JPWO2016056419A1 - 圧力センサ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2014年10月6日に日本に出願された特願2014−205890号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従って、変位検出部は、第1経路の抵抗値変化、及び第2経路の抵抗値変化に基づいてカンチレバーの変位を検出する。
つまり、並列経路を構成することで、検出電極間の抵抗を下げ、検出電極間における全抵抗に対して第1抵抗部の抵抗比率を高めることができるので、感度を高くすることができる。
例えば、第2経路側の工夫により検出電極に直列に接続される第1抵抗部の影響をできるだけ大きくすることで、検出電極間における全抵抗に対して第1抵抗部の抵抗比率を高め、それにより感度を高めることが可能である。または、第1経路側の工夫により本体抵抗部の抵抗値を上げることで、感度に大きく寄与する第2抵抗部の影響をより大きくして、第1抵抗部同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くし、その結果、検出電極間の全体の感度を高めることが可能である。
このように、感度向上に向けて複数の手法を選択することができるので、設計の自由度を高めることができ、各種の用途に利用し易い圧力センサとすることができる。
このように、例えば第1経路及び第2経路の2つの並列経路により互いに電気接続された第1抵抗部同士間における全体の電気抵抗値を調整することができる。従って、感度調整だけでなく、例えば変位検出部が有するブリッジ回路に対するバランス調整等を行うことができる。
以下、本発明に係る圧力センサの第1実施形態について図面を参照して説明する。
圧力センサ1は、例えばSOI基板5を利用して形成された直方体状の外形を有するセンサ本体2と、先端部3aが自由端とされ、基端部3bが片持ち支持されたカンチレバー3と、カンチレバー3の変位(撓み変位)を検出する変位検出部4と、を備えている。
また、SOI基板5は、シリコン支持層5a、シリコン酸化膜等の電気的絶縁性を有する酸化層5b、及びシリコン活性層5cを熱的に張り合わせた基板とされている。
なお、枠部13は、酸化層5b上に全周に亘って環状に形成されていると共に、一部が連通開口11を覆うように周壁部2bよりもカンチレバー3側に突出している。これにより、枠部13の一部は連通開口11を覆っている。
カンチレバー3は、レバー本体20と、該レバー本体20を片持ち状態で支持する2つのレバー支持部21A、21Bと、を備えている。そして、カンチレバー3は、基端部3bを中心としてキャビティ10の内部と外部との圧力差(すなわち、ギャップ12を介してキャビティ10の内部と外部との間を流通可能な圧力伝達媒体による圧力の差)に応じて撓み変形する。
なお、2つのレバー支持部21A、21Bの横方向L2に沿った支持幅は、同等とされている。従って、カンチレバー3が撓み変形した際、一方のレバー支持部21Aに作用する単位面積当たりの応力と、他方のレバー支持部21Bに作用する単位面積当たりの応力とは同等とされている。
なお、ピエゾ抵抗30及び検出電極35の上面に図示しない絶縁膜を保護膜として被膜することで、外部との電気的な接触を防止することが好ましい。
ここで、一方のレバー支持部21Aに形成された区画溝40について詳細に説明する。
また、レバー支持部21Aにおける横方向L2の中央部分に区画溝40が配置されているので、横方向L2に沿った第1抵抗部32aの第1幅W1と、横方向L2に沿った第2抵抗部32bの第2幅W2とは同等のサイズとされている。
これにより、検出回路50を通じて、第1検出電極35A及び第2検出電極35B間に所定電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、第1検出電極35Aから一方のレバー支持部21Aの第1抵抗部32a及び他方のレバー支持部21Bの第1抵抗部32aを経由して、第2検出電極35Bに流れる。
従って、図4に示すように、2つのレバー支持部21A、21Bの第1抵抗部32a同士は、本体抵抗部31を経由した第1経路S1と、第2抵抗部32b及び基端抵抗部33を経由した第2経路S2と、の並列経路により互いに電気接続されている。
従って、第1検出電極35A及び第2検出電極35B間における上記電気抵抗値Rは、下記の式1で表される。
なお、センサ抵抗55の電気抵抗値は上述した電気抵抗値Rである。各固定抵抗56、57、58の電気抵抗値は、それぞれ電気抵抗値Rb、Rc、Rdとされている。
次に、上述した圧力センサ1を利用して、圧力変動を検出する場合について説明する。
すると、カンチレバー3の撓み変形に応じて、レバー本体20に形成された本体抵抗部31、及びレバー支持部21A、21Bに形成されたレバー抵抗部32に歪が生じ、それにより全体の電気抵抗値Rが変化するので、図6に示すように出力信号が増大する。
これにより、内気圧Pinが外気圧Poutに徐々に近づくので、キャビティ10の外部と内部との圧力が均衡状態になりはじめ、カンチレバー3の撓みが徐々に小さくなり、図6に示すように出力信号が徐々に低下する。
特に、SOI基板5のシリコン活性層5cを利用して半導体プロセス技術によりカンチレバー3を形成できるので、従来の圧電素子に比べて薄型化(例えば数十〜数百nm)し易い。従って、微小な圧力変動の検出を精度良く行うことができる。
従って、変位検出部4は、第1経路S1の抵抗値変化(式1におけるR1、R4、R5の抵抗値変化)、及び第2経路S2の抵抗値変化(式1におけるR1、R2、R3、R4、R6の抵抗値変化)に基づいてカンチレバー3の変位を検出する。
なお、カンチレバー3の基端部3bはさらに撓み変形し難いので、基端抵抗部33はさらに感度への寄与度(貢献度)が小さい応力検知部位となる。
その結果、例えば1Hz以下の低周波数帯域の圧力変動であっても感度良く検出することができ、検出できる下限周波数を下げることができる。
または、第1経路S1側の工夫により、本体抵抗部31の電気抵抗値(R5)を上げることで、感度に大きく寄与する第2抵抗部32bの影響をより大きくして、第1抵抗部32a同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くする。それにより、両検出電極35A、35B間の全体の感度を高めることが可能である。
例えば、自動車用ナビゲーション装置に適用することが可能である。この場合、例えば圧力センサ1を利用して高低差に基づく気圧差を検出できるので、高架道路と高架下道路とを正確に判別してナビゲーション結果に反映させることができる。
次に、本発明に係る第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
従って、センサ感度をより向上することができると共に、低消費電力化を図ることができる。
次に、本発明に係る第3実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第3実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
但し、この場合に限定されるものではなく、検出電極35とは異なる材料で導電体71を形成しても構わない。
従って、第1検出電極35A及び第2検出電極35B間における全抵抗(電気抵抗値R)に対して、これら第1検出電極35A及び第2検出電極35Bに直列に接続される第1抵抗部32aの抵抗比率をさらに高めることができる。従って、センサ感度をより向上することができる。
次に、本発明に係る第4実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第4実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
従って、本体抵抗部31を流れる電流は、図11に示す矢印のように溝部81を迂回するように流れるので、その分だけ距離が長くなる。そのため、本体抵抗部31の電気抵抗値(R5)をさらに大きくすることができる。
これにより、第1抵抗部32a同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くすることができ、第1検出電極35A及び第2検出電極35B間の感度を高めることができる。その結果、センサ感度をより向上することができると共に、低消費電力化を図ることができる。
図示の例では、2本の溝部81の両端部は、補助ギャップ22及びギャップ12のいずれに対しても離間するように配置されている。この場合であっても、2本の溝部81が本体抵抗部31を流れる電流の流れ(図12に示す矢印)を妨げるので、本体抵抗部31の電気抵抗値(R5)をさらに大きくすることができる。従って、同様の作用効果を奏功することができる。
例えば、図13に示すように、本体抵抗部31に絶縁層(電気絶縁領域)となる非ドープ部(抵抗増大部)82を設けても良い。なお、図面を見易くするために、非ドープ部82にはハッチングを施している。
これにより、本体抵抗部31を流れる電流は、図13に示す矢印のように、補助ギャップ22と非ドープ部82との間の狭小部分を抜けるように流れる。
この場合には、本体抵抗部31を流れる電流が、図14に示す矢印のように非ドープ部82を迂回するように流れるので、その分だけ距離を長くすることができる。従って、同様に本体抵抗部31の電気抵抗値(R5)をさらに大きくすることができる。
次に、本発明に係る第5実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第5実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
但し、この場合に限定されるものではなく、圧力センサ1及びレファレンス用センサ91の配置関係は自由に変更して構わない。
これにより、レファレンス用センサ91は、ピエゾ抵抗92が形成されたレファレンス部93を有している。
なお、センサ抵抗97の電気抵抗値は、カンチレバー3と同様に電気抵抗値Rである。
従って、中電電圧E1の変動分が、中点電圧E1と中点電圧E2との間の電位差となって現れるので、作動増幅回路53からの出力に基づいて、温度等の周囲環境の影響がキャンセルされた外気圧Poutの変動を高精度に検出することができる。従って、所望の周波数帯域の圧力変動をさらに高精度に検出することができる。
次に、本発明に係る第6実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第6実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
これに対して、他方のレバー支持部21Bには区画溝40が形成されていないので、レバー抵抗部32の全体は第2検出電極35Bに電気接続されている。
従って、一方のレバー支持部21Aにおける第1抵抗部32aに着目すると、この第1抵抗部32aは、本体抵抗部31及び他方のレバー支持部21Bにおけるレバー抵抗部32を経由した第1経路S1と、一方のレバー支持部21Aにおける第2抵抗部32bを経由した第2経路S2と、の並列経路を介して第1検出電極35Aと第2検出電極35Bとの間に電気接続されている。
特に、他方のレバー支持部21Bに区画溝40を形成していないので、その分だけレバー支持部21Bの剛性を高めることができ、カンチレバー3を長期に亘ってより安定して撓み変形させることができる。従って、圧力センサ100の作動の信頼性をさらに向上させることができる。
さらに、他方のレバー支持部21Bに区画溝40を形成しない分、構成の簡略化を図ることができると共に、製造プロセスが容易となる。従って、歩留まりの向上に繋がるうえ、製造効率の向上にも繋げることができる。
次に、本発明に係る第7実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第7実施形態においては、第6実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
従って、本体抵抗部31(R5)の影響を小さくすることができ、センサ感度をより向上することができる。
次に、本発明に係る第8実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第8実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
また、補助ギャップ22は2つ形成され、新たなレバー支持部21Cとレバー支持部21Aとの間、及び新たなレバー支持部21Cとレバー支持部21Bとの間にそれぞれ配置されている。これにより、3つのレバー支持部21A、21B、21Cは、補助ギャップ22を挟んで横方向L2に一列に並ぶように配置されている。なお、3つのレバー支持部21A、21B、21Cの横方向L2に沿った支持幅は、互いに同等とされている。
なお、新たなレバー支持部21Cに形成された区画溝40は、検出電極35を横方向L2に分断するようにセンサ本体2の側方まで達するように形成されている。従って、ピエゾ抵抗30のうち、レバー支持部21A、21Bとの間に形成されていた基端抵抗部33は、区画溝40によってレバー支持部21A寄りに位置する第1基端抵抗部33aと、レバー支持部21B寄りに位置する第2基端抵抗部33bと、に区画されている。
第1本体抵抗部31aは、レバー支持部21Aにおける第1抵抗部32aと新たなレバー支持部21Cにおける第3抵抗部32cとを電気接続している。第2本体抵抗部31bは、レバー支持部21Bにおける第1抵抗部32aと新たなレバー支持部21Cにおける第4抵抗部32dとを電気接続している。
つまり、レバー支持部21A、21Bの第1抵抗部32a同士は、第1本体抵抗部31a及び第2本体抵抗部31bを経由した第1経路S1と、レバー支持部21Aにおける第2抵抗部32b、第1基端抵抗部33a、第3抵抗部32c、第2基端抵抗部33b、第4抵抗部32d及びレバー支持部21Bにおける第2抵抗部32bを経由した第2経路S2と、の並列経路により互いに電気接続されている。
次に、本発明に係る第9実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第9実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
調整膜131は、カンチレバー3の基端部3b側であって、レバー支持部21Aとレバー支持部21Bとの間に配置され、検出電極35の一部とされている。この調整膜131は、例えばレーザ照射等により任意の領域をトリミング可能な膜とされている。
従って、調整膜131をトリミングすることで、基端抵抗部33を流れる電流の流れ易さを変更することができ、結果的に基端抵抗部33の電気抵抗値(R6)を調整することができる。
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同様に、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ものである。
特に、レバー支持部を4つ以上の偶数個備えた場合、少なくとも互い隣り合うレバー支持部において、第1抵抗部同士が第1経路及び第2経路の2つの並列経路で電気接続されるように構成することも可能である。
S2…第2経路
W1…第1幅
W2…第2幅
1、60、70、80、90、100、110、120、130…圧力センサ
2…センサ本体
3…カンチレバー
4…変位検出部
10…キャビティ
11…連通開口
20…レバー本体
21A、21B…レバー支持部
31…本体抵抗部
32…レバー抵抗部
32a…第1抵抗部
32b…第2抵抗部
33…基端抵抗部
35…検出電極
40…区画溝(区画部)
71…導電体
81…溝部(抵抗増大部)
82…非ドープ部(抵抗増大部)
92…ピエゾ抵抗(レファレンス用抵抗部)
93…レファレンス部
131…調整膜(抵抗調整部)
Claims (11)
- 内部にキャビティが形成され、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通開口が形成された中空のセンサ本体と、
レバー本体と、前記レバー本体と前記センサ本体とを接続すると共に前記レバー本体を片持ち状態で支持する複数のレバー支持部と、を有し、前記連通開口を覆うように配置され、且つ前記キャビティと前記センサ本体の外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、
前記センサ本体に形成された検出電極と、前記レバー本体に形成された本体抵抗部と、前記レバー支持部に形成されたレバー抵抗部と、を有し、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化に基づいて前記カンチレバーの変位を検出する変位検出部と、を備え、
前記レバー支持部には、前記レバー抵抗部を、前記検出電極に直列に電気接続される第1抵抗部と、該第1抵抗部よりも隣接する他の前記レバー支持部寄りに位置する第2抵抗部とに区画し、且つ前記第1抵抗部と前記第2抵抗部とを電気的に切り離す区画部が形成され、
前記第1抵抗部は、前記本体抵抗部を経由した第1経路と、前記第2抵抗部を経由した第2経路と、の並列経路を介して前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記区画部は、隣り合う前記レバー支持部にそれぞれ形成され、
隣り合う前記レバー支持部の前記第1抵抗部同士は、前記本体抵抗部を経由した前記第1経路と、前記第2抵抗部及び前記カンチレバーの基端部側を経由した前記第2経路と、の並列経路により互いに電気接続された状態で前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1又は2に記載の圧力センサにおいて、
前記区画部は、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第1抵抗部の第1幅が、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第2抵抗部の第2幅よりも幅狭となるように、前記第1抵抗部及び前記第2抵抗部を区画していることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の圧力センサにおいて、
前記区画部は、前記レバー抵抗部に溝状に形成された区画溝であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の圧力センサにおいて、
前記第2抵抗部には、前記第1抵抗部よりも電気抵抗率が小さい導電体が形成されていることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の圧力センサにおいて、
前記本体抵抗部には、該本体抵抗部の抵抗を増大させる抵抗増大部が形成されていることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項6に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の送電距離を増大させるように形成された溝部であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項6に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の流れを妨げるように形成された溝部であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項6に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗増大部は、絶縁層であることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の圧力センサにおいて、
前記カンチレバーの基端部側には、隣り合う前記レバー支持部の間に形成された基端抵抗部と、前記基端抵抗部の抵抗を調整する抵抗調整部と、が設けられていることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の圧力センサにおいて、
前記センサ本体の外部に露出するように配置されると共に、レファレンス抵抗部が形成されたレファレンス部を備え、
前記変位検出部は、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化と、前記レファレンス抵抗部の抵抗値変化との差分に基づいて前記カンチレバーの変位を検出することを特徴とする圧力センサ。
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US20180164134A1 (en) * | 2015-07-28 | 2018-06-14 | Nazhiyuan Technology (Tangshan), LLC. | Pneumatic sensor in electronic cigarette, device for processing airflow, and electronic cigarette |
WO2017133016A1 (zh) * | 2016-02-06 | 2017-08-10 | 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 | 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法 |
JP6652479B2 (ja) * | 2016-10-14 | 2020-02-26 | 株式会社フジクラ | 差圧検出素子及び流量計測装置 |
JP6837349B2 (ja) * | 2017-02-16 | 2021-03-03 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力変化測定装置、高度測定装置、及び圧力変化測定方法 |
EP3392633B1 (en) * | 2017-04-19 | 2019-12-11 | Huba Control Ag | Pressure transducer |
CN107561761B (zh) * | 2017-09-20 | 2020-09-01 | 厦门天马微电子有限公司 | 一种显示面板及其驱动方法、显示装置 |
JP2019203740A (ja) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
JP7152768B2 (ja) | 2019-01-25 | 2022-10-13 | 国立大学法人 東京大学 | 流速計 |
EP3705148A1 (en) | 2019-03-04 | 2020-09-09 | Avoset Health Ltd. | In cycle pressure measurement |
WO2020178827A1 (en) | 2019-03-05 | 2020-09-10 | Avoset Health Ltd. | Anti-free-flow valve |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH071215B2 (ja) * | 1990-10-31 | 1995-01-11 | 住友金属鉱山株式会社 | 空気圧変化検出器 |
JP5650360B1 (ja) * | 2014-06-25 | 2015-01-07 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力変化測定装置及び圧力変化測定方法 |
JP5674167B2 (ja) * | 2011-01-28 | 2015-02-25 | 国立大学法人 東京大学 | 差圧センサ |
JP5778619B2 (ja) * | 2012-05-02 | 2015-09-16 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
WO2015137159A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
WO2015137160A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0493632A (ja) * | 1990-08-02 | 1992-03-26 | Casio Comput Co Ltd | 半導体圧力センサ及び半導体圧力センサ付腕時計 |
JPH06324074A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-25 | Omron Corp | ピエゾ抵抗変化検出方式センサ、モジュール、振動検出機能付き機器、ボイラの物理量検出装置、気体用物理量検出装置及び異常状態検出装置 |
US5908981A (en) * | 1996-09-05 | 1999-06-01 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University | Interdigital deflection sensor for microcantilevers |
US20030027351A1 (en) * | 2001-08-02 | 2003-02-06 | Scott Manalis | Monitoring of chemical reactions using interdigital cantilevers |
JP2003156510A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-05-30 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体加速度センサの製造方法 |
US7759924B2 (en) * | 2003-11-25 | 2010-07-20 | Northwestern University | Cascaded MOSFET embedded multi-input microcantilever |
US7104134B2 (en) * | 2004-03-05 | 2006-09-12 | Agilent Technologies, Inc. | Piezoelectric cantilever pressure sensor |
US20050210988A1 (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-29 | Jun Amano | Method of making piezoelectric cantilever pressure sensor array |
US7136215B1 (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-14 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Piezoelectrically-activated cantilevered spatial light modulator |
US20070209437A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-09-13 | Seagate Technology Llc | Magnetic MEMS device |
JP2008139136A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 力学量センサおよびその製造方法 |
DE102007033441B4 (de) * | 2007-07-18 | 2013-04-18 | SIOS Meßtechnik GmbH | Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung von Kräften |
US8082593B2 (en) * | 2009-02-25 | 2011-12-20 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Atomic force microscopy devices, arrangements and systems |
JP5867820B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2016-02-24 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
JP5867821B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2016-02-24 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
JP6021110B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2016-11-02 | 国立大学法人 東京大学 | 感圧型センサ |
CN107076628B (zh) * | 2014-09-24 | 2019-08-02 | 精工电子有限公司 | 压力变化测定装置、高度测定装置和压力变化测定方法 |
CN106716094B (zh) * | 2014-10-06 | 2019-10-25 | 国立大学法人东京大学 | 压力传感器 |
-
2015
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH071215B2 (ja) * | 1990-10-31 | 1995-01-11 | 住友金属鉱山株式会社 | 空気圧変化検出器 |
JP5674167B2 (ja) * | 2011-01-28 | 2015-02-25 | 国立大学法人 東京大学 | 差圧センサ |
JP5778619B2 (ja) * | 2012-05-02 | 2015-09-16 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
WO2015137159A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
WO2015137160A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
JP5650360B1 (ja) * | 2014-06-25 | 2015-01-07 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力変化測定装置及び圧力変化測定方法 |
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