特許7557743ＡＥセンサ素子構造、ＡＥセンサ用音片アレイ、およびＡＥセンサ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-19
(45)【発行日】2024-09-30
(54)【発明の名称】ＡＥセンサ素子構造、ＡＥセンサ用音片アレイ、およびＡＥセンサ
(51)【国際特許分類】
G01H 17/00 20060101AFI20240920BHJP
G01M 99/00 20110101ALI20240920BHJP
G01H 11/08 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
G01H17/00 Z
G01M99/00 Z
G01H11/08 A
G01H11/08 D
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021066350
(22)【出願日】2021-04-09
(65)【公開番号】P2022161486
(43)【公開日】2022-10-21
【審査請求日】2023-11-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000203634
【氏名又は名称】多摩川精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119264
【弁理士】
【氏名又は名称】富沢 知成
(72)【発明者】
【氏名】田中 浩
【審査官】佐々木 崇
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０４６３２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０９６１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１５５３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４６１１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１２３８２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２２６０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２３１０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１７４２５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１２４４６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｈ １／００－１７／００
Ｇ０１Ｍ１３／００－１３／０４５
９９／００
Ｇ０１Ｎ２９／００－２９／５２
Ｈ０４Ｒ１７／００－１７／０２
１７／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が偶数であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲをその中央を基準として分割することによって、より長い方のグループとより短い方のグループの２グループにグループ分けして各グループから順に該カンチレバーを選択して並べた形態となっており、
配列の両端部のカンチレバーは最長・最短以外のカンチレバーである
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
【請求項2】
複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が５であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲの中央のカンチレバーを固定し、その前後に隣接してあるカンチレバーと合わせて計３本のカンチレバーからなるグループを特定してこれを中央グループとし、該中央グループより長い方の１本とより短い方の１本を特定してこれらもグループとみなして計３グループとし、
該中央グループ、その他のグループの一方、該中央グループ、その他のグループの他方、該中央グループ、の順に要素すなわちカンチレバーを取り出して並べた形態となっており、
配列の両端部のカンチレバーは最長・最短以外のカンチレバーである
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
【請求項3】
複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が７以上の奇数であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲの中央のカンチレバーを固定し、その前後各方向すなわち短長各方向に１つ置きに選択したカンチレバーと合わせて複数本のカンチレバーからなるグループを特定してこれを中央グループとし、
該中央のカンチレバーより長いカンチレバーでありかつ該中央グループに属さないカンチレバーからなる長片グループと、
該中央のカンチレバーより短いカンチレバーでありかつ該中央グループに属さないカンチレバーからなる短片グループを特定して、計３グループとし、
該長片グループから連続して取り出さず、
該短片グループから連続して取り出さず、
かつ配列の両端部のカンチレバーを最長・最短以外の音片アレイとする他は、
各グループから任意の順に要素すなわちカンチレバーを取り出して並べた形態となっている
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
【請求項4】
下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ５＞の定義下、実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
であることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
【請求項5】
下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ７＞の定義下、実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ
であることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の総和を「実際総和」ＳＤとする。
【請求項6】
下記＜Ｔ８＞および＜Ｔ９＞の定義下、Ｄｎ ＞ ｄｎ
であることを特徴とする、請求項４、５のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
【請求項7】
下記＜Ｔ１＞の定義下、隣接するカンチレバー間において、該順配列ｐＲとは逆順（順配列ｐＲが降順であれば昇順、昇順であれば降順）になる箇所が一箇所以上あることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
【請求項8】
請求項４、５、６のいずれかに記載の特徴を備えることを特徴とする、請求項７に記載のＡＥセンサ素子構造。
【請求項9】
ニオブ酸リチウム製であることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
【請求項10】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造を備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ。
【請求項11】
請求項１０に記載のＡＥセンサ用音片アレイを備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はＡＥセンサ素子構造、ＡＥセンサ用音片アレイ、およびＡＥセンサに係り、特に、設備の状態監視や非破壊検査のＡＥ法に用いるＡＥセンサにおいて、隣接するカンチレバーの不要振動の伝播を抑制することのできる、ＡＥセンサ素子構造等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
材料が外力の作用で変形、破壊に至る際に発生する音はアコースティックエミッション（音響放射、Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ 以下「ＡＥ」）と呼ばれるが、材料の表面に設置したＡＥセンサでＡＥを検出することにより、非破壊方式で材料の破壊過程を評価することができ（ＡＥ法）、これにより、構造物・設備のリアルタイムでの状態監視や非破壊検査を行うことができる。
【0003】
出願人は先に、複数の共振周波数を一度に出力でき、センサ出力を取り込んだ後の事後的なＦＦＴ演算などによる解析が不要で簡易的なリアルタイム解析を行うことのできるＡＥセンサ用音片アレイ構造として、ベースに複数の音片（カンチレバー）を備えてアレイ状に配置され、かつ一体成形されたＡＥセンサ用音片アレイ構造において、各音片がそれぞれ異なる共振周波数を持ち、これらの共振周波数が一度に出力され得る構成を開示した（特許文献１）。
【0004】
だが、かかる技術にも改良すべき点があった。それは、ＡＥセンサを複数個、または音片アレイを複数個配列した場合に、隣接するＡＥセンサ／カンチレバー間ではカンチレバー間の振動が干渉してしまう、ということである。この干渉は、共振周波数が近いほどより顕著に現れる。そこで、カンチレバーを複数個配列したＡＥセンサであっても、隣接するカンチレバー間における振動干渉を抑制できる方式を検討した。その結果、複数のＡＥセンサ用カンチレバーの配列を、長さ順にするのではなくて隣接するアレイ間の共振周波数差がより広くなるような順の配列とすることで振動干渉を抑制できることを見出し、以下《ｑ１》～《ｑ１１》に示す発明群として構成し、特許出願した（特許文献２）。
【0005】
《ｑ１》 三以上のカンチレバーが並べられて一体となっているＡＥセンサ用音片アレイ配列の構造であって、下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ５＞の定義下、
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
であることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ等の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ等の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
《ｑ２》 三以上のカンチレバーが並べられて一体となっているＡＥセンサ用音片アレイ配列の構造であって、下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ７＞の定義下、
実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ
であることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ等の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ等の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ等の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ等の総和を「実際総和」ＳＤとする。
《ｑ３》 下記＜Ｔ８＞および＜Ｔ９＞の定義下、
Ｄｎ ＞ ｄｎ
であることを特徴とする、《ｑ１》、《ｑ２》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
であることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ等の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ等の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
《ｑ２》 三以上のカンチレバーが並べられて一体となっているＡＥセンサ用音片アレイ配列の構造であって、下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ７＞の定義下、
実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ
であることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ等の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ等の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ等の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ等の総和を「実際総和」ＳＤとする。
《ｑ３》 下記＜Ｔ８＞および＜Ｔ９＞の定義下、
Ｄｎ ＞ ｄｎ
であることを特徴とする、《ｑ１》、《ｑ２》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
【0006】
《ｑ４》 三以上のカンチレバーが並べられて一体となっているＡＥセンサ用音片アレイ配列の構造であって、下記＜Ｔ１＞の定義下、隣接するカンチレバー間において、該順配列ｐＲとは逆順（順配列ｐＲが降順であれば昇順、昇順であれば降順）になる箇所が一箇所以上あることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
《ｑ５》 請求項１、２、３のいずれかに記載の特徴を備えることを特徴とする、《ｑ４》に記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
《ｑ６》 前記順配列ｐＲにおける共振周波数高低順と、前記カンチレバーの長短順が逆であることを特徴とする、《ｑ１》～《ｑ５》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
《ｑ５》 請求項１、２、３のいずれかに記載の特徴を備えることを特徴とする、《ｑ４》に記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
《ｑ６》 前記順配列ｐＲにおける共振周波数高低順と、前記カンチレバーの長短順が逆であることを特徴とする、《ｑ１》～《ｑ５》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
【0007】
《ｑ７》 ニオブ酸リチウム製であることを特徴とする、《ｑ１》～《ｑ６》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造。
《ｑ８》 《ｑ１》～《ｑ７》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造を備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ。
《ｑ９》 《ｑ８》に記載のＡＥセンサ用音片アレイを備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ。
《ｑ１０》 《ｑ１》～《ｑ７》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造に係る音片アレイ配列を構成する方法であって、下記＜Ｔ１’＞の規定下、該順配列ｐＲを２グループまたは３グループ以上にグループ分けし、各グループから順にカンチレバーを選択して並べることにより行うことを特徴とする、音片アレイ配列構成方法。
＜Ｔ１’＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
《ｑ１１》 前記グループ分けは前記順配列ｐＲの降順または昇順に従って行われることを特徴とする、《ｑ１０》に記載の音片アレイ配列構成方法。
《ｑ８》 《ｑ１》～《ｑ７》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造を備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ。
《ｑ９》 《ｑ８》に記載のＡＥセンサ用音片アレイを備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ。
《ｑ１０》 《ｑ１》～《ｑ７》のいずれかに記載のＡＥセンサ用音片アレイ配列構造に係る音片アレイ配列を構成する方法であって、下記＜Ｔ１’＞の規定下、該順配列ｐＲを２グループまたは３グループ以上にグループ分けし、各グループから順にカンチレバーを選択して並べることにより行うことを特徴とする、音片アレイ配列構成方法。
＜Ｔ１’＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
《ｑ１１》 前記グループ分けは前記順配列ｐＲの降順または昇順に従って行われることを特徴とする、《ｑ１０》に記載の音片アレイ配列構成方法。
【0008】
これら特許文献２開示の発明は、特許文献１開示の発明により得られる各効果に加えて、カンチレバーを複数個配列したＡＥセンサにおける音片アレイの配列を工夫するという簡単な方法によって、隣接するカンチレバー間における振動干渉を抑制できるという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０２０－４６３２２号公報「ＡＥセンサ用音片アレイ構造、ＡＥセンサ、およびそれらの製造方法」
【文献】特願２０２０－０２０２０５「ＡＥセンサ用音片アレイ配列構造、その配列構成方法、ＡＥセンサ用音片アレイ、およびＡＥセンサ」（本願出願時、未公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述の通り、カンチレバーをアレイ状に配列したマルチチャンネル型ＡＥセンサの素子構造において、特許文献１のようにカンチレバーの配列を長さ順とする構成から、特許文献２のように隣接カンチレバーの長さの差を広げる構成として隣接カンチレバー間の周波数差を広げることで、隣接カンチレバー間の振動干渉を抑制できることを、出願人は開示した。しかしながら、さらなる干渉抑制ができれば、なおよい。
【0011】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術を踏まえ、複数のカンチレバーがアレイ状に配置され、かつ一体成形されているＡＥセンサ素子において、隣接するカンチレバーの振動干渉をさらに高度に抑制することのできる、ＡＥセンサ素子構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本願発明者は上記課題について検討した結果、カンチレバー間にＡＥセンサ素子の厚み方向の溝を形成することによって隣接するカンチレバーの不要振動の伝播を抑制できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【0013】
〔１〕 複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が偶数であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲをその中央を基準として分割することによって、より長い方のグループとより短い方のグループの２グループにグループ分けして各グループから順に該カンチレバーを選択して並べた形態となっており、
配列の両端部のカンチレバーは最長・最短以外のカンチレバーである
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
〔２〕 複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が５であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲの中央のカンチレバーを固定し、その前後に隣接してあるカンチレバーと合わせて計３本のカンチレバーからなるグループを特定してこれを中央グループとし、該中央グループより長い方の１本とより短い方の１本を特定してこれらもグループとみなして計３グループとし、
該中央グループ、その他のグループの一方、該中央グループ、その他のグループの他方、該中央グループ、の順に要素すなわちカンチレバーを取り出して並べた形態となっており、
配列の両端部のカンチレバーは最長・最短以外のカンチレバーである
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
〔３〕 複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が７以上の奇数であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲの中央のカンチレバーを固定し、その前後各方向すなわち短長各方向に１つ置きに選択したカンチレバーと合わせて複数本のカンチレバーからなるグループを特定してこれを中央グループとし、
該中央のカンチレバーより長いカンチレバーでありかつ該中央グループに属さないカンチレバーからなる長片グループと、
該中央のカンチレバーより短いカンチレバーでありかつ該中央グループに属さないカンチレバーからなる短片グループを特定して、計３グループとし、
該長片グループから連続して取り出さず、
該短片グループから連続して取り出さず、
かつ配列の両端部のカンチレバーを最長・最短以外の音片アレイとする他は、
各グループから任意の順に要素すなわちカンチレバーを取り出して並べた形態となっている
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
〔４〕 下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ５＞の定義下、
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
であることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
〔５〕 下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ７＞の定義下、
実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ
であることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の総和を「実際総和」ＳＤとする。
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が偶数であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲをその中央を基準として分割することによって、より長い方のグループとより短い方のグループの２グループにグループ分けして各グループから順に該カンチレバーを選択して並べた形態となっており、
配列の両端部のカンチレバーは最長・最短以外のカンチレバーである
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
〔２〕 複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が５であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲの中央のカンチレバーを固定し、その前後に隣接してあるカンチレバーと合わせて計３本のカンチレバーからなるグループを特定してこれを中央グループとし、該中央グループより長い方の１本とより短い方の１本を特定してこれらもグループとみなして計３グループとし、
該中央グループ、その他のグループの一方、該中央グループ、その他のグループの他方、該中央グループ、の順に要素すなわちカンチレバーを取り出して並べた形態となっており、
配列の両端部のカンチレバーは最長・最短以外のカンチレバーである
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
〔３〕 複数のカンチレバーが一体となってアレイ状に配列されてなるＡＥセンサ素子構造であって、カンチレバー間に厚み方向の溝が形成されており、
それにより隣接する該カンチレバー間における振動干渉が抑制され、
該溝は厚み方向には非貫通でかつ厚み方向に直交する表面方向には貫通しており、
該溝の幅は該カンチレバーの幅よりも狭く形成されており、
該カンチレバーの数が７以上の奇数であり、
該カンチレバーの配列は、下記＜Ｔ１＞の規定下、
該順配列ｐＲの中央のカンチレバーを固定し、その前後各方向すなわち短長各方向に１つ置きに選択したカンチレバーと合わせて複数本のカンチレバーからなるグループを特定してこれを中央グループとし、
該中央のカンチレバーより長いカンチレバーでありかつ該中央グループに属さないカンチレバーからなる長片グループと、
該中央のカンチレバーより短いカンチレバーでありかつ該中央グループに属さないカンチレバーからなる短片グループを特定して、計３グループとし、
該長片グループから連続して取り出さず、
該短片グループから連続して取り出さず、
かつ配列の両端部のカンチレバーを最長・最短以外の音片アレイとする他は、
各グループから任意の順に要素すなわちカンチレバーを取り出して並べた形態となっている
ことを特徴とする、ＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
〔４〕 下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ５＞の定義下、
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
であることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
〔５〕 下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ７＞の定義下、
実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ
であることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の総和を「実際総和」ＳＤとする。
【0014】
〔６〕 下記＜Ｔ８＞および＜Ｔ９＞の定義下、
Ｄｎ ＞ ｄｎ
であることを特徴とする、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
〔７〕 下記＜Ｔ１＞の定義下、
隣接するカンチレバー間において、該順配列ｐＲとは逆順（順配列ｐＲが降順であれば昇順、昇順であれば降順）になる箇所が一箇所以上あることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
Ｄｎ ＞ ｄｎ
であることを特徴とする、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
〔７〕 下記＜Ｔ１＞の定義下、
隣接するカンチレバー間において、該順配列ｐＲとは逆順（順配列ｐＲが降順であれば昇順、昇順であれば降順）になる箇所が一箇所以上あることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
【0015】
〔８〕 〔４〕、〔５〕、〔６〕のいずれかに記載の特徴を備えることを特徴とする、〔７〕に記載のＡＥセンサ素子構造。
〔９〕 ニオブ酸リチウム製であることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
〔１０〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造を備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ。
〔１１〕 〔１０〕に記載のＡＥセンサ用音片アレイを備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ。
〔９〕 ニオブ酸リチウム製であることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造。
〔１０〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造を備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ用音片アレイ。
〔１１〕 〔１０〕に記載のＡＥセンサ用音片アレイを備えていることを特徴とする、ＡＥセンサ。
【発明の効果】
【0016】
本発明のＡＥセンサ素子構造、ＡＥセンサ用音片アレイ、およびＡＥセンサは上述のように構成されるため、これらによれば、複数のカンチレバーがアレイ状に配置され、かつ一体成形されたＡＥセンサ素子において、カンチレバー間に溝を形成することにより、隣接するカンチレバーの不要振動の伝播を抑制することができる。
【0017】
なお、上記〔１〕、〔２〕発明の従属的発明である上記〔３〕～〔８〕発明は特許文献２開示発明の特徴を引き継ぎ備える構成であり、したがってこれらには、本願発明の基礎であるカンチレバー間溝による不要振動伝播抑制効果に加え、あるいはかかる効果に先立ち、カンチレバーの配列を工夫するという簡単な方法により隣接するカンチレバー間における振動干渉を抑制できるという効果が得られる。上記〔３〕～〔８〕の発明における特徴的構成を、カンチレバー配列が単純な正順や逆順ではないことから、以後「非順配列型」とも言う。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明ＡＥセンサ素子構造の基本構成を２方向から示す説明図である。
【図2-2】本発明ＡＥセンサ素子構造の作用を示す説明図である。
【図3】本発明ＡＥセンサ素子構造における溝形成方法を示す説明図である。
【図4】本発明ＡＥセンサ素子構造の基本構成を示す斜視の説明図である。
【図6】本発明ＡＥセンサ素子構造の実施例を示す写真図である。
【図6-2】本発明ＡＥセンサ素子構造による不要振動抑制効果を示すグラフである。
【0019】
（以下の各図は、非順配列型の本発明ＡＥセンサ素子構造等に係る図である。）
【図7】非順配列型の本発明ＡＥセンサ素子構造の基本的構成を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。
【図8】本発明ＡＥセンサ素子構造の別の構成（その１）における配列の特徴を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。
【図9】本発明ＡＥセンサ素子構造の別の構成（その２）における配列の特徴を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。
【図10】本発明ＡＥセンサ素子構造の別の構成（その３）における配列の特徴を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。
【図11】本発明に係る音片アレイ配列構成方法例を示すフロー図である。
【図12】ＣＨ数が偶数の場合の本発明音片アレイ配列構成方法例を示す説明図である。
【図13】ＣＨ数が奇数（５以下）の場合の本発明音片アレイ配列構成方法例を示す説明図である。
【図13-2】ＣＨ数が奇数（７以上）の場合の本発明音片アレイ配列構成方法例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。各図では主としてカンチレバー４本による構成例を用いるが、本発明がカンチレバーの本数・長さや厚さ等のサイズ・その他の具体的仕様に限定されるものではない。
図１は、本発明ＡＥセンサ素子構造の基本構成を２方向から示す説明図である。図中（ａ）は平面視、（ｂ）は厚み方向から視た図である。図示するように本ＡＥセンサ素子構造Ｅ０１０は、複数のカンチレバーＣ０１、Ｃ０２、・・・が一体となってアレイ状に配列されてなる構造であって、カンチレバー間すなわち、Ｃ０１－Ｃ０２間、Ｃ０２－Ｃ０３間、・・・のベースＢ０９に、それぞれ厚み方向の溝Ｆ０１、Ｆ０２、・・・が形成されていることを、主たる構成とする。
図１は、本発明ＡＥセンサ素子構造の基本構成を２方向から示す説明図である。図中（ａ）は平面視、（ｂ）は厚み方向から視た図である。図示するように本ＡＥセンサ素子構造Ｅ０１０は、複数のカンチレバーＣ０１、Ｃ０２、・・・が一体となってアレイ状に配列されてなる構造であって、カンチレバー間すなわち、Ｃ０１－Ｃ０２間、Ｃ０２－Ｃ０３間、・・・のベースＢ０９に、それぞれ厚み方向の溝Ｆ０１、Ｆ０２、・・・が形成されていることを、主たる構成とする。
【0021】
図示するように、カンチレバーＣ０１－Ｃ０２間等のベースＢ０９に設けられる溝Ｆ０１等は、ＡＥセンサ素子の厚み方向に形成される。溝深さｔｈは、当然ながら、素子厚みｔよりも小さい。具体的な溝の深さ・幅・形状等の仕様や、隣接する溝Ｆ０１－Ｆ０２同士等の間におけるかかる仕様の共通性の有無は、特に限定されない。しかしながら、図示するような概略直方体の形状で、深さおよび幅も共通する溝Ｆ０１、Ｆ０２、Ｆ０３、・・・等とすることで、本発明所期の作用効果を十分に得ることができる。すなわち、溝Ｆ０１等によってカンチレバーＣ０１－Ｃ０２間等における隣接するカンチレバーの振動（不要振動）伝播経路が物理的に遮断され、これにより隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
【0022】
図２は、図２－２との対比として溝を有さないＡＥセンサ素子構造、つまり本発明の構成を有しないＡＥセンサ素子構造における作用を示す説明図である。また、図２－２は、本発明ＡＥセンサ素子構造の作用を示す説明図である。溝が設けられていない図２のＡＥセンサ素子構造Ｅ８１０では、たとえばカンチレバーＣ８２における振動はこれに隣接するカンチレバーＣ８１、Ｃ８３へも不要振動として伝播し、逆に隣接するカンチレバーＣ８３、Ｃ８１の振動はカンチレバーＣ８２への不要振動として伝播する。すなわち、カンチレバーは自身にて発生する振動が隣接するカンチレバーに対して不要振動として伝播することが抑制され得ず、また、隣接するカンチレバーにおける不要振動が自身に対して不要振動として伝播してくることからも防御され得ない。
【0023】
一方、図２－２に示すように、カンチレバーＣ２１－Ｃ２２間に溝Ｆ２１、カンチレバーＣ２２－Ｃ２３間に溝Ｆ２２、というようにカンチレバー間に厚み方向の溝を有する本発明ＡＥセンサ素子構造Ｅ２１０では、たとえばカンチレバーＣ２２における振動は、これに隣接するカンチレバーＣ２１との間の溝Ｆ２１による物理的な伝播経路遮断によってカンチレバーＣ２１に対して不要振動として伝播することが抑制され、同じく、隣接するカンチレバーＣ２３との間の溝Ｆ２２による物理的な遮断によってカンチレバーＣ２３に対して不要振動として伝播することが抑制される。
【0024】
逆に、隣接するカンチレバーＣ２３における振動は、これに隣接するカンチレバーＣ２２との間の溝Ｆ２２による物理的な播経路遮断によってカンチレバーＣ２２に対して不要振動として伝播することが抑制され、同じくカンチレバーＣ２１における振動も、隣接するカンチレバーＣ２２との間の溝Ｆ２１による物理的な遮断によってカンチレバーＣ２２に対して不要振動として伝播することが抑制される。
【0025】
すなわち本発明ＡＥセンサ素子構造Ｅ２１０では、隣接するカンチレバーとの間に溝が存在することにより、カンチレバーは自身にて発生する振動が隣接するカンチレバーに対して不要振動として伝播することが抑制されるとともに、隣接するカンチレバーにおける不要振動が自身に対して不要振動として伝播してくることからも防御される。このようにして、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
【0026】
図３は、本発明ＡＥセンサ素子構造における溝形成方法を示す説明図である。図示するように本発明の特徴であるカンチレバー間における厚み方向の溝は、本ＡＥセンサ素子の製造過程において、センサ素子材料Ａに対してブレード等の所定の加工手段Ｇを用いて、その厚み方向に所定仕様での切削処理を行うことにより、容易に形成することができる。溝予定箇所Ｆ０に対して、加工手段Ｇによる処理がなされる。
【0027】
図４は、本発明ＡＥセンサ素子構造の基本構成を示す斜視の説明図である。カンチレバーＣ４１における振動は、隣接するカンチレバーＣ４２との間のベースＢ４９に設けられた厚み方向の溝Ｆ４１によって伝播経路を遮断され、カンチレバーＣ４２における不要振動が抑制される。同様にカンチレバーＣ４２における振動も、溝Ｆ４１によって伝播経路を遮断され、カンチレバーＣ４１における不要振動発生が抑制される。このようにして振動干渉が抑制される。本ＡＥセンサ素子構造Ｅ４１０を構成する他のカンチレバーＣ４２、Ｃ４３等においても同様である。
【0028】
図５は、図１等に示す構成とは別の構成例を示す説明図である。図１、図４で示した構成例は後述する非順配列型のＡＥセンサ素子構造に係る例であるが、本発明が非順配列型に限定されず、特許文献１発明のような順序だった配列を有するＡＥセンサ素子構造をも範囲内とすることを示す。ＡＥセンサ素子構造Ｅ５１０はカンチレバーＣ５１、Ｃ５２、Ｃ５３、・・・が長さ順に配列しており、各カンチレバー間には溝Ｆ５１、Ｆ５２、・・・が設けられている。
【0029】
図６は、本発明ＡＥセンサ素子構造の実施例を示す写真図である。また表１は、本発明ＡＥセンサ素子構造による不要振動抑制効果の評価のため図６の実施例を用いて行った試験の実測結果であり、図６－２は、本発明ＡＥセンサ素子構造による不要振動抑制効果を示すグラフである。これらに示す通り、溝は素子厚みに対して２０％程度の深さで設けることによっても、不要振動出力を１０ｄＢ近くまで低下させることができるが、さらにその深さを５０％程度とすることによって２０ｄＢも低下させることができる。すなわち、センサ素子構造の強度を勘案した上で、ある程度以上の深さの溝を設けることが不要振動出力に有効であることが確認できた。
【0030】
【表1】
【0031】
以上説明したいずれかの構成のＡＥセンサ素子構造の材料は特に限定されないが、たとえばニオブ酸リチウムを好適に用いることができる。また、以上説明したいずれかの構成のＡＥセンサ素子構造を備えているＡＥセンサ用音片アレイ、また、かかるＡＥセンサ用音片アレイを備えているＡＥセンサも本発明の範囲内である。これらのことは、本発明ＡＥセンサ素子構造が後述する非順配列型であるか否かに関わらない。
【0032】
＜非順配列型ＡＥセンサ素子構造等について＞
以下では、カンチレバー間に厚み方向の溝を有するという本発明の基本構成を備えた、カンチレバーの配列に特徴を有する非順配列型のＡＥセンサ素子構造等について説明する。なお、説明に用いる図も含めて溝についての説明は省略するが、いずれの発明においても既に説明した溝を基本構成として備えていることは言うまでもない。
以下では、カンチレバー間に厚み方向の溝を有するという本発明の基本構成を備えた、カンチレバーの配列に特徴を有する非順配列型のＡＥセンサ素子構造等について説明する。なお、説明に用いる図も含めて溝についての説明は省略するが、いずれの発明においても既に説明した溝を基本構成として備えていることは言うまでもない。
【0033】
図７は、非順配列型の本発明ＡＥセンサ素子構造の基本的構成を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。図示するように本発明のＡＥセンサ素子構造１０は、三以上のカンチレバー１、２、３、・・・が並べられて一体となっているＡＥセンサ用音片アレイ配列の構造であって、下記＜Ｔ１＞ ～ ＜Ｔ５＞の定義下、下式に示す条件を満たすことを主たる構成とする。なお、図ではカンチレバー数は４本であるが、これは例示であり、本発明がこれに限定されるものではない。図１３－２までの各図を用いる説明においても同様である。
【0034】
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ ・・・（式１）
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ等の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ等の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ２＞ 該順配列時における各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を仮想し、これを「順配列時隣接周波数差」ｄａ、ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ３＞ 実際の配列Ｒにおける各隣接カンチレバー間の共振周波数の差を「実際隣接周波数差」Ｄａ、Ｄｂ、・・・とする。
＜Ｔ４＞ 該順配列時隣接周波数差ｄａ等の中の最小値を「順配列時最小値」Ｍｄとする。
＜Ｔ５＞ 該実際隣接周波数差Ｄａ等の中の最小値を「実際最小値」ＭＤとする。
【0035】
なお、上記特徴を有する以外は、上述した特許文献１発明と基本的に構成を共通とする。すなわち、本発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造１０は、ベース９に複数の音片（カンチレバー）１、２、３、・・・を備えてなり、音片１等はそれぞれ異なる共振周波数を持ち、これらの共振周波数が一度に出力され得る。本ＡＥセンサ用音片アレイ構造１０は、圧電、静電、歪み抵抗など電気的に出力可能な検出構造である。なお、設けられる音片１等の数は、図示する例には限定されず、用途・用法・所望の精度などによって適宜の数とすることができる。
【0036】
また、本ＡＥセンサ用音片アレイ構造１０は、マイクロマシン技術によって圧電材料、静電材料等である単結晶基板上に形成することができる。特に圧電材料を好適に用いることができる。各カンチレバー１等には電極が形成され、電極により共振周波数出力が電気的に検出される。また、電極は対向２面以上に設けられるが各カンチレバー１等の４面に設ける構成とすることがより望ましい。その方が、カンチレバー１等の振動をより高精度に検知でき、本発明の目的により合致し、本発明の効果をより高度に得られるからである。また、それぞれの電極から出力される信号は分離可能であるため、ＡＥセンサとしては、１出力型でありながら複数の共振周波数を一度に出力するという従来にない形態である。
【0037】
かかる構成の本発明ＡＥセンサ用音片アレイ構造１０では、単結晶材料である基板上に複数の片もち梁状のカンチレバー１等が、同一ベース９から伸びるように配置され、それぞれのカンチレバー１等が異なる共振周波数を持ち、当該共振周波数は一定規則の間隔を持つように形状が設計されているものとすることができる。つまり、複数の共振周波数が離散的に各カンチレバー１等に配置されている構造である。
【0038】
そして、本発明の特徴的構成である、
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
を満たすことにより本発明では、カンチレバーＺ１、Ｚ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造Ｚ１０よりも、カンチレバー１、２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。このことについては、追って図１－２等を用いてもさらに説明する。
実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ
を満たすことにより本発明では、カンチレバーＺ１、Ｚ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造Ｚ１０よりも、カンチレバー１、２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。このことについては、追って図１－２等を用いてもさらに説明する。
【0039】
本図では、特許文献１発明ＡＥセンサ用音片アレイ構造Ｚ１０のカンチレバーの長さ順配列Ｚ１－Ｚ２－Ｚ３－Ｚ４ における隣接周波数の最小値（順配列時最小値）よりも、本発明ＡＥセンサ素子構造１０のカンチレバー配列の長さ順配列１－２－３－４ における隣接周波数の最小値（実際最小値）の方が大きくなっており、それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。 本図では、本発明ＡＥセンサ素子構造１０の配列は、特許文献１発明ＡＥセンサ素子構造Ｚ１０のカンチレバー配列がＺ３－Ｚ１－Ｚ４－Ｚ２ に変更されて、カンチレバー１－２－３－４ となっている形である。
【0040】
なお、図中において左に示した特許文献１発明の構成は「従来」と表示し、右に示した本発明の構成に係る表示中の「（旧ＣＨ－）」は、特許文献１発明構成における配置位置を示す。また、特許文献１発明、本発明のいずれにおいても、音片アレイ配列における各カンチレバーの位置は、左から順にチャンネル１（ＣＨ１）、チャンネル２（ＣＨ２）、・・・と表示し、隣接周波数差を考える場合の隣接カンチレバー（隣接チャンネル、隣接ＣＨ）は、ＣＨ１－ＣＨ２、・・・のように表示する（以降の各図、各表においても同様である）。
【0041】
カンチレバーの長さと共振周波数の相関について、説明する。下式（２）に示す通り、カンチレバーの断面積、断面形状が同一である限り、カンチレバー間の共振周波数の大きさはカンチレバーの長さＬの二乗に反比例する。なお、ｆｎ：ｎ次の共振周波数、 Ｅ：縦弾性係数、 Ｉ：断面二次モーメント、 Ａ：断面積、 Ｌ：カンチレバーの長さ、 ρ：密度、 ｋｎ：境界条件のλ（境界条件で決まる係数） である。
【0042】
【数1】
【0043】
各カンチレバーの断面積を変えることに基づいて、本発明所期の課題を解決するための共振周波数の配列を構成することも、本発明からは除外されない。しかしながら、製造工程、使用態様、いずれの観点からも、各カンチレバーの断面積・断面形状は同一として、その長さを変えることに基づいて共振周波数の配列を構成する方が望ましい。したがって以下は、各カンチレバーの長さを変えることによる構成を前提として説明する。すなわち、かかる構成においては、順配列ｐＲにおける共振周波数高低順と、カンチレバーの長短順が逆である。
【0044】
図７－２は、図７に示す基本的構成における配列の特徴を示すための説明図である。また表２は、当該配列の特徴である周波数差を示す表である。隣接周波数差は、特許文献１発明での相隣接する二つのカンチレバー間（ＣＨ間）における共振周波数を用いて、左から順にａ、ｂ、ｃ、・・・と定義する（以降の各図による説明においても同様である）。したがって、本図等の中では、
ａ：特許文献１発明に係るカンチレバーｐ１－ｐ２間の隣接周波数差、
ｂ：特許文献１発明に係るカンチレバーｐ２－ｐ３間の隣接周波数差、
ｃ：特許文献１発明に係るカンチレバーｐ３－ｐ４間の隣接周波数差
である（以降の各図表においても同様とする）。
ａ：特許文献１発明に係るカンチレバーｐ１－ｐ２間の隣接周波数差、
ｂ：特許文献１発明に係るカンチレバーｐ２－ｐ３間の隣接周波数差、
ｃ：特許文献１発明に係るカンチレバーｐ３－ｐ４間の隣接周波数差
である（以降の各図表においても同様とする）。
【0045】
【表2】
【0046】
図等に示すように、特許文献１発明ＡＥセンサ素子構造ｐ１０における隣接周波数差を左から順に、ａ、ｂ、ｃ とした場合、本ＡＥセンサ素子構造１０における隣接周波数差は、左から順に、ａ＋ｂ、ａ＋ｂ＋ｃ、ｂ＋ｃ となる。そうすると、実際最小値ＭＤがａ＋ｂ、ａ＋ｂ＋ｃ、ｂ＋ｃのいずれの場合であっても、なおかつ順配列時最小置Ｍｄがａ、ｂ、ｃのいずれをとる場合であっても、常に、ＭＤ＞Ｍｄ が成立する。
【0047】
つまり、
ａ＜ｂ＜ｃ の場合は、Ｍｄ＝ａ、ＭＤ＝ａ＋ｂ、
ａ＜ｃ＜ｂ の場合は、Ｍｄ＝ａ、ＭＤ＝ａ＋ｃ、
ｂ＜ａ＜ｃ の場合は、Ｍｄ＝ｂ、ＭＤ＝ａ＋ｂ、
ｂ＜ｃ＜ａ の場合は、Ｍｄ＝ｂ、ＭＤ＝ｂ＋ｃ、
ｃ＜ａ＜ｂ の場合は、Ｍｄ＝ｃ、ＭＤ＝ａ＋ｃ、
ｃ＜ｂ＜ａ の場合は、Ｍｄ＝ｃ、ＭＤ＝ｂ＋ｃ、
であり、常に、ＭＤ＞Ｍｄ が成立する。
ａ＜ｂ＜ｃ の場合は、Ｍｄ＝ａ、ＭＤ＝ａ＋ｂ、
ａ＜ｃ＜ｂ の場合は、Ｍｄ＝ａ、ＭＤ＝ａ＋ｃ、
ｂ＜ａ＜ｃ の場合は、Ｍｄ＝ｂ、ＭＤ＝ａ＋ｂ、
ｂ＜ｃ＜ａ の場合は、Ｍｄ＝ｂ、ＭＤ＝ｂ＋ｃ、
ｃ＜ａ＜ｂ の場合は、Ｍｄ＝ｃ、ＭＤ＝ａ＋ｃ、
ｃ＜ｂ＜ａ の場合は、Ｍｄ＝ｃ、ＭＤ＝ｂ＋ｃ、
であり、常に、ＭＤ＞Ｍｄ が成立する。
【0048】
このように、実際最小値ＭＤ ＞ 順配列時最小置Ｍｄ の条件を満たす音片アレイ配列を有する本ＡＥセンサ素子構造１０は、カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・を長さ順に配列する特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造ｐ１０よりも、カンチレバー１、２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
【0049】
図８は、本発明ＡＥセンサ素子構造の別の構成（その１）における配列の特徴を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。また表３は、当該配列の特徴である周波数差を示す表である。上述の＜Ｔ１＞ ～＜Ｔ５＞に加えて下記＜Ｔ６＞、＜Ｔ７＞の定義下、
実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ ・・・（式３）
を満たすことにより、本ＡＥセンサ用音片アレイ構造２１０では、カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造ｐ１０よりも、カンチレバー２１、２２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ等の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ等の総和を「実際総和」ＳＤとする。
実際総和ＳＤ ＞ 順配列時総和Ｓｄ ・・・（式３）
を満たすことにより、本ＡＥセンサ用音片アレイ構造２１０では、カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造ｐ１０よりも、カンチレバー２１、２２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
＜Ｔ６＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ等の総和を「順配列時総和」Ｓｄとする。
＜Ｔ７＞ 前記実際隣接周波数差Ｄａ等の総和を「実際総和」ＳＤとする。
【0050】
【表3】
【0051】
表３に示すように本例のＡＥセンサ素子構造２１０は、実際総和ＳＤ＝２ａ＋３ｂ＋２ｃ であり、これは、順配列時総和Ｓｄ＝ａ＋ｂ＋ｃ よりも大きい。つまり、隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・の総和ＳＤが、順配列時の総和Ｓｄよりも大きい配列構成とすることにより、カンチレバー２１、２２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができ、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。なお、本ＡＥセンサ素子構造２１０は、ここに述べた（式３）ＳＤ＞Ｓｄ の条件の他に、上述した（式２）ＭＤ＞Ｍｄ の条件をも満たすように構成された配列構造としてもよい。
【0052】
図９は、本発明ＡＥセンサ素子構造の別の構成（その２）における配列の特徴を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。また表４は、当該配列の特徴である周波数差を示す表である。上述の＜Ｔ１＞ ～＜Ｔ７＞に加えて下記＜Ｔ８＞、＜Ｔ９＞の定義下、
Ｄｎ ＞ ｄｎ ・・・（式４）
を満たすことにより、本ＡＥセンサ用音片アレイ構造３１０では、カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造ｐ１０よりも、カンチレバー３１、３２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
Ｄｎ ＞ ｄｎ ・・・（式４）
を満たすことにより、本ＡＥセンサ用音片アレイ構造３１０では、カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造ｐ１０よりも、カンチレバー３１、３２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
＜Ｔ８＞ 前記順配列時隣接周波数差ｄａ、ｄｂ、・・・、および前記実際隣接周波数差Ｄａ、Ｄｂ、・・・は、いずれも共振周波数数値の降順であるか、または、いずれも共振周波数数値の昇順である。
＜Ｔ９＞ 対応する（同一順位である）該順配列時隣接周波数差、該実際隣接周波数差を、それぞれｄｎ、Ｄｎとする。
【0053】
【表4】
【0054】
表４に示すように、順配列時隣接周波数差ｄｎと実際隣接周波数差Ｄｎを比較すると、ＣＨ１－ＣＨ２間ではａ＜ａ＋ｂ、ＣＨ２－ＣＨ３間ではｂ＜ａ＋ｂ＋ｃ、ＣＨ３－ＣＨ４間ではｃ＜ｂ＋ｃ、であって、常にｄｎ＜Ｄｎが成り立っている。つまり、任意の実際隣接周波数差Ｄｎが常に、対応する（同一順位である）順配列時隣接周波数差Ｄｎよりも大きい配列構成とすることにより、カンチレバー３１、３２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができ、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
【0055】
なお、本ＡＥセンサ素子構造３１０は、ここに述べた（式４）Ｄｎ＞ｄｎ の条件を満足することが必要十分な構成の配列構造ではあるが、この条件を満足する場合には必ず、上記（式２）ＭＤ＞Ｍｄ、（式３）ＳＤ＞Ｓｄ の各条件をも満足することになる。
【0056】
図１０は、本発明ＡＥセンサ素子構造の別の構成（その３）における配列の特徴を特許文献１発明のそれと対比して示す模式的な説明図である。図示するように本発明のＡＥセンサ素子構造４１０は、三以上のカンチレバー４１、４２、４３、・・・が並べられて一体となっているＡＥセンサ用音片アレイ配列の構造であって、下記＜Ｔ１＞の定義下、隣接するカンチレバー４１－４２間等において、順配列ｐＲとは逆順Ｒｖ（順配列ｐＲが降順であれば昇順、昇順であれば降順）になる箇所が一箇所以上あることを、主たる構成とする。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
＜Ｔ１＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を仮想し、これを「順配列」ｐＲとする。
【0057】
図１０では、特許文献１発明ＡＥセンサ素子構造ｐ１０は当然ながら全般において正順Ｆｗ（ここでは降順が正順Ｆｗ、昇順が逆順Ｒｖ）の構成であるが、一方、本発明ＡＥセンサ素子構造４１０では、ＣＨ１－ＣＨ２間において逆順Ｒｖ、ＣＨ２－ＣＨ３間において正順Ｆｗ、そしてＣＨ３－ＣＨ４間において再び逆順Ｒｖの構成である。カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・等を、それらの長さを変えずに配列が変更される場合、途中に一以上の逆順Ｒｖを設けることによって、上記（式３）に示した実際総和ＳＤは順配列時総和Ｓｄよりも大きくなることは、容易に把握できる。
【0058】
かかる条件を満たすことにより、本ＡＥセンサ用音片アレイ構造４１０では、カンチレバーｐ１、ｐ２、・・・を長さ順に配列する上記特許文献１発明のＡＥセンサ用音片アレイ構造ｐ１０よりも、カンチレバー４１、４２、・・・等を隣接するカンチレバー間の共振周波数差がより大きくなるような配列順とすることができる。それによって、隣接するカンチレバー間における振動干渉が抑制される。
【0059】
なお、本ＡＥセンサ素子構造４１０は、ここに示した逆順具有という条件を満足することが必要十分な構成の配列構造ではあるが、上記（式１）、（式２）、（式３）の少なくともいずれかの条件をも具備する構成であってもよい。つまり、（式１）～（式３）のいずれか、（式１）＋（式２）、（式１）＋（式３）、（式２）＋（式３）、（式１）～（式３）の全て、のいずれかが上記逆順具有条件に付加された構成も、本発明の範囲内である。
【0060】
上述したいずれかの本発明ＡＥセンサ用音片アレイ構造を構成するための材料としては特に、圧電材料、または圧電材料を含むものを用いることしてもよい。圧電材料としては従来ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が主として用いられており、本願発明においてもこれを材料とすることが排除はされないが、本願発明は特にニオブ酸リチウム（ＬＮ）の使用を主に想定して構成されているため、以下の説明ではＬＮ製である音片アレイ構造を前提とする。
【0061】
なお、以上説明したいずれかのＡＥセンサ素子構造を備えているＡＥセンサ用音片アレイ、またかかるＡＥセンサ用音片アレイを備えているＡＥセンサ、加えて、擬似的なリアルタイムＦＦＴ（高速フーリエ変換）が可能なＡＥセンサも、本発明の範囲内である。さらに、以上説明したいずれかのＡＥセンサ用音片アレイ構造製造方法を含むＡＥセンサ製造方法もまた、本発明の範囲内である。
【0062】
次に、本発明音片アレイ配列構成方法について説明する。
本発明音片アレイ配列構成方法は、上述のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造に係る音片アレイ配列を構成する方法であって、下記＜Ｔ１’＞の規定下、順配列ｐＲを２グループまたは３グループ以上にグループ分けし、各グループから順に音片アレイを選択して並べることにより行う音片アレイ配列構成方法である。なおかかるフローは、電子計算機により実行されるプログラムの形態をとることによって、簡易、効率的、かつ高速なルーチンとすることができるため、かかる構成が推奨される。
＜Ｔ１’＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
本発明音片アレイ配列構成方法は、上述のいずれかに記載のＡＥセンサ素子構造に係る音片アレイ配列を構成する方法であって、下記＜Ｔ１’＞の規定下、順配列ｐＲを２グループまたは３グループ以上にグループ分けし、各グループから順に音片アレイを選択して並べることにより行う音片アレイ配列構成方法である。なおかかるフローは、電子計算機により実行されるプログラムの形態をとることによって、簡易、効率的、かつ高速なルーチンとすることができるため、かかる構成が推奨される。
＜Ｔ１’＞ 全てのカンチレバーをその共振周波数の高低順に並べてなる配列を規定し、これを「順配列」ｐＲとする。
【0063】
すなわち、順配列ｐＲを任意の方式によって複数のグループに分割し、各グループから順にカンチレバーを取出して、それを並べることにより、順配列ｐＲを崩し、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する構成を得るのが、本方法の考え方である。なお、かかる本音片アレイ配列構成方法では、グループ分けは、順配列ｐＲの降順または昇順に従って行うものとすることができる。以下、具体的な例をもって説明する。
【0064】
図１１は、本発明に係る音片アレイ配列構成方法例を示すフロー図である。図示するように本例フローでは、初期状態＝カンチレバーの長さ順配列を前提とし、これに対して配列変更の各手順を施していく。まず、使用カンチレバー総数（ＣＨ数）が偶数であるか奇数であるかを判別し、ＣＨ数が偶数の場合は、全体を２グループに分ける（グループ化）し、各グループに含まれる要素（個別のカンチレバー）を交互に取り出して順に配列化することで音片アレイ配列構成方法とする。本フローにより処理することで順配列ｐＲが崩され、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する配列構成とし得る。
【0065】
一方、ＣＨ数が奇数の場合は、それが５本以下であるか７本以上であるかによって異なる処理フローとする。ＣＨ数が５本以下の場合は、まず中央のＣＨすなわちＣＨＮを固定し、３グループにグループ化する。そして、各グループに含まれる要素（個別のカンチレバー）を交互に取り出して順に配列化することで音片アレイ配列構成方法とする。中央のＣＨであるＣＨＮを含むグループは、ＣＨＮ－１であるＣＨ（順配列ｐＲにおいてＣＨＮに隣接する長い方のカンチレバー）、およびＣＨＮ＋１であるＣＨ（順配列ｐＲにおいてＣＨＮに隣接する短い方のカンチレバー）から構成されることとし、残る２グループは、ＣＨＮを含むグループよりも長いカンチレバーのグループ、および短いカンチレバーのグループとする。
【0066】
本フローにより処理することで順配列ｐＲが崩され、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する配列構成とし得る。なお、ＣＨ数が３である場合、各カンチレバーが即各グループであり、この場合の配列は、ＣＨＮ（ＣＨ２）－ＣＨ１－ＣＨ３ となる。ＣＨ数が５の場合の詳細については、図７により後述する。
【0067】
ＣＨ数が７本以上の場合も同様に、まず中央のＣＨすなわちＣＨＮを固定し、３グループにグループ化する。そして、各グループに含まれる要素（個別のカンチレバー）を交互に取り出して順に配列化することで音片アレイ配列構成方法とする。しかし、ＣＨ数７本以上の場合は５本以下の場合と異なるグループ化方法をとる。
【0068】
すなわち、中央のＣＨであるＣＨＮを含むグループは、ＣＨＮ－２、ＣＨＮ－４、・・・、およびＣＨＮ＋２、ＣＨＮ＋４、・・・のように、ＣＨＮから長短両方向に向かってそれぞれ一つ置きのＣＨ（カンチレバー）を選択してグループの要素とする。そして残る２グループは、ＣＨＮよりも長いカンチレバーであって残っているＣＨのグループ、および短いカンチレバーであって残っているＣＨのグループとする。本フローにより処理することで順配列ｐＲが崩され、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する配列構成とし得る。
【0069】
図１２は、ＣＨ数が偶数の場合の本発明音片アレイ配列構成方法例を示す説明図である。図では、ＣＨ数４（カンチレバー数４脚）とＣＨ数６（同６脚）の例を示す。いずれの例でも、順配列ｐＲを中央で分割して２グループ化する。そして、より長い方をグループＡ（Ｇｒ．Ａ）、短い方をグループＢ（Ｇｒ．Ｂ）とし、各グループから交互に要素（ＣＨ）を取り出して配列を形成する。この場合、Ｇｒ．Ａ、Ｇｒ．Ｂのいずれを左端にしてもよい。また、本方法によれば、各グループＧｒ．Ａ、Ｇｒ．Ｂ間には、図中破線矢印で示すように、グループとしての周波数差が形成されるような配置となる。このように、本方法によって良好な所期の配列構成を得ることができる。
【0070】
図１３は、ＣＨ数が奇数（５以下）の場合の本発明音片アレイ配列構成方法例を示す説明図である。図では、ＣＨ数５（カンチレバー数５脚）の例を示す。図示するように中央のＣＨであるＣＨＮすなわちＣＨ３を含むグループＡ（Ｇｒ．Ａ）は、ＣＨＮ－１であるＣＨつまり旧ＣＨ１（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ１）、およびＣＨＮ＋１であるＣＨつまり旧ＣＨ５（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ５）、合計３本のカンチレバーから構成され、残る２グループは、ＣＨＮを含むグループよりも長いカンチレバーである旧ＣＨ２（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ２）のみからなるグループＢ（Ｇｒ．Ｂ）、および短いカンチレバーである旧ＣＨ４（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ４）のみからなるグループ（Ｇｒ．Ｃ）とする。
【0071】
そして、各グループＧｒ．Ａ、Ｇｒ．Ｂ、Ｇｒ．Ｃから交互に一つずつ要素（カンチレバー）を取り出して配列するが、左端はＧｒ．Ａの要素から始めることが望ましい。各グループＧｒ．Ａ、Ｂ、Ｃの要素数はそれぞれ３、１、１であり、要素数の多いＧｒ．Ａから要素選択をしていくことで、グループＡ－Ａが連続して配置されることを防止でき、本発明の目的上好ましいからである。本フローにより処理することで順配列ｐＲが崩され、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する配列構成とし得る。なおまた、本方法でも、各グループＧｒ．Ａ、Ｇｒ．Ｂ、Ｇｒ．Ｃ相互の間には、図中実線矢印で示すように、グループとしての周波数差が形成されるような配置となる。このように、本方法によって良好な所期の配列構成を得ることができる。
【0072】
図１３－２は、ＣＨ数が奇数（７以上）の場合の本発明音片アレイ配列構成方法例を示す説明図である。図では、ＣＨ数７（カンチレバー数７脚）の例を示す。図示するように中央のＣＨであるＣＨＮすなわちＣＨ４を含むグループＡ（Ｇｒ．Ａ）は、ＣＨＮ－２であるＣＨつまり旧ＣＨ２（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ２）、およびＣＨＮ＋２であるＣＨつまり旧ＣＨ６（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ６）、合計３本のカンチレバーから構成され、残る２グループは、ＣＨＮを含むグループよりも長いカンチレバーである旧ＣＨ１ならびに旧ＣＨ３（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ１、ＣＨ３）からなるグループＢ（Ｇｒ．Ｂ）、および短いカンチレバーである旧ＣＨ４ならびに旧ＣＨ６（順配列ｐＲにおけるカンチレバーＣＨ４、ＣＨ６）からなるグループＣ（Ｇｒ．Ｃ）とする。
【0073】
そして、各グループＧｒ．Ａ、Ｇｒ．Ｂ、Ｇｒ．Ｃから交互に一つずつ要素（カンチレバー）を取り出して配列するが、図７により説明したＣＨ数が５以下の場合と違い、左端をＧｒ．Ａから取り出すことを必ずしも推奨しない。各グループＧｒ．Ａ、Ｂ、Ｃの要素数はそれぞれ３、２、２と複数であり、あえてＧｒ．Ａから要素選択をしなくても、同一グループが連続して配置されることを防止できるからである。図では、Ｇｒ．Ｂから左端のカンチレバーを選択している。本フローにより処理することで順配列ｐＲが崩され、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する配列構成とし得る。なおまた、本方法でも、各グループＧｒ．Ａ、Ｇｒ．Ｂ、Ｇｒ．Ｃ相互の間には、図中実線矢印で示すように、グループとしての周波数差が形成されるような配置となる。このように、本方法によって良好な所期の配列構成を得ることができる。
【0074】
なお、図１１～１３－２を用いて説明した方法は本音片アレイ配列構成方法の一例であり、本発明がこれらに限定されるものではない。要するに、順配列ｐＲを、任意の方式によって複数のグループに分割し、各グループから順にカンチレバーを取出して、それを並べることにより、順配列ｐＲを崩し、上述した（式１）～（式３）の条件や逆順具有条件の少なくともいずれかに該当する構成を得られる方法である限り、本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明のＡＥセンサ素子構造、ＡＥセンサ用音片アレイ、およびＡＥセンサによれば、複数のカンチレバーがアレイ状に配置され、かつ一体成形されたＡＥセンサ素子において、カンチレバー間に溝を形成することにより、隣接するカンチレバーの不要振動の伝播を抑制することができる。したがって、ＡＥセンサ製造・使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【0076】
Ａ…センサ素子材料
Ｂ０９、Ｂ４９、Ｂ５９…ベース
Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４、Ｃ５１、Ｃ５２、Ｃ５３、Ｃ５４、Ｃ６１，Ｃ６２、Ｃ６３、Ｃ６４、Ｃ８１、Ｃ８２、Ｃ８３、Ｃ８４…カンチレバー（音片）
Ｅ０１０、Ｅ２１０、Ｅ４１０、Ｅ５１０、Ｅ６１０、Ｅ８１０…ＡＥセンサ素子構造
Ｆ０１、Ｆ０２、Ｆ０３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ４１、Ｆ４２、Ｆ４３、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ５３、Ｆ６１、Ｆ６２、Ｆ６３…溝
Ｆ０…溝予定箇所
Ｇ…加工手段（ブレード）
Ｂ０９、Ｂ４９、Ｂ５９…ベース
Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４、Ｃ５１、Ｃ５２、Ｃ５３、Ｃ５４、Ｃ６１，Ｃ６２、Ｃ６３、Ｃ６４、Ｃ８１、Ｃ８２、Ｃ８３、Ｃ８４…カンチレバー（音片）
Ｅ０１０、Ｅ２１０、Ｅ４１０、Ｅ５１０、Ｅ６１０、Ｅ８１０…ＡＥセンサ素子構造
Ｆ０１、Ｆ０２、Ｆ０３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ４１、Ｆ４２、Ｆ４３、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ５３、Ｆ６１、Ｆ６２、Ｆ６３…溝
Ｆ０…溝予定箇所
Ｇ…加工手段（ブレード）
【0077】
１、２、３、４、２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４…カンチレバー（音片）
９、２９、３９、４９…ベース
１０、２１０、３１０、４１０…ＡＥセンサ素子構造
Ｆｗ…正順
Ｒｖ…逆順
（以下は特許文献１発明に係る符号）
Ｙ１…基板
Ｙ２…複数のカンチレバー（音片）
Ｙ３、Ｚ９、ｐ９…ベース
Ｙ１０、Ｚ１０、ｐ１０…ＡＥセンサ素子構造
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４…カンチレバー（音片）
９、２９、３９、４９…ベース
１０、２１０、３１０、４１０…ＡＥセンサ素子構造
Ｆｗ…正順
Ｒｖ…逆順
（以下は特許文献１発明に係る符号）
Ｙ１…基板
Ｙ２…複数のカンチレバー（音片）
Ｙ３、Ｚ９、ｐ９…ベース
Ｙ１０、Ｚ１０、ｐ１０…ＡＥセンサ素子構造
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４…カンチレバー（音片）
【図1】
【図2】
【図2-2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図6-2】
【図7】
【図7-2】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図13-2】
