(57)【要約】【課題】電極の亀裂または破損なく、伸張できる、あるいは非平面の接触面に適合できるセンサを提供すること。【解決手段】センサは、第１の層と第２の層とを含み、それぞれの層には、１つまたは複数の電極が繰り返しの波状パターンで配置されている。このような波状パターンは、蛇行状パターンまたは繰り返しのｖ字形パターンを含むことができる。配置されるとき、第１の層上の１つまたは複数の電極は、複数の電極交差点を形成するために、第２の層上の１つまたは複数の電極と対向する関係で設置され、かつ、第２の層上の１つまたは複数の電極を横断する。伸張されるとき、第１の層上の１つまたは複数の電極は、新しい電極交差点を生じさせながら、第２の層上の１つまたは複数の電極に対して移動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
力センサであって
繰り返しの第１の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第１の層と、
繰り返しの第２の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第２の層であって、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、１つまたは複数の電極交差点を形成するために、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と対向する関係で設置され、かつ、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極を横断する、第２の層と、
を備え、
前記センサが伸張されるとき、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、新しい電極交差点を生じさせながら、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極に対して移動する、力センサ。
【請求項２】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、第１の電極を含み、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、第２の電極を含み、
未伸張状態において、前記第１の電極と前記第２の電極とは第１の交点で交差し、
伸張状態において、前記第１の電極と前記第２の電極とは第２の交点で交差し、前記第２の交点は前記第１の交点と異なる、請求項１に記載の力センサ。
【請求項３】
前記第１の波状パターンは、前記第２の波状パターンと同じである、請求項１に記載の力センサ。
【請求項４】
前記第１の波状パターンと前記第２の波状パターンとは異なる、請求項１に記載の力センサ。
【請求項５】
前記第１の波状パターンおよび前記第２の波状パターンは、蛇行状パターンである、請求項１に記載の力センサ。
【請求項６】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極との間に設置される感圧材料をさらに備える、請求項１に記載の力センサ。
【請求項７】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極との対向する関係を維持するために、前記第１の層および前記第２の層のうちの少なくとも１つの上に設置される接着剤をさらに備える、請求項１に記載の力センサ。
【請求項８】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、第１の電極および第２の電極を含み、前記第１の電極と前記第２の電極とは、実質的に互いに平行である、請求項１に記載の力センサ。
【請求項９】
前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、第３の電極および第４の電極を含み、前記第３の電極と前記第４の電極とは、実質的に互いに平行である、請求項１に記載の力センサ。
【請求項１０】
前記力センサが第１の方向に伸張されるとき、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、前記第１の方向に伸張され、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極に対して移動される、請求項１に記載の力センサ。
【請求項１１】
前記第１の波状パターンは、蛇行状パターンであり、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極が伸張されるとき、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極の隣接した山間の距離は長くなる、請求項１０に記載の力センサ。
【請求項１２】
前記力センサが第２の方向に伸張されるとき、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、前記第２の方向に伸張され、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極に対して移動される、請求項１に記載の力センサ。
【請求項１３】
前記第２の波状パターンは、蛇行状パターンであり、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極が前記第２の方向に伸張されるとき、前記第２の層の前記１つまたは複数の電極の隣接した山間の距離は長くなる、請求項１２に記載の力センサ。
【請求項１４】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、行として配置され、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、列として配置される、請求項１に記載の力センサ。
【請求項１５】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極および前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極との電気的接触をそれぞれ確立するための第１の接続パッドおよび第２の接続パッドをさらに備える、請求項１に記載の力センサ。
【請求項１６】
力センサを形成する方法であって、
第１の層上に１つまたは複数の電極を形成することであって、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、繰り返しの第１の波状パターンを有する、形成することと、
第２の層上に１つまたは複数の電極を形成することであって、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、第２の波状パターンを有する、形成することと、
複数の電極交差点を形成するために、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極が、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極と対向する関係にあり、かつ、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極を横断するように、前記第１の層を前記第２の層上に設置することと、を含み、
前記センサが伸張されるとき、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極とが互いに相対的に移動するため、新しい電極交差点が生じさせられる、方法。
【請求項１７】
前記第１の層を前記第２の層上に設置する工程の前に、前記第１の層および前記第２の層のうちの１つまたは複数に接着剤を施すことをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の層を前記第２の層上に設置する工程の前に、前記第２の層上に感圧材料を設置することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の層上に１つまたは複数の電極を形成する工程は、前記第１の層上の１つまたは複数の電極を下地シートの第１の半分上に形成することを含み、
前記第２の層上に１つまたは複数の電極を形成する工程は、前記第２の層上の１つまたは複数の電極を前記下地シートの第２の半分上に形成することを含み、
前記第１の層を前記第２の層上に設置する工程の前に、前記第１の半分と前記第２の半分との間の折り目に沿って前記下地シートを折る、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
力センサであって
繰り返しの第１の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第１の伸縮可能な層と、
繰り返しの第２の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第２の伸縮可能な層であって、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、１つまたは複数の電極交差点を形成するために、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と対向する関係で設置され、かつ、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極を横断する、第２の伸縮層と、
を備え、
前記センサが伸張されるとき、前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、前記１つまたは複数の電極交差点を維持しながら、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極に対して移動する、力センサ。
【請求項２１】
前記第１の波状パターンは、前記第２の波状パターンと同じである、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２２】
前記第１の波状パターンと前記第２の波状パターンとは異なる、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２３】
前記第１の波状パターンおよび前記第２の波状パターンは、蛇行状パターンである、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２４】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極との間に設置される感圧材料をさらに備える、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２５】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極と前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極との対向する関係を維持するために、前記第１の層および前記第２の層のうちの少なくとも１つの上に設置される接着剤をさらに備える、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２６】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、第１の電極および第２の電極を含み、前記第１の電極と前記第２の電極とは、実質的に互いに平行である、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２７】
前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、第３の電極および第４の電極を含み、前記第３の電極および前記第４の電極は、実質的に互いに平行である、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２８】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極は、行として配置され、前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極は、列として配置される、請求項２０に記載の力センサ。
【請求項２９】
前記第１の層上の前記１つまたは複数の電極および前記第２の層上の前記１つまたは複数の電極との電気的接触をそれぞれ確立するための第１の接続パッドおよび第２の接続パッドをさらに備える、請求項２０に記載の触覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示された実施形態は、概して、接触センサを対象とし、より詳細には、相対する物体間の力および／または圧力を測定するためのセンサを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
多くのタイプのトランスデューサがあり、これらのいくつかは、力および／または圧力を測定するために配置される。１つのこのようなトランスデューサは、感圧材料を間に有する２つの下地シートのそれぞれの上に電極アレイを有する触覚センサを含む。感圧材料は、かけられた力に反応し、センサの片側にかけられる力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらす。このようなセンサの例は、米国特許第４，７３４，０３４号および米国特許第４，８５６，９９３号に開示されており、これらのそれぞれは、本出願人に譲渡されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの実施形態によると、力センサは、繰り返しの第１の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第１の層と、繰り返しの第２の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第２の層であって、第２の層上の１つまたは複数の電極は、１つまたは複数の電極交差点を形成するために、第１の層上の１つまたは複数の電極と対向する関係で設置され、かつ、第１の層上の１つまたは複数の電極を横断する、第２の層と、を含む。センサが伸張されるとき、第１の層上の１つまたは複数の電極は、新しい電極交差点を生じさせながら、第２の層上の１つまたは複数の電極に対して移動する。
【０００４】
別の実施形態によると、力センサを形成する方法は、第１の層上に１つまたは複数の電極を形成することであって、第１の層上の１つまたは複数の電極は、繰り返しの第１の波状パターンを有する、形成することと、第２の層上に１つまたは複数の電極を形成することであって、第２の層上の１つまたは複数の電極は、第２の波状パターンを有する、形成することと、複数の電極交差点を形成するために、第１の層上の１つまたは複数の電極が、第２の層上の１つまたは複数の電極と対向する関係にあり、かつ、第２の層上の１つまたは複数の電極を横断するように、第１の層を第２の層上に設置することと、を含む。センサが伸張されるとき、第１の層上の１つまたは複数の電極と第２の層上の１つまたは複数の電極とが互いに対して移動するため、新しい電極交差点が生じさせられる。
【０００５】
別の実施形態によると、力センサは、繰り返しの第１の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第１の伸縮層と、繰り返しの第２の波状パターンで配置される１つまたは複数の電極を有する第２の伸縮層であって、第２の層上の１つまたは複数の電極は、１つまたは複数の電極交差点を形成するために、第１の層上の１つまたは複数の電極と対向する関係で設置され、かつ、第１の層上の１つまたは複数の電極を横断する、第２の伸縮層とを含む。センサが伸張されるとき、第１の層上の１つまたは複数の電極は、１つまたは複数の電極交差点を維持しながら、第２の層上の１つまたは複数の電極に対して移動する。
【０００６】
前述の概念、および以下で論じられる追加の概念を、本開示がこの点において限定されないため、任意の適した組み合わせで配してよいことは理解されるべきである。
【０００７】
本教示の前述のならびに他の態様、実施形態、および特徴は、添付の図面と併せて以下の説明からより詳しく理解可能である。
【０００８】
添付の図面は、縮尺通りに描かれることを意図されていない。図面では、さまざまな図に示される同一のまたはほぼ同一の構成要素はそれぞれ、同様の符号によって表される。明確にする目的で、全ての構成要素が全ての図面に標示されるとは限らない場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】先行技術に係る触覚センサを示す図である。
【図２】１つの実施形態に係る触覚センサの分解斜視図である。
【図３】組立位置における図２の触覚センサの平面図である。
【図４Ａ】図３の触覚センサの第１の層の平面図である。
【図４Ｂ】図３の触覚センサの第２の層の平面図である。
【図５】別の実施形態に係る触覚センサの分解斜視図である。
【図６Ａ】さまざまな実施形態に係る、接着剤が第２の層に施された触覚センサの拡大側部断面図である。
【図６Ｂ】さまざまな実施形態に係る、接着剤が第２の層に施された触覚センサの拡大側部断面図である。
【図７】第１の伸張位置が破線で示される、図３の触覚センサの平面図である。
【図８】第２の伸張位置が破線で示される、図３の触覚センサの平面図である。
【図９Ａ】別の実施形態に係る、非伸張位置における例示の電極を示す図である。
【図９Ｂ】別の実施形態に係る、伸張位置における例示の電極を示す図である。
【図１０】１つの実施形態に係る、触覚センサを製造する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先行技術の力センサが図１に見られる。このセンサは、可撓性下地シート５２および電極行５４を有する最上層５０と、可撓性下地シート６２および電極列を有する底層６０と、これら電極間に挟まれた感圧材料などの分離層７０とを含む。電極の行および列は、互いに交差して（電極行は電極列に垂直である）複数の電極交差点を形成する。図１から理解されるように、電極間の感圧材料は、センサの両側にかけられる力に反応し、その交差点にかけられる力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらす。
【００１１】
図１に示される力センサは、センサにかけられている力がセンサの表面に平行な方向に小さな分力を有する状況の力を正確に測定することができる。しかしながら、かなりのせん断力がある状況では、このような力センサの性能は低下する場合がある。例えば、センサが非平面の接触面間（例えば、人体とシートクッションとの間、または人工股関節の継ぎ目とそのソケットとの間）に設置されるときなど、センサ（例えば、最上層および底層）が伸張されるとき、センサは線状電極の破損または亀裂により故障する場合がある。
【００１２】
電極の亀裂または破損なく、伸張できる、あるいは非平面の接触面に適合できるセンサを提供することによる利点が実現可能であることを、出願人は認識している。そのような目的に向けて、本明細書に開示される実施形態は、第１の層および第２の層を有するセンサを含み、それぞれの層は繰り返しの波状パターンを有する電極アレイを有し、センサが伸張されるとき、第１の層上の電極は、電極間の重複配置または横断配置を維持しながら、第２の層上の電極に対して移動するように配置される。このような実施形態では、センサは不規則な形状の表面に適合するために湾曲できるだけでなく、センサは（例えば、縦軸、横軸、またはそれらの組み合わせに沿って）未伸張のセンサと同じ平面内で伸張することもできる。センサは、未伸張のセンサの平面から伸張することもできる。
【００１３】
理解されるように、第１の層上の電極は、複数の電極交差点が形成されるように、第２の層上の電極に対して対向する関係で配置され、かつ、第２の層上の電極を横断する。説明されるように、センサの伸張はまた、第１の層および第２の層のうちの少なくとも１つの上の電極を伸張させかつ延長させる。その結果、第１の層および第２の層上の電極は、センサが未伸張構成にあるときに第１の交点で交差することができ、その後、センサが伸張されるとき、第１の交点とは異なる第２の交点で交差することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第１の層上の電極はある角度で第２の層上の電極を横断することができる。いくつかの実施形態では、最上層および底層のそれぞれの上の電極は蛇行状構成で配置される。電極は、繰り返しのｖ字形パターンで（例えば三角波形として）、または別の規則的な繰り返しの波状パターンで（例えば方形波形またはのこぎり波形として）配置されてもよい。理論に縛られることを望まないが、電極のこのような繰り返しの波状パターンによって、電極が最上層および底層の変形（例えば伸張状態）により良く順応可能とすることができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、電極の配置によって、センサをその未伸張の配置または静止した配置から約２０％〜３０％伸張させることができる。この点において、電極は、センサが電極の長さに沿った方向に伸張されるとまっすぐになる。理解されるように、このような実施形態では、最上層および底層は、伸縮性材料から形成される下地シートを含むことができる。例えば、下地シートは、薄いゴムシートなどのゴム材料を含むことができる。下地シートは、ポリエステルまたはポリアミドなどのプラスチックフィルム、および、ナイロンおよびビニルなどの布地から形成されてもよい。他の伸縮性材料も、他の実施形態における下地シートを形成するために使用されてよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、高可撓性電極は伸縮性下地シートに適用されてよい。このような実施形態では、可撓性電極は、伝導性粒子を含有する複合材料、および高可撓性ポリマー材料を含むことができる。このような材料は、電気伝導性の喪失なく、その初期寸法の１００％を超えて伸張可能とすることができる。このような材料は、材料の亀裂またはフレーキングがなく湾曲および屈曲に耐え抜くことを可能とすることもできる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、感圧材料はそれぞれの交差点において電極間に位置付けられる。このような実施形態では、感圧材料は、センサの両側にかけられる力を測定するために配置される抵抗材料とすることができる。すなわち、圧力センサ材料は、センサの両側に（例えば、第１の層および第２の層の両側に）かけられる力に反応することができ、その交点にかけられる力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらすことができる。この点において、抵抗材料の抵抗力は、交差する電極と共に、かけられた力に反応するセンサセル（Senscelとも呼ばれる）を形成する。力が増すと、電極間の抵抗力は変化し、通常は減少する。この抵抗力の変化は測定され、測定された抵抗力は、交差する場所においてかけられた対応する力を判断するために使用される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、可撓性接着剤層は、層を合わせて留めるために層の対向する側の１つまたは両方においてなど、層間に施されてよい。いくつかの実施形態では、接着剤層は、接着剤層が存在しない通路を与えるパターンで施されてよい。このような通路は、空気を組立済みセンサの内部領域から逃すことを可能にすることができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、接着剤層の厚さを、先行荷重を可能にするように、またはセンサに閾値レベルを与えるように配してよい。このような実施形態では、接着剤は隣接する電極間の空所に設置されてよい。接着剤が電極の厚さより薄い（例えば、電極を生じさせるために使用されるインクより薄い）実施形態では、それぞれの電極交差点に対して先行荷重を生じさせるように、第１の層および第２の層は互いに引き寄せられてよい。接着剤が電極の厚さより厚い実施形態では、接着剤によって、第１の層および第２の層は間隔をあけたままになり、層は、閾値力などによって共に押し付けられるため、横断する電極は互いに接触する。
【００２０】
ここで、本開示による触覚センサ１００を示す図２および図３に移る。理解されるように、図３は、組み立て済みの未伸張状態の図２のセンサ１００を示す。いくつかの実施形態では、図２に示されるように、センサ１００は、１つまたは複数の電極行１０４ａを有する第１の層１０２ａ、および、１つまたは複数の電極列１０４ｂを有する第２の層１０２ｂを含む。かかる実施形態では、電極行のそれぞれは実質的に互いに平行であり、電極列のそれぞれは概して互いに平行である。
【００２１】
第１の層は電極行を有するとして示され、第２の層は電極列を有するとして示されるが、他の実施形態では、第１の層は電極列を有することができ、第２の層は電極行を有することができることは理解されるであろう。電極は列および行で配置される必要がないことも理解されるであろう。例えば、電極は、第１の層および第２の層のそれぞれの縦軸Ａ１に対してある角度で（例えば、４５度の角度で）配置されることで、それぞれの交差する電極対はＸ字を形成することができる。本配置構成において、電極行１０４ａおよび電極列１０４ｂは、縦軸Ａ１に対してそれぞれ垂直および平行である。
【００２２】
理解されるように、電極列の数および電極行の数は同じである必要はない。例えば、図２に示されるように、第１の層１０２ａ上には４つの電極行１０４ａ、第２の層１０４ａ上には５つの電極列１０４ｂがあってよい。他の実施形態では、電極の数は第１の層および第２の層上で同じであってよい。第１の層はまた、第２の層上の電極列より多い電極行を有することができる。
【００２３】
ここで図３に移ると、センサ１００は組み立て済みの未伸張位置において示される。この図に示されるように、第１の層および第２の層が重なり合うように設置され、第１の層上の電極行１０４ａが、第２の層上の電極列１０４ｂと対向する関係で設置され、かつ、第２の層上の電極列１０４ｂを横断するとき、複数の電極交差点１１６がもたらされる。このような電極交差点は碁盤目状のマトリクスの交差点を生じさせる。それぞれの交差点は、説明されるように力に反応するセンサセルの場所を画定する。
【００２４】
１つの態様によると、第１の層および第２の層のそれぞれの上の電極は、繰り返しの波状パターンによって形成される。例えば、図２および図３に示されるように、電極は蛇行状パターンを含むことができ、実際は概して正弦曲線である。いくつかの実施形態では、電極１０４ａ、１０４ｂのうちの１つのそれぞれの山の振幅は、電極全体にわたって同じであってよい。いくつかの実施形態では、それぞれの山の振幅は、山間で変化してよい。例えば、センサの中央部における山の振幅はセンサの外側領域における山の振幅より小さくてよい。理論に縛られることを望まないが、電極の山の振幅は電極が第１の層および第２の層の変形に多かれ少なかれ耐性を持つことができるように変化させることができる。例えば、より大きい振幅を有する山は、センサが伸張されるとき、より小さい振幅を有する山より大きく伸張可能とすることができる。理解されるように、このような実施形態では、第１の層および第２の層の下地シートの伸縮性も変化させてよい。例えば、より大きい振幅の山を有する下地シートの部分は、より小さい振幅の山を有する下地シートの部分より大きい伸縮性を有することができる。
【００２５】
ある実施形態では、図４Ａ〜図４Ｂに示されるように、電極は、電極行のそれぞれの山が第１の層上に整合され、かつ、第２の層上の電極列のそれぞれの山が整合されるように配置される。例えば、図４Ａに示されるように、第１の層１０２ａの電極行１０４ａの第１の山のそれぞれは、Ｖ１と標示された垂直線を交差する。第２の山、第３の山、および第４の山はまた、図示されないそれぞれの垂直線を交差してよい。このような実施形態では、垂直線は第１の層および第２の層の縦軸Ａ１に平行である。さらに理解されるように、電極行のそれぞれの谷はまた整合されてよい。
【００２６】
同様に、図４Ｂに示されるように、第２の層１０２ｂの電極列１０４ｂのそれぞれの第１の山は、Ｈ１と標示された水平線を交差してよい。山の残りはまた同様に整合可能であり、図示されないそれぞれの水平線を交差してよい。このような水平線は横軸Ａ２に平行であってよい。図示されないが、電極列のそれぞれの谷も整合可能である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、電極列の山は、電極行の谷と交差するように配置されてよい。同様に、電極行の山は、電極列の谷と交差するように配置されてよい。他の配置構成では、電極行および電極列の山または谷は、互いに交差するように配置されてよい。例えば、図３に示されるように、電極列の谷は電極行の谷を交差する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、電極行および電極列の山間の整合は、均一の碁盤目状のマトリクスの電極交差点を生じさせることができる。いくつかの実施形態では、このような均一の碁盤目状のマトリクスの電極交差点は、センサが全方向で均一に伸張可能とすることができる。
【００２９】
第１の層および第２の層上の電極のそれぞれは蛇行状構成を有するとして示されるが、電極は繰り返しのｖ字形パターンまたは別の繰り返しの波状パターン（例えば、方形波形またはのこぎり波形）によって形成されてもよいことは理解されるであろう。さらに理解されるように、それぞれの電極の波状パターンは、第１の層および第２の層のそれぞれ全体にわたって、または単一の行または列内でも同じである必要はない。例えば、第１の層は、蛇行状パターンの３つの電極、および繰り返しのｖ字形パターンの２つの電極を有することができる。図２に戻ると、いくつかの実施形態では、電極１０４ａ、１０４ｂのそれぞれは、それぞれ第１の層および第２の層上のそれぞれの接続パッド１０６ａ、１０６ｂに接続される。理解されるように、接続パッド１０６ａ、１０６ｂを使用して、多心ケーブル（図示せず）に取り付けられるコネクタなどによって、電極と電気的に接触させる。図２に示されるように、窓１０８ａ、１０８ｂは、それぞれ、第１の層１０２ａおよび第２の層１０２ｂに切り込まれて、センサが組立済み構成にあるとき、接続パッド１０６ａ、１０６ｂへの接近を可能にすることができる。理解されるように、接続パッドへのこのような接近は、電極との電気的接触を可能にすることができる。
【００３０】
ここで図５に移ると、いくつかの実施形態では、接着剤１１０は、第２の層１０２ｂの対向側としてこの図に示される、センサの第１の層および第２の層の少なくとも１つの対向側に施されて、第２の層上の電極と対向する関係で第１の層上に電極を留めることができる。理解されるように、接着剤は、電極交差点の外側の領域などにおいて任意の適した位置に設置可能である。例えば、接着剤は、隣接した電極間に、または電極マトリクスの外側に位置付け可能である。いくつかの実施形態では、接着剤は隣接した電極の全てのセット間に位置付け可能であるが、接着剤はまた、隣接した電極の１セットの間のみに位置付け可能である。いくつかの実施形態では、示されるように、接着剤は電極マトリクスの１つの側のみの外側に位置付け可能であるが、接着剤は２つ以上の側に沿って位置付け可能である。さらに理解されるように、接着剤は第２の層上のみに示されるが、接着剤は、第１の層のみに、または第１の層および第２の層両方に施されてよい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、図５および図６Ａ〜図６Ｂに示されるように、接着剤は、接着剤層が施されない通路１１１を与えるパターンで施される。このような通路は、空気を電極セットの内部領域から逃すことを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、接着剤は可撓性を有するため、センサの伸張による変形を可能にする。
【００３２】
いくつかの実施形態では、図６Ａ〜図６Ｂに示されるように、接着剤は、先行荷重を可能にするために、またはセンサに閾値レベルを与えるために、電極の厚さと異なる厚さを有することができる。例えば、図６Ａに示されるように、電極１０４ｂの厚さＴ１は接着剤１１０の厚さＴ２を上回ってよい。このような実施形態では、それぞれの交差点において先行荷重を生じさせるように、接着剤によって、第１の層および第２の層は互いに引き寄せられてよい。いくつかの実施形態では、図６Ｂに示されるように、電極１０４ｂの厚さＴ１は接着剤１１０の厚さＴ３を下回ってよい。このような実施形態では、より厚い接着剤によって、第１の層および第２の層は間隔をあけたままにすることができ、層は、電極間での接触が生じる前に、または感圧材料が作用する前に使用される場合、閾値力などによって共に押し付けられなければならない。理解されるように、他の実施形態では、電極の厚さは電極の厚さと同じであってよい。
【００３３】
図５に戻ると、いくつかの実施形態では、感圧材料１１２は第１の層１０２ａおよび第２の層１０２ｂそれぞれの上の電極１０４ａと電極１０４ｂとの間に位置付けられる。理解されるように、感圧材料は任意の適した形状を有することができる。このような実施形態では、感圧材料１１２は抵抗材料であってよい。説明されるように、感圧材料は、センサの両側にかけられる力（例えば、第１の層および第２の層の両側に、例えばかけられる力および反力）に反応することができ、電極交差点のそれぞれにかけられる力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらすことができる。
【００３４】
別の態様によると、第１の層および第２の層上の電極は、センサが伸張されるとき、互いに対して移動するように配置される。このような動きは、２つの異なる伸張構成におけるセンサ１００を示す図７および図８に示される。１つの例では、図７に示されるように、センサは、Ｓ１と標示される矢印によって示される方向で縦軸Ａ１に沿って伸張できる。理解されるように、この図における破線は、センサおよび電極の伸張状態を表すのに対し、実線は未伸張状態を表す。使用時に、センサが伸張されると、電極列も、電極の長さに沿って方向Ｓ１に伸張され、これによって電極列の長さを長くすることができる。
【００３５】
図７にも示されるように、電極列が伸張され、かつ電極行に対して移動すると、第１の層および第２の層上の電極間の交点は変更する。すなわち、未伸張状態では、電極は第１の交点１１７ａで重複可能であり、センサが伸張された後、電極は第２の交点１１７ｂで重複でき、第１の交点および第２の交点は互いに異なっている。理解されるように、未伸張状態および伸張状態両方において、交点１１７ａ、１１７ｂは、センサの両側にかけられる力に反応し、かつ、交点にかけられる力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらす。
【００３６】
図８は、Ｓ２と標示される矢印によって記されるように、センサが横軸Ａ２に沿って伸張される例を示す。理解されるように、センサは図８における２つの方向に伸張されるとして示されるが、他の実施形態では、センサは１つの方向のみに伸張可能である。図７に示されるセンサと同様に、第１の層および第２の層上の電極はまた、図８に示されるセンサにおいて互いに対して移動するように配置される。しかしながら、図６における実施形態では、電極行は、電極の長さに沿って、１つまたは複数の方向Ｓ２において伸張かつ延長されている。
【００３７】
図８にも示されるように、電極行が伸張され、かつ電極列に対して移動すると、第１の層および第２の層上の電極間の交点は変更する。例えば、未伸張構成において、電極は第１の交点１１９ａで交差し、伸張構成では電極は第２の交点１１９ｂで交差する。他の実施形態と同様に、未伸張状態および伸張状態両方において、交点１１９ａ、１１９ｂはセンサの両側にかけられた力に反応し、かつ、電極交差点のそれぞれにおいてかけられた力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらす。
【００３８】
理解されるように、第１の交点と第２の交点との間の場所の差異は、センサが伸張される量、電極の振幅の大きさ、およびセンサ上の電極の位置に応じて変化してよい。例えば、振幅の山が大きいほど、電極はより大きく伸張可能とすることができる。同様に、センサおよび電極の伸張が大きいほど、第１の交点と第２の交点との間の変位は大きくなる。さらに理解されるように、センサが少ない量だけ伸張される実施形態では、第１の交点および第２の交点はまた、同じ場所になるように出現してよい。
【００３９】
理論に縛られることを望まないが、電極が互いに対して移動できる一方で、電極間の重複を維持し、かつそれぞれの交差点においてかけられる力に応じて変化する測定可能な抵抗力をもたらすように第１の層および第２の層を配置することによって、センサは高い耐性をもたらすことができる。例えば、センサは、第２の交点が位置する場所に関わらず力を測定し続けることを可能にしてよい。
【００４０】
図７および図８は、センサが縦軸および横軸のうちの１つのみに沿って伸張されていることを示すが、センサは、他の実施形態において両方向でも伸張できることは理解されるであろう。例えば、電極列および電極行は両方共、縦軸および横軸それぞれに沿って伸張可能であり、電極行および電極列をそれぞれに対して移動する際に延長させる。さらに理解されるように、センサはセンサの平面において伸張されるとして示されるが、センサはまた、センサの平面の外側の方向に伸張可能である。例えば、センサは、ページから離れる方向またはページ内への方向に伸張可能である。このような実施形態では、電極行および電極列は、センサの移動方向に従って伸張してよい。他の実施形態と同様に、電極列および電極行間の複数の電極交差点は、電極が互いに対して移動すると変更される。
【００４１】
図９Ａおよび図９Ｂは、センサの伸張中に変形される（例えば伸張される）典型的な電極１０４を示す。これらの図に示されるように、電極が伸張されるとき（図９Ｂを参照）、電極の長さは、第１の未伸張長Ｌ１（図９Ａを参照）から第２の伸張長Ｌ２まで長くすることができる。この図にまた示されるように、電極における山間の距離も、第１の未伸張距離Ｄ１から第２の伸張距離Ｄ２まで長くすることができる。いくつかの実施形態では、この伸張によってまた、電極の振幅を、電極が伸張されると第１の振幅Ａ１から第２の振幅Ａ２まで減少させることができる。
【００４２】
電極は、センサが伸張されるときに第１の交差点から第２の交差点まで変更する電極交差点を有するとして示されかつ説明されているが、交点は同じところに留まってよいことは理解されるであろう。例えば、電極交差点はセンサが伸張される際に維持されてよい。このような実施形態では、交点は、電極がセンサの伸張に応答して変形する際に維持されてよい。いくつかの実施形態では、第１の層および第２の層上の電極は、電極の変形（例えば伸張）がそれぞれの交差点間で生じるように、交点に固定されてよい。
【００４３】
別の態様によると、力センサを製造する方法が開示される。図２および図５に示される実施形態から理解されるように、いくつかの実施形態では、第１の層および第２の層は、第１の下地シートおよび第２の下地シート上でそれぞれ形成され、電極行および電極列はそれぞれの層上に堆積する（例えば、印刷されるまたはエッチングされる）。次に、感圧材料１１２は、第１の層および第２の層のうちの１つの上に設置後、第１の層および第２の層のうちのもう１つの設置が行われてよい。第１の層および第２の層が整合されると、第１の層１０２ａ上の電極１０４ａは、第２の層１０２ｂ上の電極１０４ｂと対向する関係で位置付けられ、かつ、第２の層１０２ｂ上の電極１０４ｂを横断する。接着剤が使用される実施形態では、接着剤１１０は、第１の層および第２の層を整合する前に、第１の層および第２の層の１つまたは両方に施されてよい。このような実施形態では、接着剤は電極の領域外の領域に施されてよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、第１の層および第２の層の１つまたは両方は、印刷またはプレカット整合特徴（例えば、穴または基点）などの整合特徴を含むことができ、これによって、組み立て中に第１の層と第２の層との間の精確な位置合わせを可能にすることができる。
【００４５】
他の実施形態では、図１０に示されるように、別個の下地シート上に第１の層および第２の層を形成する代わりに、第１の層１０２ａおよび第２の層１０２ｂは両方共、単一の下地シート１２０上に堆積させることができる。図１０に示されるように、下地シート１２０には穴あき折り目１２２が形成され、第１の層および第２の層は折り目１２２に対して堆積される。理解されるように、第１の層１０２ａおよび第２の層１０２ｂは折り目１２２に対して位置付けられることで、下地シートの第１の半分１２４ａおよび第２の半分１２４ｂは、下地シートが折り目で折られるときに整合されるようにし、第１の層および第２の層も整合されることになる。
【００４６】
次に、他の実施形態と同様に、電極行１０４ａおよび電極列１０４ｂは、第１の層１０２ａおよび第２の層１０２ｂ上にそれぞれ堆積して（例えば、印刷またはエッチングされて）よい。次いで、感圧材料１１２は第１の層および第２の層のうちの１つの上に設置され、その後に、下地シートは、折り目に沿って折られて、下地シートの第１の半分１２４ａおよび第２の半分１２４ｂ、ならびに、センサの第１の層１０２ａおよび第２の層１０２ｂを整合する。接着材が使用される実施形態では、このような接着材は、感圧材料を設置し、下地シートを折る前に、第１の層および第２の層の対向側の１つまたは両方に設置され得る。他の実施形態と同様に、下地シートは、第１の層および第２の層の精確な位置合わせを可能にするために、印刷またはプレカット整合特徴（例えば、基点または穴）を含むこともできる。
【００４７】
本教示はさまざまな実施形態および例と併せて説明されているが、本教示がこのような実施形態または例に限定されることは意図されない。むしろ、本教示は、当業者によって理解されるように、さまざまな代替策、改造型、および等価物を包含する。従って、前述の説明および図面は例に過ぎない。
【００４８】
本発明のさまざまな態様は、前述の実施形態において具体的に論じられない配置構成を単独で、組み合わせて、または多様に使用可能であるため、前述の説明に示されるまたは図面に例示される構成要素の細部および配置構成への応用において限定されない。例えば、１つの実施形態において説明される態様は、他の実施形態で説明される態様と任意のやり方で組み合わせ可能である。
【００４９】
また、本発明は、例が提供されている方法として具体化されてよい。方法の一部として行われる動作は任意の適した形で順序づけられてよい。従って、実施形態は、動作が例示されるのとは異なる順序で行われるように構成されてよく、これは、例示の実施形態では連続した動作として示されていても、いくつかの動作を同時に行うことを含むことができる。
【００５０】
請求項において請求項要素を修飾する「第１」、「第２」、「第３」などの通常の用語の使用は、それ自体では、１つの請求項要素の別の請求項要素に対する優先性、先行性、もしくは順序、または方法の動作が行われる時間的順序を含意せず、単に、請求項要素を区別するために、ある特定の名称を有する１つの請求項要素を同じ名称（通常の用語としての使用を別にして）を有する別の要素と区別する標示として使用される。
【００５１】
また、本明細書で使用される表現および専門用語は説明の目的のためであり、限定するものとみなすべきではない。本明細書における「含む」、「備える」、または「有する」、「含有する」、「伴う」、およびその変形体の使用は、その後に列挙される項目およびその等価物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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