JP6867630B2 - センサ、検出方法、及び、センサ製造方法 - Google Patents

センサ、検出方法、及び、センサ製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6867630B2
JP6867630B2 JP2018063978A JP2018063978A JP6867630B2 JP 6867630 B2 JP6867630 B2 JP 6867630B2 JP 2018063978 A JP2018063978 A JP 2018063978A JP 2018063978 A JP2018063978 A JP 2018063978A JP 6867630 B2 JP6867630 B2 JP 6867630B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
main body
supported
volume
supported portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018063978A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019174330A (ja
Inventor
崇人 小野
崇人 小野
雅也 戸田
雅也 戸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Tohoku University NUC
Mitsui Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC, Mitsui Chemicals Inc filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2018063978A priority Critical patent/JP6867630B2/ja
Priority to PCT/JP2019/009577 priority patent/WO2019188164A1/ja
Priority to CN201980022971.7A priority patent/CN111919110B/zh
Priority to EP19775806.3A priority patent/EP3779420B8/en
Priority to US16/975,275 priority patent/US11506527B2/en
Publication of JP2019174330A publication Critical patent/JP2019174330A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6867630B2 publication Critical patent/JP6867630B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

本発明は、センサ、検出方法、及び、センサ製造方法に関する。
対象（例えば、気体又は液体を構成する分子等）の量に応じて体積が変化する体積変化体を備えるとともに、体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出するセンサが知られている。例えば、特許文献１に記載のセンサは、本体部と体積変化体と検出部とを備える。本体部は、平板状である。体積変化体は、対象を受容することにより体積が変化するとともに、本体部の厚さ方向における両端面を被覆する。検出部は、本体部の端から延びるとともに、先端が支持される。検出部は、ピエゾ抵抗素子を備えるとともに、体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
国際公開第２０１３／１５７５８１号
ところで、上記センサにおいては、体積変化体に受容される対象の量の相違等によって、本体部の厚さ方向にて応力が生じることがある。この場合、本体部が撓んでしまうことがある。この結果、体積変化体の体積の変化を、検出部にて生じる応力に高い精度にて反映できない虞がある。換言すると、上記センサにおいては、対象を高い精度にて検出できない虞がある。
本発明の目的の一つは、対象を高い精度にて検出することである。
一つの側面では、センサは、
平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持されるとともに、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を有する本体部と、
対象の量に応じて体積が変化するとともに、少なくとも一部が上記収容空間に収容されるように上記本体部により支持される体積変化体と、
上記本体部のうちの、上記第１方向における第２端に連接し、且つ、上記体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出する検出部と、
を備える。
他の一つの側面では、検出方法は、
平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持されるとともに、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を有する本体部の、上記収容空間に少なくとも一部が収容されるように上記本体部により支持された体積変化体が、対象の量に応じて体積を変化させ、
上記本体部のうちの、上記第１方向における第２端に連接する検出部が、上記体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出する、ことを含む。
他の一つの側面では、センサ製造方法は、
平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持される第１部材に、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を形成するとともに、上記第１部材のうちの、上記第１方向における第２端に連接する第２部材に、応力を検出する素子を設け、
対象の量に応じて体積が変化する体積変化体の少なくとも一部を、上記第１部材により支持されるように上記収容空間に収容する、ことを含む。
対象を高い精度にて検出できる。
第１実施形態のセンサの右前上方斜視図である。 第１実施形態のセンサが分解された状態におけるセンサの右前上方斜視図である。 第１実施形態のセンサの右側面図である。 第１実施形態のセンサの平面図である。 第１実施形態のセンサの底面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線により表される平面により切断されたセンサの断面図である。 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線により表される平面により切断されたセンサの断面図である。 第１実施形態のセンサが接続される電気回路を表すブロック図である。 第１実施形態のセンサの製造工程を表す説明図である。 第１実施形態のセンサの製造工程を表す説明図である。 第１実施形態の第３変形例のセンサの断面図である。 第１実施形態の第４変形例のセンサの断面図である。 第１実施形態の第５変形例のセンサの平面図である。 第１実施形態の第６変形例のセンサの平面図である。 第２実施形態のセンサの右前上方斜視図である。 第２実施形態のセンサが分解された状態におけるセンサの右前上方斜視図である。 第２実施形態のセンサの平面図である。 図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線により表される平面により切断されたセンサの断面図である。 第２実施形態の第３変形例のセンサの平面図である。 第２実施形態の第４変形例のセンサの平面図である。 第２実施形態の第５変形例のセンサの平面図である。 第２実施形態の第６変形例のセンサの平面図である。 第２実施形態の第７変形例のセンサの平面図である。
以下、本発明の、センサ、検出方法、及び、センサ製造方法に関する各実施形態について図１乃至図２３を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
（概要）
第１実施形態のセンサは、本体部と、体積変化体と、検出部と、を備える。
本体部は、平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持されるとともに、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を有する。
体積変化体は、対象の量に応じて体積が変化するとともに、少なくとも一部が収容空間に収容されるように本体部により支持される。
検出部は、本体部のうちの、第１方向における第２端に連接し、且つ、体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
これによれば、体積変化体が収容空間に収容されているので、体積変化体の体積が変化した場合であっても、本体部の厚さ方向にて応力が生じることを抑制できる。これにより、本体部が撓むことを抑制できる。従って、第２端において、本体部の厚さ方向における応力が生じることを抑制できる。この結果、体積変化体の体積の変化を、第２端にて生じる、本体部に沿った方向における応力に高い精度にて反映できる。換言すると、上記センサによれば、対象を高い精度にて検出できる。
次に、第１実施形態のセンサについて、詳細に説明する。
（構成）
以下、図１乃至図７に表されるように、ｘ軸、ｙ軸、及び、ｚ軸を有する右手系の直交座標系を用いて、第１実施形態のセンサ１を説明する。なお、本明細書において、後述の図１１乃至図２３においても同様の座標系が用いられる。
センサ１は、対象を検出する。例えば、対象は、気体、液体、又は、固体を構成する分子である。また、例えば、対象は、気体、液体、及び、固体のうちの少なくとも２つからなる混合物を構成する分子である。また、例えば、対象は、微粒子、温度、湿度、又は、電磁波等である。
本例では、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向は、センサ１の左右方向、センサ１の前後方向、及び、センサ１の上下方向とそれぞれ表されてもよい。また、本例では、ｘ軸の正方向、ｘ軸の負方向、ｙ軸の正方向、ｙ軸の負方向、ｚ軸の正方向、及び、ｚ軸の負方向は、センサ１の右方向、センサ１の左方向、センサ１の前方向、センサ１の後方向、センサ１の上方向、及び、センサ１の下方向とそれぞれ表されてもよい。
図１は、センサ１の右方であり、センサ１の前方であり、且つ、センサ１の上方である位置から、センサ１を見た図（換言すると、右前上方斜視図）である。図２は、センサ１が分解された状態におけるセンサ１の右前上方斜視図である。図３は、センサ１の右方からセンサ１を見た図（換言すると、右側面図）である。
図４は、センサ１の上方からセンサ１を見た図（換言すると、平面図）である。図５は、センサ１の下方からセンサ１を見た図（換言すると、底面図）である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線により表される平面により切断されたセンサ１の断面をｘ軸の負方向にて見た図である。図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線により表される平面により切断されたセンサ１の断面をｙ軸の負方向にて見た図である。
図１に表されるように、センサ１は、ｚ軸方向にて延びる柱体状である。本例では、ｚ軸に直交する平面（換言すると、ｘｙ平面）により切断されたセンサ１の断面は、正方形状である。なお、ｘｙ平面により切断されたセンサ１の断面は、正方形状と異なる形状（例えば、円形状、楕円形状、又は、長方形状等）であってもよい。
例えば、ｘｙ平面により切断されたセンサ１の断面の一辺の長さは、５０μｍ乃至５ｍｍの長さである。本例では、ｘｙ平面により切断されたセンサ１の断面の一辺の長さは、５００μｍである。例えば、センサ１は、マイクロ・ファブリーケーション、又は、ナノ・ファブリケーションと呼ばれる技術を用いて製造されてよい。
センサ１は、第１層状体１１と、第２層状体１２と、第３層状体１３と、体積変化体１４と、を備える。第１層状体１１、第２層状体１２、及び、第３層状体１３は、ｚ軸方向にて順に並ぶように積層されている。換言すると、第２層状体１２は、第１層状体１１と接し、且つ、第３層状体１３は、第１層状体１１と反対側にて第２層状体１２と接する。また、換言すると、第２層状体１２は、第１層状体１１及び第３層状体１３に挟まれている。
例えば、第１層状体１１の厚さは、０．５μｍ乃至５０μｍの厚さであり、第２層状体１２の厚さは、０．０５μｍ乃至５μｍの厚さであり、第３層状体１３の厚さは、５０μｍ乃至５ｍｍの厚さである。本例では、第１層状体１１の厚さは、５μｍであり、第２層状体１２の厚さは、０．５μｍであり、且つ、第３層状体１３の厚さは、５００μｍである。
本例では、第１層状体１１は、シリコンからなる。図１及び図２に表されるように、第１層状体１１は、ｚ軸方向にて延びるとともに、ｚ軸方向における両端面にて開口する、中空の柱体状である。
本例では、第２層状体１２は、二酸化ケイ素からなる。図１及び図２に表されるように、第２層状体１２は、平板状である。第２層状体１２は、第２層状体１２のうちの、ｚ軸方向における両端面にて開口する穴を有する。本例では、ｘｙ平面により切断された第２層状体１２の断面は、ｘｙ平面により切断された第１層状体１１の断面と同じ形状を有する。
本例では、第３層状体１３は、シリコンからなる。図１及び図２に表されるように、第３層状体１３は、平板状である。本例では、第３層状体１３のうちの、露出している表面は、図示されない絶縁体薄膜により被覆される。
第３層状体１３は、枠部１３１と、本体部１３２と、検出部１３３と、を備える。
枠部１３１は、枠部１３１のうちの、ｚ軸方向における両端面にて開口する穴を有する。本例では、ｘｙ平面により切断された枠部１３１の断面は、ｘｙ平面により切断された第１層状体１１の断面と同じ形状を有する。
図４に表されるように、本体部１３２は、ｙ軸方向にて延びる長辺と、ｘ軸方向にて延びる短辺と、を有する長方形状である。なお、本体部１３２は、正方形状であってもよい。本体部１３２のｙ軸方向における長さは、枠部１３１の穴のｙ軸方向における長さよりも短い。本例では、本体部１３２のｙ軸方向における長さは、３６７μｍである。本体部１３２のｘ軸方向における長さは、枠部１３１の穴のｘ軸方向における長さよりも短い。本例では、本体部１３２のｘ軸方向における長さは、３００μｍである。本体部１３２のうちの、ｘ軸方向における両端は、枠部１３１と隔てられている。
本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｙ軸の正方向における第１端１３２１にて枠部１３１に連接する。換言すると、本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｙ軸の正方向における第１端１３２１が枠部１３１により支持される。
本体部１３２のうちの、ｙ軸の負方向における第２端１３２２の中の、ｘ軸方向における両端部は、検出部１３３を介して枠部１３１に連接する。本体部１３２のうちの、ｙ軸の負方向における第２端１３２２の中の、ｘ軸方向における中央部は、枠部１３１と隔てられている。
本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｚ軸方向（換言すると、本体部１３２の厚さ方向）における両端面にて開口する収容空間を形成する空間形成部１３２３を有する。収容空間は、ｘ軸方向にて延びるスリット状の孔を複数含む。本例では、収容空間に含まれる各孔は、ｚ軸方向にて本体部１３２を貫通する貫通孔である。本例では、収容空間に含まれる複数の孔は、ｙ軸方向に沿って等間隔にて並ぶ。
例えば、収容空間に含まれる各孔のｙ軸方向における長さは、０．１μｍ乃至１０μｍの長さである。本例では、収容空間に含まれる各孔のｙ軸方向における長さは、１μｍである。例えば、収容空間に含まれる孔間のｙ軸方向における間隔は、０．１μｍ乃至１０μｍの長さである。本例では、収容空間に含まれる孔間のｙ軸方向における間隔は、１μｍである。本例では、収容空間に含まれる複数の孔は、１３３個である。なお、図１乃至図７において、収容空間に含まれる複数の孔は、ｙ軸方向において拡大された態様にて図示されている。従って、図１乃至図７において、収容空間に含まれる複数の孔は、数が減じられた態様にて図示されている。
本例では、収容空間に含まれる複数のスリット状の孔のｘ軸方向における長さは、２８０μｍである。
検出部１３３は、第１被支持部１３３１と、第２被支持部１３３２と、第１配線１３３３と、第２配線１３３４と、を備える。
図４に表されるように、第１被支持部１３３１は、ｙ軸方向にて延びる帯状である。第１被支持部１３３１のうちの、ｙ軸の負方向における端は、枠部１３１に連接する。第１被支持部１３３１のうちの、ｙ軸の正方向における端は、本体部１３２の第２端１３２２のうちの、ｘ軸の負方向における端部に連接する。換言すると、第１被支持部１３３１は、本体部１３２の第２端１３２２からｙ軸の負方向へ延びるとともに、先端が枠部１３１により支持される。
第１被支持部１３３１の幅（換言すると、第１被支持部１３３１のｘ軸方向における長さ）は、本体部１３２の幅（換言すると、本体部１３２のｘ軸方向における長さ）よりも狭い。第１被支持部１３３１のうちの、第１被支持部１３３１が延びる方向である延在方向（本例では、ｙ軸方向）における中央部の幅は、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における両端部の幅よりも狭い。
第１被支持部１３３１は、第１被支持部１３３１のうちの延在方向における中央部に位置するピエゾ抵抗素子ＰＺを備える。ピエゾ抵抗素子ＰＺは、ピエゾ抵抗素子ＰＺに加えられた応力に応じて電気抵抗が変化する素子である。換言すると、ピエゾ抵抗素子ＰＺは、圧抵抗効果又はピエゾ抵抗効果を有する素子である。
本例では、図７に表されるように、ピエゾ抵抗素子ＰＺは、第１被支持部１３３１の、ｚ軸の正方向における端面に露出するように、第１被支持部１３３１に埋設されている。
このような構成により、検出部１３３は、本体部１３２から伝達された応力を、第１被支持部１３３１のうちの延在方向における中央部にて検出する。
図４に表されるように、第２被支持部１３３２は、ｙ軸方向にて延びる帯状である。第２被支持部１３３２のうちの、ｙ軸の負方向における端は、枠部１３１に連接する。第２被支持部１３３２のうちの、ｙ軸の正方向における端は、本体部１３２の第２端１３２２のうちの、ｘ軸の正方向における端部に連接する。換言すると、第２被支持部１３３２は、本体部１３２の第２端１３２２からｙ軸の負方向へ延びるとともに、先端が枠部１３１により支持される。
第２被支持部１３３２の幅（換言すると、第２被支持部１３３２のｘ軸方向における長さ）は、本体部１３２の幅よりも狭い。第２被支持部１３３２のうちの、第２被支持部１３３２が延びる方向である延在方向（本例では、ｙ軸方向）における中央部の幅は、第２被支持部１３３２のうちの、延在方向における両端部の幅よりも狭い。
第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４は、導体（本例では、アルミニウム）からなる。第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４は、第３層状体１３のうちの、ｚ軸の正方向における端面に敷設される。
例えば、第１配線１３３３及び第２配線１３３４の厚さ（換言すると、第１配線１３３３及び第２配線１３３４のｚ軸方向における長さ）は、１０ｎｍ乃至１μｍの厚さである。本例では、第１配線１３３３及び第２配線１３３４の厚さは、１００ｎｍである。
本例では、第１配線１３３３及び第２配線１３３４のうちの、露出している表面の一部は、図示されない酸化物薄膜により被覆される。例えば、第１配線１３３３及び第２配線１３３４のうちの、露出している表面の中で酸化物薄膜により被覆されていない部分は、接続用の端子として用いられてよい。
図４及び図６に表されるように、第１配線１３３３のうちの一方の端部は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｙ軸の負方向における端部と接する。第１配線１３３３のうちの他方の端部は、枠部１３１の外縁に位置する。第１配線１３３３は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｙ軸の負方向における端部から、第１被支持部１３３１の先端（換言すると、第１被支持部１３３１のうちの、枠部１３１に連接する端）を通って、枠部１３１の外縁まで延びる。換言すると、第１配線１３３３は、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第１被支持部１３３１の先端とを結ぶ。
第２配線１３３４のうちの一方の端部は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｙ軸の正方向における端部と接する。第２配線１３３４のうちの他方の端部は、枠部１３１の外縁に位置する。第２配線１３３４は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｙ軸の正方向における端部から、第１被支持部１３３１の基端（換言すると、第１被支持部１３３１のうちの、本体部１３２に連接する端）、本体部１３２のうちの、ｙ軸の負方向における端部、及び、第２被支持部１３３２を通って、枠部１３１の外縁まで延びる。
換言すると、第２配線１３３４は、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第２被支持部１３３２の先端（換言すると、第２被支持部１３３２のうちの、枠部１３１に連接する端）とを、本体部１３２を通って結ぶ。
体積変化体１４は、対象の量に応じて体積が変化する感知材料からなる。感知材料の詳細については後述する。体積変化体１４は、感知体、又は、感応体と表されてもよい。本例では、体積変化体１４は、対象を受容（例えば、吸着、吸収、又は、収着）することにより、体積が増加（換言すると、膨張）する。本例では、体積変化体１４は、受容体と表されてもよい。本例では、体積変化体１４は、受容された対象の量が多くなるほど、体積が増加する。なお、体積変化体１４は、対象の量に応じて、体積変化体１４から物質を、脱着、又は、離脱させることにより、体積が減少（換言すると、収縮）してもよい。
体積変化体１４は、本体部１３２の収容空間に収容されるように本体部１３２により支持される。本例では、体積変化体１４は、本体部１３２の収容空間を充填する。本例では、体積変化体１４は、本体部１３２の空間形成部１３２３に固定される。
更に、第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４は、図１乃至図７において図示されない電気回路に接続される。これにより、センサ１は、図８に表される電気回路１００を構成する。電気回路１００は、第１電源１０１と、第２電源１０２と、第１抵抗器１０３と、第２抵抗器１０４と、増幅器１０５と、記憶装置１０６と、を備える。
第２電源１０２、第１電源１０１、第１抵抗器１０３、及び、第２抵抗器１０４は、順に直列に接続される。電気回路１００は、第１電源１０１と第２電源１０２との間で接地される。増幅器１０５は、第１抵抗器１０３と第２抵抗器１０４との間の電位が入力されるとともに、入力された電位を増幅し、且つ、増幅された電位を記憶装置１０６へ出力する。記憶装置１０６は、増幅器１０５から入力された電位が表す信号を記憶する。
第１電源１０１の電圧は、＋ＶＡ［Ｖ］である。第２電源１０２の電圧は、−ＶＢ［Ｖ］である。第１抵抗器１０３の電気抵抗は、ＲＳ［Ω］である。第２抵抗器１０４の電気抵抗は、ＲＲ［Ω］である。本例では、センサ１のピエゾ抵抗素子ＰＺは、第１抵抗器１０３を構成する。従って、第１抵抗器１０３は、可変抵抗器である、と捉えられてよい。また、第２抵抗器１０４は、参照抵抗器である、と捉えられてよい。
このような構成により、記憶装置１０６は、第１抵抗器１０３の電気抵抗と第２抵抗器１０４の電気抵抗との差に応じた信号を記憶する。
（感知材料）
次に、感知材料について説明を加える。
本例では、感知材料は、流動性を有する。例えば、収容空間に感知材料を充填することにより体積変化体１４を形成するためには、感知材料の粘度が低いこと、感知材料の、収容空間を形成する壁面に対する濡れ性が良いこと、感知材料が収容空間に流入しやすいこと、及び、感知材料が収容空間から流出することなく固化しやすいこと、が好適である。
従って、感知材料は、ブルックフィールド型（換言すると、Ｂ型）粘度計による粘度が１０００［ｍＰａ・ｓｅｃ］以下であることが好ましく、５００［ｍＰａ・ｓｅｃ］以下であることがより好ましく、２５０［ｍＰａ・ｓｅｃ］以下であることがさらに好ましく、２００［ｍＰａ・ｓｅｃ］以下であることが特に好ましく、１００［ｍＰａ・ｓｅｃ］以下であることが最も好ましい。
なお、感知材料の最適な粘度は、第３層状体１３を構成する材料、収容空間を形成する壁面の状態、収容空間の形状、及び、収容空間の大きさに応じて異なってよい。
また、例えば、毛細管現象を用いて収容空間に感知材料を流入させる場合において、収容空間を形成する壁面を構成する主たる材料がシリコンである場合、感知材料に含まれる溶媒の表面張力が十分に低いことが好適である。溶媒は、溶剤と表されてもよい。
なお、溶媒の最適な表面張力は、以下に述べる感知材料の充填方法に応じて異なってよい。
感知材料を収容空間に充填する方法として、浸漬法（換言すると、ディップコート法、又は、ディップコーティング法）、スプレーコート法、又は、スピンコート法と呼ばれる技術が用いられてよい。また、インクジェットプリンタ、又は、ニードルディスペンサを用いて、感知材料を収容空間に充填してもよい。例えば、浸漬法は、感知材料を収容空間に充填する作業の効率を高めるために好適である。
感知材料に含まれる溶媒は、感知材料に含まれる溶質の少なくとも一部を溶かすことができればよい。溶媒は、感知材料に含まれる溶質の少なくとも一部を溶かすことにより、溶液、又は、懸濁液（例えば、コロイド溶液、又は、スラリー液等）を構成する。
例えば、溶媒は、水、アルコール系溶媒（例えば、イソプロピルアルコール、エタノール、又は、フェノキシエタノール等）、ホルムアミド系溶媒（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等）、ケトン系溶媒（例えば、アセトン、シクロヘキサノン、又は、２−ブタノン等）、エーテル系溶媒（例えば、ジエチルエーテル等）、ハロゲン系溶媒（例えば、ジクロロホルム、又は、クロロホルム等）、環式化合物を有する極性溶媒（例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、又は、テトラヒドロフラン等）、又は、ベンゼン系溶媒（例えば、トルエン、又は、キシレン等）等であってよい。
例えば、感知材料は、合成ポリマー（例えば、熱可塑性高分子、熱硬化性高分子、又は、光硬化性高分子等）、天然物由来ポリマー（例えば、生体高分子等）、無機材料（例えば、金属、又は、セラミックス等）、カーボン材料、又は、これらのうちの少なくとも一つを含む組成物を含む。また、例えば、感知材料は、無機材料、カーボン材料、低分子化合物、又は、ポリマー等の微小粒子を含んでいてもよい。
なお、合成ポリマーの製造方法は、例えば、非特許文献１に開示されている。
（非特許文献１） 「実用プラスチック事典」、実用プラスチック事典編集委員会編、産業調査会、１９９３年
感知材料は、１種類の熱可塑性高分子を含んでいてもよく、２種類以上の熱可塑性高分子を含んでいてもよい。
例えば、熱可塑性高分子は、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、又は、ポリビニルアルコール等）、ポリオレフィン系ワックス（例えば、ポリエチレンオリゴマー、又は、ポリプロピレンオリゴマー等）、熱可塑性アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、エラストマー（例えば、ポリオレフィン系エラストマー、水添スチレン系ブロック共重合体、又は、水添スチレン系ランダム共重合体等）、スーパーエンジニアリングプラスチック（例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、又は、ポリエーテルエーテルケトン等）、又は、シンジオタクティックポリスチレン等であってよい。
例えば、熱硬化性高分子、又は、光硬化性高分子は、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレア樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、又は、熱硬化性ポリイミド等である。感知材料が熱硬化性高分子、又は、光硬化性高分子を含む場合、硬化前のモノマー及び開始剤等を混合し、その直後に混合物を収容空間に充填し、熱又は光によって混合物を硬化させることにより、体積変化体１４が形成されてよい。
例えば、天然物由来ポリマーは、天然物由来の多糖類（例えば、セルロース、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、又は、キサンタンガム等）、天然物由来の多糖類の誘導体、アミノ酸重合体、アミノ酸重合体の誘導体、タンパク質（例えば、ゼラチン、又は、コラーゲン等）、又は、タンパク質の誘導体である。
例えば、無機材料は、ガラス繊維、カーボン繊維、及び、無機フィラーからなる材料群から選択される少なくとも１つの材料からなる。
例えば、無機フィラーは、無定形フィラー（例えば、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、クレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、アルミナ、又は、水酸化マグネシウム等）、板状フィラー（例えば、タルク、マイカ、又は、ガラスフレーク等）、針状フィラー（例えば、ワラストナイト、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、ゾノトライト、又は、ホウ酸アルミニウム等）、導電性フィラー（例えば、金属粉、金属フレーク、カーボンブラック、又は、カーボンナノチューブ等）、ガラスビーズ、ガラス粉、アパタイト、又は、ゼオライト等である。
感知材料は、１種類の無機フィラーを含んでいてもよく、２種類以上の無機フィラーを含んでいてもよい。また、無機フィラーの表面は、炭素により被覆されていてもよいし、シランカップリング処理等が施されていてもよい。
例えば、カーボン材料は、活性炭、カーボンナノチューブ、及び、グラファイトからなる材料群から選択される少なくとも１つの材料からなる。
例えば、感知材料は、金属有機構造体（ＭＯＦ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ）等の合成された多孔質体を含んでもよい。金属有機構造体は、多孔性配位高分子と呼ばれてもよい。例えば、金属有機構造体は、Ｂａｓｏｌｉｔｅ（登録商標）Ｃ３００（ＢＡＳＦ社製）等であってよい。
また、感知材料は、添加剤を含んでいてもよい。例えば、添加剤は、難燃剤（例えば、臭素化ビスフェノール、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、トリフェニルホスフェート、ホスホン酸アミド、又は、赤リン等）、難燃助剤（例えば、三酸化アンチモン、又は、アンチモン酸ナトリウム等）、熱安定剤（例えば、リン酸エステル、又は、亜リン酸エステル等）、酸化防止剤（例えば、ヒンダードフェノール等）、耐熱剤、耐候剤、光安定剤、離型剤、流動改質剤、着色剤、顔料、滑剤、帯電防止剤、結晶核剤、可塑剤、発泡剤、ハロゲンキャッチャー、又は、ドリップ防止剤等であってよい。
例えば、対象が炭酸ガスである場合、感知材料は、水酸化カリウムを含んでよい。例えば、対象が温度である場合、感知材料は、ポリエチレンを含んでよい。例えば、対象が湿度である場合、感知材料は、ナイロンを含んでよい。例えば、対象が電磁波である場合、感知材料は、ブラックカーボンを含んでよい。
（製造方法）
次に、第１実施形態のセンサ１の製造方法（換言すると、センサ製造方法）について説明する。
本例では、センサ１は、図９及び図１０に表される工程に従って製造される。なお、センサ１の少なくとも一部は、図９及び図１０に表される工程と異なる工程に従って製造されてもよい。
先ず、図９の（Ａ）に表されるように、第１シリコン層ＬＡと、第１シリコン層ＬＡに接する絶縁層ＬＢと、絶縁層ＬＢに接する第２シリコン層ＬＣと、からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用意する。本例では、絶縁層ＬＢは、二酸化ケイ素からなる。
次に、図９の（Ｂ）に表されるように、第２シリコン層ＬＣにホウ素を添加する。本例では、ホウ素の添加は、ドーピングと呼ばれる技術を用いて行われる。ホウ素が添加された第２シリコン層ＬＣＡによれば、導体の接触抵抗を低減できる。
次に、図９の（Ｃ）に表されるように、第２シリコン層ＬＣＡの、絶縁層ＬＢと反対側の表面にアルミニウムからなる薄膜を形成する。本例では、アルミニウムからなる薄膜の形成は、スパッタリングと呼ばれる技術を用いて行われる。更に、形成された薄膜の一部を除去することにより、第１配線１３３３及び第２配線１３３４を形成する。本例では、薄膜の一部の除去は、メタルエッチングと呼ばれる技術を用いて行われる。本例では、第２シリコン層ＬＣＡは、第１部材及び第２部材に対応する。
次に、図９の（Ｄ）に表されるように、第２シリコン層ＬＣＡの一部を除去することにより、第３層状体１３を形成する。本例では、第２シリコン層ＬＣＡの一部の除去は、ドライエッチングと呼ばれる技術を用いて行われる。
次に、図１０の（Ｅ）に表されるように、第１シリコン層ＬＡの一部、及び、絶縁層ＬＢの一部を除去することにより、第１層状体１１、及び、第２層状体１２をそれぞれ形成する。本例では、第１シリコン層ＬＡの一部、及び、絶縁層ＬＢの一部の除去は、深掘りＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）、及び、気相フッ酸エッチング（Ｖａｐｏｒ ＨＦ Ｅｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれる技術を用いて行われる。
次に、図１０の（Ｆ）に表されるように、第３層状体１３、第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４のうちの、露出している表面に絶縁体薄膜ＯＬを形成する。本例では、絶縁体薄膜ＯＬは、酸化アルミニウムからなる。本例では、絶縁体薄膜の形成は、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれる技術を用いて行われる。例えば、絶縁体薄膜の厚さは、５ｎｍ乃至５０ｎｍの厚さである。本例では、絶縁体薄膜の厚さは、２０ｎｍである。
次に、第１配線１３３３の表面に形成された絶縁体薄膜ＯＬの一部、及び、第２配線１３３４の表面に形成された絶縁体薄膜ＯＬの一部を除去することにより、接続用の端子を形成する。本例では、接続用の端子の形成は、イオンミリングと呼ばれる技術を用いて行われる。
次に、図１０の（Ｇ）に表されるように、感知材料を本体部１３２の収容空間に充填することにより体積変化体１４を形成する。本例では、体積変化体１４の形成は、浸漬法と呼ばれる技術を用いて行われる。例えば、本体部１３２を感知材料である溶液に浸漬することにより、感知材料を本体部１３２の収容空間に充填し、充填された感知材料を摂氏１０乃至３５０度の温度にて乾燥させることにより体積変化体１４を形成する。
このようにして、センサ１は、製造される。
（動作）
次に、第１実施形態のセンサ１の動作について説明する。
対象がセンサ１の近傍に存在する場合を想定する。この場合、体積変化体１４は、対象を受容することにより、対象の量に応じて体積が増加する。
これにより、体積変化体１４は、本体部１３２の第２端１３２２にて、ｙ軸の負方向の成分を含む応力を生じる。本体部１３２の第２端１３２２にて生じた応力は、検出部１３３に伝達される。
検出部１３３のピエゾ抵抗素子ＰＺは、本体部１３２から伝達された応力に応じて電気抵抗が変化する。電気回路１００は、検出部１３３のピエゾ抵抗素子ＰＺの電気抵抗（本例では、第１抵抗器１０３の電気抵抗）と第２抵抗器１０４の電気抵抗との差に応じた信号を記憶装置１０６に記憶させる。
このようにして、センサ１は、対象を検出する。
以上、説明したように、第１実施形態のセンサ１において、本体部１３２は、平板状であり、且つ、第１方向（本例では、ｙ軸方向）における第１端１３２１が支持されるとともに、本体部１３２の厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を有する。更に、体積変化体１４は、対象の量に応じて体積が変化するとともに、少なくとも一部が収容空間に収容されるように本体部１３２により支持される。更に、検出部１３３は、本体部１３２のうちの、第１方向における第２端１３２２に連接し、且つ、体積変化体１４の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
これによれば、体積変化体１４が収容空間に収容されているので、体積変化体１４の体積が変化した場合であっても、本体部１３２の厚さ方向にて応力が生じることを抑制できる。これにより、本体部１３２が撓むことを抑制できる。従って、第２端１３２２において、本体部１３２の厚さ方向における応力が生じることを抑制できる。この結果、体積変化体１４の体積の変化を、第２端１３２２にて生じる、本体部１３２に沿った方向における応力に高い精度にて反映できる。換言すると、センサ１によれば、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、収容空間は、本体部１３２の厚さ方向における両端面にて開口する。
これによれば、体積変化体１４の体積が変化した場合に、本体部１３２の厚さ方向にて生じる応力を、収容空間が本体部の厚さ方向における一端のみにて開口する場合よりも抑制できる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第２端１３２２にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、収容空間は、第１方向（本例では、ｙ軸方向）に直交する第２方向（本例では、ｘ軸方向）にて延びるスリット状の孔を含む。
これによれば、体積変化体１４を収容空間に容易に収容できる。また、体積変化体１４の体積の変化に伴って本体部１３２にて生じる応力のうちの、第１方向の成分を大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第２端１３２２にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、収容空間は、孔を複数含み、複数の孔は、第１方向（本例では、ｙ軸方向）に沿って並ぶ。
ところで、孔が大きくなるほど、体積変化体１４を本体部１３２により支持することが困難になりやすい。従って、体積変化体１４の量を増加させにくい。
これに対し、センサ１によれば、孔の数を増やすことにより、体積変化体１４の量を容易に増加できる。また、複数の孔が第１方向に沿って並ぶので、体積変化体１４の体積の変化に伴って本体部１３２にて生じる応力のうちの、第１方向の成分を大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第２端１３２２にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、検出部１３３は、第２端１３２２から第１方向（本例では、ｙ軸方向）へ延びるとともに、先端が支持される第１被支持部１３３１を備えるとともに、第１被支持部１３３１にて、体積変化体１４の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
これによれば、体積変化体１４の体積の変化に伴って第１被支持部１３３１にて生じる、圧縮応力又は引っ張り応力を大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第１被支持部１３３１にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、第１被支持部１３３１の幅は、本体部１３２の、第１方向（本例では、ｙ軸方向）に直交する第２方向（本例では、ｘ軸方向）における長さよりも狭い。
これによれば、体積変化体１４の体積の変化に伴って第１被支持部１３３１にて生じる応力を、本体部１３２にて生じる応力よりも大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第１被支持部１３３１にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、検出部１３３は、第２端１３２２から第１方向（本例では、ｙ軸方向）へ延びるとともに、先端が支持される第２被支持部１３３２を備える。検出部１３３は、第１被支持部１３３１に位置するピエゾ抵抗素子ＰＺを備える。検出部１３３は、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第１被支持部１３３１の先端とを結ぶ第１配線１３３３と、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第２被支持部１３３２の先端とを、本体部１３２を通って結ぶ第２配線１３３４と、を備える。
これによれば、第１配線１３３３と第２配線１３３４との間で生じる漏れ電流を抑制できる。従って、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第１実施形態のセンサ１において、第１被支持部１３３１のうちの、第１被支持部１３３１が延びる方向である延在方向における中央部の幅は、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における両端部の幅よりも狭い。検出部１３３は、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における中央部にて、体積変化体１４の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
これによれば、体積変化体１４の体積の変化に伴って、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における中央部にて生じる応力を、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における両端部にて生じる応力よりも大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、当該中央部にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
第１実施形態のセンサ１において、体積変化体１４は、体積変化体１４の全体が本体部１３２の収容空間に収容される。なお、第１実施形態の第１変形例のセンサ１において、体積変化体１４は、体積変化体１４の一部が収容空間に収容されるとともに、体積変化体１４の他の部分が、本体部１３２のうちの、本体部１３２の厚さ方向における両端面の中の少なくとも一部を被覆してもよい。例えば、体積変化体１４は、本体部１３２の厚さ方向における両端面のうちの、空間形成部１３２３が存在する領域を被覆してよい。
また、第１実施形態のセンサ１において、本体部１３２は、第２端１３２２にて、第１被支持部１３３１及び第２被支持部１３３２からなる２つの被支持部を介して枠部１３１に連接する。なお、第１実施形態の第２変形例のセンサ１において、本体部１３２は、第２端１３２２にて、１つの被支持部を介して枠部１３１に連接してもよいし、３つ以上の被支持部を介して枠部１３１に連接してもよい。また、本体部１３２は、第１端１３２１にて、１つ以上の被支持部を介して枠部１３１に連接してもよい。
また、図６に表されるように、第１実施形態のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３が形成する収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２の厚さ方向にて本体部１３２を貫通する貫通孔である。なお、図１１に表されるように、第１実施形態の第３変形例のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３Ａが形成する収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２のうちの、ｚ軸の正方向における端面にて開口する有底の孔であってもよい。
また、図１２に表されるように、第１実施形態の第４変形例のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｂが形成する収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２のうちの、ｚ軸の正方向における端面にて開口する有底の第１孔、又は、本体部１３２のうちの、ｚ軸の負方向における端面にて開口する有底の第２孔であってもよい。例えば、図１２に表されるように、収容空間に含まれる複数の孔は、ｙ軸方向に沿って、第１孔と第２孔とが交互に並んでよい。
また、図４に表されるように、第１実施形態のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３が形成する収容空間に含まれる孔の数は、２個以上である。なお、図１３に表されるように、第１実施形態の第５変形例のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｃが形成する収容空間に含まれる孔の数は、１個であってもよい。例えば、図１３に表されるように、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｃは、本体部１３２の平面視（換言すると、本体部１３２をｚ軸の負方向にて見た場合）において櫛歯状であってよい。
また、図４に表されるように、第１実施形態のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３が形成する収容空間は、スリット状の孔を複数含む。なお、図１４に表されるように、第１実施形態の第６変形例のセンサ１において、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｃは、本体部１３２の平面視（換言すると、本体部１３２をｚ軸の負方向にて見た場合）においてメッシュ状であってよい。例えば、図１４に表されるように、収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２の平面視において、正六角形であってよい。なお、収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２の平面視において、正六角形以外の形（円形、楕円形、又は、正六角形以外の多角形等）であってもよい。
なお、第１実施形態のセンサ１は、異なる複数の対象のそれぞれを検出する検出装置に適用されてよい。この場合、検出装置は、感知材料が異なる複数のセンサ１を備えることが好適である。例えば、複数のセンサ１は、格子状の配列を有してよい。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のセンサについて説明する。第２実施形態のセンサは、第１実施形態のセンサに対して、曲げ応力に基づいて対象の検出を行う点において相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。
図１５乃至図１８に表されるように、第２実施形態のセンサ１Ａは、第１実施形態のセンサ１と同様に、第１層状体１１と、第２層状体１２と、第３層状体１３と、体積変化体１４と、を備える。
図１５は、センサ１Ａの右前上方斜視図である。図１６は、センサ１Ａが分解された状態におけるセンサ１Ａの右前上方斜視図である。図１７は、センサ１Ａの平面図である。図１８は、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線により表される平面により切断されたセンサ１Ａの断面をｘ軸の負方向にて見た図である。
図１７に表されるように、第３層状体１３は、枠部１３１と、本体部１３２と、検出部１３３と、を備える。検出部１３３は、第１実施形態の検出部１３３が備える、第１被支持部１３３１、第２被支持部１３３２、第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４、に加えて、延在部１３３５を備える。
枠部１３１は、第１実施形態の枠部１３１と同様の構成を有する。
本体部１３２は、ｙ軸方向にて延びる長辺と、ｘ軸方向にて延びる短辺と、を有する長方形状である。なお、本体部１３２は、正方形状であってもよい。本体部１３２のｙ軸方向における長さは、枠部１３１の穴のｙ軸方向における長さよりも短い。本例では、本体部１３２のｙ軸方向における長さは、２６０μｍである。本体部１３２のｘ軸方向における長さは、枠部１３１の穴のｘ軸方向における長さよりも短い。本例では、本体部１３２のｘ軸方向における長さは、２４０μｍである。本体部１３２のうちの、ｘ軸の正方向における端は、枠部１３１と隔てられている。
本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｙ軸の正方向における第１端１３２１にて枠部１３１に連接する。換言すると、本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｙ軸の正方向における第１端１３２１が枠部１３１により支持される。
本体部１３２のうちの、ｙ軸の負方向における第２端１３２２の中の、ｘ軸の負方向における端部以外の部分は、延在部１３３５に連接する。本体部１３２のうちの、ｙ軸の負方向における第２端１３２２の中の、ｘ軸の負方向における端部は、枠部１３１と隔てられている。
本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｘ軸の負方向における第３端１３２４にて枠部１３１に連接する。換言すると、本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｘ軸の負方向における第３端１３２４が枠部１３１により支持される。
本体部１３２は、本体部１３２のうちの、ｚ軸方向（換言すると、本体部１３２の厚さ方向）における両端面にて開口する収容空間を形成する空間形成部１３２３を有する。本例では、収容空間は、ｚ軸方向にて本体部１３２を貫通する貫通孔である。
収容空間は、ｘ軸方向にて延びるスリット状のスリット部を複数含むとともに、互いに隣接する２つのスリット部をｘ軸方向における中央部にて連結する連結部を含む。本例では、収容空間に含まれる複数のスリット部は、ｙ軸方向に沿って等間隔にて並ぶ。
例えば、収容空間に含まれる各スリット部のｙ軸方向における長さは、１μｍ乃至１０μｍの長さである。本例では、収容空間に含まれる各スリット部のｙ軸方向における長さは、５μｍである。例えば、収容空間に含まれるスリット部間のｙ軸方向における間隔は、１μｍ乃至１０μｍの長さである。本例では、収容空間に含まれるスリット部間のｙ軸方向における間隔は、１μｍである。本例では、収容空間に含まれる複数のスリット部は、４０個である。なお、図１５乃至図１８において、収容空間に含まれる複数のスリット部は、ｙ軸方向において拡大された態様にて図示されている。従って、図１５乃至図１８において、収容空間に含まれる複数のスリット部は、数が減じられた態様にて図示されている。
本例では、収容空間に含まれる複数のスリット部のｘ軸方向における長さは、２２０μｍである。
図１７に表されるように、延在部１３３５は、ｘ軸方向にて延びる長辺と、ｙ軸方向にて延びる短辺と、を有する長方形状である。延在部１３３５のうちの、ｘ軸の負方向における端は、枠部１３１と隔てられている。延在部１３３５のうちの、ｙ軸の負方向における端は、枠部１３１と隔てられている。
延在部１３３５のうちの、ｙ軸の正方向における端のうちの、ｘ軸の正方向における端部以外の部分は、本体部１３２の第２端１３２２に連接する。延在部１３３５のうちの、ｙ軸の正方向における端のうちの、ｘ軸の正方向における端部は、枠部１３１と隔てられている。
このように、延在部１３３５は、第２端１３２２に連接する位置と、ｘ軸方向における位置が異なる位置（本例では、第２端１３２２に連接する位置よりもｘ軸の正方向の位置）まで、第２端１３２２から延びる。
延在部１３３５のうちの、ｘ軸の正方向における端（換言すると、延在部１３３５の先端）の中の、ｙ軸方向における両端部は、第１被支持部１３３１及び第２被支持部１３３２を介して枠部１３１に連接する。延在部１３３５の先端のうちの、ｙ軸方向における中央部は、枠部１３１と隔てられている。
第１被支持部１３３１は、ｘ軸方向にて延びる帯状である。第１被支持部１３３１のうちの、ｘ軸の正方向における端は、枠部１３１に連接する。第１被支持部１３３１のうちの、ｘ軸の負方向における端は、延在部１３３５の先端のうちの、ｙ軸の負方向における端部に連接する。換言すると、第１被支持部１３３１は、延在部１３３５の先端からｘ軸の正方向へ延びるとともに、先端が枠部１３１により支持される。
第１被支持部１３３１の幅（換言すると、第１被支持部１３３１のｙ軸方向における長さ）は、延在部１３３５の幅（換言すると、延在部１３３５のｙ軸方向における長さ）よりも狭い。
第１被支持部１３３１は、切欠部ＮＴを有する。本例では、ｘ軸方向における位置が、第１被支持部１３３１のうちの、ｘ軸方向における端から中央へ近づくほど、切欠部ＮＴのうちの、ｙ軸の負方向における端は、ｙ軸の正方向に位置する。従って、第１被支持部１３３１のうちの、第１被支持部１３３１が延びる方向である延在方向（本例では、ｘ軸方向）における中央部の幅は、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における両端部の幅よりも狭い。
第１被支持部１３３１は、第１被支持部１３３１のうちの延在方向における中央部に位置するピエゾ抵抗素子ＰＺを備える。ピエゾ抵抗素子ＰＺは、ピエゾ抵抗素子ＰＺに加えられた応力に応じて電気抵抗が変化する素子である。換言すると、ピエゾ抵抗素子ＰＺは、圧抵抗効果又はピエゾ抵抗効果を有する素子である。
ピエゾ抵抗素子ＰＺは、第１実施形態のピエゾ抵抗素子ＰＺと同様に、第１被支持部１３３１の、ｚ軸の正方向における端面に露出するように、第１被支持部１３３１に埋設されている。
このような構成により、検出部１３３は、本体部１３２から伝達された応力を、第１被支持部１３３１のうちの延在方向における中央部にて検出する。
第２被支持部１３３２は、ｘ軸方向にて延びる帯状である。第２被支持部１３３２のうちの、ｘ軸の正方向における端は、枠部１３１に連接する。第２被支持部１３３２のうちの、ｘ軸の負方向における端は、延在部１３３５の先端のうちの、ｙ軸の正方向における端部に連接する。換言すると、第２被支持部１３３２は、延在部１３３５の先端からｘ軸の正方向へ延びるとともに、先端が枠部１３１により支持される。
第２被支持部１３３２の幅（換言すると、第２被支持部１３３２のｙ軸方向における長さ）は、延在部１３３５の幅よりも狭い。第２被支持部１３３２のうちの、第２被支持部１３３２が延びる方向である延在方向（本例では、ｘ軸方向）における中央部の幅は、第２被支持部１３３２のうちの、延在方向における両端部の幅と等しい。
第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４は、位置が異なる点を除いて、第１実施形態の第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４と同様の構成をそれぞれ有する。
本例では、第１配線１３３３のうちの一方の端部は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｘ軸の正方向における端部と接する。第１配線１３３３のうちの他方の端部は、枠部１３１の外縁に位置する。第１配線１３３３は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｘ軸の正方向における端部から、第１被支持部１３３１の先端（換言すると、第１被支持部１３３１のうちの、枠部１３１に連接する端）を通って、枠部１３１の外縁まで延びる。換言すると、第１配線１３３３は、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第１被支持部１３３１の先端とを結ぶ。
第２配線１３３４のうちの一方の端部は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｘ軸の負方向における端部と接する。第２配線１３３４のうちの他方の端部は、枠部１３１の外縁に位置する。第２配線１３３４は、ピエゾ抵抗素子ＰＺのうちの、ｘ軸の負方向における端部から、第１被支持部１３３１の基端（換言すると、第１被支持部１３３１のうちの、延在部１３３５に連接する端）、延在部１３３５のうちの、ｘ軸の正方向における端部、及び、第２被支持部１３３２を通って、枠部１３１の外縁まで延びる。
換言すると、第２配線１３３４は、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第２被支持部１３３２の先端（換言すると、第２被支持部１３３２のうちの、枠部１３１に連接する端）とを、延在部１３３５を通って結ぶ。
体積変化体１４は、第１実施形態の体積変化体１４と同様に、本体部１３２の収容空間に収容されるように本体部１３２により支持される。
更に、第１配線１３３３、及び、第２配線１３３４は、第１実施形態と同様の電気回路に接続される。
以上、説明したように、第２実施形態のセンサ１Ａによれば、第１実施形態のセンサ１と同様の作用及び効果が奏される。
更に、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、延在部１３３５は、第２端１３２２に連接する位置と、第１方向（本例では、ｙ軸方向）に直交する第２方向（本例では、ｘ軸方向）における位置が異なる位置まで、第２端１３２２から延びる。第１被支持部１３３１は、延在部１３３５の先端から延びるとともに、第１被支持部１３３１の先端が支持される。検出部１３３は、第１被支持部１３３１にて、体積変化体１４の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
これによれば、体積変化体１４の体積の変化に伴って第１被支持部１３３１にて生じる曲げ応力を大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第１被支持部１３３１にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、第１被支持部１３３１の幅は、延在部１３３５の幅よりも狭い。
これによれば、体積変化体１４の体積の変化に伴って第１被支持部１３３１にて生じる応力を、延在部１３３５にて生じる応力よりも大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、第１被支持部１３３１にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、検出部１３３は、延在部１３３５の先端から延びるとともに、先端が支持される第２被支持部１３３２を備える。検出部１３３は、第１被支持部１３３１に位置するピエゾ抵抗素子ＰＺを備える。検出部１３３は、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第１被支持部１３３１の先端とを結ぶ第１配線１３３３と、ピエゾ抵抗素子ＰＺと第２被支持部１３３２の先端とを、延在部１３３５を通って結ぶ第２配線１３３４と、を備える。
これによれば、第１配線１３３３と第２配線１３３４との間で生じる漏れ電流を抑制できる。従って、対象を高い精度にて検出できる。
更に、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、第１被支持部１３３１のうちの、第１被支持部１３３１が延びる方向である延在方向における中央部の幅は、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における両端部の幅よりも狭い。検出部１３３は、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における中央部にて、体積変化体１４の体積の変化に伴って生じる応力を検出する。
これによれば、体積変化体１４の体積の変化に伴って、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における中央部にて生じる応力を、第１被支持部１３３１のうちの、延在方向における両端部にて生じる応力よりも大きくすることができる。従って、体積変化体１４の体積の変化を、当該中央部にて生じる応力に高い精度にて反映できる。この結果、対象を高い精度にて検出できる。
第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、体積変化体１４は、体積変化体１４の全体が本体部１３２の収容空間に収容される。なお、第２実施形態の第１変形例のセンサ１Ａにおいて、体積変化体１４は、体積変化体１４の一部が収容空間に収容されるとともに、体積変化体１４の他の部分が、本体部１３２のうちの、本体部１３２の厚さ方向における両端面の中の少なくとも一部を被覆してもよい。例えば、体積変化体１４は、本体部１３２の厚さ方向における両端面のうちの、空間形成部１３２３が存在する領域を被覆してよい。
また、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、延在部１３３５は、延在部１３３５の先端にて、第１被支持部１３３１及び第２被支持部１３３２からなる２つの被支持部を介して枠部１３１に連接する。なお、第２実施形態の第２変形例のセンサ１Ａにおいて、延在部１３３５は、延在部１３３５の先端にて、１つの被支持部を介して枠部１３１に連接してもよいし、３つ以上の被支持部を介して枠部１３１に連接してもよい。
また、図１７に表されるように、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、第１被支持部１３３１、及び、第２被支持部１３３２は、延在部１３３５のうちの、ｘ軸の正方向における端の中の、ｙ軸方向における両端部からｘ軸の正方向へそれぞれ延びる。なお、図１９に表されるように、第２実施形態の第３変形例のセンサ１Ａにおいて、第１被支持部１３３１Ｊ、及び、第２被支持部１３３２Ｊは、延在部１３３５のうちの、ｙ軸の負方向における端の中の、ｘ軸の正方向における端部からｙ軸の負方向へそれぞれ延びてもよい。
また、図２０に表されるように、第２実施形態の第４変形例のセンサ１Ａにおいて、第１被支持部１３３１Ｋ、及び、第２被支持部１３３２Ｋは、延在部１３３５のうちの、ｙ軸の正方向における端の中の、ｘ軸の正方向における端部からｙ軸の正方向へそれぞれ延びてもよい。この場合、検出部１３３は、第１被支持部１３３１Ｋ、及び、第２被支持部１３３２Ｋと、枠部１３１と、を連接する連接部１３３６を備えてよい。
また、図１７に表されるように、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、本体部１３２の空間形成部１３２３が形成する収容空間は、複数のスリット部を含む１個の孔である。なお、図２１に表されるように、第２実施形態の第５変形例のセンサ１Ａにおいて、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｌが形成する収容空間は、第１実施形態の空間形成部１３２３と同様に、ｘ軸方向にて延びるスリット状の孔を複数含んでいてもよい。この場合、収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２のうちの、ｚ軸の正方向における端面にて開口する有底の孔であってもよい。また、収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２のうちの、ｚ軸の正方向における端面にて開口する有底の第１孔、又は、本体部１３２のうちの、ｚ軸の負方向における端面にて開口する有底の第２孔であってもよい。
また、図１７に表されるように、第２実施形態のセンサ１Ａにおいて、本体部１３２の空間形成部１３２３が形成する収容空間は、複数のスリット部と、中央部にてスリット部間を連結する連結部と、を含む。なお、図２２に表されるように、第２実施形態の第６変形例のセンサ１Ａにおいて、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｍは、本体部１３２の平面視（換言すると、本体部１３２をｚ軸の負方向にて見た場合）において櫛歯状であってよい。
また、図２３に表されるように、第２実施形態の第７変形例のセンサ１Ａにおいて、本体部１３２の空間形成部１３２３Ｎは、本体部１３２の平面視（換言すると、本体部１３２をｚ軸の負方向にて見た場合）においてメッシュ状であってよい。例えば、図２３に表されるように、収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２の平面視において、正六角形であってよい。なお、収容空間に含まれる各孔は、本体部１３２の平面視において、正六角形以外の形（円形、楕円形、又は、正六角形以外の多角形等）であってもよい。
なお、第２実施形態のセンサ１Ａは、異なる複数の対象のそれぞれを検出する検出装置に適用されてよい。この場合、検出装置は、感知材料が異なる複数のセンサ１Ａを備えることが好適である。例えば、複数のセンサ１Ａは、格子状の配列を有してよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。
１，１Ａ センサ
１１ 第１層状体
１２ 第２層状体
１３ 第３層状体
１３１ 枠部
１３２ 本体部
１３２１ 第１端
１３２２ 第２端
１３２３，１３２３Ａ〜１３２３Ｃ，１３２３Ｌ〜１３２３Ｎ 空間形成部
１３２４ 第３端
１３３ 検出部
１３３１，１３３１Ｊ，１３３１Ｋ 第１被支持部
１３３２，１３３２Ｊ，１３３２Ｋ 第２被支持部
１３３３ 第１配線
１３３４ 第２配線
１３３５ 延在部
１３３６ 連接部
１４ 体積変化体
１００ 電気回路
１０１ 第１電源
１０２ 第２電源
１０３ 第１抵抗器
１０４ 第２抵抗器
１０５ 増幅器
１０６ 記憶装置
ＬＡ 第１シリコン層
ＬＢ 絶縁層
ＬＣ，ＬＣＡ 第２シリコン層
ＮＴ 切欠部
ＯＬ 酸化物薄膜
ＰＺ ピエゾ抵抗素子

Claims (13)

  1. 平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持されるとともに、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を有する本体部と、
    対象の量に応じて体積が変化するとともに、少なくとも一部が前記収容空間に収容されるように前記本体部により支持される体積変化体と、
    前記本体部のうちの、前記第１方向における第２端に連接し、且つ、前記体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出する検出部と、
    を備える、センサ。
  2. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記収容空間は、前記厚さ方向における両端面にて開口する、センサ。
  3. 請求項１又は請求項２に記載のセンサであって、
    前記収容空間は、前記第１方向に直交する第２方向にて延びるスリット状の孔を含む、センサ。
  4. 請求項３に記載のセンサであって、
    前記収容空間は、前記孔を複数含み、
    前記複数の孔は、前記第１方向に沿って並ぶ、センサ。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のセンサであって、
    前記検出部は、
    前記第２端に連接する位置と、前記第１方向に直交する第２方向における位置が異なる位置まで、前記第２端から延びる延在部と、
    前記延在部の先端部から延びるとともに、先端が支持される第１被支持部と、
    を備えるとともに、前記第１被支持部にて前記応力を検出する、センサ。
  6. 請求項５に記載のセンサであって、
    前記第１被支持部の幅は、前記延在部の幅よりも狭い、センサ。
  7. 請求項５又は請求項６に記載のセンサであって、
    前記検出部は、
    前記延在部の先端部から延びるとともに、先端が支持される第２被支持部と、
    前記第１被支持部に位置するピエゾ抵抗素子と、
    前記ピエゾ抵抗素子と前記第１被支持部の先端とを結ぶ第１配線と、
    前記ピエゾ抵抗素子と前記第２被支持部の先端とを、前記延在部を通って結ぶ第２配線と、
    を備える、センサ。
  8. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のセンサであって、
    前記検出部は、前記第２端から前記第１方向へ延びるとともに、先端が支持される第１被支持部を備えるとともに、前記第１被支持部にて前記応力を検出する、センサ。
  9. 請求項８に記載のセンサであって、
    前記第１被支持部の幅は、前記本体部の、前記第１方向に直交する第２方向における長さよりも狭い、センサ。
  10. 請求項８又は請求項９に記載のセンサであって、
    前記検出部は、
    前記第２端から前記第１方向へ延びるとともに、先端が支持される第２被支持部と、
    前記第１被支持部に位置するピエゾ抵抗素子と、
    前記ピエゾ抵抗素子と前記第１被支持部の先端とを結ぶ第１配線と、
    前記ピエゾ抵抗素子と前記第２被支持部の先端とを、前記本体部を通って結ぶ第２配線と、
    を備える、センサ。
  11. 請求項５乃至請求項１０のいずれか一項に記載のセンサであって、
    前記第１被支持部のうちの、前記第１被支持部が延びる方向である延在方向における中央部の幅は、前記第１被支持部のうちの、前記延在方向における両端部の幅よりも狭く、
    前記検出部は、前記第１被支持部の前記中央部にて前記応力を検出する、センサ。
  12. 平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持されるとともに、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を有する本体部の、前記収容空間に少なくとも一部が収容されるように前記本体部により支持された体積変化体が、対象の量に応じて体積を変化させ、
    前記本体部のうちの、前記第１方向における第２端に連接する検出部が、前記体積変化体の体積の変化に伴って生じる応力を検出する、検出方法。
  13. 平板状であり、且つ、第１方向における第１端が支持される第１部材に、厚さ方向における両端面のうちの少なくとも一方にて開口する収容空間を形成するとともに、前記第１部材のうちの、前記第１方向における第２端に連接する第２部材に、応力を検出する素子を設け、
    対象の量に応じて体積が変化する体積変化体の少なくとも一部を、前記第１部材により支持されるように前記収容空間に収容する、ことを含む、センサ製造方法。
JP2018063978A 2018-03-29 2018-03-29 センサ、検出方法、及び、センサ製造方法 Active JP6867630B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018063978A JP6867630B2 (ja) 2018-03-29 2018-03-29 センサ、検出方法、及び、センサ製造方法
PCT/JP2019/009577 WO2019188164A1 (ja) 2018-03-29 2019-03-11 センサ、検出方法、及び、センサ製造方法
CN201980022971.7A CN111919110B (zh) 2018-03-29 2019-03-11 传感器、检测方法及传感器制造方法
EP19775806.3A EP3779420B8 (en) 2018-03-29 2019-03-11 Sensor, detecting method, and sensor manufacturing method
US16/975,275 US11506527B2 (en) 2018-03-29 2019-03-11 Sensor, detection method, and sensor manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018063978A JP6867630B2 (ja) 2018-03-29 2018-03-29 センサ、検出方法、及び、センサ製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019174330A JP2019174330A (ja) 2019-10-10
JP6867630B2 true JP6867630B2 (ja) 2021-04-28

Family

ID=68170257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018063978A Active JP6867630B2 (ja) 2018-03-29 2018-03-29 センサ、検出方法、及び、センサ製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6867630B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114644888B (zh) * 2022-04-01 2022-10-21 飞思仪表（深圳）有限公司 一种改性湿敏材料及其制备方法及应用、湿度传感器
WO2024122308A1 (ja) * 2022-12-06 2024-06-13 三井化学株式会社 センサ信号処理装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI118829B (fi) * 2005-07-08 2008-03-31 Valtion Teknillinen Mikromekaaninen sensori, sensoriryhmä ja menetelmä sekä pitkittäisten akustisten aaltojen uusi käyttö
JP5083984B2 (ja) * 2008-09-24 2012-11-28 独立行政法人産業技術総合研究所 検出センサ、振動子
WO2011148774A1 (ja) * 2010-05-24 2011-12-01 独立行政法人物質・材料研究機構 表面応力センサ
WO2013019714A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Mems affinity sensor for continuous monitoring of analytes
EP2840372B1 (en) * 2012-04-17 2017-06-07 National Institute for Materials Science Double-sided coated surface stress sensor
JP6863009B2 (ja) * 2017-03-31 2021-04-21 Ｉ−Ｐｅｘ株式会社 物質検出素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019174330A (ja) 2019-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6867630B2 (ja) センサ、検出方法、及び、センサ製造方法
Chen et al. Ultrahydrophobic and ultralyophobic surfaces: some comments and examples
Kundu et al. Modeling and simulation of a piezoelectric vibration energy harvester
BR112020025373A2 (pt) deposição de electrospray limitada por espessura
CN108831828B (zh) 可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法
Nesser et al. Towards wireless highly sensitive capacitive strain sensors based on gold colloidal nanoparticles
CN102066873A (zh) 用于形成安装有惯性传感器的电子组件的方法和系统
US9103673B2 (en) Inertial sensor using sliding plane proximity switches
CN102393264A (zh) 一种基于纳米压电纤维的压力传感器
Shi et al. Freestanding laser-assisted reduced graphene oxide microribbon textile electrode fabricated on a liquid surface for supercapacitors and breath sensors
CN104418285A (zh) 微机械构件和用于制造微机械构件的方法
JP6864966B2 (ja) センサ、及び、センサ製造方法
US11506527B2 (en) Sensor, detection method, and sensor manufacturing method
Bernasconi et al. Hybrid additive manufacturing of a piezopolymer-based inertial sensor
EP2976597A1 (en) Inertial sensor using sliding plane proximity switches
Fan et al. Effect of Additive Manufacturing on β‐Phase Poly (Vinylidene Fluoride)‐Based Capacitive Temperature Sensors
US12000908B2 (en) Membrane-based nano-electromechanical systems device and methods to make and use same
KR101640048B1 (ko) 변형 감지센서 및 이의 제조방법
Li et al. Influences of excitation on droplet spreading characteristics ejected by piezoelectric micro-jet
CN112461413A (zh) 一种一体化微悬臂梁检测芯片及其制备方法
KR101884923B1 (ko) 3차원 프린팅을 이용한 물리 센서 제작 장치 및 상기 제작 장치로 제작된 물리 센서
Jaques et al. Spreading patterns of high velocity nanodroplets impacting on suspended graphene
CN110446680A (zh) 基于金属-硫属元素化物纳米管的机电谐振器
HATAMI et al. Additive manufactured piezopolymer-based inertial sensor
US9052310B2 (en) Substrate imprinted universal sensors and sensors having nano-tunneling effect

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180418

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210304

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210331

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6867630

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250