高感度・高分解能の微小力測定要求に対応し、モード局所化技術を用いた弱結合共振式微小力センサーを提案・開発した。ベリリウム銅の結合共振器と柔軟なレバーを組み合わせた複合構造を採用し、振幅比の変化を検出することで微小力を測定する。柔軟なヒンジ構造を利用して、測定した微小力を摂動された共振器の軸方向剛性変化に効率的に変換し、超高感度の微小力測定を実現した。理論解析とシミュレーションを組み合わせて設計モデルの妥当性を検証し、共振器の機械的振幅測定および微小力校正の実験装置を構築してセンサーの性能指標を実験的に評価した。実験結果より、開発した弱結合共振式微小力センサーは0~120 mNの測定範囲をもち、相対感度は135.05×10^-6/μNを超え、ひずみ式微小力センサーと比較して4,600倍以上の感度向上および30 μN以下の分解能を達成した。本研究は弱結合共振式微小力センサー構造案の実現可能性を検証し、超高感度微小力測定への新たなアプローチを提供する。

微小力センサー;弱結合共振器;モード局所化;振幅比出力;振幅比出力