(57)【要約】  流体を含む流体ディスプレイのためのデバイスであって、流体が、エレクトロウェッティングプロセスによって変位する、デバイス。デバイスは、少なくとも２つの非混和性流体で充填されるが、１つの流体は、参照電極および制御電極によって生成された電場内に位置し、かつ同じ参照電極および少なくとも１つの第２の制御電極によって生成された電場内に部分的に位置し、その結果、第２の制御電極の電気的活性化により、第２の制御電極の方向への流体の変形または運動が生成される。また、流体の一部分がデバイス内で変位するように、上述のデバイスの制御電極を順番に切り替える方法が提供される。【選択図】図１４【図面】
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１（２０５、２１３、２１９、２２４、２２８、３００、４００）および第２（２１４）の不混和性の流体を封入するチャネルまたはリザーバ（２２６）を含む流体ディスプレイのためのデバイス（２１２、２１８）であって、前記第１の流体が、エレクトロウェッティングプロセスによって変位し、参照電極（２０２）および第１の制御電極（２０８、２２０、２２３、２２９、２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７）によって生成された電場（２２５）内に位置し、かつ前記参照電極および前記第１の制御電極に隣接する少なくとも１つの第２の制御電極によって生成された電場内に部分的に位置し、その結果、前記第２の制御電極の電気的活性化により、前記第２の制御電極の方向への前記第１の流体の変形または運動が生成され、前記デバイスが、複数のさらなる制御電極を含み、さらなる制御電極の各々が少なくとも１つの制御電極に隣接し、前記制御電極の各々がそれ自体と前記参照電極との間に電場を生成するデバイス。
【請求項２】
前記変位した流体の液滴（２０５、２１３、２１４、２１９、２２４、２２８、３００、４００）が、少なくとも１つの液滴である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記流体が、透明もしくは半透明または不透明である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記流体が、アニメーションを示している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記流体が、印（２１７）に沿って移動して、測定値を指示する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記参照電極が、分割されていないか、またはいくつかの部分に分割されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記参照電極が、前記流体と直接電気的に接触しているか、または前記流体から隔離されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記制御電極が、誘電体層（２０６）によって前記流体から隔離されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記参照電極が、前記制御電極の表面の反対側に位置し、かつ／または前記表面に隣接する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記流体の一部分が前記デバイス内で変位するように、請求項１に記載のデバイスの前記制御電極を順番に切り替える方法。
【請求項１１】
前記制御電極が、ＡＣまたはＤＣ電圧によって活性化される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御電極に対する前記流体の位置が検出されるように、請求項１に記載のデバイスの前記制御電極に順番に給電する方法。
【請求項１３】
すべての電極が透明であり、前記印（２１７）が前記電極の下に留置されている、請求項５に記載のデバイスを含むデバイス（２１２）。
【請求項１４】
ユーザが自身のデバイス（２１２）をカスタマイズするための交換可能な印（２１７）が提供される、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前述の請求項のいずれか一項に記載のデバイスを含む計時器であって、前記測定値が、時間である、計時器。
【請求項１６】
少なくとも第１（２０５、２１３、２１９、２２４、２２８、３００、４００）および第２（２１４）の不混和性の流体を封入するチャネルまたはリザーバ（２２６）を含むデバイス（２１２、２１８）であって、前記第１の流体が、測定値を示すまたは審美的な形状を創造し、前記第１の流体が、エレクトロウェッティングプロセスによって変位し、参照電極（２０２）および制御電極（２０８、２２０、２２３、２２９、２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７）によって生成された電場（２２５）内に位置し、かつ前記参照電極および前記第１の制御電極に隣接する少なくとも１つの第２の制御電極によって生成された電場内に部分的に位置し、その結果、前記第２の制御電極の電気的活性化により、前記第２の制御電極の方向への前記流体の変形または運動が生成され、任意選択的に、少なくとも１つの制御電極が、０．０１ｍｍ超のサイズのものであり、ひいては、人間の目で見るのに十分大きく、前記デバイスが、複数のさらなる制御電極を含み、さらなる制御電極の各々が少なくとも１つの制御電極に隣接し、前記制御電極の各々がそれ自体と前記参照電極との間に電場を生成するデバイス。
【請求項１７】
審美的な形状を表すために設計された少なくとも１つの制御電極が存在する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
制御電極が存在し、前記制御電極が、前記流体の液滴を集め、それらを、前記制御電極が前記審美的な形状を形成している面積へと案内するのに役立つ、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１９】
他の流体の少なくとも１つの閉断面を得るために、前記流体が変形されるように、請求項１８に記載のデバイスの前記制御電極を切り替える方法。
【請求項２０】
前記流体液滴が２つ以上の液滴（２２８）に分離されるように、請求項１９に記載のインジケータの前記制御電極を切り替える方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
これは、２０１７年１０月３１日に提出された米国仮特許出願第６２／５７９，２３５号の利益を主張するＰＣＴ出願であり、その内容は、参照により本明細書に援用され、その全体が本発明の根底にある技術的問題の解決に寄与すると考えられるため、本明細書によって保護を求めることができる特徴を定義することに依存し、以下に陳述され得るいくつかの特徴は、特に重要なものである。本出願は、２０１０年８月２０日に出願された「ＦＬＵＩＤ  ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ」と題した、同じ出願者のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／００２０５４号の内容を参照により援用する。
【著作権および法的通知】
【０００２】
本特許文書の開示の一部分は、著作権保護の対象となる資料を含有する。著作権所有者は、特許商標庁の特許ファイルまたは記録に出現する特許文書または特許開示のいかなる者によるファクシミリ再生にも異議はないが、その他の点ではすべての著作権を留保する。さらに、本明細書で行われる第三者の特許または記事への言及は、本発明が先行発明により、かかる資料に先行する権利がないことを認めるものとして解釈されるべきではない。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、インジケータに関し、特に、測定された量の液体を定量吐出するために使用されるアナログ視覚インジケータに関する。
【０００４】
アナログインジケータは、太古の昔から存在していた。例えば、砂時計は、砂または液体を使用し、砂または液体は、重力の影響を受けて、１つのリザーバから別のリザーバまで、それらの間の小さな開口部を通過することによって、移動する。古代のアナログインジケータの別の例は、Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｍｕｈｅ  およびＨｏｒａｎｄ  Ｍ．Ｖｏｇｅｌ，フランス語版，Ｏｆｆｉｃｅ  ｄｕ  Ｌｉｖｒｅ，Ｆｒｉｂｏｕｒｇ，１９７８，ページ９の「Ｈｏｒｌｏｇｅｓ  Ａｎｃｉｅｎｎｅｓ」に例示される「Ｃｌｅｐｓｙｄｒａ」である。
【０００５】
図１を参照すると、米国特許第３，７８３，５９８号は、ムーブメント２を有する器具１、駆動シャフト３、カム４、ピストン５、流体で充填されたキャピラリ６、および時間を指示するために使用されるリリーフチャンバ７を記載している。自動化された流体用量デバイスが存在する。典型的なインスリンポンプは、ポケットベルのように見えるコンピュータ化されたデバイスであり、通常、患者のウエストバンドまたはベルトに着用される。ポンプは、一日を通して少量の安定した用量のインスリンを送達するようにプログラムされている。食物または高い血中グルコースレベルを網羅するために追加の用量が与えられる。ポンプは、輸液セットと呼ばれるチューブ類のシステムに取り付けられたインスリンリザーバを保持する。ほとんどの輸液セットは、ガイド針で開始され、次いで、プラスチックカニューレ（小さい可撓性のプラスチックチューブ）が適所に残され、包帯がテープで留められ、針が除去される。カニューレは通常、２日もしくは３日ごとに、または血中グルコースレベルが標的範囲を超えたままである場合に変更される。しかしながら、かかるデバイスはかさばり、身体の、アクセスまたは読み取りが容易な場所に常に位置するとは限らない。
【０００６】
図２を参照すると、「ＧＬＵＣＯＷＡＴＣＨ」などの手首着用型デバイスが知られている。２００１年に開発されたと言われる先行技術の本デバイスは、ブレスレット９上に支持されたケーシング８を有する。リザーバは、禁煙およびホルモン療法に使用される経皮的薬剤パッチと同様のパッチにインスリンを定量吐出する。したがって、低いレベルの電流を使用して、皮膚および周囲組織からの水溶性イオン性薬物の輸送を強化および制御する非侵襲性で針を含まない方法を提供する。
【０００７】
フランス特許第１５５２８３８号は、水銀の小球体を電場に置くこと、すなわち、小球体が少し変形する場合があるが、小球体を１つの場所から別の場所まで変位しない電圧差にさらすことを教示しており、エレクトロウェッティングを実施するために必要であると、出願人は考慮する。なおさらに、水銀を通って流れる電流を作り出すという欠点があり、これは、例えば、加熱することによって水銀に影響を与える。なおさらに、水銀は危険な液体と考慮されている。
【０００８】
これらの先行デバイスは、扱いにくく、値を指示するためにかなりのまたは専用の空間を必要とし、精度が不足し、提案どおりに機能しないか、または多くのユーザにとってコストがかかりすぎる。
【０００９】
必要なのは、測定された用量の値の指示の迅速な読み取りを提供し、安価に製造できる視覚インジケータである。
【発明の概要】
【００１０】
視覚インジケータ表示デバイスは、ブレスレット、透明なキャピラリチャンバ、および変位部材を含む。透明なキャピラリチャンバは、印と一致し、主要な長さと、主要な長さより小さい幅と、を有する。変位部材は、キャピラリチャンバの一端に機能的に配設され、内部に含有された流体を定義された量だけ移動させるための測定可能な入力に応答する。
【００１１】
本発明の目的は、最小の空間を占める視覚インジケータを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、かかるインジケータが手首、足首、頭に、または人間の身体の一部の周りもしくはそれに沿って、あるいは衣類およびスポーツ用品などの物体の上に着用されるときなどに、まっすぐで堅いインジケータが容易には実現できない条件に適合する可撓性視覚インジケータを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、審美的で、快適で、信頼性があり、知的で魅力的なインジケータを提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、薬物、薬剤、軟膏、油、または香料などの流体ディスペンサを提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】先行技術のアナログインジケータの側面断面図である。
【図２】先行技術の第２のインジケータの上面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の側面断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２の実施形態の斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第２の実施形態の第２の斜視図である。
【図５Ａ】薬物ディスペンサとして使用される本発明の第２の実施形態である。
【図５Ｂ】図５Ａの実施形態で使用するためのカートリッジの側面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの実施形態で使用するためのカートリッジの斜視図であり、撓んだ状態で示されている。
【図６】１つのリザーバを有する、本発明の流体変位デバイスの部分分解図である。
【図７】本発明の初期化に役立つ特徴を示す、本発明のリザーバおよび変位部材の断面図である。
【図８Ａ】図８Ｆの機械的な実施形態の動作の異なる位相の進行図である。
【図８Ｂ】図８Ｆの機械的な実施形態の動作の異なる位相の進行図である。
【図８Ｃ】図８Ｆの機械的な実施形態の動作の異なる位相の進行図である。
【図８Ｄ】図８Ｆの機械的な実施形態の動作の異なる位相の進行図である。
【図８Ｅ】図８Ｆの機械的な実施形態の動作の異なる位相の進行図である。
【図８Ｆ】本発明の完全に機械的な実施形態の断面側面図である。
【図９】繊維用途向けの本発明の一実施形態の概略図である。
【図１０Ａ】エレクトロウェッティング効果を受けている液滴の並んだ写真であり、図１０Ａは、電圧が電極に印加された液滴を示している。
【図１０Ｂ】エレクトロウェッティング効果を受けている液滴の並んだ写真であり、図１０Ｂは、電圧が電極に印加されていない液滴を示している。
【図１１】エレクトロウェッティングディスプレイの断面概略図である。
【図１２Ａ】１ｍｍの電極ピッチ、４００μｍの高さを備えた、シリコーン油中の水の液滴の変位を示す時系列写真である。
【図１２Ｂ】１ｍｍの電極ピッチ、４００μｍの高さを備えた、シリコーン油中の水の液滴の変位を示す時系列写真である。
【図１２Ｃ】１ｍｍの電極ピッチ、４００μｍの高さを備えた、シリコーン油中の水の液滴の変位を示す時系列写真である。
【図１２Ｄ】１ｍｍの電極ピッチ、４００μｍの高さを備えた、シリコーン油中の水の液滴の変位を示す時系列写真である。
【図１３】エレクトロウェッティングディスプレイの断面概略図である。
【図１４】表面挙動の変化を含む、隣接する電極が活性化されている断面図である。
【図１５】上部にすべての電極が形成された底部プレートの構造を備えたエレクトロウェッティングディスプレイの断面概略図である。
【図１６】図１５の上面図であり、制御電極のチャネル形状および構造を示している。
【図１７】すべての電極が底部プレート上に構造化された状態のエレクトロウェッティングディスプレイの断面概略図である。
【図１８】図１７の上面図であり、電極構造を示している。
【図１９Ａ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｂ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｃ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｄ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｅ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｆ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｇ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｈ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｉ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｊ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｋ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｌ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｍ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図１９Ｎ】制御電極の活性化による液滴の変位を示す進行概略図である。
【図２０Ａ】制御電極の活性化による液滴の変形を示す進行概略図である。
【図２０Ｂ】制御電極の活性化による液滴の変形を示す進行概略図である。
【図２０Ｃ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｄ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｅ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｆ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｇ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｈ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｉ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｊ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｋ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｌ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｍ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｎ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｏ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｐ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２０Ｑ】図２０Ａ〜２０Ｂに詳述される液滴の変形の連続的な図である。
【図２１】透明なディスプレイの下の交換可能な印の組み立ての進行図である。
【図２２】チューブ全体にわたるアナログセンサの代替的な実施形態の断面図である。
【図２３】エレクトロウェッティングディスプレイ上に実装された、本発明のデジタルセンサの代替的な実施形態の断面図である。
【図２４Ａ】１つの制御電極で構成されたエレクトロウェッティングディスプレイ上の液滴の変形のアニメーションを示す進行概略図である。
【図２４Ｂ】１つの制御電極で構成されたエレクトロウェッティングディスプレイ上の液滴の変形のアニメーションを示す進行概略図である。
【図２４Ｃ】１つの制御電極で構成されたエレクトロウェッティングディスプレイ上の液滴の変形のアニメーションを示す進行概略図である。
【図２５Ａ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２５Ｂ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２５Ｃ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２５Ｄ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２５Ｅ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２５Ｆ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２５Ｇ】エレクトロウェッティングディスプレイ上にいくつかの液滴を集める方法を示す進行概略図である。
【図２６Ａ】他の流体の閉セクションで流体液滴を形状決めする方法を示す進行概略図である。
【図２６Ｂ】他の流体の閉セクションで流体液滴を形状決めする方法を示す進行概略図である。
【図２６Ｃ】他の流体の閉セクションで流体液滴を形状決めする方法を示す進行概略図である。
【図２６Ｄ】他の流体の閉セクションで流体液滴を形状決めする方法を示す進行概略図である。
【図２６Ｅ】他の流体の閉セクションで流体液滴を形状決めする方法を示す進行概略図である。
【図２６Ｆ】他の流体の閉セクションで流体液滴を形状決めする方法を示す進行概略図である。
【図２７Ａ】ある流体液滴を２つの流体液滴に分離する方法を示す進行概略図である。
【図２７Ｂ】ある流体液滴を２つの流体液滴に分離する方法を示す進行概略図である。
【図２７Ｃ】ある流体液滴を２つの流体液滴に分離する方法を示す進行概略図である。
【図２７Ｄ】ある流体液滴を２つの流体液滴に分離する方法を示す進行概略図である。
【図２７Ｅ】ある流体液滴を２つの流体液滴に分離する方法を示す進行概略図である。
【図２８Ａ】本発明の要素の要件に関する考慮を示す表である。
【図２８Ｂ】本発明の要素の要件に関する考慮を示す表である。
【図２８Ｃ】本発明の要素の要件に関する考慮を示す表である。
【図２８Ｄ】本発明の要素の要件に関する考慮を示す表である。
【図２９Ａ】図３などにおける、本発明の第１の実施形態の側面断面図である。
【図２９Ｂ】図２９Ａに示される実施形態に関するブロックダイアグラムである。
【図２９Ｃ】本発明の予備設計のブロックダイアグラムである。
【図３０Ａ】本発明の別のブロックダイアグラムである。
【図３０Ｂ】第１の位相のすべてのアクチュエータのさらに別のブロックダイアグラムである。
【図３０Ｃ】位相１の機能ダイアグラムである。
【図３１Ａ】位相界面のための任意選択の解決策である。
【図３１Ｂ】位相界面、液体の変位、および液体位置関数の検出を考慮した表である。
【図３１Ｃ】異なる液体の蒸気圧対温度を示すダイアグラムである。
【図３１Ｄ】本発明の液体の変位に対する代替手段のブロックダイアグラムである。
【図３２Ａ】液体の変位に対する解決策を考慮した表である。
【図３２Ｂ】液体の変位に対する解決策を考慮した表である。
【図３２Ｃ】液体の変位に対する解決策を考慮した表である。
【図３２Ｄ】液体の変位に対する解決策を考慮した表である。
【図３３】液体変位システムの評価基準を論じた表である。
【図３４】液体の変位に対する解決策のランク付けを論じた表である。
【図３５】本発明の螺旋ホイールを作動させる形状記憶合金（ＳＭＡ）ラチェットである。
【図３６Ａ】本発明のエレクトロウェッティングにより移動する流体の概略図である。
【図３６Ｂ】本発明のエレクトロウェッティングにより移動する流体の概略図である。
【図３７】本発明の圧電膜ポンプの概略図である。
【図３８】本発明の円形蠕動ポンプの概略図である。
【図３９Ａ】ディスプレイの手動設定を可能にするクラッチの可能な実装例を伴う、螺旋ホイール設計の概略図である。
【図３９Ｂ】ディスプレイの手動設定を可能にするクラッチの可能な実装例を伴う、螺旋ホイール設計の概略図である。
【図４０】本発明の、Ｄｅｂｉｏｔｅｃｈが設計したデバイスであるＮａｎｏｐｕｍｐの斜視図である。
【図４１】本発明の電磁膜ポンプの概略図である。
【図４２Ａ】エレクトロウェッティング効果の写真であり、図４２Ａでは電圧は印加されておらず、図４２Ｂでは電圧が印加されている。
【図４２Ｂ】エレクトロウェッティング効果の写真であり、図４２Ａでは電圧は印加されておらず、図４２Ｂでは電圧が印加されている。
【図４３】エレクトロウェッティングディスプレイの断面の概略図である。
【図４４】電極ピッチ：１［ｍｍ］、高さ：４００［μｍ］を備えた、シリコーン油中の水の液滴の変位の順番である。
【図４５】液体カラムを備えた本発明のインジケータを有する実施形態であるが、液滴のみに変位を誘導する。
【図４６】本発明のＳｑｕｉｇｇｌｅ駆動装置の平面図である。
【図４７】インジケータの液体位置を検出するための解決案である。
【図４８】液体位置を検出するための解決策を論じた表である。
【図４９】液体検知方法の評価基準を論じた表である。
【図５０】液体レベルセンサの選択された解決策のランク付けを論じた表である。
【図５１Ａ】エレクトロウェッティングディスプレイ上のアナログセンサまたはデジタルセンサとしての静電容量センサの２つの異なる実装例である。
【図５１Ｂ】エレクトロウェッティングディスプレイ上のアナログセンサまたはデジタルセンサとしての静電容量センサの２つの異なる実装例である。
【図５２】本発明の誘導性センサの概略図である。
【図５３Ａ】本発明のエンコーダシステムの概略図である。
【図５３Ｂ】絶対位置決めのための、本発明のエンコーダホイールの別の概略図である。
【図５４】チューブ内の液体の長さに対する温度の影響のグラフである。
【図５５】チューブ内の液体の長さに対する温度の影響の別のグラフである。
【図５６】水中に溶解したヘリウムを考慮した、異なる入力パラメータごとの気泡半径／チューブ半径の比の計算のグラフである。
【図５７】減圧チャンバ内の最終圧力対チューブ直径およびチャンバ体積のグラフである。
【図５８】減圧チャンバ内の最終圧力対チャンバ体積およびチューブ直径のコンタープロットである。
【図５９】ピストンに対する最大力の等値面対チューブ直径、チャンバ体積、およびピストン直径の３Ｄグラフである。
【図６０】ピストンストローク対チューブ直径およびピストン直径のプロットである。
【図６１】１１［ｍＷ］未満の平均消費電力（最大許容電力）および３［ｍＷ］未満（３０％の全体的な効率を考慮）の機能を可能にする構成を例示するグラフである。
【図６２】液体−真空界面の概略図である。
【図６３】シリコーン−シリコーン界面の復帰時間等値面のグラフである。
【図６４】水−水界面の復帰時間等値面のグラフである。
【図６５】螺旋ランプに作用する力の概略図である。
【図６６】堅い圧縮チャンバを備えた汎用螺旋システムである。
【図６７】アルキメデスの螺旋である。
【図６８】２［ｍｍ］のチューブの場合の、必要なトルク対角度位置およびチャンバ対チューブ体積比を提示する曲線である。
【図６９】２［ｍｍ］のチューブ直径の場合の、異なるチャンバ／チューブ体積比に対するトルク対角度位置の異なる比のグラフである。
【図７０】水とシリコーン油の場合の、螺旋ホイールに必要なトルク対所望の復帰時間のグラフである。
【図７１】エレクトロウェッティングの原理の断面概略図、および同等の電気概略図である。
【図７２】電圧の関数としての、異なる媒体中の水の変位頻度のグラフである。
【図７３】任意選択の解決策の概要、ならびに包括的な組み合わせを提示する形態学的ボックスである。
【図７４】本発明の実施形態の変位デバイスの５つの異なる任意選択の表である。
【図７５】実施形態１（螺旋カム）のパラメータを論じた表である。
【図７６】本発明の時計のムーブメントの写真である。
【図７７】本発明で使用可能な既製のムーブメントの写真である。
【図７８Ａ】デジタルクォーツ時計の概略図である。
【図７８Ｂ】機械式時計の概略図である。
【図７９】復帰ばね力およびリザーバ厚対リザーバ直径のグラフである。
【図８０Ａ】インジケータのチューブと時計のムーブメントとを備えた、平坦な実施形態１の上面図である。
【図８０Ｂ】平坦な実施形態１の側面図である。
【図８０Ｃ】平坦な実施形態１の正面図である。
【図８１】実施形態１のリザーバを通る平坦な断面図である。
【図８２】実施形態１のカムホイールの平坦な斜視図である。
【図８３Ａ】長いリザーバを備えた実施形態１の上面図である。
【図８３Ｂ】長いリザーバを備えた実施形態１を通る断面の側面図である。
【図８４】時計内にパッケージ化された実施形態１の上面図である。
【図８５】図８４の時計の機構を通る断面図である。
【図８６Ａ】ディスプレイマスクを含まない線形ディスプレイを備えた実施形態１の上面図である。
【図８６Ｂ】ディスプレイマスクを含む線形ディスプレイを備えた実施形態１の上面図である。
【図８６Ｃ】本発明の線形ディスプレイを備えた実施形態１の側面図である。
【図８７】本発明の可撓性プラスチックブレスレットである。
【図８８】可撓性ブレスレットの螺旋ムーブメントの実装例の並んだ斜視図および側面図である。
【図８９】手首下の機構を備えたＳ字形状のディスプレイの任意選択の実装例である。
【図９０】本発明のピストンに作用する力の概略ダイアグラムである。
【図９１】２［ｍｍ］の内径ホイール、４．５［ｍｍ］のストロークの、トルク対角度位置のグラフである。
【図９２】トルクを論じた表である。
【図９３】本発明の３つのフリップフロップベースのドライバの概略ダイアグラムである。
【図９４】本発明の電極の接続の概略ダイアグラムである。
【図９５】本発明の簡略化された検知回路の概略ダイアグラムである。
【図９６】本発明の駆動電子機器のより完全な概略ダイアグラムである。
【図９７】図９６のシステムを駆動するために必要な構成要素を列挙した表である。
【図９８】本発明のエレクトロウェッティングディスプレイ時計の一実施形態の上面図および側面図である。
【図９９Ａ】低コストの電気またはハイエンドの機械式ムーブメントの統合の概略図である。
【図９９Ｂ】低コストの電気またはハイエンドの機械式ムーブメントの統合の概略図である。
【図９９Ｃ】低コストの電気またはハイエンドの機械式ムーブメントの統合の概略図である。
【図９９Ｄ】低コストの電気またはハイエンドの機械式ムーブメントの統合の概略図である。
【図９９Ｅ】低コストの電気またはハイエンドの機械式ムーブメントの統合の概略図である。
【図１００Ａ】本発明の組み立てステップの図である。
【図１００Ｂ】本発明の組み立てステップの図である。
【図１００Ｃ】本発明の組み立てステップの図である。
【図１００Ｄ】本発明の組み立てステップの図である。
【図１０１Ａ】実施形態１および本発明の時計の円形流体チャネルの統合の図である。
【図１０１Ｂ】実施形態１および本発明の時計の円形流体チャネルの統合の図である。
【図１０１Ｃ】実施形態１および本発明の時計の円形流体チャネルの統合の図である。
【図１０１Ｄ】実施形態１および本発明の時計の円形流体チャネルの統合の図である。
【図１０１Ｅ】実施形態１および本発明の時計の円形流体チャネルの統合の図である。
【図１０１Ｆ】実施形態１および本発明の時計の円形流体チャネルの統合の図である。
【図１０２Ａ】実施形態１の可変ディスプレイの変種およびチャネル形状の図である。
【図１０２Ｂ】実施形態１の可変ディスプレイの変種およびチャネル形状の図である。
【図１０２Ｃ】実施形態１の可変ディスプレイの変種およびチャネル形状の図である。
【図１０３Ａ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｂ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｃ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｄ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｅ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｆ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｇ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０３Ｈ】実施形態２および本発明の弾性ブレスレットへの統合の斜視図である。
【図１０４】実施形態２の変種の斜視図である。
【図１０５】実施形態２の別の変種の上面図である。
【図１０６Ａ】実施形態３および本発明の「Ｓ」ディスプレイへの統合の斜視図である。
【図１０６Ｂ】実施形態３および本発明の「Ｓ」ディスプレイへの統合の斜視図である。
【図１０６Ｃ】実施形態３および本発明の「Ｓ」ディスプレイへの統合の斜視図である。
【図１０６Ｄ】実施形態３および本発明の「Ｓ」ディスプレイへの統合の斜視図である。
【図１０６Ｅ】実施形態３および本発明の「Ｓ」ディスプレイへの統合の斜視図である。
【図１０６Ｆ】実施形態３および本発明の「Ｓ」ディスプレイへの統合の斜視図である。
【図１０７】実施形態３の変種の斜視図である。
【図１０８】本発明の透明なＩＴＯ電極および電子構成要素を備えたＰＣＢの斜視図である。
【図１０９Ａ】本発明の検知電極の、図１０８の詳細Ａの斜視図である。
【図１０９Ｂ】本発明の駆動電極の、図１０８の詳細Ａの斜視図である。
【図１１０】エレクトロウェッティングの概略図である。
【図１１１】エレクトロウェッティングに基づく本発明のブレスレット上の時間指示部の斜視図である。
【図１１２】詳細な図１１１の時間指示部の斜視図である。
【図１１３】本発明のブレスレットの閉鎖デバイスの斜視図である。
【００１６】
当業者は、図内の要素が単純さおよび明確さのために例示され、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解されよう。例えば、本発明およびその実施形態の理解を高めるのを助けるために、他の要素に対して寸法が誇張されている場合がある。さらに、「第１」、「第２」などの用語が本明細書で使用される場合、それらの使用は、類似の要素を区別することを意図し、必ずしも連続的または時間的順序を説明することを意図しない。さらに、説明および／または特許請求の範囲における「前」、「後」、「上」、および「下」などの相対的な用語は、排他的な相対的な位置を説明するために必ずしも使用されない。したがって、当業者は、かかる用語が他の用語と交換可能であり得、本明細書に記載される実施形態が、明示的に例示または別様に記載されるものとは異なる向きで動作することができることを理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明は、本質的に例示であり、本明細書の出願日において発明者らに知られている本発明の最善のモードを説明するのに役立つため、多少なりとも本発明の範囲を限定することを意図するものではない。その結果、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、開示された例示的な実施形態に記載される要素のいずれかの配置および／または機能に変更を行うことができる。
【００１８】
視覚インジケータ表示デバイスは、ブレスレット、透明なキャピラリチャンバ、および変位部材を含む。透明なキャピラリチャンバは、印と一致し、主要な長さと、主要な長さより小さい幅と、を有する。変位部材は、キャピラリチャンバの一端に機能的に配設され、内部に含有された流体を定義された量だけ移動させるための測定可能な入力に応答する。
【００１９】
好適な流体は、油、ローション、または薬物もしくは他の薬剤などの液体であり得る。変位部材は、キャピラリチャンバの一端に取り付けられ、インジケータ表面を変位させるための測定可能な入力に応答し、それに伴って、ユーザが印から測定値を読み取ることを可能にする。
【００２０】
図３を参照すると、本発明のアナログインジケータ１０は用量を指示する。インジケータ１０は、リザーバ１２、ポンプ１４、測定デバイス１６、コントローラ２０内のフィードバック回路、および電源２２’を含む。リザーバ１２は、長手方向軸線２４を有し、それに沿って印またはスケールデバイス２６は配設され、少なくともインジケータ表面３０によって境界付けられた流体２８を含有するように適合される。好ましい実施形態では、ポンプ１４は、マイクロモータ３４によって駆動されるねじ３３に装着されるプランジャ３２で構成される。プランジャ３２は、概して、その円周近くに配設されたＯリングシール２９を使用して、プランジャの上面３１と底面３５との間をそれぞれ通過する流体２８をシールする。ポンプ１４は、流体２８をリザーバ１２から圧送し、カテーテル３６へと圧送する。好ましい実施形態では、測定デバイス１６は、時間を測定し、時間の測定値をフィードバック回路２０に通信する、電子時計である。電源２２によって給電されるフィードバック回路２０は、スケールデバイス２６上の位置に対応する測定デバイス１６から測定時間入力を受信し、かつそれに応答して、表面３０が印２６上の対応する位置に対して（概して、流体を定量吐出する所望の速度に等しくなるように較正される）所望の位置に到達するまで、ポンプ１４を活性化させて、リザーバ１２から流体２８を圧送するか、または移動させる。電源２２は、ポンプ１４およびフィードバック回路２０に給電する。示されるように、リザーバ１２は、流体２８をカテーテル３６に伝達する。留め金５２は、デバイス１０の端部を接続して、ブレスレット２１を作り出す。
【００２１】
さらに、任意選択的に、光ファイバおよびＬＥＤ光源が、既知の方法でリザーバ１２内の流体２８を照明する。
【００２２】
ポテンショメータ５６は、変位制御システム６０への電圧設定を調整する。変位制御システム６０は、プランジャ３２に隣接して位置する、増分位置センサ６２、例えば、追跡装置ＮＳＥ−５３１０（その仕様は、参照により本明細書に組み込まれる、２００９年８月２１日に出願された米国仮出願第６１／２３５，７２５号に付録Ａとして添付される）を含む。この制御システム６０は、直接デジタル出力を符号化することを含み、チップ６２上のホール素子アレイを使用して、（典型的には）およそ０．３ｍｍの距離でチップに隣接して位置する外部磁気ストリップ６４の増分位置を導出し、磁気ストリップ６４は、間で並進するためにプランジャ３２に取り付けられる。このセンサアレイは、磁気ストリップの端部を検出してゼロ基準点を提供する。
【００２３】
代替の実施形態では、電源２２は、ソーラーセル、巻き時計のばね、（自動時計で使用されるような）発振質量によって捕捉されるムーブメント、または圧縮空気を格納する含気システムであり得る。
【００２４】
流体２８を、例えば、午前６時などの初期位置に戻すために、プランジャ３２を、復帰ばね４０または磁気デバイス（図示せず）によって復帰させることができる。当然ながら、モータ３４を単純に逆転させてインジケータ１０をリセットすることができる復帰ライン４２を含む、その他の任意選択も考えられる。
【００２５】
好適なモータ３４は、米国ニューヨーク州のＮｅｗ  Ｓｃａｌｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な商標ＳＱＵＩＧＧＬＥ（商標）によって参照される。
【００２６】
ここで図４Ａおよび４Ｂを参照すると、本発明のアナログインジケータの用途は、ユーザの手首の周りに着用される腕時計またはネックレス１０である。リザーバ１２’は、任意の所望の形状に形成された、透明もしくは半透明の材料、または透明および半透明の材料の混合物で作製され得る。それは、プラスチック、ゴム、シリコーン、または任意の好適な材料で作製されてもよい。弾性材料は、ブレスレット２１’がユーザの手首にわたって伸長され得るという利点を有する。加えて、流体ディスプレイ２３は、ケーシング４３上の標準的な時計面３９で補足されてもよい。
【００２７】
ここで図５Ａを参照すると、本発明は、インスリンなどの液体薬物２８の用量を投与するために使用されるデバイス１０’’として構成され得る。かかる実施形態では、可撓性チューブは、用量制御デバイス１８を含有するハウジング１３に取り付けられた使い捨ての薬物リザーバカートリッジ１２’である。デバイス１０’’は、腕時計のように持ち運ばれ、可撓性カートリッジ１２’がそのバンドの一部分として役立つ。インジケータ１０’’は、リザーバ１２’、線形駆動装置１４’、任意選択のフィードバック回路１６’、コントローラ２０’、および電源２２’を含む。リザーバ１２’は、長手方向軸線２４’を有し、それに沿って印２６’は配設され、少なくともインジケータ表面３０’によって境界付けられた流体２８を含有するように適合される。好ましい実施形態では、線形駆動装置１４’は、マイクロモータ３４’によって駆動される長い可撓性のねじ山付きシャフト３３’に装着された球状プランジャ３２’を駆動する。シャフト３３’は、好ましくは、ニチノールなどの超弾性材料で作製される。線形駆動装置１４’は、ピストン３５（好ましくは、ゴムなどの可撓性材料製）に対してプランジャ３２’を駆動し、これは次に、流体２８をリザーバ１２’に沿って、最終的にはカニューレチューブまたはカテーテル３６’を通して押圧し、これは次いで、流体２８を患者の身体内に案内する。デバイス１０’’の電子機器は、プログラムされた用量の流体が規則的な間隔で、または医師によって処方されたように絶えず投与されることを確実にする。任意選択的に、流体２８は、カニューレを介して着用者の身体内へと通される代わりに、皮膚を通して患者の身体内へと薬物を緩徐に拡散させるために、患者が着用した吸収性パッチ２５を帯電させることに留意されたい。薬剤がパッチ２５を介して投与される場合、パッチは、その意図された効果（すなわち、皮膚への拡散）を有する前に、薬剤が蒸発するのを防ぐために、半透過性である外層を含み得る。さらに、香料を同様の方法で送達することができる。特に香料定量吐出の実施形態の場合、パッチは、部分的もしくは全体的にハウジング１３の下に、またはハウジングの側面に位置し得、生存生物に同じものを直接取り付ける必要性を回避するために、生存生物に直接ではなく、一時的な接着剤を使用してハウジングに固設され得る。かかるパッチは、「ＰＯＳＴ−ＩＴ」のメモのように、生存生物に隣接するハウジング１３の背面または任意の側面に対して画定された面積（３９とマークされた円形面積など）で交換されるようにサイズ決めすることができ、その結果、交換パッチを、汚れたパッチと簡単に交換することができる。
【００２８】
好ましい実施形態では、線形駆動装置１４’の回転数が記録され、適切な用量を確実にするように制御される。電子機器は、電源２２’によって給電される。代替的に、ピストン３５の位置を、図３に示される上記の実施形態で説明された方法で制御することができる。カートリッジ１２’は、ハウジング１３の一方の側１３’では、そのピストン３５と共にプランジャ３２’に隣接して、反対側１３’’では、摺動可能なタブ５４に接続された穿刺チューブ５２を含む穿刺機構５０に隣接して設置される。ユーザは、流体２８を、カニューレ３８を通して患者の身体内へと伝達することを可能にするために、タブ５４を摺動させて、穿刺チューブ５２にカートリッジ１２’の上部膜５６を穿刺させることができる。香料を定量吐出する場合、この穿刺を、カートリッジ１２’の一端を開放するのに役立てて、香料を空気中に、または導電性チャネル（図示せず）を介して、ユーザの皮膚に、皮膚の近くに、または皮膚に隣接して（例えば、パッチに直接およびパッチを通して）送達することを可能にする。
【００２９】
カートリッジ１２’に取り付けられるか、または統合された、（磁気特性を有し、それによって生成された磁場が、カートリッジの長さに沿って増加または減少する）外部磁気ストリップを使用する実施形態では、これを使用して、コンピュータコントローラは患者に投与される用量を調整することができる。
【００３０】
先行の実施形態と同様に、電源２２’は、電池、太陽光電力、巻き時計のばね、（自動時計で使用されるような）発振質量、または圧縮空気を格納する含気システムであり得る。
【００３１】
カートリッジ１２’が完全に定量吐出された後、ハウジング１３上のボタン（図示せず）を活性化させて、プランジャ３２’を後退させることができる。カニューレが依然として身体に接続されている場合、ピストン３５は、患者からの流体のいかなる吸引も防ぐために静止したままである。後退する、デバイス１０’’は、交換用カートリッジ１２’で再装填され得る。
【００３２】
前の実施形態と同様に、好適なモータ３４は、すでに説明したＳＱＵＩＧＧＬＥ（商標）モータである。
【００３３】
薬物投与デバイスが腕時計としても役立ち得るために、ハウジング１３は、時計面３９および対応するムーブメント（図示せず）を装備し得ることに留意されたい。
【００３４】
任意選択的に、薬物投与デバイス１０’’のねじ山付きロッド３３’は、チューブ４１内に封入され、チューブは、ハウジング１３’の側面１３’’で接続し、着用者の手首を包み込んでハウジングの側面１３’に再接続し、２つまたは複数のバンド付きの腕時計の視覚効果を与える。
【００３５】
かかる薬物投与デバイス１０’’で使用されるカートリッジ１２’は、インスリンまたはその他の薬物が継続的な注射に適しているかどうかを指示する化学リトマスタイプのインジケータを含むことが予想される。この指示は、流体が使用に適していることを指示する色から、流体がもはや使用に適していないことを指示する別の色まで、色が変化するカートリッジ１２’の要素によって表すことができる。
【００３６】
なおさらに、デバイス１０’’は、カニューレを、手動で（ディスペンサのヘッドもしくはボタンを介して）または自動で（本発明の用量制御を介して）動作させることができる吸引ヘッドと交換することにより、香料ディスペンサとして使用され得る。
【００３７】
ここで図６を参照すると、代替の実施形態では、時計ムーブメント１３２のステムに取り付けられたカム１５２は、軸方向に並進するように、シールされたベアリング１６２に装着されたピストンシャフト１６０を介して流体変位デバイス９０に接続し、ピストンシャフトは、そのカム面１６４によって軸方向並進で案内される。ピストンシャフト１６０は、リザーバ３６’の可撓性ローリングダイアフラム１７０に対して作用するピストンヘッド１６６に接続される（代替的に、図３の実施形態に示されるように、当然ながら、ピストンは、その外周近くに装着されるか、または別様にシールされるＯリングを有し得る）。ローリングダイアフラム１７０は、ピストンヘッド１６６の下からの流体２８を、ピストン上の流体２８’（流体気体として空気を含み得る）から効果的に分離するように、一端でシールして固定されたフランジ１７２を有する。リザーバ３６’は、極端な位置で示されている。通路１１２’はキャピラリチャネル１２０に通じており、通路１１０’はピストンヘッド１６６の反対側に復帰通路を提供する。
【００３８】
カム１５２は、ピストンシャフト１６０、ひいては、ピストンヘッド１６６を徐々に移動させて、時間を正確に指示する速度で、決定された量の流体２８をキャピラリチャネル１２０へと変位させるように、オウムガイ螺旋に似せて形成される。当然ながら、同様の決定された量の薬物または香料を、同様にこの方法で生存生物に投与することができる。
【００３９】
ここで図７を参照すると、再び、リザーバ３６’’が本質的に充填された位置にある代替の流体変位デバイス９０が示されている。ピストンシャフト１６０上に形成されたキー溝１８０は、ピストンシャフトがその軸線上で回転するのを防ぐために、流体ディスプレイサブアセンブリ９０’内のねじ山を介してキー溝に螺合する止めねじ１８２と噛み合い、それによって、ピストンシャフトの最端部１８４とカム面１６４’との間の関係をよりよく維持する。加えて、内部の凹部内に装着されたＯリングシール１９０を有する調節ねじ１８６は、その外部端１９２に「ＡＬＬＥＮ」または「ＴＯＲＸ」インターフェースを含み、これは、較正目的のためのメニスカス３０の位置の工場調節を可能にする。弾性材料で作製された隔膜もしくはアクセスポート１９４（図示せず）またはそれらのペアを使用して、キャピラリチャネル１０２および／またはリザーバ３６’’からの、およびそれらへの空気ならびに流体２８’および２９’の除去および注入を可能にすることもできる。
【００４０】
本発明１０、１０’、１０’’は、（本発明が高級時計市場に位置付けられる場合が典型的であるような）すべての電子機器を除外して作製され得ることに留意されたい。かかる実施形態では、電力源２２’’は、時計のばねを巻き、ギアトレインに給電する、発振質量からの運動であり得、そのための回転速度は、当技術分野で知られているように、特徴的な周期を有する振り子のようなレギュレータまたは発振ディスク（例えば、ｂａｌａｎｃｉｅｒ／ｔｕｒｂｉｏｎ）によって制御される。
【００４１】
ここで図８Ｆを参照すると、さらに代替の実施形態では、デバイス１０’’は、本発明が高級時計市場に位置付けられる場合が典型的であるような、すべての電子機器を除外して作製され得る。かかる実施形態では、電力源２２’’は、時計のばね７０を巻き、ギアトレイン７２に給電する、発振質量からの運動であり得、そのための回転速度は、特徴的な周期を有する振り子のようなレギュレータまたは発振ディスク７４（例えば、ｂａｌａｎｃｉｅｒ／ｔｕｒｂｉｏｎ）によって制御される。機構７６によって作り出される回転の動きは、ねじ８０によって線形な動きに形質転換される。このねじ８０は、図８Ａ〜８Ｅに示されるように、流体２８を駆動するプランジャ３２’’を駆動し、ここで、バルブ８２は、リザーバ１２内の所望の流体運動をもたらすために開閉される。矢印８４は、プランジャ３２’’の運動の方向を示している。図８Ａでは、インジケータリザーバ１２は空である。プランジャ３２が矢印の方向に右へと進むと、インジケータ内の流体２８は左へと進む。この所望の流体の流れを可能にするバルブ８２のラインおよび位置に留意されたい。図８Ｂおよび８Ｃは、インジケータ内の流体の左への継続的な前進を示している。図８Ｄおよび８Ｅは、日を示すために、左への空気の前進を示している。
【００４２】
流体を含まない実施形態では、ねじ山付きロッドは、閉ループとして形成され、スケールデバイス上に時間を指示するために、残りのループとコントラストをなす（例えば、塗装された）表面を有し得る。ディボットが屈曲点で切断された状態の色付きのアシ状の形態が、移動する液体と似るように、リザーバの長さに沿って作動し得る。
【００４３】
リザーバ１２’は、任意の所望の形状に形成された、透明もしくは半透明の材料、または透明および半透明の材料の混合物で作製され得る。それは、プラスチック、ゴム、シリコーン製であってもよい。
【００４４】
代替の実施形態では、位置センサ６０の代わりに、金属などの導電性材料で作製された導電性ワイヤ（図示せず）が、上記のように、その長さの少なくとも一部分に沿ってリザーバ１２’内の流体にさらされる。
【００４５】
したがって、導電性ワイヤは、リザーバ内の任意の流体と接触している。ワイヤは、ワイヤに接触している流体がリザーバ内に圧送されるときに、その長さに沿って可変電気抵抗を使用して較正することができ、流体は、較正されたように、ワイヤで測定された電気抵抗が測定値に対応するものと一致するまで、圧送される。インジケータ１０の較正は、可変抵抗測定値を、リザーバの長さに沿った場所、対応する測定値を指示するためのスケールでマークされた場所と比較することによって実施される。
【００４６】
ここで図９を参照すると、本発明の繊維用途が示されている。この用途の目的は、材料に縫合することができる、本発明のデバイスを提供することである。実行可能な実施形態としては、
−分子鎖または蛍光マイクロＬＥＤがリザーバ内に含まれる実施形態、
−リザーバが断熱材で作製されている実施形態、
−時計の実施形態の場合、モジュールまたはマイクロＬＥＤが、リザーバの長さに沿って、少なくとも１２×６０＝７２０で留置することが可能な距離に留置される実施形態、
−電圧源Ｒでアースに接続される実施形態、
−ＲがＴの電圧に達すると、ＬＥＤが光（蛍光またはリン光の輝くガラスのタイプ）を放出する実施形態、
−電圧Ｒが電源Ｓによって提供される実施形態、
−電源Ｓが、Ｒの電気抵抗に応じてＲの電圧レベルを維持するが、分子または蛍光マイクロＬＥＤ  Ｍの消費とは無関係である実施形態、
−蛍光分子Ｍが、印加された電圧がＴ未満である限り無限の抵抗を有し、設定された電圧レベルが印加されるとすぐに蛍光性になる実施形態、ならびに、
−電源ＳからＲに送達される電圧が、測定値Ｇの関数として変化する実施形態、が挙げられる。
【００４７】
可撓性のままであるのは、ＬＥＤ鎖であり、ＬＥＤは、測定値を指示するためではなく、一緒になってまたは波を介して点灯および消灯する。ＬＥＤは、（ミリメートルほどの小さな直径を有するため）繊維製品に統合され得るスレッドと同じくらい細く可撓性のもの、耐水性があるもの、洗浄可能なものなどであってもよい。
【００４８】
別の実施形態では、流体は、エレクトロウェッティングと呼ばれるプロセスによってディスプレイ内で変位させることができる。エレクトロウェッティングは、通常は疎水性の表面がその特質を失い、図１０Ａおよび１０Ｂに表されるように親水性になる現象である。図１０Ａは、電圧が電極に印加された液滴を示している。図１０Ｂは、電圧が電極に印加されていない液滴を示している。
【００４９】
エレクトロウェッティングディスプレイの概略図は、アクチュエータを作製するために使用される異なる層の詳細な概略図と共に図１１に示されている。図１２Ａ〜１２Ｄは、電極ピッチ：１［ｍｍ］、高さ：４００［μｍ］を備えた、シリコーン油中の水の液滴の変位を伴う試験からの写真を示している。
【００５０】
流体２０５の液滴は、新しい位置への並進を得るために移動され、ディスプレイをアニメーション化する。この機能は、時間などの測定値を指示するという最終的な目標を有し得る。それは、印で参照することができる。図１３は、異なる層を有するエレクトロウェッティングディスプレイの詳細な概略図である。それは、剛性または可撓性であり得る上部プレート２０１から構成され、上部に共通電極２０２、異なるセクションで構造化され得る薄い導電性層が堆積する。表面は、疎性表面挙動を想定するコーティング２０３によって処理される。これらの要素はすべて、下にあるものを視認可能にし続けるために、透明、半透明、またはさらには色付きであってもよい。それらは、可変の厚さまたは構造を有し得る。
【００５１】
底部プレート２０７は、上部に導電性である制御電極２０８が堆積し構造化される剛性または可撓性の基板である。これらの制御電極は、上部に疎性コーティング２０３が堆積した誘電体層２０６によって電気的に隔離される。底部プレート２０７およびその固有の層は、透明、半透明、色付き、部分的に不透明、および不透明を含む任意の視覚態様を有し得る。それらは、可変の厚さまたは構造を有し得る。
【００５２】
コーティング２０３は、流体２０４および２０５中の添加剤が、流体２０４および２０５を含有するリザーバの表面での疎性機能を想定し得るので、図１３に描写されるディスプレイでは任意選択である。場合によっては、流体２０５と共通電極２０２との間の電気的接触が保証され、そうでなければ、電気的に隔離される。
【００５３】
流体２０５は、エレクトロウェッティングプロセスにおける活性液体である。この流体２０５は、リザーバ内の第１の流体２０５によって残された空間を充填すると考えられる受動流体２０４内に視認可能な分離相を構成する。流体２０４は、液体または気体であり得る。流体２０４および２０５はどちらも、強いとコントラストによりそれらの流体を互いに区別することができる限り、透明、半透明、色付き、部分的に不透明、不透明を含む、任意の視覚態様を有し得る。流体２０５の１つまたはいくつかの液滴をシステムに含めることができる。両方の流体は、例えば、リザーバ、チャネル、またはチューブ内に含有される。
【００５４】
図１４は、雷記号２２５によって表され、他の制御電極２０８と同様の制御電極２０９の電気的活性化によって印加される電場の下で、流体２０５がどのように効率的に反応するかを示している。効果として、底部プレート２０７およびその固有の層の表面上の流体２０５の接触角度が変化し、キャピラリ効果によって引力を誘導する。この引力により、流体２０５の液滴が運動する。
【００５５】
図１５は、流体がエレクトロウェッティング効果によって変位するディスプレイの異なる構成要素を実装する別の方法を説明している。底部プレート２１１は、共通電極２１０がチャネルの壁に留置された２つのセクションに分割されるチャネルを形成するように構造化されている。上部プレート２０１の表面は、チャネルを閉じていない。コーティング２０３は、液滴がチャネル内に留まることを想定し、ひいては、底部プレート２１０および上部プレート２０１によって形成された薄い空間内で液滴を引き出すキャピラリ効果を回避するために、至る所に留置される。図１６は、図１５の実装例の垂直断面図であり、断面の場所が指示されている。制御電極２０８はチャネルに沿って留置され、共通電極２１０はチャネルの両側に沿って留置される。
【００５６】
図１７は、流体がエレクトロウェッティング効果によって変位するディスプレイの異なる構成要素を実装する別の方法を示している。共通電極２０２は、底部プレート２０７上の制御電極２０８に沿って留置される。図１３内で番号が付けられ、説明されているすべての層は、この実装例では、本明細書と同じ機能を有する。その場合、活性流体の液滴２０５は、誘電体層２０６によって共通電極２０２から隔離される（図１７を参照）。
【００５７】
図１８は、いくつかのセクションに分割され得る共通電極２０２の構造の詳細を強調している。この場合、共通電極２０２は、制御電極２０８に沿って留置された細長い電極である。流体２０５の液滴は、両方の種類の電極全体に広がっている。
【００５８】
図１９は、液滴２２４の形状を有する流体の変位をどのように制御するかを説明するステージＡ〜Ｆを含む順番を示している。流体は、上述の流体２０５と同様である。流体２２４の液滴は、電圧が供給されたときに隣り合う制御電極２２３に移動し得ると想定するために、制御電極２２３よりもわずかに大きい。この電圧は、ＤＣまたはＡＣタイプのものであってもよい。ステージＡでは、制御電極２２３が活性化されていないため、液滴は静的である。隣接する制御電極が雷記号２２５で示されているように活性化されているため、流体はステージＢで移動している。変位は、液滴がエネルギー平衡に到達するまで発生する（これは、活性化された制御電極２２３を完全に覆う必要があることを必ずしも含意しない）。図１９に示されるように、ステージＣでは、活性化された制御電極２２３を覆う。ステージＤでは、プロセスは新しい位置で再び開始され、ステージＥおよびＦで説明される次の隣接する制御電極２２３の上に移動する。制御により、液滴を任意の方向に移動させることができる。流体のいくつかの液滴の場合、それらを独立して制御することができる。さらに、図１９は、ステージＧ〜Ｎを含む順番を示している。
【００５９】
図２０ＡおよびＢは、エレクトロウェッティング効果を有利に得るディスプレイを実装する別の方法を示している。図１３に示される流体２０５と同じ特質を示す液滴は、変換されないが、流体の運動が液滴の変形を誘導している。制御電極２２０は、この特定の実施形態では、星の１２個の分岐を形成しており、それらの各々を活性化させることができる。液滴中心２１９を、下に留置された制御電極によって能動的に、または適切な表面処理で受動的に保持して、この面積に液滴を付着させることができる。ステージＡでは、星の分岐２２１は、その制御電極２２０が雷２２５によって示されるように活性化されているため、液滴の変形を含有する。ステージＢでは、別の星の分岐２２２を活性化させて、液滴の一部を引き付け、ひいては、変形を修正する。ここで、液滴変形が接触することになる隣接する制御電極２２０を活性化する必要はない。新しく活性化された制御電極２２０と接触しなければならないのは、液滴中心２１９である。液滴変形のこの原理は、液滴をアニメーション化すると考えられ、関連する場合は、印によって参照され得る測定値を指示する。さらに、図２０Ｃ〜Ｑは、ステージＣ〜Ｑを含む順番を示している。
【００６０】
ディスプレイの特定の実装例は、図１３に描写されるすべての層および流体が透明であり、良好なコントラストを有するために色付けされた流体２０５を除いて、ユーザが流体の液滴を視認することができる場合である。図２１は、腕時計２１２の場合のこの実施形態を説明している。その特定の実装例では、液滴２１４の時間と、液滴２１３の分を指示する２つの液滴がある。円形２１５および２１６をユーザは視認することはできず、それらは単に、液滴が追従する経路を示している。ディスプレイの透明性のおかげで、図２１に示されるように、ユーザが自身のデバイス２１８をカスタマイズすることを可能にする交換可能な印２１７を有することが可能である。
【００６１】
なおさらに、２つの実施形態は、静電容量センサを使用してエレクトロウェッティング現象を適用する。
【００６２】
図２２を参照すると、第１の静電容量センサの実施形態では、単一の電極が使用され、液体レベルは、チューブ全体にわたって測定された静電容量のアナログ値から推定される。この実施形態は、より単純な電子回路の使用を可能にする。しかしながら、環境パラメータの影響を考慮すると、較正することはより困難である。
【００６３】
図２３を参照すると、第２の静電容量センサの実施形態では、液体レベルは、例えば、時間ステップごとに１つずつ、１４４個の電極を使用して、デジタル値として決定される。
【００６４】
上記の解決策は非常に堅牢であり、第１の静電容量センサの実施形態のように、環境パラメータの影響を受けない。その理由の１つは、流体２０５の液滴の下の誘電体層２０６の面積２２６が非常に静電容量であるという事実にある。
【００６５】
以下の４つの実施形態では、アニメーション目的のためのエレクトロウェッティング流体作動が適用される。それらの構築物は、図１３の説明と同じスキームおよび図１４の電気的活性化に従う。特に、それらは２つの非混和性流体を含有し、そのうちの１つは参照番号２２８で指示されている。
【００６６】
図２４Ａ〜Ｃを参照すると、第１の基本的なアニメーションの原理では、エレクトロウェッティングディスプレイは、審美的な形状、この場合はハートを表すために設計された１つの制御電極２２９から構成される。半透明または不透明であり得るが、アニメーションに驚きの効果をもたらすために優先的に透明であり得る。ステップＡ（図２４Ａに示される）では、流体液滴２２８は、リザーバ２２６内で自由に浮遊する。面積２２７は、制御電極２２９の上と同じ方法でコーティングされ、それにより、流体液滴２２８は制約なしに移動する。制御電極２２９が透明である場合、ステップＢ（図２４Ｂに示される）における制御電極の電気的活性化は、液滴の変形が予想されていないため、驚きの効果を誘導する。変形は、ステップＣ（図２４Ｃに示される）に描写されるように、制御電極２２９の形状に従って新しい安定状態で終了する。
【００６７】
より効果的に機能するために、流体液滴２２８または任意の分離した流体液滴は、制御電極２２９上に正しく移動するように制御電極と重なり合う必要がある。制御電極を１つだけにすることは、制御システムが活性化された電源に低減され得る最も単純な実装例である。しかしながら、より複雑な構築物を作製して、流体アニメーションを強化することができる。
【００６８】
図２５を参照すると、エレクトロウェッティングディスプレイは、任意の分離した液滴を集めることができるシステムを実装する。ステップＡ（図２５Ａに示される）では、流体２２８のすべての部分は、リザーバ２２６内で自由に浮遊している。実質的に、リザーバ２２６の全表面は、流体の運動に制約をもたらさないように処理される。この特定の実装例では、４つの同心制御電極２２９〜２３２が提供される。この場合もまた、それらは半透明または不透明であり得るが、驚きの効果をもたらすために優先的に透明であり得る。制御電極が、流体２２８の任意の液滴が任意の制御電極の少なくとも一部分と重なり合うような表面の一部分を覆う限り、同心構造を有する必要はない。
【００６９】
この実装例の順番は、ステップＢ（図２５Ｂに示される）で説明される制御電極２２９〜２３２の活性化によって開始する。それは、流体２２８の液滴が予期せず移動するので、驚きの効果を生成する。ステップＣ（図２５Ｃに示される）では、流体２２８の液体は、活性化された制御電極２２９〜２３２および非活性化された面積２２７の上にある液滴縁間の接触角度の差によるキャピラリ効果によって、非活性化された面積２２７を離れるように移動する。その状態から、順番は、ステップＤ（図２５Ｄに示される）の外部制御電極２３２、ステップＥ（図２５Ｅに示される）の制御電極２３１、およびステップＦ（図２５Ｆに示される）の制御電極２３０からのすべての制御電極を段階的に無効にし始める。各ステップで、流体２２８の液滴は、ステップＣで説明したのと同じ理由で中心に向かって移動する。ステップＦでは、液滴は互いに接触し、一緒に合体して、ステップＧ（図２５Ｇに示される）の終了時に、最終制御電極２２９によって定義される形状を形成する。液滴の合体は、各液滴２２８の初期位置および変形に依存するため、任意のステップで発生する可能性がある。同心の原理は、順番が制御電極の構造に関連して定義され得るため、液滴を集める唯一の可能な手段ではない。
【００７０】
図２６を参照すると、エレクトロウェッティングディスプレイは、能動流体によって囲まれた受動流体の制御された封入部分を得る方法を実装する。この方法は、流体２２８の液滴が占める領域を除いて、本質的にリザーバ２２６の全面積を覆う第２の流体を封入する少なくとも１つの空洞で液滴を形状決めする。図２４に記載される他の実装例と同様に、実質的にリザーバの表面全体が均一に処理されており、制御電極２３０〜２３５は、不透明または半透明であり得るが、好ましくは透明である。ステップＡ（図２６Ａに示される）では、流体液滴は、リザーバ２２６内で自由に浮遊する。驚きの効果は、ステップＢ（図２６Ｂに示される）でトリガーされ、すべての制御電極２３０〜２３５が活性化されて、ステップＣ（図２６Ｃに示される）に記載されるように、制御電極２３２および２３３の上のディスプレイの中心へと流体２２８の液滴の移動が開始される。図２５に記載されるものと同様であるため、この順番には示されていない中間ステップがある。ステップＤ（図２６Ｄに示される）では、液滴は、制御電極２３１および２３２にわたって半円形上を移動する。前述は、穴形成のための最初の準備を説明している。換言すると、前述の順番は、（他のアニメーションのように）受動流体によって囲まれた能動流体のリングを生成し、円形の内側も受動流体で充填される。
【００７１】
ステップＥ（図２６Ｅに示される）では、制御電極２３４が活性化され、中心制御電極２３２が無効にされて、液滴が馬蹄形をとるようにする。液滴は、その非活性にもかかわらず、依然として電極２３２の一部分を覆う。最終制御電極２３５は、セクションが流体２２８によって覆われないようにするために無効にされ、第２の流体が将来の穴の内側を流れることを可能にする。一方、流体２２８は、活性化された電極に向かって後退し、他の流体が制御電極２３１を覆うことを可能にする。ステップＦ（図２６Ｆに示される）では、最終制御電極２３５が活性化され、流体２２８の液滴を引き出し、これにより、２つのアームを合体させ、制御電極２３２および２３３にわたって内側にある第２の流体の穴で最終形状を得る。
【００７２】
受動流体の空洞を能動流体の液滴中に形状決めする、他の実装例を想定することができる。それは、制御電極の構造および制御の順番に依存する。
【００７３】
図２７を参照すると、エレクトロウェッティングディスプレイは、流体２２８の液滴が２つの部分に分離されるアニメーションを実装する。ステップＡ（図２７Ａに示される）では、流体２２８の液滴は、リザーバ２２６全体にわたる表面処理の均一性のおかげで、浮遊し、自由に移動する。図２４によって表される実施形態のように、制御電極は、ステップＢ（図２７Ｂに示される）中に驚きの効果を提供するために、不透明、半透明であるが、優先的に透明であり得、すべての制御電極２３０〜２３２ならびに２３６および２３７を活性化して、ディスプレイの中心にある液滴を引き付ける。図２５によって描写されるものと同様の順番に従って、液滴は、ステップＣ（図２７Ｃに示される）において中心２３２の制御電極上で終わる。次いで、液滴は、ステップＤ（図２７Ｄに示される）において、制御電極２３６および２３７の活性化によって２つの反対方向に引き付けられる。流体２２８の液滴は、両方の電極の方向に変形し、最終的に、２つの活性化された電極２３６および２３７を覆う２つの別個のより小さな液滴に分割される。うまく機能するには、このプロセスは、制御電極の設計と、制御の順番と、流体２２８の液滴のサイズとの間で微調整する必要がある。
【００７４】
本デバイスは、一般的な時計要件であるＩＳＯ  ７６４、ＩＳＯ  １４１３、およびＩＳＯ  ２２８１を満たしている必要がある。
【００７５】
図２８Ａ〜２８Ｄは、本発明の要素の要件に関する考慮を示す表である。
【００７６】
図２９ＡはＵＲＳ（図３を参照）後のプロトタイプを示し、図２９Ｂは関連するブラックボックスを示している。
【００７７】
図２９Ｃは、位相Ｉに対する本発明の設計固有の要件を示している。
【００７８】
プロジェクトの元のブロックダイアグラムを図３０Ａに提示する。一部の部品は、特にＳｑｕｉｇｇｌｅ駆動装置の適用に向けられている。
【００７９】
一般化されたブロックダイアグラムを図３０Ｂに提示する。同じ図に、このプロジェクトの第１の位相の範囲が概説されている。目的は、リザーバおよび減圧チャンバという直接的な依存関係を有するアクチュエータを開発することである。
【００８０】
センサは、アクチュエータの設計および制御において主要な役割を果たすため、この第１の位相の範囲にも含まれる。
【００８１】
デバイスの簡潔な機能分析を図３０Ｃに提示する。この図では、青色で囲まれた機能がプロジェクトの第１の位相で処理される。
【００８２】
このセクションでは、位相界面、液体の変位、および液体位置関数の検出のための解決策が処理される。
【００８３】
厳密に言えば、位相界面は関数ではない。それにもかかわらず、それはアクチュエータの設計に大きな影響を与える。
【００８４】
位相界面の解決策のツリーが図３１Ａに例示されている。
【００８５】
これらの解決策は、図３１Ｂで論じられる。
【００８６】
ここでは、液体−真空（液体−蒸気）位相界面の液体について説明する。
【００８７】
いわゆる液体−真空の位相界面は、実際には、液体−蒸気の界面であり、その「空の」空間は、その蒸気圧で、代わりに気化した液体で充填される。異なる液体について、温度の関数としての蒸気圧を図３１Ｃに提示する。この値は、温度に対して大きな変動を有することは明らかである。例えば：
●塩化メチルを用いて、−１０［℃］で正圧を得るには、圧力は４０［℃］で８［バール］に到達する
●プロパンの圧力はさらに高いレベルに跳ね上がる
【００８８】
これは、アクチュエータが直面する圧力が４０［℃］に対応するように寸法決めされる必要があることを意味する。そのため、動作範囲の大部分で寸法が大きすぎ、デバイスが一時的に上位の温度に加熱されると、故障のリスクがある。
【００８９】
以下のように結論付ける。
これらの理由により、液体−蒸気圧は回避されるべきである。
【００９０】
以下の理由により、残りの２つの界面のうち、液体−液体の界面が好ましい。
液体は拡張に対する感度が低く、衝撃を受けた場合に気泡が発生するリスクが低減され、メニスカスの進行がより規則的になり、温度と圧力が急激に変化した場合、液体−気体の界面に気泡が形成されるリスクがあるため。
【００９１】
ここで、液体の変位の解決策について説明する。
【００９２】
液体の変位の解決策のツリーが図３１Ｄに例示されている。解決策は、５つの主要なカテゴリにクラスター化される。
１．ピストンシステム：ピストンがベローズリザーバ内に含有される液体を圧縮する
２．液体への直接電磁作用：アクチュエータなしで、流体自体への電磁作用で流体を移動させる
３．ポンプシステム：ベローズリザーバからの液体がディスプレイチューブへと圧送される
４．熱システム：熱効果が液体の変位を誘導する
５．化学物質：液体が化学反応によって変位する
【００９３】
カテゴリ１〜４は、図３２Ａ〜３２Ｄで論じられる。
【００９４】
液体変位システムの評価基準が図３３に示されている。
【００９５】
ランク付け基準を図３３に提示する。ランク付けは、すべての解決策に、考慮される各ランク付け基準に対して１、３、または９の等級が割り当てられる１−３−９方法を使用して行われる。ランク付け基準自体も、１、３、または９の重み付けを有する。このようにして、どのような寄与でも、解決策の合計等級に１〜８１の値をもたらすことができる。
【００９６】
環境パラメータの堅牢性は、作動、界面のタイプ、および検知の組み合わせによって定義されるため、ここでは表示されない。
【００９７】
以下の基準は、最大値９を下回る演繹的に与えられた重み付けとした。
【００９８】
複雑さ：製品の設計対象であると予想されるハイエンドセグメントのため、複雑さは最も重要な基準とは考慮されない。
【００９９】
スケーラビリティ：本製品は現時点では時計ディスプレイ用である。可能なさらなる用途では、他の次元へのスケーリングが必要になる場合があるが、現時点ではそれが主要な基準ではない。
【０１００】
手動設定速度：一部の解決策では、ディスプレイを手動で任意の速度に設定することができない。これは、ユーザがディスプレイ上での自身の措置に関する即時のフィードバックを有していないため、問題が発生する場合がある。現時点では、この基準には３の重み付けが与えられているが、増加させなければならない場合がある。
【０１０１】
コスト：繰り返しになるが、製品が設計対象であるハイエンドセグメントのため、コストは最も重要な基準ではないように思われる。非常に高価で複雑なデバイスは、時計の顧客の関心を引くことさえある場合がある。
【０１０２】
考慮されたすべての解決策のランク付けは、前述のランク付け基準と共に、図３４に示されている。
【０１０３】
主な５つの解決策は次のとおりである。
１．螺旋ホイールを作動させるステッピングモータは、このランク付けの第１位である。これは非常に単純な解決策であり、比較的単純な機構および既知のアクチュエータに依存する。加えて、機械式クラッチを使用して螺旋ホイールをギアトレインから係脱することで、インジケータの手動設定を非常に迅速に行うことができる。比較的サイズが大きいことが唯一のハンディキャップである。
２．圧電膜ポンプが第２位である。サイズが小さく、堅牢な設計と既知の技術により、良好なランク付けを有する。比較的スケーラビリティが低く、他のいくつかの解決策よりもコストが高い可能性があることがハンディキャップである。
３．時計の機構によって作動する螺旋ホイールが第３位である。この解決策はあくまで目安として表示されており、かかる解決策を開発することはプロジェクトの第１の位相の目的ではないため、ここでは取り上げない。しかしながら、勝った解決策は、完全に機械的なディスプレイに容易に変換することもできることに留意されたい。
４．電磁膜／ピストンポンプが第４位である。より大きなサイズを犠牲にして、圧電膜ポンプの利点を有する。
５．エレクトロウェッティングが第５位である。
５．Ｓｑｕｉｇｇｌｅ駆動型ピストン駆動装置が引き分け第５位である。この解決策は、高周波数圧電アクチュエータおよび復帰側に給電する必要性があるために、エネルギー消費がより多いというハンディキャップがある。加えて、かかる圧電アクチュエータは、高価になる傾向があり、完全にスケーリング可能ではない。最後に、第２のアクチュエータが実装されていない限り、この方法では手動設定が必ず緩徐になる。
【０１０４】
主な解決策を以下に詳細に提示する。
【０１０５】
ここで、螺旋ホイールを作動させるステッピングモータについて説明する。この解決策の概略図を図３９Ａ（上面図）に提示し、図３９Ｂ（側面図）に、設定を迅速に行うための解決策を提示する。設定を行うために、ユーザがボタンを操作すると、螺旋ホイールがギアトレインから係脱され、無動力で迅速な設定が可能になり得る。ステッピングモータを含むすべての構成要素は単純かつ既知のものである。
【０１０６】
ここで、圧電膜ポンプについて説明する。図４０において、インスリン輸液の目的でＤｅｂｉｏｔｅｃｈが設計したデバイスであるナノポンプ／圧電膜ポンプを提示する。この特定のデバイスは、２００［ｎｌ］定量吐出／パルスを有する。完全にシリコーンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハにマイクロマシン加工されており、高い再現性が得られる。
【０１０７】
加えて、デバイスは自給式であるため、開ループ調整が可能で、１つの１２時間サイクルの終了時に、復帰バルブを開くことにより、液体をリザーバ内に引き戻すことができる。次いで、出口に留置された単一の静電容量センサによって液体が検出されるまで、ポンプを作動させることができる。この後、ポンプは、次の１２時間の周期の間に定期的なステップを提供すると信頼することができる。
【０１０８】
静電容量センサは理論的にはデバイスに統合され得ることに留意されたい。
【０１０９】
ナノポンプとしてのいくつかのデバイスは市場に存在するか、または開発中である。
【０１１０】
ここで、電磁膜／ピストンポンプについて説明する。膜ポンプの場合について、かかる電磁膜／ピストンポンプデバイスの概略が図４１に例示されている。ピストン構成も実装可能であることは注目に値する。しかしながら、両方のデバイスの機能は非常に類似しているため、現時点では両方の解決策が一緒に考慮される。
【０１１１】
どちらの場合でも、圧縮チャンバの体積は変化し、２つのチェックバルブは、この変化によって生成される流れが所望の方向に流れることを確実にする。
【０１１２】
かかるポンプの主な利点のうちの１つは、体積流量を生成することであり、したがって、インジケータ内の液体の前進は、開ループシステムによって制御され得るが、但し、システムが各１２時間サイクル後に再較正されることを条件とする。
【０１１３】
ここで、エレクトロウェッティングについて説明する。エレクトロウェッティングは、通常は疎水性の表面がその特質を失い、親水性になる現象である。これを、図４２Ａおよび４２Ｂに提示する。このように、いくつかの電極が並んでいると、ディスプレイ内の水の液滴の変位を制御することが可能である。
【０１１４】
かかるディスプレイの概略図を、アクチュエータを作製するために使用される異なる層の詳細な概略図と共に、図４３に提示する。電極よりわずかに大きい液滴を使用すると、液滴は、電流が供給されると、隣り合う電極へと移動する。
【０１１５】
シリコーン油中の水の液滴の変位を伴う試験の写真を図４４に提示する。変位が非常に速いことが視認できる。加えて、電極がコンデンサとして作用するため、伴われる電力は比較的低く、システム内で電流の伝導は発生しない。
【０１１６】
発表された研究のほとんどは、まだ、液体ディスプレイの場合に液体のカラムを変位させるのに必要となる、塊ではなく、水の液滴の変位と伴う。しかしながら、表示挙動は、図４５などに提示するように、単一の液滴の変位によっても達成され得る。この場合の液滴は、色付けされた油と無色の油との間の分離を行うために使用され、色付けされた油は指示媒体である。
【０１１７】
このデータは、これまでに実証されたエレクトロウェッティングの能力の一部を表示することを目的としている。
【０１１８】
ここで、ｓｑｕｉｇｇｌｅ駆動型ピストンについて説明する。図４６は、Ｓｑｕｉｇｇｌｅ駆動型ピストンの変種を示している。この解決策は、既存の製品に依存しており、かかるアクチュエータは、例えば、螺旋ホイールシステムに適合させることができる。
【０１１９】
ここで、液体位置を検出する解決策について説明する。液体位置を検出するための解決策のツリーを図４７に提示する。３つの大きなグループがあり、第１のグループは、センサがインジケータチューブに統合され、液体の位置を直接検出する「直接検知」、第２のグループは、センサを使用せず、エラーの蓄積を防ぐためにシステムが１２時間ごとにリセットされる「開ループ」、第３のグループは、アクチュエータの位置が追跡され、液体カラムの位置が推定される「間接検知」である。加えて、間接センサを液体−気体の界面で使用する場合、温度の補償が行われなければならない場合があることが留意されるできである。
【０１２０】
液体位置を検出するための解決策が図４８で論じられている。
【０１２１】
液体検知方法の評価基準が図４９で論じられている。
【０１２２】
環境パラメータに対する感度は、検知方法が固有の感度を有し、例えば、この感度を、適切な界面を選択することによって回避する可能性がない場合のみ、指定される。
【０１２３】
考慮されるすべての間接センサおよび開ループ調整では、液体を変位させるアクチュエータは体積測定型である、すなわち、アクチュエータのある特定の位置が液体カラムの位置に対応すると考慮される。これは、圧力発生器がアクチュエータの選択を通過できなかったときの仮定としてとられる。
【０１２４】
液体レベルセンサの選択された解決策のランク付けを図５０に提示する。
【０１２５】
結果は以下のとおりである。
●静電容量センサは、比較的単純な技術に依存しながら、液体カラムの位置の信頼できる閉ループ制御を可能にするため、好ましい解決策である。
●間接検知方法は、第２位である。どちらも単純であるが、閉ループ調整が行われないため、エラーがわずかに高くなる場合がある。
●開ループ調整は、第３位である。エラーが存在する場合があり、アクチュエータのステップごとの定量吐出が時間と共に変化しないように、特に注意する必要がある。しかしながら、その単純さは大きな利点である。
【０１２６】
これら３つの第１の解決策のグループについては、次のセクションで詳細に提示する。抵抗センサは、同様の性能を有するため提示しないが、十分により複雑な設計を有する。
【０１２７】
主な解決策の詳細な提示
ここで、静電容量センサについて説明する。静電容量センサの２つの実装例が可能である。一実装例の解決策は、単一の電極センサであり、液体レベルが、チューブ全体を横切って測定された能力の類似値から推定される。別の実装例の解決策は、複数の電極センサであり、液体レベルが、すべての時間ステップについて、１４４個の電極を使用して、デジタル値として決定される。
【０１２８】
第１の解決策により、より単純な電子回路を使用することが可能になるが、環境パラメータに対するアナログ回路の感度が原因で、較正が難しい場合がある。しかしながら、第２の解決策は、非常に堅牢な解決策であろう。両方の解決策を図５１Ａおよび５１Ｂに提示する。
【０１２９】
第２の実装例の堅牢性、およびエレクトロウェッティングの解決策との互換性により、第２の解決策は好ましい解決策である。
【０１３０】
ここで、アクチュエータの誘導センサについて説明する。アクチュエータ上に留置された誘導センサは、このコイルのインダクタンスを測定することにより、コイル内のフェライトの位置を測定する。図５２に概略的に提示する。かかるセンサはすでに広く使用されており、非常に信頼できる結果を提供する。
【０１３１】
ここで、アクチュエータのエンコーダについて説明する。エンコーダは、回転アクチュエータの絶対位置または変位を提供する単純なシステムである。かかるシステムの概略図、および絶対位置決めのためのエンコーダホイールをそれぞれ図５３Ａおよび５３Ｂに提示する。このシステムは、用途に応じて、事実上、任意の所望の精度で実現され得る。
【０１３２】
エンコーダと誘導センサは、同様の性能を有する。前者は回転用途に、後者は線形変換に、より適合される。アクチュエータの変位の主な方向は、これら２つのセンサを区別するための理論的根拠であるべきである。
【０１３３】
ここで、熱膨張計算、特に、材料の熱膨張について説明する。周囲温度は、システムで、および表示チューブ内の液体に直接作用する、ひいては、時間表示の精度に作用する外部パラメータである。その効果は、小さなディスプレイキャピラリに取り付けられた、より大きなリザーバ体積に対して増加する。液体−液体シナリオでは、第２の液体容器と共に、液体容器、ディスプレイチューブ、および液体自体などの部品が考慮されなければならない。適用可能な温度範囲：℃［−１０；＋４０］。
【０１３４】
材料および液体の典型的な熱線膨張係数α［Ｋ−１］
●インバー：      ２×１０−６
●ガラス：         １０〜７０×１０−６
●ＰＭＭＡ、ＰＣ：５０〜１００×１０−６
●ＰＵＲ：        ５０〜８０×１０−６
●ＰＰ：          １００〜１５０×１０−６
●ＬＤＰＥ：      ２８０×１０−６
●ＰＶＣ：        ６０×１０−６
【０１３５】
液体の典型的な体積膨張係数γ［Ｋ−１］
●水銀：       １８０×１０−６
●水：          ２０℃で２０７×１０−６（異常膨張）
●エタノール：        ７５０×１０−６
●エーテル：            １７００×１０−６
●グリセロール        ５００×１０−６
●ガソリン：            ９００×１０−６
●シリコーン油：     １１７０×１０−６
【０１３６】
液体の体積膨張係数は、αの多かれ少なかれ３倍超であるが、例えば、水は非常に非線形である。
【０１３７】
材料と液体との一致度は、選択した設計の実施形態に応じて後で定義される。粘度（圧送デバイスに対して）、表面張力、混和性、凍結温度、および指示された温度範囲での安定性などの基準が考慮される。
【０１３８】
計算は、γ係数が５００×１０−６［Ｋ−１］の液体の、ＰＰ製リザーバ（α１２５×１０−６［Ｋ−１］（または３ｘα＝３７５×１０−６［Ｋ−１］））およびＰＶＣ製ディスプレイチューブ（６０×１０−６［Ｋ−１］）の効果を示す。不一致は、約１２５×１０−６［Ｋ−１］のものである。
【０１３９】
ここで、ＰＰリザーバの計算について説明する。図５４のグラフは、２５℃の温度変化に対するインジケータチューブ内の液体の長さの増加を示している。システム全体に適用される温度。リザーバ材料ＰＰ、チューブ材料ＰＶＣ、５００×１０−６［Ｋ−１］の体積拡張係数を有する液体。
【０１４０】
Ｖｔｕｂｅは、ディスプレイチューブ内の最大液体体積である（１２０ｍの長さ、０．５ｍｍの直径で０．０２４ｍＬになる）。
【０１４１】
曲線は、比較的より大きなリザーバ体積の場合、ケーシングと液体との間の温度係数の不一致が、より大きな不正確さを誘導することを裏付けている。キャピラリディスプレイチューブの効果が大幅に増加する。
【０１４２】
リザーバ体積は、チューブ体積に線形比例する。チューブの直径が大きい場合、リザーバは体積に一致して拡大される。したがって、温度によるチューブのオフセットは、チューブの直径に依存しない。次の等式は、ディスプレイ体積に応じたオフセット長さ対リザーバ体積を表している。Ｐは、１（ディスプレイチューブの最小液体体積）から５（リザーバはディスプレイ体積の最大５倍まで含有する）までのパラメータであり、Ｌｔｕｂｅ：１２０ｍｍである。
【０１４３】
そして、図５５のグラフに曲線が表示されている。
【数１】
2021501371.tif 000003
【０１４４】
液体と固体は非圧縮性と考慮されるため、気体は理想気体の状態方程式に従って圧縮される。
【０１４５】
以下のように結論付ける。
●温度によるディスプレイ内のオフセットは、体積に対して線形であり、チャネル直径に対応する。
●体積は最小化する必要がある一方で、チューブ直径は最大化する必要があり、理想的には、液体の体積は必要なディスプレイ体積と一致する（１２０ｍｍの長さのチャネルおよび快適な読み取り）。
●液体／空気（線形チャネル）または二重の液体／液体界面（閉ループチャネル）の場合は、コンプライアントチャンバが必要である。
●リザーバの材料の熱膨張係数は、液体の熱膨張係数と一致する場合がある。
【０１４６】
気体の熱効果
液体／気体界面の場合、気体はディスプレイチャンバおよび減圧チャンバ内に含有される。それらは理想気体の状態方程式に従う。
【数２】
2021501371.tif 000004
【０１４７】
定積過程（材料または液体の拡張なし）の場合、約１５℃を中心とする２５℃の温度変化に供された気体は、設計の適合部分と直接相互作用する８．７％の圧力変化を経験する。
【０１４８】
気体溶解と蒸気圧
剛性の圧縮チャンバを備えた液体−気体ディスプレイの場合、ディスプレイが進むにつれて、一部の気体が液体に溶解する。この気体は、リセット後に気体を放出することができる。このセクションの目的は、気泡がディスプレイ内に出現して、ディスプレイが２つに切断されるリスクがあるかどうかを決定することである。
【０１４９】
所与の圧力で所与の量の液体に溶解した気体のモル数は、次のように計算される。
【数３】
2021501371.tif 000005
【０１５０】
この等式では、ｋＨは定数であり、液体と気体に依存する。
【０１５１】
ディスプレイが終了時に圧縮チャンバ内で到達される圧力は、次のように計算される。
【数４】
2021501371.tif 000006
【０１５２】
システムで利用可能な液体の総体積は、リザーバ体積に等しい。リザーバ自体の体積は、次のように表すことができる。
【数５】
2021501371.tif 000007
【０１５３】
したがって、リセット後に脱気体することができるモル数は、したがって、次のように計算することができる。
【数６】
2021501371.tif 000008
【０１５４】
次いで、対応する体積は、次のように述べられている完全気体の状態方程式を使用して計算することができる。
【数７】
2021501371.tif 000009
【０１５５】
この最後の表現が３つのパラメータに依存していることが視認できる。
●チューブの体積
●チューブと減圧チャンバの体積の比率
●チューブとリザーバの体積の比率
【０１５６】
気泡がディスプレイ内に出現し、そこに留まることを望まない場合、基準は、脱気する気体の体積が、チューブの直径と等しいか、またはそれを上回る直径の球状の気泡を占めてはならないということであってもよい。このように、気泡がチューブよりも小さい場合、気泡はリザーバまたは減圧チャンバに向かって広がる可能性が高いため、ディスプレイ内では視認されない。したがって、以下のことが望まれる。
【数８】
2021501371.tif 000010
【０１５７】
この計算は、様々な入力パラメータに対して行われ、水中のヘリウムの溶解度を考慮している。ヘリウムの水中への溶解度は次のとおりである。
【数９】
2021501371.tif 000011
【０１５８】
これは非常に低い値である（空気：ｋＨ＝７．８・１０−４、アンモニア：ｋＨ＝約５０）。計算結果を図５６に提示する。
【０１５９】
結論：
●考慮された仮定の下では、チューブの直径を下回る直径の気体を放出する気泡を有することは不可能である。
●気泡／チューブ比が２であっても、非常に大きなチューブ、大きなチャンバ体積、および比較的小さなリザーバに制限される。
●これらの仮定の下では、気泡が液体ディスプレイを妨害しないことを得ることは難しいと思われる。
●これは、液体−真空ディスプレイまたは液体−液体ディスプレイが望ましいことを指示する傾向がある。
【０１６０】
エネルギー収支計算
リチウム／マンガンおよびリチウム／一フッ化炭素の市販のコインセルは、公称電圧３Ｖ（エンドポイント２Ｖ）および約１００〜６００ｍＡｈのバッテリ容量を提供する。バッテリセルモデルＣＲ２０２５〜ＣＲ２４５０、および外形寸法２．５ｍｍ×φ２０ｍｍ〜５ｍｍ×φ２４．５ｍｍを備えたＢＲ。
【０１６１】
以下の計算は、３Ｖ（最終電圧３Ｖ）と２１０ｍＡｈ（括弧内は最悪の場合）の単一のコインセルでの２年間の利用可能なエネルギー収支を示している。
●５分のストローク量：２１０’４００（＜１秒）
●１２時間の「復帰」ストローク量：１４６１（＜３０秒）
●調節量（５／月）：１２０（＜５秒）付与：
●ステップ寿命：７０．６７５時間、最悪の場合
●機械的復帰によるステップ寿命（リセット中はアクチュエータは非活性）：５８．３時間
【０１６２】
最初のプロトタイプＵＲＳ用にＳｑｕｉｇｇｌｅが選択したプロトタイプの圧電作動マイクロモータの計算：
●消費電力：３３０ｍＷ
●付与される消費電流：１１０ｍＡ
●Ｓｑｕｉｇｇｌｅの総寿命：２１０ｍＡｈ／１１０ｍＡ＝１．９時間、または期待される寿命の２．７％のみ
【０１６３】
値は、エネルギー収支が消費収支と同じ規模ではないことを示している。Ｓｑｕｉｇｇｌｅは、より低い消費電力で駆動され得るが、１０分の１の電力寿命でも２７％までしか延長されない。データシートは、１ｍｍ／秒の変位を達成するために１５ｇｆの軸方向荷重で約１５０ｍＷの最小駆動電力を指示している。
【０１６４】
１つのバッテリセルによって付与されるエネルギー収支が定義されている場合、各ステップの理論上の利用可能なエネルギーは（最悪の場合）以下のとおりである。
●コインセルエネルギー：２１０ｍＡｈｘ３Ｖ＝２２７０Ｊ
●平均エネルギー消費：１０．７ｍＪ
●平均消費電力：８．９ｍＷ（１秒のストローク、３０秒のリセットストローク、５秒の調節）
【０１６５】
最悪の場合の条件では、作動時間の８２％超が時計機能の５分ステップ（１秒の作動）にあり、より短い作動方法で大幅に低減され得る。この計算では、１７％が残りのアクチュエータのリセット時間であり、選択した設計（圧力のない、コンプライアントチャンバ）に応じて大幅に低減することもできる。調節はごくわずかである。
【０１６６】
設計は、追加のコインセル（容量を２倍にする）に利用可能な空間を考慮し、ステップとリセットの作動時間を可能な限り低減しなければならない。設計はまた、機械的な再装填のために、螺旋ばねに機械ベースのエネルギー貯蔵を実装することができ、それにもかかわらず、作動がばねの再装填に対して機能しなければならない。
【０１６７】
この計算に含まれていない電気エネルギーを必要とする他の機能：
●マイクロコントローラ
●位置センサ（最小１／５分、調節中はさらに多く）
●デジタル時計
●バックライトＬＥＤ（１／日、１０秒／使用、２．０３時間／２年）
●ボタンインジケータの低消費青色ＬＥＤ（１日１２時間、８７６０時間／２年）
【０１６８】
ＬＥＤ消費電力：
市販の低消費ＬＥＤは、２．２Ｖの公称電圧と２．２ｍＷの電力を付与する１ｍＡの電流とを必要とする。
●ボタンＬＥＤは１３８８Ｊ（！）のエネルギー消費量を有することになる。
●バックライトＬＥＤ（公称３Ｖ、２０ｍＡ）：４３８Ｊ。
【０１６９】
したがって、ＬＥＤボタンライトは、その消費を低減するために、持続時間と輝度を再定義する必要がある。アクチュエータのエネルギー収支は、容量の２０％未満であることになる。
【０１７０】
ここで、圧力計算について説明する。液体／気体界面と剛性の減圧チャンバとを備えたディスプレイの場合、圧力は、気体が圧縮チャンバ内で圧縮されるにつれて液体が進む間、線形的に増大する。最終圧力は、２つのパラメータに依存する。
●圧縮する必要がある気体の量を定義するチューブのセクション
●減圧チャンバの体積
【０１７１】
したがって、最終圧力は次のように計算することができる。
【数１０】
2021501371.tif 000012
【０１７２】
これらのパラメータの関数としての圧縮チャンバ内の最終圧力を図５７に提示する。同じ値が図５８のコンタープロットとして表されている。
【０１７３】
これらの図から視認可能であるように、大きな圧力を容易に到達することができる。これにより、アクチュエータのエネルギー消費量がより高くなり、インジケータの機械的要件もより高くなるであろう。これらの制約を限定するために講じられ得る措置は次のとおりである。減圧チャンバの体積を最大化することができ、これは、全体的なサイズの増加に伴う。また、チューブセクションを最小限に抑えることができるが、これは、視認性に影響する場合がある。さらに、液体−液体界面を使用することができ、これは、チューブの両端に１つのコンプライアントリザーバを必要とするか、または代替として、いかなる種類のリザーバ空間も必要としないループを作製するチューブを必要とする。
【０１７４】
ここで、ピストンを剛性の減圧チャンバ力計算、つまり、ピストン反力で説明する。ピストンおよび液体−気体界面を備えたシステムの場合、ピストンに作用する力は、インジケータ内の液体の進行と共に線形的に変化する。これは、次に、ピストンのセクションに依存する力に変換され、この力は、次のように記述することができる。
【数１１】
2021501371.tif 000013
【０１７５】
グラフの大部分で、最大の力が１［Ｎ］を超えないことが視認できる。
【０１７６】
グラフの大部分で、最大の力が１［Ｎ］を超えないことが視認できる。
【０１７７】
ピストンの直径およびチューブの直径の関数として、ピストンストロークを図６０に提示する。デバイスの寸法上の制約に応じて設定する必要があるが、大きなピストンを作動させるには、より大きな力が必要になるため、ポンプのエネルギー消費にも影響する。
【０１７８】
機械的動力は次のように定義される。
【数１２】
2021501371.tif 000014
【０１７９】
ピストンが１回５分の増分で提供する必要がある距離をｄｓｔｒｏｋｅで定義され、以前に算出されたピストンの全体的なストローク長をｄｏｖｅｒａｌｌ＿ｓｔｒｏｋｅで定義され、１［秒］として定義されたストローク持続時間をｔｓｔｒｏｋｅで定義される。アクチュエータの力はディスプレイの進行に伴って線形的に上昇するため、計算された最大力の半分が平均必要力と考慮される。
【０１８０】
次いで、必要な電力を次のように算出することができる。
【数１３】
2021501371.tif 000015
【０１８１】
電気的および機械的の両方の電力損失を考慮する、システムの全体的な効率がηｔｏｔａｌで定義される。次いで、図６１などに提示するように、消費電力の等値面を引き出すことができる。全体的な許容消費電力は、１１［ｍＷ］と見積られ、これは、１つのコインセルが２年間の連続動作中にシステムに供給し得るようなものである。
【０１８２】
３０％未満の全体的な効率を考慮して、平均エネルギー消費量に妥当な限定を設定すると、３［ｍＷ］の値に到達する。
【０１８３】
最大許容消費電力の計算では、前向きの動きの間に生成された圧力を使用して復帰が行われる、すなわち、復帰のためにアクチュエータを活性化させる必要はないと仮定される。
【０１８４】
消費電力の傾向は、力の傾向と同じではないことが視認できる。これは、ピストンが大きくなると、より大きな力が必要になる一方で、ピストンのストローク距離が大幅に低減されるという事実によるためである。
【０１８５】
ここで、ピストンの復帰時間対復帰力を説明する。液体−真空システムの概略図を図６２に提示する。このシステムでは、システムが平衡状態になるように、真空によって及ぼされる力を復帰ばねの力で補償する必要がある。加えて、復帰が十分に迅速に行われるように、力を追加する必要がある。
【０１８６】
状況は、真空によって生成される吸引が存在せず、これにより全体的な力が低下することを除き、コンプライアントチャンバとの液体−気体界面でも、液体−液体システムでも同じである。
【０１８７】
チューブ内の流れは、ある特定の圧力差の下で、流れが薄層状であると仮定すると、次のように計算される。
【数１４】
2021501371.tif 000016
【０１８８】
式中、Ｒｔｕｂｅは、液体の前進に対するチューブの流体抵抗である。ポアズイユの方程式によって次のように計算することができる。
【数１５】
2021501371.tif 000017
【０１８９】
完全に充填されたディスプレイから液体が完全に復帰することを考慮すると、流体抵抗は、液体の前進と共に着実に下降する。平均流体抵抗は、チューブの全長の半分のチューブの抵抗と等しくなる。しかしながら、界面が液体−液体の界面である場合、流体抵抗は、液体の前進によって変化しない。したがって、次の速度は両方の場合について計算される。
【数１６】
2021501371.tif 000018
【０１９０】
したがって、液体の復帰速度は、４つのパラメータに依存する。
●復帰ばね力
●チューブ半径
●液体の粘度
●ピストン半径
【０１９１】
復帰の最大指定時間は３０［秒］である。
【０１９２】
チューブおよびピストンの半径の関数としての復帰時間、ならびに復帰力の等値面を、シリコーン−シリコーン界面については図６３に、水−水界面については図６４に提示する。どちらの場合も、復帰に３０秒以上かかる状況は例外的であることが視認できる。しかしながら、はるかにより迅速な復帰が必要な場合は、寸法の選択に特に注意する必要がある。
【０１９３】
ここで、螺旋ホイールトルクの計算および一般的な螺旋方程式について説明する。任意の所与の時間で螺旋に作用する力を図６５に提示する。存在する変数は、ピストンの力（Ｆ）、螺旋上にトルクを生成させる同等の垂直力（Ｒ）、接線と螺旋との間の角度（α）およびこの点を通過する円形の接線（計算は次のとおり）、ρ＝ａ  ｔａｎ（μ）として計算され、式中、μが、摩擦である、摩擦による追加角度（ρ）、ならびに螺旋ホイールを回転させるのに必要なトルク（Ｍ）である。
【０１９４】
αは任意の点で次のように計算される。
【数１７】
2021501371.tif 000019
【０１９５】
したがって、必要なトルクは次のように記述される。
【数１８】
2021501371.tif 000020
【０１９６】
ここで、定トルク螺旋計算について説明する。剛性の圧縮チャンバを使用する場合、駆動装置のトルクを一定に維持するために、それに応じて螺旋形状を適合させる必要がある。この場合、対数螺旋を使用すると、ディスプレイが前進する間にトルクが増大し、これにより、ストロークの終了時に十分なトルクを提供することができるようにするために、ストローク距離の大部分にわたって過度に寸法決めされるであろう駆動装置を実装する必要がある。
【０１９７】
一般化された螺旋システムを、その重要な値のうちのいくつかと共に図６６に提示する。
【０１９８】
圧縮チャンバ内の圧力は、次のように記述することができる。
【数１９】
2021501371.tif 000021
【０１９９】
この計算では、駆動装置に一定のトルクを有することが望まれる。前のセクションに見られるように、トルクは次のように計算される。
【数２０】
2021501371.tif 000022
【０２００】
この等式を解くために、摩擦の寄与はゼロであると仮定する。螺旋の角度αを次のように計算することができることがわかっている。
【数２１】
2021501371.tif 000023
【０２０１】
したがって、トルクを、およそ次のように計算することができる。
【数２２】
2021501371.tif 000024
【０２０２】
一定のトルクとは、螺旋の角度位置の関数としてのトルクの導関数がゼロであることが望ましいことを意味する。したがって：
【数２３】
2021501371.tif 000025
【０２０３】
力は角度に依存するため、これは複雑な二次微分方程式になる。螺旋ホイールを伴う解決策、および液体−気体界面を選択した場合、螺旋の形状が数値的に算出される。
【０２０４】
アルキメデスの螺旋以外の任意の形状の螺旋を使用する場合、モータによって実施されるステップサイズは、ピストンの運動に沿って一定ではなく、螺旋の距離の増分は、角度に対して一定ではないことに留意されたい。
【０２０５】
ここで、アルキメデスの螺旋計算について説明する。アルキメデスの螺旋は、最も単純な形状のうちの１つであり、等式は次のとおりである。
【数２４】
2021501371.tif 000026
【０２０６】
１つのかかる螺旋を図６７に提示する。螺旋の所与の回転については、それに押し付けられるピストンの線形変位は、角度に関係なく常に一定であるという特徴を有する。この状況は、他の螺旋形状には当てはまらない。アルキメデスの螺旋以外の任意の他の螺旋を使用する場合、インジケータの一定の変位を達成するために、モータの回転速度は一定ではない。
【０２０７】
アルキメデスの螺旋は、角度位置Θの進行に伴って螺旋の勾配αが減少するという特質を有し、これにより、必要なトルクが減る。これは、気体が剛性のチャンバ内で圧縮されなければならない状況の可能な解決策として以下に提示される。
【０２０８】
前の章で計算したように、一般的な螺旋圧縮気体に対してアクチュエータが提供するトルクは次のとおりである。
【数２５】
2021501371.tif 000027
【０２０９】
アルキメデスの螺旋では、螺旋の勾配角度は次のように計算される。
【数２６】
2021501371.tif 000028
【０２１０】
一方トルクは次のとおりである。
【数２７】
2021501371.tif 000029
【０２１１】
摩擦の効果を無視すると、次のように記述することが可能である。
【数２８】
2021501371.tif 000030
【０２１２】
ここで、液体−気体界面のトルク計算を説明し、上記のセクションで確立された力の計算では、一定のトルク螺旋計算について説明する。次のように記述することができる。
【数２９】
2021501371.tif 000031
【０２１３】
具体的な事例では、螺旋は１回だけ回転する。したがって、螺旋のパラメータは、ａが螺旋の最小半径であると定義され、これは、設計の重要性のみを有する。
【数３０】
2021501371.tif 000032
【０２１４】
したがって、次のようになる。
【数３１】
2021501371.tif 000033
【０２１５】
アルキメデスの螺旋の場合、摩擦を無視する場合、トルク特性は、螺旋の形状に依存しないことが注目に値する。これは次のように説明することができる：螺旋の勾配が大きい場合、ピストンのストロークがより長くなり、ピストンの表面がより低くなるはずであるということを意味する。これにより、ピストン表面に適用される圧力が低くなり、高い勾配を補正するはずである。
【０２１６】
リザーバの容積は、定義上はチューブの容積と等しいため、計算には影響しないことを留意されたい。リザーバは、単にチューブの寸法に従って計る必要があるだけである。
【０２１７】
最後の等式は、以下のように、チャンバの容積をチューブの容積の関数として示すことによって簡略化することができる。
【数３２】
2021501371.tif 000034
【０２１８】
トルクが依然としてチューブ直径の絶対値に依存することは注目に値する。しかしながら、角度位置によるトルクの変動に関しては、比率のみが重要である。図６８は、２［ｍｍ］のチューブ直径について、チャンバの容積とチューブの容積の比率、および角度位置の関数としてのトルクの曲線を示す。
【０２１９】
図６９では、同じ曲線が、異なる比率のカットとして表現される。チャンバ容積に２を上回る比率を使用する場合、トルクは、比較的安定に保つことができることが認識される。
【０２２０】
認識されるように、これらの近似計算は、摩擦を無視し、ホイールの回転の開始時においてトルクをゼロにする。もちろん、正確な結果を得るためには、摩擦を考慮する必要がある。
【０２２１】
各モータの位置の増分は、一定の液体レベルの増分に対応するため、アルキメデスの螺旋を使用することは、モータ制御を簡素化するであろうと結論付ける。しかしながら、この螺旋形状は、角度位置に応じて、可変トルクを必要とする。圧縮チャンバが、チューブの２倍を超える容積を有する場合のみ、アルキメデスの螺旋でトルクを安定して維持することが可能である。デバイスがよりコンパクトな場合は、一定トルクの螺旋が、使用されるべきである。代替的に、液−液界面または液−真空界面を使用することが、この問題の回避を可能にする。
【０２２２】
ここでは、液−液界面に関するトルク計算について説明する。液−液界面または液−真空界面の場合、ピストンに作用する力は、一定と見なされる。この場合、トルクは、次のように計算できる：
【数３３】
2021501371.tif 000035
【０２２３】
トルクは一定であり、螺旋の全体的なストロークにのみ依存することが認識される。力は、５．８で確立された計算により、リザーバ内の液体の十分に迅速な戻りを確実とする最小力として判定されることになる。次に書かれるように、戻りばねの力は、次のように所望の戻り時間の関数として計算することができる：
【数３４】
2021501371.tif 000036
【０２２４】
したがって、トルクは次のように計算することができる：
【数３５】
2021501371.tif 000037
【０２２５】
これは本当に驚くべき結果である。この状況で必要なトルクは、考慮される流体の粘度と、所望の戻り時間、与えられるチューブの長さにのみ依存する。
【０２２６】
液−真空界面の場合、このような場合の液体の戻り中のチューブの平均流体抵抗と同様に、このトルクは、２で除算される。
【０２２７】
必要なトルクは、液体の粘度に直接依存することが認識される。結果として生じる水とシリコーンオイルのために必要なトルクが、図７０に示される。水とシリコーンオイルとの粘度の違いに起因して、トルク要件は、最終的に大きく異なる。しかしながら、両方の場合において、トルクは、妥当な範囲内に維持される。
【０２２８】
摩擦が無視されるこの第１の近似では、トルクは、典型的に液−気界面よりも液−液界面または液−真空界面の方が桁違いに小さいことが注目に値する。
【０２２９】
ここでは、エレクトロウェッティングおよび電力消費について説明する。エレクトロウェッティング原理の模式図が、図７１に示される。図の右側に示されるように、エレクトロウェッティングディスプレイは、コンデンサの配列として表現することができる。液滴を移動させる必要があるとき、その隣の電極に電流が供給され、このスポットの表面張力が低下して、液滴が引きずられる。電流が供給される電極は、絶縁と疎水化によって生成されたコンデンサに接続され、コンデンサの接地電極は、水滴そのものである。
【０２３０】
平面コンデンサの値は、次のように計算される：
【数３６】
2021501371.tif 000038
【０２３１】
我々の場合では、電極は、長方形で、コンデンサは、２つの連続した層（絶縁と疎水化）で構成される。しかしながら、疎水化層は、電気的絶縁を提供するには非常に薄い。絶縁層のプロパティは次のとおりである：
【表１】
2021501371.tif 000039
【０２３２】
電極のサイズは、次のように判定することができる：
●長さ＝０．８３３［ｍｍ］→１２０［ｍｍ］  １４４電極に分割
●幅＝１［ｍｍ］、仮定
【０２３３】
コンデンサの値は、Ｃ＝２９［ｐＦ］で概算される。この値は、文献内の代表的な値に対応しており、通常の容量性検知チップで簡単に測定できる値でもある。
【０２３４】
次に、コンデンサがプロセスで完全に充電されると仮定して、１ステップ増分の消費電力の第１の仮定は、次いで次のように行うことができる：
【数３７】
2021501371.tif 000040
【０２３５】
目標は、可能な最小限の電圧で変位を行うことである。図７２に示される結果を考慮する場合、３［Ｈｚ］で、２０［Ｖ］の電圧を伴う液滴を移動させることが可能であるように現れる。したがって、変位時間は、０．３［ｓ］であり、必要な電力は、０．０３８［μＷ］である。
【０２３６】
以前に計算された電力値は、桁のインジケータとして解釈されるべきであると結論付ける。この値を確認するために、洗練された計算および試験を行う必要がある。電力は、非常に低く現れる。この桁は、文献で確認される。この消費量に、電子機器の消費量を追加する必要がある。
【０２３７】
次に、実施形態の表現およびランキングについて説明する。形態学的ボックス法は、完全な概念を生成するために、デバイスのさまざまな機能に対して示された解決策を組み合わせることを目的とする。保持された解決策の概要、ならびにグローバルな組み合わせが、図７３に示される。認識されるように、１つの概念を、この機能がデバイスのコアにあるように、作動方法ごとに設計する。したがって、５つの異なる概念が、以下に示される。液柱の検知は、選択された作動方法に大きく依存する一方で、界面ではそうではないことに留意されたい。提案された界面は、いくつかの提案された概念に関して、さらに変更することができる。５つの異なる概念が、図７４に示される。この区分は、後者の区分で示される２つの解決策の予備的な設計を示す。「仮定」部分は、実際的な理由または計算を簡略化するために仮定されたパラメータを示す。「予備設計の選択」部分は、他のパラメータにつながる計算を示す。
【０２３８】
ここでは、実施例１である螺旋カムについて説明する。このフェーズでは完全な最適化は行われないため、いくつかのパラメータが仮定される。それらは、図７５に示される。
【０２３９】
ここでは、既製のムーブメントについて説明する。ステップモータは、発明者の名前にちなんで名付けられた「ラベット」モータなど、時計製造業界で広く使用される。いくつかの既製の時計ムーブメントが、市場で入手可能であり、主な特徴は次のとおりである：
トルク：第２のシャフトで５〜１８μＮｍからギアトレインの低減後の筒車で最大１〜３ｍＮｍ、
公称電圧：１．５Ｖ、
典型的な消費：２μＡ（無負荷）、
バッテリの酸化銀が、約２８ｍＡｈで設計、予想寿命：＜２年、
Ｍｉｏ部品／年あたりの価格：０．４５（プラスチック）〜２．２５ＵＳＤ（金属）。
【０２４０】
ムーブメントは、可変長のディスプレイチューブに対応することができない。実施例は、図７７に示される。
【０２４１】
低コストのプラスチック製および金属製の時計のムーブメントは、典型的に、秒車、分車（オプション）、筒車に対応するギアトレインを有する。設計はまた、モータを回転させずにステムを設定できるように時間（時と分）を調節できる摩擦クラッチを含む場合もある。
【０２４２】
時計ムーブメントの設計は、図７８Ａのデジタルクォーツ時計および図７８Ｂの機械式時計に対して示される通りである。
【０２４３】
低コストのプラスチック製および金属製の時計のムーブメントは、典型的に、秒車、分車（オプション）、筒車に対応するギアトレインを有する。設計はまた、モータを回転させずにステムを設定できるように時間（時間と分）を調節できる摩擦クラッチを含む場合もある。
【０２４４】
筒車は、ムーブメントアセンブリの上部にあり、デバイスの螺旋カムに直接接続できるため、注目される。ムーブメントは、すでに２４時間／日の寸法を有し、デモンストレーターの設計に容易に適合することができる。
【０２４５】
ここでは、ＯＥＭ時計のムーブメントによる時刻調整について説明する。市場で入手可能な時計の場合、ステップモータは、継続的に時間をインクリメントし、２４時間サイクルで６°／秒、６°／分、および１５°／時の分単位の分解能を提供する。調整の場合、時間は、１２時間の時間分解能で時間と分のギアトレイン上に作用することにより、新しい時間に比較的適合される。ステップモータは、次いで新しい相対時間を表示して時間を増分することになる。
【０２４６】
アナログ液体時計の実施形態では、以下の考慮事項に注意しなければならない。
【０２４７】
時間は、２４時間の時間範囲で比較的調整可能である（表示に対して１２時間、ボタンのＬＥＤインジケータに対して２４時間）。
【０２４８】
時間の増分は、１２時間ごとにリセットが発生するため開ループではなく、午前６時または午後６時の値と一致する必要がある。この点で、液体ディスプレイと相対筒車の結合は、完全に一致する必要がある（開ループ時間表示）。
【０２４９】
液体ディスプレイは、デバイスの組み立て中にピストンのサイズとリザーバを調整しない限り、可変チャネル長に従って計ることができない。
【０２５０】
完全に機械式の時計ムーブメント（ＥＴＡ、レマニアなど）の統合の場合、考慮事項は同じである。エネルギー収支が確認される。予備設計は、低コストのプラスチック製時計のムーブメントに焦点を当てる。
【０２５１】
ここでは、予備的な設計の選択について説明する。リザーバは、本システムの最も重要な部分である。重要な基準は、リザーバ内のピストンの前進に伴う表示の直線性であり、この直線性は、ピストンがまっすぐなシリンダーには最適であるが、ベローズリザーバを使用する場合困難である。加えて、比較的低い力で動作する必要があるため、リザーバ自体は、ばね定数を有するべきではない。
【０２５２】
このため、ピストンとローリングダイアフラムを使用した封止を備えた設計を選択する必要がある。このようにして、ローリングダイアフラムによって封止が実現されながら、ピストンが作動すると直線性が最大に保たれる。
【０２５３】
リザーバばねに必要な戻り力は、
所望の戻り時間、および
２つの液体の界面での表面張力による毛管力に依存する。
【０２５４】
特定の戻り時間に対する力を、前の部分で計算する。毛管現象の影響は、ここに統合される。毛管力は、次のように計算される：
【数３８】
2021501371.tif 000041
【０２５５】
この等式の未知のパラメータには、次の値が使用される。
●γｗａｔｅｒ−ｈｅｐｔａｎｅ＝５１［ｍＮ．ｍ−１］５
●Θｃｏｎｔａｃｔ＝４５°→仮定値
【０２５６】
したがって、直径１［ｍｍ］のチューブの毛管力は、９４［μＮ］である。この力は、他の貢献に関して無視可能である。
【０２５７】
円筒形のリザーバを考える場合、リザーバの直径の関数として、戻りばねの力およびリザーバの高さが、図７９に示される。すべての場合で、戻りばねの力は、比較的低いことが認識される。したがって、リザーバは、操作が実用的であるような寸法になっている。
【０２５８】
この実施形態の３つの異なる設計が、開発される：
１１［ｍｍ］のリザーバ直径、１［ｍｍ］のストローク、丸型ディスプレイ、
５［ｍｍ］のリザーバ直径、４．５［ｍｍ］のストローク、丸型ディスプレイ、および
５［ｍｍ］のリザーバ直径、４．５［ｍｍ］のストローク、線形ディスプレイ。
【０２５９】
これら２つのリザーバの設計は、乱雑な側面に関しては、平坦なリザーバがより適切であると考えられたために開発される。しかしながら、フラットなリザーバは、短いストロークを意味し、これはカムホイールに高い許容誤差を課す。例えば、ストロークが１［ｍｍ］の第１の設計は、タイムステップあたり６．９［μｍ］のピストンの垂直変位を有する。これは、ホイールの許容誤差に関して重要である。
【０２６０】
なお、すべての場合において、５０［ｍＮ］の平均の戻りばね力が、考慮されるはずである。これは要件より優れているが、１０［ｍＮ］の公称力でばねの力を確実に制御することは困難であろう。
【０２６１】
ここでは、実施形態１を平坦なバージョンとして説明する。実施形態１の平坦なバージョンが、図８０Ａに示され、ムーブメントおよびインジケータのチューブを有する。この設計では、リザーバが合計容積の一部のみを占有することが明らかである。
【０２６２】
アセンブリの側面図が、図８０Ｂに示され、図８０Ｃで正面図を示す。合計サイズを大幅に最適化することも可能であることに留意されたい。また、この予備設計では、セッティングホイールが時計の中にあることに留意されたい。カムホイールは、正面図で見ることができ、「ゼロ」位置にある。時計機構がカムホイールを回転させると、ピストンを押圧し、液体を作動させる。
【０２６３】
リザーバの断面が、図８１に示される。ローリングダイアフラムは、緑色で表現され、ピストンは、赤色で輪郭を描かれる。この構成では、リザーバは、「ゼロ」位置にあり、ここでインジケータ液体は、完全にリザーバ内にあり、他の液体の大部分は、チューブ内にある。ピストンが前進すると、水が押し出され、膜の後ろのヘプタンのための空間が解放される。
【０２６４】
繰り返しになるが、設計は、容易に機械加工できるように作製される。最適を表現してはいない。
【０２６５】
カムホイールのみの図が、図８２に示される。ホイールは、一回転で１［ｍｍ］のストロークを提供するように設計される。
【０２６６】
ここでは、実施形態１を長い円形バージョンとして説明する。長いリザーバを有する実施形態１の上面図が、図８３Ａに示される。リザーバ領域を切り取った側面図が、図８３Ｂに示される。リザーバの設計は、平坦なリザーバの場合と同じである。
【０２６７】
予想外であったが、長いリザーバを有する構成により、全体的によりコンパクトなパッケージが可能になることが注目に値する。ディスプレイのすべての構成要素は、ディスプレイの直径４４［ｍｍ］内に統合されており、アセンブリは、この最適化されていない場合でも、全体的により薄い厚みを有する。加えて、ピストンのストロークを可能にするために追加の容積を付与する必要はない。
【０２６８】
図８４は、前述の機構を有して、時計内にパッケージ化された実施形態１を示す。この実施形態では、時計の前面は、平坦な、不透明パネルであり、１２のガラスが１２時間を示している。機構の断面は、図８５に示される。ケースは、機構の現在の設計に対して広いことに留意されたい。例えば、時計の全体的なサイズと乱雑さは、丸いディスプレイではなく楕円形のディスプレイを作成することで低減させることができる。
【０２６９】
ここで、第１の変種における長い、線形バージョンとして、実施形態１を説明する。実施形態１の線形ディスプレイは、上面図で図８６Ａおよび図８６Ｂ、および側面図で図８６Ｃに示される。この実施形態では、チューブは、ディスプレイに必要な長さの２倍である。代替的に、システムは、チューブの端部においてスレーブリザーバを備えて構築することもできる。しかしながら、このアプローチは、システムの幅がアクチュエータによって制約され、チューブのループのための空間を残すため、ここでは示さない。
【０２７０】
バンド時計の場合、厚みのある部分を片側に集中させるとより良いであろう。この場合、システムによって占有される合計容量は、より少なくなる。
【０２７１】
ここで、第２の変種における長い、線形バージョンとして、実施形態１を説明する。別の方法は、低コストの時計に実施形態１の線形バージョンを実装することであり、ブレスレットを閉じる必要性によって課せられる制限を回避しながら、それを図８７に示すものなどの、可撓性ブレスレット時計に構築することである。
【０２７２】
この設計における螺旋カム機構の実装が、図８８に示される。機構自体は、比較的小さなカプセルに統合することができ、最終的なデバイスにおいて、ブレスレット自体の伸長として成形されることが認識される。このカプセルの表面は、不透明にすることができ、任意に、メーカーのロゴを付けることができる。
【０２７３】
ここでは、実施形態１を、「Ｓ」字形状の変種として説明する。後者のブレスレットの設計に基づいて、Ｓ字形状ディスプレイのバリエーションが、図８９に示される。この設計では、可撓性チューブが、可撓性ブレスレットに完全に埋め込まれ、時計を手首にフィットさせることが可能になる。機構は、Ｓ字型のいずれかの端部に配置するには大きすぎるため、手首の下に置かれる。
【０２７４】
ディスプレイ自体は、その形状を維持するために、より硬い材料であるべきである。これはまた、可撓性チューブをより硬いディスプレイケース内に埋め込むことによっても達成でき、また時間マークを有することに留意されたい。
【０２７５】
ここで、実施形態１のシステムに作用する力について説明する。汎用のピストンの場合、ピストンに作用する力が、図９０に示される。合計の力は、ばねの力と、封止リングによって適用される摩擦力の合計と等しくなる。
【０２７６】
ばねの力は、５０［ｍＮ］と定義される。
【０２７７】
封止の力を、推定する必要がある。十分な封止を実現するために、封止とピストンとの間の界面における圧力が、０．５［ｂａｒ］であることを考慮し、および封止が、１［ｍｍ］の内径、かつ１［ｍｍ］の高さを有することを考慮して、ピストンに適用されるラジアル力は、０．１５７［Ｎ］である。封止のゴムとピストンのテフロンとの間の最悪の場合の摩擦係数１として、ピストンに１５７［ｍＮ］の追加の力につながる。
【０２７８】
ここでは、実施形態１のシステムのトルク計算について説明する。一般的な螺旋式の一部で示されるように、螺旋のトルクは、次のように計算される：
【数３９】
2021501371.tif 000042
【０２７９】
平坦な設計のトルク要件。
【０２８０】
この場合、次の値を使用することができる：
●Ｆ＝２００［ｍＮ］、ばねと摩擦を考慮
●ｈｓｔｒｏｋｅ＝１［ｍｍ］
●ｒ＝１４．５［ｍｍ］
●μ＝０．０５、スチール製カムホイール、およびテフロンピストンを考慮
【０２８１】
これにより、必要なトルクはＭ＝１７６［μＮｍ］になる。
【０２８２】
長い設計トルク要件。
【０２８３】
以下のパラメータは、長い設計に使用される：
●Ｆ＝２００［ｍＮ］、ばねと摩擦を考慮
●ｈｓｔｒｏｋｅ＝４．５［ｍｍ］
●螺旋等式：ｒ（シータ）＝２［ｍｍ］＋４．５［ｍｍ］・シータ／（２・π）
●μ＝０．０５、スチール製カムホイール、およびテフロンピストンを考慮
【０２８４】
したがって、ホイールの角度位置の関数としてのトルクが、図９１に示される。平均トルクは、１８７［μＮｍ］である。
【０２８５】
線形ディスプレイを有する長い設計は、チューブが２倍の長さであるため、ばね力が２倍高くなるはずである。しかしながら、円形ディスプレイの場合、ばね力が過大評価されるため、同じ力を、線形ディスプレイにも同様に適用することができる。
【０２８６】
両方の実施形態のトルクが、図９２に示される。
【０２８７】
平坦な設計は、最低の摩擦のための長い設計よりも低いトルクを必要とするが、他の摩擦係数ではより高いトルクを必要とする。これは、次のように説明することができる、トルクＭは次のように計算される：
【数４０】
2021501371.tif 000043
【０２８８】
加えて、ｔａｎ（α＋ρ）は、次のように分解することができる：
【数４１】
2021501371.tif 000044
【０２８９】
したがって、角度が大きい場合、長い設計の場合のように、摩擦角ρの増加は、全体的な結果への影響が少なくなるはずである。
【０２９０】
しかしながら、トルク値は、両方の実施形態に対して妥当であり、両方とも摩擦係数を考慮した。比較として、ＥＴＡ８０２．００１、６  ３／４インチｘ８インチの時計ムーブメントは、２５０［μＮｍ］の分シャフトの典型的なトルクを有する。摩擦を考慮しない時シャフトのトルクは、その１２倍であるはずである。したがって、大きなマージンが存在する。
【０２９１】
同じムーブメントは、０．９５［μＡ］の典型的な消費電流を有する。したがって、１６．６［ｍＡｈ］のバッテリ容量が、ムーブメントに２年間電力を供給するために必要である（ＬＥＤなどの、他の要素のエネルギー消費は考慮しない）。
【０２９２】
テフロンピストンは、デバイスの寿命にわたって摩耗する危険性があるため、特に耐久性が高いはずのハイエンドデバイスを考慮し、炭化タングステン（ＷＣ）を考慮して計算を行う。サファイアーサファイア界面もまた、摩擦が低くなるが、サファイアからカムを機械加工することは、困難である。しかしながら、炭化タングステンは、サファイアとほとんど同じように硬く、多くのドリルビットがこの材料から機械加工されるとして、その機械加工が知られる。
【０２９３】
ここでは、実施形態２−エレクトロウェッティングについて説明する。
【０２９４】
別の実施形態では、エレクトロウェッティングディスプレイ用の簡略化されたドライバ回路の概略図が、図９３に示される。この図では、次の要素が認識される：
電球Ｌ１は、電極の状態に対応する、
電源Ｌ０は、先行する電極の状態に対応する、
電源Ｌ２は、次の電極の状態に対応する。
【０２９５】
このシステムは、機能するために２つのパラメータのみを必要とし、つまり、切り替えるときを指示する、クロック信号ＣＬＫと、液滴が移動するべき方向を指示する、方向ＤＩＲＥＣＴである。
【０２９６】
電極自体は、図９４に概略的に表現されているように接続されるであろう。このようにして、作動は、各電極を別々にアドレス指定する代わりに、電極の３つのグループをアドレス指定することによって達成され得る。
【０２９７】
さらに２つの構成要素が、各電極グループに対して、この回路の下流に取り付けられるはずである。
【０２９８】
有限長のパルスを生成するために、１つのゲートが非安定として取り付けられ、１つのリレーが電極に駆動電圧を適用する。
【０２９９】
ここでは、簡略化された検知回路について説明する。すべての電極を完全に検知すると、前述の章で示されたような簡略化された駆動回路に接続された電極を有することができない。加えて、１４４電極を使用する必要があり、システム全体が電気的に非常に複雑になり得る。このため、図９５に示されたアセンブリが、提案される。このシステムでは、液滴を駆動するために、すべての検知電極が、接地され、駆動信号は、駆動電極に適用される。液滴の位置を検出するために、駆動電極は、接地され、その位置は、検知電極で読み取られる。
【０３００】
このシステムでは、おおよその位置のみを検出することが可能である。したがって、液滴が、１５分の経過時間にわたってその位置にとどまることが安全に仮定できる場合にのみ使用することができる。
【０３０１】
完全な駆動電子機器の概略図が、図９６に概略的に示される。この表現は、主構成要素といくつかの電極を統合する。すべてのワイヤが表現されているわけではなく、またシステムを実行するために必要な受動構成要素も表現されていないことに留意されたい。図９７は、システムを駆動するために必要なすべての構成要素のリストである。なお、本製品を量産する場合は、カスタムＩＣを開発することにより、小型化、低コスト化が可能であることに留意されたい。加えて、後者の表に示されている構成要素は、最適化された解決策ではなく、大まかな設計を目的とした暫定的なリストである。
【０３０２】
エレクトロウェッティングディスプレイの実装の上面図および側面図が、前述の構成要素と共に図９８に示される。ディスプレイの長さやコインセルの幅のサイズ制限により、電子機器用に大きな空間が確保されることが注目に値する。
【０３０３】
加えて、この図では平坦なデバイスとして表現されるが、基板は、フレックスプリント回路であり、手首に巻き付けることが可能であることに留意されたい。
【０３０４】
前述のアセンブリの消費電力の概算が、次の表に示される：
【表２】
2021501371.tif 000045
【０３０５】
この計算で、システムをバッテリ交換なしで２年間機能させるには１０［ｍＡｈ］のバッテリセットが必要であると結論付けることができる。これは、標準のコインセルで実現可能である。しかしながら、ディスプレイ自体の消費電力は非常に限られているが、異なる構成要素の消費により、この解決策は単純な機械的解決策よりもエネルギーを消費することが明らかである。このアプリケーションにカスタムＩＣを使用すると、消費電力がさらに低減されることに留意されたい。
【０３０６】
設計概念
以下に、時計のムーブメントに基づく流体の概念を示す。概念１は、標準の腕時計ケース内の円形の流体チャネルであり、概念２は、可撓性ブレスレット内に組み込まれた弾性線形流体チャネルであり、概念３は、「Ｓ」字形状ディスプレイ内の流体チャネルである。
【０３０７】
また、いかに示されるのは、エレクトロウェッティングの概念である。概念４は、エレクトロウェッティング設計である。
【０３０８】
ここでは、流体の概念／時計ムーブメントのカップリングについて説明する。流体の概念は、時計のムーブメントに基づく。低コストの電気またはハイエンドの機械式ムーブメントの統合が、実現可能である。これは、図９９Ａ〜図９９Ｅに示される。
【０３０９】
ここでは、流体の概念／アセンブリについて説明する。ムーブメントの時フィッティング９０２に取り付けられたカムホイール。リザーバおよびフィリング９０４に結合された流体チャネルのアセンブリ。ＯＥＭムーブメントのように機械式参照をした、時計ケース内のアセンブリ。フィッティングまたは追加のムーブメントに基づく時間の複雑化に対応する秒針の可能なアセンブリ。これは、図１００Ａ〜図１００Ｄに示される。
【０３１０】
ここでは、概念１．標準の腕時計ケース内の円形の流体チャネルを説明する。設計は、「通常の」腕時計に近いものにすることができる。チャネルサーキュラは、ケース内にある。流体設計は、外部から保護される。可変のチャネル形状が、ディスプレイウインドウの下、上、または内部で可能である。流体／機械アセンブリの表示が可能である。ハイエンドの時計機構、または複雑な要素の表示が可能である。
【０３１１】
概念１の時計への統合が、図１０１Ａ〜図１０１Ｆに示される。図１０２Ａは、６ａｍ／ｐｍが中心に配置された、３５５°ディスプレイの変種を示す。図１０２Ｂは、流体機構が中心に配置された、３３０°ディスプレイの変種を示す。図１０２Ｃは、チャネルが半径に沿って拡大するにつれて、時間の長さが増加する、３６０°ディスプレイの変種を示す。
【０３１２】
ここでは、概念２．可撓性ブレスレットに組み込まれた弾性線形流体チャネルについて説明する。この設計は、時計と比較して「裏返し」であり、ケースは、手首の下に着用される。チャネルは、ブレスレット内にあり、ブレスレットとチャネルの両方は、弾性である。ブレスレットは、開くことができない。ブレスレットは、固定クリップがない。ユーザは、手首にフィットするように、指と手のひらにわたってブレスレットを伸ばす必要がある。チャネルは、手首の周りで円形であり、二重巻きまたは異なる形状であり得る。流体設計は、外部から保護されない。複数のストレッチサイクルに耐える必要がある。ユーザがチャネルに圧力を加えると、機構は損傷する可能性がある。ケースの前面と背面は、機構を示すために透明にすることが可能である。概念２の統合は、図１０３Ａ〜図１０３Ｈに示される。
【０３１３】
ここでは、弾性線形概念の変種における概念２について説明する。機構はまた、ケースの中に秒針および分針を含むことができる。カムホイール（時針）は、インジケータ（時針）を統合することができる。時計は、ブレスレット内に流体の時間ディスプレイを有し、手首の下のケース内に針のディスプレイを有するであろう。この概念は、図１０４に示される。
【０３１４】
ここでは、概念２Ｂについて説明する。この時計は、閉ループブレスレット内に流体チャネルを有する概念１として着用され得る。この概念は、図１０５に示される。
【０３１５】
ここでは、概念３Ａ．「Ｓ」字形状ディスプレイ内の流体チャネルについて説明する。この設計は、時計と比較して「裏返し」であり、ケースは、手首の下に着用される。チャネルは、ブレスレット内にあり、ブレスレットとチャネルの両方は、半弾性である。ブレスレットは、開くことができない。ブレスレットは、固定クリップがない。ユーザは、指と手のひらの上でブレスレットおよびディスプレイを延ばすことによって装着する。チャネルガラスは、手首の周りにある。流体設計は、外部から保護されない。複数のストレッチサイクルに耐える必要がある。ユーザがチャネルに圧力を加えると、機構は損傷する可能性がある。ケースの前面と背面は、機構を示すために透明にすることができる。この概念は、図１０６Ａ〜図１０６Ｆに示される。
【０３１６】
ここでは、概念３Ｂについて説明する。チャネルは、オープニングシステムを備えて「Ｓ」ディスプレイ内にある。チャネルは、二重であり、ケース内の減圧チャンバに戻る、戻りブランチを有する。ブレスレットは、他のブランチで開くことができる。チャネルは、部分的に手首の周りにある。流体設計は、外部から保護されない。複数のストレッチサイクルに耐える必要がある。ユーザがチャネルに圧力を加えると、機構は損傷する可能性がある。ケースの前面と背面は、機構を示すために透明にすることができます。概念３Ｂは、ディスプレイケースの交換可能性（ハイエンド）を可能にするが、これは概念３Ａでは不可能である。この概念は、図１０７に示される。
【０３１７】
ここでは、エレクトロウェッティングの概念について説明する。これを、概念４と呼ぶ。流体の概念は、エレクトロウェッティングに基づく。静電容量検知、同じ電極での作動を使用する。設計は、長方形のチャネルに基づく。アセンブリは、層状であり、曲げることが可能である。
【０３１８】
図１０８は、透明なＩＴＯ電極および電子構成部品を有するＰＣＢを示す。図１０９Ａおよび図１０９Ｂは、図１０８の詳細Ａを示す。図１０９Ａでは、検知電極が、強調表示される。図１０９Ｂでは、駆動電極が、強調表示される。図１１０は、例えば、図４３、図４５、図７１に提供されるようなエレクトロウェッティングの概略図を示す。図９６を参照すると、駆動電子機器の完全な概略図を示す。
【０３１９】
概念４は、以下の変種を有することができる。概念４Ａでは、手首の周りのタイムラインは、概念２と同様である。この設計は、引き伸ばすことはできない。したがって、時計は、従来のクリッピングブレスレットを有する。概念４Ｂでは、時間は、標準の時計ケースに表示される。３つの液滴は、異なるチャネル内を移動する。各チャネルは、スケーリングを有し、３つの同心円上の秒、分、時を表現する。
【０３２０】
図１１１は、ブレスレットベースのエレクトロウェッティングにおける時間の表示を示す。図１１２は、図１１１の時間表示を詳細に示す。図１１３は、ブレスレットのための閉鎖デバイスを示す。
【０３２１】
本発明は、以下の特徴セットによって要約することができる。
１．流体を含む流体ディスプレイのためのデバイスであって、流体が、エレクトロウェッティングプロセスによって変位し、デバイスが、少なくとも２つの非混和性流体で充填されるが、１つの流体が、参照電極および制御電極によって生成された電場内に位置し、かつ同じ参照電極および少なくとも１つの第２の制御電極によって生成された電場内に部分的に位置し、その結果、第２の制御電極の電気的活性化により、第２の制御電極の方向への流体の変形または運動が生成される、デバイス。
２．変位した流体が、液体の少なくとも１つの液滴である、特徴セット１に記載のデバイス。
３．流体が、透明もしくは半透明または不透明である、特徴セット１に記載のデバイス。
４．流体が、アニメーションを示している、特徴セット１に記載のデバイス。
５．流体が、印に沿って移動して、測定値を指示する、特徴セット１に記載のデバイス。
６．参照電極が、分割されていないか、またはいくつかの部分に分割されている、特徴セット１に記載のデバイス。
７．参照電極が、流体と直接電気的に接触しているか、または流体から隔離されている、特徴セット１に記載のデバイス。
８．制御電極が、誘電体層によって流体から隔離されている、特徴セット１に記載のデバイス。
９．参照電極が、制御電極の表面の反対側に位置し、かつ／または表面に隣接する、特徴セット１に記載のデバイス。
１０．流体の一部分がデバイス内で変位するように、特徴セット１に記載のデバイスの制御電極を順番に切り替える方法。
１１．制御電極が、ＡＣまたはＤＣ電圧によって活性化される、特徴セット１０に記載の方法。
１２．制御電極に対する流体の位置が検出されるように、特徴セット１に記載のデバイスの制御電極に順番に給電する方法。
１３．すべての電極が透明であり、印が電極の下に留置されている、特徴セット５に記載のデバイスを含むデバイス。
１４．ユーザが自身のデバイスをカスタマイズするための交換可能な印が提供される、特徴セット１３に記載のデバイス。
１５．前述の特徴セットのいずれか１つに記載のデバイスを含む計時器であって、測定値が、時間である、計時器。
１６．少なくとも２つの非混和性流体で充填されるが、１つの流体が、参照電極および制御電極によって生成された電場内に位置し、かつ同じ参照電極および少なくとも１つの第２の制御電極によって生成された電場内に部分的に位置し、その結果、第２の制御電極の電気的活性化により、第２の制御電極の方向への流体の変形または運動が生成される、特徴セット１に記載のデバイス。
１７．変位した流体が、液体の少なくとも１つの液滴である、特徴セット１６に記載のデバイス。
１８．流体が、透明もしくは半透明または不透明である、特徴セット１６に記載のデバイス。
１９．流体が、アニメーションを示している、特徴セット１６に記載のデバイス。
２０．流体が、印に沿って移動して、測定値を指示する、特徴セット１６に記載のデバイス。
２１．参照電極が、分割されていないか、またはいくつかの部分に分割されている、特徴セット１７に記載のデバイス。
２２．参照電極が、流体と直接電気的に接触しているか、または流体から隔離されている、特徴セット１７に記載のデバイス。
２３．制御電極が、誘電体層によって流体から隔離されている、特徴セット１７に記載のデバイス。
２４．参照電極が、制御電極の表面の反対側に位置し、かつ／または表面に隣接する、特徴セット１７に記載のデバイス。
２５．流体の一部分がデバイス内で変位するように、特徴セット１７に記載のデバイスの制御電極を順番に切り替える方法。
２６．制御電極が、ＡＣまたはＤＣ電圧によって活性化される、特徴セット２５に記載の方法。
２７．制御電極に対する流体の位置が検出されるように、特徴セット１７に記載のインジケータの制御電極に順番に給電する方法。
２８．すべての電極が透明であり、印が電極の下に留置されている、特徴セット２１に記載のデバイスを含むデバイス。
２９．ユーザが自身のデバイスをカスタマイズするための交換可能な印が提供される、特徴セット２８に記載のデバイス。
３０．前述の特徴セットのいずれか１つに記載のデバイスを含む計時器であって、測定値が、時間である、計時器。
３１．測定値を指示するか、または審美的な形状を作り出す流体を含むデバイスであって、流体が、エレクトロウェッティングプロセスによって変位し、デバイスが、少なくとも２つの非混和性流体で充填されるが、１つの流体が、参照電極および制御電極によって生成された電場内に位置し、かつ同じ参照電極および少なくとも１つの第２の制御電極によって生成された電場内に部分的に位置し、その結果、第２の制御電極の電気的活性化により、第２の制御電極の方向への流体の変形または運動を生成し、任意選択的に、少なくとも１つの制御電極が、０．０１ｍｍ超のサイズのものであり、ひいては、人間の目で見るのに十分大きい、デバイス。
３２．審美的な形状を表すために設計された少なくとも１つの制御電極が存在する、特徴セット１９に記載のデバイス。
３３．制御電極が存在し、制御電極が、流体の液滴を集め、それらを、制御電極が審美的な形状を形成している面積へと案内するのに役立つ、特徴セット３２に記載のデバイス。
３４．他の流体の少なくとも１つの閉断面を得るために、流体が変形されるように、特徴セット３３に記載のデバイスの制御電極を切り替える方法。
３５．流体液滴が２つ以上の液滴に分離されるように、特徴セット３４に記載のインジケータの制御電極を切り替える方法。
３６．流体を含む流体ディスプレイのためのデバイスであって、流体が、エレクトロウェッティングプロセスによって変位し、デバイスが、少なくとも２つの非混和性流体で充填されるが、１つの流体が、制御電極によって生成された電場によって活性化され、電極の活性化により、流体のうちの少なくとも１つの変形または運動が生成される、デバイス。
【０３２２】
本発明は、少なくとも１つの活性液体および受動流体から構成される、流体ディスプレイを備えるウェアラブルデバイスであり得る。少なくとも１つの流体は、本明細書に記載されているように、入力アクションによって動かされる。流体（複数可）の運動は、アニメーションまたは表示の形状であり得る。流体（複数可）の運動もまた、３Ｄ効果を作り出し得る。
【０３２３】
活性液体は、極性溶媒であり、受動流体と混和せず、高い表面エネルギーを有する。受動流体は、低いエネルギー表面を有し、活性液体と混和せず、粘度が低い。受動流体は、気体または液体であり得、それが本発明において液体として使用される場合、好ましくは無極性／非極性溶媒である。
【０３２４】
活性液体は、−２０℃を下回る融点および＋８０℃を上回る沸点を有する。本発明において周囲温度において液体の形態で使用される場合、受動流体は、−２０℃を下回る融点および＋８０℃を上回る沸点を有する。本発明において周囲温度において気体の形態で使用される場合、受動流体は、−２０℃を下回る沸点を有する。
【０３２５】
活性液体および／または受動液体の界面活性剤は、透明であり、開示された温度範囲で化学的に安定しており、隣接する誘電体への拡散速度が低く、分子サイズが大きく、かつ電場に対して強い。界面活性剤は、イオン性（例えば、カチオン性、双性イオン性、またはアニオン性）または非イオン性であり得る。界面活性剤は、システムの動作電圧を低くする。
【０３２６】
受動および／または活性な液体は、透明または着色されていてもよい。着色される場合、着色剤は、イオン性（例えば、カチオン性、双性イオン性、またはアニオン性）または非イオン性であり得る。着色剤は、分子サイズが大きく、開示された温度範囲で化学的に安定しており、隣接する誘電体への拡散速度が低く、電場に対して強く、流体間、特に受動流体と活性流体との間で高いコントラストを実現し、かつ良好な溶解性を有する。着色剤は、例えば、有機ダイ、量子ドット、無機ダイ、または顔料のタイプのものであり得る。
【０３２７】
本発明で提供される空洞は、セラミック、ポリマー、またはガラス、特にサファイアガラスで作製され得る。空洞は、チャネルの形態である場合、エッチングされ得、チャンバの形態である場合、エッチングされて、プレートを構築するか、または内部ダイアリー層で作製され得る。空洞は、さらなるエッチング工程、層の堆積および構造化工程、またはホットエンボス工程によって改善されてもよい。空洞の内面は、粗さが小さい。
【０３２８】
空洞を収容するために使用される基板は、ポリマー、またはガラス、特にサファイアガラスで作製され得、少なくとも空洞を見るユーザの見る方向において実質的に透明である。基板は、長方形、円形、内部領域（例えば、中心）に開口部（例えば、穴）を有する円形、または他の任意の好適な形状のものであり得る。基板は、共通電極または制御電極として機能し得る。
【０３２９】
しかしながら、本発明で提案される共通および／または制御電極は、金属（例えば、金またはクロム）または、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜（ＴＣＦ）で作製され得る。電極は、低抵抗である。電極は、融合する傾向がなく、特に意図された動作温度範囲にわたって、意図された動作条件でクラックを形成しないように構成される。誘電体層は、ピンホールを必要とせず、等角である。
【０３３０】
電極への電気接続は、内部または外部に位置決めされ、ガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を通して実現され得る。電極ごとに複数の接続が、可能である。接続を確立するのに好適なコネクタは、Ｚｅｂｒａコネクタ、Ｆｌｅｘコネクタ、またはＰｏｇｏピンである。
【０３３１】
誘電体層は、単層または多層であり得、有機材料、または酸化物層で作製され得、および実質的に透明である。誘電体は、物理気相成長法（ＰＶＤ）、分子気相成長法（ＭＶＤ）、プラズマ強化化学気相成長法（ＰＥ−ＣＶＤ）、または原子層堆積法（ＡＬＤ）によって適用され得る。
【０３３２】
疎液性コーティングは、流体と接触する表面に適用することができる。コーティングは、疎水性で疎油性のコーティングである。さらに、コーティングは、ヒステリシスが低く、開示された温度範囲で化学的に安定している。コーティングに構造を適用することが可能である。コーティングは、分子蒸着（ＭＶＤ）、ディッピング、フラッシング、スピンコーティング、またはスプレーによって堆積される。堆積されたコーティングは、一定の厚さで、均質で、実質的に透明で、かつ等角である。好適な材料は、フルオロポリマー、フルオロポリマーを有するシラン、またはアルカニック鎖である。コーティングは、例えば、熱硬化または紫外線硬化（ＵＶ硬化）によって、任意で硬化させることができる。
【０３３３】
本発明の組み立ては、以下の組み立て作業を含み得る。空洞は、レーザー、ウォータージェット、ＳＡＣＥ、または縫製によって基板プレートにダイシングされる。プレートは、レーザー溶接、陽極接合、溶融接合、接着、または超音波溶接によって組み立てられる。プレートの組み立ては、膨潤が回避され、気密性が確保され、気泡が回避される、プレート間の良好な接着と、低収縮と、化学的安定性と、副層の完全性と、が必要である。プレートの組立ては、限定されるものではないが、共通電極を備えたプレートと制御電極を備えたプレートとの組立てを含む。組み立てられたプレートによって形成された少なくとも１つの空洞は、適用された真空と活性な微小液滴注入によって準備される。準備の間、組み立てられたプレートは、気泡が完全に回避されるように配向されなければならない。準備後、封止工程が、適用される。開口部は、接着、レーザー溶接、またはねじや圧入の挿入によって封止され得る。封止中も同様に、気泡は、完全に回避されなければならない。
【０３３４】
流体の１つ、特に活性流体の位置および／または存在の検出は、伝送／応答時間（ＲＣ回路内）、単位パルス応答、またはパルス積分などの容量検出方法によって実現され得る。このような容量性原理では、高い信号対ノイズ比が必要である。信号処理は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または従来のデジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニットによって実行することができる。
【０３３５】
本発明は、流体を制御し、それによってアニメーションを生成することを可能にする。液滴は、電極成形またはチャネルの形状によって変形させることができる。液滴は、単一および個別の液滴として操作できるが、液滴のグループ（複数の液滴）としても操作することができる。液滴は、さらにマージ（融合）および分割（分割）することができる。流体（ならびに液滴）は、隠れたリザーバに移動することができる。ユーザは、このようなアニメーションをオンデマンドで開始することができる。流体は、電子機器および電極によって制御される。電極は、ＡＣ、非正弦波ＡＣ、ＤＣ、および準ＤＣなどの波形を生成し、かつ電極に適用してもよく、それにより、電磁干渉に関連する要件を順守する。電子機器は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または従来のデジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニットに統合、または部分的に統合され得る。電子機器は、マイクロコントローラ、タイミングコントローラ、（例えば、ＤＣＤＣのステップアップを制御するための）電源管理システム、液滴検出機能、ユーザ界面コントローラを提供し、電極に電圧を適用して液滴を駆動する。液滴の安定性は、低電圧を適用して空洞の適切な形状を実現し、密度が一致する液体を選択することで制御することができ、そのためシステム内の液滴は、耐震性であり、重力および任意の他の加速力に対して耐性を持つ。
【０３３６】
本発明を実現するために使用される材料は、本発明の動作温度範囲に好適であり、適合するように選択される。かかる材料は、例えば、金属、ポリマーまたはガラス、特にサファイアガラスである。同様に、本発明の実現に使用される構造についても、例えば、ベローズ、チップ、または固有の膜などの構造は、本発明の動作温度範囲に好適であり、適合するように構成される。
【０３３７】
他の実施形態は、本明細書の説明書に組み込まれている添付の付録に示され、説明される。
【０３３８】
本明細書に示されかつ説明される特定の実装は、本発明およびその最良の形態を表すものであり、本発明の範囲をいずれの方法でも限定することを意図するものではないことを理解されたい。さらに、本明細書に含まれる様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的結合を表現することが意図される。多くの代替または追加の機能的関係または物理的接続が実際のシステムに存在する可能性があることに留意されるべきである。
【０３３９】
さらに、システムは、本明細書に記載されている同様の機能を有する商品、サービス、または情報の使用、販売、および／または配布を仮定している。
【０３４０】
本明細書および図は、限定的なものではなく、例示的な様式で考慮されるべきであり、本明細書に記載のすべての修正は、たとえ出願時に具体的に主張されていなくても、主張される発明の範囲内に含まれることが意図される。したがって、本発明の範囲は、上記の実施例だけではなく、本明細書に添付された、または後で修正若もしくは追加された特許請求の範囲、ならびにそれらの法的同等物によって決定されるべきである。例えば、いずれの方法またはプロセスの請求項に記載されている工程は、任意の順序で実行され得、任意の特許請求の範囲に提示されている特定の順序に限定されない。さらに、任意の装置の特許請求の範囲に記載された要素および／または構成要素は、本発明と実質的に同じ結果を生成するために、さまざまな順列で組み立てられるか、そうでなければ動作的に構成され得る。結果として、本発明は、特許請求の範囲に記載された特定の構成に限定されない。
【０３４１】
本明細書で言及される利点、他の利点、および解決策は、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要かつ、必要もしくは不可欠な機能、または構成要素として解釈されるべきではない。
【０３４２】
本明細書で使用される際、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語、またはそれらの任意の変形は、要素の非排他的なリストを指すことを意図しており、そのため、要素のリストを含む、任意のプロセス、方法、物品、組成物、または本発明の装置は、列挙された要素だけではなく、本明細書に記載される他の要素もまた含まれる場合がある。「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」または「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」または「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」という用語の使用は、別段の指定がない限り、本発明の範囲をその後に列挙される一覧の要素に限定することを意図しない。本発明の実施において使用される上述の要素、材料または構造の他の組み合わせおよび／または修正は、本発明の一般原理から逸脱することなく、当業者によって変更または他の方法で他の設計に適合され得る。
【０３４３】
上記の特許および論文は、特に明記しない限り、本開示と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。
【０３４４】
本発明の他の特徴および実行モードは、添付の特許請求の範囲に記載される。
【０３４５】
さらに、本発明は、本明細書、添付の特許請求の範囲、および／または図面に記載されたすべての特徴のすべての可能な組み合わせを含むと見なされるべきであり、これらは新規で、発明性があり、産業的に適用可能であると見なすことができる。
【０３４６】
ここで説明する本発明の実施形態では、複数の変更および修正が可能である。本明細書では本発明の特定の例示的な実施形態を示して説明したが、前述の開示では、広範囲の修正、変更、および置換が企図されている。例えば、かかるインジケータは、車両内の速度またはＲＰＭインジケータとして使用することができる。さらに、かかるインジケータは、体温や、スポーツ中の心拍数などの他のパラメータを示すために、または医療デバイスや診断機器内で使用されるインジケータとして使用することができる。上記の説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本発明の範囲に対する制限として解釈されるべきではなく、むしろその１つまたは別の好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。場合によっては、本発明のいくつかの特徴は、他の特徴に対応する使用をすることなく用いられ得る。したがって、前述の説明は、広く解釈され、例示および実施例としてのみ与えられるものとして理解され、本発明の精神および範囲は、本出願において最終的に発行される特許請求の範囲によってのみ制限されることが適切である。
【０３４７】
Ｍａｔｓｕｍｕｒａへの米国特許第５，０５０，６１２号、およびＰｅｓａｃｈらへの米国特許出願公開第ＵＳ２００７／０２４９９１６Ａ１号は、参照により本明細書に組み込まれる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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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１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図１９Ｇ】
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【図１９Ｈ】
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【図１９Ｉ】
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【図１９Ｊ】
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【図１９Ｋ】
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【図１９Ｌ】
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【図１９Ｍ】
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【図１９Ｎ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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【図２０Ｈ】
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【図２０Ｉ】
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【図２０Ｊ】
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【図２０Ｋ】
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【図２０Ｌ】
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【図２０Ｍ】
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【図２０Ｎ】
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【図２０Ｏ】
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【図２０Ｐ】
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【図２０Ｑ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２５Ｅ】
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【図２５Ｆ】
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【図２５Ｇ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２６Ｅ】
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【図２６Ｆ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２７Ｅ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３２Ｄ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５２】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８Ａ】
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【図７８Ｂ】
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【図７９】
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【図８０Ａ】
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【図８０Ｂ】
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【図８０Ｃ】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３Ａ】
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【図８３Ｂ】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６Ａ】
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【図８６Ｂ】
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【図８６Ｃ】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９Ａ】
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【図９９Ｂ】
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【図９９Ｃ】
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【図９９Ｄ】
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【図９９Ｅ】
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【図１００Ａ】
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【図１００Ｂ】
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【図１００Ｃ】
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【図１００Ｄ】
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【図１０１Ａ】
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【図１０１Ｂ】
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【図１０１Ｃ】
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【図１０１Ｄ】
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【図１０１Ｅ】
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【図１０１Ｆ】
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【図１０２Ａ】
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【図１０２Ｂ】
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【図１０２Ｃ】
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【図１０３Ａ】
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【図１０３Ｂ】
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【図１０３Ｃ】
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【図１０３Ｄ】
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【図１０３Ｅ】
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【図１０３Ｆ】
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【図１０３Ｇ】
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【図１０３Ｈ】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６Ａ】
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【図１０６Ｂ】
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【図１０６Ｃ】
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【図１０６Ｄ】
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【図１０６Ｅ】
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【図１０６Ｆ】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９Ａ】
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【図１０９Ｂ】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【国際調査報告】
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