圧電振動子を測定雰囲気中に暴露させることなく、金属パッケージやセラミックパッケージ内に密閉したまま使用することにより、高安定な周波数データを得ることができ、圧電振動子を用いた化学物質の識別及び物理量の測定の感度を飛躍的に向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain highly stable frequency data by using the piezoelectric vibrator while being sealed in a metal package or a ceramic package without exposing it to the measurement atmosphere. The sensitivity of identifying chemical substances and measuring physical quantities can be dramatically improved.
従来のセンシング装置では、振動子を暴露した状態で発振させ測定するため、振動子に与える外的ストレスが無視できず、周波数測定データに外的ストレスに起因する周波数変動が含まれてしまいデータの信頼性が低かった。これに対し、本発明のセンシング装置はパッケージで高密封度に封止された振動子を使用でき、高信頼度の材料により構成されるインピーダンス測定用の外部検知ユニットを備え、同ユニットより発振ループに取り込んだインピーダンスの変化を周波数変化として測定するため、測定の信頼性を劇的に向上させることが可能である。 Conventional sensing devices oscillate and measure with the vibrator exposed, so external stress applied to the vibrator cannot be ignored, and frequency measurement data includes frequency fluctuations due to external stress. The reliability was low. On the other hand, the sensing device of the present invention can use a vibrator sealed in a package with a high degree of sealing, and includes an external detection unit for impedance measurement made of a highly reliable material. Therefore, the measurement reliability can be drastically improved because the change in impedance taken in is measured as a frequency change.
また、外部検知ユニットの構造は測定対象に応じた自由に最適の構造を選択できる。 Further, the structure of the external detection unit can be freely selected according to the measurement object.
図1は本発明の実施形態に関わるセンシング装置100の一例を示す図である。センシング装置100は、圧電振動子10と、発振回路20と、外部検知ユニット30と、抵抗40と、インダクタンス素子50と、を備えたセンシング装置である。発振回路20は圧電振動子10と外部検知ユニット30を介して接地され、外部検知ユニット30は抵抗40およびインダクタンス素子50と並列接続されている。このように、抵抗とインダクタンス素子とが外部検知ユニット30と並列接続または直列接続されているため、簡易に発振回路20を構成することができる。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a
また、図1の発振回路20は一般的なコルピッツ型トランジスタ発振回路により構成されている。C11、C12、C13、C14はそれぞれコンデンサであり、R11、R12、R13、R14、R15はそれぞれ抵抗であり、TR11とTR12はnpn型トランジスタである。発振回路20は、圧電振動子10と外部容量検出ユニット30を介して接地され、液体または気体中の静電容量の変化を、位相または周波数の変化として出力する。これにより、測定の信頼性を劇的に向上させることが可能である。発振回路20はピアース型トランジスタ発振回路、クラップ型トランジスタ発振回路、バトラー型トランジスタ発振回路、ハートレー型トランジスタ発振回路、ゲート型インバーター発振回路のいずれであってもよく、発振回路として安定した動作が可能であればよい。発振回路20は、これらの型式の回路のみに限定するものではなく図1に示す発振回路は単なる実施形態にすぎない。なお、Vccは電源電圧を示しており、OUTは出力端子を示している。
Further, the
図2は本発明の実施形態に関わるセンシング装置100の等価回路200を示す図である。圧電振動子10は等価直列インダクタンスL1と等価直列容量C1と等価直列抵抗R1と電極間容量C0とを備える。等価直列インダクタンスL1と等価直列容量C1と等価直列抵抗R1とが直列接続され、さらにこれらは電極間容量C0に並列接続される。発振回路20の等価回路は負性抵抗Rciと直列接続される負荷容量Cciで示される。
FIG. 2 is a diagram showing an
図3は等価回路200の外部検知ユニット30と、抵抗40と、インダクタンス素子50と、を等価回路変換した等価回路300を示す図である。合成直列抵抗Rxと直列接続された合成直列容量Cxはそれぞれ、外部検知ユニット30と、抵抗40と、インダクタンス素子50と、を直列等価回路変換して得られている。RxとCxはそれぞれ(1)式、(2)式で示される。
(1)式と(2)式内のQaとωaはそれぞれ(3)式、(4)式、で示される。
(1)式〜(4)式内のωは圧電振動子10の角周波数、Laはインダクタンス素子50のインダクタンス、Raは抵抗40の抵抗、Caは外部検知ユニット30の容量である。さらに合成容量性インピーダンスCLは合成直列抵抗Raと合成直列容量Caと負荷容量Cciを合成して得た。CLは(5)式で示される。
上記のような等価回路を用いて、本発明の実施形態に関わるセンシング装置100のCaを可変した際の周波数偏差DLの特性をシミュレーションした結果を図4に示す。シミュレーションの周波数偏差DLは式(6)を用いて算出した。シミュレーション条件はRa=1.5kΩ、La=8.2μH、C0=1.5pF、C1=4.6fF、ω=2π×4.915MHz、Cci=70pF、とした。
式(6)内のγは式(7)で示される。
続いて、シミュレーション結果と実際の回路を用いた特性を比較した。実際の回路を用いて本発明の実施形態に関わるセンシング装置100のCaを可変した際の周波数偏差DLの特性を測定した結果を図4に併せて示す。回路定数は、AT−Cut水晶振動子について4.915MHz:C0=1.5pF、C1=4.6fF、R1=45Ω、L1=230mHとし、Ra=1.5kΩ、La=8.2μH、C11=C14=0.1μF、C12=C13=131pF、R11=R15=820Ω、R12=7.5kΩ、R13=6.8kΩ、R14=2.4kΩとした。圧電振動子10は、シミュレーションにより圧電振動子10の発振周波数偏差を、外部検知ユニット30の容量を変数に持つ多次関数で表したとき、多次関数が極大値をとる容量と極小値をとる容量との間で、容量に対する周波数偏差の変化率が3.84ppm/pF以上となる特性を有している。前記容量に対する周波数偏差の変化率は、抵抗40の抵抗Raに依存するため、Raを可変することにより周波数偏差の変化率を調整することが可能である。これにより、圧電振動子10は、極大値をとる容量と極小値をとる容量との間の区間における外部検知ユニット30の容量変化に対して極めて敏感な周波数変化を出力可能である。
Subsequently, the simulation results were compared with the characteristics using actual circuits. FIG. 4 also shows the results of measuring the characteristics of the frequency deviation DL when Ca of the
測定の結果、本発明の実施形態にかかるセンシング装置100のCaを可変した際の周波数偏差DLは、Caが100pF以上150pF以下で極めて急峻な変化することが確認された。特に実際の回路はCaが111pF以上120pF以下で周波数偏差DLが極めて急峻な変化をすることが判り、この部分を用いてセンシングを行うことで高精度測定が可能になることが確認された。
As a result of the measurement, it was confirmed that the frequency deviation DL when Ca is varied in the
以下に、本発明のセンシング装置としての有効性を、図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは、特定的な記載が無い限り、発明の範囲をそれのみに限定せず、単なる実施例にすぎない。また、圧電振動子は、ATカット水晶振動子、逆メサ型ATカット水晶振動子、SCカット水晶振動子、SAW(Surface Acoustic Wave)振動子、ラーメモード(輪郭振動モード)水晶振動子またはラム波水晶振動子のいずれであってもよい。 Below, the effectiveness as a sensing device of the present invention is explained in detail using an example shown in a figure. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment do not limit the scope of the invention only to that unless otherwise specified, and are merely examples. In addition, the piezoelectric vibrator is an AT-cut quartz crystal vibrator, an inverted mesa-type AT-cut quartz crystal vibrator, an SC-cut quartz crystal vibrator, a SAW (Surface Acoustic Wave) vibrator, a Lame mode (contour vibration mode) crystal vibrator or a Lamb wave Any of crystal units may be used.
図5に、実施例に用いたガスセンシング実験装置図を示す。ガスセンシング実験装置400はガス集気瓶61と、センシングセル62と、検知対象ガス63と、ガス発生器64と、ガスフロー用窒素ガスボンベ65と、周波数カウンター66と、パーソナルコンピューター67と、センシング装置100と、を備えたガスセンシング実験装置である。窒素ガスボンベ65から配管チューブを介してガス発生器64に導入した窒素ガスは、検知対象ガス63の液体をバブリング法により気化させる。発生した気体の検知対象ガス63は配管チューブを介してセンシングセル62に導入される。
FIG. 5 shows a gas sensing experimental apparatus used in the example. The gas sensing
センシング装置100により測定された測定データは、周波数カウンター66を介してパーソナルコンピューター67で記録される。センシングセル62から排出された窒素と検知対象ガスの混合気体は、ガス集気瓶61を介してろ過され排気される。センシング装置100は圧電振動子10と、発振回路20と抵抗40とインダクタンス素子50とから構成される発振回路21と、外部検知ユニット30と、を備えたセンシング装置である。外部検知ユニット30は2枚のアルミ板(90mm×150mm)を並行に並べた並行平板コンデンサである。2枚のアルミ板の極板間距離を適切に調整することにより、空気中での外部検知ユニット30の静電容量を115pFに設定した。検知対象ガス63にはアセトアルデヒドを選択し、窒素ガスは102mL/minでフローした。実験装置内温度は常に21℃で一定に保持した。
Measurement data measured by the
以下の実験手順を行った。センシング装置100を動作させた状態で、窒素ガスを単独で20分間センシングセル62に導入した。その後に、再度窒素ガスをガス発生器64に導入して発生させたアセトアルデヒドをセンシングセル62に10分間導入した。その後再度窒素ガスを単独で30分間センシングセル62に導入した。
The following experimental procedure was performed. While the
図6にガスセンシング実験の結果のグラフを示す。窒素ガス単独ではセンシング装置100は応答していないが、アセトアルデヒドが導入されると敏感に応答し最大6.1ppm(30Hz)の周波数変化を記録した。アセトアルデヒド導入から20分後に再度窒素ガスを単独で導入されると、アセトアルデヒドがセンシングセル62から排出され発振周波数が元に戻っていく様子が観測された。
FIG. 6 shows a graph of the results of the gas sensing experiment. The
本実験で用いたアセトアルデヒド(気体)の比誘電率は20℃で1.0213であり、窒素(気体)の比誘電率は20℃で1.000548である。この2つのガスの比誘電率の差は0.0208にすぎず、上記の実験結果は極めて微小な比誘電率の差を本発明のセンシング装置が検知可能なことを示している。特許文献3においては、液体のエチルアルコール(比誘電率εs=25)と水(比誘電率εs=80)を使用した比誘電率変化を周波数変化として捉えた実験の結果、液体のエチルアルコールとの比誘電率の差が55であるのに対し周波数変化が約2500Hzであることが示されている。しかし、上記のように本発明のセンシング装置は、特許文献3に記載の測定された比誘電率の差と比較して約2650分の1も小さい比誘電率の差を検出可能であり、極めて高いセンシング能力を持つことが示された。 The relative dielectric constant of acetaldehyde (gas) used in this experiment is 1.0213 at 20 ° C., and the relative dielectric constant of nitrogen (gas) is 1.000548 at 20 ° C. The difference in relative dielectric constant between the two gases is only 0.0208, and the above experimental results show that the sensing device of the present invention can detect a very small difference in relative dielectric constant. In Patent Document 3, as a result of an experiment in which a change in relative permittivity using liquid ethyl alcohol (relative permittivity ε s = 25) and water (relative permittivity ε s = 80) is regarded as a frequency change, liquid ethyl alcohol is obtained. It is shown that the change in frequency is about 2500 Hz while the difference in relative dielectric constant from alcohol is 55. However, as described above, the sensing device of the present invention can detect a relative dielectric constant difference that is about 1/2650 smaller than the measured relative dielectric constant difference described in Patent Document 3. It was shown to have high sensing ability.
以上に示す様なセンシング装置の構成を行うことにより、液中、気体中を問わず高精度の比誘電率測定を容易に行うことができる。これらの特徴は、採用する水晶振動子がQCM(水晶振動子を用いる微少質量測定)一辺倒のセンサ分野に対し大きな効果を与え、これらの分野の技術発展に期待を与えるものである。 By configuring the sensing device as described above, it is possible to easily perform high-accuracy relative permittivity measurement regardless of whether it is in liquid or in gas. These features have a great effect on the field of sensors where the quartz crystal adopted adopts QCM (micromass measurement using a quartz crystal), and it is expected to develop technology in these fields.
10 圧電振動子
20 発振回路
21 発振回路
30 外部検知ユニット
40 抵抗
50 インダクタンス素子
61 ガス集気瓶
62 センシングセル
63 検知対象ガス
64 ガス発生器
65 ガスフロー用窒素ガスボンベ
66 周波数カウンター
67 パーソナルコンピューター
100 センシング装置
200、300 センシング装置の等価回路
400 ガスセンシング実験装置
C11、C12、C13、C14 コンデンサ
R11、R12、R13、R14、R15 抵抗
TR11とTR12 npn型トランジスタ
Vcc 電源電圧
OUT 出力端子
La インダクタンス素子のインダクタンス
Ra 抵抗(合成直列抵抗)
Ca 外部検知ユニットの容量(合成直列容量)
L1 等価直列インダクタンス
C1 等価直列容量
R1 等価直列抵抗
C0 電極間容量
Rci 負性抵抗
Cci 負荷容量
Rx 合成直列抵抗
Cx 合成直列容量
ω 圧電振動子の角周波数
CL 合成容量性インピーダンス
DL 周波数偏差
DESCRIPTION OF
Ca External sensing unit capacity (combined series capacity)
L1 Equivalent Series Inductance C1 Equivalent Series Capacitance R1 Equivalent Series Resistance C0 Interelectrode Capacitance Rci Negative Resistance Cci Load Capacitance Rx Composite Series Resistance Cx Composite Series Capacitance ω Angular Frequency CL of Piezoelectric Vibrator CL Synthetic Capacitive Impedance DL Frequency Deviation
Claims (5)
前記圧電振動子を電気的に発振させる発振回路と、
抵抗とインダクタンス素子とが並列接続または直列接続され、前記発振回路の一部を形成する外部容量検出ユニットと、
を備え、
前記発振回路が、前記圧電振動子と前記外部容量検出ユニットを介して接地され、液体または気体中の静電容量の変化を、位相または周波数の変化として出力することを特徴とするセンシング装置。 A piezoelectric vibrator excited at a predetermined frequency;
An oscillation circuit for electrically oscillating the piezoelectric vibrator;
An external capacitance detection unit in which a resistor and an inductance element are connected in parallel or in series, and forms a part of the oscillation circuit;
With
The sensing device, wherein the oscillation circuit is grounded via the piezoelectric vibrator and the external capacitance detection unit, and outputs a change in capacitance in liquid or gas as a change in phase or frequency.
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