JPH0875582A - 静電容量型圧力センサ及び圧力測定方法並びに血圧計 - Google Patents
静電容量型圧力センサ及び圧力測定方法並びに血圧計Info
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- JPH0875582A JPH0875582A JP6242069A JP24206994A JPH0875582A JP H0875582 A JPH0875582 A JP H0875582A JP 6242069 A JP6242069 A JP 6242069A JP 24206994 A JP24206994 A JP 24206994A JP H0875582 A JPH0875582 A JP H0875582A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 可動電極と固定電極との短絡を防ぎ、圧力セ
ンサの検出範囲を広げる。 【構成】 シリコン製の支持基板４と薄板状のガラス製
のカバー３及び薄膜状のダイアフラム２を支持させたシ
リコン製のフレーム１を重ね合わせ、それぞれの間を陽
極接合する。フレーム１とカバー３との間に圧力室１１
を設け、可動電極５と固定電極８との間のギャップが広
がるように、支持基板４とカバー３に開口した圧力導入
口１０からダイアフラム２の下面にガス圧を導入する。 【効果】 大きなガス圧が導入されても、可動電極と固
定電極とが接触せず短絡を防ぐことができる。また、ギ
ャップを小さくできるので、静電容量出力を大きくする
ことができ、感度も向上する。
ンサの検出範囲を広げる。 【構成】 シリコン製の支持基板４と薄板状のガラス製
のカバー３及び薄膜状のダイアフラム２を支持させたシ
リコン製のフレーム１を重ね合わせ、それぞれの間を陽
極接合する。フレーム１とカバー３との間に圧力室１１
を設け、可動電極５と固定電極８との間のギャップが広
がるように、支持基板４とカバー３に開口した圧力導入
口１０からダイアフラム２の下面にガス圧を導入する。 【効果】 大きなガス圧が導入されても、可動電極と固
定電極とが接触せず短絡を防ぐことができる。また、ギ
ャップを小さくできるので、静電容量出力を大きくする
ことができ、感度も向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電容量型圧力センサ及
び圧力測定方法並びに血圧計に関する。具体的には、血
圧計やガスメータ等に使用される流体の圧力を測定する
静電容量型圧力センサ及び静電容量型圧力センサを用い
た圧力測定方法並びに血圧計に関する。
び圧力測定方法並びに血圧計に関する。具体的には、血
圧計やガスメータ等に使用される流体の圧力を測定する
静電容量型圧力センサ及び静電容量型圧力センサを用い
た圧力測定方法並びに血圧計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来例の圧
力センサＤを示す分解斜視図及び断面図である。圧力セ
ンサＤは、角枠状をしたフレーム５１にダイアフラム５
２が支持されており、ダイアフラム５２及びフレーム５
１はシリコンウエハをエッチングすることにより一体と
して形成されている。ダイアフラム５２の上面には可動
電極５３が形成されており、フレーム５１上面の電極パ
ッド５４に電気的に接続されている。又、フレーム５１
の上面にはガラス製のカバー５５が重ねられその周辺部
をフレーム５１に陽極接合されている。カバー５５の内
面にはダイアフラム５２がその厚さ方向に自由に弾性変
形できるように窪み５６が形成されており、窪み５６の
内面には可動電極５３と微小なギャップを隔てて固定電
極５７が形成されている。固定電極５７はフレーム５１
とカバー５５との接合によって、カバー５５内面に設け
られた接続配線５８がフレーム５１上面の引出し線５９
に圧着されてフレーム５１上面の別な電極パッド６０に
電気的に接続されている。
力センサＤを示す分解斜視図及び断面図である。圧力セ
ンサＤは、角枠状をしたフレーム５１にダイアフラム５
２が支持されており、ダイアフラム５２及びフレーム５
１はシリコンウエハをエッチングすることにより一体と
して形成されている。ダイアフラム５２の上面には可動
電極５３が形成されており、フレーム５１上面の電極パ
ッド５４に電気的に接続されている。又、フレーム５１
の上面にはガラス製のカバー５５が重ねられその周辺部
をフレーム５１に陽極接合されている。カバー５５の内
面にはダイアフラム５２がその厚さ方向に自由に弾性変
形できるように窪み５６が形成されており、窪み５６の
内面には可動電極５３と微小なギャップを隔てて固定電
極５７が形成されている。固定電極５７はフレーム５１
とカバー５５との接合によって、カバー５５内面に設け
られた接続配線５８がフレーム５１上面の引出し線５９
に圧着されてフレーム５１上面の別な電極パッド６０に
電気的に接続されている。
【０００３】カバー５５には窪み５６内をセンサ外部に
開放するための差圧穴６１が開口されており、窪み５６
内は大気開放状態となっている。しかして、ダイアフラ
ム５２の下面から測定対象たるガス圧（測定圧力）が導
入されると、図７（ｂ）の破線で示すように導入された
ガス圧と大気圧（基準圧力）との差圧に応じてダイアフ
ラム５２は窪み５６の内面方向に撓む。ダイアフラム５
２が撓むと可動電極５３と固定電極５７とのギャップが
狭まり、両電極間の静電容量が増加する。したがって、
この静電容量の増加量を電極パッド５４，６０に接続さ
れた検知回路（図示せず）で検知することにより、印加
されたガス圧（基準圧力との差圧）を知ることができ
る。
開放するための差圧穴６１が開口されており、窪み５６
内は大気開放状態となっている。しかして、ダイアフラ
ム５２の下面から測定対象たるガス圧（測定圧力）が導
入されると、図７（ｂ）の破線で示すように導入された
ガス圧と大気圧（基準圧力）との差圧に応じてダイアフ
ラム５２は窪み５６の内面方向に撓む。ダイアフラム５
２が撓むと可動電極５３と固定電極５７とのギャップが
狭まり、両電極間の静電容量が増加する。したがって、
この静電容量の増加量を電極パッド５４，６０に接続さ
れた検知回路（図示せず）で検知することにより、印加
されたガス圧（基準圧力との差圧）を知ることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この圧
力センサＤにあっては測定圧力が導入されるとダイアフ
ラム５２は窪み５６の内面方向に撓むので、大きな測定
圧力が導入されるとダイアフラム５２が大きく撓み、可
動電極５３と固定電極５７とが接触して短絡してしまう
という問題点があった。この短絡は可動電極５３と固定
電極５７との間のギャップを大きくすることにより防止
することができるが、ギャップを大きくすると可動電極
５３と固定電極５７の間の静電容量が小さくなるので感
度が悪くなる。また、感度を維持しようとすれば電極面
積を大きくするとよいが、電極面積を大きくすれば圧力
センサ全体が大きくなってしまうという問題点があっ
た。
力センサＤにあっては測定圧力が導入されるとダイアフ
ラム５２は窪み５６の内面方向に撓むので、大きな測定
圧力が導入されるとダイアフラム５２が大きく撓み、可
動電極５３と固定電極５７とが接触して短絡してしまう
という問題点があった。この短絡は可動電極５３と固定
電極５７との間のギャップを大きくすることにより防止
することができるが、ギャップを大きくすると可動電極
５３と固定電極５７の間の静電容量が小さくなるので感
度が悪くなる。また、感度を維持しようとすれば電極面
積を大きくするとよいが、電極面積を大きくすれば圧力
センサ全体が大きくなってしまうという問題点があっ
た。
【０００５】また、圧力センサＤはシリコンとガラスと
いった線熱膨張率や弾性率の異なる材質のものが張り合
わされているため、陽極接合時の加熱により反りや残留
応力が発生し設計上の静電容量が得られなかったり、温
度変化による直線性が悪いなど圧力センサの温度特性に
悪影響を及ぼしていた。
いった線熱膨張率や弾性率の異なる材質のものが張り合
わされているため、陽極接合時の加熱により反りや残留
応力が発生し設計上の静電容量が得られなかったり、温
度変化による直線性が悪いなど圧力センサの温度特性に
悪影響を及ぼしていた。
【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、上記問題点
を解決することにより、小型でかつ感度や温度特性のよ
い静電容量型圧力センサを提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、上記問題点
を解決することにより、小型でかつ感度や温度特性のよ
い静電容量型圧力センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の静電容量型圧力
センサは、圧力変化によって撓み量が変化するダイアフ
ラムと、ダイアフラムに形成された可動電極と、可動電
極に対向させた固定電極とを備え、可動電極及び固定電
極間の静電容量から圧力を検出する静電容量型圧力セン
サにおいて、前記可動電極と前記固定電極の間のギャッ
プが広がる方向にダイアフラムを撓ませるように検出圧
力を導入するようにしたことを特徴としている。このと
き、前記可動電極と前記固定電極との間に圧力導入室を
形成することとすればよい。
センサは、圧力変化によって撓み量が変化するダイアフ
ラムと、ダイアフラムに形成された可動電極と、可動電
極に対向させた固定電極とを備え、可動電極及び固定電
極間の静電容量から圧力を検出する静電容量型圧力セン
サにおいて、前記可動電極と前記固定電極の間のギャッ
プが広がる方向にダイアフラムを撓ませるように検出圧
力を導入するようにしたことを特徴としている。このと
き、前記可動電極と前記固定電極との間に圧力導入室を
形成することとすればよい。
【０００８】また、前記可動電極と前記固定電極の間の
ギャップ量を、定格圧力印加時におけるダイアフラムの
撓み量よりも小さくするのが好ましい。
ギャップ量を、定格圧力印加時におけるダイアフラムの
撓み量よりも小さくするのが好ましい。
【０００９】また、ガラス基板の両面にシリコン基板を
接合した三層構造とし、一方のシリコン基板に前記ダイ
アフラムを設けることができる。
接合した三層構造とし、一方のシリコン基板に前記ダイ
アフラムを設けることができる。
【００１０】さらに、前記可動電極と前記固定電極との
間に検出圧力よりも高い参照圧力を導入するようにして
もよい。
間に検出圧力よりも高い参照圧力を導入するようにして
もよい。
【００１１】本発明の圧力測定方法は、圧力変化によっ
て撓み量が変化するダイアフラムと、ダイアフラムに形
成された可動電極と、可動電極に対向させた固定電極と
を備えた静電容量型圧力センサにおいて、前記可動電極
と前記固定電極の間のギャップが広がる方向にダイアフ
ラムを撓ませるように検出圧力を導入し、前記可動電極
と固定電極の間の静電容量の変化に基づいて圧力を検出
することを特徴としている。
て撓み量が変化するダイアフラムと、ダイアフラムに形
成された可動電極と、可動電極に対向させた固定電極と
を備えた静電容量型圧力センサにおいて、前記可動電極
と前記固定電極の間のギャップが広がる方向にダイアフ
ラムを撓ませるように検出圧力を導入し、前記可動電極
と固定電極の間の静電容量の変化に基づいて圧力を検出
することを特徴としている。
【００１２】本発明の血圧計は、上記本発明による静電
容量型圧力センサを用いたことを特徴としている。
容量型圧力センサを用いたことを特徴としている。
【００１３】
【作用】本発明の静電容量型圧力センサによれば、可動
電極と固定電極の間のギャップが広がる方向にダイアフ
ラムを撓ませるように検出圧力を導入するようにしてい
るので、大きな検出圧力が導入されたとしても可動電極
と固定電極が短絡することがなく、したがって、圧力セ
ンサの検出範囲を広くすることができる。
電極と固定電極の間のギャップが広がる方向にダイアフ
ラムを撓ませるように検出圧力を導入するようにしてい
るので、大きな検出圧力が導入されたとしても可動電極
と固定電極が短絡することがなく、したがって、圧力セ
ンサの検出範囲を広くすることができる。
【００１４】このとき、可動電極と固定電極の間のギャ
ップ量を例えば定格圧力印加時におけるダイアフラムの
撓み量よりも小さくしても可動電極と固定電極とが接触
することがないので、従来の静電容量型圧力センサより
も静電容量出力が大きくなり、検出感度を高くすること
ができる。またギャップ量を小さくしているので、圧力
センサを小型化することができる。
ップ量を例えば定格圧力印加時におけるダイアフラムの
撓み量よりも小さくしても可動電極と固定電極とが接触
することがないので、従来の静電容量型圧力センサより
も静電容量出力が大きくなり、検出感度を高くすること
ができる。またギャップ量を小さくしているので、圧力
センサを小型化することができる。
【００１５】また、ガラス基板の両面にシリコン基板を
接合した三層構造とし、一方のシリコン基板にダイアフ
ラムを設けることとすれば、陽極接合時に反りや残留応
力が発生しにくい。また、温度変化によってもセンサに
反りが発生したり、ダイアフラムに歪みが発生したりせ
ず、静電容量出力の変化が小さいので、温度特性を良好
にすることができる。また、三層構造としたとしてもダ
イアフラムの撓み量が制限されることもない。さらに
は、圧力センサには反り等が発生しないので、ギャップ
を小さくしても、電極同志が接触する恐れもない。
接合した三層構造とし、一方のシリコン基板にダイアフ
ラムを設けることとすれば、陽極接合時に反りや残留応
力が発生しにくい。また、温度変化によってもセンサに
反りが発生したり、ダイアフラムに歪みが発生したりせ
ず、静電容量出力の変化が小さいので、温度特性を良好
にすることができる。また、三層構造としたとしてもダ
イアフラムの撓み量が制限されることもない。さらに
は、圧力センサには反り等が発生しないので、ギャップ
を小さくしても、電極同志が接触する恐れもない。
【００１６】また、可動電極と固定電極との間に検出圧
力よりも高い大気圧などの参照圧力を導入すれば、検出
圧力が減圧状態などの負圧の場合であっても、前記可動
電極と前記固定電極の間のギャップが広がる方向にダイ
アフラムを撓ませるようにすることができる。
力よりも高い大気圧などの参照圧力を導入すれば、検出
圧力が減圧状態などの負圧の場合であっても、前記可動
電極と前記固定電極の間のギャップが広がる方向にダイ
アフラムを撓ませるようにすることができる。
【００１７】本発明の圧力測定方法によれば、本発明の
静電容量型圧力センサのように可動電極と固定電極との
間のギャップが広がるように検出圧力を導入しているの
で、大きな圧力が導入されたとしても、撓んだダイアフ
ラムが固定電極と接触しない。このため、圧力センサの
検出範囲を広くすることができる。
静電容量型圧力センサのように可動電極と固定電極との
間のギャップが広がるように検出圧力を導入しているの
で、大きな圧力が導入されたとしても、撓んだダイアフ
ラムが固定電極と接触しない。このため、圧力センサの
検出範囲を広くすることができる。
【００１８】本発明の血圧計によれば、検出感度のよい
本発明の静電容量型圧力センサを用いているので、検出
感度を上げることができる。また、小型の血圧計とする
ことができる。
本発明の静電容量型圧力センサを用いているので、検出
感度を上げることができる。また、小型の血圧計とする
ことができる。
【００１９】
【実施例】図１に示すものは本発明の一実施例である圧
力センサＡを示す一部破断した分解斜視図であって、図
２（ａ）（ｂ）にその平面図及び断面図を示す。圧力セ
ンサＡは、シリコン製の支持基板４にガラス製のカバー
３が重ねられ、カバー３の上にはシリコン製のダイアフ
ラム２が支持されたシリコン製のフレーム１が重ねられ
ている。支持基板４とカバー３との間やカバー３とフレ
ーム１との間はそれぞれ陽極接合によって接合されてお
り、シリコン／ガラス／シリコンの３層構造となってい
る。ダイアフラム２はフレーム１のほぼ中央に配設され
ており、シリコンウエハからフレーム１とともに一体と
して形成されている。ダイアフラム２は図２（ｃ）に示
すように、シリコンウエハの一方の面（図中裏面側）か
らウェットエッチングによって異方性のディープエッチ
ングが施されて矩形状の薄膜部１２が形成され、次にも
う一方の面（図中表面側）からＲＩＥやＬＯＣＯＳなど
のドライエッチングによってシャロウエッチングが施さ
れて円形状の窪み１１が形成されることにより、ほぼ円
形状に形成されている。つまり、シリコンウエハを片側
の面から大きな面積で深くエッチングし、その後当該エ
ッチング領域に対向する領域を当該シリコンウエハの反
対側から小さな面積で円形状に浅くエッチングすること
によって、所定の位置に精度よく円形状のダイアフラム
２を形成することができる。このようにして形成された
ダイアフラム２の内面は可動電極５となっており、可動
電極５はフレーム１内面の接続配線（図示せず）とカバ
ー３上面の引出し線６とが圧着されてカバー３上面の電
極パッド７に電気的に接続されている。
力センサＡを示す一部破断した分解斜視図であって、図
２（ａ）（ｂ）にその平面図及び断面図を示す。圧力セ
ンサＡは、シリコン製の支持基板４にガラス製のカバー
３が重ねられ、カバー３の上にはシリコン製のダイアフ
ラム２が支持されたシリコン製のフレーム１が重ねられ
ている。支持基板４とカバー３との間やカバー３とフレ
ーム１との間はそれぞれ陽極接合によって接合されてお
り、シリコン／ガラス／シリコンの３層構造となってい
る。ダイアフラム２はフレーム１のほぼ中央に配設され
ており、シリコンウエハからフレーム１とともに一体と
して形成されている。ダイアフラム２は図２（ｃ）に示
すように、シリコンウエハの一方の面（図中裏面側）か
らウェットエッチングによって異方性のディープエッチ
ングが施されて矩形状の薄膜部１２が形成され、次にも
う一方の面（図中表面側）からＲＩＥやＬＯＣＯＳなど
のドライエッチングによってシャロウエッチングが施さ
れて円形状の窪み１１が形成されることにより、ほぼ円
形状に形成されている。つまり、シリコンウエハを片側
の面から大きな面積で深くエッチングし、その後当該エ
ッチング領域に対向する領域を当該シリコンウエハの反
対側から小さな面積で円形状に浅くエッチングすること
によって、所定の位置に精度よく円形状のダイアフラム
２を形成することができる。このようにして形成された
ダイアフラム２の内面は可動電極５となっており、可動
電極５はフレーム１内面の接続配線（図示せず）とカバ
ー３上面の引出し線６とが圧着されてカバー３上面の電
極パッド７に電気的に接続されている。
【００２０】ガラス製のカバー３は、支持基板４の上に
陽極接合された後にその表面が研磨され薄板状に作製さ
れている。カバー３上面には可動電極５と微小なギャッ
プを隔てて固定電極８が形成され、カバー３上面の別な
電極パッド９に電気的に接続されている。
陽極接合された後にその表面が研磨され薄板状に作製さ
れている。カバー３上面には可動電極５と微小なギャッ
プを隔てて固定電極８が形成され、カバー３上面の別な
電極パッド９に電気的に接続されている。
【００２１】支持基板４及びカバー３には圧力導入口１
０が開口されており、フレーム１とカバー３との間に形
成された窪み１１（圧力室）内に、ダイアフラム２の下
面に向けて測定圧力であるガス圧が導入されるようにな
っている。しかして、窪み１１内にガス圧が導入される
とダイアフラム２は導入されたガス圧の大きさに比例し
て、ダイアフラム２は可動電極５と固定電極８との間の
ギャップが広がるように撓み、両電極５、８間の静電容
量の大きさが変わる。したがって、この静電容量の変化
を検知することにより導入されたガス圧（差圧）の大き
さを知ることができる。
０が開口されており、フレーム１とカバー３との間に形
成された窪み１１（圧力室）内に、ダイアフラム２の下
面に向けて測定圧力であるガス圧が導入されるようにな
っている。しかして、窪み１１内にガス圧が導入される
とダイアフラム２は導入されたガス圧の大きさに比例し
て、ダイアフラム２は可動電極５と固定電極８との間の
ギャップが広がるように撓み、両電極５、８間の静電容
量の大きさが変わる。したがって、この静電容量の変化
を検知することにより導入されたガス圧（差圧）の大き
さを知ることができる。
【００２２】この圧力センサＡあっては、ガス圧はダイ
アフラム２の下面に向けて導入され、両電極５、８間の
ギャップが広がるように構成されている。したがって、
大きな測定圧力を導入したとしても、可動電極５と固定
電極８とが短絡することがなく圧力測定を行なうことが
できる。また、両電極間のギャップ量を小さくすること
ができ、例えば、定格圧力を導入した場合のダイアフラ
ム２の撓み量よりもギャップ量を小さくしておくことに
より、従来の圧力センサＤに比べて定格圧力時の静電容
量出力が大きくなり、圧力センサＡの検出感度を高くす
ることができる。しかも、電極間のギャップが小さいの
で圧力センサＡを小型化することができる。
アフラム２の下面に向けて導入され、両電極５、８間の
ギャップが広がるように構成されている。したがって、
大きな測定圧力を導入したとしても、可動電極５と固定
電極８とが短絡することがなく圧力測定を行なうことが
できる。また、両電極間のギャップ量を小さくすること
ができ、例えば、定格圧力を導入した場合のダイアフラ
ム２の撓み量よりもギャップ量を小さくしておくことに
より、従来の圧力センサＤに比べて定格圧力時の静電容
量出力が大きくなり、圧力センサＡの検出感度を高くす
ることができる。しかも、電極間のギャップが小さいの
で圧力センサＡを小型化することができる。
【００２３】さらに薄いカバー３の下面にシリコン製の
支持基板４が接合されシリコン／ガラス／シリコンの３
層構造となっているため、陽極接合時の加熱によっても
線熱膨張率や弾性率などの物性の違いによる反りや残留
応力が小さく、精度よく圧力センサＡを作製することが
できる。しかも、温度変化による反りや応力の発生も抑
えられるので、温度特性のよい圧力センサＡとすること
ができる。特に、本実施例にあってはカバー３は薄板状
となっているのでシリコンとガラスの物性の違いによる
影響がさらに小さく、より効果的である。
支持基板４が接合されシリコン／ガラス／シリコンの３
層構造となっているため、陽極接合時の加熱によっても
線熱膨張率や弾性率などの物性の違いによる反りや残留
応力が小さく、精度よく圧力センサＡを作製することが
できる。しかも、温度変化による反りや応力の発生も抑
えられるので、温度特性のよい圧力センサＡとすること
ができる。特に、本実施例にあってはカバー３は薄板状
となっているのでシリコンとガラスの物性の違いによる
影響がさらに小さく、より効果的である。
【００２４】図３に示すものは本発明の別な実施例であ
る圧力センサＢを示す断面図である。圧力センサＢは上
記実施例と同様にして作製されたダイアフラム２が支持
されたシリコン製のフレーム１と厚板状のガラス製のカ
バー３とが陽極接合されている。ダイアフラム２の下面
には可動電極５が形成されており、カバー３の内面には
可動電極５と対向して微小なギャップを隔てて固定電極
８が形成されている。カバー３には窪み１１の端部に位
置するようにして圧力導入口１０が設けられ、カバー３
とフレーム１との間に設けられた窪み１１内に、ダイア
フラム２の下面に向ってギャップが大きくなるようにガ
ス圧が導入される。このようにフレーム１とカバー３と
を張り合わせたガラス／シリコンの２層構造の圧力セン
サＢとすることもできる。
る圧力センサＢを示す断面図である。圧力センサＢは上
記実施例と同様にして作製されたダイアフラム２が支持
されたシリコン製のフレーム１と厚板状のガラス製のカ
バー３とが陽極接合されている。ダイアフラム２の下面
には可動電極５が形成されており、カバー３の内面には
可動電極５と対向して微小なギャップを隔てて固定電極
８が形成されている。カバー３には窪み１１の端部に位
置するようにして圧力導入口１０が設けられ、カバー３
とフレーム１との間に設けられた窪み１１内に、ダイア
フラム２の下面に向ってギャップが大きくなるようにガ
ス圧が導入される。このようにフレーム１とカバー３と
を張り合わせたガラス／シリコンの２層構造の圧力セン
サＢとすることもできる。
【００２５】また、従来の圧力センサＤを用いることに
よっても、可動電極５３と固定電極５７との間のギャッ
プが広がるようにして圧力を導入することもできる。図
４に示すように、圧力センサＤは測定圧力を導入する圧
力導入管１５内に配置されており、ダイアフラム５２下
面の圧力導入管１５の管壁には、ダイアフラム５２と対
応する領域に大気導入口１６が開口されている。しかし
て、圧力導入管１５内に測定圧力であるガス圧が導入さ
れると、可動電極５３と固定電極５６との間のギャップ
が広がるようにダイアフラム５２が撓む。このように、
圧力導入方向を変えることにより従来の圧力センサＤに
おいても、大きな圧力まで測定することができる。
よっても、可動電極５３と固定電極５７との間のギャッ
プが広がるようにして圧力を導入することもできる。図
４に示すように、圧力センサＤは測定圧力を導入する圧
力導入管１５内に配置されており、ダイアフラム５２下
面の圧力導入管１５の管壁には、ダイアフラム５２と対
応する領域に大気導入口１６が開口されている。しかし
て、圧力導入管１５内に測定圧力であるガス圧が導入さ
れると、可動電極５３と固定電極５６との間のギャップ
が広がるようにダイアフラム５２が撓む。このように、
圧力導入方向を変えることにより従来の圧力センサＤに
おいても、大きな圧力まで測定することができる。
【００２６】また、真空度の測定など測定圧力が基準と
なる大気圧などの参照圧力よりも負圧の場合には、図５
に示すように窪み５６内に測定圧力よりも高い参照圧力
を導入し、ダイアフラム５２の下面に向けて測定圧力を
導入するようにすれば、可動電極５３と固定電極５７と
の間のギャップが広がるようにダイアフラム５２を撓ま
せることができる。もちろん、第１の実施例のような構
造をした圧力センサＡにあっても、窪み１１内に測定圧
力よりも高い参照圧力を導入することによって、負圧測
定することができる。
なる大気圧などの参照圧力よりも負圧の場合には、図５
に示すように窪み５６内に測定圧力よりも高い参照圧力
を導入し、ダイアフラム５２の下面に向けて測定圧力を
導入するようにすれば、可動電極５３と固定電極５７と
の間のギャップが広がるようにダイアフラム５２を撓ま
せることができる。もちろん、第１の実施例のような構
造をした圧力センサＡにあっても、窪み１１内に測定圧
力よりも高い参照圧力を導入することによって、負圧測
定することができる。
【００２７】本発明の圧力センサは、血圧計などに用い
ることができる。図６は本発明による血圧計の概略構成
図であって、血圧計Ｃは本発明による静電容量型圧力セ
ンサ２１、カフ２２、ポンプ２３やＣＰＵからなる制御
部２４などから構成されている。カフ２２と圧力センサ
２１との間は導圧管２５で接続されており、導圧管２５
にはポンプ２３が接続され、ポンプ２３からカフ２２に
空気を送ることができる。血圧を測定する場合にはま
ず、カフ２２を被測定者の上腕部にまきつけ、キーボー
ドなどの入力部２６から必要に応じて被測定者の年齢や
性別などを入力し、血圧計Ｃをスタートする。制御部２
４は入力部２６からスタート信号を受信すると、制御弁
２８を閉成し、ポンプ２３を起動させてカフ２２に所定
の圧力になるまで空気を送り出し、上腕部を締め付け
る。カフ２２に印加された圧力は圧力センサ２１によっ
て常に検知されており、一定の圧力になると制御部２４
はポンプ２３を停止する。次いで制御部２４は制御弁２
８を開成し、徐々にカフ２２内の空気を抜いて減圧す
る。このとき、導圧管２５を介して圧力センサ２１に印
加される圧力は、上腕部を流れる血流の圧力と相まって
周期的に変化しながら小さくなる。したがって、導圧管
２５を介して圧力センサ２１に印加される圧力の変化を
制御部２４で検知することによって、最高血圧や最低血
圧並びに脈拍数を求めることができる。最低血圧が求め
られたら制御部２４は制御弁２８を全開し、カフ２２内
の空気を大気圧まで排出する。求められた最高血圧や最
低血圧などはディスプレイなどからなる出力部２７に表
示し、あるいは入力された年齢などを参考にし、必要に
応じて異常値であることなどの注意を促すことができ
る。この血圧計にあっては、圧力センサの検出感度が高
く、小型の血圧計とすることができる。
ることができる。図６は本発明による血圧計の概略構成
図であって、血圧計Ｃは本発明による静電容量型圧力セ
ンサ２１、カフ２２、ポンプ２３やＣＰＵからなる制御
部２４などから構成されている。カフ２２と圧力センサ
２１との間は導圧管２５で接続されており、導圧管２５
にはポンプ２３が接続され、ポンプ２３からカフ２２に
空気を送ることができる。血圧を測定する場合にはま
ず、カフ２２を被測定者の上腕部にまきつけ、キーボー
ドなどの入力部２６から必要に応じて被測定者の年齢や
性別などを入力し、血圧計Ｃをスタートする。制御部２
４は入力部２６からスタート信号を受信すると、制御弁
２８を閉成し、ポンプ２３を起動させてカフ２２に所定
の圧力になるまで空気を送り出し、上腕部を締め付け
る。カフ２２に印加された圧力は圧力センサ２１によっ
て常に検知されており、一定の圧力になると制御部２４
はポンプ２３を停止する。次いで制御部２４は制御弁２
８を開成し、徐々にカフ２２内の空気を抜いて減圧す
る。このとき、導圧管２５を介して圧力センサ２１に印
加される圧力は、上腕部を流れる血流の圧力と相まって
周期的に変化しながら小さくなる。したがって、導圧管
２５を介して圧力センサ２１に印加される圧力の変化を
制御部２４で検知することによって、最高血圧や最低血
圧並びに脈拍数を求めることができる。最低血圧が求め
られたら制御部２４は制御弁２８を全開し、カフ２２内
の空気を大気圧まで排出する。求められた最高血圧や最
低血圧などはディスプレイなどからなる出力部２７に表
示し、あるいは入力された年齢などを参考にし、必要に
応じて異常値であることなどの注意を促すことができ
る。この血圧計にあっては、圧力センサの検出感度が高
く、小型の血圧計とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の静電容量型圧力センサにあって
は、可動電極と固定電極は短絡することがなく、測定圧
力の検出範囲を広くすることができる。また、可動電極
と固定電極の電極間ギャップを小さくすることができ
る。
は、可動電極と固定電極は短絡することがなく、測定圧
力の検出範囲を広くすることができる。また、可動電極
と固定電極の電極間ギャップを小さくすることができ
る。
【００２９】このとき、電極間のギャップ量を例えば定
格圧力印加時におけるダイアフラムの撓み量よりも小さ
くすれば、静電容量出力が大きくなり、検出感度を高く
することができる。また、ギャップ量が小さいので圧力
センサを小型化することができる。
格圧力印加時におけるダイアフラムの撓み量よりも小さ
くすれば、静電容量出力が大きくなり、検出感度を高く
することができる。また、ギャップ量が小さいので圧力
センサを小型化することができる。
【００３０】また、シリコン／ガラス／シリコンの三層
構造とすることによって、陽極接合時の反りや残留応力
の発生を少なくすることができる。また、温度変化によ
ってに反りが発生したり、ダイアフラムに歪みが発生し
たりしないので、圧力センサの温度特性が良好になる。
しかも、ダイアフラムの撓み量が制限されることもな
く、反り等が発生しないので電極間のギャップを小さく
しても電極同志が接触する恐れもない。
構造とすることによって、陽極接合時の反りや残留応力
の発生を少なくすることができる。また、温度変化によ
ってに反りが発生したり、ダイアフラムに歪みが発生し
たりしないので、圧力センサの温度特性が良好になる。
しかも、ダイアフラムの撓み量が制限されることもな
く、反り等が発生しないので電極間のギャップを小さく
しても電極同志が接触する恐れもない。
【００３１】本発明の圧力測定方法によれば、本発明の
圧力センサのように可動電極と固定電極との間のギャッ
プが広がるように検出圧力を導入しているので、大きな
圧力が導入されたとしても、撓んだダイアフラムが固定
電極と接触しない。また、大きな負圧であっても、撓ん
だダイアフラムが固定電極と接触しない。このため、圧
力センサの検出範囲を広くすることができる。
圧力センサのように可動電極と固定電極との間のギャッ
プが広がるように検出圧力を導入しているので、大きな
圧力が導入されたとしても、撓んだダイアフラムが固定
電極と接触しない。また、大きな負圧であっても、撓ん
だダイアフラムが固定電極と接触しない。このため、圧
力センサの検出範囲を広くすることができる。
【００３２】したがって、本発明によれば検出感度が高
く、小型の血圧計を提供することができる。
く、小型の血圧計を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例である静電容量型圧力センサ
を示す一部破断した分解斜視図である。
を示す一部破断した分解斜視図である。
【図２】（ａ）は同上の静電容量型圧力センサを示す平
面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は同上の静電容量型
圧力センサのフレームを示す裏面図である。
面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は同上の静電容量型
圧力センサのフレームを示す裏面図である。
【図３】本発明の別な実施例である静電容量型圧力セン
サを示す断面図である。
サを示す断面図である。
【図４】本発明による圧力測定方法の説明図である
【図５】本発明による別な圧力測定方法の説明図であ
る。
る。
【図６】本発明の血圧計を示す構成図である。
【図７】（ａ）は従来例である静電容量型圧力センサを
示す分解斜視図、（ｂ）はその断面図である。
示す分解斜視図、（ｂ）はその断面図である。
１ シリコン製のフレーム ２ ダイアフラム ３ ガラス製のカバー ４ シリコン製の支持基板 ８ 固定電極 １０ 圧力導入口 １１ 窪み（圧力室）
Claims (7)
- 【請求項１】 圧力変化によって撓み量が変化するダイ
アフラムと、ダイアフラムに形成された可動電極と、可
動電極に対向させた固定電極とを備え、可動電極及び固
定電極間の静電容量から圧力を検出する静電容量型圧力
センサにおいて、 前記可動電極と前記固定電極の間のギャップが広がる方
向にダイアフラムを撓ませるように検出圧力を導入する
ようにしたことを特徴とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項２】 前記可動電極と前記固定電極との間に圧
力導入室を形成したことを特徴とする請求項１に記載の
静電容量型圧力センサ。 - 【請求項３】 前記可動電極と前記固定電極の間のギャ
ップ量を、定格圧力印加時におけるダイアフラムの撓み
量よりも小さくしたことを特徴とする請求項１又は２に
記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項４】 ガラス基板の両面にシリコン基板を接合
した三層構造とし、一方のシリコン基板に前記ダイアフ
ラムを設けたことを特徴とする請求項１、２又は３に記
載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項５】 前記可動電極と前記固定電極の間に検出
圧力よりも高い参照圧力を導入するようにしたことを特
徴とする請求項１、３又は４に記載の静電容量型圧力セ
ンサ。 - 【請求項６】 圧力変化によって撓み量が変化するダイ
アフラムと、ダイアフラムに形成された可動電極と、可
動電極に対向させた固定電極とを備えた静電容量型圧力
センサにおいて、前記可動電極と前記固定電極の間のギ
ャップが広がる方向にダイアフラムを撓ませるように検
出圧力を導入し、前記可動電極と固定電極の間の静電容
量に基づいて圧力を検出する圧力測定方法。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４又５に記載の静電
容量型圧力センサを備えたことを特徴とする血圧計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242069A JPH0875582A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 静電容量型圧力センサ及び圧力測定方法並びに血圧計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242069A JPH0875582A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 静電容量型圧力センサ及び圧力測定方法並びに血圧計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875582A true JPH0875582A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=17083826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6242069A Pending JPH0875582A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 静電容量型圧力センサ及び圧力測定方法並びに血圧計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0875582A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005241401A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| EP1830167A2 (en) | 2006-03-02 | 2007-09-05 | Alps Electric Co., Ltd. | Pressure sensor having gold-silicon eutectic crystal layer interposed between contact layer and silicon substrate |
| US7382599B2 (en) | 2005-10-31 | 2008-06-03 | Alps Electric Co., Ltd | Capacitive pressure sensor |
| US8435821B2 (en) | 2010-06-18 | 2013-05-07 | General Electric Company | Sensor and method for fabricating the same |
| US8569851B2 (en) | 2010-06-18 | 2013-10-29 | General Electric Company | Sensor and method for fabricating the same |
-
1994
- 1994-09-08 JP JP6242069A patent/JPH0875582A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005241401A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| US7382599B2 (en) | 2005-10-31 | 2008-06-03 | Alps Electric Co., Ltd | Capacitive pressure sensor |
| EP1830167A2 (en) | 2006-03-02 | 2007-09-05 | Alps Electric Co., Ltd. | Pressure sensor having gold-silicon eutectic crystal layer interposed between contact layer and silicon substrate |
| US7462918B2 (en) | 2006-03-02 | 2008-12-09 | Alps Electric Co., Ltd. | Pressure sensor having gold-silicon eutectic crystal layer interposed between contact layer and silicon substrate |
| US8435821B2 (en) | 2010-06-18 | 2013-05-07 | General Electric Company | Sensor and method for fabricating the same |
| US8569851B2 (en) | 2010-06-18 | 2013-10-29 | General Electric Company | Sensor and method for fabricating the same |
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