(57)【要約】  可撓性スイッチは、変形可能な本体と、複数の電極とを有し、電極のうちの少なくとも１つが変形可能な本体上に設けられている。スイッチは、電極が離間している第１の状態と、電極が電気的に接触している第２の状態とを有し、スイッチは、力が変形可能な本体に適用されたとき、またはそこから取り除かれたとき、状態間を移動することを可能にするように構成されている。【選択図】図４ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチであって、
変形可能な本体と、
複数の電極であって、前記電極のうちの少なくとも１つは前記変形可能な本体上に設けられ、前記スイッチは、前記電極が離間している第１の状態と、前記電極が電気的に接触している第２の状態とを有する、複数の電極と、を備え、
前記スイッチは、力が可逆的に変形可能な前記本体に適用されるか、もしくはそこから取り除かれたとき、かつ／または既存の予歪み力が解放されたとき、前記状態間の移動を可能にするように構成されている、スイッチ。
【請求項２】
前記電極は前記本体から離間して設けられている、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記本体に依存して、前記電極を支持するように電極支持要素が設けられている、請求項１または請求項２に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記電極支持要素のうちの少なくとも１つは、前記可逆的に変形可能な本体に結合された第１の端部と、前記可逆的に変形可能な本体から離れた端部とを備え、前記遠位端部は電極を備える、請求項３に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記電極支持要素の前記遠位端部は、前記第２の状態において接触している、請求項４に記載のスイッチ。
【請求項６】
遠位端部は前記第１の端部より広い、請求項４または請求項５に記載のスイッチ。
【請求項７】
前記支持要素のうちの１つ以上のプロファイルは、
Ｔ字形、
逆三角形、および／または
先細り、のうちのいずれか１つ以上である、請求項３〜６のいずれか一項に記載のスイッチ。
【請求項８】
前記複数の電極は適合性の導電性要素のアレイを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスイッチ。
【請求項９】
前記要素は細長く平行に配置されている、請求項８に記載のスイッチ。
【請求項１０】
前記要素は、第１の要素のアレイおよび第２の要素のアレイとして配置され、各アレイの前記要素が互いに噛み合っている、請求項８または請求項９に記載のスイッチ。
【請求項１１】
前記スイッチが、既知の、または実質的に既知の力において、またはそれを超えて、前記第１の状態と前記第２の状態との間を移動するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスイッチ。
【請求項１２】
前記複数の要素は複数のさらなる状態を有し、前記第１の状態、前記第２の状態およびさらなる状態が個別のスイッチングレベルを提供する、請求項１１に記載のスイッチ。
【請求項１３】
前記変形可能な本体は、変形可能な材料の第１の層、第２の層および第３の層を備え、前記第１の層と前記第２の層との間に第１の電極が設けられ、前記第２の層と前記第３の層との間に第２の電極が設けられている、請求項１に記載のスイッチ。
【請求項１４】
前記第２の層は、前記本体に適用される力に応じた前記電極の電気的接触を容易にするための開口部を含む、請求項１３に記載のスイッチ。
【請求項１５】
前記電極はアレイとして設けられている、請求項１３または請求項１４に記載のスイッチ。
【請求項１６】
前記第２の層は、前記電極アレイに対応する開口部のアレイを含む、請求項１５に記載のスイッチ。
【請求項１７】
前記第１の層または第３の層が、適用された力に応じて電極の接触をさらに容易にするための起動部手段を含む、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のスイッチ。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスイッチを備えるセンサー。
【請求項１９】
スイッチであって、
変形可能な本体と、
複数の要素であって、各要素が導電性部分を備え、前記複数の要素は前記変形可能な本体から延在し、前記要素は、前記変形可能な本体から遠位により大きな断面積を有するか、または前記変形可能な本体から遠位に断面積が増大するように構成されている、複数の要素と、を備え、
力が前記変形可能な本体に適用されたとき、前記複数の要素は、前記複数の要素の前記導電性部分が電気的に接触している第１の状態と、前記複数の要素の前記導電性部分が離間している第２の状態との間を移動するように構成されている、スイッチ。
【請求項２０】
実質的に本明細書に記載されているスイッチまたはセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性スイッチもしくはセンサーまたは回路装置に関する。本装置は、スイッチおよびセンサーなどのデバイスを含む回路要素と、これらの要素を含む回路とを形成するように構成された１つ以上の可撓性材料を備える。特定の実施形態では、本装置は、可撓性薄膜上に、またはこれと接続して取り付けられた軟性の導電性材料を備える。
【背景技術】
【０００２】
スイッチは多くの最新のデバイスに存在し、変化を指示または実行し、もしくは変化の範囲や度合いを指示するように動作する。例えば、制限スイッチおよび近接スイッチは一般に、機械の運動により、または物体の有無により動作される。制限スイッチは、堅牢で、取り付けが容易で、信頼性が高い必要がある。さまざまな種類の制限スイッチが利用可能であり、最も一般的なものは機械的にまたは磁気的に動作される。これらのスイッチは、コピー機、プリンター、冷蔵庫などの日常の電化製品、またはより複雑な機械に配置することができる。しかしながら、制限スイッチは複雑で高価になる可能性があり、継続的に使用すると可動部品や向きの変化により故障が発生する可能性がある。
【０００３】
ＵＳ３６８１７２３は、薄膜スイッチを説明している。薄膜スイッチは、間に所定の空間が存在するように、支持されている２枚の対向するシート材料を使用する。少なくとも一方は可撓性であるこれらのシートの間に力を適用しているユーザーは、一方のシート上の機械的接点が、第２のシート上の導電性要素とブリッジすることを可能にする。薄膜スイッチは通常、キーボードまたは他のインターフェースに使用されている。いくつかの場合、少なくとも一方のシートを可撓性にしてもよいが、スイッチングを正確に行うことを確実にするには、対向するシートを注意深く配置する必要がある。
【０００４】
ＵＳ２０１３／０１００５７５は、スイッチング機能を提供するように修正された誘電体エラストマーを示す。誘電体エラストマーデバイス（ＤＥＤ）は、可撓性電極の間に挟持された、または取り付けられた可撓性誘電体エラストマーを備える。ＤＥＤは、可撓性の導電性トラックに結合されているか、または結合可能である。ＤＥＤが移動すると、可撓性トラック内で移動が生じ、可撓性トラックが適切に設計されている場合、これにより、パーコレーション閾値（粒子のアレイを含有する材料が導通しているか導通していないかの間の閾値）を超えるスイッチングをもたらし得る。これにより、抵抗が桁違いに変化する可能性がある。しかしながら、このシステムは、導電性トラックを注意深く構築する必要がある。
【０００５】
したがって、ＵＳ２０１３／０１００５７５の電気回路デバイスは、誘電体エラストマースイッチ（ＤＥＳ）として使用されてもよく、アナログおよび／またはデジタルもしくはＢｏｏｌｅａｎ回路を誘電体エラストマーデバイスに集積することが可能になり得る。そうすることで、外部回路なしでアクチュエーターまたは発電機を制御する「軟性の」電子回路を提供し、膜外回路をなくし、単純な製造を可能にする（ＤＥＤおよび導電性要素またはセンサーは同じ工程で同じ材料から作製されている）。ＤＥＳは、高電圧信号のスイッチングに役立ち、ＤＥＤ自体を作製するのと同じ技術を使用して誘電体エラストマー表面上に印刷され得る。
【０００６】
ＵＳ２０１５／０２８７５５２は、ＵＳ２０１３／０１００５７５からの発展を示し、一実施形態では、同様の誘電体エラストマーおよび導電性トラックの設計が使用されている。しかしながら、導電性トラックは現在、変形時に導電性トラックの有効な幾何形状が突然変化するように設計されている。これは、例えば、導電性トラックの有効断面積がスイッチの移動とともに変化することを意味する。これは、抵抗の変化を増大させること、およびスイッチングの感度を上昇させることによりスイッチングを改善する。しかしながら、いずれの場合も、スイッチが「オフ」状態のときはいくらかの寄生導電性が残る。
【０００７】
従来技術の軟性のスイッチは一般に、予測不可能なもしくは一貫性のない挙動、抵抗／変形関係の直線性、設計もしくは製造の複雑さ、手作りの必要性、および／または自動製造の困難さを含み得る１つ以上の欠点に苦しんでいる。
【０００８】
発明の目的
本発明の目的は、完全な可撓性スイッチもしくは回路の製造を可能にし、かつ／あるいはより高感度のスイッチングを可能にするスイッチ装置などの回路要素、および／または方法を提供することである。
【０００９】
本発明の目的は、既存のシステムの欠点を克服するのに少なくともいくらかの助けとなり、あるいは既存のシステムに対して有用な代替を少なくとも提供するスイッチ装置および／またはスイッチング方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、以降の説明から明らかになるであろう。
【発明の概要】
【００１１】
したがって、一態様では、本発明は概して、可撓性スイッチにあると言ってもよく、可撓性スイッチは、
変形可能な本体と、
複数の電極であって、電極のうちの少なくとも１つは変形可能な本体上に設けられ、スイッチは電極が離間している第１の状態と、電極が電気的に接触している第２の状態とを有する、複数の電極とを備え、
このスイッチは、力が変形可能な本体に適用されたとき、またはそこから取り除かれたとき、状態間の移動を可能にするように構成されている。
【００１２】
変形可能な本体は可逆的に変形可能であり、スイッチが状態間で循環することを可能にし、スイッチは繰り返し使用されてもよい。電極は導電性接触領域を提供し、それらはスイッチ接点として機能する。したがって、第２の状態では、導電性経路が形成され、つまり、スイッチは閉状態である。第１の状態では、スイッチは開である。
【００１３】
スイッチは、変形可能な本体の圧力／力に対する異なる応答を利用して、電極を開状態または閉状態に選択的に配置してもよい。これは、力が変形可能な本体に適用され、電極がともに移動して導電性経路を形成するように、スイッチを設計することができることを意味する。これは、「オン」状態（例えば、接触）と、「オフ」状態（例えば、分離）との間で明確に検出可能な、つまり鋭敏な変化を提供する。
【００１４】
少なくともいくつかの実施形態または例では、スイッチは可撓性である。スイッチは完全に可撓性であってもよい。スイッチを備える剛性要素がなくてもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態または例では、変形可能な本体は弾性的に変形可能である。本体は、弾力性であってもよく、可逆的に変形可能であってもよい。一例では、本体は誘電体エラストマーを含む。
【００１６】
一実施形態または例では、可逆的に変形可能な本体は、予め歪んでいる（予め圧力を加えられた）。
【００１７】
一実施形態または例では、１つ以上の電極支持要素を設けて、１つ以上の電極を保持または支持する。支持要素は、変形可能な本体の一部を備えてもよく、変形可能な本体に付属してもよい。支持要素は、変形可能な本体、または変形可能な本体の残りの部分から延在する。
【００１８】
一実施形態または例では、電極支持要素は、可逆的に変形可能な本体に結合された第１の端部と、可逆的に変形可能な本体から離れた遠位端部とを備え、遠位端部は第１の端部より広い。一実施形態では、電極の遠位端部は第２の状態において接触している。
【００１９】
一実施形態または例では、要素のプロファイルは、
Ｔ字形、
逆三角形、および／または
先細りのうちのいずれか１つ以上である。
一実施形態または例では、複数の要素は、適合性の導電性要素のアレイを備える。
【００２０】
一実施形態または例では、要素は細長く、平行に配置されている。要素は、第１の要素のアレイおよび第２の要素のアレイとして配置されてもよく、各アレイの要素は互いに噛み合わされている。
【００２１】
一実施形態または例では、スイッチは、既知の、または実質的に既知の力においてまたはそれを超えて、第１の状態と第２の状態との間を移動するように構成されている。
【００２２】
一実施形態または例では、複数の要素は複数のさらなる状態を有し、第１の状態、第２の状態およびさらなる状態は、個別のスイッチングレベルを提供する。
【００２３】
一実施形態または例では、複数の要素は複数のさらなる状態を有し、さらなる状態の各々は、さらなる複数の要素の間に接点を備え、
可逆的に変形可能な本体に適用された力を増大することは、さらなる状態間の移動を生じさせる。
【００２４】
一実施形態または例では、スイッチは、各状態のための既知のまたは実質的に既知の力においてまたはそれを超えて、さらなる複数の状態間を移動するように構成されている。
【００２５】
実施形態または例では、可逆的に変形可能な本体は、状態間の移動を可能にする力に応じて形状を変更するように構成されている。
【００２６】
一実施形態または例では、この構成は、可逆的に変形可能な本体の幾何形状または材料パラメータを備える。
【００２７】
一実施形態または例では、要素は、本体内に、または本体のキャビティ内に収容されている。
【００２８】
一実施形態または例では、本体はリング状またはトロイダル状である。一実施形態では、リングまたはトロイダルを平らにして長方形を形成する。
【００２９】
一実施形態または例では、要素は本体の内面に取り付けられるかまたは結合され、力は内面を接触および／または近接させる。
【００３０】
第２の態様によると、本発明は概して、スイッチにあると言ってもよく、スイッチは、
変形可能な本体と、
複数の要素であって、各要素は導電性部分を備え、複数の要素は変形可能な本体から延在し、要素のうちの少なくとも１つは変形可能な本体の表面を超える断面積を有する、複数の要素と、を備え、
複数の要素は、力が変形可能な本体に適用されたとき、またはそこから取り除かれたとき、電気的に接触するように構成されている。
【００３１】
上記の実施形態または例のいずれか１つ以上は、好適な場合、上記の態様に適用されてもよい。
【００３２】
第３の態様によると、本発明は概して、スイッチにあると言ってもよく、スイッチは、
複数の変形可能な要素であって、各要素は導電性部分を含み、要素のうちの少なくとも１つは、力が少なくとも１つの要素に適用されるか、またはそこから取り除かれたとき、断面積を変更するように構成されている、複数の要素を備え、
力が適合性本体に適用されるか、そこから取り除かれたとき、複数の要素は、複数の要素が電気的に接触している第１の状態と、複数の要素が離間している第２の状態との間を移動するように構成されている。
【００３３】
一実施形態または例では、要素は、圧縮されたとき、拡張することにより断面積を増大させるように構成されている。一実施形態では、要素は、引っ張られたとき、引っ込めることにより断面積を減少させるように構成されている。
【００３４】
一実施形態または例では、複数の要素はすべて、力が適用されたとき、断面積を変更するように構成されている。
【００３５】
一実施形態または例では、カバー手段が複数の要素をカバーまたはカプセル化する。
【００３６】
一実施形態または例では、複数の要素は実質的に剛性の要素の間に配置されている。
【００３７】
上記の実施形態または例のいずれか１つ以上は、好適な場合、上記の態様に適用されてもよい。
【００３８】
別の態様では、本発明は、先行する記述のいずれか１つによるスイッチを備える可撓性電気回路を提供する。
【００３９】
別の態様によると、本発明は概して、可撓性基板上に可撓性構成要素を印刷するステップを含む、可撓性スイッチの製造方法にあると言ってもよい。
【００４０】
別の態様によると、本発明は概して、可撓性基板に取り付けられた可撓性要素を備える可撓性スイッチの製造方法にあると言ってもよく、この方法は、
要素を型枠内で形成するステップと、
形成された要素に基板を取り付けるステップと、を備える。
【００４１】
上記の実施形態または例のいずれか１つ以上は、好適な場合、上記の態様に適用されてもよい。
【００４２】
また、開示された主題は、本明細書において参照または指示される部品、要素および特徴に、個別にまたは集合的に、かつそれらの部品、要素または特徴のうちの２つ以上の任意のまたはすべての組み合わせにあると言ってもよい。本発明が関係する技術分野において既知の等価物を有する本明細書において、特定の整数が言及されている場合、このような既知の等価物は、本明細書に組み込まれていると見なされる。
【００４３】
本発明のさらなる態様は、その新規な態様のすべてにおいて考慮されるべきであり、以降の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
ここで、図面を参照しながら例として本発明の複数の実施形態を説明する。
【００４５】
【図１】スイッチとして機能することができない従来のデバイスを示す。
【図２】（ａ）オフ状態と（ｂ）オン状態のスイッチを示す。
【図３】（ａ）オフ状態と（ｂ）オン状態の櫛形スイッチを示す。
【図４】（ａ）オフから（ｅ）すべてオンまでの複数の状態を有するマルチレベルスイッチを示す。
【図５】スイッチの製造方法のステップを示す。
【図６】異なるスイッチの別の製造方法のステップを示す。
【図７】さらに代替の製造方法のステップを示す。
【図８】（ａ）オフ状態と（ｂ）オン状態の代替スイッチを示す。
【図９】（ａ）オフ状態と（ｂ）オン状態の代替スイッチを示す。
【図１０】代替スイッチ構成を示す。
【図１１】オフ位置にある代替スイッチを示す。
【図１２】オフ位置にあるが、使用中に複数の可能な状態を有する代替マルチレベルスイッチを示す。
【図１３】本明細書で参照される例のいずれか１つによるスイッチを含む回路の概略図を示す。
【図１４】可撓性スイッチの別の例を示す。
【図１５】図１４と同様の構造を含む、センサーとして使用してもよいスイッチアレイを示す。
【図１６】図１５と同様のスイッチアレイの別の例を示す。
【図１７】図１６によるセンサーを含むグリッピング装置を示す。
【図１８】図１７のグリッピング装置の使用例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
説明全体を通して、同様の参照番号は、異なる実施形態における同様の特徴を参照するために使用されている。
【００４７】
図１は、特許公開第ＵＳ２０１３／１００５７５号と同様の従来技術のシステムを示す。このシステムでは、基板１０は、表面に取り付けられている一連の導電性要素１１を支持する。基板または薄膜１０は可撓性または適合性である。すなわち、力を適用すると、破壊または破損したりすることなく形状を変更することができるか、もしくは変更するように構成されている。力は機械的であってもよく、電気的な力、電磁気的な力または他の力によって誘起されてもよい。図１のシステムでは、軸Ｘ１に沿った薄膜１０の移動は、導電性要素１１を互いにより近くに移動させる。導電性要素１１はその全長に沿って可撓性基板に接続されているので、基板が変形すると常に同じ量だけ導電性要素も変形する。その挙動のため、導電性要素を接触させることが不可能であるので、このような設計はスイッチとして機能することは決してできない。
【００４８】
図２は、可撓性スイッチを提供する本システムの一実施形態を示す。スイッチは、基板または薄膜２０を備える変形可能な本体を含み、基板または薄膜２０は複数の隣接または並列した支持要素２１を備え、支持要素２１は、軸Ｘ１により示されるように、本体または基板の軸に沿って延在する一連の要素を形成し、スイッチ接点として機能する電極を支持する、保持するまたは備える。要素２１は、本体２０の一部を備えてもよく、またはそれに取り付けられ、もしくは結合されていてもよい。要素２１は、本体または薄膜２０から延在してもよく、かつ／またはプロファイルもしくは断面において、基板２０の表面から遠位に（または図２に示すように上に）より広い部分が存在するような、３次元形状を有してもよい。図２の実施形態では、断面積は「Ｔ」字形である。「Ｔ」は、基板２０から延在する第１の近位部分または突出部２３と、遠位端部において水平に、つまり第１の部分から離れて延在する第２の遠位部分またはクロスバー２２とを備える。しかしながら、当業者は、電極を保持するまたは備えるその部分の遠位端部が本体から離間するように延在する部分を有する機能を、複数の可能な形状が提供し、それらが隣接部または近傍部により接触することができることを理解するであろう。一例では、その部分の形状は、クロスバー２２が突出部２３の途中である場合、または逆三角形などを含む、基板１０の表面の上の断面を含む。いくつかの実施形態では、要素の一部分のみ、例えばクロスバー２２のみが導電性である。
【００４９】
基板または薄膜２０は変形可能であり、すなわち、それは適合性または可撓性である。好ましくは、複数の伸張または圧縮動作を実行することを可能にするように、基板または薄膜は可逆的に変形可能である。基板は、誘電体層であってもよく、その本体または表面に複数の導電性経路または導電性フィラーを有し電気を通してもよく、その電気は要素２１への信号を備えてもよい。基板はキャリアとも呼ばれ得る。特定の実施形態では、スイッチは、導電性フィラーを含有する単一の、好ましくは低抵抗のシリコーン（または他の可撓性の）複合材料から形成されている。いくつかの実施形態では、スイッチは、参照により完全に本明細書に含まれる特許公開第ＵＳ２０１３／０１００５７５号および同第ＵＳ２０１５／０２８７５５２号のデバイスの構成要素を備えるか、またはそれらと組み合わされてもよい。例えば、実質的に同様の誘電体エラストマーを基板として使用されてもよい。その上、スイッチは、本文書において説明されるスイッチングデバイスまたは導電経路の構成要素を含み、本明細書に含まれるスイッチへの接続を提供してもよく、それらを修正してもよい。本明細書において開示されるスイッチの本質的に可撓性の性質または適合性の性質は、上記の公開において参照される構成要素とともに、完全に可撓性の電気回路を構築してもよいことを意味する。これについては、以降でより詳しく説明する。本発明は、例えば、製造工程、ロボット工学、圧力センサーにおける測定または位置特定のために移動を検出するセンサーを含む、広範囲のさまざまな用途において使用する場合、もしくは靴、手袋および衣類などの装着型アイテムにおいて使用する場合にさえ可撓性回路を提供することを可能にする。
【００５０】
要素２１、またはそれらの要素の一部は、要素が電極を備えるか、または電極を支持するかのいずれかであるように、導電性材料を添加または装着する。一例では、各要素の遠位部分の外側エッジ面１９は、スイッチ接点を備える導電性の電極であることがわかる。この例では、要素２１および基板２０の中央領域は、外側エッジ面１９上の電極に接続する導電性経路を内部に有する。別の例では、遠位端部１９全体が導電性であり、したがってスイッチ接点を提供する表面を有する。さらに別の例では、要素全体、つまり、部分２２と２３が導電性である。
【００５１】
図２は、適合性薄膜２０を３次元要素２１と組み合わせる利点を示す。図２ａでは、薄膜は第１の状態である（伸長された状態または弛緩された状態であってもよい）。要素２１は接触していないため、それらの間の抵抗は非常に高い。基板２０が圧縮された場合、要素は互いに向かって移動し、第２の状態（弛緩または圧縮された状態）になる。しかしながら、クロスバー２２は突出部２３よりも広い。クロスバーの幅は基板に依存しないので、クロスバー２２（またはより広い部分）は、隣接する要素２２までブリッジするか、延在することができる。これは、近傍のまたは隣接する要素２１上に設けられた電極間に電気的接触を生じさせる。電極が互いに物理的に接触すると、スイッチ内の導電性経路間の抵抗が実質的に低下する。したがって、２つの状態は高抵抗状態（無限の抵抗に近づく）と低抵抗状態（調整可能であるが、ｋΩ以下にすることができる）とを備え、スイッチング機能を提供する。これは、図１に示す従来技術とは対照的であり、図１では、要素は決して接触することができず抵抗のいずれの低減も制限する。
【００５２】
別の方法においてスイッチを説明するために、要素２１上の導電性の電極をより広い要素部分２２上に設ける。得られたＴ字形構造は、幅Ｇのギャップ３１が存在する初期条件または状態において、幅Ｃのキャビティ２４を形成する。この「開」状態では、実質的な電流は方向Ｘ１に流れることはできず、オフ状態を表す。開状態において、直接的な導電性経路がない場合、ＧＤＥＳ抵抗は無限大になる傾向がある。スイッチが圧縮されるか、または収縮が可能になるとき、要素２０は接触し、これはＧＤＥＳ抵抗を低下させる。
【００５３】
スイッチ１のスイッチング点および一般的な挙動（通常開［ＮＯ］または通常閉［ＮＣ］）は、いくつかの実施形態では、要素２１（例えば、導電性部品と電極）の幾何形状と、可撓性キャリア薄膜２０、基板または他の構造（まとめて「キャリア」）と要素との関連性と、キャリアの予歪みにより調整されている。スイッチ１は、従来技術のスイッチより低い電圧において動作することができるので、さらなる利点を有してもよい。これは、導電性構造間の物理的なギャップの開閉によりスイッチングが強化されているためである。要素２０は、閉状態で数ｋΩの抵抗を可能にする導電性混合物から形成され、当業者には明らかなように、電極および／または導電性経路の形成に使用された複合混合物に金属性フィラーまたは他のフィラー（例えば、銀）を導入することにより、数Ωまで（必要であればより低く）低減してもよい。
【００５４】
スイッチ１の実施形態では、必要な状態変化の精度は、スイッチの注意深い幾何学的設計により提供されている。スイッチ３のいずれか１つ以上の物理的または幾何学的特性を調整して、変形または必要なスイッチング歪みの特定のレベルまたは種類（または図４のシステムの力のレベル）を対象にすることができる。例えば、以下のうちのいずれか１つ以上を変更してもよい。
基板２０の可撓性は変更可能であってもよい、
基板に適用された予歪み、
要素２１、４０の間の距離、
要素２１、４０の高さおよび／または長さ、
基板２０上の要素２１、４０または導電性経路の抵抗、
要素のクロスバーの長さ、および／または
基板上の要素２１、４０の配置。
【００５５】
これらの因子は、試行錯誤により最適化されてもよく、いったん既知の材料が選択されると、当業者に既知の方程式により予想される結果を計算してもよい。
【００５６】
基板２０は好ましくは、要素がそれに取り付けられるかまたは結合されるときに予歪みが与えられる。これは、基板の予歪みまたは応力が、弛緩または非移動状態と、伸張または圧縮状態との間の基板の移動を可能にし、かつ／または改善するためである。例えば、図２の基板２０は、要素２１がそれに適用されるときに歪む場合がある。これは、力が基板２０から取り除かれたとき、要素がともに接近することを意味する。代替的に、基板の弛緩状態または公称状態では、要素を分離させてもよく、基板に圧縮力が適用されると要素２１はより接近してもよい。スイッチのいくつかの実施形態では、閉じた長さｃのキャビティ２４を備える薄膜が長さＩｍｅｍまで弛緩するとき、１つ以上のギャップ３１のＧを完全に閉じるには、薄膜は十分な予歪みを必要とする。多くの場合、予歪みを与えることが望ましい。例えば、スイッチを歪ませたときに開くスイッチを得るために、スイッチ接点を適用する前、または要素２１などのスイッチ接点を支持する構造を適用する前に、所定の少量の予歪みを与えることが役立つ。これは、製造後に確実に閉じた状態を保証する。基板に予歪みを与えずにスイッチ接点の適切な電気的接触を保証することは困難である可能性がある。
【００５７】
図３は、複数の要素２１を使用して単一のスイッチを形成するスイッチ２の別の実施形態を示す。この実施形態は、複数の要素２１間の接触を使用して、例えば、スイッチが閉状態のとき、スイッチの整合性を高め、および／またはスイッチの抵抗を低減する。
【００５８】
図３ａは、「オフ」状態を示し、薄膜２０は、アーム２５と２８から延在する平行なフィンガー２６のアレイに配置された要素を有する。各アレイのフィンガーは互いに噛み合っている。フィンガー２６と２８は好ましくは、図１の「Ｔ」字形のプロファイルを有する（ただし、「Ｔ」の上部のみが図３では可視である）。この実施形態の電極は、図２の実施形態に関連して上で説明したように、フィンガー２６の遠位端部間の少なくともエッジ面に設けられている。この状態では、スイッチ接点は離間しており、互いに電気的にまたは物理的に接触していない。したがって、アーム２５と２８の間の抵抗は無限大になる傾向がある。この例では、ギャップサイズＧ（フィンガー２６の間）とフィンガー幅Ｅの比率は１である。しかしながら、他の幾何形状により性能を変更することも可能になる。基板２０が好適な量だけ圧縮された（つまり、予歪みが解放された、または圧縮が適用された）とき、アーム２５、２８の各々に接続されたフィンガー２６上のスイッチ接点間で接触を生じさせることができる。この場合、５０％だけ圧縮すれば、５０％の電極間の接触が可能になる（ＥとＧの比率により）。図３ｂは、「オン」状態を示し、そこでは、電極間、したがって、アーム２５と２８上または内部に設けられた導電体間に強い電気接続が形成される。
【００５９】
図３のスイッチは、５０％の圧縮歪みのポイントオブケアセンサーとして使用されてもよい。電極が互いに接触するために移動するギャップと、電極のスパンまたは幅（例えば、「Ｔ」の上部）とを調整することにより、例えば、歪みの閾値を感知するなど、特定の要件に対して、開状態と閉状態との間で必要なスイッチング点を調整することができる。例えば、スイッチを構造物または壁に適用して、移動レベルを測定することができる。通常の用途では、スイッチは開状態であり、制御デバイス（マイクロプロセッサやコンピュータなど）は信号を受信しない。しかしながら、大きな振動または移動が発生した場合（例えば、地震において）、圧縮は、スイッチ２がオンになり、制御デバイスまたは制御手段が圧縮を登録する閾値に達してもよい。この圧縮は、建物が必要量を超えて移動し、検査または修復しなければならないことを指定してもよい。スイッチを修正して、必要な圧縮または伸長の量を制御してもよい。例えば、デバイスを切り替えるための圧縮歪みは、電極幅Ｅと電極ギャップ幅Ｇの比率により決定されている。電極幅と比較してギャップが小さいほど、状態を切り替えるために必要な圧縮歪みは少なくなる。特定の実施形態では、基板は、接着剤または他の取り付け手段を有し、検知する表面または対象物にそれを固定することを可能にしてもよい。
【００６０】
アーム２６（または要素２１）は、添加済みのシリコーンなどの適合性の電極材料から形成し、導電性の可撓性経路を提供してもよい。当業者には明らかなように、接続部２７のエリアおよび／または互いに噛み合った電極配置は、（冗長なスイッチング経路を介して）信頼性があり、耐障害性の配置を提供する。数十または数百の印刷フィンガーのように、少なくとも２つのフィンガー２６が動作可能であるので、フィンガー２６の数は限定されないことも明らかである。また、特定の要件に合わせて多くのスイッチ接点または電極の配置、形状、および形態を設計してもよいことも明らかである。
【００６１】
図４は、スイッチ３のさらなる実施形態を示し、そこでは、複数の圧縮（または張力）レベルまたは状態を感知または切り替えることができる。これは、マルチポイントオブケアセンサーとも呼ばれる。スイッチ３は、構成要素間で幾何形状（したがって動作点または状態）を変化させる複数のスイッチ構成要素を有する。この実施形態では、各スイッチ接点の支持要素４０、４１、４２、４３、４４は一定の幅を有するが、ギャップ幅Ｇは左から右に減少する。特定の順序がスイッチの動作に常に関係するわけではないことも注意される（例えば、各要素が図３と同様のアームに接続されている場合）。
【００６２】
第１の電極４０が電源（例えば、低電圧）に接続され、他の電極の各々がＬＥＤに接続された（任意の電気的に制御された指示器を使用することができる）スイッチ３の動作を考える。基板２０が弛緩状態（図４ａ）から圧縮された場合、第２の状態に到達する（図４ｂ）。図４ｂでは、最初の２つの電極４０、４１のみが接触して、第１のスイッチ構成要素４５を形成する。これは、要素４１に接続されたＬＥＤを起動する。電極間の距離が増加するため、残りの電極は高抵抗経路になる。基板２０をさらに圧縮すると、スイッチは第３の状態に移動する（図４ｃ）。第３の状態では、最初の３つの電極４１、４２、４３は、接続されたスイッチ構成要素４６を形成する。これは、最初の２つの要素４１、４２に接続されたＬＥＤへの低電圧経路を提供する。さらに圧縮すると、電極４３と４５の接続が次に可能になる。
【００６３】
したがって、図３と図４の実施形態は、複数のスイッチング点を有するスイッチまたはセンサーを提供する。その上、それらの幾何形状により制御して、特定のレベルの圧縮または伸長において切り替えを行うことができるという点で、スイッチング点は制御可能または調整可能である。スイッチをさらに調整することも可能である。例えば、圧縮位置を識別することができるように、表面全体にスイッチング要素を設けることもできる。これは直線状であっても、直線状でなくてもよい。図３の互いに噛み合ったフィンガーを使用する代わりに、一連のまたはアレイのキノコ状要素２０が表面に存在し、要素２０は交互に電源およびＬＥＤにそれぞれ接続されている。
【００６４】
本明細書に開示されるスイッチの実施形態は、比較的小さな歪みの変更で、導電性状態と非導電性状態との間の大きな変化を提供することができる。本明細書に開示される実施形態は、新規な電極または電極支持部、構造によりスイッチング機能を拡張することができる。新規な電極構造は、オンとオフのスイッチの状態間の抵抗比を拡大し、オフ状態の抵抗は無限になる傾向がある。オフ状態の抵抗が高いというこの特性は、いくつかの産業環境（例えば、ガルバニックスイッチング）では望ましい。
【００６５】
表面から延在する形状を有する要素２１は、他の利点を提供することもできる。例えば、金属導電体を必要とせずに高い導電率を提供することができる。金属導電体を使用することは関連技術において広く知られているが、このような導電体は繰り返し撓ませると破損しやすく、予測不可能な電気的特性および関連する性能低下につながる故障なしでは実質的にサポート期間を延長することができない。上で説明したように、要素２１は可撓性であり、表面に電気を結合するように部分的にまたは全体的に導電性して、互いに接触可能な電極を提供してもよい。いくつかの実施形態では、電極を提供または支持する要素２１の一部分のみが導電性である。例えば、要素２１のクロスバーのみが導電性であってもよい。基板２０は、電極に電気的に接続されている導電性経路を含む。これらは通常、基板材料自体により絶縁されている。
【００６６】
本明細書において説明されるスイッチは、既に説明した可撓性または適合性スイッチと組み合わせて使用することもできる。これらのパーコレーションスイッチの組み合わせ（ＵＳ２０１５／０２８７５５２に説明されているように、材料内の金属粒子の濃度をパーコレーションの上から下に、またはその逆に変化させるスイッチ）は、産業的に有用な挙動を備える誘電体スイッチを形成することができる。例えば、スイッチが本明細書において説明されるスイッチを含み、要素２１または基板２０の１つ以上がパーコレーションより低い（例えば、パーコレーション負荷の下に導電性フィラー負荷を有する材料から作製されている）緩衝スイッチを形成することができる。デバイスが圧縮されたとき、要素２１は最初に接触し、これはデバイスの導電性を上昇させる。しかしながら、スイッチを圧縮してパーコレーション閾値を超えるまで完全な導通は発生しない。この時点で、要素２１の間の電導と、電極の電導部または基板２０上の電導経路とは両方とも導通しており、低抵抗状態につながる。同様のスイッチを伸張配置のために構成することもできる。これらの配置は、歪みおよび応力の測定機能を提供してもよい。一般的な概念は、最初に要素２１を接触させ、次にさらに応力を適用して、パーコレーション閾値を超えて導電性要素を圧縮しなければならないことである。この特性は、明確に定義され予め設定された閾値、または定義された閾値により分離された別個の挙動を備えるセンサーを可能にする。
【００６７】
構成
スイッチの製造は、複数の方法において実現することができる。これらの方法は、本明細書において説明されるスイッチの形成に限定されず、例えば、従来技術のスイッチの形成に適応させてもよい。しかしながら、スイッチを大量生産するか、または櫛形アレイを素早く製造することができる場合には利点がある。例えば、Ｔ字形、または逆三角形および他の断面の電極は、成形工程を使用して製造することができる。ここでは、２つの可能な製造方法について説明する。
１．異方性エッチング工程を使用してシリコン内に型枠を形成し、テンプレートローラーを使用して、ロールツーロール工程において電極プリフォームを中間キャリアに構造化する。
２．３Ｄ印刷を使用することができる。
【００６８】
図５は、型枠を使用して幾何学的スイッチを備える薄膜の製造を製造する方法１の一実施形態を示す。基点は、薄いＳｉ（シリコン）ウェハ、または埋め込みＳｉＯ２層を備えたウェハなどの基板５０である。ウェハの厚さまたは埋め込みＳｉＯ２層の深さのいずれかを使用して、導電性の電極の高さを画定する。基板５０はフォトレジスト５１でカバーし、次にフォトレジスト５１を構造化して、電極のための望ましい形状を形成する。図５の例では、フォトレジスト５２は、電極５５の間のギャップを示すように配置される。異方性エッチングにより、薄いウェハを貫通するか、または埋め込みＳｉＯ２層に到達するまで、電極のためのキャビティをエッチングする。フォトレジストを除去した後、得られる構造５３（つまり、逆三角形）を反転し、第２のウェハまたは基板５４に結合または取り付けられる。この基板は、当業者に知られているように、ガラス基板または同様の中間キャリアであってもよい。これにより、一連の三角形のキャビティを上部または第１の端部において開いて形成する。これで型枠構造を完成する。
【００６９】
型枠からスイッチを製造するために、キャビティに要素２０のための材料５５を充填する。これは、シリコーン−導電体混合物（Ｃ−シリコーン）であってもよく、続いて硬化させることができ、必要に応じて、次のステップが完了するまで未硬化の段階で保持することもできる。最後に、好ましくは予歪みを与えた薄膜５６を、キャビティ内の電極５５にプラズマ結合するか、さもなければ取り付ける。この方法の実施形態では、予歪みを与えるか、または歪みを与えていないキャリアまたは基板は、キャビティ内のシリコーン混合物の硬化工程中に結合することができる。基板またはキャリア５６の適合性または可撓性の性質は、型枠からの電極−薄膜組立体の分離を改善または促進することができる。これは、剥離工程により実現してもよく、他の分離方法が好適な場合もある。好ましい低粘度シリコーンを使用して毛管効果を利用して、電極または要素５５のキャビティを完全に充填する。
【００７０】
図６は、代替形状の電極に使用される同様の方法を示す。この方法は、シリコンウェハ内にキャビティを形成することにより、さまざまな電極断面に一般化することができる。例えば、Ｔ字形は、両面反応性イオンエッチングにより作製することができる。このエッチング方法により、ほぼ直線的なエッチングが可能になる。この方法は基板６０を使用し、基板６０はプレーンシリコンウェハであってもよい。基板６０は、フォトレジスト６１で被覆する。フォトレジスト６１は（例えば、露光により）構造化し、基板６０の表面上にガイド構造６２を形成する。エッチングステップを実行して、上側またはクロスバーを形成する。このエッチングは、好ましくは異方性の高い第１の反応性イオンエッチングであり、平坦な長方形型の構造６３を形成する。フォトレジスト６４とエッチングステップを繰り返し、より狭い支持構造を形成する。この第２のエッチングステップは、基板６０の反対側から実行することが最も簡単な場合もある。次に、エッチングされたウェハ６０を基板６５（例えば、シリコンウェハまたはガラス）に結合し、型枠を形成する。上で説明したように、これにより、要素のための材料６６をキャビティに充填することが可能になる。材料６６は、液体Ｃ−シリコーンであってもよい。次に、充填されたキャビティに薄膜６７を結合する。最終ステップでは、薄膜６７と結合された構造６６を（移動または化学的除去により）基板６５から分離する。
【００７１】
図７は、基板層上に要素２０を形成する３Ｄ印刷を示す。基板層７０をまず準備し、次に導電性部分を含む個々の要素を段階的に印刷または堆積を行う。一例では、電極は、マルチパス印刷方法の各段階においてより広い寸法に積層されている。代替的に、単一またはグループの電極を順番に印刷することができる。導電性シリコーンは、各印刷ステップの後に完全にまたは部分的に硬化し、次の層を適用する。これにより、キャビティを備えた「逆階段」構造を作製し、薄膜の収縮変形に適合させ、個々の電極の動きを収束させる。この技術が逆階段状の三角形型の形態に限定されないことは当業者には明らかであろう。この方法は、さまざまな電極を作製することができる（当業者に知られているように、いくつかの状況において好ましい中空構造を含む）。
【００７２】
図８の実施形態
図８は、さらなるスイッチまたはセンサー８４を示す。この例では、可撓性スイッチは、基板８０上に取り付けられ得る可撓性部分または要素８１、８２および８３を含む。この例の基板は、剛性であってもよい。要素８１、８２、８３のうちの少なくとも１つは、それらの直径または断面の幅が、適用または除去された力に応じて変化することができるように形成または構成されている。特定の実施形態では、システムは、少なくとも１つの適合性のまたは可逆的に変形可能な要素８３を備える。適合性要素８３は、上からの圧縮力（Ｆ）が基板面に対して水平に拡張を生じさせるように構成されている。当業者は、他の変形を発生させて動作を可能にしてもよいことを理解するであろうが、これが最も簡単である。図８ｂに示すように、水平方向の拡張により、適合性要素８３は隣接する要素８１、８２と接触する。要素８３は電極を備えるか、または隣接する要素８１および８２に接触する要素８３の１つ以上の外面に、この文書で以前に説明したような工程を使用して電極が設けられている。同様に、要素８１および８２は電極を備える。あるいは、要素８３の隣接する表面と接触する要素８１および８２の１つ以上の表面には電極が設けられている。したがって、図８ｂに示したような変形可能な本体８３の変形が電極間の接触を生じさせる。これは、ソースからドレインへの低抵抗経路を形成し、オフ状態の開から閉状態つまりオン状態へのスイッチング動作が実行される。また、隣接する要素は、多かれ少なかれ適合性であってもよく、必要な条件下でスイッチ状態の変化を実現するような寸法にしてもよい。例えば、図８Ａは、隣接する要素により力が感じられないように、隣接する剛性要素の上に延在する適合性要素８３を示す。
【００７３】
別の可能な例は、２つの要素、例えば、要素８３と、隣接する要素８１または８２の一方とを備えてもよく、それらはソース８５とドレイン８６に適切に接続され、要素８３の変形が２つの要素の間の接触（または接触の解放）を生じさせることがわかる。
【００７４】
さらなる例では、図８Ａのスイッチまたはセンサーは、ソース電極端子８５、スイッチング電極８１、８２、８３およびドレイン電極端子８６からなり、ここでソースとドレインは交換可能であってもよい。例えば、Ｃ−シリコーン材料から形成された導電性経路は、ソース８５からスイッチを介してドレイン８６に通じている。特定の例では、ソース８５は供給電圧に接続され、ドレインはセンサーまたは指示器−例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）に接続されている。図８ａに示した初期状態では、要素８１、８２および８３の間に実質的なギャップがあるため導電性経路は存在しない。（必要なレベルの）力Ｆが適合性要素８３を変形させたとき、要素は、ソース８５とドレイン８６に接続された要素８１、８２または電極の方向に拡張する。これは、電気回路の接触と閉鎖、または少なくともはるかに低い電気抵抗を生じさせる。この例では、ＬＥＤは監視された事象の発生を知らせる。
本明細書において説明されるセンサーまたはスイッチの実施形態は、当業者には明らかなように、その幾何形状および材料特性を調整することにより変形を生じさせる臨界力、圧力、または他の物理的現象を監視するように構成または適応することができる。
【００７５】
さらなる実施形態では、要素８１、８２、８３の各々は変形可能であってもよい。スイッチ９０の一例を図９に示す。この実施形態では、スイッチング要素は、密閉手段または材料８４でカバーされているかまたは取り囲まれていてもよい。シリコーンはこれに好適な材料である。この工程は、スイッチを環境から密閉するのに役立ち、耐久性または動作を改善する場合がある。スイッチが取り囲まれている場合、各要素８１、８２、８３は適合性または可撓性であることが有利であるが、それはスイッチ全体で感じられる力に対して一貫した反応が可能になるためである。このスイッチ９０の動作は、図８のスイッチ８７と概ね同様であり、カバーと取り付け基板との間のスイッチに力Ｆが適用さたとき、要素８１、８２、８３は拡張するか、または断面がより広くなる。これにより、要素８１、８２、８３が接触する。拡張して接触する２つの要素のみを使用して（例えば、中間要素８３なしで）同様のスイッチを作製することができることも明らかであろう。このスイッチ９０は、単一の要素８３のみが可撓性であるスイッチ８０における要素の距離の半分だけ拡張すればよいので、各要素はより低い適合性であってもよいという利点を有する。
【００７６】
スイッチの物理的特性は、触知挙動を含む所望の特性を生成するように調整されてもよい。
図１０は、さらなるスイッチ９３を示す。この実施形態では、支持部分または要素９４上に設けられた適合性本体または基板９８と、電極９１、９２との間の関係を変更する。しかしながら、電極９１、９２が分離されている開状態と、電極９１、９２が接触している閉状態とがあるという点において、性能は同様のままである。これらの状態間の遷移または移動は、図１０Ｂに示されるように、適合性の、または可逆的に変形可能な本体９３に適用される力Ｆにより実現される。本体９３の２つの表面（図１０では上面および底面）の間に力が適用されたとき、例えば、エリア９５において本体が撓み、要素９４を電極９１および９２が接触することができるように、ともに移動することを可能にする。好ましい実施形態では、力が取り除かれたとき、本体９８は元の状態に戻り、スイッチをリセットする。
【００７７】
図１０Ａ−１〜１０Ａ−４は、支持要素９４の寸法（この例では高さ寸法）を変化させることにより、電極９１と９２との間の距離が次第に増加するスイッチ９３を示す。しかしながら、部分９５の寸法のような他のパラメータは同じままである。したがって、電極９１と９２とを互いに接触させるために力Ｆが作用しなければならない距離は次第に大きくなり、図１０Ａ−１〜図１０Ａ−４に進むにつれて、状態の変化をもたらすために次第に多くの作業が必要とされる。これは、変形可能な本体の設計を使用してスイッチの必要な特性を制御可能な方法を示す。
【００７８】
別の例を図１０Ｂ−１〜１０Ｂ−４に示す。ここで、部分９５の寸法ａ（幅寸法）は次第に増大している。しかしながら、部分９４の寸法のような他のパラメータは同じままである。したがって、電極９１と９２とを互いに接触させるのに必要な力Ｆの大きさは次第に大きくなり、図１０Ａ−１〜図１０Ａ−４に進むにつれて状態の変化をもたらすために次第に多くの力が必要とされる。これは、変形可能な本体の設計を使用してスイッチの必要な特性を制御する方法の別の例を示す。この例では、部分９５は、変形可能な本体の一部として提供されているか、またはそれに結合されている変形制御部分として機能する。
【００７９】
スイッチ９３は、さまざまな用途を有することができ、例えば、ドアまたは冷蔵庫に制限スイッチまたは近接スイッチを提供し、これは、光を制御するかまたはマイクロプロセッサと組み合わせてドアの状態を示す。可能な利点は、スイッチの実質的な部分、またはスイッチ全体が可撓性あり、スイッチの複雑さと、破損する場合がある部品の数を低減することである。
【００８０】
図１１は、ドアまたは冷蔵庫型の状況において使用するための図２のスイッチと同様の代替スイッチ１０３の設計を示す。変形可能な基板１００は、スイッチまたはセンサーに使用されている２つの表面１０６と１０７の間の接触を改善するために、実質的により厚くてもよい。表面１０６または１０７の一方は、例えば、ドアのフレームと接触するように設けられ、他方は、ドアが閉位置にあるときにドアにより接触される。もちろん代替的に、スイッチをドアに取り付けることもできる。要素１０１〜１０５は、図３と４を参照しながら説明したのと同様の方法において、ソースとドレイン（例えば、電源とＬＥＤ）に選択的に接続することができる。要素により形成された１つ以上のスイッチは各々、特定の力において、または他のスイッチに対する力において動作するように幾何学的に設計されてもよい。本体または基板１００の上面と底面との間に力が適用されたとき、要素１０１、１０２がまず接触し、導電性経路を提供する。続いて、これは、（ドアが部分的に閉じているなど）圧力が存在していることを示す。ドアが完全に閉じられると、さらに要素が互いに接触し、要素１０５において終了する。代替の実施形態では、スイッチ１０３の弛緩状態を圧縮してもよく、表面間の張力または歪みがスイッチを起動するために必要とされる。
【００８１】
図１２は、図４のマルチレベルスイッチに対応するマルチレベルスイッチ２００を示す。マルチレベルスイッチは、図１０（または本明細書において説明される他のスイッチの実施形態）と同様の複数のユニットを組み合わせる。１つ以上のスイッチは各々、特定の力において、または他のスイッチに対する力において動作するように幾何学的に設計されてもよい。例えば、基板の可撓性または基板の幅を調整することができ、代替的にまたは組み合わせて、ギャップ１１２、１１３、１１４のサイズが異なっていてもよい。このようにして、端子１１９、１２０間の接続を形成するために必要な力は、端子１１７、１１８または端子１１５、１１６に必要な力よりも大きくなってもよい。したがって、図４と同様に、スイッチは、力の存在とレベルの両方を簡単に示すことが可能な制御可能なスイッチング要素を提供するか、例えば、別の物体に対するある物体の位置の変化の測定に使用される。
本明細書において説明されるスイッチの実施形態では、スイッチはマイクロプロセッサまたは制御手段と組み合わせるか、もしくはそれに結合して、内蔵型スイッチまたは測定システムを提供してもよい。例えば、マイクロプロセッサは、基板に好適に結合されてもよく、もしくは配線または他の接続手段により基板に接続されてもよい。マイクロプロセッサは、コンピュータまたは論理デバイスであってもよい。好ましくは、制御手段は抵抗センサーを有するか、現在の抵抗を決定するためにスイッチにポーリングを行う。抵抗変化が検出されたとき、制御手段は、通信信号または電気信号を送信してもよく、ＬＥＤなどの信号を起動してもよい。さらなる実施形態では、制御手段は、時間的な抵抗変化を決定するためにスイッチを監視してもよく、次第に増加する力に注意することも、代替的に無視することもできる。スイッチを監視するさまざまな他の手段およびこれらが有用になり得る実施形態は、当業者に知られているであろう。図１３では、電源３００がスイッチ３０１により回路構成要素３０２に接続されている概略図が示されている。スイッチ３０１は、上で提供された例によるいずれかのスイッチであってもよい。一例では、構成要素３０２は、誘電体エラストマーセンサーまたはアクチュエーターなどの可撓性回路の構成要素を備えてもよい。したがって、ボックス３０３内の回路の少なくともその部分は、完全に柔軟であってもよい。その上、電源３００は、完全に可撓性の構成要素、例えば誘電体エラストマー発電機であってもよい。
【００８２】
図１４は、カプセル化したスイッチ４００を設ける別の実施形態を示し、それは、可撓性電極４１０を保持する第１の（またはより低い）可撓性の層または基板４０２と、開口部、凹部またはアパーチャ４０５を備える可撓性の中央層４０４と、可撓性の電極４０８を保持する第２の（上側の）層４０６とを備える。第２の層４０６は任意選択的に起動部部分４１４を含み、起動部４１４は、ある力（この例では、第１の電極４１０に向かう下向きの力）の下で変形するように形成、適応または構成され、開口部４０５を介して第２の電極を移動し、第１の電極に接触させ、したがってスイッチを閉じる。代替的または追加的に、起動部４１４は、第１の層上に設けられてもよく、以降で考察される例または実施形態上に存在してもよい。この例の起動部は、開口部４０５の近位に配置された層の肉厚部分を備える。ドーム形状は一例にすぎない。電子回路４１２は便宜上、可撓性スイッチ構造に隣接配置されてもよい。その上、スイッチ４００は筐体４２０に収容されてもよい。
【００８３】
上の図１４において説明した構造は、直線状のアレイに沿った力の検出に使用することができるスイッチの直線状のラインに組み込まれている。また、図１５に示すように、２次元スイッチアレイ５００を設けることもできる。ここで、層５０２、５０４および５０６は、それぞれ、図１４の層４０２、４０４および４０６に対応する。アパーチャ５１２は図１４の４０５に対応し、電極５１６（導電性トラック５１４により結合されている）と５１０（導電性トラック５０８により結合されている）は、図１４の電極４０８と４１０に対応する。スイッチアレイ５００は、ある層から別の層に適用された力の場所を検知するセンサーとして機能することができる。例えば、層５０２に向かって層５０６に適用された力は、適用された力の位置における１つ以上の電極を電気的に接触させる。力は、層５０２と５０６との間の相対的な移動、例えば、複合体可撓性スイッチアレイ組立体５００の湾曲により発生してもよい。
【００８４】
別の例は、センサー５２０を設けた図１６に示されている。図１５に示した同じ形状は、同じ参照番号を有する。追加の導電体トラック５２２は、電子回路に電極を設けてスイッチの開状態または閉状態を可能にする方法を示し、それらはマイクロプロセッサまたは同様の処理デバイスによる解釈に好適な形態で設けられているスイッチアレイを構成する。
図１７では、センサー５２０は可撓性グリッピング装置５４０内またはその上に組み込まれ、装置５４０は、横方向構造５４８がまたがる可撓性の縦方向構造５４２と５４６を備える。グリッパー装置の動作は、図１８Ａ〜Ｄに示されており、この装置は、この例では対で動作して物体５４２を把持してもよいことがわかる。各装置５４０の撓みの度合いは、センサー５２０を使用して検出される。したがって、この装置は、センサー５２０からのフィードバックを使用して制御することができる。
以上のことから、オン状態とオフ状態との間、つまり状態間でより大きな差異を提供する可能性を含む、改善されたスイッチングを可能にするスイッチが提供されることがわかる。
【００８５】
文脈が明確に他に要求しない限り、説明全体で、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの単語は、排他的または網羅的な意味ではなく包括的意味で、すなわち、「含むがそれに限定されない」の意味で解釈されるものとする。
【００８６】
本発明は、例としてその可能な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、そこに修正または改良を実行することができることも理解されるべきである。また、本発明は概して、本出願の明細書において参照または指示される部品、要素および形状に、個々にまたは集合的に、かつその部品、要素または形状のうちの２つ以上のいずれかまたはすべての組み合わせにあると言ってもよい。その上、既知の等価物を有する本発明の特定の構成要素または整数が参照されている場合、そのような等価物は、あたかも個別に記述されているかのように本明細書に組み込まれる。
【００８７】
本明細書全体にわたる従来技術の考察は、そのような従来技術が広く知られていること、または当該分野における共通の一般知識の一部を構成することの承認と決して考えるべきではない。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ａ−１−１０Ａ−４】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｂ−１−１０Ｂ−４】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【国際調査報告】
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