(57)【要約】エラストマー粒子（１〜１’’）は、導電性表面（４ａ、４ｂ、６）を有する非導電性エラストマーの本体部（２）を備える。そのようなエラストマー粒子を備える圧力センサ素子（２０〜２０’’、３０〜３０’’’）、およびそのようなセンサ素子を備えるセンサクラスタ（５０’’〜５０ＶＩＩ、７０）が開示される。圧力センサ素子（４０〜４０ＶＩＩ）もまた開示される。該圧力センサ素子は、伝導経路を提供する抵抗性素子（４４〜４４’’）と、該抵抗性素子に接続された第一の電極（４２ａ、４２ａ−１〜４２ａ−６）と、静止状態において該第一の電極から間隔をあけられた第二の電極（４２ｂ、４２ｂ’）とを備え、該第二の電極は、該圧力センサ素子が圧力を受けるときに、該第一の電極または該抵抗性素子と接触するように配列される。そのようなセンサ素子とセンサクラスタとを備えるシステム、ならびにそれらの製作方法が開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性表面（４ａ、４ｂ、６）を有する非導電性エラストマーの本体部（２）を備えるエラストマー粒子（１、１’、１’’）。
【請求項２】
前記導電性表面は、前記エラストマー本体部（２）上の伝導表面層（６）として提供される、請求項１に記載のエラストマー粒子。
【請求項３】
前記伝導表面層（４ａ、４ｂ、６）は、少なくとも部分的に、好ましくは完全に前記粒子を被覆する、請求項２に記載のエラストマー粒子。
【請求項４】
前記エラストマー本体部（２）と、前記伝導表面層（４ａ、４ｂ、６）との間に付与されたプライマー（３）をさらに備える、請求項２または請求項３に記載のエラストマー粒子。
【請求項５】
前記伝導表面層（４ａ、４ｂ、６）は、伝導性粒子（７ａ、７ｂ）を備える、請求項２〜請求項４のうちのいずれか一項に記載のエラストマー粒子。
【請求項６】
前記伝導表面層（４ａ、４ｂ、６）は、伝導性粒子（７ａ、７ｂ）の少なくとも２つの層（４ａ、４ｂ）を備える、請求項５に記載のエラストマー粒子。
【請求項７】
前記伝導性粒子（７ａ、７ｂ）は、自己アセンブリによって付与される、請求項５または請求項６に記載のエラストマー粒子。
【請求項８】
前記伝導粒子の層の第一の層（４ａ）を該伝導粒子の層の第二の層（４ｂ）に結合するためのバインダー（５）をさらに備える、請求項６または請求項７に記載のエラストマー粒子。
【請求項９】
前記伝導表面層は、前記エラストマー本体部（２）上のコーティング（６）として形成される、請求項２〜請求項８のうちのいずれか一項に記載のエラストマー粒子。
【請求項１０】
前記伝導表面層（４ａ、４ｂ、６）は、１００ｎｍ未満の厚さである、請求項２〜請求項９のうちのいずれか一項に記載のエラストマー粒子。
【請求項１１】
前記エラストマー粒子（１、１’、１’’）のサイズは、０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍである、請求項１〜請求項１０のうちのいずれか一項に記載のエラストマー粒子。
【請求項１２】
前記エラストマー粒子は、約２０ＧＰａ未満、１５ＧＰａ未満、１０ＧＰａ未満、５ＧＰａ未満、または４ＧＰａ未満の弾性係数（Ｅ１）を有する、請求項１〜請求項１１のうちのいずれか一項に記載のエラストマー粒子。
【請求項１３】
前記エラストマー粒子は、０．００００１ＧＰａ超、０．０００１ＧＰａ超、０．００１ＧＰａ超、または０．０１ＧＰａ超の弾性係数（Ｅ１）を有する、請求項１〜請求項１２のうちのいずれか一項に記載のエラストマー粒子。
【請求項１４】
少なくとも伝導表面を有する複数の粒子（１、１’、１’’、７ａ、７ｂ）を備える圧力センサ素子（２０、２０’、２０’’）であって、該粒子は、非伝導のエラストマー部分（２３、２３’、２３’’）上の少なくとも１つの粒子層として配列される、圧力センサ素子。
【請求項１５】
プライマー層（３）は、前記非伝導のエラストマー部分（２３、２３’、２３’’）と前記粒子層との間に配列される、請求項１４に記載の圧力センサ素子。
【請求項１６】
前記粒子（１、１’、１’’、７ａ、７ｂ）は、第一のサブレイヤおよび第二のサブレイヤとして配列され、バインダー（５）は、該第一のサブレイヤと第二のサブレイヤとの間に配列される、請求項１４または請求項１５に記載の圧力センサ素子。
【請求項１７】
第二の非伝導のエラストマー部分（２５）は、前記粒子層の上部の上に配列される、請求項１４〜請求項１６のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項１８】
前記非伝導のエラストマー部分（２３、２３’、２３’’、２５）は、異なる弾性係数を提示する、請求項１７に記載の圧力センサ素子。
【請求項１９】
前記非伝導のエラストマー部分（２３、２３’、２３’’、２５）を実質的にカプセル化するように配列された絶縁層（２６）をさらに備える、請求項１４〜請求項１８のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項２０】
前記粒子（１、１’、１’’）は、請求項１〜請求項１３のうちのいずれか一項に記載される、請求項１４〜請求項１９のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項２１】
前記粒子（７ａ、７ｂ）は、実質的に非エラストマーである、請求項１４〜請求項２０のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項２２】
複合材料（１０）であって、
第一の弾性係数（Ｅ１）および導電性表面を有する粒子（１、１’、１’’）と、
第二の弾性係数（Ｅ２）を有するエラストマーのマトリックス（１１）材料と
を備え、
該第一の弾性係数（Ｅ１）は、該第二の弾性係数（Ｅ２）と異なり、
該粒子（１、１’、１’’）は、エラストマーである、
複合材料。
【請求項２３】
前記粒子は、伝導材料（６、７ａ、７ｂ）でコーティングされる、請求項２２に記載の複合材料。
【請求項２４】
前記粒子のエラストマー本体部（２）の表面部分（６）は、伝導性であるように修正される、請求項２２に記載の複合材料。
【請求項２５】
前記第一の弾性係数（Ｅ１）は、約３０ＧＰａ未満である、請求項２２〜請求項２４のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項２６】
結合エージェントおよび融和化エージェントのうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項２２〜請求項２５のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項２７】
前記粒子（１、１’、１’’）は、前記マトリックス（１１）内に実質的にランダムに分散される、請求項２２〜請求項２６のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項２８】
前記粒子（１、１’、１’’）は、整列させられる、請求項２２〜請求項２７のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項２９】
前記第一の弾性係数（Ｅ１）は、前記第二の弾性係数（Ｅ２）よりも高い、請求項２２〜請求項２８のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３０】
前記第一の弾性係数（Ｅ１）は、約２０ＧＰａ未満、１５ＧＰａ未満、１０ＧＰａ未満、５ＧＰａ未満、または４ＧＰａ未満である、請求項２２〜請求項２９のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３１】
前記第二の弾性係数（Ｅ２）は、約５ＧＰａ未満、４ＧＰａ未満、３ＧＰａ未満、１ＧＰａ未満、または０．１ＧＰａ未満である、請求項２２〜請求項３０のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３２】
前記第一の弾性係数（Ｅ１）は、０．００００１ＧＰａ超、０．０００１ＧＰａ超、０．００１ＧＰａ超、または０．０１ＧＰａ超である、請求項２２〜請求項３１のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３３】
前記第二の弾性係数（Ｅ２）は、０．００００１ＧＰａ超、０．０００１ＧＰａ超、０．００１ＧＰａ超、または０．０１ＧＰａ超である、請求項２２〜請求項３２のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３４】
前記第一の弾性係数と第二の弾性係数との比率（Ｅ１／Ｅ２）は、１以上かまたは約５０００００以下である、請求項２２〜請求項３３のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３５】
前記比率（Ｅ１／Ｅ２）は、１超、２超、５超、１０超、５０超、１００超、５００超、または１０００超である、請求項３４に記載の複合材料。
【請求項３６】
前記比率（Ｅ１／Ｅ２）は、１０００００未満、５００００未満、１００００未満、５０００未満、１０００未満、または５００未満である、請求項３４または請求項３５に記載の複合材料。
【請求項３７】
前記第二の弾性係数（Ｅ２）は、前記第一の弾性係数（Ｅ１）よりも高い、請求項２２〜請求項２８のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項３８】
前記第二の弾性係数（Ｅ２）は、約２０ＧＰａ未満、１５ＧＰａ未満、１０ＧＰａ未満、５ＧＰａ未満、または４ＧＰａ未満である、請求項３７に記載の複合材料。
【請求項３９】
前記第一の弾性係数（Ｅ１）は、約５ＧＰａ未満、４ＧＰａ未満、３ＧＰａ未満、１ＧＰａ未満、または０．１ＧＰａ未満である、請求項３７または請求項３８に記載の複合材料。
【請求項４０】
前記第二の弾性係数（Ｅ２）は、０．００００１ＧＰａ超、０．０００１ＧＰａ超、０．００１ＧＰａ超、または０．０１ＧＰａ超である、請求項３７〜請求項３９のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項４１】
前記第一の弾性係数（Ｅ１）は、０．００００１ＧＰａ超、０．０００１ＧＰａ超、０．００１ＧＰａ超、または０．０１ＧＰａ超である、請求項３７〜請求項４０のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項４２】
前記第二の弾性係数と第一の弾性係数との比率（Ｅ２／Ｅ１）は、１以上かまたは約５０００００以下である、請求項３７〜請求項４１のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項４３】
前記比率（Ｅ２／Ｅ１）は、１超、２超、５超、１０超、５０超、１００超、５００超、または１０００超である、請求項４２に記載の複合材料。
【請求項４４】
前記比率（Ｅ２／Ｅ１）は、１０００００未満、５００００未満、１００００未満、５０００未満、１０００未満、または５００未満である、請求項４２または請求項４３に記載の複合材料。
【請求項４５】
前記マトリックス（１１）は、発泡させられる、請求項２２〜請求項４４のうちのいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項４６】
請求項２２〜請求項４５のうちのいずれか一項に記載の複合材料（１０）を形成するための印刷可能な化合物であって、前記粒子（１、１’、１’’）と、マトリックス材料（１１）を形成するための組成または複数の組成とを備える、化合物。
【請求項４７】
請求項２２〜請求項４６のうちのいずれか一項に記載の複合材料（３３、３３’）を備える圧力センサ素子（３０、３０’、３０’’、３０’’’）。
【請求項４８】
互いに間隔をあけて配置され、そして前記複合材料（３３、３３’）と接触している第一の電極および第二の電極（３２ａ、３２ｂ）をさらに備える、請求項４７に記載の圧力センサ素子。
【請求項４９】
前記電極（３２ａ、３２ｂ）がその上に配列される基板（３１）をさらに備える、請求項４８に記載の圧力センサ素子。
【請求項５０】
前記電極（３２ａ、３２ｂ）は、前記基板（３１）上で実質的に同一平面に配列される、請求項４９に記載の圧力センサ素子。
【請求項５１】
前記第一の電極と第二の電極（３２ａ、３２ｂ）との間に延在する非伝導のエラストマー部分（３５）をさらに備える、請求項４８〜請求項５０のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項５２】
前記非伝導のエラストマー部分（３５）は、前記第一の電極および第二の電極（３２ａ、３２ｂ）のうちの少なくとも１つの厚さよりも大きい厚さを提示する、請求項５１に記載の圧力センサ素子。
【請求項５３】
前記複合材料（３３、３３’）と接触している第三の電極（３２ｃ）をさらに備える、請求項４８〜請求項５２のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項５４】
前記第三の電極（３２ｃ）は、前記基板（３１）の平面に垂直の方向において、前記第一の電極および第二の電極（３２ａ、３２ｂ）から間隔をあけて配置される、請求項５３に記載の圧力センサ素子。
【請求項５５】
前記複合材料（３３、３３’）を実質的にカプセル化するように配列された絶縁層（３４、３４ａ、３４ｂ）をさらに備える、請求項４７〜請求項５４のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項５６】
前記複合材料は、前記基板（３１）内のくぼみ（３６）に配列される、請求項４７〜請求項５５のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項５７】
前記くぼみ（３６）は、スルーホールである、請求項５６に記載の圧力センサ素子。
【請求項５８】
前記第一の電極および第二の電極（３２ａ、３２ｂ）は、前記くぼみ（３６）のエッジ部分に位置決めされる、請求項５６または請求項５７に記載の圧力センサ素子。
【請求項５９】
前記基板（３１）は、実質的に平面、かつ可撓性である、請求項４９〜請求項５８のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項６０】
前記基板（３１）は、重合体フィルム、布または発泡体である、請求項５９に記載の圧力センサ素子。
【請求項６１】
前記基板（３１）の第一の面の上に提供され、前記複合材料を少なくとも部分的にカプセル化する第一の絶縁コーティング（３４ａ）をさらに備える、請求項５９または請求項６０に記載の圧力センサ素子。
【請求項６２】
前記基板（３１）の第二の面の上に提供され、前記複合材料を少なくとも部分的にカプセル化する第二の絶縁コーティング（３４ｂ）をさらに備える、請求項６１に記載の圧力センサ素子。
【請求項６３】
請求項４７〜請求項６２のうちのいずれか一項に記載の少なくとも１つのセンサ素子（３０、３０’、３０’’、３０’’’）と、該センサ素子からのセンサ信号を受信する手段（１００）とを備えるセンサシステム。
【請求項６４】
圧力センサ素子（４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩ）であって、
伝導経路を提供する抵抗性素子（４４、４４’、４４’’、４４’’’、４４ＩＶ、４４ａ、４４ｂ）と、
該抵抗性素子に接続された第一の電極（４２ａ、４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６）と、
静止状態において、該第一の電極から間隔をあけて配置される第二の電極（４２ｂ、４２ｂ’）と
を備え、
該第二の電極は、該圧力センサ素子が圧力を受けるときに、該第一の電極または該抵抗性素子と接触するように配列される、
圧力センサ素子。
【請求項６５】
前記第一の電極は、複数の第一の電極素子（４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、および４２ａ−６）を備え、該複数の第一の電極素子のそれぞれは、前記伝導経路に沿ったそれぞれの位置において前記抵抗性素子（４４、４４’、４４’’、４４’’’、４４ＩＶ、４４ａ、４４ｂ）に接続され、
前記第二の電極（４２ｂ、４２ｂ’）は、前記圧力センサ素子が圧力を受けるときに、数多くの該第一の電極素子と接触するように配列され、該数は、該圧力を示す、請求項６４に記載の圧力センサ素子。
【請求項６６】
前記伝導経路のそれぞれの末端部分での外部回路網のための接続（４３ａ、４３ｂ、４３ａ’、４３ｂ’、４３ａ’’、４３ｂ’’、４３ａ’’’、４３ｂ’’’）をさらに備える、請求項６４または請求項６５に記載の圧力センサ素子。
【請求項６７】
前記第一の電極（４２ａ、４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６）は、前記抵抗性素子（４４、４４’、４４’’、４４’’’、４４ＩＶ、４４ａ、４４ｂ）の抵抗に比べて低い抵抗を有する、請求項６４〜請求項６６のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項６８】
前記抵抗性素子の全体の抵抗と、前記第一の電極の全体の抵抗との間の比率の絶対値は、１０以上である、請求項６７に記載の圧力センサ素子。
【請求項６９】
前記第二の電極（４２ｂ、４２ｂ’）は、前記抵抗性素子（４４、４４’、４４’’、４４’’’、４４ＩＶ、４４ａ、４４ｂ）の抵抗に比べて低い抵抗を有する、請求項６４〜請求項６８のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７０】
前記抵抗性素子の全体の抵抗と、前記第二の電極の全体の抵抗との間の比率の絶対値は、１０以上である、請求項６９に記載の圧力センサ素子。
【請求項７１】
前記第一の電極および第二の電極（４２ａ、４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ｂ、４２ｂ’）は、実質的に圧力に反応しない伝導特性を有する材料から作られる、請求項６４〜請求項７０のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７２】
前記第一の電極（４２ａ、４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６）は、前記圧力センサ素子が励起された圧力を受けるときに、前記第二の電極（４２ｂ、４２ｂ’）と直接的に接触するように配列される、請求項６４〜請求項７１のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７３】
前記第一の電極および第二の電極（４２ａ、４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ｂ、４２ｂ’）のうちの少なくとも１つは、磨耗保護層（３０１）を少なくとも部分的に提供される、請求項６４〜請求項７１のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７４】
前記第一の電極と前記第二の電極との間にスペースを提供するスペーサ素子（４５）をさらに備える、請求項６４〜請求項７３のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７５】
前記スペースは、該スペース内の気圧を周囲の気圧と等しくするように通気される、請求項６４〜請求項７４のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７６】
前記第一の電極は、第一の基板（４１）上に提供される、請求項６４〜請求項７５のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７７】
前記第一の基板（４１）は、可撓性の材料から作られる、請求項７６に記載の圧力センサ素子。
【請求項７８】
前記第二の電極は、第二の基板（４７）上に提供される、請求項６４〜請求項７７のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項７９】
前記第二の基板（４７）は、可撓性の材料から作られる、請求項７８に記載の圧力センサ素子。
【請求項８０】
前記第一の基板および第二の基板（４１、４７）は、互いに実質的に平行である、請求項７６〜請求項７９のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項８１】
請求項６５〜請求項８０のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子であって、前記複数の第一の電極素子（４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６）は、該第一の電極素子の間に第一の間隔を有する第一の部分と、該第一の電極素子の間に該第一の間隔と異なる第二の間隔を有する第二の部分とを備える、圧力センサ素子。
【請求項８２】
前記第一の電極素子（４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６）は、長さおよび／または幅に関して互いに異なる別個の電極素子の少なくとも一対を備える、請求項６５〜請求項８１のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項８３】
第二の伝導経路を提供する第二の抵抗性素子（４４ｂ）と、複数のさらなる第一の電極素子とをさらに備え、該複数のさらなる第一の電極素子のそれぞれは、該第二の伝導経路に沿った、それぞれの位置において該第二の抵抗性素子に接続される、請求項６５〜請求項８２のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項８４】
前記第二の抵抗性素子は、前記第一の抵抗性素子と同じ基板の上に配列される、請求項８３に記載の圧力センサ素子。
【請求項８５】
前記複数のさらなる第一の電極素子は、前記第二の電極素子の間に第一の間隔を有する第一の部分と、該さらなる第一の電極素子の間に該第一の間隔と異なる第二の間隔を有する第二の部分とを備える、請求項８３または請求項８４に記載の圧力センサ素子。
【請求項８６】
前記さらなる第一の電極は、長さおよび／または幅に関して互いに異なる別個の電極素子の少なくとも一対を備える、請求項８３〜請求項８５のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項８７】
前記抵抗性素子（４４’、４４’’）は、変化する断面を提示する、請求項６４〜請求項８６のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項８８】
前記抵抗性素子は、実質的にまっすぐな線（４４、４４’、４４’’、４４ａ、４４ｂ）に沿って延在する、請求項６４〜請求項８７のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項８９】
前記抵抗性素子（４４’’’）は、曲げられる、請求項６４〜請求項８７のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項９０】
前記センサ素子をカプセル化するように配列される絶縁層（４９ａ、４９ｂ）をさらに備える、請求項６４〜請求項８９のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項９１】
絶縁層の厚さと、センサ本体部の厚さ（Ｓ）との間の比率は、少なくとも１０、少なくとも１５、または少なくとも２０である、請求項９０に記載の圧力センサ素子。
【請求項９２】
前記圧力センサ素子の特有の長さ（Ｌ）は、全体のセンサ素子の厚さ（Ｔ）とほぼ同じである、請求項９０または請求項９１に記載の圧力センサ素子。
【請求項９３】
前記第一の基板および／または第二の基板は、二軸的に配向されたフィルムを備える、請求項７６〜請求項９２のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項９４】
前記抵抗性素子（４４、４４’、４４’’、４４’’’、４４ＩＶ、４４ａ、４４ｂ）は、敏感な領域（４８）の外側に実質的に配列される、請求項６４〜請求項９３のうちのいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項９５】
請求項６４〜請求項９４のうちのいずれか一項に記載の少なくとも１つの圧力センサ素子と、該センサ素子からのセンサ信号を受信する手段（１００）とを備えるセンサシステム。
【請求項９６】
少なくとも３つのセンサ素子（２０、２０’、２０’’、３０、３０’、３０’’、３０’’’、５３）を備えるセンサクラスタ（５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩ、７０）であって、該センサクラスタは、
別のセンサ素子またはセンサ素子の群と並列に接続される少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群と、
別のセンサ素子またはセンサ素子の群と直列に接続される少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群と
を備える、センサクラスタ。
【請求項９７】
前記クラスタは、回路を形成するセンサ素子を備え、該回路の単純化された等価回路は、実質的に多角形ネットワーク素子を備える、請求項９６に記載のセンサクラスタ。
【請求項９８】
前記多角形ネットワーク素子は、省略する面（Ｆ３）を事前設定する、請求項９７に記載のセンサクラスタ。
【請求項９９】
前記多角形ネットワーク素子は、共有された面（Ｆ３）を提示する、請求項９７または９８に記載のセンサクラスタ。
【請求項１００】
前記多角形ネットワーク素子は、タップを設けられた面（Ｆ２）を提示する、請求項９７〜請求項９９のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０１】
前記センサクラスタは、少なくとも１つのホイートストンブリッジを備える、請求項９６〜請求項１００のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０２】
前記センサクラスタは、少なくとも１つの２ｘ２の格子を備える、請求項９６〜請求項１０１のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０３】
前記センサ素子は、センサ素子のインピーダンスと、該センサが配置されることにより検出する変数との間の実質的に非線形な関係を提示する、請求項９６〜請求項１０２のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０４】
前記センサ素子（５３）は、請求項１４〜請求項２１および／または請求項４７〜請求項６２のうちのいずれか一項に従っている、請求項９６〜請求項１０３のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０５】
前記センサクラスタは、複数の相互に分離された伝導領域（５２、５２ａ、５２ｄ）を備え、相互に分離された複合材料の本体部（５３）のそれぞれは、２つ、３つ、または４つの該伝導領域の分離した領域と接触するように配列される、請求項９６〜請求項１０４のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０６】
外部の回路網用の第一の接続（５１ａ、５１ｂ）は、前記伝導領域の第一の領域に接続され、外部の回路網用の第二の接続は、該伝導領域の第二の領域に接続される、請求項１０５に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０７】
外部の回路網用の第三の接続（５１ｃ、５１ｄ）は、前記伝導領域の第三の領域に接続される、請求項１０６に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０８】
前記センサクラスタは、外部の回路網用の２つの接続（５１ａ、５１ｂ）を備える、請求項９６〜請求項１０４のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１０９】
前記センサクラスタは、第一の、第二の、および第三の相互に分離された伝導トレース（５２ａ、５２、５２ｂ）を備え、
少なくとも２つの相互に分離された複合材料の本体部（５３）は、該第一の伝導トレースと該第二の伝導トレース（５２ａ、５２）との間に並列に接続され、
少なくとも１つのさらなる複合材料の本体部（５３）は、該第二の伝導トレースと該第三の伝導トレース（５２、５２ｂ）との間に接続される、請求項１０４に記載のセンサクラスタ。
【請求項１１０】
外部の回路網用の第一の接続（５１ａ）は、前記第一の伝導トレース（５２ａ）に接続され、外部の回路網用の第二の接続（５１ｂ）は、前記第三の伝導トレース（５２ｂ）に接続される、請求項１０９に記載のセンサクラスタ。
【請求項１１１】
外部の回路網用の第三の接続（５２ｃ、５２ｄ）は、前記第二の伝導トレース（５２）に接続される、請求項１０９または請求項１１０に記載のセンサクラスタ。
【請求項１１２】
前記センサクラスタは、外部の回路網へのただ２つの接続を備える、請求項９６〜請求項１１１のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１１３】
前記センサ素子は、請求項６４〜請求項９４のうちのいずれか一項に従っている、請求項９６〜請求項１０３のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ。
【請求項１１４】
請求項９６〜請求項１１３のうちのいずれか一項に記載の少なくとも１つのセンサクラスタ（５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩ、７０）と、該センサクラスタからのセンサ信号を受信する手段（１００）とを備えるセンサシステム。
【請求項１１５】
請求項１４〜請求項２１および／または請求項４７〜請求項６２のうちのいずれか一項に記載の少なくとも１つの第一の圧力センサ素子（２０、２０’、２０’’、３０、３０’、３０’’、３０’’’）と、請求項６４〜請求項９４のうちのいずれか一項に記載の少なくとも１つの第二の圧力センサ素子（４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩ）とを備えるセンサシステム。
【請求項１１６】
前記圧力センサ素子（２０、２０’、２０’’、３０、３０’、３０’’、３０’’’；４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩ）からのセンサ信号を受信する手段（１００）をさらに備える、請求項１１５に記載のセンサシステム。
【請求項１１７】
前記第一の圧力センサ素子（２０、２０’、２０’’、３０、３０’、３０’’、３０’’’）は、請求項１０４との組み合わせにおける請求項９６〜請求項１１３のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ（５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩ、７０）のパーツを形成する、請求項１１５または請求項１１６に記載のセンサシステム。
【請求項１１８】
前記第二の圧力センサ素子（４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩ）は、請求項１１３との組み合わせにおける請求項９６〜請求項１１３のうちのいずれか一項に記載のセンサクラスタ（５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩ、７０）のパーツを形成する、請求項１１５〜請求項１１７のうちのいずれか一項に記載のセンサシステム。
【請求項１１９】
請求項１１５〜請求項１１８のうちのいずれか一項に記載のセンサシステムを備える、身体部分の上に付与された接触圧力を測定するデバイス。
【請求項１２０】
前記第一の圧力センサ素子と、前記第二の圧力センサ素子とは、共通のカプセル（２６、３４、４９ａ、４９ｂ）に封入される、請求項１１９に記載のデバイス。
【請求項１２１】
キャリア部材（６１、６１’）をさらに備え、該キャリア部材の上に前記第一の圧力センサ素子（２０、２０’、２０’’、３０、３０’、３０’’、３０’’’）と、前記第二の圧力センサ素子（４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩ）とが配列される、請求項１１９または請求項１２０に記載のデバイス。
【請求項１２２】
前記第一の圧力センサ素子と、前記第二の圧力センサ素子とのうちの少なくとも１つは、前記キャリア部材（６１、６１’）上に直接的に形成される、請求項１２１に記載のデバイス。
【請求項１２３】
前記キャリア部材（６１、６１’）は、少なくとも部分的に身体部分（６０）を取り巻くように大きさが決められ、適合される、請求項１２１または請求項１２２に記載のデバイス。
【請求項１２４】
前記キャリア部材（６１、６１’）は、可撓性の材料から作られる、請求項１２１〜請求項１２３のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２５】
複数の前記第一の圧力センサ素子または第二の圧力センサ素子および／またはセンサクラスタは、前記キャリア部材（６１）の二次元の領域に分散される、請求項１２１〜請求項１２４のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２６】
複数の第一の圧力センサ素子および／またはセンサクラスタは、前記キャリア部材（６１）上の実質的にまっすぐな線（６４）に沿って分散される、請求項１２１〜請求項１２５のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２７】
前記第一の圧力センサ素子または前記第二の圧力センサ素子を外部の回路網に接続する伝導手段（６６）は、前記キャリア部材（６１、６１’）と統合される、請求項１２１〜請求項１２６のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２８】
前記身体部分の加圧治療用の手段（２００）をさらに備える、請求項１１９〜請求項１２７のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２９】
前記キャリア部材（６１、６１’）と、前記加圧手段（２０）とは、前記デバイスの層として配列される、請求項１１９〜請求項１２７のうちのいずれか一項に関連して請求項１２８に記載のデバイス。
【請求項１３０】
前記キャリア部材（６１、６１’）は、前記加圧手段と統合される、請求項１１９〜請求項１２７のうちのいずれか一項に関連する、請求項１２８に記載のデバイス。
【請求項１３１】
圧力センサ素子を製造するための方法であって、
基板を提供することと、
該基板上の第一の所望のパターン内にプライマーを分与することと、
少なくとも該所望のパターン内に伝導表面を有する粒子を分与することと
を包含する、方法。
【請求項１３２】
前記基板上の第二の所望のパターン内にバインダーを分与することと、さらなる前記伝導表面を有する粒子を分与することとをさらに包含する、請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
前記伝導表面を有する粒子は、請求項１〜請求項１３のうちのいずれか一項に記載される、請求項１３１または請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３４】
前記伝導表面を有する粒子は、実質的に非エラストマーである、請求項１３１または請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３５】
第一のエラストマー材料の一部分を前記基板上に提供することをさらに包含する、請求項１３１〜請求項１３４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３６】
前記第一のエラストマー材料は、前記プライマーの分与の前に前記基板上に提供される、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３７】
第二のエラストマー材料の一部分は、前記基板上に提供される、請求項１３１〜請求項１３６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３８】
前記第二のエラストマー材料は、前記粒子の分与の後に提供される、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１３９】
前記電極と接触するための導体を前記基板上にパターン化することをさらに包含する、請求項１３１〜請求項１３８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４０】
前記圧力センサ素子をカプセル化することをさらに包含する、請求項１３１〜請求項１３９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４１】
圧力センサ素子を製造するための方法であって、
基板を提供することと、
該基板上の所望のパターン内に請求項４６に記載の化合物を分与することと、
該化合物が固まり、それによって、前記複合材料が形成されることを可能にすることと
を包含する、方法。
【請求項１４２】
前記複合材料と接触している少なくとも１つの電極を提供することをさらに包含する、請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
前記電極は、前記化合物の分与の前に前記基板上に提供される、請求項１４２に記載の方法。
【請求項１４４】
前記電極は、前記化合物の分与に続いて前記基板上に提供される、請求項１４２に記載の方法。
【請求項１４５】
前記電極と接触するための導体を前記基板上にパターン化することをさらに包含する、請求項１４１〜請求項１４４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４６】
前記化合物の分与の前に前記基板上にプライマーを提供することをさらに包含する、請求項１４１〜請求項１４５のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４７】
前記圧力センサ素子をカプセル化することをさらに包含する、請求項１４１〜請求項１４６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４８】
圧力センサ素子を製造するための方法であって、
第一の基板を提供することと、
第一のパターン化動作によって該基板上に抵抗性素子を提供することと、
第二のパターン化動作によって該基板上に第一の電極を提供することと、
該基板上にスペーサ素子を提供することと、
第二の電極を備える第二の基板を、該スペーサ素子が該第一の電極と該第二の電極との間にあるように、提供することと
を包含する、方法。
【請求項１４９】
第一の電極を提供することは、複数の第一の電極素子を、該第一の電極素子のそれぞれが前記抵抗性素子によって提供された伝導性経路に沿ったそれぞれの位置において該抵抗性素子と接触するように、提供することを包含する、請求項１４８に記載の方法。
【請求項１５０】
前記圧力センサ素子をカプセル化することをさらに包含する、請求項１４８または請求項１４９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧力センサと、そのようなセンサを備えるシステムとに関する。特に、本開示は、身体部分への圧力を測定するために用いられ得るセンサおよびセンサシステムに向けられる。
【０００２】
従って、本開示は、センサ素子のパーツを形成し得る粒子と、センサシステムと、センサ素子のクラスタと、身体部分への圧力を測定するデバイスとに関する。
【背景技術】
【０００３】
（従来技術）
身体部分への圧力を測定することが望ましくあり得る、多くの用途が存在する。限定ではない例として、身体部分の加圧治療に関連して身体部分への圧力を測定することは望ましくあり得る。加圧療法は、深部静脈血栓症（ＤＶＴ）、血管障害、循環器系障害、浮腫、心臓病（カウンターパルセイションによって治療される）、リンパ浮腫、火傷、創傷、および塞栓症を含む、数多くの病気の治療および／または予防のために用いられ得るが、これらに限定されない。
【０００４】
加圧治療用のいくつかのデバイスは、当該分野において例えば、特許文献１、米国特許出願公開第２００４／００７３１４６号、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、および特許文献１０により公知である。
【０００５】
しかしながら、身体部分への圧力を測定する現在利用可能なシステムは、数多くの欠点に苦しんでいる。既存の測定システムの主な問題は、機械的特性の不整合（身体部／デバイスのインピーダンス不整合、および結果としてもたらされる界面の応力変形）、感度（しばしば高過ぎる）、静止インピーダンス（しばしばほとんど無限大）、非線形性、低い繰り返し性（サイクルからサイクルまで、および挿入から挿入までの）、クリープ、ヒステリシス、および屈曲、温度圧力湿度に対する感度などの領域において識別されてきた。
【０００６】
概して既存のセンサは、非常に優れた精度（それは良好である）を有し、平面における高圧、よく特徴付けられた表面の間の機械的に分離されたスペースにおいてよく機能する。そのようなスペースおよび表面は、身体部分への圧力を測定するデバイスの場合において利用可能ではない。
【０００７】
特許文献１１は、沈殿された二酸化マンガンおよびマイクロホンの炭素粒からなる群から選択された粒状のフィラーを有するエラストマーのポリ塩化ビニルの本体部を備える可変抵抗の材料を開示する。
【０００８】
特許文献１２は、例えばエラストマー発泡体の弾性のあるセル状構造を備える次第に折りたためる可変抵抗素子を開示する。あげられた例は、シリコンゴム、天然ゴム、ラテックス、およびウレタンゴムを含む。該素子は、構造におけるセルの内側に提供された伝導コーティングをさらに備える。コーティング材料の例は、炭素（黒鉛化、部分的な黒鉛化、カーボンブラック）、銀、金、銅、タングステン、アルミニウム、および他の金属である。
【０００９】
特許文献１３は、圧力に敏感な導体と、それを製造する方法とを開示する。該導体は、絶縁エラストマー内に拡散された導電性の磁性粒子を有する絶縁エラストマーを備える。
【００１０】
特許文献１４は、フィルムの圧力に敏感な抵抗器と圧力に敏感なセンサとを開示する。該フィルムは、バインダー、球形のエラストマー粒子、およびカーボンブラックなどの伝導性粒子を備える。伝導性粒子の例は、黒鉛、カーボンブラック、インジウムでドーピングした酸化スズなどを備える。弾性のある有機フィラーの例は、シリコン重合体、アクリル重合体、スチレン重合体、ウレタン重合体などを備える。球形のエラストマー粒子の例はナイロン粒子を備える。バインダーは、シリコンゴム、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはポリエステル樹脂であり得る。
【００１１】
特許文献１５は、非導電性エラストマーと混合された粉末形態の金属元素および合金、そのような元素または合金ならびにそれらの混合物の導電性酸化物からなる群から選択された導電性のフィラー材料を備える重合体組成を開示する。
【００１２】
上記されたセンサは、伝導性エラストマーのタイプであり、エラストマーのマトリックスと伝導性粒子のフィラーとの複合物を構成する。そのような複合物が実際に用いられるときには、ひずみに関連する損傷が容易に発生し、そのようなものとして、クリープ、ヒステリシスおよび電気的経年変化がすべて有意に増大する。有限の静止インピーダンスを引き出すためのそのような高い装てんレベルにおいて、複合物の粘弾性の特性は劇的に低下し、「圧力センサ」としてのそれらの有用性が大いに減少する。
【００１３】
特許文献１４は、その中で、特許された発明に対する従来技術として、可変領域タイプの圧力センサを開示する、そこでは、第一および第二の同一平面上の電極間の伝導経路が、センサ上に付与された圧力に対する応答において可変である。このタイプのセンサは、なめらかな抵抗対負荷曲線を提供しないことが認識される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００７３１４６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１７３７３５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４９４，８５２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９９７，４６５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１２３，６８１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１９８，２０４号明細書
【特許文献７】欧州特許第１３２４４０３号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００４／０１６７３７５号明細書
【特許文献９】国際公開第２００４／０９３７６３号パンフレット
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／００４３６５７号明細書
【特許文献１１】米国特許第２，９５１，８１７号明細書
【特許文献１２】米国特許第３，６２９，７７４号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，２９２，２６１号明細書
【特許文献１４】米国特許第６，３８８，５５６号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，２９１，５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そのようなセンサは、身体部分への圧力を測定することにおいて必要とされる所望の正確さを提供しない。
【００１６】
従って、身体部分への圧力を測定するセンサにおいて、改善に対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（概要）
従って、本開示の一般的な目的は、従来技術のセンサと関連づけられた問題を克服するか、または少なくとも緩和するセンサまたは複数のセンサを提供することである。
【００１８】
界面における圧力を測定するために、十分に正確であり、十分に高精度を有するセンサまたは複数のセンサを提供することが目的である。
【００１９】
人間または動物の身体部に付与される特定の接触圧力における圧力を測定する適切なセンサまたは複数のセンサを提供することもまた目的である。
【００２０】
十分な低価格で製造され得るセンサまたは複数のセンサを提供することもまた目的である。
【００２１】
本発明は、添付の独立請求項によって規定される。実施形態は、従属請求項、ならびに以下の説明および図面に記載される。
【００２２】
第一の局面に従った、導電性表面を有する非導電性エラストマー本体部を備えるエラストマー粒子が提供される。該伝導表面は、粒子の機械的特性の全体が粒子のエラストマーの本体部によって制御され、一方で電気的特性が伝導表面によって制御されるように編成される。
【００２３】
そのようなエラストマー粒子は、圧力センサ素子における使用に適切であり得、すなわち、それは十分に小さく、そして複合材料を提供するために、マトリックス内での複数のそのようなエラストマー粒子の含有に適切であり得、その伝導特性は、センサ素子の機械的な変形に応答して変化しやすい。
【００２４】
従って、そのような粒子は、従来技術の複合材料に比べて、圧力に敏感な電気的特性と、低減されたクリープ、ヒステリシスおよび／または電気的経年変化とを有する複合材料を形成するために利用され得る。
【００２５】
第二の局面に従った、少なくとも伝導表面を有する複数の粒子を備える圧力センサ素子が提供され、該粒子は、非導電性エラストマー部分上の少なくとも１つの粒子層として配列される。
【００２６】
そのような圧力センサ素子は、その位置で粒子とマトリックス材料との複合物を形成するために用いられ得る。
【００２７】
上記のように、粒子はエラストマー粒子であり得る。あるいは、粒子は非エラストマーであり得る。
【００２８】
第三の局面に従った、第一の弾性係数および導電性表面を有する粒子と、第二の弾性係数を有するエラストマーのマトリックス材料とを備える複合材料が提供され、該第一の弾性係数は、該第二の弾性係数と異なり、そして該粒子はエラストマーである。
【００２９】
そのような複合材料は、圧力センサ素子を形成するために用いられ得る。特に、そのような柔らかい伝導粒子の複合物は、伝導粒子とマトリックスとの間の界面、およびマトリックス内における応力を改善することによって、複合物内の損傷、電気インピーダンスおよびひずみ感度をよりよく管理するために用いられ得る。さらに、複合物内のヒステリシスとひずみに関連する損傷とが低減され、有限の静止インピーダンスが、アラインメント、組成物の容積比率および製作条件（硬化する間の溶媒、加圧、温度のプロフィールなど）を介して製作の間に設定され得る。また、圧力感度は、幾何形状、フィールド配向、電極配置などに関する、複合物から作られたセンサの等価の硬度および構造によって主として決定され得る。
【００３０】
第四の局面に従った、上記のような複合材料を形成するための印刷可能な化合物が提供され、該化合物は、上記粒子およびマトリックス材料を形成するための組成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）または複数の組成を備える。
【００３１】
そのような印刷可能な化合物は、第三の局面に従った、複合材料の一部を形成するための所望のパターンに付与され得る。
【００３２】
第五の局面に従った、上記のような複合材料を備える圧力センサ素子が提供される。
【００３３】
第六の局面に従った、センサシステムが提供され、該センサシステムは、少なくとも１つの上記のようなセンサ素子と、該センサ素子からのセンサ信号を受信する手段とを備える。
【００３４】
第七の局面に従った、圧力センサ素子が提供される。該圧力センサ素子は、伝導経路を提供する抵抗性素子と、該抵抗性素子に接続された第一の電極と、静止状態において該第一の電極から間隔をあけて配置された第二の電極とを備え、該第二の電極は、該圧力センサ素子が圧力を受けるときに、該第一の電極または該抵抗性素子と接触するように配列される。
【００３５】
そのようなセンサ素子は、改善された機械的応答と、経年変化特性と、ＥＭＩへの不感域と、加圧システムのインライン較正のために用いられる能力とを有し得る。そのような圧力センサ素子は、個々に用いられるか、または正確な圧力値を提供するため、および／または較正目的のために、他の局面に従った、複数のセンサまたはセンサクラスタとの組み合わせにおいて用いられ得る。
【００３６】
第八の局面に従った、センサシステムが提供され、該センサシステムは、少なくとも１つの上記のような圧力センサ素子と、該センサ素子からセンサ信号を受信する手段とを備える。
【００３７】
第九の局面に従った、少なくとも３つのセンサ素子を備えるセンサクラスタが提供される。該センサクラスタは、別のセンサ素子またはセンサ素子の群と並列に接続される、少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群と、別のセンサ素子またはセンサ素子の群と直列に接続される、少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群とを備える。該クラスタは、小型の知覚（ｓｅｎｓｏｒｙ）素子と、電気的トレース（ｔｒａｃｅ）との編成された集合であり得る。
【００３８】
そのようなセンサクラスタは、複数のセンサ素子に基づいて、各個々のセンサ素子からの値を処理することなく、領域上の平均圧力値を提供するために用いられ得る。該センサクラスタはまた、従来技術の同等のサイズのセンサよりも薄いセンサによって圧力を測定する手段を提供する。それはまた、速く、簡単、かつ経済的な方法でクラスタ全体の上に付与された圧力の特性を測定する手段を提供する。クラスタはまた、屈曲に対する感度を低下させ、それによって、非平面または一様でない表面上のセンサ性能を改善する。
【００３９】
そのようなセンサクラスタはまた、回路を形成するセンサ素子を備え得、その単純化された等価回路は、実質的に多角形のネットワークの素子を備える。
【００４０】
次数Ｎの多角形のネットワーク素子は、Ｎ＋１の別個のノードからなるネットワークであり、ノードのうちの１つが「主ノード」と呼ばれ得、Ｎ個が「副ノード」と呼ばれ得る。各副ノードは、回路素子によって主ノードに接続され、そして回路素子によって２つの他の副ノードに接続される。
【００４１】
「実質的な多角形のネットワーク素子」は、回路素子が完全な多角形のネットワーク素子から省略または追加され得るけれども、多角形ネットワーク素子の効果をひどく減じるような範囲ではないことと理解される。限定ではない例として、完全な多角形ネットワーク素子に比べて、１つまたはいくつかの回路素子が省略され得るか、あるいは完全な多角形ネットワーク素子に比べて、１つまたはいくつかの回路素子が追加され得る。
【００４２】
第十の局面に従った、センサシステムが提供され、該センサシステムは、少なくとも１つの上記のようなセンサクラスタと、上記センサ素子からセンサ信号を受信する手段とを備える。
【００４３】
第十一の局面に従った、センサシステムが提供され、該センサシステムは、第二または第五の局面のいずれかまたは両方に従った、少なくとも１つの第一の圧力センサ素子と、第七の局面に従った、少なくとも１つの第二の圧力センサ素子とを備える。
【００４４】
そのようなセンサシステムは、身体部分への圧力を測定するために用いられ得る。
【００４５】
第十一の局面に従った、身体部分への圧力を測定するデバイスが提供され、該デバイスは、上記のようなセンサシステムを備える。
【００４６】
第十二の局面に従った、センサ素子を製造するための方法が提供される。該方法は、基板を提供することと、該基板上の第一の所望のパターン内にプライマーを分与することと、少なくとも該所望のパターン内に、伝導表面を有する粒子を分与することとを包含する。
【００４７】
第十三の局面に従った、センサ素子を製造するための方法が提供される。該方法は、基板を提供することと、該基板上の所望のパターン内に第四の局面に従った化合物を分与することと、該化合物が固まり、それによって、複合材料が形成されることを可能にすることとを包含する。
【００４８】
第十四の局面に従った、センサ素子を製造するための方法が提供される。該方法は、第一の基板を提供することと、第一のパターン化動作によって該基板上に抵抗性素子を提供することと、第二のパターン化動作によって該基板上に第一の電極を提供することと、該基板上にスペーサ素子を提供することと、該スペーサ素子が該第一の電極と第二の電極との間にあるように、該第二の電極を備える第二の基板を提供することとを包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１ａ】図１ａ〜図１ｂは、本開示に従った、粒子の様々な実施形態の概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａ〜図１ｂは、本開示に従った、粒子の様々な実施形態の概略断面図である。
【図２ａ】図２ａ〜図２ｂは、本開示に従った、粒子のさらなる実施形態の概略断面図である。
【図２ｂ】図２ａ〜図２ｂは、本開示に従った、粒子のさらなる実施形態の概略断面図である。
【図３】図３は、本開示に従った、化合物の概略図である。
【図４】図４は、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図５】図５は、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図６ａ】図６ａおよび図６ｂは、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図６ｂ】図６ａおよび図６ｂは、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図７】図７は、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図８】図８は、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図９】図９は、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図１０】図１０は、本開示の第一のタイプの実施形態に従った、センサ素子の概略断面図である。
【図１１】図１１〜図１４は、本開示の第二のタイプの実施形態に従った、センサ素子のパーツを形成する層の概略図である。
【図１２】図１１〜図１４は、本開示の第二のタイプの実施形態に従った、センサ素子のパーツを形成する層の概略図である。
【図１３】図１１〜図１４は、本開示の第二のタイプの実施形態に従った、センサ素子のパーツを形成する層の概略図である。
【図１４】図１１〜図１４は、本開示の第二のタイプの実施形態に従った、センサ素子のパーツを形成する層の概略図である。
【図１５】図１５および図１６は、図１１〜図１４のセンサ素子の断面図である。
【図１６】図１５および図１６は、図１１〜図１４のセンサ素子の断面図である。
【図１７】図１７〜図１８は、図１１〜図１６のセンサ素子の挙動を例示する図である。
【図１８】図１７〜図１８は、図１１〜図１６のセンサ素子の挙動を例示する図である。
【図１９ａ】図１９ａ〜図１９ｂは、図１１〜図１６のセンサ素子の代替の実施形態を例示する。
【図１９ｂ】図１９ａ〜図１９ｂは、図１１〜図１６のセンサ素子の代替の実施形態を例示する。
【図１９ｃ】記載なし。
【図２０ａ】図２０〜図２２は、図１１〜図１６のセンサ素子のなおさらなる実施形態を例示する。
【図２０ｂ】図２０〜図２２は、図１１〜図１６のセンサ素子のなおさらなる実施形態を例示する。
【図２１ａ】図２０〜図２２は、図１１〜図１６のセンサ素子のなおさらなる実施形態を例示する。
【図２１ｂ】図２０〜図２２は、図１１〜図１６のセンサ素子のなおさらなる実施形態を例示する。
【図２２ａ】図２０〜図２２は、図１１〜図１６のセンサ素子のなおさらなる実施形態を例示する。
【図２２ｂ】図２０〜図２２は、図１１〜図１６のセンサ素子のなおさらなる実施形態を例示する。
【図２３ａ】図２３ａ〜図２３ｂは、一対のセンサ素子のための一般的な接続スキームを例示する。
【図２３ｂ】図２３ａ〜図２３ｂは、一対のセンサ素子のための一般的な接続スキームを例示する。
【図２４】図２４〜図２６は、複数のセンサ素子のための接続スキームを例示する。
【図２５】図２４〜図２６は、複数のセンサ素子のための接続スキームを例示する。
【図２６】図２４〜図２６は、複数のセンサ素子のための接続スキームを例示する。
【図２７】図２７は、図２４〜図２６の接続スキームの挙動を例示する図である。
【図２８】図２８〜図３３は、さらなる接続スキームの等価回路を例示する。
【図２９】図２８〜図３３は、さらなる接続スキームの等価回路を例示する。
【図３０】図２８〜図３３は、さらなる接続スキームの等価回路を例示する。
【図３１】図２８〜図３３は、さらなる接続スキームの等価回路を例示する。
【図３２】図２８〜図３３は、さらなる接続スキームの等価回路を例示する。
【図３３】図２８〜図３３は、さらなる接続スキームの等価回路を例示する。
【図３４】図３４〜図３６は、身体部分への圧力を測定するデバイスを概略的に例示する。
【図３５】図３４〜図３６は、身体部分への圧力を測定するデバイスを概略的に例示する。
【図３６】図３４〜図３６は、身体部分への圧力を測定するデバイスを概略的に例示する。
【図３７】図３７は、センサシステムのパーツを形成するセンサクラスタを概略的に例示する。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（実施形態の説明）
図１ａ〜図２ｂを参照すると、第一の局面に従った、エラストマー粒子１、１’、１’’がここで記載される。そのようなエラストマー粒子１、１’、１’’は、エラストマーの本体部２と、伝導表面層４ａ、４ｂ、６とを備える。伝導表面層４ａ、４ｂ、６は、複数の伝導粒子７ａ、７ｂか、伝導材料６（例えば、金属または伝導重合体）の堆積か、またはエラストマー本体部２の表面の伝導特性を変更する（例えば、導電性重合体組成物によって重合体ネットワークを相互浸透させる）ことによって形成され得る。伝導粒子７ａ、７ｂの場合には、これらはプライマー３によってエラストマー本体部２に付着され得る。１つ以上のさらなる伝導層４ｂが提供され（図１ａおよび図２ａに示されるように）、前の層４ａにバインダー５によって好ましくは取り付けられ得る。
【００５１】
エラストマー粒子１、１’、１’’のサイズは、０．１〜２５０μｍの範囲、さらに好ましくは、１〜１０μｍの範囲にあり得る。エラストマー粒子は、規則的または不規則な形状を有し得る。限定ではない例として、エラストマー粒子は、棒状、楕円形状、球形状、小板状、小粒状、繊維状、多孔性のシェル状、足場状（ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ）などであり得る。エラストマー粒子は、中空または中実であり得る。概して、球形のエラストマー粒子は、乳濁または懸濁重合によって製造され得る。他の形状は、例えば、極低温の微粉化または粉砕などの他のブレイクダウンプロセスによって製造され得る。
【００５２】
そのようなエラストマー粒子を製造する別の方法は、シード重合を介する方法であり、それは例えば、特開昭５８−１０６５５４号明細書と特開昭６３−１９１８１８号明細書とに記載される。そのようなエラストマー粒子を製造するさらに別の方法は、より大きい、架橋されたエラストマー粒子を作成する追加条件を有する乳濁重合を介する方法であり、例えば、米国特許第６，９１４，１００号明細書、特開昭６３−１９１８０５号明細書、特開平４−３２３２１３号明細書、および特開平１０−３１０６０３号明細書に記載される方法である。重合プロセスは、ラジカル、重付加、または重縮合の反応を含む任意のタイプであり得る。
【００５３】
エラストマー粒子は、適切な機械的特性を保証するために架橋され得る。上記参照が、架橋される粒子の作成を示すことは注目される。
【００５４】
実際の場合において、伝導表面を有しないエラストマー粒子を、湿式または乾式の形態において様々な供給業者から購入することが便利であり得る。その例としては、小さな粒子に対しては、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ、Ｓｈｉｎ  Ｅｔｓｕ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、ならびにＲｏｈｍおよびＨａａｓ、そしてより大きな粒子に対しては、いくつかの化学薬品供給業者を含む。当然、微粉化または霧化することになるペレットを購入することもまた可能である。例えば、市販されている熱可塑性のエラストマーペレットは、より小さな粒子を作成するために、加熱され、そして吹き付け乾燥され得るか、または同じものを製造するために、代替として極低温で微粉化され得る。
【００５５】
エラストマー本体部２および／またはマトリックス１１は、以下で論じられるように、限定ではない例としては、シリコンエラストマー、ポリウレタン、ポリブタジエン（特に、高ｃｉｓポリブタジエン）、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンジエン，熱可塑性エラストマー、分割型ブロック共重合体などを備え得る。特に、シリコンエラストマーは、非常に優れた圧縮永久ひずみ、クリープおよび温度の安定性を有し、非常に優れた疲労特性とともに処方され得、一方でポリウレタンおよびポリブタジエンが非常に優れた力学的特性（低ヒステリシス、高弾性、長い疲労寿命など）とともに処方され得る。アミド連鎖エキステンダーを有する連鎖増量型ＰＵエラストマーは、特に有用であり、非常に優れた機械的特性の温度／頻度数安定性を有する。
【００５６】
適切な材料の例としては、ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｓｃｈｕｕｒ，Ｍ、Ｎｏｏｒｄｏｖｅｒ  Ｂ、Ｇａｙｍａｎｓ  ＲＪ、２００６、「Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ａｍｉｄｅ  ｃｈａｉｎ  ｅｘｔｅｎｄｅｒｓ  ｏｆ  ｕｎｉｆｏｒｍ  ｌｅｎｇｔｈ」、Ｐｏｌｙｍｅｒ、４７：１０９１−１１００において提供される。
【００５７】
エラスチンおよびレジリンなどの非常に優れた弾性を有する生体適合材料もまた存在する。Ｅｌｖｉｎ  ＣＭ、Ｃａｒｒ  ＡＧ、Ｈｕｓｏｎ  ＭＧ、Ｍａｘｗｅｌｌ  ＪＭ、Ｐｅａｒｓｏｎ  ＲＤ、Ｖｕｏｃｏｌｏ  Ｔ、Ｌｉｙｏｕ  ＮＥ、Ｗｏｎｇ  ＤＣ、Ｍｅｒｒｉｔｔ  ＤＪ、Ｄｉｘｏｎ  ＮＥ．２００５．「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ  ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ  ｐｒｏ−ｒｅｓｉｌｉｎ」、Ｎａｔｕｒｅ．４３７（７０６１）：９９９−１００２を見られたい。
【００５８】
概して、エラストマー本体部２とマトリックス１１とは、硬度の変化を達成するために、架橋またはフィラーの様々な程度を有するエラストマーの同じファミリーから作られ得る。使用が簡単なシステムの例は、Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．による三構成要素、可変混合比率のポリウレタンシステム（米国特許出願公開第２００６／００５８４５６号明細書に開示される）、またはそれらのＣＬＣシステムである。硬化フィラー材料の例は、石英、シリカ、雲母、カーボンブラックなどを含む。これらの材料は、シリコンシステムにおけるフィラーとしての使用に特に適する。
【００５９】
伝導層４ａ、４ｂ、６に対して、金属または金属酸化物の伝導種（ｓｐｅｃｉｅｓ）、炭素およびその構造体、伝導重合体などを含む、材料の範囲が用いられ得る。これらの材料の組み合わせもまた用いられ得る。
【００６０】
アラインメントが望ましい場合には、伝導層４ａ、４ｂは、公知の常磁性体か、超常磁性体か、または強磁性体の群からの材料を含み得る。
【００６１】
一実施形態において、粒子１、１’、１’’は、層毎の自己アセンブリ（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ  ｓｅｌｆ  ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＬｂＬ−ＳＡ）アプローチ、またはＬｂＬ−ＳＡよりも強い中間層の結合を生成する、層毎の共有結合性の自己アセンブリ（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ  ｃｏｖａｌｅｎｔ  ｓｅｌｆ  ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＬｂＬ−ＣＳＡ）アプローチによって構築され得る。この場合において、伝導層４ａ、４ｂを形成する伝導性材料（例えば、金属、金属酸化物、半伝導性または有機性である）は、概して、ナノ微粒子７ａ、７ｂであり、有用な例としては、（コアシェル（ｃｏｒｅ  ｓｈｅｌｌ）粒子を含む）金、銀、白金、パラジウム、銅、ニッケル、アルミニウム、クロムなどのナノ粒子である。特に、金のナノ粒子は、製造しやすく、堆積プロセスの前に安定した配置において格納され得る。
【００６２】
一代替案として、伝導層４ａ、４ｂ、６は、無電解メッキによって提供され得る。それは、パラジウムなどのシード層（触媒）が粒子に付与され、さらなる伝導材料が、エラストマー粒子の表面上に金属塩の低減を介して堆積される周知の方法である。そのような方法は、Ｍａｌｌｏｒｙ  ＧＯ、Ｈａｊｄｕ  ＪＢ、「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  ｐｌａｔｉｎｇ：  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｎｉｓｈｅｒｓ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｆｌｏｒｉｄａ、１９９０において記載される。そのような場合には、プライマー３が、伝導層の堆積の前に付与され得る。
【００６３】
エラストマー粒子は、どのタイプの付与技術が選択されるかにかかわらず、伝導層４ａ、４ｂ、６の付与の間に多少膨張し得、それによって、エラストマー粒子が乾燥すると、表面が微視的なテクスチャを呈する。さらに、粒子は、それらの表面が滑らかではなくしわになると、ひずみを受けることに対してさらに適するようになる。なぜならば、滑らかで厚過ぎるときには、伝導性層は、粒子の機械的特性と干渉し、そしてまたクラックが入り得、それによって、層の伝導特性を失うからである。
【００６４】
別の選択肢として、伝導重合体は、エラストマー本体部２の表面に電気化学的に堆積され得る。例えば、薄い伝導重合体層が、その位置での酸化を用いて、本質的に伝導する層をエラストマー粒子上に生成するように堆積され得る。そのような技術は、米国特許第５，２４０，６４４号明細書、米国特許第６，８９９，８２９号明細書、Ｇｒｅｇｏｒｙ  ＲＶ、Ｋｉｍｂｒｅｌｌ  ＷＣ、Ｋｕｈｎ  ＨＨ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌｓ、２８（１９８９）、ｐｇ  ８２３、およびＨａｎｓｅｎ  ＴＳ、Ｗｅｓｔ  Ｋ、Ｈａｓｓａｇｅｒ  Ｏ、Ｌａｒｓｅｎ  ＮＢ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌｓ、１５６（２００６）、ｐｇ  １２０３において記載される。
【００６５】
ＬｂＬ−ＳＡまたはＬｂＬ−ＣＳＡで生成された層の場合に、層の導電率は、量子トンネリングと、エラストマー粒子１、１’、１’’の表面上の層内に配列された、緊密に詰め込まれた伝導性ナノ粒子７ａ、７ｂの間の物理的接触との組み合わせである。この緊密な密着型（ｋｎｉｔ）構造は、エラストマー粒子１、１’、１’’の機械的特性への影響を最小限にする。この配列はまた、複合物の構造全体がひずまされる場合でさえも、エラストマー粒子が表面の導電率を維持することを可能にする。
【００６６】
伝導性粒子７ａ、７ｂが構築される流体環境は、それらがアセンブリプロセスの間に損傷しないように、エラストマー粒子と融和性がなければならず、過度に手間のかかる中間の洗浄および／または乾燥ステップを伴うことなく、１つの層にする環境から次の環境に容易に移転され得る。上記のように、流体環境の最適化は、伝導性層の堆積の間にエラストマー粒子の有利な膨張を引き起こし得る。
【００６７】
ＬｂＬ−ＣＳＡまたはＬｂＬ−ＳＡはまた、エラストマー粒子上のシード層となる単層を形成するために用いられ得、その後、さらなる伝導材料が、例えば、無電解メッキによって電気化学的に堆積される。
【００６８】
自己アセンブリによって表面上に伝導ナノ粒子７ａ、７ｂを堆積するための方法の例は、例えば、米国特許出願公開第２００５／００６４２０４号明細書、米国特許第６，０２５，２０２号明細書、米国特許第６，６２４，８８６号明細書、米国特許第６，２４２，２６４号明細書、米国特許第６，４５８，３２７号明細書、米国特許第６，５９２，９４５号明細書から公知である。
【００６９】
米国特許出願公開第２００５／００６４２０４号明細書および米国特許第６，４５８，３２７号明細書に開示されるように、表面上に複数の伝導層を作るプロセスは、堆積ステップの繰り返しを通して達成される。
【００７０】
伝導層４ａ、４ｂ、６を形成するためのさらに別の選択肢は、物理的な気相堆積プロセスを含み、真空蒸着、スパッタリングおよび化学気相堆積を含む、その変形は公知である。そのような方法を介した堆積は、薄い伝導材料の適正な付与範囲を保証するために、エラストマー粒子を連続的に混ぜる必要があり得ることを除いて、簡単なことと考えられる。
【００７１】
伝導層４ａ、４ｂ、６の厚さは、最終的な粒子全体の機械的剛性を増さないために、可能な限り薄くあるべきである。このことは、エラストマー粒子の上に連続的な層を形成する方法を用いるときに、特に重要である。
【００７２】
好ましくは、伝導層の厚さは、エラストマー粒子の直径の１０％未満であり得る。さらに、厚さは、エラストマー粒子の直径の５％未満か、１％未満か、または０．１％未満であり得る。
【００７３】
換言すると、厚さは好ましくは、５００ｎｍ未満か、さらに好ましくは、１００ｎｍ未満か、または５０ｎｍ未満であり得る。
【００７４】
センサタイプの実施形態に対して、エラストマー本体部２上の層は、集合的に、０．１〜１００ｋΩ／□の全体の静止シート（ｓｈｅｅｔ）抵抗、さらに好ましくは、ｌ〜１０ｋΩ／□のシート抵抗を有するべきである。
【００７５】
電気的な相互接続の用途に対して、エラストマー本体部２上の層は、全体の静止シート抵抗として、１０Ω／□未満、さらに好ましくは、１Ω／□未満、最も好ましくは、０．１Ω／□未満を有するべきである。
【００７６】
エラストマー本体部２の表面上のプライマー３が、エラストマー本体部の表面上に堆積プロセスを開始し、エラストマー本体部と第一の伝導層との間の結合を改善し、かつ／またはマトリックス材料に完成された粒子の結合を改善するために選択される。プライマー３は概して、以下に提供される例とともに、公知のオルガノシランとオルガノシロキサンとから選択される。
【００７７】
オルガノシラン化合物は、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、チクロペンチルトリメトキシシランおよびチクロヘキシルトリメトキシシランなどの１つの分子内にアルキルおよびアルコキシド基を有する化合物；  ビニルトリメトキシシランなどの１つの分子内にビニルおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  （Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル）トリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（６−アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン、および（アミノエチルアミノメチル）−フェネチルトリメトキシシランなどの１つの分子内にアミノおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニオプロピルトリメトキシシランなどの１つの分子内にアンモニウムおよびアルコキシド基を有する化合物；  ２−（トリメトキシシリルエチル）ピリジンなどの１つの分子内に複素環式芳香族化合物環およびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  （３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシランおよび（デカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシランなどの１つの分子内にフルオロアルキルおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  Ｎ−（トリエトキシシリルプロピル）−Ｏ−ポリエチレンオキシド−ウレタンなどの１つの分子内にポリエチレングリコールおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  ３−チオシアン酸エステルプロピルトリエトキシシランなどの１つの分子内にチオシアン酸エステルおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  ３−メトキシプロピルトリメトキシシランなどの１つの分子内にエーテルおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  ３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどの１つの分子内にチオールおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  ３−ヨードプロピルトリメトキシシランおよび３−ブロモプロピルトリメトキシシランなどの１つの分子内にハロゲン原子およびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  ５，５−エポキシヘキシル−トリエトキシシランなどの１つの分子内にエポキシおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  二［３−（トリエトキシシリル）−プロピル］テトラスルフィドなどの１つの分子内にスルフィドおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  二（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノ−プロピルトリエトキシシランなどのヒドロキシル、アミノおよびアルコキシド基を有するオルガノシラン化合物；  アミノプロピルシラントリオールなどの１つの分子内にアミノ基およびアルコキシド基の加水分解によって引き出された基を有するオルガノシラン化合物；  オクチルトリクロロシラン、シクロテトラメチレンジクロロシラン、（シクロヘキシルメチル）トリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、および第三ブチルトリクロロシランなどの１つの分子内にアルキル基および塩素原子を有するオルガノシラン化合物；  （デカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシランおよび（３，３，３−トリフ���オロプロピル）トリクロロシランなどの１つの分子内にフルオロアルキル基および塩素原子を有するオルガノシラン化合物；  ２−［２−（トリクロロシリル）−エチル］ピリジンなどの１つの分子内に複素環式芳香族化合物環および塩素原子を有するオルガノシラン化合物；  そして、フェネチルトリクロロシランなどの１つの分子内に芳香環および塩素原子を有するオルガノシラン化合物を含む。例えば、米国特許出願公開第２００５／００６４２０４号明細書を見られたい。
【００７８】
オルガノシロキサン化合物は、概して、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、テトラメトキシシラン、およびテトラエトキシシランなどのアルコキシシラン；  シラノール−エンドブロック型ジメチルシロキサンオリゴマー、シラノール−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルビニルシロキサンコオリゴマー、シラノール−エンドブロック型メチルビニルシロキサンオリゴマー、シラノール−エンドブロック型メチルフェニルシロキサンオリゴマー、１，３，５，７−テトラメチルチクロテトラシロキサン、および１，３，５，７，９−ペンタメチルチクロペンタシロキサンなどのシロキサンオリゴマー；  低粘性液体からガム質に及ぶ、トリメチルシロキシ−エンドブロック型ポリジメチルシロキサン、トリメチルシロキシ−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルビニルシロキサンの共重合体、トリメチルシロキシ−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルフェニルシロキサンの共重合体、トリメチルシロキシ−エンドブロック型ポリメチル水素シロキサン、トリメチルシロキシ−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチル水素シロキサンの共重合体、シラノール−エンドブロック型ポリジメチルシロキサン、シラノール−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルビニルシロキサンの共重合体、シラノール−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルフェニルシロキサンの共重合体、シラノール−エンドブロック型ポリメチル水素シロキサン、シラノール−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチル水素シロキサンの共重合体、ジメチルビニルシロキシ−エンドブロック型ポリジメチルシロキサン、ジメチルビニルシロキシ−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルビニルシロキサンの共重合体、ジメチルビニルシロキシ−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチルフェニルシロキサンの共重合体、ジメチル水素シロキシ−エンドブロック型ポリメチル水素シロキサン、およびジメチル水素シロキシ−エンドブロック型ジメチルシロキサン／メチル水素シロキサンの共重合体を限定ではなく含むポリオルガノシロキサン；  そして、Ｒ．ｓｕｂ．３ＳｉＯ．ｓｕｂ．１／２およびＳｉＯ．ｓｕｂ．４／２ユニットにより構成される樹脂、ＲＳｉＯ．ｓｕｂ．３／２ユニットにより構成されるシリコン樹脂、Ｒ．ｓｕｂ．２ＳｉＯ．ｓｕｂ．２／２およびＲＳｉＯ．ｓｕｂ．３／２ユニットにより構成される樹脂、ならびにＲ．ｓｕｂ．２ＳｉＯ．ｓｕｂ．２／２、ＲＳｉＯ．ｓｕｂ．３／２、およびＳｉＯ．ｓｕｂ．４／２ユニットにより構成される樹脂を限定ではなく含むシリコン樹脂を含む。例えば、米国特許第７，０７４，８４９号明細書を見られたい。
【００７９】
官能基を有するさらなるオルガノシランは以下の、エポキシ、アミノ、ケチミノ、ビニル、メタクリルオキシ、アクリロキシ、メルカプト、ポリサルファイド、イソシアナト、スチリル、およびクロロ、メトキシ、およびエトキシ官能基を含む加水分解可能な基を含む。同様なリストのために、Ｓｈｉｎ  Ｅｔｓｕ  Ｃｈｅｍｉｃａｌのシラン結合エージェントのパンフレットを見られたい。
【００８０】
実際において、特定のエージェントは、概して文献の参照と、簡単な付着試験とに基づいて選択される。一般的に、結合エージェントは、問題の重合体表面の反応性に調和する有機の官能基を結合エージェントが有するように、選択される。
【００８１】
公知の例は、ガラス基板に対して米国特許出願公開第２００５／００６４２０４号明細書または米国特許第６，４５８，３２７号明細書に開示されるように、アミノプロピルトリエトキシシランまたはメルカプトプロピルトリメトキシシランを（結合されるベース材料に応じて）含むけれども、基は、問題の適切なエラストマー材料に対して選択され得る。
【００８２】
特に、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ、Ｓｈｉｎ  Ｅｔｓｕ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｎｕｓｉｌなどの会社から利用可能な独占的に市販されているプライマーがまた存在する。
【００８３】
バインド層５は、後で堆積された伝導層を互いに結合するために用いられる。ＬｂＬ−ＳＡ用のバインダーの例としては、米国特許出願公開第２００５／００６４２０４号明細書において記載されるように、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基、無水カルボン酸基、メルカプト基、ハイドロシリコン基、およびそれらの組み合わせなどの２つの官能基を含む材料が用いられ得る。選択された材料は、ナノ粒子またはエラストマーなどの所望の分子に共有結合または非共有結合することができる少なくとも１つの官能基を有するべきである。
【００８４】
１つ以上のアミノ基、チオール基を含む、これらの材料の別の名前は、配位子であり、米国特許第６４５８３２７号明細書に開示されるように、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、ジメルカプトアルカン、ジアミノアルカン、ヒドロキシアルカン、カルボキシアルカン、ジヒドロキシアルカン、およびジカルボキシアルカンを備える群から選択される。
【００８５】
ポリウレタン／金のナノ複合物用の例として、メルカプトエタノールが、バインダー（ｂｉｎｄｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）として用いられ得る。
【００８６】
ポリシロキサン／銀のナノ複合物用の例として、ポリシロキサンが、バインダーとして用いられ得る。特に、ポリ（ジメチル−ｃｏ．メチルヒドリド−ｃｏ−３−シアノプロピル，メチル）シロキサン。複合物のエラストマー材料用に用いられるものと同じポリシロキサンは、複合物内の材料の全体の数を低減するために、バインダーとして（プライマーなしに）直接的に用いられ得る。
【００８７】
複数の金ナノ粒子層を作るための例としては、２−メルカプトエタノールまたは２−メルカプトエチルアミンが用いられ得る。米国特許出願公開第２００５／００６４２０４号明細書を見られたい。
【００８８】
米国特許第６，４５８，３２７号明細書において開示されるように、配位子を安定させるドデシルアミンを有する金ナノ粒子の複数の層を作るための別の例は、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、ジメルカプトアルカン、ジアミノアルカン、または多官能化された（ｐｏｌｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ）重合体である。
【００８９】
図４〜図６ｂを参照すると、伝導表面を有する上記のエラストマー粒子が、圧力センサ素子を提供するために用いられ得る。
【００９０】
図４は、圧力センサ素子２０の第一の実施形態を概略的に例示する。図面は拡大されており、垂直の方向Ｖは大いに誇張されている。測定側は、参照数字３１０によって示される。センサ素子２０は、基板２１に基礎をおいており、その基板上に一対の電極２２ａ、２２ｂが配列される。電極は、同一平面上であり得るけれども、そうである必要はない。電極２２ａ、２２ｂは、伝導材料を基板／第一のエラストマー部分の上に任意の公知の方法でパターン化することによって提供され得る。第一の非伝導のエラストマー部分２３が、電極の間に配列される。第一のエラストマー部分２３は、電極２２ａ、２２ｂの向かい合うエッジ部分を被覆し得、第一のエラストマー部分２３は、電極のそれよりも大きい最大の厚さを有し得る。第一のエラストマー部分２３の厚さは、次第に細くなるか、さもなければそのエッジに向かって減少し得る。
【００９１】
第一のエラストマー部分２３上に、１つ以上の伝導層２４が配列され得る。そのような伝導層は、上記のようなエラストマー粒子を備え得、そのエラストマー粒子が、上記のようなプライマーおよび／またはバインダーを備えるマトリックス内に配列される。伝導層２４は、電極２２ａ、２２ｂと接触している。特に、上記などのプライマー３が、第一のエラストマー部分２３と第一の伝導層２４との間で用いられ得、上記などのバインダー５が、第一の伝導層４ａとさらなる伝導層４ｂとの間で用いられ得る。
【００９２】
第二の非伝導のエラストマー部分２５は、伝導層２４が第一のエラストマー部分２３と第二のエラストマー部分２５とによって囲まれ、伝導層２４のエッジ部分だけが電極２２ａ、２２ｂに曝露されているように、伝導層２４の上部の上に配列され得る。別のプライマーまたはバインダーが、伝導層２４と第二のエラストマー部分２５との間で用いられ得る。エラストマー部分２３、２５は、エラストマー本体部２に関して上記された任意の材料から形成され得る。
【００９３】
エラストマー部分２３、２５、電極および伝導層２４を含むセンサ素子は、非伝導であり得る絶縁コーティング２６内に囲まれ得る。絶縁コーティング２６は、エラストマー材料から作られ得、随意に発泡され得る。
【００９４】
一実施形態において、エラストマー部分２３、２５は、異なる弾性係数を有するエラストマー材料から作られる。別の実施形態において、エラストマー部分２３、２５は、実質的に同じ弾性係数を有するエラストマー材料から作られる。
【００９５】
センサ素子２０が圧力（一般的に、垂直の方向Ｖ内の加圧）を受けるときに、伝導層２４に存在する粒子の相対的な位置が変わり、それによって、電極２２ａ、２２ｂをわたって測定されるような、センサ素子のインピーダンスを変更する。
【００９６】
センサ素子２０は、以下に従って作成され得る。
【００９７】
電極２２ａ、２２ｂを有する基板２１が準備され、そしておそらくクリーニングされる。そのような基板は、例えば布または重合体フィルムであり得る。プライマーが、第一のエラストマー層２３が堆積される表面に付与され得る。第一の硬度を有する第一のエラストマー層２３が堆積される。プライマー層が、上記のようなプライマーによって、次いで堆積され得る。伝導性層２４が、電極２２ａ、２２ｂに架橋し、そして第一のエラストマー２３を通り過ぎて外に延在するように堆積される。上記のようなバインダー層５は、伝導性層２４の間に配列され得る。別のプライマーが、伝導性層２４をコーティングするために用いられ得る。第二の硬度を有する第二のエラストマー層２５が堆積される。この第二のエラストマー層２５は、機械的な絶縁層として機能することもできる。随意に、絶縁コーティング２６が堆積され、随意に発泡される。この絶縁コーティング２６はまた、第一のエラストマー層２４および第二のエラストマー層２５の近傍においてセンサ素子に付与された接触応力をなめらかにするために、応力フィルタリング層として機能し得る。
【００９８】
図５は、センサ素子２０’の代替の実施形態を例示し、そこでは、第一のエラストマー２３’が、伝導層２４と電極２２ａ’、２２ｂ’との形成の前に基板２１上に分与される。伝導層２４および／または電極２２ａ’、２２ｂ’は、例えば、分与されたり、印刷されたり、噴射されたりして基板の上および第一のエラストマー２３’の上にパターン化され得る。
【００９９】
図６ａは、センサ素子２０’’の別の代替の実施形態を例示し、そこでは、第一のエラストマー２３’’が基板の上に成型される。続いて、伝導層２４が形成され、その後、電極２２ａ’’、２２ｂ’’が印刷される。
【０１００】
図６ｂを参照すると、伝導層２４がどのように形成され得るかについて詳細が例示される。一実施形態において、伝導層２４は、図ｌａ〜図２ｂを参照して上記されたエラストマー粒子１、１’、１’’の１つまたは２つ以上の層を備える。この実施形態に従った伝導層２４は、伝導層２４が形成される所望のパターン内にプライマー３を付与することによって生成され得る。その後、伝導粒子１、１’、１’’が、第一の伝導層４ａを形成するように付与される。バインダー５が、その後、所望のパターン内に付与され、その後、さらなる伝導粒子１、１’、１’’が、第二の伝導層４ｂを形成するように付与され得る。この方法は、図４〜図６ｂに例示された実施形態の任意の伝導層を提供するために用いられ得る。
【０１０１】
別の実施形態において、図４〜図６ｂの伝導層２４は、図ｌａ〜図２ｂのエラストマー粒子１、１’、１’’の伝導表面に関して記載された方法のいずれかで形成され得る。従って、伝導層２４は、図１ａ〜図２ｂを参照して記載されたように、プライマー３および／またはバインダー５を用いて形成され得ることにより、非エラストマーの伝導粒子７ａ、７ｂの１つまたは２つ以上の層４ａ、４ｂを提供する。米国特許出願公開第２００５／００６４２０４（Ａ１）号明細書に開示された技術が、伝導層を提供するために用いられ得る。
【０１０２】
あるいは、おそらくプライマーの堆積後に、以下で記載される複合材料を形成する化合物をパターン化することによって、伝導層２４が形成され得ることは注目される。
【０１０３】
図３は、上記のようなエラストマー粒子１、１’、１’’とマトリックス材料１１とを備える複合材料１０を概略的に例示する。
【０１０４】
上記されたエラストマー粒子１、１’、１’’は、従って、複合材料１０を提供するために用いられ得、複合材料１０は次いで、圧力センサ素子を形成するために用いられ得る。そのような複合材料は、エラストマー粒子をマトリックス材料１１と混合することによって形成され得、マトリックス材料１１もまたエラストマー材料であり得る。
【０１０５】
実際において、マトリックス材料は、粒子のエラストマー本体部２と実質的に同じであり得るが、異なる硬度または弾性係数を有する。適切なマトリックス材料の例は、従ってエラストマー粒子２に関して上記されている。
【０１０６】
柔らかいエラストマー粒子１、１’、１’’を備える複合物を用いることによって、マトリックスと粒子との間の界面およびマトリックス内における応力を改善し、管理することにより、複合物内のひずみ関連の損傷と、静止電気インピーダンスと、電気インピーダンスのひずみ感度とをよりよく管理することが可能である。
【０１０７】
従って、複合材料は、第一の弾性係数の柔らかい粒子１、１’、１’’（実際は、エラストマー）を備え、該柔らかい粒子は、その表面を（上記のような）伝導性にされ、複合物の構造内に第二の弾性係数のバインダー材料（実際は、エラストマー）と混合される。複合材料はまた、最終的な複合物の特性を微調整するために、結合エージェント、融和化（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｉｎｇ）エージェントおよび他の微粒子などを含み得る。
【０１０８】
結合エージェントまたは融和化エージェントは、上記された例を有する公知のオルガノシランとオルガノシロキサンとから選択され得る。
【０１０９】
界面の応力とひずみ関連の損傷とは、第一の弾性係数および第二の弾性係数が互いに実質的に等しいように選択されるときに、最小化され得る。そのような配列は、低い機械的ヒステリシスと、低いインピーダンスのひずみ感度とを有する複合物を生成する一方で、複合物のサイクル寿命をさらに改善し、複合物のひずみ対インピーダンス関係の線形性を改善する。
【０１１０】
有限の静止インピーダンスは、アラインメント、組成物の容積比率、および製作条件（硬化する間の溶媒、加圧、温度のプロフィールなど）を介して製作の間に設定され得る。
【０１１１】
圧力感度は、主として、等価の弾性係数と、複合物のひずみ対インピーダンス関係と、複合物から作られたセンサの構造（幾何形状、フィールド配向、電極配置など）とによって決定され得る。
【０１１２】
ひずみ感度は、第一の弾性係数と第二の弾性係数との間の比率を変更することによって、制御された方法において増大され得る。
【０１１３】
柔らかいエラストマー粒子１、１’、１’’は、ランダムにマトリックス形成材料（および他の粒子）と混合されるか、または選択的なアラインメント（以下を見られたい）と合わせて用いられ得る。
【０１１４】
アラインメントは、以下でさらに論じられるように、複合物の電気インピーダンスのひずみ感度に対してさらに影響するように用いられ得る。
【０１１５】
全体のシステムの機械的特性は、主として、組成物の構成要素の機械的特性（粒子、マトリックス、および両者間の相違）と、混合比率と、アラインメント構成と、粒子とマトリックスとの間の結合の強さとに関連する。
【０１１６】
電気インピーダンスの圧力感度はそれで、ひずみ感度と複合物の機械的特性との関数である。
【０１１７】
エラストマー粒子１、１’、１’’と、マトリックス形成材料１１とを備える混合物または化合物１０（図３を見られたい）が提供され得る。化合物は、ペーストの形態であり得る。マトリックス形成材料は、エラストマー本体部２またはマトリックス１１あるいは同様な材料／等価な材料に適切であるように、上記された任意の材料へと硬化または固まることが可能であり得る。そのような化合物は、図４〜図１０に例示されるようなセンサ素子を提供するために、例えば印刷または堆積され得、次いで硬化または固まることが可能である。硬化させることは、放射などの影響によるなどの当業者に公知の任意の方法において容易に行われ得る。
【０１１８】
概してランダムに分散された柔らかいエラストマー粒子によって配列された複合材料においては、ランダムに分散された粒子系のためのマトリックス内への被覆粒子の体積百分率は概して、体積で１０％〜７５％の範囲にある。このことは、従来技術の知覚材料の体積百分率と一致する。
【０１１９】
アラインメントの場合には、以下で記載されるように、概して粒子の必要とされる体積百分率は、１０から１００倍で（ｂｙ  ａ  ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ）低減され得る。このことはさらに、もたらされる複合物の機械的特性に役立つ。なぜならば、低減された界面の量がさらに、使用の間の機械的ヒステリシスを低減するからである。
【０１２０】
図７〜図１０を参照して、説明はここで、上記のような複合材料を用いるセンサ素子に焦点が合わせられる。
【０１２１】
図７は、センサ素子３０の第一の実施形態を概略的に例示する。そこでは、基板３１が電極３２ａ、３２ｂを提供される。上記などの伝導性の複合物３３が次いで、基板の上に提供され、そして電極と接触している。随意に、図４〜図６ｂに関して記載された絶縁コーティングなどの絶縁コーティング３４が、センサ素子３０をカプセル化するために提供され得る。
【０１２２】
図８は、センサ素子３０’の第二の実施形態を概略的に例示する。センサ素子３０’は、図７のそれに類似するけれども、第三の電極３２ｃを有する第二の基板３１ａを提供される。第二の基板は、第一の基板から間隔をあけて配置され、複合材料３３内で「浮動的に」配列され得る。その関連する電極を有する第二の基板３１ａは、第一の基板３１と同じ方法で生成され得る。第三の電極３２ｃは、製作の間における複合材料３３内の選択的なアラインメントを容易にしたり、センサ素子３０の電気インピーダンスを増加させたり、インピーダンス測定値が取得され得る複合材料３３内のさらに適切な領域を提供したり、付与された応力を複合材料３３にわたって選択的に分散させたり、センサ素子３０に付与された圧力勾配を測定する手段を提供したり、センサ素子３０を環境から電気的に保護したりするために用いられ得る。
【０１２３】
図９は、センサ素子３０’’の第三の実施形態を概略的に例示する。そこでは、非伝導のエラストマー部分３５が、図４または図５の方法に類似する方法で電極３２ａと電極３２ｂとの間に提供されることにより、例えば、電極のエッジの周辺での応力集中を低減し、複合材料３３’における応力を制御し、センサ素子３０’’の製作の間の複合材料３３’内の応力集中とフィールド集中とを分離し、および／または複合材料３３’における選択的なアラインメントを容易にする。エラストマー部分３５は、センサ素子３０’’のこの部分の硬度とポアソン比とを変更するためにさらに発泡され得る。このことは、センサ素子３０’’の圧力感度を制御する手段をさらに提供する。
【０１２４】
さらに、図９において、電極３２ａ、３２ｂの間に延在する複合材料３３’の部分が、複合材料３３’の付与された圧力に対する電気インピーダンスの感度をさらに制御し、そして複合材料３３’の機械的特性を局所的に変更するために、例えば、より狭くされるように構造化され得る。
【０１２５】
図９の実施形態において、図８を参照して記載されたような基板を有する第三の電極が含まれ得る。
【０１２６】
図１０は、センサ素子３０’’’の第四の実施形態を概略的に例示する。センサ素子３０’’’は、基板３１のスルーホール３６内に配列される。そのような基板は、例えば、布または重合体フィルムであり得る。複合材料３３’’は、基板３１に関して対称的に配列され得る。電極３２ａ’、３２ｂ’は、基板３１内に埋め込まれたかまたは基板３１上に配列されたワイヤによってか、あるいは布の内に提供された伝導性の撚り糸として提供され得る。電極３２ａ’、３２ｂ’はまた、伝導材料を任意の公知の方法で基板上にパターン化することによって提供され得る。後者の場合に、電極に至るワイヤは、絶縁コーティングを提供され得、絶縁コーティングが、伝導部分を曝露するために除去され、それによって、電極３２ａ’、３２ｂ’を提供する。そのような除去は、例えば、エッチング、溶剤、機械的な除去などによって達成され得る。この実施形態は、非常に薄いセンサシステムを作り出すことに特に適している。
【０１２７】
この実施形態において、絶縁コーティング３４ａ、３４ｂが、センサ素子をカプセル化するためなどに基板３１の両側に提供され得る。
【０１２８】
図１０の実施形態において、図８に関して記載されたような関連する基板を有するか否かにかかわらず、第三の電極が提供され得る。
【０１２９】
図７〜図１０の実施形態において、複合材料は、本質的に公知である方法で随意に発泡させられ得る。
【０１３０】
図７〜図１０のセンサ素子を提供するための製造工程は、適切な基板材料を提供することと、電極を、例えばパターン化プロセスによって基板上に提供することと、（エラストマー粒子とマトリックス材料とを含む）複合材料を形成する混合物を堆積することと、随意に、フィールド付与用固定治具を提供し、必要なフィールド（ＡＣ、ＤＣ、ランプ上昇、保持、ランプ下降）をアラインメントのために付与することと、マトリックス材料を（例えば、ＵＶ光、加熱などの付与によって）硬化させることと、任意のアラインメントフィールドを除去することと、随意に、マトリックス材料を後で硬化させることと、硬化プロセスにおいて早めに除去されない場合には、残っているあらゆるアラインメントフィールドを除去することとを含み得る。随意に、センサと外部のエレクトロニクスとの間の伝導性ブリッジが、例えば、印刷、リソグラフィーによるパターン化などによって提供され得る。
【０１３１】
アラインメントのための多くの電極および磁石の配列、ならびにこのタイプのセンサのために最適化され得る機械的なレイアウトが存在することが認識される。
【０１３２】
図４〜図１０を参照して記載された実施形態に対して、電極は、伝導化合物か、金属か、または伝導有機材料であり得ることが注目される。付与方法は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、電気化学的方法、インクジェット法、印刷などを含み、任意の必要な焼結または乾燥させるステップが後に続く。
【０１３３】
図４〜図１０を参照して開示された実施形態の基板を提供する基板材料は、フィルム（好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートを含む二軸的に配向された重合体フィルムであるが、さらにポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエーテルスルフォン、芳香族含ふっ素ポリアリーレートなどを含む重合体フィルム）、布（織物と不織布との両方）、フェルト、穿孔型フィルムおよび発泡体（ＰＵ発泡体などの）を含む。
【０１３４】
上記されたように、図４〜図１０を参照して例示された実施形態において、電極間の複合物のエラストマー粒子を製作の間に選択的に整列させることが可能であり、そしてそのことはしばしば望ましい。そうする動機は、伝導エラストマー複合物内の微粒子の体積含有率を低減することを含む。このプロセスは、センサ特性の２つの重要な局面を改善し得る。それは、（ｉ）複合材料の全体にわたって応力集中を形成する界面がより少なく存在することに起因して、ヒステリシスが改善され、（ｉｉ）エラストマー粒子は、それらが必要なセンサの領域のみに局所化され得ることである。さらに、アラインメントは、製作および（製作後の）経年変化の間のセンサの静止インピーダンスの監視と制御とを可能にし、それによって、収量を増大させ、センサの最終的な特性をより緊密に制御する。
【０１３５】
同じ点において、アラインメントは、クラスタまたは衣服内の個々のセンサが、各最終製品内で互いに類似するように調整されることを可能にし得る。それはまた、衣服内の一部のセンサが、他と異なる静止インピーダンスで様々な用途に対して作動するように較正されることに関して柔軟性を与え得る。
【０１３６】
例えば、すべてのセンサ素子が、用途に適したテスト条件下で、１０ｋオームの静止インピーダンスを有するように調整されている複合物を提供することが可能であり得る。
【０１３７】
別の例として、一部のセンサ素子が、（衣服の状態、例えば、着衣、脱衣を決定するための）高い感度を有するスイッチにより似た動きをするように調整され得る一方で、その他が（治療の間に正確な測定を行うための）低い感度を維持する。
【０１３８】
上記されたアラインメントは、センサ素子の製作の間に、Ｂフィールド、Ｅフィールド、またはそれらの組み合わせを用いて最も容易に実行され得る。
【０１３９】
もちろん、Ｂフィールドを用いるためには、外部フィールドを付与される際に粒子が複合物内を動くことができるように、粒子は適切に高い透磁率を有するべきである。
【０１４０】
Ｅフィールドシステムは、任意の粒子のタイプに対して作用する。粒子の間断のない連鎖が電極の間で形成される場合には、フィールドが崩壊（ブレイクダウン）しないように、ＡＣフィールドが用いられ、かつ付与される周波数が十分に高いことが望ましくあり得る。フィールド崩壊は概してよくない。なぜならば、それは、周囲の粒子がセンサの複合物内の連鎖を形成することを妨げるからである。すなわち、Ｅフィールド崩壊の制御を行わなければ、電極の間の実際に非常にもろい単一の接続だけが得られる。
【０１４１】
Ｅフィールドシステムに対して、エラストマー粒子のまわりで柔らかい障壁層を用いることがまた可能であり、それによって、ブレイクダウン効果が劇的でなくなる。すなわち、粒子が互いに連鎖になるにつれて、インピーダンスがさらに徐々に降下し、従って、フィールドのブレイクダウンは、完全に伝導するフィラーによって起こり得るように、突然には起こらない。そのような障壁層は、粒子をマトリックスと混合する前に、粒子の外部表面に付与されたプライマー層によって形成され得る。一部のマトリックス材料と、伝導層との組み合わせに対して、そのような障壁層は、シリコンマトリックスおよびニッケル伝導層の場合などのように自然に形成される。
【０１４２】
両方のタイプのフィールドにとって、回転フィールドを用いて、その位置で攪拌することは可能である。このことは、強い単一の連鎖を作り出すことなく粒子を位置へとゆっくり誘導することに対して有用であり得、概して、単に１つのフィールド要素を必要な電極の間に付与される状態よりも、所望の経路に沿ってより多くの粒子を形成することを結果としてもたらす。
【０１４３】
フィールドを付与する電極は、センサ電極自体であり得るけれども、それらはまた、製造用の固定治具または鋳型において提供された別個の電極であり得る。
【０１４４】
フィールドの組み合わせは有用であり得る。なぜならば、一方のフィールドの存在が、他方のフィールドに対する要件を有意に低減し得るからである。例えば、永久磁石は、センサ素子電極の近くでＢフィールドを確立し得、それによって、粒子がＢフィールドの存在に起因して、電極に向かって動きを開始する。次いで、電極に付与されたＥフィールドが、かなり低い電圧要件、例えば、１０〜１００倍に（ｂｙ  ａ  ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ  １０−１００  ｔｉｍｅｓ）電圧要件を落とす状態で、アラインメントプロセスを終えるように用いられ得る。
【０１４５】
受動的な構造はまた、粒子のトレースを誘導し、さらにアラインメントプロセスを補助するためにセンサ上に印刷され得る。例えば、伝導エラストマーの混合物（ｂｌｅｎｄ）と異なる硬度を有する電極間の印刷されたエラストマー層は、Ｅフィールドが電極に付与されるときに、粒子がエッジではなく主として電極の中心部から整列するように印刷され得る。このことは、動作の間にセンサ内のテストＥフィールドと応力フィールドとの間のフィールド集中の並置を妨げ、従って、センサ素子内の繰り返し性を改善する。そのようなエラストマーの例が図９に示される。
【０１４６】
図１１〜図２２を参照して、別のタイプのセンサ素子４０がここで記載される。このタイプのセンサ素子は、それ自体かまたは上記のセンサ素子２０、３０との組み合わせで用いられ得る。
【０１４７】
センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩと、以下に記載されるような関連する実施形態とは、それらが機械的応答と、経年変化の特性と、ＥＭＩへの不感域と、加圧システムのインライン較正に用いられる能力とを改善したという点において、センサ素子として有利である。
【０１４８】
このタイプのセンサは、圧力で規定されたスイッチングレベルを有する接触スイッチのアレイとして、最も基本的に特徴づけられ得る。
【０１４９】
図１１〜図１６を参照すると、センサ素子４０は、パターン化された金属の電極４３ａ、４３ｂ、４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６を有する第一の基板４１と、スペーサ４５と、パターン化された金属の電極４２ｂを有する第二の基板４７とを備え、第一の電極は、間隔Ｓによって互いに分離される電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６のアレイを備える。伝導経路を形成する抵抗性素子４４は、電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６が、伝導経路に沿った異なる部分において抵抗性素子４４と接触するように第一の基板４１上に配列される。コネクタ電極４３ａ、４３ｂが提供され、一般に伝導経路の末端部分の抵抗性素子４４の隔たった部分に間隔をあけて配置される。
【０１５０】
第二の基板４７は、第一の基板４１と実質的に平行に配列され、そしてスペーサ４５によって第一の基板４１から間隔をあけて配置される。第二の基板４７上には、第二の電極４２ｂが存在し、第二の電極４２ｂは、第一の電極４２ａから間隔をあけて配置され、第一の電極４２ａに面している。第二の電極４２ｂは、連続的なシートとして形成され得、その範囲は、第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６の有効な全体の範囲と実質的に一致する。
【０１５１】
スペーサ４５は、第一の基板４１と第二の基板４７との間に空洞４８を形成する。この空洞は、センサ素子の内と外との気圧を等化するために、通気孔をつけられ得る。
【０１５２】
空洞４８は、形状において長方形または円形である必要がない。空洞４８は、長方形、円形、楕円形、ダンベルのような形状、多角形、およびそれらのわずかな変形を含む多くの形状へと形成され得る。円形が、空洞４８のエッジにおける応力を最小化することに対して有用であるけれども、長方形が、標準的な製造プロセスによって容易にパターン化される。
【０１５３】
一実施形態において、抵抗性素子は、空洞の外側かまたは空洞に隣接して配列される。従って、抵抗性素子は、（１つ以上の）電極の可動部分と接触する必要がなく、その感度が摩損することを減少させる。
【０１５４】
センサ素子４０が圧力を受けるときに、第一の基板４１と第二の基板４７とが互いに向かって押され、それによって、第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６と、第二の電極４２ｂとがまた互いに向かって押されることにより、第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６と、第二の電極４２ｂとの間の接触の領域が提供される。より多くの圧力が付与されるにつれて、接触の領域が連続的に増大する。接触の領域が増大するにつれて、第一の電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６のより多くが、第二の電極４２ｂによって「短絡状態」になり、それによって、抵抗性素子４４により提供された伝導経路を通り過ぎる分流経路を提供する。従って、センサ素子４０のインピーダンスは、付与された圧力の関数として階段状に減少する。このことは、数多くの第一の電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６を有する実施形態の挙動を例示する図１７に例示される。該数多くの第一の電極素子は、第二の電極４２ｂと連続的に接触して、センサ４０の全体のインピーダンスを減少させるように抵抗性素子４４を短絡する。
【０１５５】
第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６の素子は、それらが適切な圧力レベルにおいて短絡されるようにパターン化される。例えば、患者がしばらくの期間１０ｍｍＨｇ±３ｍｍＨｇを受け、その後に続いて５０ｍｍＨｇ±５ｍｍＨｇを受け、そして付与された全体の圧力が７０ｍｍＨｇを超えるべきでないことを必要とする用途に対して、トレースは、短絡が７ｍｍＨｇ、１３ｍｍＨｇ、４５ｍｍＨｇ、５５ｍｍＨｇ、および７０ｍｍＨｇで発生するように配列され得る。別の代替案として、トレースは、短絡が１０ｍｍＨｇ、５０ｍｍＨｇ、および７０ｍｍＨｇで発生するように配列されることである。
【０１５６】
従って、圧力センサ素子４０の圧力とインピーダンスとの間の関係の不連続点は、第一の電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６の数と、それらのサイズと、互いに関する相対的位置および空洞４８内の相対的位置と、スペーサ４５の厚さと、第一の基板４１および第二の基板４７の機械的特性と、空洞４８の全体の寸法とによって決定され得る。多数の第一の電極素子を有する実施形態において、センサ素子４０は、伝導経路のインピーダンスと付与された圧力との間のアナログ関係をより精密に近似する。
【０１５７】
抵抗性素子４４は、パターン化された抵抗性のトレース（例えば、印刷、真空蒸着、熱転写印刷などによって）かまたは個別素子のアレイとして形成され得る。この抵抗性素子は、センサ素子４０の柔軟な部分の外側に配列され得る。抵抗性素子４４は、伝統的な抵抗性インクまたはペーストを用いて印刷することによって最も容易に提供され得る。抵抗性素子４４は、概してスペーサ層４５によってカプセル化または被覆されることにより、典型的な動作の間に有意な圧力作用を受けることがなく、従って抵抗性素子４４の抵抗は、動作の間に有意に変わらない。硬く、よく特徴付けられるインクとペーストとが、使用の間に適切な特性が維持されることを保証するために、抵抗性素子４４のために用いられ得る。さらに、そのようなセンサに対する圧力対インピーダンスの関係の不連続的な性質に起因して、抵抗性素子４４の抵抗の穏やかな変化が、性能を劣化させることなく、センサ素子４０の寿命にわたって容易に許容され得る。
【０１５８】
第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６の素子が抵抗性素子４４に接続される態様は、直列接続、並列接続またはそれらの任意の組み合わせであり得る。接続可能性の最大の利点は、センサ素子４０の圧力対インピーダンスの関係を最適に形作るために用いられ得ることである。
【０１５９】
さらに、抵抗性素子４４がいくつかの別個の抵抗素子から作られる場合において、これらの抵抗素子は、互いに等しくある必要がない。例えば、上記の場合において、所望の動作点の周囲に最も明瞭に出力抵抗を規定するために、７ｍｍＨｇにおける分流に対する抵抗変化は、１３ｍｍＨｇにおける抵抗変化よりも有意に小さくあり得る。このことは、デバイスが非常に悪い電磁的環境内で動作するときに、有用であり得る。
【０１６０】
センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩは、二軸的に配向されたフィルムなどの構造的に正常な材料と、純粋な材料から薄く堆積され得る（微粒子に基づいたインクなどは必要でない）金属、炭素または金属酸化物の層とから作られる。スペーサは、圧力に敏感な接着剤または他のクリープしがちな材料を用いることなく、例えば、溶接することによって隣接した膜に直接的に付着され得る。このことは、クリープと他の望ましくない機械的影響とが、センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩの柔軟な構成要素の内で最小化されることを保証する。
【０１６１】
基板４１、４７は、エンジニアリング重合体の二軸的に配向されたフィルムの膜という形態であり得る。ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの二軸的に配向された重合体フィルムと、さらにポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリエーテルスルフォン、芳香族含ふっ素ポリアリーレートを含む重合体フィルムとが主として用いられ得る。膜の厚さは、概して２５ミクロン未満、好ましくは１０ミクロン未満、最も好ましくは２〜５ミクロンである。
【０１６２】
電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ｂ、４３ａ、４３ｂは、物理的または化学気相堆積の技術を用いて、基板４１、４７上にパターン化することによって形成され得る。電極用の典型的な伝導材料は、銀、金、銅、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケルなどであり得る。あるいは、電極は、伝導性フィルムによって提供され得、そして無電解メッキ、電気化学的堆積、ＬｂＬ自己アセンブリ、および当該分野で公知の他の技術を用いてパターン化され得る。電極が少なくとも部分的に複数の層から構成される場合には、そのことは有利であり得る。ベースの層が、基板４１、４７への付着を改善するために、Ｃｒ、Ｔｉ、ＮｉＣｒなどの融和化層であり得、第二の層が高伝導層であり得、上部層が保護層であり得る。
【０１６３】
動作の間の繰り返される接触に起因する損傷から１つまたは両方の電極を保護するために、薄い保護膜層３０１を堆積することが可能である。保護膜層用の適切な材料の１つの例は、黒鉛であり、別のものはクロムまたはクロム合金である。そのような最上層は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、電気化学または自己アセンブリの方法を介して付与され得る。
【０１６４】
電極は、滑らかな線が基板４１、４７上にパターン化され、かつ細かく間隔をあけて配置されることを保証するために、好ましくはリソグラフィー技術を用いてパターン化され得る。
【０１６５】
電極の厚さが、１μｍ未満、さらに好ましくは５００ｎｍ未満で維持されることにより、センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩの性能に対する電極の機械的特性の影響が最小化されることは望ましい。
【０１６６】
あるいは、電極がほとんど曲がらない基板上に配置される場合には、薄いフィルムタイプのインクが、電極を提供するために用いられ得る。そのようなフィルムは、特に、インクジェット、パッド、およびオフセット印刷などの印刷技術を用いてパターン化され得る。
【０１６７】
ナノ微粒子の伝導インクがこの層のために利用され得る。インクの機械的な強固性を改善するために、伝導インクは堆積の後に焼結され得る。ナノインクの低温焼結は、フルオレンポリアリーレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリイミドまたは熱安定型の二軸的に配向されたＰＥＴまたはＰＥＮフィルムなどの高い温度抵抗を有するフィルム上に伝導体を堆積するときにのみ適切である。
【０１６８】
本質的に公知である別の適切な代替案は、ＬｂＬ自己アセンブリの耐摩耗性のある層を電極に付与することであり得る。
【０１６９】
スペーサ４５は、低いクリープと基板４１、４７への良好な結合とを提示するように選択されるべきである。例えば、スペーサ４５は、隣接した基板とともに積層される二軸的に配向されたフィルムであり得る。そのような積層は、可能な最も薄い接着剤の層（好ましくは、熱硬化性接着剤）を用いて実行されるべきである。なぜならば、接着剤の存在がクリープに悪い影響を与え得るからである。適切な接着剤の表面層を有する多くのフィルムが市販されている。
【０１７０】
スペーサ４５はまた、硬化可能なエポキシ樹脂、高性能ポリウレタン樹脂、または代替物のパターン化され印刷された層の形態で提供され得、それはさらに、硬化され、スペーサ４５としてと、隣接した基板４１、４７を互いに結合することとの両方に用いられ得る。この場合において、注意が使用の間のスペーサ４５のクリーピングに与えられなければならず、強化型の樹脂系が、スペーサ４５の機械的特性をさらに改善するために用いられ得る。
【０１７１】
スペーサは、センサ内の空洞４８（空気のリザーバ）の拡張と、知覚素子と周囲環境との間の圧力を等化する通気孔４６または一連の通気孔との両方を含み得る。
【０１７２】
センサ素子４０への外部接続は、印刷された銀のトレースなどの形態で提供され得る。あるいは、電極のパターン化技術をあらゆるところで、すなわち、電極用と外部接続用との両方に用いることは有利であり得る。感知領域から離れるトレースの厚さは、センサ領域をマスキングすることと、導体の厚さをセンサ素子からエレクトロニクスに至るトレースに追加するために、電気化学的技術を用いることとによって増大させられ得る。
【０１７３】
オープンリール（ｒｅｅｌ−ｔｏ−ｒｅｅｌ）技術は、センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩの大量生産に適している。
【０１７４】
絶縁材料４９ａ、４９ｂは、例えば、発泡された重合体の形態で提供され得、該発泡された重合体は、小さな孔によって概して非常に柔らかくあり得る。絶縁材料４９ａ、４９ｂは、センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩの機能を妨げることなく、また薄いけれども周囲の表面とのなめらかな界面を提供するために、基板材料４１、４７よりも有意に柔らかくあるべきである。
【０１７５】
図１８は、電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ｂが低伝導材料、すなわち抵抗性材料から作られた実施形態の挙動を例示する。そのような抵抗性材料は、例えばニッケルクロム、タンタル、窒化タンタル、クロム、チタン、シリコンクロム、サーメット、炭素から提供され得る。そのような材料は、蒸着、スパッタリング、ｃｖｄなどによって堆積され得る。
【０１７６】
電極用のそのような材料を用いることによって、電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ｂ上に抵抗性素子４４の抵抗と同様な範囲のシート抵抗を作り出すことが可能である。
【０１７７】
さらに、薄いフィルムのインクがまた用いられ得る。なぜならば、それらが可撓性の基板４１、４７材料の機械的特性に悪い影響を与えないほど有意に薄いからである。概して、銀を装てんされたインクはこの目的を満足する。上記の材料の粒子に基づいた他のインクもまた、特定のシート抵抗を達成するか、または膜の間の接触界面の機械的な強さを改善するために用いられ得る。電極４２ｂの等価シート抵抗がまた、堆積された電極材料のパターン化によって調整され得る。
【０１７８】
さらに、シート抵抗は、ＬｂＬ−ＣＳＡまたはＬｂＬ−ＳＡを用いて製造可能であるようなナノ微粒子の層にされた薄いフィルムを用いて修正され得る。
【０１７９】
図１９ａ〜図１９ｃは、抵抗性素子４４とコネクタ４３ａ、４３ｂとの代替の実施形態を例示する。そのような実施形態は、センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩの圧力対インピーダンス応答を調整することに対して有用である。
【０１８０】
特に、それらの実施形態は、図１７および図１８に示された様々な不連続性の高さを制御することに対して有用である。
【０１８１】
図１９ａにおいて、抵抗性素子４４が実質的に長方形の細長い構造として形成され、一方でコネクタ４３ａ’、４３ｂ’が抵抗性素子のそれぞれの末端に配列される。
【０１８２】
図１９ｂにおいて、抵抗性素子４４’が細長い凹状の変化する幅および／または厚さを提示する一方で、コネクタ４３ａ’、４３ｂ’が抵抗性素子のそれぞれの末端に配列される。さらに概して、抵抗性素子４４’が幅における不連続性を有することなく伝導経路に沿って連続的な方式で形作られる。
【０１８３】
図１９ｃにおいて、抵抗性素子４４’’は、より広い末端部分と、より広い中央部分と（それぞれのより狭い中間部分によって別々に間隔をあけて配置される）を含む変化する幅および／または厚さを提示する。さらに、概して、抵抗性素子４４’’の幅は、センサ素子４０’’’の圧力対インピーダンス応答における不連続性の階段の高さを調整するために、階段状の方式で伝導性経路に沿って変化され得る。抵抗性素子４４’’を調整するこの形態は、重大なＥＭＩを伴う厳しい環境において用いられるときに、クリティカルな圧力の遷移を識別するようにセンサ応答を調整する簡単な方法である。
【０１８４】
図２０ａおよび図２０ｂは、電極構成の実施形態を例示する。そこでは、第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２と、第二の電極４２ｂ’との間の接触領域の増加が、点Ｐ１の周辺でのセンサ素子４０ＩＶの圧力対インピーダンス関係の勾配を変更する。そのような実施形態は、低伝導電極を用いることによって提供され得る。効果は、変化する幅を有する第一の電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、および／またはそれらの長さに沿ったいくつかの点における２つの素子の間のギャップ間隔の低減によって達成され得る。このことは、特定の範囲内の圧力に対するセンサの感度を高めることに対して有用であり得る。このことは、療法を実行する間に、最大の圧力限界の下に留まることが非常に重要なより高い圧力レベルにおいて、センサ素子４０、４０’、４０’’、４０’’’、４０ＩＶ、４０Ｖ、４０ＶＩ、４０ＶＩＩの感度を調整することに対して特に有用であり得る。
【０１８５】
図２０ｂは、そのような実施形態の挙動を例示する。圧力対インピーダンス曲線の勾配は、点Ｐ１において不連続である。
【０１８６】
図２１ａ〜図２１ｂは、電極構成の別の実施形態を例示する。そこでは、第一の電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３と、第二の電極４２ｂ’’との間の接触領域の増加が、点Ｐ２の周辺で不連続性をも導入する一方で、点Ｐ２の周辺でのセンサ素子４０Ｖの圧力対インピーダンス関係の勾配を変更する。この実施形態において、素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３の長さは、センサ領域の全体にわたって延在しない。そして、付与される圧力を増大させることによって、第一の電極４２ａと第二の電極４２ｂとの間の接触領域が拡大するときに、素子が多少とも接触する。
【０１８７】
このことは、図２０ａ〜図２０ｂの例に類似する感度における両方の変化を引き起こすけれども、より短い素子との接触の点Ｐ２における不連続性ジャンプを生成する。この点は次いで、知覚アレイ用の圧力較正点としてさらに容易に用いられ得る。
【０１８８】
図２２ａは、センサ素子４０ＶＩの別の実施形態を例示する。そこでは、伝導性経路を提供する抵抗性素子４４’’’は実質的に円形であり、そして第一の電極４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ａ−７、４２ａ−８の「指」が、抵抗性素子から半径方向に、かつセンサ素子４０ＶＩの中心部に向かって実質的に延在する。
【０１８９】
コネクタ４３ａ’’と４３ｂ’’とが、抵抗性素子４４’’’のそれぞれの末端に配列される。第一の電極の素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ａ−７、４２ａ−８は様々な長さを提示し得、スペーサ４５ａが、センサ素子４０ＶＩＩのまわりでリングとして提供され得る。第二の電極４２ｂ’は、図１１〜図１６に関して記載された第二の電極に類似する方法で、第一の電極素子４２ａ−１、４２ａ−２、４２ａ−３、４２ａ−４、４２ａ−５、４２ａ−６、４２ａ−７、４２ａ−８から間隔をあけて配置される。
【０１９０】
センサ素子４０ＶＩは、その円形の形態がスペーサ４５ａにおける均一な応力を可能にし、それによって、センサ素子４０ＶＩに改善された疲労寿命を提供することにおいて有利である。
【０１９１】
図２２ｂは、一対の抵抗性素子４４ａ、４４ｂを備え、それぞれの伝導経路をそれぞれが形成するセンサ素子４０ＶＩＩの別の実施形態を例示する。抵抗性素子４４ａ、４４ｂは、それぞれのコネクタ４３ａ’’’、４３ｂ’’’を有し、該コネクタはまた、例示されるように、抵抗性素子４４ａ、４４ｂが並列に接続されるようにそれらを相互接続し得る。数多くの第一の電極素子４２ａが、第一の抵抗性素子４４ａの伝導経路に沿ったそれぞれの位置において第一の抵抗性素子４４ａに接続される。同様に、数多くの第一の電極素子４２ａが、第二の抵抗性素子４４ｂの伝導経路に沿ったそれぞれの位置において第二の抵抗性素子４４ｂに接続される。従って、第一の電極素子４２ａは、それぞれの抵抗性素子４４ａ、４４ｂから、センサのアクティブ領域へと延在し、該アクティブ領域は、概してセンサ素子４０ＶＩＩの空洞と一致し得る。該空洞は、スペーサ４５ａのパターン化された形状によって規定される。この例において、該空洞は、図２２ｂに示されるような円形の穴を備えるスペーサ４５ａによって規定される。
【０１９２】
特別の通気と空気リザーバとは、図２２ｂに示されないけれども、上記されたように追加され得る。
【０１９３】
この実施形態の第一の電極素子は、相互に様々な長さを提示し得るけれども、そうする必要はない。
【０１９４】
この実施形態は、センサのサイズを有意に増大させることなく、センサから利用可能な最大の可能なスイッチレベルを増大させる。この実施形態はまた、センサ素子の圧力対インピーダンス応答を最適化することによって柔軟性を追加する。
【０１９５】
図１１〜図１３、図１６および図２２ａ〜図２２ｂにおいて、特有の長さＬ、特有の幅Ｗ、および全体のセンサ厚さＴ（絶縁層４９ａ、４９ｂを含む）が示される。また、図１６において、センサ本体部の厚さＳが示される。
【０１９６】
概して、センサ本体部の厚さＲは、非常に小さく、好ましくは５０μｍ未満か、さらに好ましくは２５μｍ未満かまたは２０μｍ未満であるべきである。センサ全体の厚さＴは、好ましくは１．５ｍｍ未満か、さらに好ましくは１ｍｍ未満か、さらに好ましくは０．５ｍｍ未満かまたは０．２ｍｍ未満である。Ｌおよび／またはＷとＴとの間の比率は、約１であり得る。
【０１９７】
図４〜図１０を参照すると、知覚領域の長さ／幅と厚さとの間、ならびにセンサ本体部の厚さと絶縁層の厚さとの間には、同じ比率が適用される。
【０１９８】
電極素子がアレイ内の線（図１１〜図１４、図１９ａ〜図１９ｃ、または図２２ｂに示されるような）または放射状のスポーク（図２２ａに示されるような）として配列されることは要件ではない。長方形か、直線か、楕円形か、円形か、渦巻状か、または新型の形状ならびにそれらのわずかな変形を有する第一の電極素子を備えるセンサ素子を提供することによって、有用なセンサを達成することがまったく可能である。
【０１９９】
所与の用途の特定のニーズに適合するために、形作られた電極素子と空洞とを異なったように組み合わせることもまた可能である。
【０２００】
特に有用であり得る一例は、円形の形状の空洞（最小化されたエッジ応力）を有する格子状の形態における長方形の形状の（容易にパターン化される）電極素子の組み合わせである。そのような円形の形状の空洞は、穿孔型フィルムスペーサ４５によって容易に提供され得る。この構成の例が図２２ｂに例示される。
【０２０１】
説明はここで、上記されたセンサ素子を接続し、配列することに対するスキームに焦点を合わせる。特に、これらのスキームは、測定デバイス内の圧力における変化の問題に取り組む。表面間の接触圧力は、接触している２つの表面間の短い距離にわたって、しばしば周期的な態様で幅広く変化し得る。そのような変化は、接触機構のランダムな性質と接触界面における材料の織り目とに起因して発生する。これらの変化は、軽い圧力が織り目の出た表面（例えば、本体部に押しつけられた布の層などの）の間に付与されるときに、さらに強調される。これらの場合において、圧力が、初期の接触の間に表面間の界面における頂部を介して主として伝達され、継続した接触圧力の下で界面の材料がクリープするときに、落ち着く傾向がある。
【０２０２】
センサシステムが２つの表面間の接触圧力を適正に測定する場合には、好ましくは、接触機構のこれらの不可避の状況に対処することができるべきである。
【０２０３】
２つの表面間の代表的な応力を測定することについての幾何形状の問題は、圧力センサの近傍において圧力変化を緩和するように問題のセンサ素子と表面との間に有意に厚い絶縁層を用いることによって軽減され得る。このタスクは、身体部分に付与された圧力を測定するときには、達成することが簡単でない。なぜならば、過度に厚い絶縁層がデバイスを患者に対して心地よくないものにし、そして屈曲がそのような層を利用することを非現実的なものにするからである。代わりに、薄い絶縁層が、単一のセンサ素子のすぐ近くに存在する微視的な応力変化を平均化することに適するように、センサ素子は有意に小さくされるべきである。残念なことに、接触機構のランダム性は、単独のセンサが接触表面間の応力の全体の特性を回復することを妨げる。
【０２０４】
この問題を処理する１つの方法は、多数の小型のセンサを提供し、そして有用な結果を提供するために、センサのそれぞれからの信号を解析することである。その有用な結果は、センサアレイの領域にわたった平均圧力の推定値であり得る。しかしながら、このことは、多数のセンサが処理ユニットと個々に接続されることを要求する。処理ユニットはまた、そのような多数のセンサからの、および関連するコスト、パワー、および時間の制約を有する現実的な動作条件の下での解析を実行するために、十分な処理パワーが必要である。
【０２０５】
このタスクは、圧力センサ素子が本来非線形であることにおいてさらに複雑である。従って、処理ユニットは、センサ信号を「圧力推定値」に変換し、リアルタイムの条件下で数学的にさらに結果を解析するために、個々に較正されたルックアップテーブルのアレイまたは設定可能なアルゴリズムを必要とする。センサ素子はまた使用の間に経年変化するので、処理ユニット内のルックアップテーブルをアップデートする方法が必要とされる。
【０２０６】
代わりに、本開示は、センサの非線形性にかかわらず、そしてリアルタイム方式において、多数の経路を定められたトレースまたは重いコンピュータ処理要件を必要とすることなく、圧力センサ素子の群から直接的に有用な圧力関連の情報を自然に回復する接続性スキームを提供する。
【０２０７】
そのような圧力関連の情報は、平均圧力と、圧力勾配ベクトルと、圧力勾配の大きさと、クラスタまたはクラスタの部分に付与された圧力のより高次数の空間的導関数とを含むが、それらに限定されない。
【０２０８】
明瞭さのために、図２３ａおよび図２３ｂは、一対の２ポートのセンサ素子に対する一般的な接続スキームを例示する。２ポートセンサ素子は、単に２つの電極を有する単なるセンサ素子である。図８は、３つ以上の電極を有するセンサ素子３０’を示す。
【０２０９】
図２３ａは、センサ素子５３ａ、５３ｂの一対５０を例示し、該センサ素子は、第一の導体５２ａと第二の導体５２ｃとを介して外部回路に接続可能であり、第三の導体５２ｂを介して直列の方式で相互接続される。外部接続は、５１ａと５１ｂとにおいて提供される。
【０２１０】
図２３ｂは、センサ素子５３ａ、５３ｂの一対５０’を例示し、該センサ素子は、第一の導体５２ａと第二の導体５２ｄとを介して外部回路に接続可能であり、並列の方式で相互接続される。外部接続は、５１ａと５１ｂとにおいて提供される。
【０２１１】
表面の領域にわたる圧力関連の情報を回復する問題の解決策は、センサ素子のクラスタ５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩを提供することである。該センサ素子のクラスタは、最小限の外部接続、理想的には２つだけを提供するような方法で相互接続され、それによって、所望の圧力関連の情報を表すインピーダンス値が、これらの２つの外部接続の間に提供される。クラスタは、１つ以上の他のセンサ素子と直列に接続される少なくとも１つのセンサ素子と、１つ以上のさらなるセンサ素子と並列に接続される少なくとも１つのセンサ素子とを含むべきである。
【０２１２】
図２４は、センサ素子のクラスタ５０’’の例を概略的に例示する。該クラスタは、センサ素子５３のｎＸｍのアレイとして提供され、第一の外部接続５１ａを提供する最初の電極５２ａと、第二の外部接続５１ｂを提供する最後の電極５２ｄと、センサ素子５３の複数のｍ個の列とを有し、ｎ個のセンサ素子５３からなる各列は、最初の電極５２ａと最後の電極５２ｄとの間の伝導経路に沿って、複数の一般的に配置された内部電極５２によって接続される。クラスタの内部電極は、概して、隣接した列内のセンサ素子５３の小さな群を互いに接続するように配列される。従って、内部電極５２は、センサ素子５３の２つ以上と接触するように図２４において縦に延在し得る。接続は、必要とされる圧力関連の情報が、外部接続５１ａ、５１ｂから取得され得るように確立される。単に２つの外部接続を有するクラスタにとって、この圧力関連の情報は、最も一般的にクラスタに付与された平均圧力を表す。
【０２１３】
クラスタに付与された平均圧力の表示を達成するために、クラスタ内の接続は、好ましくは、少なくとも１つの多角形のネットワーク素子を含むべきである。詳細は、さらに詳細な例とともに以下に記載される。
【０２１４】
クラスタに含められるセンサ素子は、同じ特性を有する必要がなく、また単に２つの電極に接続しなければならないこともない。クラスタ内のすべての位置が、センサ素子または電極素子のいずれかによって占有されることもまた必要でない（例えば、クラスタがセンサ素子または電極のない領域を含み得る）。
【０２１５】
図２５は、クラスタ５０’’’の別の実施形態を例示し、そこでは、センサ素子５３が３つまたは４つの異なる電極５２と接触しており、従ってさらに複雑な接続性を提供する。３つ以上の電極を有するセンサ素子は、圧力勾配を内部で分離することが可能であり、従って、単に２つの電極を有するセンサ素子よりも高い有効分解能を生成する。そのようなセンサ素子はまた、クラスタ内に適切に接続されるときには、温度と湿度との変動に対する感受性を低減することができる。
【０２１６】
図２６は、クラスタ５０ＩＶのまた別の実施形態を例示し、そこでは、４つのセンサ素子５３’、５３’’がそれぞれ２つの電極と接触しており、そして外部コネクタが５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄにおいて提供される。３つ以上の外部接続を有するクラスタは、圧力勾配の大きさおよび方向、ならびにクラスタにわたる圧力のより高次数の空間的導関数などの、クラスタからのより高い次数の圧力関連情報を分離することが可能である。そのような配列はまた、経年変化および温度−湿度の変動に起因するセンサ特性の変化に対して無理のない補償を提供する。
【０２１７】
クラスタ５０ＩＶによって示された実施形態は、センサ素子５３’とセンサ素子５３’’とが異なる圧力感度を提供されるときに特に有用である。この場合において、電圧が外部コネクタ５１ｃ、５１ｄをわたって印加される場合には、電極５１ａ、５１ｂ間の差動電圧が、クラスタ５０ＩＶに付与された平均圧力を表す。
【０２１８】
図２７は、並列に接続されたセンサ素子だけを備えるセンサクラスタからの信号Ｐｐａｒと、直列に接続されたセンサ素子だけを備えるセンサクラスタからの信号Ｐｓｅｒと、直列に接続されたセンサ素子と並列に接続されたセンサ素子との両方を備えるクラスタからの合成信号Ｐｃｏｍｐとを、領域全体にわたる最大の測定された圧力Ｐｍａｘ、最小の測定された圧力Ｐｍｉｎ、および実際の平均圧力Ｐａｖｇを有する状況において概略的に例示する。最適に接続されたクラスタが、全体の付与された圧力の変動よりもかなり小さな変動を有する圧力推定値Ｐｃｏｍｐを生成し、この圧力推定値Ｐｃｏｍｐは、平均付与圧力Ｐａｖｇの値の周りに中心をもつ値を有することが示される。ＰｓｅｒとＰｐａｒとによって表された全体的な関係は、同様な相関関係を達成できない。
【０２１９】
図２８は、直列に接続されたセンサ素子と並列に接続されたセンサ素子との両方を備えるクラスタ５０Ｖの別の実施形態を例示する。この実施形態は、４Ｘ４のクラスタの具体的な例である。この例のクラスタ５０Ｖは、第一の対称軸Ａ１と第二の対称軸Ａ２とを備える。クラスタはまた、知覚素子の四辺の多角形のネットワークを備える。この多角形の接続は、さらなる詳細が図２９〜図３０によって明確にされる。
【０２２０】
図２９は、図２８の実施形態の等価回路図を例示し、点で描かれたボックスによって、直列に接続されたセンサ素子の対５０と、並列に接続されたセンサ素子の対５０’とを例示している。
【０２２１】
図３０は、図２８の実施形態の単純化された等価回路図を例示する。単純化された等価回路図は、すべての（純粋に）直列に接続された対および並列に接続された対を等価な回路素子へと併合することによって達成される。そのようなプロセスは、さらに単純化される純粋に直列または並列に接続された対の残りが存在しなくなるまで継続される。単純化された等価回路は、クラスタ５０Ｖが、Ｍａｒｃｈ  ＲＨ、「Ｐｏｌｙｇｏｎｓ  ｏｆ  ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ  ａｎｄ  ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ  ｓｅｒｉｅｓ」、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、６１（１０）、１９９３、ｐｇ．９００に記載されたような多角形のネットワーク素子と電気的に等価であることを明瞭に示している。面Ｆ１と、内部接続を有する面Ｆ２とが例示される。この場合において、クラスタ５０Ｖは、単一の四辺の多角形のネットワーク素子を備え、そこでは、２つの面Ｆ１が１つのインピーダンス素子を有する一方で、他方の２つの面は、内部接続を有する面Ｆ２かまたは「タップを設けられた（ｔａｐｐｅｄ）面」である。
【０２２２】
外部接続５１ａ、５１ｂの間で測定されるようなクラスタ５０Ｖのインピーダンスは、クラスタ５０Ｖに付与された平均圧力を表す。
【０２２３】
図３１は、直列に接続されたセンサ素子と並列に接続されたセンサ素子との両方を備えるクラスタ５０ＶＩのさらなる実施形態を例示する。この実施形態は、４Ｘ４のクラスタの別の具体的な例である。この実施形態は、外部接続の第一の組５１ｃ、５１ｄと、さらに外部接続の第二の組５１ａ、５１ｂとを備え、クラスタの内側の圧力分布についてのさらなる情報を獲得するために用いられ得る。例えば、そのような外部接続の第二の組は、クラスタの任意の四分区間において圧力がより低いかまたはより高いか、すなわち、センサクラスタに付与された圧力分布の巨視的な導関数に関する第１次の情報を取得することができるか否かを決定するために用いられ得る。クラスタ５０ＶＩは、共有された面Ｆ３を有する２つの三角の多角形ネットワーク素子の接続と電気的に等価である。この等価については、図３２〜図３３によってさらに明確にされる。
【０２２４】
図３２は、図３１の実施形態の等価回路図を例示し、直列に接続されたセンサ素子の対５０と、並列に接続されたセンサ素子の対５０’とを例示している。
【０２２５】
図３３は、図３１の実施形態の単純化された等価回路図を例示する。等価回路は、クラスタ５０ＶＩに対する等価回路が、多角形ネットワーク素子の群を備えることを示す。面Ｆ１と共有された面Ｆ３とが例示される。この場合において、クラスタ５０ＶＩは、共有された面を有する２つの三角の多角形ネットワーク素子の接続を備え、そこでは、面Ｆ１が単一のインピーダンス素子を有する一方で、共有された面Ｆ３がインピーダンス素子を省略している。
【０２２６】
外部接続の第一の組５１ｃ、５１ｄの間で測定されるようなクラスタ５０ＶＩのインピーダンスは、クラスタ５０ＶＩに付与された平均圧力を表す。あるいは、電圧が外部接続の第一の組５１ｃ、５１ｄをわたって印加される場合には、外部接続の第二の組の間で測定された電圧および電圧の差分は、クラスタ５０ＶＩに付与された圧力の勾配を表す。
【０２２７】
上記のクラスタにおいて、クラスタの全体のインピーダンスは、外部のエレクトロニクスに最も適する値を達成するようにさらに調整され得る。この目的を達成するために、最適な接続性は、クラスタの所望の全体のインピーダンスに応じて、より多くの直列またはより多くの並列への重みを有する直列接続および並列接続の組み合わせである。
【０２２８】
図２３〜図３３は接続を概略的な様式で描くので、接続性が、クラスタの実際の幾何形状のレイアウトに影響しないことが理解される。クラスタがセンサ素子の長方形のアレイ内に形成されることは要件ではない。さらに、センサ素子が基板の２つの側に印刷され、１つのクラスタを形成するそれらの間の接続性を有することは可能である。
【０２２９】
広い領域に分散したセンサ素子の接続性が、緊密に詰め込まれた配列内のセンサ素子の接続性と等価であり得、そして格子内に配列されたセンサ素子が、領域にわたってランダムに配列されたセンサ素子と等しい接続性を有し得ることもまた理解される。
【０２３０】
センサ素子が隣接した電極にだけ接続されることは要件ではない。複層の接続によって達成可能なより高い次数の接続性は、クラスタにわたって関連する空間的不均一性を有する一時的な圧力イベントの測定（例えば、圧力波）などの一部の用途に対して有利である。
【０２３１】
クラスタ内の多くの物理的な接続性が、同じ単純化された等価回路を表すことにつながり得ることはさらに理解される。一例として、図３３の単純化された等価回路は、図３３に示されるように正確に接続された１０個のセンサ素子５３のクラスタを表し得る。
【０２３２】
クラスタ内の各センサ素子５３が、等しくネスティングされたクラスタを表し得ることはさらに理解される。一例として、図２６に示されるようなセンサ素子５３’が、クラスタ５０ＶＩなどの２つの外部接続を有するクラスタを実際に表し得る一方で、図２６に示されるようなセンサ素子５３’’が、クラスタ５０Ｖなどの２つの外部接続を有する異なるクラスタを表し得る。
【０２３３】
センサをクラスタリングする原理は、図２４〜図３３を参照して例示されたように、図４〜図１０を参照して記載されたようなアナログセンサなどに主として有用である。
【０２３４】
一実施形態において、センサシステムは、図４〜図１０を参照して記載されたタイプの複数のセンサ素子と、図１１〜図２２のうちのいずれか１つを参照して記載されたタイプの１つ以上のセンサとのクラスタを含み得る。
【０２３５】
図１１〜図２２を参照して記載されたような複数のセンサ素子４０を備えるクラスタ７０は、クラスタ７０の圧力対インピーダンスの挙動が、外部接続５１ａ、５１ｂの間で測定されるときに、図１７によって示されるように配列され得る。同様な挙動は、以下の２つの例に示されるように、種々のセンサ素子を備えるクラスタから取得することができる。
【０２３６】
第一の例において、図１１〜図２２を参照して記載されたような、５つのセンサ素子４０からなるクラスタ７０は、各センサ素子が単に２つの第一の電極４２ａを有し、互いに直列的に接続される。空洞４８のサイズ、空洞４８に関する第一の電極素子４２ａの位置決め、および／または第一の電極素子４２ａの間の間隔Ｓは、センサ素子が対応するスイッチング圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４またはＰ５を提供するように、各センサに対して個々に調整される。
【０２３７】
第二の例において、クラスタ７０は、図１１〜図２２を参照して記載されたような、２つのセンサ素子４０と、３つの第一の電極素子４２ａを有する１つのセンサ素子と、４つの第一の電極素子４２ａを有する第二のセンサ素子とを備え、そこでは、センサ素子４０が直列的に接続され、空洞４８のサイズ、空洞４８に関する第一の電極素子４２ａの位置決め、および／または第一の電極素子４２ａの間の間隔Ｓは、第一のセンサ素子がスイッチング圧力Ｐ１およびＰ２を提供し、第二のセンサ素子がスイッチング圧力Ｐ３、Ｐ４およびＰ５を提供するように、各センサ素子に対して個々に調整される。
【０２３８】
別の実施形態において、センサシステムは、図４〜図１０を参照して記載されたタイプの複数のセンサ素子の第一のクラスタと、図１１〜図２２のうちのいずれか１つを参照して記載されたタイプのセンサの第二のクラスタとを含み得る。
【０２３９】
特に、第二のクラスタは、例えば、図１８を参照して論じられたような抵抗性電極を有するセンサを備え得る。
【０２４０】
センサクラスタおよび／またはシステムは、参照数字２６、３４、４９ａまたは４９ｂによって指定されるエンクロージャなどの共通のエンクロージャ内に封入され得る。
【０２４１】
個々のセンサ素子、センサクラスタまたはセンサシステムは、圧力を測定するために測定デバイスに接続され得る。
【０２４２】
図３４〜図３６を参照すると、センサ素子、センサクラスタまたはセンサシステムは、身体部分６０への圧力を測定するために用いられ得、該身体部分は、図３４〜図３６において下腿によって例示される。複数のセンサデバイス６２、６２’、６２’’は、それぞれセンサ素子、センサクラスタまたはセンサシステムの形態であり、測定が行われる身体部分に順応するように可撓性のシートの形態であり得るキャリア６１、６１’にわたって分散され得る。センサデバイス６２は、導体デバイス６６（ケーブル、ワイヤ、伝導トレースなど）を介して中心点６３（ここでは、外部機器に接続するコネクタが提供され得るか、またはエレクトロニクス自体が提供され得る）に接続され得る。キャリア６１、６１’は、従って、センサ素子が配列される基板（参照数字２１、３１、４１、４７を参照されたい）であり得る。
【０２４３】
センサデバイス６２は、図３４に例示されるようなキャリア６１の領域にわたって分散され得る。あるいは、または補完として、図３５に例示されるようなセンサデバイス６２’または実質的に線に沿っている。
【０２４４】
あるいは、センサデバイス６２’’は、キャリア６１’の全体にわたって分散され得る。キャリア６１’は、相互接続バス６５ａ、６５ｂ、６５ｃが、例えば、キャリア６１のエッジにおいて（６５ａ、６５ｃ）、および／またはキャリア６１の長さに沿って（６５ｂ）提供される。
【０２４５】
キャリアは、衣服またはフィルムの可撓性のシートの形態であり得、随意に通気性があり得る。キャリア６１は、図４〜図２２に例示されるように、基板を形成し得る。身体部分への圧力を測定する測定デバイスを形成するために、センサを有するキャリア６１は、積層構造のパーツであり得、そしてキャリア６１の片側または両側に配列された１つ以上の圧力スムージング層を含み得る。スムージング層は、キャリア６１のいずれかの側に密接に積層または印刷され得ることにより、センサ素子とその周囲との間の界面における応力が、感知素子の表面に到達する前に十分になめらかにされ得る。
【０２４６】
そのようなスムージング層は、微細セル状（ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ）の発泡体構造の形態であり得る。他の実施形態において、スムージング層は、印刷されたゴムの層、積層された不織布などであり得る。
【０２４７】
機械的特性と、スムージング層と横のセンサモジュールとの間の厚さ比率と、寸法とは、圧力がセンサ素子表面に到達する際に効果的になめらかにされることを保証するように選択され得る。センサとスムージング層との全体の厚さは、好ましくは１．５ｍｍ未満、より好ましくは１．０ｍｍ未満、よりいっそう好ましくは０．５ｍｍ未満、そして最も好ましくは０．２ｍｍ未満であるべきであり、従ってセンサ素子は、提供される少ない量のスペース内に十分に厚いスムージング層を適応させるために極めて薄くあるべきである。スムージング層は、好ましくは、センサ素子の厚さの５〜１０倍であるように選択され得る。
【０２４８】
スムージング層が効果的となるためには、センサ素子の感知領域の長さ、幅または直径が、センサ全体の厚さおよびスムージング層の厚さとほぼ同じ大きさであることもまた望ましい。
【０２４９】
キャリア６１は、身体部分の加圧治療用のデバイスに含められ得る。従って、デバイスは、加圧の動きを提供するために、さらなる層２００（図３７）ハウジングアクチュエータなどを備え得る。
【０２５０】
一例として、層２００は、膨張可能なブラダー（ｂｌａｄｄｅｒ）のパーツを形成し得、本質的に公知の方法で身体部分に圧力を提供するために用いられる。
【０２５１】
また別の実施形態において、センサ素子が配列される基板２１、３１、４１、６１、６１’は、そのようなブラダーの壁であり得、すなわち基板は、ブラダーの壁と統合され得る。
【０２５２】
他の実施形態において、加圧デバイスは、限定ではない例として、米国特許出願公開第２００４／００７３１４６（Ａ１）号明細書、米国特許出願公開第２００２／０１７３７３５（Ａ１）号明細書、欧州特許第１  ３２４  ４０３（Ａ１）号明細書、米国特許第５，９９７，４６５号明細書、国際公開第２００４／０９３７６３（Ａ１）号パンフレット、米国特許出願公開第２００５／００４３６５７（Ａ１）号明細書、米国特許第６，１２３，６８１号明細書、米国特許第６，４９４，８５２（Ｂ１）号明細書、米国特許第６，１９８，２０４（Ｂ１）号明細書または米国特許出願公開第２００４／０１６７３７５（Ａ１）号明細書に記載された任意の１つかまたは組み合わせのタイプであり得る。
【０２５３】
図３７を参照すると、キャリア６１の詳細が例示される。キャリア６１上にセンサデバイス６２が提供され、そして導体デバイス６６を介して測定デバイス１００に接続される。センサデバイスは、少なくとも１つ、好ましくは１つ以上の、図４〜図１０を参照して記載されたような第一のタイプの圧力センサ素子２０、３０またはそのような圧力センサ素子のクラスタ５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩと、少なくとも１つの、図１１〜図２２を参照して記載されたような第二のタイプの圧力センサ素子４０またはそれのクラスタ７０とを備える。
【０２５４】
一実施形態において、センサデバイス６２は、第一のタイプの複数のセンサ素子（図２４〜図３３を参照して記載されたようなセンサクラスタ５０’’、５０’’’、５０ＩＶ、５０Ｖ、５０ＶＩとして配列される）と、随意に、１つ以上の第二のタイプのセンサ素子とを備え得る。
【０２５５】
別の実施形態において、センサデバイス６２はまた、第二のタイプの複数のセンサ素子を備え得、該複数のセンサ素子は、図２４〜図３３を参照して記載されたようなセンサクラスタとして配列される。
【０２５６】
センサ素子は、共通のカプセル２６、３４、４９ａ、４９ｂ内に配列され得る。
【０２５７】
示されるように、本明細書中に記載されたセンサおよびセンサシステムは、身体部分と加圧デバイスとの間、２つの身体部分の間、身体部分と、ハンドル（例えば、グラブの内／グラブの上かまたはハンドルの内／ハンドルの上で配列されるときに）、外科用のツール、フロア（例えば、靴の内／靴の上で配列されるときに）などの一部の外部デバイスとの間の接触圧力を測定するために用いられ得る。
【図１ａ】
2010517019.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ−６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図２０ａ】
2010517019.tif 000026
【図２０ｂ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
2010517019.tif 000033
【図２４】
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【図２５】
2010517019.tif 000035
【図２６】
2010517019.tif 000036
【図２７】
2010517019.tif 000037
【図２８】
2010517019.tif 000038
【図２９】
2010517019.tif 000039
【図３０】
2010517019.tif 000040
【図３１】
2010517019.tif 000041
【図３２】
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【図３３】
2010517019.tif 000043
【図３４】
2010517019.tif 000044
【図３５】
2010517019.tif 000045
【図３６】
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【図３７】
2010517019.tif 000047
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月22日(2010.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導表面を有する非伝導のエラストマー本体を含む複数の粒子と、
非伝導のエラストマー部分と
を備えている圧力センサ素子であって、該粒子は該非伝導エラストマー部分上に少なくとも１つの粒子層として配列される、圧力センサ素子。
【請求項２】
第二の非伝導のエラストマー部分が前記粒子層の上部に配列される、請求項１に記載の圧力センサ素子。
【請求項３】
伝導表面を有する複数の粒子を備えている圧力センサ素子であって、該粒子は、非伝導のエラストマー部分上に少なくとも１つの粒子層として配列され、第二の非伝導エラストマー部分は該粒子層の上部に配列される、圧力センサ素子。
【請求項４】
圧力センサ素子であって、
伝導経路を提供する抵抗性素子と、
第一の電極と、
第二の電極であって、該第二の電極は、静止状態において該第一の電極から間隔をあけて配置されるが、該圧力センサ素子が圧力を受けるとき、該第二の電極は、該第一の電極または該抵抗性素子と接触するように配列され、該第一の電極および該第二の電極は、実質的に圧力に対して感度の低い伝導特性を有する材料から構成される、第二の電極と
を備えている、圧力センサ素子。
【請求項５】
前記第一の電極は第一の基板上に提供され、前記第二の電極は第二の基板上に提供され、該第二の基板は可撓性の材料から構成される、請求項４に記載の圧力センサ素子。
【請求項６】
少なくとも３つのセンサ素子を備えているセンサクラスタであって、該センサクラスタは、
少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群であって、別のセンサ素子またはセンサ素子の群と並列に接続される、少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群と、
少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群であって、別のセンサ素子またはセンサ素子の群と直列に接続される、少なくとも１つのセンサ素子またはセンサ素子の群と
を備えている、センサクラスタ。
【請求項７】
前記クラスタは、回路を形成するセンサ素子を備え、該回路の単純化された等価回路は、実質的に多角形ネットワーク素子を備える、請求項６に記載のセンサクラスタ。
【請求項８】
センサシステムであって、
少なくとも１つの第一の圧力センサ素子と、
少なくとも１つの第二の圧力センサ素子と
を備え、
該少なくとも１つの第一の圧力センサ素子は、
伝導表面を有する非伝導のエラストマー本体を備えている複数の粒子と、
非伝導のエラストマー部分と
を備え、該粒子は、該非伝導のエラストマー部分上に少なくとも１つの粒子層として配列され、
該少なくとも１つの第二の圧力センサ素子は、
伝導経路を提供する抵抗性素子と、
第一の電極と、
第二の電極であって、該第二の電極は、静止状態において該第一の電極から間隔をあけて配置されるが、該圧力センサ素子が圧力を受けるとき、該第二の電極は、該第一の電極または該抵抗性素子と接触するように配列される、第二の電極と
を備えている、センサシステム。
【請求項９】
本体部分に加えられた接触圧力を測定するデバイスであって、請求項８に記載のセンサシステムを備えている、デバイス。
【請求項１０】
前記本体部分の圧縮処置の手段をさらに備えている請求項９に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2010517019.tif 000048
2010517019.tif 000049
2010517019.tif 000050
2010517019.tif 000051
2010517019.tif 000052
2010517019.tif 000053
2010517019.tif 000054