JP2024041371A - センサ及びセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した検出が可能なセンサ及びセンサシステムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、センサは、検出デバイス及び回路部を含む。検出デバイスは、第１検出部及び第２検出部を含む。第１検出部は、第１導電部材及び第１検出部材を含む第１検出素子を含む。第２検出部は、第２導電部材及び第２検出部材を含む第２検出素子を含む。回路部は、第１導電部材に第１電流が供給されたときの第１検出部材に基づく第１検出値に応じた第１検出結果を出力する第１検出部動作を実施可能である。回路部は、第１評価値が第１範囲内にない場合、第２検出部による第２検出部動作を実施可能である。第１評価値は、第１導電部材に第１電流が供給されていないときの第１検出部材に基づく値、及び、第１導電部材に第１電流が実質的に供給されていないときの第１導電部材に基づく値、の少なくともいずれかを含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、センサ及びセンサシステムに関する。

例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などを用いたセンサがある。センサにおいて、安定した検出が望まれる。

特開２０２０－４１８９３号公報

実施形態は、安定した検出が可能なセンサ及びセンサシステムを提供する。

実施形態によれば、センサは、検出デバイス及び回路部を含む。前記検出デバイスは、第１検出部及び第２検出部を含む。前記第１検出部は、第１検出素子を含む。前記第１検出素子は、第１導電部材及び第１検出部材を含む。前記第２検出部は、第２検出素子を含む。前記第２検出素子は、第２導電部材及び第２検出部材を含む。前記回路部は、前記第１導電部材に第１電流が供給されたときの前記第１検出部材に基づく第１検出値に応じた第１検出結果を出力する第１検出部動作を実施可能である。前記回路部は、第１評価値が第１範囲内にない場合、前記第２検出部による第２検出部動作を実施可能である。前記第１評価値は、前記第１導電部材に前記第１電流が供給されていないときの前記第１検出部材に基づく値、及び、前記第１導電部材に前記第１電流が実質的に供給されていないときの前記第１導電部材に基づく値、の少なくともいずれかを含む。

図１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図２は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示するフローチャートである。 図３は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。 図４は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。 図５は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。 図６は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。 図７は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。 図８は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。 図９は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。 図１１は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。 図１３は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図２は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示するフローチャートである。
図１に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、検出デバイス１０及び回路部７０を含む。検出デバイス１０は、複数の検出部１０Ｅを含む。複数の検出部１０Ｅは、第１検出部ＳＰ１、第２検出部ＳＰ２及び第ｎ検出部ＳＰｎなどを含む。「ｎ」は、２以上の整数である。

図１に示すように、第１検出部ＳＰ１は、第１検出素子ＳＥ１を含む。第１検出素子ＳＥ１は、第１導電部材ＣＭ１及び第１検出部材ＳＭ１を含む（図５参照）。図１に示すように、第２検出部ＳＰ２は、第２検出素子ＳＥ２を含む。第２検出素子ＳＥ２は、第２導電部材ＣＭ２及び第２検出部材ＳＭ２を含む（図７参照）。図１に示すように、第ｎ検出部ＳＰｎは、第ｎ検出素子ＳＥｎを含む。第ｎ検出素子ＳＥｎは、第ｎ導電部材及び第ｎ検出部材を含む。

図２は、回路部７０で実施される動作を例示している。図２に示すように、回路部７０は、第１検出部動作Ｓ１１０を実施可能である。第１検出部動作Ｓ１１０において、回路部７０は、第１検出動作Ｓ１１１を実施可能である。第１検出動作Ｓ１１１において、回路部７０は、第１導電部材ＣＭ１に第１電流が供給されたときの第１検出部材ＳＭ１に基づく第１検出値Ｖｓ１（図１参照）に応じた第１検出結果Ｓｇ１（図１参照）を出力する。第１検出動作Ｓ１１１は、第１検出部ＳＰ１を用いた、検出対象の検出動作に対応する。

図２に示すように、回路部７０は、後述する第１評価動作Ｓ１１２を実施する。第１評価動作Ｓ１１２により、第１評価値Ｖｅ１が導出される。

図２に示すように、回路部７０は、第１評価値Ｖｅ１が第１範囲内にあるかどうかを判断する第１判断動作Ｓ１１３を実施する。例えば、第１評価値Ｖｅ１が、低しきい値Ｖｔｈ＿Ｌ及び高しきい値Ｖｔｈ＿Ｈと比較される。

回路部７０は、第１評価値Ｖｅ１が第１範囲内にない場合、第２検出部ＳＰ２による第２検出部動作Ｓ１２０を実施可能である。第１評価値Ｖｅ１が第１範囲内にない場合は、第１検出部ＳＰ１が正常でない場合に対応する。この場合に、第１検出部ＳＰ１から第２検出部ＳＰ２に切り替えて、検出動作が実施される。これにより、正常でない検出部１０Ｅでの検出が行われない。正常な検出部１０Ｅ（第２検出部ＳＰ２）での検出に切り替えされる。実施形態によれば、安定した検出が可能なセンサが提供できる。

例えば、第１導電部材ＣＭ１への第１電流の供給により、第１導電部材ＣＭ１の特性（例えば電気抵抗など）が変化する場合がある。第１導電部材ＣＭ１への第１電流の供給により、第１検出部材ＳＭ１の温度が上昇する。これにより、第１検出部材ＳＭ１の特性が変化する場合がある。第１検出部材ＳＭ１の特性は、例えば、検出対象による第１検出部材ＳＭ１の電気抵抗の変化率を含む。第１検出部材ＳＭ１の特性は、例えば、検出対象による第１検出部材ＳＭ１の形状の変化率を含む。第１検出部材ＳＭ１の特性は、例えば、検出対象による第１検出部材ＳＭ１の体積の変化率を含む。このように、第１導電部材ＣＭ１への第１電流の供給により、第１検出部ＳＰ１の特性が変化し、第１検出部ＳＰ１において、正常な検出が困難になる場合がある。例えば、第１検出部ＳＰ１において故障が生じる。例えば、第１検出部ＳＰ１において寿命が終了する。実施形態においては、正常でない検出部１０Ｅでの検出が行われない。安定した検出が可能なセンサが提供できる。

回路部７０は、第１判断動作Ｓ１１３において、第１評価値Ｖｅ１が第１範囲内にある場合に、第１検出部動作Ｓ１１０（第１検出動作Ｓ１１１）をさらに実施可能である。例えば、第１検出部ＳＰ１が正常である場合に、第１検出部ＳＰ１による第１検出動作Ｓ１１１が繰り返して実施されて良い。

上記の第１評価値Ｖｅ１は、例えば、第１導電部材ＣＭ１に第１電流が供給されていないときの第１検出部材ＳＭ１に基づく値（第１検出部材評価値）を含んで良い。上記の第１評価値Ｖｅ１は、例えば、第１導電部材ＣＭ１に第１電流が実質的に供給されていないときの第１導電部材ＣＭ１に基づく値（第１導電部材評価値）を含んでも良い。上記の第１評価値Ｖｅ１は、例えば、第１検出部材評価値及び第１導電部材評価値の少なくともいずれかを含んで良い。

実施形態において、導電部材に電流が供給されたときの検出値により検出対象が検出される。導電部材に電流が供給されていないときの評価値により、第１検出部ＳＰ１の正常及び非正常が検出される。

図２に示すように、第２検出部動作Ｓ１２０において、回路部７０は、第２検出動作Ｓ１２１を実施可能である。第２検出動作Ｓ１２１において、回路部７０は、第２導電部材ＣＭ２に第２電流が供給されたときの第２検出部材ＳＭ２に基づく第２検出値Ｖｓ２（図１参照）に応じた第２検出結果Ｓｇ２（図１参照）を出力可能である。第２検出動作Ｓ１２１は、第２検出部ＳＰ２を用いた、検出対象の検出動作に対応する。第２電流は、第１電流と同じで良い。

図２に示すように、回路部７０は、後述する第２評価動作Ｓ１２２を実施する。第２評価動作Ｓ１２２により、第２評価値Ｖｅ２が導出される。

図２に示すように、回路部７０は、第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内にあるかどうかを判断する第２判断動作Ｓ１２３を実施する。例えば、第２評価値Ｖｅ２が、低しきい値Ｖｔｈ＿Ｌ及び高しきい値Ｖｔｈ＿Ｈと比較される。第２範囲は、第１範囲と同じで良い。

回路部７０は、第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内にない場合、第２検出部動作Ｓ１２０をさらに実施しない。第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内にない場合は、第２検出部ＳＰ２が正常でない場合に対応する。この場合に、回路部７０は、例えば、第２検出部ＳＰ２による検出動作を終了する。これにより、正常でない検出部１０Ｅでの検出が行われない。実施形態によれば、安定した検出が可能なセンサが提供できる。

図２に示すように、回路部７０は、第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内にない場合、警告を含む情報を出力する情報出力動作Ｓ１２５を実施可能でも良い。

図２に示すように、回路部７０は、第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内にない場合、第３検出部による第３検出動作Ｓ１３０を実施可能でも良い。第３検出部は、複数の検出部１０Ｅの別の１つである。第３検出部は、例えば、第ｎ検出部ＳＰｎでも良い。安定した検出が可能である。

回路部７０は、第２判断動作Ｓ１２３において、第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内にある場合に、第２検出部動作Ｓ１２０をさらに実施可能で良い。例えば、第２検出部ＳＰ２が正常である場合に、第２検出部ＳＰ２による第２検出動作Ｓ１２１が繰り返して実施されて良い。

上記の第２評価値Ｖｅ２は、例えば、第２導電部材ＣＭ２に第２電流が供給されていないときの第２検出部材ＳＭ２に基づく値（第２検出部材評価値）を含んで良い。上記の第２評価値Ｖｅ２は、例えば、第２導電部材ＣＭ２に第２電流が実質的に供給されていないときの第２導電部材ＣＭ２に基づく値（第２導電部材評価値）を含んでも良い。上記の第２評価値Ｖｅ２は、例えば、第２検出部材評価値及び第２導電部材評価値の少なくともいずれかを含んで良い。

図１に示すように、回路部７０は、スイッチ回路７５を含んで良い。スイッチ回路７５は、第１導電部材ＣＭ１へ第１電流を供給することと、第１導電部材ＣＭ１へ第１電流を供給しないことと、を切り替え可能である。スイッチ回路７５は、第２導電部材ＣＭ２へ第２電流を供給することと、第２導電部材ＣＭ２へ第２電流を供給しないことと、を切り替え可能である。

図１に示すように、回路部７０は、検出回路７１をさらに含んで良い。検出回路７１は、第１検出結果Ｓｇ１を出力可能である。既に説明したように、第１検出結果Ｓｇ１は、第１導電部材ＣＭ１に第１電流が供給されたときの第１検出部材ＳＭ１に基づく値である。検出回路７１は、第２検出結果Ｓｇ２を出力可能である。既に説明したように、第２検出結果Ｓｇ２は、第２導電部材ＣＭ２に第２電流が供給されたときの第２検出部材ＳＭ２に基づく値である。

この例では、回路部７０は、ＡＤコンバータ７４を含む。第１検出結果Ｓｇ１及び第２検出結果Ｓｇ２がＡＤ変換される。ＡＤコンバータ７４の出力が、検出対象の検出結果として利用されて良い。

図１に示すように、回路部７０は、評価回路７２をさらに含んで良い。評価回路７２は、第１評価値Ｖｅ１が第１範囲内にあるかどうかに関する第１評価結果Ｅｒ１を出力可能である。評価回路７２は、第２評価値Ｖｅ２が第２範囲内であるかどうかに関する第２評価結果Ｅｒ２を出力可能である。

評価回路７２は、例えば、故障検出回路である。評価回路７２は、例えば、コンパレータを含んで良い。評価回路７２は、例えば、ＡＤコンバータを含んで良い。

図１に示すように、回路部７０は、制御回路７３をさらに含んで良い。制御回路７３は、スイッチ回路７５を制御可能である。例えば、第１評価結果Ｅｒ１が制御回路７３に供給される。例えば、第２評価結果Ｅｒ２が制御回路７３に供給される。制御回路７３は、これらの評価結果に基づく第１制御信号Ｓｃ１をスイッチ回路７５に供給する。第１制御信号Ｓｃ１により、スイッチ回路７５が制御される。

図１に示すように、導電部材用電源Ｖｈが設けられて良い。導電部材用電源Ｖｈにより、第１電流及び第２電流が供給される。図１に示すように、検出用電源Ｖｓが設けられて良い。検出用電源Ｖｓにより、第１検出値Ｖｓ１、第２検出値Ｖｓ２、第１検出部材評価値、及び、第２検出部材評価値が得られる。導電部材用電源Ｖｈ及び検出用電源Ｖｓの少なくともいずれかは、回路部７０に含まれて良い。

図１に示すように、この例では、第１検出部ＳＰ１は、第１検出素子ＳＥ１に加えて、第１参照素子ＲＥ１を含む。第２検出部ＳＰ２は、第２検出素子ＳＥ２に加えて、第２参照素子ＲＥ２を含む。第ｎ検出部ＳＰｎは、第ｎ検出素子ＳＥｎに加えて、第ｎ参照素子ＲＥｎを含む。検出素子の特性と、参照素子の特性と、を検出することで、検出対象を高い精度で検出できる。

図１に示すように、複数の検出部１０Ｅ（第１検出部ＳＰ１、第２検出部ＳＰ２及び第ｎ検出部ＳＰｎなど）は、１つの基体４１の上に設けられて良い。

図３は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図３に示すように、第１検出素子ＳＥ１は、第１導電部材ＣＭ１及び第１検出部材ＳＭ１を含む。この例では、第１検出部材ＳＭ１は、第１抵抗部材１１を含む。この場合、上記の第１検出結果Ｓｇ１は、第１抵抗部材１１の第１電気抵抗である。

図３に示すように、第１検出部ＳＰ１は、第１参照素子ＲＥ１を含む。第１参照素子ＲＥ１は、第１参照抵抗部材ＳＲ１を含む。この例では、第１参照素子ＲＥ１は、第１参照導電部材ＣＲ１を含む。第１参照素子ＲＥ１の構成は、第１検出素子ＳＥ１の構成と同様である。これにより、より高い精度での参照動作が可能である。

図３は、第１検出動作Ｓ１１１に対応する。第１検出動作Ｓ１１１において、導電部材用電源Ｖｈに基づく第１電流ｉ１が第１導電部材ＣＭ１に供給される。第１検出動作Ｓ１１１において、導電部材用電源Ｖｈは、第１参照導電部材ＣＲ１と接続されない。第１検出動作Ｓ１１１において、第１参照導電部材ＣＲ１に第１電流ｉ１が供給されない。この動作は、スイッチ回路７５により行われる。

スイッチ回路７５の動作により、検出用電源Ｖｓが第１抵抗部材１１及び第１参照抵抗部材ＳＲ１に接続される。第１抵抗部材１１の電位と、第１参照抵抗部材ＳＲ１の電位と、が、検出回路７１に供給される。検出回路７１は、例えば差動増幅器である。検出回路７１は、これらの電位の差に対応する信号を第１検出結果Ｓｇ１として出力する。

第１検出値Ｖｓ１は、第１導電部材ＣＭ１に第１電流ｉ１が供給されたときの第１抵抗部材１１の第１電気抵抗と、第１参照抵抗部材ＳＲ１の第１参照電気抵抗と、の差に基づく。

図４は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図４は、第１評価動作Ｓ１１２に対応する。第１評価動作Ｓ１１２において、導電部材用電源Ｖｈは、第１導電部材ＣＭ１（及び第１参照導電部材ＣＲ１）と接続されない。第１評価動作Ｓ１１２において、第１導電部材ＣＭ１に第１電流ｉ１が供給されない。この動作は、スイッチ回路７５により行われる。

検出用電源Ｖｓが第１抵抗部材１１及び第１参照抵抗部材ＳＲ１に接続される。第１抵抗部材１１の電位と、第１参照抵抗部材ＳＲ１の電位と、が、検出回路７１に供給される。検出回路７１は、例えば差動増幅器である。検出回路７１から、これらの電位の差に対応する信号がされる。この信号が、第１評価値Ｖｅ１に対応する。

図４に示すように、評価回路７２において、第１評価値Ｖｅ１が低しきい値Ｖｔｈ＿Ｌ及び高しきい値Ｖｔｈ＿Ｈと比較される。評価回路７２から第１評価結果Ｅｒ１が出力される。

制御回路７３は、第１評価結果Ｅｒ１に基づく第１制御信号Ｓｃ１をスイッチ回路７５に供給する。第１制御信号Ｓｃ１により、スイッチ回路７５が制御される。制御回路７３は、警告を含む情報Ｓａ１を出力しても良い。

図５は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図５に示すように、第２検出素子ＳＥ２は、第２導電部材ＣＭ２及び第２検出部材ＳＭ２を含む。この例では、第２検出部材ＳＭ２は、第２抵抗部材１２を含む。この場合、上記の第２検出結果Ｓｇ２は、第２抵抗部材１２の第２電気抵抗である。

図５に示すように、第２検出部ＳＰ２は、第２参照素子ＲＥ２を含む。第２参照素子ＲＥ２は、第２参照抵抗部材ＳＲ２を含む。この例では、第２参照素子ＲＥ２は、第２参照導電部材ＣＲ２を含む。

図５は、第２検出動作Ｓ１２１に対応する。第２検出動作Ｓ１２１において、導電部材用電源Ｖｈに基づく第２電流ｉ２が第２導電部材ＣＭ２に供給される。第２検出動作Ｓ１２１において、導電部材用電源Ｖｈは、第２参照導電部材ＣＲ２と接続されない。この動作は、スイッチ回路７５により行われる。

スイッチ回路７５の動作により、検出用電源Ｖｓが第２抵抗部材１２及び第２参照抵抗部材ＳＲ２に接続される。第２抵抗部材１２の電位と、第２参照抵抗部材ＳＲ２の電位と、が、検出回路７１に供給される。検出回路７１は、これらの電位の差に対応する信号を第２検出結果Ｓｇ２として出力する。

第２検出値Ｖｓ２は、第２導電部材ＣＭ２に第２電流ｉ２が供給されたときの第２抵抗部材１２の第２電気抵抗と、第２参照抵抗部材ＳＲ２の第１参照電気抵抗と、の差に基づく。

図６は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図６は、第２評価動作Ｓ１２２に対応する。第２評価動作Ｓ１２２において、導電部材用電源Ｖｈは、第２導電部材ＣＭ２（及び第２参照導電部材ＣＲ２）と接続されない。第２評価動作Ｓ１２２において、第２導電部材ＣＭ２に第２電流ｉ２が供給されない。この動作は、スイッチ回路７５により行われる。

検出用電源Ｖｓが第２抵抗部材１２及び第２参照抵抗部材ＳＲ２に接続される。第２抵抗部材１２の電位と、第２参照抵抗部材ＳＲ２の電位と、が、検出回路７１に供給される。検出回路７１から、これらの電位の差に対応する信号がされる。この信号が、第２評価値Ｖｅ２に対応する。

図６に示すように、評価回路７２において、第２評価値Ｖｅ２が低しきい値Ｖｔｈ＿Ｌ及び高しきい値Ｖｔｈ＿Ｈと比較される。評価回路７２から第２評価結果Ｅｒ２が出力される。

制御回路７３は、第２評価結果Ｅｒ２に基づく第１制御信号Ｓｃ１をスイッチ回路７５に供給する。第１制御信号Ｓｃ１により、スイッチ回路７５が制御される。制御回路７３は、警告を含む情報Ｓａ１を出力しても良い。

実施形態において、第１参照導電部材ＣＲ１が省略されても良い。実施形態において、第２参照導電部材ＣＲ２が省略されても良い。

図７及び図８は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図７は、第１検出部動作Ｓ１１０に対応する。図８は、第２検出部動作Ｓ１２０に対応する。３以上の検出部１０Ｅについて、上記の動作が順番に実施されて良い。

図７及び図８に示すように、制御回路７３は、第２制御信号Ｓｃ２を、導電部材用電源Ｖｈ及び検出用電源Ｖｓの少なくともいずれかに供給可能でも良い。第２制御信号Ｓｃ２は、第１評価結果Ｅｒ１及び第２評価結果Ｅｒ２の少なくともいずれかに基づく。

例えば、回路部７０は、第１検出部動作Ｓ１１０をさらに実施する際に、第１評価値Ｖｅ１に基づいて、第１電流ｉ１の調整、及び、第１検出値Ｖｓ１の導出条件の調整の少なくともいずれかが可能で良い。第１電流ｉ１の調整は、例えば、導電部材用電源Ｖｈの調整により行われて良い。第１検出値Ｖｓ１の導出条件の調整は、検出用電源Ｖｓの調整により行われて良い。

例えば、回路部７０は、第２検出部動作Ｓ１２０をさらに実施する際に、第２評価値Ｖｅ２に基づいて、第２電流ｉ２の調整、及び、第２検出値Ｖｓ２の導出条件の調整の少なくともいずれかが可能で良い。第２電流ｉ２の調整は、例えば、導電部材用電源Ｖｈの調整により行われて良い。第２検出値Ｖｓ２の導出条件の調整は、検出用電源Ｖｓの調整により行われて良い。

以下、検出デバイス１０の例について説明する。
図９、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。
図１１は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図９は、図１１のＡ１－Ａ２線断面図である。図１０（ａ）は、図１１のＢ１－Ｂ２線断面図である。図１０（ｂ）は、図１１のＣ１－Ｃ２線断面図である。
これらの図は、第１検出部ＳＰ１の例を示す。

図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１１に示すように、検出デバイス１０は、第１検出部ＳＰ１を含む。既に説明したように、第１検出部ＳＰ１は、第１検出素子ＳＥ１及び第１参照素子ＲＥ１を含む。第１検出素子ＳＥ１は、第１導電部材ＣＭ１及び第１検出部材ＳＭ１を含む。この例では、第１参照素子ＲＥ１は、第１参照抵抗部材ＳＲ１及び第１参照導電部材ＣＲ１を含む。この例では、第１検出部材ＳＭ１は、第１抵抗部材１１を含む。

この例では、第１検出部ＳＰ１は、基体４１を含む。基体４１は、第１基体領域４１ａ及び第２基体領域４１ｂを含む。第１検出素子ＳＥ１は、第１基体領域４１ａに設けられる。第１参照素子ＲＥ１は、第２基体領域４１ｂに設けられる。

この例では、第１基体領域４１ａは、第２基体領域４１ｂと連続する。第１基体領域４１ａと第２基体領域４１ｂとの間の境界は、明確でも不明確でも良い。第１基体領域４１ａは、第２基体領域４１ｂと分離されていても良い。

この例では、基体４１は、基板４１ｓ及び絶縁膜４１ｉを含む。基板４１ｓは、例えば半導体基板（例えばシリコン基板）などで良い。基板４１ｓは、例えば、半導体回路などを含んでも良い。基板４１ｓは、ビア電極などの接続部材を含んで良い。

第１基体領域４１ａから第１検出素子ＳＥ１への方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。第２基体領域４１ｂから第１参照素子ＲＥ１への方向は、Ｚ軸方向に沿う。

この例では、第１検出部ＳＰ１は、第１接続部３１Ｃ及び第１支持部３１Ｓをさらに含む。第１支持部３１Ｓは、基体４１に固定される。第１接続部３１Ｃの一部は、第１支持部３１Ｓに支持される。第１接続部３１Ｃの別の一部は、第１検出素子ＳＥ１を第１基体領域４１ａから離して支持する。第１基体領域４１ａと第１検出素子ＳＥ１との間に第１空隙ｇ１が設けられる。

この例では、第１検出部ＳＰ１は、第１参照接続部３１ＲＣ及び第１参照支持部３１ＲＳを含む。第１参照支持部３１ＲＳは、基体４１に固定される。第１参照接続部３１ＲＣの一部は、第１参照支持部３１ＲＳに支持される。第１参照接続部３１ＲＣの別の一部は、第１参照素子ＲＥ１を第２基体領域４１ｂから離して支持する。第２基体領域４１ｂと第１参照素子ＲＥ１との間に第２空隙ｇ２が設けられる。

第１検出素子ＳＥ１及び第１参照素子ＲＥ１が基体４１から離れて支持されることで、これらの素子の熱が基体４１を介して伝導されることが抑制される。これにより、高い感度による安定した検出対象の検出が容易になる。

図９に示すように、第１検出素子ＳＥ１は、第１絶縁部１８を含んでも良い。第１参照素子ＲＥ１は、第１参照絶縁部１８Ｒを含んでも良い。第１絶縁部１８の少なくとも一部は、第１抵抗部材１１（第１検出部材ＳＭ１）及び第１導電部材ＣＭ１の周りに設けられる。第１参照絶縁部１８Ｒの少なくとも一部は、第１参照抵抗部材ＳＲ１及び第１参照導電部材ＣＲ１の周りに設けられる。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
これらの図は、第１検出部材ＳＭ１（第１抵抗部材１１）及び第１参照抵抗部材ＳＲ１を含む層に関する平面図である。
図１２（ａ）に示すように、第１検出素子ＳＥ１は、第１層１５ａ及び第２層１５ｂを含んでも良い。第１層１５ａ及び第２層１５ｂは、第１抵抗部材１１と同様の材料及び厚さを有する。第１抵抗部材１１は、第１層１５ａと第２層１５ｂとの間に設けられる。これらの層が設けられることで、第１検出素子ＳＥ１の反り（変形）が抑制される。

図１２（ｂ）に示すように、第１参照素子ＲＥ１は、第３層１５ｃ及び第４層１５ｄを含んでも良い。第３層１５ｃ及び第４層１５ｄは、第１参照抵抗部材ＳＲ１と同様の材料及び厚さを有する。第１参照抵抗部材ＳＲ１は、第３層１５ｃと第４層１５ｄとの間に設けられる。これらの層が設けられることで、第１参照抵抗部材ＳＲ１の反り（変形）が抑制される。

このように、第１検出部ＳＰ１は、基体４１と、基体４１に固定された第１支持部３１Ｓと、を含んで良い。第１検出素子ＳＥ１は、第１支持部３１Ｓに支持される。基体４１と第１検出素子ＳＥ１との間に第１空隙ｇ１が設けられる。

第１抵抗部材１１（第１検出部材ＳＭ１）の第１電気抵抗は、第１検出素子ＳＥ１の周りの検出対象に応じて変化可能である。例えば、第１導電部材ＣＭ１への電流の供給により第１検出素子ＳＥ１の温度が上昇し、その後、温度が下降する。第１検出素子ＳＥ１の放熱の程度は、検出対象により変化する。例えば、検出対象により、第１検出素子ＳＥ１の温度は変化する。温度の変化を第１検出部材ＳＭ１（例えば第１抵抗部材１１）の特性が変化する。例えば、第１抵抗部材１１の第１電気抵抗は、検出対象に依存する。第１電気抵抗に基づく値を検出することで、検出対象を検出できる。センサ１１０は、抵抗検出型のセンサである。

第１参照抵抗部材ＳＲ１の第１参照電気抵抗は、検出対象に応じて実質的に変化しない。または、検出対象の変化に対する第１電気抵抗の第１変化率は、検出対象の変化に対する第１参照電気抵抗の第１参照変化率よりも高い。

実施形態において、検出対象は、ガス状、または、液体状で良い。検出対象は、例えば、水素、ヘリウム、アルゴン、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、プロパン、ブタン及び六フッ化硫黄（ＳＦ_６）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。検出対象は、例えば、窒素、酸素、アンモニア、アセトン、及び塩素（Ｃｌ_２）よりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。検出対象は、例えば、アルコールを含んでも良い。

図１３は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。
図１３は、実施形態に係るセンサ１２０における第１検出部ＳＰ１を例示している。センサ１２０においても、第１検出部ＳＰ１は、第１検出素子ＳＥ１及び第１参照素子ＲＥ１を含む。第１検出素子ＳＥ１は、第１導電部材ＣＭ１及び第１検出部材ＳＭ１を含む。この例では、第１参照素子ＲＥ１は、第１参照抵抗部材ＳＲ１及び第１参照導電部材ＣＲ１を含む。センサ１２０においては、第１検出部材ＳＭ１は、第１固定電極１１Ｆ及び第１可動電極１１Ａを含む。第１参照素子ＲＥ１は、第１参照固定電極１１ＲＦ及び第１参照可動電極１１ＲＡを含む。これを除くセンサ１２０の構成は、センサ１２０の構成と同様で良い。

センサ１２０は、容量検出型のセンサである。センサ１２０において、第１固定電極１１Ｆと第１可動電極１１Ａとの間の第１静電容量Ｃｓ１が検出される。第１参照固定電極１１ＲＦと第１参照可動電極１１ＲＡとの間の第１参照静電容量Ｃｒ１が検出される。第１静電容量Ｃｓ１と第１参照静電容量Ｃｒ１との間の差が導出される。

例えば、第１検出素子ＳＥ１において、第１検出素子ＳＥ１に含まれる層に検出対象が取り込まれる。これにより、第１検出素子ＳＥ１に含まれる層が変形する。第１固定電極１１Ｆと第１可動電極１１Ａとの間の距離が変化することで、第１静電容量Ｃｓ１が変化する。第１検出素子ＳＥ１に含まれる第１導電部材ＣＭ１に電流が供給されることで、第１検出素子ＳＥ１の温度が上昇し、検出対象の取り込まれる程度が例えば上昇する。

一方、第１参照素子ＲＥ１の温度は上昇しない。第１参照素子ＲＥ１の形状は、検出対象が変化しても実質的に変化しない。このため、第１参照静電容量Ｃｒ１は、検出対象が変化しても実質的に変化しない。第１静電容量Ｃｓ１と第１参照静電容量Ｃｒ１との間の差を検出することで、検出対象を高い精度で検出できる。

センサ１２０においては、第１検出値Ｖｓ１は、第１導電部材ＣＭ１に第１電流ｉ１が供給されたときの第１固定電極１１Ｆと第１可動電極１１Ａとの間の第１静電容量Ｃｓ１と、第１参照固定電極１１ＲＦと第１参照可動電極１１ＲＡとの間の第１参照静電容量Ｃｒ１と、の差に基づく。

第１静電容量Ｃｓ１は、第１検出素子ＳＥ１の周りの検出対象に応じて変化可能である。第１参照静電容量Ｃｒ１は、検出対象に応じて変化しない。または、検出対象の変化に対する第１静電容量Ｃｓ１の第１変化率は、検出対象の変化に対する第１参照静電容量Ｃｒ１の第１参照変化率よりも高い。

（第２実施形態）
第２実施形態は、センサシステムに係る。実施形態に係るセンサシステム２１０は、第１実施形態に係るセンサ（例えばセンサ１１０またはセンサ１２０）と、制御回路７３（図１参照）と、を含む。制御回路７３は、回路部７０（例えば、スイッチ回路７５）を制御可能である。制御回路７３は、検出回路７１及び評価回路７２の少なくともいずれかを制御可能でも良い。制御回路７３は、導電部材用電源Ｖｈ及び検出用電源Ｖｓの少なくともいずれかを制御可能でも良い。

制御回路７３は、検出デバイス１０及びスイッチ回路７５が設けられる場所とは異なる場所に設けられて良い。制御回路７３は、第１実施形態に係るセンサと、有線または無線の任意の手法により通信可能で良い。制御回路７３は、コンピュータを含んで良い。

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
第１検出部及び第２検出部を含む検出デバイスと、
回路部と、
を備え、
前記第１検出部は、第１検出素子を含み、前記第１検出素子は、第１導電部材及び第１検出部材を含み、
前記第２検出部は、第２検出素子を含み、前記第２検出素子は、第２導電部材及び第２検出部材を含み、
前記回路部は、前記第１導電部材に第１電流が供給されたときの前記第１検出部材に基づく第１検出値に応じた第１検出結果を出力する第１検出部動作を実施可能であり、
前記回路部は、第１評価値が第１範囲内にない場合、前記第２検出部による第２検出部動作を実施可能であり、
前記第１評価値は、前記第１導電部材に前記第１電流が供給されていないときの前記第１検出部材に基づく値、及び、前記第１導電部材に前記第１電流が実質的に供給されていないときの前記第１導電部材に基づく値、の少なくともいずれかを含む、センサ。

（構成２）
前記回路部は、前記第１評価値が前記第１範囲内にある場合に、前記第１検出部動作をさらに実施可能である、構成１に記載のセンサ。

（構成３）
前記第２検出部動作において、前記回路部は、前記第２導電部材に第２電流が供給されたときの前記第２検出部材に基づく第２検出値に応じた第２検出結果を出力可能であり、
前記回路部は、第２評価値が第２範囲内にない場合、前記第２検出部動作をさらに実施せず、
前記第２評価値は、前記第２導電部材に前記第２電流が供給されていないときの前記第２検出部材に基づく値、及び、前記第２導電部材に前記第２電流が実質的に供給されていないときの前記第２導電部材に基づく値、の少なくともいずれかを含む、構成１または２に記載のセンサ。

（構成４）
前記回路部は、前記第２評価値が前記第２範囲内にない場合、警告を含む情報を出力可能である、構成３に記載のセンサ。

（構成５）
前記回路部は、前記第２評価値が前記第２範囲内にある場合に、前記第２検出部動作をさらに実施可能である、構成３または４に記載のセンサ。

（構成６）
前記回路部は、スイッチ回路を含み、
前記スイッチ回路は、前記第１導電部材へ前記第１電流を供給することと、前記第１導電部材へ前記第１電流を供給しないことと、を切り替え可能であり
前記スイッチ回路は、前記第２導電部材へ前記第２電流を供給することと、前記第２導電部材へ前記第２電流を供給しないことと、を切り替え可能である、構成３～５のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成７）
前記回路部は、検出回路をさらに含み、
前記検出回路は、前記第１検出結果を出力可能であり、
前記検出回路は、前記第２検出結果を出力可能である、構成６に記載のセンサ。

（構成８）
前記回路部は、評価回路をさらに含み、
前記評価回路は、前記第１評価値が前記第１範囲内にあるかどうかに関する第１評価結果を出力可能であり、
前記評価回路は、前記第２評価値が前記第２範囲内であるかどうかに関する第２評価結果を出力可能である、構成７に記載のセンサ。

（構成９）
前記回路部は、制御回路をさらに含み、
前記制御回路は、前記スイッチ回路を制御可能である、構成８に記載のセンサ。

（構成１０）
前記第１検出部材は、第１抵抗部材を含み、前記第１検出結果は、前記第１抵抗部材の第１電気抵抗である、構成１～８のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１１）
前記第１検出部は、第１参照素子を含み、前記第１参照素子は、第１参照抵抗部材を含み、
前記第１検出部材は、第１抵抗部材を含み、
前記第１検出値は、前記第１導電部材に前記第１電流が供給されたときの前記第１抵抗部材の第１電気抵抗と、前記第１参照抵抗部材の第１参照電気抵抗と、の差に基づく、構成７に記載のセンサ。

（構成１２）
前記第１検出部は、
基体と、
前記基体に固定された第１支持部と、
をさらに含み、
前記第１検出素子は、前記第１支持部に支持され、
前記基体と前記第１検出素子との間に第１空隙が設けられた、構成１１に記載のセンサ。

（構成１３）
前記第１電気抵抗は、前記第１検出素子の周りの検出対象に応じて変化可能である、構成１２に記載のセンサ。

（構成１４）
前記第１参照電気抵抗は、前記検出対象に応じて変化しない、または、
前記検出対象の変化に対する前記第１電気抵抗の第１変化率は、前記検出対象の前記変化に対する前記第１参照電気抵抗の第１参照変化率よりも高い、構成１３に記載のセンサ。

（構成１５）
前記第１検出部材は、第１固定電極及び第１可動電極を含み、
前記第１検出部は、第１参照素子を含み、前記第１参照素子は、第１参照固定電極及び第１参照可動電極を含み、
前記第１検出値は、前記第１導電部材に前記第１電流が供給されたときの前記第１固定電極と前記第１可動電極との間の第１静電容量と、前記第１参照固定電極と前記第１参照可動電極との間の第１参照静電容量と、の差に基づく、構成８に記載のセンサ。

（構成１６）
前記第１静電容量は、前記第１検出素子の周りの検出対象に応じて変化可能であり、
前記第１参照静電容量は、前記検出対象に応じて変化しない、または、
前記検出対象の変化に対する前記第１静電容量の第１変化率は、前記検出対象の前記変化に対する前記第１参照静電容量の第１参照変化率よりも高い、構成１５に記載のセンサ。

（構成１７）
前記検出対象は、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、ヘリウム、アルゴン、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、プロパン、ブタン、六フッ化硫黄、窒素、酸素、アンモニア、アセトン、塩素、及び、アルコールよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１３、１４及び１６のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１８）
前記回路部は、前記第１検出部動作をさらに実施する際に、前記第１評価値に基づいて、前記第１電流の調整、及び、前記第１検出値の導出条件の調整の少なくともいずれかが可能である、構成２に記載のセンサ。

（構成１９）
構成８に記載のセンサと、
制御回路と、
を備え、
記制御回路は、前記スイッチ回路を制御可能である、センサシステム。

（構成２０）
構成１～８、及び、構成１０～１８のいずれか１つに記載のセンサと、
前記回路部を制御可能な制御回路と、
を備えたセンサシステム。

実施形態によれば、安定した検出が可能なセンサ及びセンサシステムが提供できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる基体、検出部及び回路部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…検出デバイス、 １０Ｅ…検出部、 １１、１２…第１、第２抵抗部材、 １１Ａ…第１可動電極、 １１Ｆ…第１固定電極、 １１ＲＡ…第１参照可動電極、 １１ＲＦ…第１参照固定電極、 １５ａ～１５ｄ…第１～第４層、 １８…第１絶縁部、 １８Ｒ…第１参照絶縁部、 ３１Ｃ…第１接続部、 ３１ＲＣ…第１参照接続部、 ３１ＲＳ…第１参照支持部、 ３１Ｓ…第１支持部、 ４１…基体、 ４１ａ、４１ｂ…第１、第２基体領域、 ４１ｉ…絶縁膜、 ４１ｓ…基板、 ７０…回路部、 ７１…検出回路、 ７２…検出回路、 ７３…制御回路、 ７４…ＡＤコンバータ、 ７５…スイッチ回路、 １１０、１２０…センサ、 ２１０…センサシステム、 ＣＭ１、ＣＭ２…第１、第２導電部材、 ＣＲ１、ＣＲ２…第１、第２参照導電部材、 Ｃｒ１…第１参照静電容量、 Ｃｓ１…第１静電容量、 Ｅｒ１、Ｅｒ２…第１、第２評価結果、 ＲＥ１、ＲＥ２…第１、第２参照素子、 ＲＥｎ…第ｎ参照素子、 ＲＭ１…第１参照抵抗部材、 Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０…第１、第２、第３検出部動作、 Ｓ１１１、Ｓ１２１…第１、第２検出動作、 Ｓ１１２、Ｓ１２２…第１、第２評価動作、 Ｓ１１３、Ｓ１２３…第１、第２判断動作、 Ｓ１２５…情報出力動作、 ＳＥ１、ＳＥ２…第１、第２検出素子、 ＳＥｎ…第ｎ検出素子、 ＳＭ１、ＳＭ２…第１、第２検出部材、 ＳＰ１、ＳＰ２…第１、第２検出部、 ＳＰｎ…第ｎ検出部、 ＳＲ１、ＳＲ２…第１、第２参照抵抗部材、 Ｓａ１…情報、 Ｓｃ１、Ｓｃ２…第１、第２制御信号、 Ｓｇ１、Ｓｇ２…第１、第２検出結果、 Ｖｅ１、Ｖｅ２…第１、第２評価値、 Ｖｈ…導電部材用電源、 Ｖｓ…検出用電源、 Ｖｓ１、Ｖｓ２…第１、第２検出値、 ｇ１、ｇ２…第１、第２空隙、 ｉ１、ｉ２…第１、第２電流

Claims (10)

1. 第１検出部及び第２検出部を含む検出デバイスと、
   回路部と、
   を備え、
   前記第１検出部は、第１検出素子を含み、前記第１検出素子は、第１導電部材及び第１検出部材を含み、
   前記第２検出部は、第２検出素子を含み、前記第２検出素子は、第２導電部材及び第２検出部材を含み、
   前記回路部は、前記第１導電部材に第１電流が供給されたときの前記第１検出部材に基づく第１検出値に応じた第１検出結果を出力する第１検出部動作を実施可能であり、
   前記回路部は、第１評価値が第１範囲内にない場合、前記第２検出部による第２検出部動作を実施可能であり、
   前記第１評価値は、前記第１導電部材に前記第１電流が供給されていないときの前記第１検出部材に基づく値、及び、前記第１導電部材に前記第１電流が実質的に供給されていないときの前記第１導電部材に基づく値、の少なくともいずれかを含む、センサ。
2. 前記回路部は、前記第１評価値が前記第１範囲内にある場合に、前記第１検出部動作をさらに実施可能である、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記第２検出部動作において、前記回路部は、前記第２導電部材に第２電流が供給されたときの前記第２検出部材に基づく第２検出値に応じた第２検出結果を出力可能であり、
   前記回路部は、第２評価値が第２範囲内にない場合、前記第２検出部動作をさらに実施せず、
   前記第２評価値は、前記第２導電部材に前記第２電流が供給されていないときの前記第２検出部材に基づく値、及び、前記第２導電部材に前記第２電流が実質的に供給されていないときの前記第２導電部材に基づく値、の少なくともいずれかを含む、請求項１または２に記載のセンサ。
4. 前記回路部は、前記第２評価値が前記第２範囲内にない場合、警告を含む情報を出力可能である、請求項３に記載のセンサ。
5. 前記回路部は、前記第２評価値が前記第２範囲内にある場合に、前記第２検出部動作をさらに実施可能である、請求項３に記載のセンサ。
6. 前記回路部は、スイッチ回路を含み、
   前記スイッチ回路は、前記第１導電部材へ前記第１電流を供給することと、前記第１導電部材へ前記第１電流を供給しないことと、を切り替え可能であり
   前記スイッチ回路は、前記第２導電部材へ前記第２電流を供給することと、前記第２導電部材へ前記第２電流を供給しないことと、を切り替え可能である、請求項３に記載のセンサ。
7. 前記回路部は、検出回路をさらに含み、
   前記検出回路は、前記第１検出結果を出力可能であり、
   前記検出回路は、前記第２検出結果を出力可能である、請求項６に記載のセンサ。
8. 前記第１検出部は、第１参照素子を含み、前記第１参照素子は、第１参照抵抗部材を含み、
   前記第１検出部材は、第１抵抗部材を含み、
   前記第１検出値は、前記第１導電部材に前記第１電流が供給されたときの前記第１抵抗部材の第１電気抵抗と、前記第１参照抵抗部材の第１参照電気抵抗と、の差に基づく、請求項７に記載のセンサ。
9. 前記第１検出部は、
   基体と、
   前記基体に固定された第１支持部と、
   をさらに含み、
   前記第１検出素子は、前記第１支持部に支持され、
   前記基体と前記第１検出素子との間に第１空隙が設けられた、請求項８に記載のセンサ。
10. 請求項１に記載のセンサと、
    前記回路部を制御可能な制御回路と、
    を備えたセンサシステム。

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