特開 2022-139616 圧力センサおよびセンサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022139616

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】圧力センサおよびセンサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/04 20060101AFI20220915BHJP

【ＦＩ】

G01L9/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021040088

(22)【出願日】2021-03-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】笹原 哲也

(72)【発明者】

【氏名】海野 健

(72)【発明者】

【氏名】小林 正典

(72)【発明者】

【氏名】縄岡 孝平

【テーマコード（参考）】

2F055

【Ｆターム（参考）】

2F055AA40

2F055BB20

2F055CC02

2F055DD01

2F055DD09

2F055EE13

2F055FF49

2F055GG31

(57)【要約】

【課題】検出回路に供給される電力の状態を容易に検出することが可能な圧力センサおよびセンサシステムを提供すること。
【解決手段】圧力センサ１０は、圧力に応じた変形を生じるメンブレン２２と、メンブレン２２上に形成され、検出回路３０を構成する複数のセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４と、メンブレン２２上に形成され、検出回路３０に供給される電力の状態を検出するための検出抵抗体Ｒｓと、を有し、検出抵抗体Ｒｓの一端は検出回路３０に電気的に接続され、検出抵抗体Ｒｓの他端はメンブレン２２上に形成された第５電極部４５に電気的に接続されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力に応じた変形を生じるメンブレンと、
前記メンブレン上に形成され、検出回路を構成する複数のセンサ抵抗体と、
前記メンブレン上に形成され、一端が前記検出回路に電気的に接続され、他端が前記メンブレン上に形成された電極部に電気的に接続されている検出抵抗体と、を備える圧力センサ。

【請求項2】

前記検出抵抗体の一端は、前記検出回路に電力を供給する電源と前記検出回路との間の導電経路に電気的に接続されている請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項3】

前記検出抵抗体は複数からなり、
前記電極部は複数からなり、
複数の前記検出抵抗体の各々の他端に、複数の前記電極部の各々が電気的に接続されている請求項１または２に記載の圧力センサ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載の圧力センサを複数有するセンサシステムであって、
複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出回路は、共通の電源に電気的に接続され、
複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の他端に電気的に接続された前記電極部は、互いに電気的に接続されているセンサシステム。

【請求項5】

複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体は、互いに抵抗値が異なる複数の前記検出抵抗体からなる請求項４に記載のセンサシステム。

【請求項6】

複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の抵抗値は、略一定の割合で異なる値となるように段階的に設定されている請求項４または５に記載のセンサシステム。

【請求項7】

複数の前記圧力センサの各々には、互いに抵抗値が異なる複数の前記検出抵抗体が具備されており、
複数の前記圧力センサ間において、複数の前記圧力センサの各々に具備されたいずれか１つの前記検出抵抗体の他端に電気的に接続された前記電極部が、互いに電気的に接続されている請求項４～６のいずれかに記載のセンサシステム。

【請求項8】

複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の他端にはダイオードが電気的に接続されており、
前記ダイオードを介して、複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の他端に電気的に接続された前記電極部は、互いに電気的に接続されている請求項４～７のいずれかに記載のセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メンブレンの変形による歪を抵抗変化により検出する圧力センサおよび当該圧力センサを複数有するセンサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、圧抵抗効果（ピエゾ抵抗効果）を利用した圧力センサに関し、各種技術が提案されている。この種の圧力センサには、例えば、ステムと呼ばれる金属製の受圧部材が具備されており、ステムの一部には外部からの力（圧力）に応じて変形を生じるメンブレンが形成されている。メンブレンの上には、その変形に応じて電気抵抗が変化する複数の抵抗体が設けられており、これら複数の抵抗体により検出回路（ブリッジ回路）が形成されている。各抵抗体の電気抵抗が変化すると、その変化量に応じた電気信号が検出回路から出力され、その出力を検出することにより、各抵抗体の電気抵抗の変化を計測するとともに、その計測値に基づいてメンブレンに加わる圧力を算出することが可能となっている。

【0003】

ところで、検出回路には電力を供給するための電源が接続されており、電源から供給される電力は例えばスイッチ等によって制御される。スイッチ等の故障、あるいはスイッチ等と検出回路とを接続するワイヤボンディングに断線等が生じた場合、検出回路に正常な電力を供給することが困難となり、圧力センサの正常な動作に支障が生じる。そのため、圧力センサには、検出回路に供給される電力の状態を検出するための手段を設けておくことが好ましい。

【0004】

近年では、より高精度な計測を可能とするために、複数の圧力センサを用いてセンサシステムを構築し、各圧力センサからの出力に基づいて、メンブレンに加わる圧力を算出する技術が提案されている（特許文献１参照）。このようなセンサシステムでは、各圧力センサを駆動させるために、例えば、複数の圧力センサの各々の検出回路を共通電源に接続するとともに、各検出回路にスイッチを接続し、各スイッチにより、共通電源から各検出回路に供給される電力を制御することが想定される。この場合、各圧力センサにおいて、上述したスイッチ等の故障、あるいはワイヤボンディングの断線等が生じるおそれがあり、センサシステムには、各検出回路に供給される電力の状態を検出するための手段を設けておくことが好ましい。しかしながら、このような手段は、回路構成や制御が複雑になるおそれがあり、容易とはいえない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－５４３０９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、検出回路に供給される電力の状態を容易に検出することが可能な圧力センサおよびセンサシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る圧力センサは、
圧力に応じた変形を生じるメンブレンと、
前記メンブレン上に形成され、検出回路を構成する複数のセンサ抵抗体と、
前記メンブレン上に形成され、一端が前記検出回路に電気的に接続され、他端が前記メンブレン上に形成された電極部に電気的に接続されている検出抵抗体と、を備える。

【0008】

本発明に係る圧力センサは、一端が検出回路に電気的に接続され、他端がメンブレン上に形成された電極部に電気的に接続されている検出抵抗体を備える。そのため、電極部を介して、検出抵抗体に流れる電流等を検出することにより、その検出値に基づいて、検出回路に供給される電力の状態を容易に検出することができる。

【0009】

また、本発明に係る圧力センサでは、検出抵抗体はメンブレン上に形成されるため、メンブレンとは異なる位置に検出抵抗体を形成する場合に比べて、装置構成の複雑化を回避することができる。また、検出抵抗体をメンブレン上に形成する技術としては、例えば、検出回路を構成する複数のセンサ抵抗体をメンブレン上に形成する技術と同様の技術を用いることが可能であるが、この場合、センサ抵抗体と同程度の精度で検出抵抗体を形成することができるだけでなく、検出抵抗体の形状あるいは形成位置等を比較的自由に設定することができる。したがって、シンプルな構成により、検出抵抗体の検出値に基づいて、検出回路に供給される電力の状態を高精度で検出することができる。

【0010】

好ましくは、前記検出抵抗体の一端は、前記検出回路に電力を供給する電源と前記検出回路との間の導電経路に電気的に接続されている。このような構成とすることにより、検出回路に供給される電力の状態に異常が生じた場合に、その異常が、電源から検出回路への電力供給ラインにおける異常に起因するものか否かを容易に特定することができる。

【0011】

好ましくは、前記検出抵抗体は複数からなり、前記電極部は複数からなり、複数の前記検出抵抗体の各々の他端に、複数の前記電極部の各々が電気的に接続されている。このような構成とすることにより、各検出抵抗体の他端に電気的に接続された各電極部を介して、各検出抵抗体に流れる電流等を検出することが可能となる。そのため、断線等の影響により、いずれかの電極部に電気的に接続された検出抵抗体に流れる電流等を検出することが不能となったとしても、他の電極部に電気的に接続された検出抵抗体に流れる電流等の検出については引き続き行うことが可能であり、検出回路に供給される電力の状態を検出する手段の可用性を高めることができる。また、複数の検出抵抗体に電流を分散させて流すことが可能となり、各検出抵抗体の耐久性を向上させることができる。

【0012】

上記目的を達成するために、本発明に係るセンサシステムは、
上述したいずれかの圧力センサを複数有するセンサシステムであって、
複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出回路は、共通の電源に電気的に接続され、
複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の他端に電気的に接続された前記電極部は、互いに電気的に接続されているセンサシステム。

【0013】

本発明に係るセンサシステムでは、複数の圧力センサの各々に具備された検出回路は、共通の電源に電気的に接続されており、複数の圧力センサの各々には、共通の電源から電力が供給される。また、複数の圧力センサの各々に具備された検出抵抗体の他端に電気的に接続された電極部は、互いに電気的に接続されており、この接続点を介して、各検出抵抗体に流れる電流等の総和が出力される。したがって、いずれかの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じた場合、この接続点から出力される各検出抵抗体に流れる電流等の総和が変動することになり、この変動幅に基づいて、各検出回路に供給される電力の状態を容易に検出することができる。

【0014】

好ましくは、複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体は、互いに抵抗値が異なる複数の前記検出抵抗体からなる。このような構成とした場合、いずれかの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じたとき、上述した接続点から出力される各検出抵抗体に流れる電流等の総和の変動幅は、当該検出回路に接続された検出抵抗体の抵抗値に応じた固有の値となる。したたって、この固有の値に基づいて、いずれの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じたのかを容易に特定することができる。

【0015】

好ましくは、複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の抵抗値は、略一定の割合で異なる値となるように段階的に設定されている。センサシステムにｎ（ｎは自然数）個の検出回路が具備されている場合、供給される電力の状態に異常が生じる検出回路の組み合わせは種々想定される。上記のような構成とすることにより、各組み合わせにおいて、上述した接続点から出力される各検出抵抗体に流れる電流等の総和が重複した値をとることを防止することが可能となり、いずれの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じたのかを高精度で特定することができる。

【0016】

複数の前記圧力センサの各々には、互いに抵抗値が異なる複数の前記検出抵抗体が具備されており、複数の前記圧力センサ間において、複数の前記圧力センサの各々に具備されたいずれか１つの前記検出抵抗体の他端に電気的に接続された前記電極部が、互いに電気的に接続されていてもよい。このように、予め、各圧力センサに複数の検出抵抗体を具備させておくことにより、使用状況に応じて、複数の検出抵抗体の中から所望の抵抗値を有する検出抵抗体を適宜選択し使用することができる。

【0017】

好ましくは、複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の他端にはダイオードが電気的に接続されており、前記ダイオードを介して、複数の前記圧力センサの各々に具備された前記検出抵抗体の他端に電気的に接続された前記電極部は、互いに電気的に接続されている。このような構成とすることにより、いずれかの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じたとき、当該検出回路へ他の検出回路から電流が流れ込むことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。

【図2】図２は、図１に示すメンブレン上に形成される検出回路および電力状態検出部を示す概略平面図である。

【図3】図３は、図２に示す検出回路および電力状態検出部の等価回路図である。

【図4A】図４Ａは、図３に示す検出回路および電力状態検出部を有する圧力センサを複数接続してなるセンサシステムの構成を示す回路図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａに示すセンサシステムにおいて、任意の１つの検出回路に供給される電力を制御するスイッチに異常が生じ、スイッチが意図せずＯＦＦとなったときの状態を示す回路図である。

【図4C】図４Ｃは、図４Ａに示すセンサシステムにおいて、任意の２つの検出回路の各々に供給される電力を制御する各スイッチに異常が生じ、各スイッチが意図せずＯＦＦとなったときの状態を示す回路図である。

【図4D】図４Ｄは、図４Ａに示す回路において、任意の１つの検出回路に供給される電力を制御するスイッチと当該検出回路とを接続するワイヤボンディングに異常が生じたときの状態を示す回路図である。

【図5】図５は、図４Ａに示す電力状態検出部の変形例を示す回路図である。

【図6】図６は、表１に示す各パターンにおけるＩｓの値を示すグラフである。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサを複数接続してなるセンサシステムの構成を示す回路図である。

【図8】図８は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサの検出回路および電力状態検出部を示す概略平面図である。

【図9】図９は、図８に示す検出回路および電力状態検出部の等価回路図である。

【図10】図１０は、本発明の第４実施形態に係る圧力センサを複数接続してなるセンサシステムの構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

【0020】

第１実施形態
図１に示すように、圧力センサ１０は、圧力に応じた変形を生じるメンブレン２２を有する。図１に示す例では、ステム２０の上底が、メンブレン２２になっている。圧力センサ１０は、メンブレン２２を有するステム２０の他に、ステム２０へ圧力を伝える流路１２ｂが形成されている接続部材１２、接続部材１２に対してステム２０を固定する抑え部材１４、メンブレン２２上の電極部４１～４５（図２参照）等に対して配線される基板部８１等を有する。

【0021】

接続部材１２の外周には、圧力センサ１０を測定対象に対して固定するためのねじ溝１２ａが形成されている。ねじ溝１２ａを介して圧力センサ１０を測定対象に固定することにより、接続部材１２の内部に形成されている流路１２ｂを、測定対象である圧力室に対して気密に連通することが可能となっている。

【0022】

ステム２０は、有底（上底）筒状の外形状を有しており、接続部材１２における流路１２ｂの一方の端部に設けられる。ステム２０は、例えばステンレス等の金属や合金を機械加工することにより作製される。ステム２０の材質は、適切な弾性変形を生じるものであれば特に限定されない。ステム２０の開口部側にはフランジ部２１が設けられており、ステム２０は、抑え部材１４と接続部材１２との間にフランジ部２１が挟み込まれることにより、接続部材１２に対して固定される。ステム２０の開口部と接続部材１２の流路１２ｂとは、抑え部材１４を用いて気密に連結されており、測定対象の圧力が、ステム２０のメンブレン２２に伝えられる。

【0023】

ステム２０の上底であるメンブレン２２は、側壁２０ａ（図２参照）等、ステム２０における他の部分に比べて肉薄になっており、流路１２ｂから伝えられる圧力に応じた変形を生じる。メンブレン２２は、圧力流体に接触する内面２２ａと、内面２２ａとは反対側の外面２２ｂとを有しており、メンブレン２２の外面２２ｂ側には、後述する検出回路３０や、電極部４１～４５（図２参照）等が設けられる。

【0024】

抑え部材１４には、基板部８１が固定されている。基板部８１は、メンブレン２２の外面２２ｂに形成された検出回路３０および電極部４１～４５等に対して、電気的に接続される配線や電極部等を有する。基板部８１の電極部とメンブレン２２上の電極部４１～４５とは、ワイヤボンディング等により形成される接続配線８２等を介して、電気的に接続されている。基板部８１はリング状の外形状を有しており、ステム２０は、基板部８１の中央に形成される貫通穴を挿通している。

【0025】

図２において、その上部に示す図は、ステム２０の模式断面図であり、その下部に示す図は、メンブレン２２の外面２２ｂ側である上方側からステム２０を見た概略平面図である。図２に示すように、メンブレン２２には、所定方向の歪特性を生じる第１歪領域２４と、第１歪領域２４とは逆方向の歪特性を生じる第２歪領域２６とが形成される。メンブレン２２の第１歪領域２４は、内面２２ａからの圧力（正圧）を受けて、負方向の歪－ε（圧縮歪）を生じるのに対して、メンブレン２２の第２歪領域２６は、内面２２ａからの圧力（正圧）を受けて、正方向の歪＋ε（引張歪）を生じる。このように、第１歪位置２４上における歪特性と、第２歪位置２６上における歪特性は、互いに異なる方向（符号が異なり打ち消しあう関係）であることが好ましい。

【0026】

図２の上部に示すように、第１歪領域２４および第２歪領域２６は、それぞれメンブレン２２の中心Ｏの周囲に同心円上に形成され、第１歪領域２４を示す円周の半径は、第２歪領域２６を示す円周の半径よりも大きくなっている。第２歪領域２６は、メンブレン２２の中心Ｏから径方向に所定距離だけ離れた位置に位置し、メンブレン２２の中心部に形成されている。第１歪領域２４は、第２歪領域２６の外側（外周側）に形成され、第２歪領域２６からメンブレン２２の径方向に所定距離だけ離れた位置に位置する。メンブレン２２の外縁部２３は、ステム２０の側壁２０ａに接続している。

【0027】

メンブレン２２の上面には、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４が形成されている。第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４は、圧力検出素子であり、メンブレン２２の変形に応じた歪を生じ、その歪み量に応じてピエゾ抵抗効果により抵抗値が変化するように構成されている。

【0028】

第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４は、例えば、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を例えばミアンダ形状にパターニングすることにより作製される。導電性薄膜のパターニングは、レーザー加工やスクリーン印刷のような半導体加工技術による微細加工等により行われる。導電性薄膜は、スパッタリングや蒸着等の薄膜法により、メンブレン２２の上に絶縁膜を挟んで形成される。ただし、メンブレン２２がアルミナ等の絶縁材料からなり、メンブレン２２の外面２２ｂが絶縁性を有する場合には、絶縁膜を形成することなく、メンブレン２２の外面２２ｂに直接に導電性薄膜を形成してもよい。導電性薄膜としては、例えばＣｒとＡｌとを含む歪抵抗膜が例示される。

【0029】

第１センサ抵抗体Ｒ１と第３センサ抵抗体Ｒ３とは、第１歪領域２４に形成されており、メンブレン２２の中心Ｏを挟んで対向して配置されている。第２センサ抵抗体Ｒ２と第４センサ抵抗体Ｒ４とは、第２歪領域２６に形成されており、メンブレン２２の中心Ｏを挟んで対向して配置されている。第１センサ抵抗体Ｒ１と第３センサ抵抗体Ｒ３とが向かい合う方向と、第２センサ抵抗体Ｒ２と第４センサ抵抗体Ｒ４とが向かい合う方向とは略直交している。なお、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４の配置は、図示の配置に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0030】

第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４は、検出回路３０を構成している。検出回路３０は、メンブレン２２の上面に、第１歪領域２４と第２歪領域２６とに跨るように形成されており、円環状（楕円環状）からなる外形状を有する。検出回路３０は、ブリッジ回路であり、本実施形態ではホイートストンブリッジを構成している。ただし、検出回路３０の構成は図示の構成に限定されるものではなく、検出回路３０は他のブリッジ回路を構成してもよい。以下、検出回路３０の構成について説明する。

【0031】

検出回路３０において、第１センサ抵抗体Ｒ１と第２センサ抵抗体Ｒ２とは第１接続点５１を介して接続され、第１センサ抵抗体Ｒ１と第４センサ抵抗体Ｒ４とは第２接続点５２を介して接続され、第３センサ抵抗体Ｒ３と第４センサ抵抗体Ｒ４とは第３接続点５３を介して接続され、第２センサ抵抗体Ｒ２と第３センサ抵抗体Ｒ３とは第４接続点５４を介して接続されている。すなわち、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４は、第１接続点５１～第４接続点５４を介して、互いに電気的および物理的に接続されている。

【0032】

第１接続点５１は第１電極部４１に電気的に接続されており、第２接続点５２は第２電極部４２に電気的に接続されており、第３接続点５３は第３電極部４３に電気的に接続されており、第４接続点５４は第４電極部４４に電気的に接続されている。

【0033】

第１電極部４１～第４電極部４４は、例えば、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４と同様の方法により、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を所定の形状にパターニングすることにより作製される。第１電極部４１～第４電極部４４の各々は、メンブレン２２の外縁部２３に形成されているが、第１電極部４１～第４電極部４４の位置は図示の位置に限定されず、例えば第１歪領域２４と外縁部２３との間の任意の位置に形成されていてもよい。

【0034】

第１接続点５１～第４接続点５４の各々と第１電極部４１～第４電極部４４の各々との間は、上述した所定の形状にパターニングされた導電性の薄膜で連続して接続されている。ただし、第１接続点５１～第４接続点５４の各々と第１電極部４１～第４電極部４４の各々とは、例えばワイヤボンディング等により接続されていてもよい。以下、図３を参照しつつ、第１電極部４１～第４電極部４４の詳細について説明する。なお、図３では、理解を容易にするために、図２に示す第１電極部４１～第４電極部４４を仮想的に示している。

【0035】

図３に示すように、第２電極部４２は、電源端子として機能し、電源ＶＤＤに電気的に接続されている。すなわち、検出回路３０には、第２電極部４２を介して、電源ＶＤＤから電力（バイアス電圧）が供給される。第２電極部４２は、図１に示す接続配線８２等を介して、基板部８１上の電極部（あるいは配線）に接続されている。この基板部８１上の電極部（あるいは配線）は電源ＶＤＤに電気的に接続されており、これにより電源ＶＤＤと第２電極部４２とが導通するようになっている。

【0036】

第４電極部４４は、接地端子として機能し、ＧＮＤに電気的に接続されている。第４電極部４４は、図１に示す接続配線８２等を介して、基板部８１上の電極部（あるいは配線）に電気的に接続されている。第２接続点５２と第４接続点５４との間の電位差は、電源電圧と等しくなっている。

【0037】

第１電極部４１は、第１の出力端子として機能し、第１電極部４１を介して、第１接続点５１における電圧Ｖ＋が第１の検出信号として出力される。第１電極部４１は、図１に示す接続配線８２等を介して、基板部８１上の電極部（あるいは配線）に接続されている。

【0038】

第３電極部４３は、第２の出力端子として機能し、第３電極部４３を介して、第３接続点５３における電圧Ｖ－が第２の検出信号として出力される。第３電極部４３は、図１に示す接続配線８２等を介して、基板部８１上の電極部（あるいは配線）に接続されている。

【0039】

第１電極部４１から出力される第１の検出信号の電圧値Ｖ＋と第３電極部４３から出力される第２の検出信号の電圧値Ｖ－とを、例えば利得Ａを有する差動増幅器を利用して増幅することにより、検出回路３０から出力電圧Ｖを取得し、出力電圧Ｖに基づいて、メンブレン２２に作用する流体圧を検出することが可能となっている。

【0040】

図２に示すように、本実施形態では、検出回路３０には、電力状態検出部６０が具備されている。電力状態検出部６０は、検出回路３０に供給される電力の状態を検出する役割を果たす。すなわち、電力状態検出部６０では、第２電極部４２を介して電源ＶＤＤから検出回路３０に供給される電力の状態に異常が生じていないかを検出することが可能となっている。以下、電力状態検出部６０の構成について説明する。

【0041】

電力状態検出部６０は、検出抵抗体Ｒｓを有する。検出抵抗体Ｒｓは、検出回路３０に供給される電力の状態を検出するための抵抗体であり、メンブレン２２上に形成されている。検出抵抗体Ｒｓは、メンブレン２２上において、検出回路３０から分岐して延び、検出回路３０から離間した位置に形成されている。

【0042】

検出抵抗体Ｒｓは、例えば、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４と同様の方法により、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を所定の形状にパターニングすることにより作製される。検出抵抗体Ｒｓを形成する導電性薄膜に用いられる材料は、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４を形成する導電性薄膜に用いられる材料と同様であってもよい。この場合、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４と同程度の精度で検出抵抗体Ｒｓを形成することができる。あるいは、検出抵抗体Ｒｓは、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４を形成する導電性薄膜に用いられる材料よりも電気抵抗が大きい材料で形成されていてもよい。

【0043】

検出抵抗体Ｒｓの一端と検出回路３０とは、上述したパターニングされた導電性の薄膜で連続的に接続されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓの一端と検出回路３０とは、ワイヤボンディング等により接続されていてもよい。

【0044】

このように、検出抵抗体Ｒｓをメンブレン２２上にパターンで形成することにより、検出抵抗体Ｒｓの形状あるいは形成位置等を比較的自由に設定することができる。

【0045】

検出抵抗体Ｒｓは、メンブレン２２の上面において、歪が小さい領域に形成されることが好ましい。本実施形態では、検出抵抗体Ｒｓは、歪の小さい領域として、メンブレン２２の外縁部２３に形成されている。このような配置とすることにより、メンブレン２２に発生する歪の影響により、検出抵抗体Ｒｓの抵抗値が変化することを防止し、検出回路３０に供給される電力の状態を高い精度（検出感度）で検出することが可能となる。検出抵抗体Ｒｓは、メンブレン２２の外縁部２３に沿うように、メンブレン２２の周方向に沿って延在していてもよい。

【0046】

なお、検出抵抗体Ｒｓの抵抗値は多少変動しても構わないため、検出抵抗体Ｒｓの配置は、図示の位置に限定されず適宜変更してもよい。例えば、検出抵抗体Ｒｓは、第１歪領域２４とメンブレン２２の外縁部２３の間の任意の位置に形成されていてもよい。あるいは、検出抵抗体Ｒｓは、第１歪領域２４と第２歪領域２６の間の任意の位置に形成されていてもよい。あるいは、検出抵抗体Ｒｓは、第２歪領域２６の内側の領域に形成されていてもよい。あるいは、検出抵抗体Ｒｓは、メンブレン２２の径方向に沿って第２歪領域２６を跨ぐように形成されていてもよく、あるいはメンブレン２２の径方向に沿って第１歪領域２４を跨ぐように形成されていてもよい。

【0047】

検出抵抗体Ｒｓの延在方向は、全体として見たときに、例えばメンブレン２２の周方向と略一致するようになっている（検出抵抗体Ｒｓがメンブレン２２の周方向に沿ってミアンダ状に延びている）。ただし、検出抵抗体Ｒｓの延在方向は、これに限定されるものではなく、検出抵抗体Ｒsは、例えばメンブレン２２の径方向に沿って放射状に延びていてもよい。

【0048】

検出抵抗体Ｒｓの抵抗値は、消費電流を抑える観点から、好ましくは第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体の抵抗値の２倍以上であり、さらに好ましくは１０倍以上である。検出抵抗体Ｒｓの抵抗値は、第１センサ抵抗体Ｒ１～第４センサ抵抗体Ｒ４の抵抗値よりも大きいことが好ましい。

【0049】

検出抵抗体Ｒｓの一端は、第２接続点５２を介して、検出回路３０に電気的および物理的に接続されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓの一端が検出回路３０に電気的に接続されていれば、検出抵抗体Ｒｓの一端と第２接続点５２との間に、他の抵抗体あるいは他の素子等が介挿されていてもよい。また、検出抵抗体Ｒｓの一端は、第２接続点５２に電気的に接続されていれば、第２接続点５２とは異なる位置に接続されていてもよい。例えば、検出抵抗体Ｒｓの一端は、第２接続点５２よりも第１センサ抵抗体Ｒ１側に位置ずれした位置に接続されていてもよく、あるいは第２接続点５２よりも第４センサ抵抗体Ｒ４側に位置ずれした位置に接続されていてもよい。

【0050】

検出抵抗体Ｒｓの一端は、第２センサ抵抗体Ｒ１および第２センサ抵抗体Ｒ４の各々の高電位側の端子に接続されている。上述したように、第２電極部４２および第２接続点５２は電源ＶＤＤ（図３参照）に電気的に接続されるため、検出抵抗体Ｒｓの一端は、電源ＶＤＤと第２接続点５２の間の導電経路に電気的に接続される。このように、検出抵抗体Ｒｓの一端を上記導電経路に電気的に接続することにより、検出回路３０に供給される電力の状態に異常が生じた場合に、その異常が、電源ＶＤＤから検出回路３０への電力供給ラインにおける異常に起因するものか否かを容易に特定することができる。

【0051】

検出抵抗体Ｒｓの他端は、メンブレン２２上に形成された第５電極部４５に電気的および物理的に接続されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓの他端が第５電極部４５に電気的に接続されていれば、検出抵抗体Ｒｓの他端と第５電極部４５との間に、他の抵抗体あるいは他の素子等が介挿されていてもよい。

【0052】

第５電極部４５は、第１電極部４１～第４電極部４４と同様の方法でメンブレン２２上に形成される。第５電極部４５は、第１電極部４１～第４電極部４４と同様に、メンブレン２２の外縁部２３に形成されているが、第５電極部４５の位置はこれに限定されるものではなく、例えば第１歪領域２４と外縁部２３との間の任意の位置に形成されていてもよい。

【0053】

検出抵抗体Ｒｓの他端と第５電極部４５とは、上述したパターニングされた導電性の薄膜で連続的に接続されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓの他端と第５電極部４５とは、例えばワイヤボンディング等により接続されていてもよい。

【0054】

第５電極部４５は、図１に示す接続配線８２等を介して、基板部８１上の電極部（あるいは配線）に接続されている。この基板部８１の電極部（あるいは配線）は、図３に示す電源監視回路７０に電気的に接続されている。すなわち、電力状態検出部６０（検出抵抗体Ｒｓ）に流れる電流は、第５電極部４５や基板部８１等を介して、電源監視回路７０に出力される。そして、この検出抵抗体Ｒｓに流れる電流は電源監視回路７０で電圧値に変換され、その変換値に基づいて、検出回路３０に供給される電力の状態を判別することが可能となっている。以下、電源監視回路７０の構成について説明する。

【0055】

図３に示すように、電源監視回路７０は、出力抵抗Ｒｏを有する。ただし、出力抵抗Ｒｏは、電源監視回路７０とは別に形成されていてもよく、必ずしも電源監視回路７０に含まれている必要はない。出力抵抗Ｒｏの一端は検出抵抗体Ｒｓの他端に電気的に接続されており、出力抵抗Ｒｏの他端は接地されている。したがって、検出抵抗体Ｒｓに流れる電流は、出力抵抗Ｒｏに向かって流れ込む。電源監視回路７０は、このときに出力抵抗Ｒｏにかかる電圧値Ｖｓを計測し、その計測値に基づいて、検出回路３０に供給される電力の状態が正常であるか否かの判別を行う。

【0056】

例えば、電源ＶＤＤから検出回路３０に正常に電力が供給されている場合、検出回路３０には所定の電圧値（Ｖｄｄ）からなる電圧が印加される。この場合、検出抵抗体Ｒｓに所定の電流値（Ｖｄｄ／Ｒｓ）からなる電流が流れるとともに、当該電流が出力抵抗Ｒｏに向かって流れ込む。その結果、出力抵抗Ｒｏには所定の電圧値Ｖｓ（Ｖｓ＝Ｖｄｄ・Ｒｏ／Ｒｓ＞０）からなる電圧がかかる。電源監視回路７０は、出力抵抗Ｒｏの電圧値ＶｓがＶｓ＞０の関係性を満たす場合、検出回路３０に供給される電力の状態が正常であると判定する。

【0057】

一方、電源ＶＤＤから検出回路３０に正常に電力が供給されていない場合、検出回路３０に印加される電圧が実質的に０となる。この場合、検出抵抗体Ｒｓに流れる電流は実質的に０となるため、出力抵抗Ｒｏに流れる電流も実質的に０となり、出力抵抗Ｒｏにかかる電圧の電圧値Ｖｓは実質的に０となる。電源監視回路７０は、出力抵抗Ｒｏの電圧値ＶｓがＶｓ＝０の関係性を満たす場合、検出回路３０に供給される電力の状態が異常であると判定する。なお、検出回路３０に正常に電力が供給されない原因としては、電源ＶＤＤそのものの故障や、第５電極部４５と基板部８１の電極部（あるいは配線）を接続する接続配線８２（図１参照）の断線等が挙げられる。

【0058】

このように、本実施形態に係る圧力センサ１０は、検出回路３０に供給される電力の状態を検出するための検出抵抗体Ｒｓを有し、検出抵抗体Ｒｓの一端が検出回路３０に電気的に接続され、検出抵抗体Ｒｓの他端がメンブレン２２上に形成された第５電極部４５に電気的に接続されている。そのため、第５電極部４５等を介して、検出抵抗体Ｒｓに流れる電流等を検出することにより、その検出値に基づいて、検出回路３０に供給される電力の状態を容易に検出することができる。

【0059】

また、本実施形態に係る圧力センサ１０では、検出抵抗体Ｒｓはメンブレン２２上に形成されているため、メンブレン２２とは異なる位置に検出抵抗体Ｒｓを形成する場合に比べて、装置構成の複雑化を回避することができる。

【0060】

本実施形態における電力状態検出部６０は、圧力センサ１０を複数備えたセンサシステムに適用することができる。以下、図４Ａ～図６を参照しつつ、複数の圧力センサ１０＿１～１０＿３を備えたセンサシステム１において、圧力センサ１０＿１～１０＿３にそれぞれ電力状態検出部６０＿１～６０＿３を具備させる場合について説明する。なお、図４Ａ等において、センサシステム１には、３つの圧力センサ１０＿１～１０＿３が具備されているが、圧力センサの数は２つでもよく、あるいは４つ以上であってもよい。

【0061】

図４Ａに示すように、圧力センサ１０＿１～１０＿３は、それぞれ検出回路３０＿１～３０＿３と、電力状態検出部６０＿１～６０＿３とを有する。検出回路３０＿１～３０＿３は、それぞれ同一の構成からなり、図３に示す検出回路３０と同様のものである。検出回路３０＿１～３０＿３の各々は、共通の電源ＶＤＤに接続されている。

【0062】

圧力センサ１０＿１において、図中に仮想的に示す第２電極部４２＿１は、スイッチＳ１を介して、電源ＶＤＤに電気的に接続されている。また、圧力センサ１０＿２において、第２電極部４２＿２は、スイッチＳ２を介して、電源ＶＤＤに電気的に接続されている。また、圧力センサ１０＿３において、第２電極部４２＿３は、スイッチＳ３を介して、電源ＶＤＤに電気的に接続されている。

【0063】

すなわち、電源ＶＤＤから検出回路３０＿１～３０＿３の各々への電力供給は、スイッチＳ１～Ｓ３の各々によって制御されている。図示のように、スイッチＳ１～Ｓ３の各々がＯＮになっているときには、電源ＶＤＤから検出回路３０＿１～３０＿３の各々に電力が供給される。スイッチＳ１～Ｓ３の各々と、第２電極部４２＿１～４２＿３の各々とは、ワイヤボンディング等により形成される接続配線８２＿１～８２＿３の各々を介して接続される。

【0064】

電力状態検出部６０＿１～６０＿３は、それぞれ検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３を有する。検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の各々の抵抗値は互いに異なっており、例えば、検出抵抗体Ｒｓ＿１の抵抗値は４０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ＿２の抵抗値は２０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ＿３の抵抗値は１０ｋΩである。ただし、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の抵抗値はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0065】

検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の抵抗値は、略一定の割合で異なる値となるように段階的に設定されていることが好ましい。本実施形態では、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の各々の抵抗値は、例えば、それぞれ４０ｋΩ、２０ｋΩ、１０ｋΩであり、等比数列の関係性に基づき設定されている。

【0066】

検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の他端には、それぞれ図中に仮想的に示す第５電極部４５＿１～４５＿３が電気的に接続されており、第５電極部４５＿１～４５＿３は第５接続点５５において互いに電気的に接続されている。第５接続点５５には、第５電極部４５＿１を介して、電力状態検出部６０＿１（検出抵抗体Ｒｓ＿１）に流れる電流Ｉｓ＿１が流れ込み、また第５電極部４５＿２を介して、電力状態検出部６０＿２（検出抵抗体Ｒｓ＿２）に流れる電流Ｉｓ＿２が流れ込み、また第５電極部４５＿３を介して、電力状態検出部６０＿３（検出抵抗体Ｒｓ＿３）に流れる電流Ｉｓ＿３が流れ込む。

【0067】

第５接続点５５に流れ込む電流Ｉｓ＿１～Ｉｓ＿３の総和Ｉｓは、電源監視回路７０に流れ込み、この電流Ｉsの電流値に基づいて、電源監視回路７０は、検出回路３０＿１～３０＿３の各々について、供給される電力の状態が正常であるか否か判別する。

【0068】

例えば、図４Ｂに示すように、スイッチＳ２の故障により電源ＶＤＤから検出回路３０＿２への電力供給が遮断された場合、検出抵抗体Ｒｓ＿２には電流が実質的に流れないため、電力状態検出部６０＿２から出力される電流Ｉｓ＿２は実質的に０となる。一方で、検出回路３０＿１および検出回路３０＿２には電源ＶＤＤから正常に電力が供給されているため、電力状態検出部６０＿１からは電流Ｉｓ＿１（Ｉｓ＿１＞０）が出力され、電力状態検出部６０＿３からは電流Ｉｓ＿３（Ｉｓ＿３＞０）が出力される。したがって、電源監視回路７０で検出される電流Ｉｓ’は、Ｉｓ＿１とＩｓ＿３の和（Ｉｓ’＝Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿３）に等しくなる。

【0069】

このように、検出回路３０＿２に供給される電力の状態に異常が生じた場合、第５接続点５５から電源監視回路７０へ出力される電流は、図４Ａに示すＩｓ（Ｉｓ＝Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿２＋Ｉｓ＿３）から図４Ｂに示すＩｓ’（Ｉｓ’＝Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿３）に変動する。この変動幅ΔＩ（ΔＩ＝Ｉｓ－Ｉｓ’＝Ｉｓ＿２）は、検出抵抗体Ｒｓ＿２の抵抗値に応じた固有値（すなわち、ＶＤＤ／Ｒｓ＿２に応じた値）となる。したがって、電源監視回路７０は、この固有値に基づいて、検出回路３０＿２に供給される電力の状態に異常が生じたことを容易に特定することができる。

【0070】

なお、電源監視回路７０には、予め、電力状態検出部６０＿１～６０＿３に流れる電流Ｉｓ＿１～Ｉｓ＿３の電流値のデータが記憶されており、これらの値と、実際に検出される電流ＩｓあるいはＩｓ’の電流値とを比較し、さらに演算することにより、いずれの検出回路３０＿１～３０＿３に供給される電力の状態に異常が生じたのかを特定することが可能となっている。

【0071】

次に、図４Ｃに示すように、スイッチＳ１およびスイッチＳ３の故障により、電源ＶＤＤから検出回路３０＿１および３０＿３への電力供給が遮断された場合、検出抵抗体Ｒｓ＿１およびＲｓ＿３には電流が実質的に流れないため、電力状態検出部６０＿１から出力される電流Ｉｓ＿１は実質的に０になるとともに、電力状態検出部６０＿３から出力される電流Ｉｓ＿３は実質的に０になる。一方で、検出回路３０＿２には電源ＶＤＤから正常に電力が供給されているため、電力状態検出部６０＿２からは電流Ｉｓ＿２（Ｉｓ＿２＞０）が出力される。したがって、電源監視回路７０で検出される電流Ｉｓは、Ｉｓ＿２に等しくなる。

【0072】

このように、検出回路３０＿１および３０＿３に供給される電力の状態に異常が生じた場合、第５接続点５５から電源監視回路７０へ出力される電流は、図４Ａに示すＩｓ（Ｉｓ＝Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿２＋Ｉｓ＿３）から図４Ｃに示すＩｓ’（Ｉｓ’＝Ｉｓ＿２）に変動する。この変動幅ΔＩ（ΔＩ＝Ｉｓ－Ｉｓ’＝Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿３）は、検出抵抗体Ｒｓ＿１およびＲｓ＿３の各々の抵抗値に応じた固有値（すなわち、ＶＤＤ／Ｒｓ＿１＋ＶＤＤ／Ｒｓ＿３に応じた値）となる。したがって、電源監視回路７０は、この固有値に基づいて、検出回路３０＿１および３０＿３に供給される電力の状態に異常が生じたことを容易に特定することができる。

【0073】

また、図４Ｄに示すように、スイッチＳ１と圧力センサ１０＿１の第２電極部４２＿１とを接続する接続配線８２＿１が断線した場合、電源ＶＤＤから検出回路３０＿１への電力供給が遮断される。したがって、この場合、検出抵抗体Ｒｓ＿１には電流が実質的に流れないため、電力状態検出部６０＿１から出力される電流Ｉｓ＿１が実質的に０となる。その結果、電源監視回路７０で検出される電流Ｉｓ’の値がＩｓ＿２＋Ｉｓ＿３となり、電源監視回路７０で検出される電流値が、図４Ａに示す電流値ＩｓからΔＩ（ΔＩ＝Ｉｓ－Ｉｓ’＝Ｉｓ＿１）だけ変動する。したがって、電源監視回路７０は、この変動幅（ＶＤＤ／Ｒｓ＿１に応じた値）に基づいて、検出回路３０＿１に供給される電力の状態に異常が生じたことを容易に特定することができる。

【0074】

図４Ａ～４Ｄに示す例では、電源監視回路７０は、第５接続点５５から出力される電流ＩｓあるいはＩｓ’の電流値に基づいて、検出回路３０＿１～３０＿３のいずれに供給される電力の状態に異常が生じているのかを特定したが、図５に示すように、第５接続点５５に出力抵抗Ｒｏを接続することにより、出力抵抗Ｒｏに流れる電流を電圧に変換し、その電圧値Ｖｓ（Ｒｏ・Ｉｓ）に基づいて上記の特定を行ってもよい。なお、出力抵抗Ｒｏの一端は第５接続点５５に電気的に接続され、出力抵抗Ｒｏの他端は接地されている。

【0075】

ここで、図４Ａに示すようにセンサシステム１に３個の検出回路３０＿１～３０＿３が具備されている場合、表１に示すように、検出回路３０＿１～３０＿３に供給される電力の状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）の組み合わせとして、８通りのパターンが考えられる。表１には、例えば、電源ＶＤＤの電圧を５Ｖ、検出抵抗体Ｒｓ＿１の値を４０ｋΩ、検出抵抗体Ｒｓ＿２の値を２０ｋΩ、検出抵抗体Ｒｓ＿３の値を１０ｋΩとした場合、各パターンにおいて、電力状態検出部６０＿１～６０＿３から出力される電流Ｉｓ＿１～Ｉｓ＿３の各値、および第５接続点５５における電流Ｉｓの値を示している。

【表1】

【0076】

すなわち、パターン１に示すように、すべての検出回路３０＿１～３０＿３がＯＦＦのとき、Ｉｓ＿１＝Ｉｓ＿２＝Ｉｓ＿３＝０ｍＡとなるため、Ｉｓ（Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿２＋Ｉｓ＿３）＝０ｍＡとなる。パターン２に示すように、検出回路３０＿１のみＯＮのとき、Ｉｓ＿１＝０．１２５ｍＡ、Ｉｓ＿２＝Ｉｓ＿３＝０ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．１２５ｍＡとなる。パターン３に示すように、検出回路３０＿２のみＯＮのとき、Ｉｓ＿１＝０ｍＡ、Ｉｓ＿２＝０．２５ｍＡ、Ｉｓ＿３＝０ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．２５ｍＡとなる。パターン４に示すように、検出回路３０＿３のみＯＦＦのとき、Ｉｓ＿１＝０．１２５ｍＡ、Ｉｓ＿２＝０．２５ｍＡ、Ｉｓ＿３＝０ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．３７５ｍＡとなる。パターン５に示すように、検出回路３０＿３のみＯＮのとき、Ｉｓ＿１＝０ｍＡ、Ｉｓ＿２＝０ｍＡ、Ｉｓ＿３＝０．５ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．５ｍＡとなる。パターン６に示すように、検出回路３０＿２のみＯＦＦのとき、Ｉｓ＿１＝０．１２５ｍＡ、Ｉｓ＿２＝０ｍＡ、Ｉｓ＿３＝０．５ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．６２５ｍＡとなる。パターン７に示すように、検出回路３０＿１のみＯＦＦのとき、Ｉｓ＿１＝０ｍＡ、Ｉｓ＿２＝０．２５ｍＡ、Ｉｓ＿３＝０．５ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．７５ｍＡとなる。パターン８に示すように、すべての検出回路３０＿１～３０＿３がＯＮのとき、Ｉｓ＿１＝０．１２５ｍＡ、Ｉｓ＿２＝０．２５ｍＡ、Ｉｓ＿３＝０．５ｍＡとなるため、Ｉｓ＝０．８７５ｍＡとなる。

【0077】

図６に示すように、検出回路３０＿１～３０＿３に供給される電力の状態を、パターン１からパターン８まで変化させると、Ｉｓの値は線形に変化する。本実施形態では、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の抵抗値が、それぞれ４０ｋΩ、２０ｋΩ、１０ｋΩと、等比数列の関係性に基づき倍々となるように設定されているため、各パターン間においてＩｓの差分が０．１２５ｍＡとなり、各パターン間においてＩｓの値が重複した値をとることを防止することが可能となっている。すなわち、本実施形態では、Ｉｓ＿１≠Ｉｓ＿２≠Ｉｓ＿３であり、Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿２≠Ｉｓ＿３であり、Ｉｓ＿１＋Ｉｓ＿３≠Ｉｓ＿２であり、Ｉｓ＿２＋Ｉｓ＿３≠Ｉｓ＿１である。したがって、電源監視回路７０において、Ｉｓの値を検出することにより、いずれの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じたのかを高精度で特定することができる。

【0078】

以上で示したように、本実施形態では、図４Ａに示す第５接続点５５から出力される電流を検出するのみで、いずれの検出回路３０＿１～３０＿３に供給される電力の状態に異常が生じているのかを特定することが可能であり、検出回路３０＿１～３０＿３の１つ１つについて、独立して電力状態を検出する（換言すれば、検出回路３０＿１～３０＿３の数分だけ電力状態を検出する）必要がない。したがって、センサシステム１の構成が複雑になることを防止することができる。

【0079】

第２実施形態
図７に示す本発明の第２実施形態に係る圧力センサ１０Ａ＿１～１０Ａ＿３を有するセンサシステム１Ａは、以下に示す点を除いて、第１実施形態におけるセンサシステム１と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図面において、第１実施形態のセンサシステム１における各構成と共通する構成には、共通の符号を付し、その説明については省略する。

【0080】

図７に示すように、センサシステム１Ａでは、検出抵抗体Ｒｓ＿１と第５接続点５５との間にダイオードＤ１が介挿され、検出抵抗体Ｒｓ＿２と第５接続点５５との間にダイオードＤ２が介挿され、検出抵抗体Ｒｓ＿３と第５接続点５５との間にダイオードＤ３が介挿されている。ダイオードＤ１のアノードは検出抵抗体Ｒｓ＿１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは第５接続点５５に電気的に接続されている。ダイオードＤ２のアノードは検出抵抗体Ｒｓ＿２に電気的に接続され、ダイオードＤ２のカソードは第５接続点５５に電気的に接続されている。ダイオードＤ３のアノードは検出抵抗体Ｒｓ＿３に電気的に接続され、ダイオードＤ３のカソードは第５接続点５５に電気的に接続されている。

【0081】

ダイオードＤ１～Ｄ３は、例えば、図１に示す基板部８１に形成される。この場合、ダイオードＤ１～Ｄ３の各々は、図１に示す接続配線８２を介して、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の他端に接続された第５電極部４５＿１～４５＿３の各々に接続されていてもよい。

【0082】

あるいは、ダイオードＤ１～Ｄ３は、薄膜ダイオードとして、メンブレン２２上に形成されていてもよい。この場合、ダイオードＤ１～Ｄ３は、スパッタリングや蒸着等の薄膜法により、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜）を所定の形状にパターニングすることにより作製される。また、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の他端は、メンブレン２２上のパターンを介して、ダイオードＤ１～Ｄ３と接続されることになる。

【0083】

このように、本実施形態では、圧力センサ１０Ａ＿１～１０Ａ＿３の各々に具備された検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の他端にはダイオードＤ１～Ｄ３が電気的に接続されている。そして、ダイオードＤ１～Ｄ３を介して、圧力センサ１０Ａ＿１～１０Ａ＿３の各々に具備された検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ＿３の他端に電気的に接続された電極部４５＿１～４５＿３が、互いに電気的に接続されている。

【0084】

そのため、検出回路１０Ａ＿１～１０Ａ＿３のうち、いずれかの検出回路に供給される電力の状態に異常が生じたとき、当該検出回路へ他の検出回路から電流が流れ込むことを防止することができる。

【0085】

例えば、検出回路１０Ａ＿１に供給される電力の状態に異常が生じた場合を想定する。このとき、検出回路１０Ａ＿１に印加される電圧が実質的に０Ｖとなるのに対して、検出回路１０Ａ＿２および検出回路１０Ａ＿３にはそれぞれ電源ＶＤＤから所定の電圧値からなる電圧が印加される。したがって、何ら策を講じなければ、検出回路１０Ａ＿２および検出回路１０Ａ＿３と検出回路１０Ａ＿１との間の電位差により、検出回路１０Ａ＿２および検出回路１０Ａ＿３から検出回路１０Ａ＿１に電流が流れ込み、電力状態検出部６０＿１から微弱な電圧が出力されるおそれがある。本実施形態では、検出抵抗体Ｒｓ＿１の後段にダイオードＤ１が介挿されているため、ダイオードＤ１を介して、このような電流の逆流を防止することが可能となり、上述した不具合の発生を防止することができる。

【0086】

第３実施形態
図８および図９に示す本発明の第３実施形態に係る圧力センサ１０Ｂは、以下に示す点を除いて、第１実施形態におけるセンサシステム１と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図面において、第１実施形態の圧力センサ１０における各構成と共通する構成には、共通の符号を付し、その説明については省略する。

【0087】

図８と図２とを対比すれば明らかなように、本実施形態における圧力センサ１０Ｂは、電力状態検出部６０に代えて電力状態検出部６０Ｂを有するという点において、第１実施形態における圧力センサ１０とは異なる。電力状態検出部６０Ｂは、検出抵抗体Ｒｓに加えて検出抵抗体ＲｓＢを有するという点において、第１実施形態における電力状態検出部６０とは異なる。検出抵抗体ＲｓＢの抵抗値は、検出抵抗体Ｒｓの抵抗値と等しくなっているが、異なっていてもよい。

【0088】

検出抵抗体ＲｓＢの一端は、第２接続点５２に電気的および物理的に接続されている。ただし、検出抵抗体ＲｓＢは、第２接続点５２に電気的に接続されていれば、第２接続点５２に間接的に接続されていてもよい。また、検出抵抗体ＲｓＢは、第２接続点５２に電気的に接続されていれば、第２接続点５２から位置ずれした位置に接続されていてもよい。

【0089】

検出抵抗体ＲｓＢの他端には、第５電極部４５Ｂが電気的および物理的に接続されている。ただし、第５電極部４５Ｂは、検出抵抗体ＲｓＢの他端に電気的に接続されていれば、検出抵抗体ＲｓＢの他端に間接的に接続されていてもよい。

【0090】

第５電極部４５Ｂは、図１に示す接続配線８２等を介して、基板部８１上の電極部（あるいは配線）に接続されている。第５電極部４５Ｂは、基板部８１上において、第５電極部４５と電気的に接続されている（図９参照）。

【0091】

メンブレン２２の上面において、検出抵抗体ＲｓＢは第３センサ抵抗体Ｒ３が位置する側に形成されており、検出抵抗体Ｒｓは第１センサ抵抗体Ｒ１が位置する側に形成されている。また、検出抵抗体ＲｓＢは、検出抵抗体Ｒｓとともに、歪が小さい領域に形成されている。より詳細には、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓは、第１歪領域２４とメンブレン２２の外縁部２３の間に形成されている。

【0092】

ただし、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの位置は、図示の位置に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの一方が第１歪領域２４の周辺部に形成され、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの他方がメンブレン２２の外縁部２３に形成されていてもよい。また、検出抵抗体ＲｓＢの少なくとも一部が、第１歪領域２４よりも径方向内側の領域に形成されていてもよく、検出抵抗体Ｒｓの少なくとも一部が、第１歪領域２４よりも径方向内側の領域に形成されていてもよい。あるいは、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓは、メンブレン２２の外縁部２３に形成されていてもよい。

【0093】

検出抵抗体ＲｓＢの延在方向は、検出抵抗体Ｒｓの延在方向と略等しくなっており、検出抵抗体ＲｓＢと検出抵抗体Ｒｓとは向かい合って配置されている。図示の例では、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓは、それぞれ第１歪領域２４からメンブレン２２の外縁部２３に向かって延びているが、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの延在方向はこれに限定されるものではない。図２に示す検出抵抗体Ｒｓと同様に、図８に示す検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓは、それぞれメンブレン２２の周方向に沿ってミアンダ状に延びていてもよい。この場合、検出抵抗体ＲｓＢが検出抵抗体Ｒｓよりもメンブレン２２の径方向の外側（または内側）に位置していてもよい。あるいは、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの少なくとも一方が、メンブレン２２の径方向に沿って放射状に延びていてもよい。

【0094】

また、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの延在方向はそれぞれ異なっていてもよい。例えば、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの一方がメンブレン２２の周方向に沿って延び、検出抵抗体ＲｓＢおよび検出抵抗体Ｒｓの他方が第１歪領域２４からメンブレン２２の外縁部２３に向かって延びていてもよい。

【0095】

図９に示すように、本実施形態では、第５接続点５２と電源監視回路７０との間に、検出抵抗体Ｒｓを通る第１導電経路Ｗ１と、検出抵抗体ＲｓＢを通る第２導電経路Ｗ２とが並列に形成されている。したがって、検出回路３０に電源ＶＤＤから正常に電力が供給されている場合、第１導電経路Ｗ１および第２導電経路Ｗ２にそれぞれ電流が流れ、各電流が電源監視回路７０に出力される。そして、この第１導電経路Ｗ１および第２導電経路Ｗ２に流れる電流の総和は電源監視回路７０で電圧値に変換され、その変換値に基づいて、検出回路３０に供給される電力の状態を判定することが可能となっている。

【0096】

なお、図示の例では、第１導電経路Ｗ１および第２導電経路Ｗ２は、検出抵抗体Ｒsおよび検出抵抗体ＲsＢの後段で接続されているが、接続されることなく別々の導電経路として形成されていてもよい。この場合、電源監視回路７０は、第１導電経路Ｗ１および第２導電経路Ｗ２の少なくとも一方に流れる電流の電流値（あるいは電圧値）に基づいて、検出回路３０に供給される電力の状態を判定することになる。

【0097】

このように、本実施形態では、検出抵抗体Ｒｓ，ＲｓＢの各々の他端に電気的に接続された第５電極部４５，４５Ｂを介して、検出抵抗体Ｒｓ，ＲｓＢに流れる電流を検出することが可能となっている。そのため、例えば、第５電極部４５と基板部８１（図１参照）の電極部とを接続するワイヤボンディング等が断線し、検出抵抗体Ｒｓ（第１導電経路Ｗ１）に流れる電流を検出することが不能になったとしても、検出抵抗体ＲｓＢ（第２導電経路Ｗ２）に流れる電流の検出については引き続き行うことが可能であり、電力状態検出部６０Ｂの可用性を高めることができる。また、検出抵抗体Ｒｓ，ＲｓＢに電流を分散させて流すことにより、検出抵抗体Ｒｓ，ＲｓＢの耐久性を向上させることができる。

【0098】

第４実施形態
図１０に示す本発明の第４実施形態に係る圧力センサ１０Ｃ＿１～１０Ｃ＿３を有するセンサシステム１Ｃは、以下に示す点を除いて、第１実施形態におけるセンサシステム１と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図面において、第１実施形態のセンサシステム１における各構成と共通する構成には、共通の符号を付し、その説明については省略する。

【0099】

図１０と図４Ａとを対比すれば明らかなように、圧力センサ１０Ｃ＿１は、電力状態検出部６０Ｃ＿１を有し、電力状態検出部６０Ｃ＿１は、検出抵抗体Ｒｓ＿１に加えて、検出抵抗体Ｒｓ’＿１と検出抵抗体Ｒｓ’’＿１とを有するという点において、第１実施形態における電力状態検出部６０＿１とは異なっている。また、圧力センサ１０Ｃ＿２は、電力状態検出部６０Ｃ＿２を有し、電力状態検出部６０Ｃ＿２は、検出抵抗体Ｒｓ＿２に加えて、検出抵抗体Ｒｓ’＿２と検出抵抗体Ｒｓ’’＿２とを有するという点において、第１実施形態における電力状態検出部６０＿２とは異なっている。また、圧力センサ１０Ｃ＿３は、電力状態検出部６０Ｃ＿３を有し、電力状態検出部６０Ｃ＿３は、検出抵抗体Ｒｓ＿３に加えて、検出抵抗体Ｒｓ’＿３と検出抵抗体Ｒｓ’’＿３とを有するという点において、第１実施形態における電力状態検出部６０＿３とは異なっている。

【0100】

検出抵抗体Ｒｓ＿１、検出抵抗体Ｒｓ’＿１および検出抵抗体Ｒｓ’’＿１の抵抗値は、互いに異なっており、好ましくは略一定の割合で異なる値となるように段階的に設定されている。例えば、検出抵抗体Ｒｓ＿１の抵抗値は１０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ’＿１の抵抗値は２０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ’’＿１の抵抗値は４０ｋΩであり、これらの抵抗値は等比数列の関係性に基づき設定されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ’’＿１の抵抗値はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0101】

検出抵抗体Ｒｓ＿２、検出抵抗体Ｒｓ’＿２および検出抵抗体Ｒｓ’’＿２の抵抗値は、互いに異なっており、好ましくは略一定の割合で異なる値となるように段階的に設定されている。例えば、検出抵抗体Ｒｓ＿２の抵抗値は１０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ’＿２の抵抗値は２０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ’’＿２の抵抗値は４０ｋΩであり、これらの抵抗値は等比数列の関係性に基づき設定されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓ＿２～Ｒｓ’’＿２の抵抗値はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0102】

検出抵抗体Ｒｓ＿３、検出抵抗体Ｒｓ’＿３および検出抵抗体Ｒｓ’’＿３の抵抗値は、互いに異なっており、好ましくは略一定の割合で異なる値となるように段階的に設定されている。例えば、検出抵抗体Ｒｓ＿３の抵抗値は１０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ’＿３の抵抗値は２０ｋΩであり、検出抵抗体Ｒｓ’’＿３の抵抗値は４０ｋΩであり、これらの抵抗値は等比数列の関係性に基づき設定されている。ただし、検出抵抗体Ｒｓ＿３～Ｒｓ’’＿３の抵抗値はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0103】

上記の通り、検出抵抗体Ｒｓ＿１、検出抵抗体Ｒｓ＿２および検出抵抗体Ｒｓ＿３の各々の抵抗値は等しくなっている。また、検出抵抗体Ｒｓ’＿１、検出抵抗体Ｒｓ’＿２および検出抵抗体Ｒｓ’＿３の各々の抵抗値は等しくなっている。また、検出抵抗体Ｒｓ’’＿１、検出抵抗体Ｒｓ’’＿２および検出抵抗体Ｒｓ’’＿３の各々の抵抗値は等しくなっている。

【0104】

電力状態検出部６０Ｃ＿１において、検出抵抗体Ｒｓ’＿１の他端には第５電極部４５’＿１が電気的および物理的に接続されており、検出抵抗体Ｒｓ’’＿１の他端には第５電極部４５’’＿１が電気的および物理的に接続されている。第５電極部４５＿１、第５電極部４５’＿１および第５電極部４５’’＿１のうち、第５電極部４５＿１のみが第５接続点５５に電気的に接続されている。

【0105】

電力状態検出部６０Ｃ＿２において、検出抵抗体Ｒｓ’＿２の他端には第５電極部４５’＿２が電気的および物理的に接続されており、検出抵抗体Ｒｓ’’＿２の他端には第５電極部４５’’＿２が電気的および物理的に接続されている。第５電極部４５＿２、第５電極部４５’＿２および第５電極部４５’’＿２のうち、第５電極部４５’＿２のみが第５接続点５５に電気的に接続されている。

【0106】

電力状態検出部６０Ｃ＿３において、検出抵抗体Ｒｓ’＿３の他端には第５電極部４５’＿３が電気的および物理的に接続されており、検出抵抗体Ｒｓ’’＿３の他端には第５電極部４５’’＿３が電気的および物理的に接続されている。第５電極部４５＿３、第５電極部４５’＿３および第５電極部４５’’＿３のうち、第５電極部４５’’＿３のみが第５接続点５５に電気的に接続されている。

【0107】

したがって、電力状態検出部６０Ｃ＿１からは検出抵抗体Ｒｓ＿１を介して電流Ｉｓ＿１が出力され、電力状態検出部６０Ｃ＿２からは検出抵抗体Ｒｓ’＿２を介して電流Ｉｓ＿２が出力され、電力状態検出部６０Ｃ＿３からは検出抵抗体Ｒｓ’’＿３を介して電流Ｉｓ＿３が出力される。そして、電流Ｉｓ＿１，Ｉｓ＿２，Ｉｓ＿３の総和である電流Ｉｓが電源監視回路７０に出力される。

【0108】

このように、予め、電力状態検出部６０Ｃ＿１に、検出抵抗体Ｒｓ＿１の他に、複数の検出抵抗体Ｒｓ’＿１およびＲｓ’’＿１を具備させておくことにより、使用状況に応じて、複数の検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ’’＿１の中から所望の抵抗値を有する検出抵抗体を適宜選択し、使用することができる。したがって、圧力センサ１０＿１において、検出抵抗体Ｒｓ＿１に対して、その抵抗値が所望の抵抗値となるようにトリミングを行う必要がない。圧力センサ１０＿１および１０＿２についても、同様のことがいえる。

【0109】

また、本実施形態では、圧力センサ１０Ｃ＿１～１０Ｃ＿３の各々において、第５接続点５５に接続する検出抵抗体を適宜選択するのみで、検出抵抗体の抵抗値が互いに異なるセンサシステム１Ｃを容易に構築することができる。

【0110】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

【0111】

（１）上記第２実施形態に示す技術を上記第３実施形態に適用し、検出抵抗体Ｒｓの他端あるいは検出抵抗体ＲｓＢの他端にダイオードを接続してもよい。また、上記第２実施形態に示す技術を上記第４実施形態に適用し、検出抵抗体Ｒｓ＿１～Ｒｓ’’＿１，Ｒｓ＿２～Ｒｓ’’＿２，Ｒｓ＿３～Ｒｓ’’＿３の他端にダイオードを接続してもよい。

【0112】

（２）上記第３施形態における圧力センサ１０Ｂを複数接続し、センサシステムを構築してもよい。

【0113】

（３）上記第３実施形態に示す技術を上記第２実施形態に適用し、電力状態検出部６０＿１～６０＿３の各々に検出抵抗体ＲｓＢを具備させてもよい。上記第３実施形態に示す技術を上記第４実施形態に適用し、電力状態検出部６０Ｃ＿１～６０Ｃ＿３の各々に複数の検出抵抗体ＲｓＢを具備させてもよい。

【0114】

（４）上記第３実施形態において、検出抵抗体ＲｓＢの数は１個に限定されず、複数であってもよい。

【0115】

（５）上記第４実施形態において、圧力センサ１０Ｃ＿１～１０Ｃ＿３の各々には３つの検出抵抗体が具備されていたが、検出抵抗体の数は２つでもよく、あるいは４つ以上でもよい。

【0116】

（６）上記各実施形態において、メンブレン２２の形状および固定構造は一例にすぎず、本発明の圧力センサ１０は、メンブレン２２が圧力に応じて適切に変形する、他の任意の形状および固定構造を採用できる。また、メンブレン２２は、上記各実施形態で示したステムや金属板のみには限定されず、その他形状および材質のメンブレンを用いることも可能である。

【符号の説明】

【0117】

１，１Ａ，１Ｃ…センサシステム
１０，１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０Ａ＿１，１０Ａ＿２，１０Ａ＿３，１０Ｂ，１０Ｃ＿１，１０Ｃ＿２，１０Ｃ＿３…圧力センサ
１２…接続部材
１２ａ…ねじ溝
１２ｂ…流路
１４…抑え部材
２０…ステム
２１…フランジ部
２２…メンブレン
２２ａ…内面
２２ｂ…外面
２４…第１歪領域
２６…第２歪領域
３０，３０＿１，３０＿２，３０＿３…検出回路
Ｒ１…第１センサ抵抗体
Ｒ２…第２センサ抵抗体
Ｒ３…第３センサ抵抗体
Ｒ４…第４センサ抵抗体
Ｒｏ…出力抵抗
４１，４２，４３，４４，４５，４５＿１，４５＿２，４５＿３，４５Ｂ，４５’＿１，４５’＿２，４５’＿３，４５’’＿１，４５’’＿２，４５’’＿３…電極部
５１，５２，５３，５４，５５…接続点
６０，６０＿１，６０＿２，６０＿３，６０Ｂ，６０Ｃ＿１，６０Ｃ＿２，６０Ｃ＿３…電力状態検出部
Ｒｓ，Ｒｓ＿１，Ｒｓ＿２，Ｒｓ＿３，ＲｓＢ，Ｒｓ’＿１，Ｒｓ’’＿１，Ｒｓ’＿２，Ｒｓ’’＿２，Ｒｓ’＿３，Ｒｓ’’＿３…検出抵抗体
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ダイオード
７０…電力状態検出部
８２，８２＿１～８２＿３…接続配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】