JP2019142212A - 歪みゲージ装置を製造する方法、歪みゲージ装置、および歪みゲージ装置の使用 - Google Patents

Abstract

【課題】歪みゲージ装置を製造する方法、および歪みゲージ装置を提供する。【解決手段】この方法は、電子構成要素を収容する第１の形成可能基板フィルムであることが好ましい、第１の基板を得ること（１１）と、スクリーン印刷またはインクジェット印刷などのプリンテッド・エレクトロニクス法によって、第１の基板上に歪みゲージを印刷すること（１２）と、好ましくは射出成形を利用することによって、歪みゲージを埋め込んだ成形材料層を成形すること（１４）と、を含む。歪みゲージ装置は、２つの好ましくは形成可能な基板フィルムを含むことがあり、これらの間に、歪みゲージおよび成形材料層を配置することができる。【選択図】図１

Description

本願につながるプロジェクトは、贈与契約第７２５０７６号の下でＥｕｒｏｐｅａｎ Ｕｎｉｏｎ’ｓ Ｈｏｒｉｚｏｎ ２０２０ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅの資金援助を受けたものである。

本発明は、一般に、電子素子、関連する装置、構造、それらの使用、および製造方法の技術分野に関する。特に、ただしこれに限定されるわけではないが、本発明は、射出成形などの成形を利用した歪みゲージ装置の製造、このような装置、およびこのような装置の使用に関する。

一般に、電子素子および電子製品については、様々な異なる多層組立体および構造が存在する。電子素子および関連する製品の一体化の背後にある動機は、関連する使用状況と同程度に多様である可能性がある。得られる解決策が最終的に多相性を呈するときには、小型化、軽量化、材料の節約、コスト削減、性能向上、または単に構成要素の効率的な集積が求められることが比較的多い。一方、関連する使用シナリオは、製品のパッケージまたは食品の包装、装置の筐体の視覚的設計、ウェアラブル電子機器、個人用電子機器、ディスプレイ、検出器またはセンサ、車両の内装、アンテナ、ラベル、車両の電子機器、家具などに関係することがある。

多層構造は、電子素子を備え、それらの電子素子が少なくとも部分的には成形層に埋め込まれている多層構造を確立するようにプラスチックでオーバモールドされていることもある、例えば回路基板または単なるプラスチックフィルムなどの基板を利用することによって得ることができる。したがって、電子素子を環境から隠し、湿気、物理的衝撃、または埃などの環境条件から保護することができるが、成形層は、美しさ、伝達媒体、寸法などの点で様々な追加の用途をさらに有することもある。

電子構成要素、集積回路（ＩＣ）、および導体などの電子素子は、一般に、複数の異なる技術によって基板要素上に設けることができる。例えば、様々な表面実装装置（ＳＭＤ）などの既製電子素子を、最終的に多層構造の内側または外側の界面層になる基板表面上に実装することができる。さらに、「印刷電子素子」と呼ばれる技術を適用して、関連する基板に直接、基本的に付加的に電子素子を作製することができる。「印刷」という用語は、この文脈では、これらに限定されるわけではないがスクリーン印刷、フレキソ印刷、およびインクジェット印刷など、実質的に付加的な印刷プロセスによって印刷される物質から電子素子／電気要素を作製することができる様々な印刷技術を指している。使用される基板は、可撓性であることもあるが、必ずしもそうであるとは限らない。

電子組立体は、様々な異なる適用分野で使用される。こうした適用分野の多くでは、例えば圧力センサまたは機械的押しボタンなど、それに影響を及ぼす圧力の変化を監視し、かつ／またはその変化に応答するセンサ、スイッチ、および／または装置は、電子素子を利用する多くの制御システムまたはユーザインタフェースなどで望まれる機構である。センサは、容量、インダクタンス、または抵抗を監視することに基づくこともあるし、あるいは光学的性質の変化、またはその他の様々な既知の技術に基づくこともある。センサを利用する装置は、様々な形態を有することができ、様々な環境で様々な目的に利用することができる。

例えば機械的押しボタンが利用されている技術分野の一例は、自動車産業である。車両は、その車両の共通の電気系統に接続された様々な電子装置を有する可能性がある。これらの装置は、通常は、それらに影響を及ぼす圧力を監視し、かつ／またはその圧力の変化に応答して、あるいは機械的押しボタンなどの場合には力を加えることによって動作する装置を使用することによって制御される。さらに、容量性スイッチを、車両内の装置を制御する手段として利用することもできる。ただし、これらの状況では、容量性の非接触型電気スイッチは、電磁干渉による誤動作を起こしやすい、あるいは容量性センサによる検出またはアクションを引き起こすことを意図していない手の動きを容量性センサまたはそのシステムが誤検出しやすい。

通常の機械的押しボタンを使用することもできるが、それらは大きく、高価で、使用者の指の脂などの汚れにさらされる傾向があり、また車両の本来上品なはずの内面に悪影響を及ぼす可能性がある。機械的押しボタンを周囲の構造に一体化するときには、その構造は、ボタンをその構造に配置して固定することができ、押しボタンに加えられた圧力に応答して押しボタンが動くことができるように、設計される。通常は、これは、押しボタンまたは回転式スイッチを周囲の構造から分離する、例えば構造から突出させる、または少なくとも構造に対して動くことができるようにする隙間を設けることによって行われる。これらのボタンまたはスイッチをオーバラミネートすることもできるし、あるいは別個の保護層を配置してこれらを被覆して、汚れから保護し、さらに周囲の構造と一様な外面を形成することもできる。オーバラミネートまたは別個の保護層は、ボタンまたはスイッチが使用できるようになっている、すなわちボタンまたはスイッチが動作できるように高い可撓性を有する。ただし、ラミネートまたは層は、繰り返し使用すると容易に損傷する、または摩耗する可能性がある。ラミネートまたは層は、ボタンまたはスイッチから容易に剥がれ、装置の性能を劣化させる可能性がある。

したがって、既知の試みられている解決策よりも干渉を受けにくく、高い信頼性で動作する圧力感知スイッチまたは装置を製造する方法を開発すること、およびその装置が、依然として必要とされている。

本発明の目的は、歪みゲージ装置を製造する方法、歪みゲージ装置およびその使用、計量装置、ならびにレベルインジケータ装置を実現することである。本発明の別の目的は、この方法によって歪みゲージ装置の製造を容易にすること、および歪みゲージ装置が、高い耐久性を有し、高い信頼性で動作することである。

本発明の目的は、各独立請求項によって定義される方法、歪みゲージ装置およびその使用、計量装置、ならびにレベルインジケータ装置によって実現される。

第１の態様によれば、歪みゲージ装置を製造する方法が提供される。この方法は、電子構成要素を収容する第１の形成可能基板フィルムであることが好ましい、第１の基板を得ることを含む。この方法は、また、スクリーン印刷またはインクジェット印刷などのプリンテッド・エレクトロニクス法によって、第１の基板上に歪みゲージを印刷することも含む。この方法は、好ましくは射出成形を利用することによって、歪みゲージを埋め込んだ成形材料層を成形することをさらに含む。

この方法は、印刷された歪みゲージを含む第１の基板を、熱形成または冷間形成などによって形成することを含むこともある。

この方法は、第２の形成可能基板フィルムであることが好ましい第２の基板を得ることを含むことがあり、上記の成形は、２つの基板フィルムの間など、第１の基板と第２の基板の間に成形材料層を成形することを含む。

歪みゲージは、第１の歪みゲージであることがあり、この方法は、第２の基板上の、少なくとも部分的には第１の歪みゲージに対応する位置に、少なくとも１つの第２の歪みゲージを印刷することを含むことがある。

基板フィルムなどの第１の基板および第２の基板のうちの少なくとも１つは、可撓性であることがある。

この方法は、第１の基板または第２の基板上に、歪みゲージの動作を制御する制御ユニットを配置することと、プリンテッド・エレクトロニクス法などによって、制御ユニットと歪みゲージの間に電気接続を配置することとを含むことがある。上記の成形は、成形材料層を成形して制御ユニットを埋め込むことを含むと好ましいことがある。

この方法は、第１の基板および第２の基板上に容量性センサの容量性感知要素などの容量性感知装置を配置することを含むことがある。

第１の基板は、０．１マイクロオーム／ｍ以上など高い固有抵抗を有することが好ましい金属を含むことがある。この方法は、誘電体インクで誘電体層を印刷することなどによって第１の基板上に絶縁層を設けることと、歪みゲージを絶縁層上に印刷することと、を含むことがある。

第２の態様によれば、歪みゲージ装置が提供される。この歪みゲージ装置は、基板フィルムなどの第１の基板上の印刷歪みゲージを含み、この印刷歪みゲージは、成形材料層に埋め込まれている。

この歪みゲージ装置は、少なくとも３つの印刷歪みゲージを含むことがあり、この歪みゲージ装置は、三角測量によって、上記の少なくとも３つの印刷歪みゲージに基づいて第１の基板に印加された圧力の位置を特定するように構成されることがある。本明細書で言及する印加圧力とは、特定の点または領域における圧力の、周囲の領域の圧力からの偏移を指している。これは、例えば、使用者の指による押圧する動きによる小領域の圧力上昇であることがある。

この歪みゲージ装置は、形成可能な第２の基板フィルムなどの第２の基板を含むことがあり、歪みゲージを埋め込んだ成形材料層は、第１の基板と第２の基板の間に配置される。

この歪みゲージは、第１の基板上の第１の歪みゲージであることがあり、この歪みゲージ装置は、第２の基板上の、少なくとも部分的には第１の歪みゲージに対応する位置に印刷された少なくとも１つの第２の歪みゲージを含むことがある。

この歪みゲージ装置は、歪みゲージと電気接続して配置された、第１の基板フィルムまたは第２の基板フィルム上の制御ユニットを含むことがある。

歪みゲージを含む形成可能な基板フィルムなどの第１の基板は、３次元（３Ｄ）形状に形成されることがある。

歪みゲージは、加熱要素として使用されるように構成されることがある。

少なくとも第１の基板は、可撓性であることがある。

この歪みゲージ装置は、２つの容量性感知要素を含むものなどの容量性感知装置をさらに含むことがある。

この歪みゲージ装置は、容量性感知装置が、第１のトリガ信号を提供するように構成され、歪みゲージの抵抗が、第１のトリガ信号に応答して監視されるように設定されるように構成されることがある。

この歪みゲージ装置は、歪みゲージの抵抗が、監視されて、第１のトリガ信号を提供するように設定され、容量性感知装置が、第１のトリガ信号に応答して監視されるように構成されるように構成されることがある。

第１の基板は、プラスチック、ポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートアクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、メチルメタクリレートとスチレンモノマー（ＭＳ樹脂）のコポリマー、ポリエチレンテレフタラート、木、皮革、または織物のうちの１つを含む、または基本的にこれらのうちの１つからなることがある。様々な実施形態によれば、この基板は、木、無垢材、ベニヤ、合板、バーク、樹皮、カバノキの樹皮、コルク（バーク組織のコルク組織層を含む）、天然皮革、および綿、羊毛、リネン、または絹など、天然の生地または織物材料（例えば天然繊維を織ったり編んだりするなどして製造することができるもの）からなる一群から選択される、少なくとも１種類の天然の、かつ必ずそうであるとは限らないが有機栽培されることが多い材料を含む、または基本的にそのような材料からなることがある。

第１の基板は、０．１マイクロオーム／ｍ以上など高い固有抵抗を有することが好ましい薄い金属層などの金属を含むことがある。この歪みゲージ装置は、第１の基板上の、誘電体インクの印刷誘電体層などの絶縁層を含み、この印刷歪みゲージは、絶縁層上にあることがある。

第３の態様によれば、ハンドオン／オフ検出センサが提供される。このハンドオン／オフ検出センサは、第２の態様による歪みゲージ装置を含む。

第４の態様によれば、ステアリングホイールが提供される。このステアリングホイールは、第３の耐用によるハンドオン／オフ検出センサを含む。

第５の態様によれば、第２の態様による歪みゲージ装置の、ハンドオン／オフ検出のための使用が提供される。

第６の態様によれば、計量装置が提供される。この計量装置は、第２の態様による歪みゲージ装置を含む。

第７の態様によれば、第２の態様による歪みゲージ装置の、計量のための使用が提供される。

第８の態様によれば、レベルインジケータ装置が提供される。レベルインジケータ装置は、第２の態様による歪みゲージ装置を含む。

第９の態様によれば、第２の態様による歪みゲージ装置の、レベル指示のための使用が提供される。

本発明の有用性は、実施形態に応じて複数の問題から生じている。歪みゲージ装置は、基板上に１つまたは複数の歪みゲージを印刷することによって容易に製造することができる。さらに、歪みゲージ、および抵抗または固有抵抗の値など歪みゲージの特徴は、特定のインクを使用すること、および／または所望の特徴が得られるように歪みゲージの幾何学的形状を設計することによって、容易に調整することができる。歪みゲージの上に材料層を成形する、または歪みゲージを埋め込むように材料層を成形することにより、歪みゲージは、環境および干渉から保護され、高い耐久性を有し、高い信頼性で動作する。さらに、歪みゲージによって歪みとして感知される力または圧力が加えられることになっている表面への歪みゲージの機械的結合は、印刷歪みゲージと成形材料層の組合せを利用することによって保証されている。さらに、この適切な機械的結合に加えて、成形材料層がゲージに力を伝達するので有利であり、したがって、この歪みゲージ装置は、力に対して敏感にすることができる。このように、本発明は、上述の性質を有する歪みゲージ装置の製造を容易にし、このような有利な装置を提供する。

「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、いかなる順序、量、または重要性を示すものでもなく、１つの要素を別の要素と区別するために使用されているものである。

本明細書に提示する本発明の例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲の適用性に制限を課すものとして解釈されないものとする。「含む」という動詞は、本明細書では、記載されていない特徴の存在を排除しないオープンなものとして使用されている。従属請求項に記載されている特徴は、明示的に述べられていない限り、相互に自由に組み合わせることができる。

本発明の特徴と考えられる新規の特徴は、特に、添付の特許請求の範囲に記載されている。ただし、本発明自体は、その構造についても、またその動作方法および使用についても、本発明の追加の目的および利点とともに、以下の具体的な実施形態の説明を添付の図面と関連付けて読めば、最もよく理解されるであろう。

本発明の実施形態を、以下に簡単に説明する添付の図面の各図に、限定ではなく例示を目的として図示する。

本発明の実施形態による方法を示す流れ図である。 本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 （４Ａ〜４Ｄ）本発明の様々な実施形態による歪みゲージを示す図である。 本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 （８Ａおよび８Ｂ）本発明の様々な実施形態による歪みゲージ装置の動作の例を示す図である。 （９Ａ〜９Ｃ）本発明のいくつかの実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 （１０Ａ〜１０Ｃ）本発明のいくつかの実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 （１１Ａおよび１１Ｂ）本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による歪みゲージ装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による計量装置を示す概略図である。 本発明の実施形態によるレベルインジケータ装置を示す概略図である。

図１は、本発明の実施形態による方法を示す流れ図である。開始段階であるステップ１０で、材料、電気接点パッド、導体、電子素子およびコネクタなどの構成要素、ならびにツールの選択、取得、較正、およびその他の構成など、必要な作業を行うことができる。個々の要素および材料の選択が、協働し、選択された製造プロセスで損なわれず、また、この構造または構成が配置される可能性がある対象製品に配置されても損なわれないように、特に留意しなければならず、この点については、当然、製造プロセスの仕様および構成要素のデータシートに基づいて、または製造した試作品を調査および試験することによって、予め確認することが好ましい。したがって、射出成形などの成形の機器、インモールド成形（ＩＭＤ）／インモールドラベリング（ＩＭＬ）の機器、ラミネーション機器、および／あるいは特にスクリーン印刷またはインクジェット印刷を利用するものなどの印刷機器は、この段階で動作状態にまで起動する（ramped up）ことができる。

ステップ１１で、電子素子を収容するものなど、形成可能な基板フィルムまたはシートであることが好ましい、基板を得ることができる。任意選択で、ステップ１１の前に、またはステップ１１で、装飾、図形表示、色などを、例えば印刷によってフィルム上に生成することができる。これは、省略されることもあるし、あるいはこの方法の流れの中におけるその位置が変更されることもある。あるいは、またはこれに加えて、保護層など、その他の層が、このような特徴を備えることもある。例えば、スクリーン印刷またはインクジェット印刷を適用することができる。装飾的または指示的（または指令的）な特徴は、一般に、ＩＭＤ／ＩＭＬ適合性の方法を用いて提供することができる。例えばプラスチックフィルムロールなど既製の基板材料を取得し、任意選択でコーティング、着色（最初に所望の色が付いていない場合、あるいは例えば最適な透明度または半透明度でない場合）、彫刻、エンボス加工、成形などの処理を行ってもよいし、あるいは、基板自体を、所望の開始材料（１つまたは複数）から射出成形などの成形またはその他の方法によってゼロから組織内製造してもよい。

様々な実施形態で、基板は、形成可能である可能性がある。基板は、熱形成可能材料などの形成可能材料（１種類または複数種類）で実質的に構成されることもできるし、あるいは形成可能層を少なくとも含むことができる。したがって、例えばシート状（ｘｙ方向に大きく延び、厚さまたはｚ寸法はそれより小さく、基本的に一定である）であるなど、最初に実質的に平面状である可能性がある第１の基板を、例えば成形前または成形中に確立される突起または凹部形状を有する、所望の、少なくとも局所的に３次元（３Ｄ）である形状（厚さが変化する、すなわちｚ方向の寸法が変化する）を呈するように、熱形成などの適当な形成方法を利用して形成することができる。

第１の基板、および任意選択の第２の基板などの材料層は、各使用シナリオによって設定される要件に応じて処理および成形することができる。これらの材料層は、例えば長方形、円形、または正方形のおおよその形状を呈することがある。これらの材料層は、実質的に無孔であることもあるし、あるいは、他の要素への取付け、電気および例えば関連する電力またはその他の信号の導通、電子素子またはその他の構成要素の取付け、光またはその他の放射線や流体などのための通路または薄肉部分の形成など、様々な目的のための、任意選択で他の材料（１種類または複数種類）で充填される凹部、切欠き、バイア、切抜きまたは開口を有することもできる。

基板（１つまたは複数）、およびプラスチック層（１つまたは複数）またはその他の存在する可能性がある層（塗料、インク、フィルム（１つまたは複数）など）は、外部から知覚可能であることがある所望の色または図形パターンを呈するように構成することができる。例えば、ＩＭＬ手順を利用して、この構造に埋め込みグラフィックスを配置することもできる。

このフィルム（１つまたは複数）またはシート（１つまたは複数）などの好ましくは形成可能である基板は、可撓性であることもある。基板は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、メチルメタクリレートとスチレン（ＭＳ樹脂）のコポリマー、またはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などのプラスチック／ポリマー、あるいは金属を含む、または上記のようなプラスチック／ポリマーまたは金属で基本的に構成されることがある。基板フィルム（１つまたは複数）またはシート（１つまたは複数）は、木、皮または繊維などの有機材料または生体材料、あるいはこれらの材料のいずれかどうしの組合せ、またはこれらの材料とプラスチック、ポリマー、もしくは金属との組合せを含むこともある。フィルム（１つまたは複数）またはシート（１つまたは複数）などの基板は、成形する、形成する、コーティングするなど、さらに処理することもできる。

これらの基板は、表面の平面に対する突起、リッジ、溝、または凹部、任意選択で貫通穴など、レリーフ形態または形状を含むこともある。これらの特徴を利用して、導体、電気構成要素などの要素を、基板（１つまたは複数）内に収容する、または少なくとも部分的に埋め込むことができる。同様の特徴が、保護層に存在することもある。

本発明の実施形態によれば、ステップ１１で、フィルムまたはシートなど、２つの好ましくは可撓性の基板を得ることができる。これらの基板は、互いに同様であっても、異なっていてもよい。一方または両方が、例えばパッチまたは電子接点パッドなどの電子構成要素または導体もしくは導電性領域などの電子素子を収容するものであることがある。基板は、基本的に２次元または平面状の、シート状（当然、平面状形状を形成する他の２つの寸法より小さい有限の厚さを有する）であることがある。

ステップ１２で、１つまたは複数の歪みゲージを、１つまたは複数の基板に印刷することができる。これは、スクリーン印刷またはインクジェット印刷など、任意の既知の印刷方法を使用することを伴うことがある。インクは、透明であることも、ある程度まで透明であることも、あるいは不透明であることもある導電性インクであると有利である。

導電性インクの性質に関しては、導電性インクは、１種類または複数種類の導電性材料、および結合剤材料または組成物などの様々な材料、ならびに溶媒（印刷後に適当な状況で蒸発するもの）を含む組成物とすることができる。導電性材料は、例えば、銀、炭素、またはグラフェンとすることができる。ポリマー材料を、結合剤として使用することもできる。印刷によって歪みゲージを製造すると、適当な導電性インクを使用することによる利点、すなわち歪みゲージが使用中に固有抵抗および／または歪みに応じた固有抵抗の変化など所望の性質を呈するようにインクの含有物を調節することによる利点が得られる。例えば、様々な導電性粒子の相対的な量を調節することもできる。あるいは、またはこれに加えて、例えば結合剤の量に対する導電性粒子の量の比を調節することもできる。これらの量を適当に選択することにより、インクの電気的性質および／または機械的性質を望ましくなるように調節することができる。

本発明の実施形態によれば、使用されるインクは、軟インク材料である。当業者には既知の軟インク材料を利用することにより、例えば導体によって構造自体が堅くなり、装置に向けられた力または圧力による変形に対する歪みゲージ装置の感度が低下することが回避される。ステップ１２で、１つまたは複数の歪みゲージ、あるいは接点パッド、トレース、パッチ、コイル状構造または導体などの歪みゲージの要素を、例えば印刷によって１つまたは複数のフィルムまたはシート（１つまたは複数）など可撓性であることが好ましい基板（１つまたは複数）上の所望の１つまたは複数の位置に設けることができ、電子構成要素を、適当な取付け技術によって取り付けることができる。このようにして、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）構造を形成することができる。取付けは、例えば、接着剤、ペースト、および／または導電性インクを使用して、所望の機械的接続および電気的接続を確立して固定することを含むことがある。ステップ１１およびステップ１２は、実施形態に応じて、繰り返し、または交互に実行することもでき、それらをそれぞれの実行段階に分離することは、必ずしも必要であるとは限らず、あるいは必ずしも可能であるとも限らない。

１つまたは複数の歪みゲージは、銅、金属メッシュ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などを含むものなど、導電性のトレース、パッチ、または平面コイルとすることができると好ましい。

任意選択のステップ１３で、例えばプレス形成による、あるいは真空または圧力を用いる、熱形成または冷間形成などの形成を行うことができる。この形成中に、例えば可撓性基板フィルムなど、好ましくは形成可能な基板（１つまたは複数）を、鋳型構造を利用して、所望の実質的に３Ｄの形状に成形することができる。形成する基板（１つまたは複数）上にいくつかの電子構成要素が配置される場合には、それらは、圧力または湾曲が最大になる位置など、形成中に最大応力が発生する位置を避けるように配置されることが好ましい。

電子素子の複雑な３Ｄ組立てを回避する、または少なくとも少なくするために、形成は、第１の基板に回路の少なくとも一部分を形成した後で行うことができる。形成は、例えば別個のプロセスステップとして、例えば射出成形を使用して基板およびその上に設けられた回路上にプラスチック層をモールディングして少なくとも部分的にこれをオーバモールドする前に、行うこともできる。ただし、いくつかの実施形態では、形成は、モールディングと関連付けて実行されることもある。例えばベニヤまたは合板など木製の基板を用いてこのような形成を容易にする、または強化するために、最初に基板を湿らせてもよい。

ステップ１４で、１つまたは複数のフィルムなどの基板上に印刷された歪みゲージを、鋳型構造によって規定されたキャビティ内に配置することができる。これは、鋳型構造を利用し、基板フィルムなどの基板を、その基板が２つある場合には、鋳型構造のキャビティの両側に配置することによって行うことができ、その後、キャビティプレートまたは鋳型の各部を合わせて鋳型キャビティを形成することなどによって、鋳型構造をモールディングに備えて準備する。ステップ１４で、例えば熱可塑性材料、熱硬化性材料、エラストマ材料、ポリマー、有機物、生体材料、有機複合材またはグラフィック複合材などの複合材、ならびにそれらの任意の組合せなどで構成される、プラスチックであることが好ましい層を、好ましくは射出成形技術を用いて成形する。歪みゲージの上に材料層を成形することにより、歪みゲージの成型された材料層との機械的結合が、強く、耐久性の高いものになり、成型された材料層が、その内部にかかる力を歪みゲージに伝達して（ゲージの抵抗の変化を通して）歪みとして感知されるようにする良好な媒体になるという利点が得られる。

成形層は、一般に、特にエラストマ樹脂を含むことができる。さらに詳細には、成形層は、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ナイロン（ＰＡ、ポリアミド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）、ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、ＴＰＳｉＶ（熱可塑性シリコーン加硫物）、およびＭＳ樹脂からなる一群から選択された少なくとも１種類の材料を含む１種類または複数種類の熱可塑性材料を含むことがある。いくつかの実施形態では、別法として、またはこれに加えて、熱硬化性材料を、反応成形など適当な成型方法と共に利用することもできる。ステップ１３とステップ１４は、例えば１つまたは複数のフィルムなどの基板が鋳型キャビティ内に既に配置されているとき、および基板を１つまたは複数の３Ｄ形状、すなわちそれらのうちの一方または両方に形成する高圧を利用して成形材料がキャビティ内に射出されているときなどに、実質的に同時に実施することもできる。

ステップ１９で、この方法の実行を終了する。成型された材料が十分に固化したら、製造した歪みゲージ装置を鋳型構造から取り出すことができる。固化に要する期間は、例えば成形材料が射出されているときの温度などの影響を受ける可能性がある。基板に印刷し、さらにその基板を成型することにより、歪みゲージ（１つまたは複数）は、（例えば押圧などによる）応力を受ける構造にしっかりと固定され、例えばポストラミネート加工された構造、特に歪みゲージがポストラミネート加工された帯状部材上に位置決めされるこのような構造などよりも良好に応答する。

従来の歪みゲージに関しては、成形プロセスで生じる圧力が、成形材料がゲージを取り囲んで押圧するときに、従来の歪みゲージを損傷させる、または少なくとも歪みへの感度を失わせるほど高くなる可能性があるので、印刷歪みゲージを使用することは、特に有利である。さらに、歪みゲージは、特に第２の基板の成形材料層を挟んで感知する圧力を受けるようになされた外側表面とは反対側に印刷されたときには、歪みゲージの上に別個のプラスチック層またはラミネート加工層を使用する場合よりも良好に、上記の外側表面に機械的に結合される。このようにより良好に取り付けられることにより、成形材料層の反対側の外側表面に加わる圧力が、ラミネート加工構造を使用する場合よりも良好に成形材料層を通して歪みゲージに伝達されるという効果が得られる。

様々な実施形態で、基板（１つまたは複数）は、木、無垢材、ベニヤ、合板、バーク、樹皮、カバノキの樹皮、コルク（バーク組織のコルク組織層を含む）、天然皮革、および綿、羊毛、リネン、または絹など、天然の生地または織物材料（例えば天然繊維を織ったり編んだりするなどして製造することができるもの）からなる一群から選択される、少なくとも１種類の天然の、かつ必ずそうであるとは限らないが有機栽培されることが多い材料を含む、または基本的にそのような材料からなることがある。上記の選択肢の一部は、重複しており、例えば木とベニヤまたは合板など、同時に選択されることもあることは明らかである。様々な実施形態では、第１の基板は、実際には、有機材料、生物学的材料、または生体材料など、あるいはこれらの材料どうしの組合せ、またはこれらの材料と、場合によってはその他の材料（１つまたは複数）、任意選択で炭素系の材料（１つまたは複数）および／または様々なプラスチックとの組合せを含む、または少なくとも主としてそれらからなる。木製基板の場合には、ラッカ層またはさらに別の成形材料層を、木製基板の表面上に設けることもできる。本発明の様々な実施形態では、基板に使用される様々な材料の上に、さらに別の成形材料層を設けることもできる。

様々な実施形態では、第１の基板、あるいは木製、生地製、皮革製またはその他の有機物の天然基層など第１の基板の少なくとも一部分は、厚さが約数（例えば２〜６）ｍｍ未満であり、より好ましくは約１ｍｍ未満であり、さらに好ましくは約０．５ｍｍ未満であり、最も好ましくは約０．３ｍｍ未満であることがある。第１の基板が、例えば上述の生地製、皮革製、または例えばベニヤまたは合板などの木製の層と、例えばプラスチック材料などの少なくとも１つのさらに別の層（例えば熱可塑性フィルムなどのプラスチックフィルムなど）とを含む場合には、その結果得られる基板構造全体の厚さは、基板の厚さによって、依然として少なくとも局所的には上記の限界内に留まることも、あるいはそれよりもわずかに大きい、通常は最大で１ミリメートルまたは２ミリメートルだけ大きいこともある。歪みゲージ装置の機能特性は、印刷に使用するインクの性質（後述）、歪みゲージの幾何学的形状および／またはサイズ、基板の材料、ならびに歪みゲージの導体の長さ、幅、および厚さの影響を受ける可能性があり、したがって、これらの特徴のうちの２つ以上の組合せとして、歪みゲージの抵抗または歪みゲージの各部の固有抵抗の影響を受ける可能性がある。上記の特徴は、また、単独で、または組み合わさって、歪みゲージの抵抗が加えられた歪み／圧力／力に応答してどのように変化するかに影響を及ぼす可能性もある。

歪みゲージは、１つまたは複数の別個のアナログデジタル（ＡＤ）変換器であることも、あるいはマイクロ制御装置内含まれることもある、ＡＤ変換器を介して例えばマイクロ制御装置などの制御ユニットに歪みゲージの端子を結合することにより、圧力の感知に利用することができる。マイクロ制御装置および／またはＡＤ変換器は、例えば歪みゲージの抵抗など、歪みゲージの性質に基づいて選択することができる。一方、歪みゲージは、歪みゲージ装置を操作するために使用されるマイクロ制御装置および／またはＡＤ変換器の性質を考慮して、例えば、インピーダンスなどの電気的パラメータを一致させるように、歪みゲージの適当な幾何学的形状または寸法により、設計することもでき、そうして別個の増幅器が不要になり、歪みゲージを操作するのに単純なマイクロ制御装置で十分にすることができる。

１つまたは複数の歪みゲージは、その歪みゲージ（１つまたは複数）の端子に印加される励起電圧を利用することによって、感知装置として使用することができる。励起電圧は、例えば５Ｖまたは１２Ｖの出力電圧を生成する、任意の適当な電圧源から印加することができる。抵抗の変化は、構成内の抵抗のうちのいくつかの間の不均衡を測定して歪みゲージの抵抗の変化を測定する、例えばホイートストンブリッジ構成またはその他の任意の適当な構成によって感知することができる。

本発明の実施形態による歪みゲージ装置の歪みゲージは、例えば適当な寸法によって任意の抵抗値を呈するように、したがってホイートストンブリッジ構成などの測定構成に含まれる特定の抵抗に関連して使用されるように、容易に設計することができる。

歪みゲージ装置は、機械的歪みに対する電気抵抗の相対変化の比であるゲージ率または歪み率を求めることによって装置にかかる圧力を感知するために、利用することができる。本発明の実施形態によれば、０．０１から０．２の歪み率、すなわち機械的歪みに対する電気抵抗の相対変化を利用して、装置にかかる圧力の存在を決定することができる。

歪みゲージ装置に含まれる、または歪みゲージ装置に関連付けて配置される測定構成またはシステムは、少なくとも処理ユニットまたはプロセッサを含む制御ユニットまたはマイクロ制御装置を含むと好ましいことがある。制御ユニットが、使用者の指などの外部の物体によって歪みゲージに加えられた歪みを測定するように構成されることもあるし、あるいは、歪みゲージ装置が、その構造内に存在する歪みを測定し、その歪みに変化があればそれを検出するように構成されることもある。歪みゲージの抵抗の値は、継続的に測定することができ、装置を押しボタンまたはスイッチとして利用する場合には、抵抗値がしきい値を超えた場合、または下回った場合に、アクションを実行することができる。さらに、閾値は、温度に基づいて、あるいは歪みゲージおよびその抵抗値自体の経年変化または「クリーピング」のために、調節する必要があることがある。抵抗値、および／または歪みに応答した抵抗値の変化は、定期的に、または無作為に、あるいは必要に応じて、較正する必要があることがある。あるいは、またはこれに加えて、装置の動作は、抵抗値の過渡状態の測定による検出に基づいていることがある。さらに、この過渡状態を特徴付けて、人の押圧アクションの時間領域または周波数領域モデルと比較することができる。これは、増大した歪みの測定信号持続時間、ならびに／あるいは測定抵抗（すなわち歪み）の立ち上がり縁部および／または立ち下がり縁部の特定の傾きおよび／または持続時間をモデル内で定義して評価することを含むことがある。

図２は、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を示す概略図である。最初に、２０１で、形成可能であることが好ましいことがある、電子構成要素を収容する平面状基板などの第１の基板２１Ａを得ることができる。次いで、歪みゲージ２２を、好ましくはスクリーン印刷またはインクジェット印刷などの印刷によって、第１の基板２１Ａ上に配置することができる。次に、２０２で、図示のように、歪みゲージを収容した第１の基板２１Ａの歪みゲージ２２を、成形材料層２３でオーバモールドする、または成形材料層２３に埋め込むことができる。これは、射出成形を利用するなど、成形装置を使用して行うことができる。成形材料層２３の他の縁部２７は、例えば、成形装置の成形キャビティまたはその鋳型の構造によって画定することができる。

さらに、マイクロ制御装置２５などの制御ユニット２５を、図２に示すように、歪みゲージ２２と電気接続（２６）した状態で配置することができる。マイクロ制御装置２５は、第１の基板フィルム２１Ａ上に配置することができるので、成形材料層２３に、または成形材料層２３の外部のその他の何らかの位置に、埋め込むこともできる。

本発明の様々な実施形態による歪みゲージ装置２０は、複数の歪みゲージ２２を含むこともできる。それらの歪みゲージ２２は、第１の基板フィルム２１Ａ上で互いに平行に印刷することができる。ただし、別法として、またはこれに加えて、それらの歪みゲージ２２は、１つの歪みゲージ２２を第１の基板フィルム２１Ａ上に設け、その歪みゲージ２２の上に、例えば印刷によって電気絶縁性材料を間に挟んで別の歪みゲージ２２を印刷するようにして、互いに重ねて設けることもできる。電気絶縁性材料は、例えば電気絶縁性材料を１つの歪みゲージ２２上に印刷した後で、電気絶縁性材料上のその歪みゲージ２２に対応する位置に別の歪みゲージ２２を印刷することによって、設けることができる。したがって、１箇所に複数の歪みゲージ２２が存在することもあり、それらの歪みゲージ２２を別個に利用して、その位置の歪みまたは印加圧力／力を監視することもできる。さらに、凹部および突起を利用して、歪みとして感知される歪みゲージ２２への力を加えることもできる。凹部および突起は、ゲージ２２をボタンまたはスイッチの一部として利用する場合には、例えばボタンまたはスライダの位置を示すために利用することができる。さらに、凹部および／または突起は、視覚障害のある使用者にとって有利であることがある。

本発明の様々な実施形態によれば、歪みゲージ装置２０は、歪みゲージ２２によって測定される歪みの大きさを、例えば使用者による指令の強度を示すものとして利用できるように構成することができる。装置２０は、したがって、例えば車の窓を上および／または下に動かすアクチュエータを制御するように構成することができる。アクチュエータは、歪みゲージ装置２０が印加圧力を感知したのに応答して窓の下降または上昇を開始することができる。しかし、歪みゲージ２２によって測定される歪みの大きさは、さらに、窓の下降または上昇の速度を制御するために使用することができる。したがって、歪みの存在を、切り替えコマンドとして使用することができ、その測定した大きさを使用して、実行するアクションの強化または強度を示すことができる。

本発明の様々な実施形態によれば、歪みゲージ２２は、加熱要素として使用することもできる。これらの実施形態では、歪みゲージ２２は、所望の温度値に耐えるように設計されるものとし、あるいは、歪みゲージ２２の温度を上昇させるために歪みゲージ２２に印加される電力は、歪みゲージ２２を損傷させないように十分に低く保たれるものとする。加熱要素は、例えばステアリングホイールで使用することができ、この場合、歪みゲージ２２は、手の接触／非接触検出のために、すなわち使用者の片手または両手がいつ実際にステアリングホイールに触れているかを検出するためにも使用される。

歪みゲージ２２の抵抗は、温度に応じて変化する可能性がある。本発明の実施形態による歪みゲージ２２の抵抗に温度が及ぼす影響は、例えば歪みゲージ２２に印加される励起電圧のレベルを、歪みゲージ２２に影響を及ぼす温度に基づいて変化させることによって、補償することができる。これは、例えば、マイクロ制御装置、ＡＤ変換器、または電圧源のうち、励起電圧を提供するために使用されているものを、温度に基づいて歪みゲージ２２の励起電圧を調整するように構成することによって実施することができる。本発明の実施形態によれば、温度補償は、好ましくは歪みゲージ２２が印刷されている同じまたは同様の基板上で歪みゲージ２２からある距離だけ分離した基準抵抗器を設け、この基準抵抗器を成形材料層２３でオーバモールドして、基準抵抗器の温度挙動は、歪みゲージ２２の温度挙動と本質的に同様になるようにすることによって実施することができる。これを、歪みゲージ２２の温度補償に利用することができる。上述した基準抵抗器事態が、歪みゲージ２２であることもある。温度補償に使用することができる基準抵抗器は、１つまたは複数存在する可能性がある。

歪みゲージ２２に温度が及ぼす影響は、温度センサの開発にも利用することができる。この場合には、何らかの基準温度で抵抗値を較正し、次いで、歪みゲージ２２に影響を及ぼす温度を決定するように、歪みゲージ２２の温度の温度挙動に基づいて制御システムまたは制御ユニットを構成することが必要になることがある。さらに、この場合には、歪み／圧力／力が歪みゲージ２２の抵抗に変化することにより、正確な温度決定を実現するためには、いつ大きな圧力が歪みゲージ２２に加えられたかを検出することが必要になることがある。

実施形態によれば、周囲温度を測定し、そのデータを制御ユニットまたは別個の温度補償システムに入力するなど、別個の温度測定を温度補償に利用することもできる。

歪みゲージ２２が印刷されているいくつかの基板では、歪みゲージ２２の抵抗に温度が及ぼす影響は、少なくとも何らかの温度範囲では、基本的に線形である。しかし、基板によっては、この効果が非線形であることもある。例えば温度測定器、マイクロ制御装置、および任意選択で励起電圧源を含む制御ユニットまたは温度補償システムは、歪みゲージ２２が設けられる、または設けられている使用する基板に対する適当な補償電圧を提供するように構成することができる。

温度補償と、歪みゲージを加熱要素または温度センサとして利用することとは、図３から図１４に示す実施形態でも利用することができることを理解されたい。

図３は、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を示す概略図である。図２に示す２０１と基本的に同様である３０１で、歪みゲージを収容した基板２１Ａを、３０２に示すように３Ｄ形状を有するように、例えば形成プレスまたは空気圧を利用して、熱形成または冷間形成、真空形成、圧力形成、または高圧形成するなどして、さらに形成することができる。３０３で、図示のように、歪みゲージを収容した基板２１Ａの歪みゲージ２２を、成形材料層２３でオーバモールドする、または成形材料層２３に埋め込むことができる。これは、射出成形を利用するなど、成形装置を使用して行うことができる。成形材料層２３の他の縁部２７は、成形装置の成形キャビティまたはその鋳型の構造によって画定することができる。歪みゲージ装置２０は、この形成により３次元形状を呈することは分かるであろう。

本発明の実施形態によれば、第１の基板２１Ａまたは第２の基板２１Ｂは、好ましくは薄い、金属フィルムまたはシートとすることができる。歪みゲージ２２は、このような金属フィルムまたはシート上に印刷し、成形材料層２３でオーバモールドすることができる。ただし、誘電体インクで誘電体層を印刷するなどして、第１の基板上に絶縁層を設けると有利であることがあり、この場合には、歪みゲージ２２は、絶縁層の上に印刷すればよい。歪みゲージ２２は、金属フィルムまたはシートに加えられる圧力を監視、感知、または検出するために使用することができるが、その場合には、例えば、容量性感知装置は、金属フィルムまたはシートの導電性が比較的高いことによって適切に機能しない可能性がある。金属フィルムまたはシートは、屈曲するように構成されるようになっていて、金属フィルムまたはシートの屈曲に応答して歪みゲージ２２が屈曲するようになっていることが好ましい。したがって、いくつかの実施形態では、金属フィルムまたはシートは、使用者が例えば自分の指または腕で力を加えたときに屈曲するように構成する必要があることがある。ただし、いくつかの適用分野では、歪みゲージ２２を使用して、正常な状態では起こらないはずの金属フィルムまたはシートの変形を監視し、このような損傷した物体または装置を示す指示を提供することもできる。１実施形態によれば、第１の基板２１Ａは金属フィルムまたはシートなどの金属であり、歪みゲージ２２、ならびに任意選択でその他の電子構成要素は、例えば電子素子を収容する基板フィルムである第２の基板２１Ｂに配置される。

実施形態によれば、第１の基板フィルム２１Ａおよび／または追加の基板フィルムは、好ましくは導電性インクを含む歪みゲージ２２の動作を容易にする０．１マイクロオーム／ｍ以上などの高い固有抵抗を有する、好ましくは薄い金属フィルムまたはシートであるなど、金属を含むことがある。

本発明の実施形態によれば、第１の基板または追加の基板上に、高い誘電率または導電率を有することがある図形が設けられることもあり、したがって、容量性感知装置を使用することが困難であることもある。そのような適用分野では、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を使用することが、特に有利である可能性がある。

図４Ａから図４Ｄは、本発明の様々な実施形態による歪みゲージ２２を示す概略図である。図から分かるように、歪みゲージ２２は、様々な形状のうちの１つを有するものとして製造することができる。図４Ａから図４Ｄには４つの例しか示していないが、歪みゲージ２２がこれらの図面に示す形状以外の何らかの形状を呈する可能性があることは明らかである。歪みゲージ２２の端子は、例えばやはり印刷することができる電気導体４１に接続されていると好ましいことがある。さらに、例えば印刷またはその他の手段によって電気導体を歪みゲージ２２に接続する接点パッド４２があることもある。図４Ａおよび図４Ｂは、長方形の歪みゲージ２２を示しており、図４Ｃおよび図４Ｄは、円弧形の歪みゲージ２２を示している。図から分かるように、円弧形の歪みゲージ２２は、図４Ｃのゲージ２２の導体ストリップはジグザグパターンに似ているが、図４Ｄのパターンはゲージ２２を形成する複数の円弧および接続部分を含むという点で、互いに異なる。

歪みゲージ装置２０の幾何学的形状は、加えられる圧力の誤検出を最小限に抑えることができるか、あるいは少なくとも減少させることができるように選択することができる。成形材料層２３は、例えば、２つの異なる部分および／または材料で構成する、あるいは装置の異なる部分を互いに絶縁するために２つの部分の間にスペーサを有して、それにより異なる歪みゲージ２２または歪みゲージ２２のセットで監視することができる複数の圧力感知領域を作成することもできる。

図５は、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を示す概略図である。最初に、５０１で、形成可能であることが好ましいことがある、電子構成要素を収容する平面状基板などの第１の基板２１Ａおよび第２の基板２１Ｂを得ることができる。次いで、歪みゲージ２２を、基板２１Ａ、２１Ｂのうちの一方に配置することができる。次に、５０２で、図示のように、この特定の場合では第１の基板フィルム２１Ａである歪みゲージを収容した基板の歪みゲージ２２を、第１の基板２１Ａと第２の基板２１Ｂの間に成形材料層２３を成形することによって、成形材料層２３でオーバモールドする、または成形材料層２３に埋め込むことができる。これは、射出成形を利用するなど、成形装置を使用して行うことができる。別法として、またはこれに加えて、歪みゲージ装置２０（少なくとも２つの歪みゲージ２２を含む装置２０）を第２の基板２１Ｂ上に配置してもよいことに留意されたい。

さらに、第１の基板２１Ａおよび第２の基板２１Ｂのうちの少なくとも一方は、導体、電子素子、トレース、パッド、パッチなど、他の電子構成要素６１を含むこともある。いくつかの実施形態によれば、マイクロ制御装置２５などの制御ユニット２５は、歪みゲージ２２に関して異なる基板に配置されることもある。この場合、電気接続２６は、成形材料層２３内に延びていることもある。

本発明の様々な実施形態では、第１の基板２１Ａは、装置２０の外側縁部に配置することができ、これは、装置２０が感知する圧力が、装置２０の当該側から、すなわち第１の側から、印加されるようになされている、加えられるものと予想されていることを意味する。温度も通常は材料の固有抵抗に影響を及ぼすので、歪みゲージ２２は、前述のように温度の変化の影響を受けることもある。したがって、歪みゲージ２２を、成形材料層２３によって装置２０の第１の側から絶縁されている第２の基板２１Ｂ上に配置することにより、歪みゲージ２２の動作時に温度が第１の側に及ぼす影響を、最小限にする、または少なくとも減少させることができる。このように、成形材料層２３は、歪みゲージ２２を周囲の温度、あるいは装置２０の特に第１の側に接触または近接する任意の物体の温度から絶縁する。

図６は、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を示す概略図である。ステップ６０１は、図５に示すステップ５０１と基本的に同様である。６０２で、少なくとも歪みゲージを収容した基板を、３次元形状を有するように、好ましくは例えば形成プレスまたは空気圧を利用して、熱形成または冷間形成、真空形成、圧力形成、または高圧形成するなどして、形成することができる。好ましくは、６０２で、第１の基板２１Ａおよび第２の基板２１Ｂの両方を形成することができる。６０３で、図示のように、第１の基板２１Ａと第２の基板２１Ｂの間に成形材料層を成形することによって、歪みゲージを収容した基板の歪みゲージ２２を、成形材料層２３でオーバモールドする、または成形材料層２３に埋め込むことができる。これは、射出成形を利用するなど、成形装置を使用して行うことができる。図から分かるように、歪みゲージ装置２０は、この形成により３次元形状を呈する。マイクロ制御装置２５などの制御ユニット２５は、歪みゲージ２２に関して異なる基板に配置されることもある。この場合、電気接続２６は、成形材料層２３内に延びていることもある。

材料の選択に関しては、第２の基板２１Ｂは、ポリマー、熱可塑性材料、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリイミド、ＭＳ樹脂、ガラス、ＰＥＴ、炭素繊維、有機材料、生体材料、皮革、木、生地、織物、金属などからなる一群から選択される少なくとも１つの材料から実質的になる、またはそれを含むことがある。使用される材料（１種類または複数種類）は、少なくとも局所的に導電性であることもあるし、あるいはより典型的には、絶縁性であることもある。さらに、光学特性は、不透明度／透明度、透過率などに関して、実施形態によって変化する可能性がある。

図７は、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を示す概略図である。歪みゲージ２２は、印刷などによって第２の基板２１Ｂ上に設けられているが、第１の基板２１Ａ上に設けられていてもよい。この装置２０は、第１の容量性感知要素７１および第２の容量性感知要素７２を含む容量性感知装置７０をさらに含むことがある。容量性感知要素７１、７２は、例えば、平面状導電性要素または「パッチ」とすることができる。図７に示す実施形態によれば、Ｒｘ電極などの第１の容量性感知要素７１は、第１の基板２１Ａ上に既製構成要素として印刷または配置することができる。Ｔｘ電極などの第２の容量性感知要素７２は、第２の基板２１Ｂ上に既製構成要素として印刷または配置することができる。歪みゲージ２２は、例えば、第２の容量性感知要素７２と平行に配置してもよいし、あるいは要素７２が長方形または円形など閉じた形状を有する場合には、第２の容量性感知要素７２によって取り囲まれていてもよい。本発明の実施形態によれば、印刷された歪みゲージ２２は、容量性感知装置の電極として利用することができる。別の実施形態によれば、容量性感知要素７１、７２は、同じ基板または同じ平面に、１つまたは複数の歪みゲージ２２と平行に、すなわち異なる位置に配置してもよいし、あるいは、異なる基板の、歪みゲージ２２と異なる位置、または歪みゲージ２２と位置合わせされた位置に配置してもよい。歪みゲージ２２を押しボタンの一部として利用する場合には、容量性感知装置７０、または容量性感知装置７０の少なくとも感知要素７１、７２を、同じボタンに配置して、歪みゲージ２２が容量性感知要素７１、７２のうちの一方として作用するようにすることができる。図７に示す歪みゲージ装置２０、または同種の装置２０は、感知装置として使用して、容量性感知装置７０および歪みゲージ装置２０からの情報を使用して印加圧力または「接触」を検出できるようにすることができる。１つの例によれば、容量性感知装置７０の測定値を、例えば測定または圧力感知システムにおいて第１のしきい値を超えたときに、第１のトリガとして、または第１のトリガ信号を提供するために利用することができる。このシステムは、第１のトリガを受信した後でのみ歪みゲージ２２の出力の測定を開始するように構成することができ、したがって、歪みゲージ２２は、容量性感知装置７０の測定値を検証するために使用することができる。したがって、歪みゲージ２２による感知をこのようにして確認することにより、容量性感知装置７０による誤った測定を回避することができるので有利である。これは、歪みゲージ２２を受動的に保ち、容量性感知装置７０が第１のトリガを感知しない限り電力を消費しないようにすることができるという点でも、有利である。別の例によれば、歪みゲージ２２を測定または感知システムで利用して、第１のトリガを感知または測定することができ、その後に、容量性感知装置７０を使用して、歪みゲージ２２の測定結果を検証または確認することができる。例えば特定のボタンまたは特定の位置の押圧による所期のアクションは、容量性感知装置７０および歪みゲージ２２の両方が押圧の存在、すなわち十分な圧力が印加されたことを示した後でのみ、実行することができる。

本発明の実施形態によれば、容量性感知装置７０は、使用者の手または指、あるいは容量性感知装置７０に反応させるために使用される物体の位置を決定するように構成することができる。次いで、この決定した位置を利用して、歪みゲージ２２を起動し、すなわち容量性感知装置７０によって決定された位置に基づく歪みゲージ２２の抵抗の測定を起動し、したがって、上記の手または物体の位置を検証し、任意選択で指令が使用者から与えられたと判定することができる。システムは、次いで、この指令に関連するアクションを実行するように構成することができる。例えば複数の歪みゲージ装置２０が目標の装置またはシステム内に配置されている場合には、それらのうちの１つだけ、または一部分だけを、容量性感知装置７０の測定値に基づいて起動することができる。このことには、例えば、残りの歪みゲージ２２、または起動されていない歪みゲージ２２は電力を消費しないという利点がある。別の実施形態によれば、１つまたは複数の歪みゲージ２２を、例えばユーザインタフェース上の使用者の指の位置を決定するように配置および構成することができ、次いで、容量性感知装置７０を使用して、この位置を検証し、かつ／または例えば押圧する動きによる使用者からの指令を受け取ることができる。

歪みゲージ２２および容量性感知装置７０を利用する本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０の動作の例を、図８Ａおよび図８Ｂに示す。

図８Ａでは、開始段階であるステップ８０Ａで、少なくとも１つの歪みゲージまたはいくつかの歪みゲージ２２と、１つまたはいくつかの容量性感知装置７０とを含む歪みゲージ装置２０を得ることができ、使用するために構成することができる。ステップ８１Ａで、容量性感知装置７０を、歪みゲージ装置２０と関連する制御ユニット２５によって制御して、１つまたは複数の容量性感知装置７０の容量が変化したかどうかを感知し、変化した場合には、その容量の変化の特徴を決定することができる。次いで、ステップ８２Ａで、容量変化の特徴を使用して、使用者の指などの物体の場所または位置を決定することができる。この場所または位置は、容量性センサに関連して利用される既知の方法で決定することができる。次いで、ステップ８３Ａで、上記の決定した場所または位置にある１つまたは複数の歪みゲージ２２を、例えば制御ユニット２５および／または励起電圧源によって起動して、圧力が感知されているかどうか、すなわち１つまたは複数の歪みゲージ２２の抵抗がそれらの基本値から変化したかどうか、あるいは１つまたは複数の歪みゲージ２２が起動されている期間中にそれらが変化するかどうかを測定することができる。ステップ８４Ａで圧力が感知されない場合には、この方法は、ステップ８１Ａに戻ることができる。一方、ステップ８４Ａで圧力が感知されている場合には、例えば１つまたは複数の歪みゲージ２２の測定値を利用して、容量性感知装置７０によって決定された場所または位置を確認することができる。したがって、容量性感知装置７０を使用して、第１のトリガ信号を提供することができ、この第１のトリガ信号に応答して歪みゲージ２２を起動して、容量性感知装置７０によって決定された場所を確認することができ、任意選択で、ステップ８５Ａで、この場所または位置の感知圧力を、例えば特定の装置またはシステム用に構成された任意の機能であることもある機能またはアクションをトリガするように設定することができる。したがって、本明細書で説明するような歪みゲージ装置２０は、例えば押しボタンまたはスライダとして、あるいはアクションをトリガするのに適した当該システムの任意の制御装置として使用することができる。ステップ８９Ａは、この方法のフローの終了である。図８Ａの方法は、装置２０の所望の動作および用途に応じて、一度だけ実行されることも、連続的に実行されることも、あるいは断続的に実行されることもある。

図８Ｂは、歪みゲージ装置２０の動作の別の例を示す図である。ステップ８０Ｂは開始段階であり、そこでは少なくとも１つの歪みゲージまたはいくつかの歪みゲージ２２と、１つまたはいくつかの容量性感知装置７０とを含む歪みゲージ装置２０を得ることができ、使用するために構成することができる。ステップ８１Ｂで、歪みゲージ２２、または好ましくは複数の歪みゲージ２２を例えば制御ユニット２５によって起動して、それらの抵抗を監視する。ステップ８２Ｂは、この抵抗値またはその変化を、例えば基本値またはしきい値と比較することであることがある。圧力が感知されない場合には、この方法はステップ８１Ｂに戻る。一方、圧力が感知された場合には、ステップ８３Ｂで、それぞれの場所または位置あるいは領域の１つまたは複数の容量性感知装置７０を起動することができ、その容量を監視することができる。ステップ８４Ｂで、例えば使用者の指など、その圧力を引き起こした物体の位置を、監視した容量に基づいて計算することができる。計算した位置が、圧力を感知した１つまたは複数の歪みゲージ２２の位置に対応する場合には、図８Ａを参照して上述したのと同様に、ステップ８５Ｂで、機能をトリガすることができる。ステップ８９Ｂは、この方法のフローの終了である。図８Ｂの方法は、装置２０の所望の動作および用途に応じて、一度だけ実行されることも、連続的に実行されることも、あるいは断続的に実行されることもある。

本発明のさらに別の実施形態によれば、歪みゲージ装置２０の歪みゲージ２２および容量性感知装置７０は、抵抗またはその変化および容量をそれぞれ監視するために、並列または同時に使用する、または使用できるように構成することができる。これは、１つまたは複数の歪みゲージ２２および１つまたは複数の容量性感知装置７０の両方を同時に起動させることと、それらに関連する測定パラメータ（例えば抵抗および容量）を監視することを伴うことがある。次いで、この測定値をクロスチェックに利用することができ、あるいは、例えば、これらの測定値のうちの１つを、環境条件を監視するために利用し、他の測定値を、圧力、すなわち例えば使用者からの指令を受け取るために利用することができる。歪みゲージ２２は、例えば、例えば温度または振動を監視するために使用することができ、容量性感知装置７０は、押しボタンまたはスイッチとして使用することができる。

歪みゲージ装置２０と容量性感知装置７０の組合せは、１つまたは複数の制御ユニット２５によって操作されるように構成することができる。単一の制御ユニット２５の場合には、上記装置２０、７０の操作は、時分割方式または周波数分割方式で分割することができる。

本明細書に記載の方法（特に図１参照）によって上述の歪みゲージ２２および容量性感知装置７０を含む構造を製造することにより、この構造を１つのプロセスで製造することができ、それにより、この構造を製造し、センサ、押しボタンまたはスイッチとして利用される圧力感知装置を含む一体型の耐久性の高い構造を得る効果的な方法が得られるという利点が得られる。さらに、容量性感知装置７０および歪みゲージ装置２０は、例えば少なくとも１つのプロセッサおよびその他の既知の不可欠な構成要素を含む制御ユニット２５を使用することによって互いの測定値を検証するように構成することもできる。

図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０を示す概略図である。図９Ａでは、成形材料層２３が、２種類の異なる材料を用いて作成されている。第１の成形材料２３Ａは、装置２０内の、１つまたは複数の歪みゲージ２２が存在する部分に使用されている。歪みゲージ２２は、第１の成形材料２３Ａでオーバモールドする、または第１の成形材料２３Ａに埋め込むこともできるし、あるいは、歪みゲージ２２と第１の成形材料２３Ａの間にその他の材料層を設けることもできる。他の部分は、少なくとも第２の成形材料２３Ｂで成形されている可能性がある。上記の他の材料は、例えば、第２の成形材料２３Ｂの比較的薄い層であることもある。装置２０の第２の成形材料２３Ｂでできている部分の感度は低くてもよいが、この装置の歪みゲージ２２に印加される圧力に対する歪みゲージ装置２０の感度を高めるために、第１の成形材料２３Ａは、第２の成形材料２３Ｂより軟らかいことが好ましいことがある。例えば、より軟らかい第１の材料２３Ａとしてポリウレタンを使用し、より硬い第２の材料２３Ｂを、より硬いプラスチックとすることもできる。さらに、歪みゲージ２２が存在する部分に、凹部または突起を設けることもできる。

図９Ｂは、装置２０を示す断面図Ａ−Ａである。１つまたは複数の歪みゲージ２２は、第１の基板２１Ａおよび第２の基板２１Ｂの一方または両方に、例えば印刷するなどして配置することができる。装置２０は、平面状または２次元の形状を呈するものとして示してあるが、３Ｄ形状を有するように形成されることもある。「内側」表面となる基板上、すなわち測定対象の圧力が印加されるようになっている基板である成形材料層２３Ａおよび２３Ｂの反対側の基板上に歪みゲージ２２を配置することにより、成形材料層２３Ａおよび２３Ｂが、歪みゲージ２２を温度の上昇であれ低下であれ局所的な温度変化から絶縁するので、例えば人の指による局所的な温度変化が歪みゲージ２２の測定に及ぼす影響を最小限に抑える、または少なくとも減少させることができる。圧力は、成形材料層２３Ａおよび２３Ｂを通しても効率的に伝達され、歪みゲージ２２で測定可能である。図９Ｂでは、第１の基板２１Ａは、例えば装置２０の外側表面上に存在するものと考えられ、したがって、測定対象の圧力を受けるように設計することができる。第２の基板２１Ｂは、この場合には、装置２０の内側に存在するものと考えられる。図から分かるように、第１の成形材料層２３Ａは、好ましくは、装置２０の対応する部分に歪みゲージ２２として成形することができる。第１の成形材料層２３Ａは、実質的に第１の基板２１Ａから装置２０の全厚にわたって延びている。

図９Ｃは、装置２０の別の実施形態を示す断面図Ａ−Ａである。この場合には、図９Ｃから分かるように、第１の成形材料層２３Ａは、装置２０の全厚にわたって延びるのではなく、装置２０の厚さの一部にしか延びていない。歪みゲージ２２は、第１の基板２１Ａまたは第２の基板２１Ｂに印刷されることもあるし、あるいは例えば第２の成形材料層２３Ｂが第１の段階で成形されている場合には、歪みゲージ２２は、第２の段階で、第１の成形材料層２３Ａが成形される凹部または穴の底部に配置されることもある。あるいは、またはこれに加えて、図９Ｃに示す歪みゲージ装置２０は、第１の成形材料層２３Ａが省略される、すなわち歪みゲージ２２が例えば第２の基板２１Ｂ上に配置されるようにすることもでき、成形材料層２３、２３Ｂを、装置２０の少なくとも１つまたは複数の歪みゲージ２２に対応する位置で薄くする、すなわち少なくとも局所的に薄くする（平面状基板の場合にはｚ方向に短くする）こともできる。図１０Ａから図１０Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による歪みゲージ２０を上または下から（図１０Ａ）、あるいは断面図Ｃ−Ｃとして（図１０Ｂおよび図１０Ｃ）示す概略図である。装置２０は、リッジ２８または突起２８、あるいは凹部（溝）２８または穴２８に配置された、１つの、または好ましくは複数の歪みゲージ２２を含むことがある。複数の歪みゲージ２２を有する場合には、歪みゲージ装置２０は、例えばタッチスライダなどのスライダとして動作するように構成されることがある。複数の歪みゲージ２２は平面状基板の表面上に配置することができ、装置２０はスライダとして動作するように構成することができるが、図１０Ａは、リッジ２８または凹部２８に配置された歪みゲージ２２を示している。リッジ２８または凹部２８を有することにより、歪みを生じさせる力が、１つまたは複数の歪みゲージ２２により良好に伝達される。図１０Ｂは、１つまたは複数の歪みゲージ２２をリッジ２８または突起２８に含む装置２０の実施形態を示している。図１０Ｃは、１つまたは複数の歪みゲージ２２を凹部２８、穴２８、または溝２８に含む装置２０の実施形態を示している。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の実施形態を示す概略図である。図１１Ａは、基板２１Ａ、２１Ｂ上に配置された複数の歪みゲージ２２を含む歪みゲージ装置２０を示している。図１１Ａの実施形態によれば、第１の基板２１上に配置された３つの平行な歪みゲージ２２、すなわち、その成形材料層２３に関して内側表面上にあり、したがって成形材料層２３で埋め込まれていることが好ましい、第１の歪みゲージ２２Ａがある。さらに、第２の基板２１Ｂ上に配置された別の３つの平行な歪みゲージ２２Ｂ、すなわち、その内側表面上にあり、したがって成形材料層２３で埋め込まれていることが好ましい、第２の歪みゲージ２２Ｂがあることもある。第１の基板２１の歪みゲージ２２Ａおよび第２の基板２１Ｂの歪みゲージ２２Ｂが重なり合って、各歪みゲージ２２の一部分が、装置２０の反対側の基板上の１つまたは複数の歪みゲージ２２に対応する部分に存在することもある、すなわち、第１の歪みゲージ２２Ａが第２の歪みゲージ２２Ｂに対応する位置にあることもある。少なくとも１つの第１の歪みゲージ２２Ａが、少なくとも部分的に、少なくとも１つの第２の歪みゲージ２２Ｂに対応する位置にあることもある。実施形態によれば、第２の基板２１Ｂ上の歪みゲージ２２Ｂは、第１の基板２１Ａ上の歪みゲージ２２Ａに対して直交して、上述のように重なり合うように配置されることもある。実施形態によれば、特に透明インクを印刷に利用するときには、図１１Ａのように重なり合う歪みゲージ２２Ａ、２２Ｂを配置することによって、タッチスクリーンを得ることができる。

図１１Ａに示す構成を使用して、圧力が印加されている領域を突き止めることができる。これは、６個の歪みゲージ２２Ａ、２２Ｂ全ての出力を測定することによって、実施することができる。これら６個の歪みゲージ２２Ａ、２２Ｂは、基本的に９個の領域または点、すなわち圧力点を検出するために使用することができるマトリクスを画定または形成する。例えば、歪みゲージ２２を含む装置２０の表面の右上隅部に圧力が印加された場合には、第１の基板２１Ａ上の右側の歪みゲージ２２Ａの抵抗が、第１の基板２１Ａ上の残りの２つの歪みゲージ２２の抵抗よりも大きく変化する。さらに、第２の基板２１Ｂ上にも歪みゲージ２２Ｂがあるので、第２の基板２１Ｂ上の最上部の歪みゲージ２２Ｂの抵抗が、第２の基板２１Ｂ上の残りの２つの歪みゲージ２２Ｂの抵抗よりも大きく変化する。したがって、圧力点が、装置２０の右上隅にあると突き止めることができる。歪みゲージ２２Ａ、２２Ｂによって画定されるこのような測定点を含むマトリクスのサイズは、例えば２×２、図１１Ａに示すような３×３、３×４、４×４など、任意のサイズにすることができることに留意されたい。図１１Ｂは、図１１Ａの装置２０を示す断面図Ｂ−Ｂである。

実施形態によれば、第１の歪みゲージ２２Ａおよび第２の歪みゲージ２２Ｂは、基本的に、同じ基板、すなわち第１の基板２１Ａまたは第２の基板２１Ｂの表面上に配置することができる。第１の歪みゲージ２２Ａを第１の基板２１Ａ上に印刷し、次いで、誘電体層など電気絶縁性材料を第１の歪みゲージ２２Ａ上に印刷し、次いで、第２の歪みゲージ２２Ｂを誘電体層上に印刷することにより、誘電体層が第１の歪みゲージ２２Ａと第２の歪みゲージ２２Ｂとを互いに電気的に分離するようにすることもできる。複数の歪みゲージ２２を互いに重ねて同じ位置に有することの利点は、各ゲージ２２の測定値を、ゲージ２２の測定値のクロスチェックまたは検証に使用することができることである。さらに、これにより、温度またはその他の応力のクリープまたはオフセットの自己補正が可能になる。さらに別の実施形態によれば、同じ位置に配置された歪みゲージ２２は、指向性感度を有するようにすることができる。これは、１つのゲージ２２はｘｙ平面のｘ方向に感度が高く、別のゲージ２２はｙ方向に感度が高くすることができるということである。また、さらに別の指向性感度を有するゲージ２２が配置されることもある。

いくつかの実施形態によれば、歪みゲージ２２、すなわち２２Ａ、２２Ｂの印刷に使用される導電性インクを透明にし、それによりタッチスクリーンの製造を可能にすることもでき、この場合には、歪みゲージ２２、すなわち２２Ａ、２２Ｂを使用して、接触の圧力および位置を感知する。ただし、別の実施形態によれば、使用するインクは不透明であることもある。

図１２は、本発明のさらに別の実施形態を示す図である。実質的に平面状の基板２１Ａ、２１Ｂ上に印刷された少なくとも３つの歪みゲージ２２があることがあり、この３つの歪みゲージ２２が、仮想３角形の３つの頂点を基本的に規定している。このような構成は、圧力が印加されている点を突き止めるときに三角測量プロセスで使用することができる。図１２の圧力点Ｐは、この場合には、歪みゲージ２２によって規定される３角形領域上にある。本明細書で言及する印加圧力とは、特定の点または領域における圧力の、周囲の領域の圧力からの偏移を指している。これは、例えば、使用者の指による押圧する動きによる小領域の圧力上昇であることがある。３つの歪みゲージ２２の抵抗の変化を互いに比較することにより、圧力点Ｐの各歪みゲージ２２からの距離を決定することができる。これは、歪みゲージが同一でない場合、あるいは少なくとも抵抗値、または歪み／圧力／力に応答した抵抗値の変化が同一でない場合には、歪みゲージ２２の基本値を互いに較正することを必要とすることがある。歪みゲージ２２の数が３つより多くてもよいことは、当業者には明らかであろう。

この製造プロセスでは、射出成形を適用することもできる。基板、および任意選択で保護層（１つまたは複数）（既に存在する場合）は、鋳型構造また灰方のインサートとして使用することができる。任意選択で、マルチショット成形またはマルチコンポーネント成形を適用して、例えば複数の材料を多層構造に提供する。プラスチック層は、少なくとも部分的に光学的に透明にし、かつ／あるいは凹部または貫通孔を備えて、光電子構成要素（発光ダイオード（ＬＥＤ）、感光性検出器）、またはＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）ディスプレイなどのディスプレイなどを含む可能性があるその下にある電子素子への視覚的経路を提供することもできる。プラスチック層は、これに加えて、または別法として、例えば着色されていたり図形を含んでいたりして不透明な部分、または半透明の部分を含むこともある。プラスチック層は、光学的用途（例えば光の取込み、取出し、散乱、または反射など）など様々な目的のための表面レリーフ形状またはその他の特徴をさらに備えることがある。

いくつかの実施形態によれば、得られる装置２０の特定の実施形態および／または所期の用途に応じて、成形後に、追加の層を、成形材料層２３または基板２１Ａ、２１Ｂのうちの少なくとも一方に、接着剤を使用するなどして例えばラミネート加工することもできる。

当業者なら、使用される材料、寸法、および構成要素に照らして、最適なプロセスパラメータを事前に知っている、または実地試験によって決定できるはずである。一般的なガイダンスとして、いくつかの単なる例示のガイドラインを与えることはできる。基板（１つまたは複数）がＰＥＴであり、その上にオーバモールドされるプラスチックがＰＣである場合には、溶融したＰＣの温度は、２８０℃から３２０℃の間である可能性があり、適用可能な成形温度は、約２０度から９５度の範囲である可能性がある、すなわち、例えば約８０度である可能性がある。フィルム（１つまたは複数）などであり使用される基板（１つまたは複数）２１Ａ、２１Ｂ、およびプロセスパラメータは、基板（１つまたは複数）がプロセス中に実質的に固体のままとなるように選択されるものとする。

予め実装される可能性がある電子素子は、成形中に静止状態のままとなるように基板に取り付けられていることが好ましい。任意選択で、この製造方法の実行中に、基板にトレース／構成要素を設ける段階、または複数の層を一体化する段階など、少なくとも選択した段階の間、ロールツーロール技術を利用することもできる。ロールツーロールを適用するには、使用する材料層にある程度の可撓性が必要である。したがって、最終生成物（得られる装置）が可撓性になることがある。ただし、本発明は、実際には、より硬い材料シートまたは一般的に所望の材料片を用いるシナリオにも適用可能である。

１つまたは複数の歪みゲージ２２を内蔵した目標の電子製品または装置２０は、例えば大衆家電装置、産業用電子機器、オートメーション機器、機械、自動車部品、安全または保護装置、コンピュータ、タブレット、ファブレット、携帯電話などの移動端末、警報装置、ウェアラブル電子機器／製品（衣類、帽子、履物など）、センサ装置、測定装置、表示装置、ゲームコントローラまたはコンソール、照明装置、マルチメディアまたはオーディオプレイヤ、視聴覚（ＡＶ）装置、スポーツ用品、通信装置、輸送または搬送機器、バッテリ、光学装置、ソーラーパネルまたは太陽エネルギー装置、送信器、受信器、無線制御装置、あるいはコントローラ装置を含む可能性がある。

１つの例示的な場合によれば、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０は、いつ使用者の手が車両のステアリングホイールに乗ったかを検出するために使用する、すなわち手の接触／非接触の検出のために、かつ／またはハンドオン／オフ検出センサで使用することができる。これは、使用者の手によってステアリングホイールに加えられる圧力を検出するために利用することができる歪みゲージ２２を含む装置２０によって実施することができる。

別の例によれば、歪みゲージ２２に加えて容量性センサなどの容量性感知装置７０が装置２０に配置されているときには、例えば測定した抵抗値に関連する第２のしきい値を超えた場合に、歪みゲージ２２を第２のトリガとして使用して、または歪みゲージ２２を使用して第２のトリガ信号を提供または生成して、容量性感知装置７０がステアリングホイール上に手が存在していることを正しく示していることを検証することができる。本発明の様々な実施形態による歪みゲージ２２は、容量性感知装置７０が電気機器などの干渉による誤りを生じやすい、あるいは例えば液滴または汚れによって近傍の使用者の手を誤検出しやすい適用分野で使用すると有利であることがある。自動車産業では、センサの動作に関する信頼性は、重要な安全上の問題である。

歪みゲージ装置２０は、例えば、タッチスクリーン、あるいはステアリングホイールまたは任意のユーザインタフェースなどの制御機器の場合などに、最初に装置に圧力が加えられたことを感知し、かつ／または２番目に加えられた力の大きさに応じて異なるアクションを選択して実行することができることを感知する感知装置として使用すると有利であることがある。本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０は、少なくとも部分的には、使用者または任意の物体によって生成され、歪みゲージ２２に伝達され、（ゲージ２２の抵抗または抵抗値の変化の測定を通して）歪みとして感知される力または圧力に基づいて動作するので、使用者の手が乾いているか湿っているかということには影響を受けない。

歪みゲージ装置２０の実施形態は、様々な適用分野で、計量に使用することもできる。歪みゲージ装置２０は、図１３に示すような計量装置１１０に配置すると有利であることがある。歪みゲージ２２、および歪みゲージ装置２０に関連する測定システムは、計量装置１１０上に置かれた物体の重量（または重力による力を生じる質量）に関する測定信号を提供するように構成することができる。歪みゲージ装置２０は、計量対象の物体を置くための表面１１２に配置されることもあるし、あるいは、物体を置かれ、その後に圧力（または力）が歪みゲージ２２に伝達されるようになっている追加の表面または構造があることもある。計量に使用される歪みゲージ装置２０、または計量装置１１０は、少なくとも部分的には、上述した製造方法の実施形態を利用して製造することができる。計量装置１１０は、計量結果を使用者に対して提示するデジタルスクリーン１１１を含むと好ましいことがある。スクリーン１１１は、プロセッサと、歪みゲージ２２の抵抗値の変化を決定して計量装置１１０上に置かれた物体の重量（または質量）を計算する手段とを少なくとも含む制御ユニット２５に接続されていると好ましいことがある。押しボタン１１３などのユーザインタフェースが計量装置１１０に含まれていることもある。

歪みゲージ装置２０の実施形態は、様々な適用分野で、液位１２１などのレベルを示すために使用することもできる。歪みゲージ装置２０は、１つまたは複数の歪みゲージ２２あるいは歪みゲージ装置２０を含むストリップの形状などの、レベルインジケータ装置、例えば液位インジケータ装置１２０に配置されると有利であることがある。歪みゲージ２２、および歪みゲージ２２（１つまたは複数）に関連する制御ユニット２５などの測定システムは、液位１２１など、測定対象の量のレベルに関する測定信号を提供するように構成することができる。図１２に示すように、１つまたは複数の歪みゲージ装置２０が、例えば液体が入っている容器の内壁に配置されることがある。実施形態によれば、歪みゲージ装置２０のいくつかの歪みゲージ２２が、図１４に示すようなストリップに配置されることがある。このストリップは、例えば容器の内壁に配置することができる。したがって、液体の表面より低いところ１２２Ｂでは液体が歪みゲージ２２に対する静的力を生じるが、表面より高いところ１２２Ａでは空気または大気圧が歪みゲージ２２に影響を及ぼすので、このストリップを利用して、液体のレベルを示すことができる。歪みゲージ装置２０は、例えば砂またはその他の粒状物質など、液体以外のレベルインジケータ（装置）として使用することもできることに留意されたい。レベル指示に使用される、またはレベルインジケータで使用される歪みゲージ装置２０は、上述した製造方法の実施形態を利用して製造することができる。

本発明の様々な実施形態による歪みゲージ装置２０は、そのうちの一部については上記で述べた様々な適用分野で利用することができる。ただし、一般には、本発明による１つまたは複数の歪みゲージ２２は、様々な異なる基板または表面上に印刷によって設け、次いで任意の適当な装置またはシステムで利用することができる。基板は、剛性であっても、形成可能であっても、可撓性であってもよい。さらに、基板は、平面状であってもよいし、かなりの厚さを有していてもよい。上記で述べたことに加えて、本発明の様々な実施形態による歪みゲージ装置２０は、自動車の座席（座席に座っている人がいるかどうかを検出し、かつ／または加熱するため）、方向指示灯スイッチ、シフトレバー、あるいは窓または照明など車両内の装置を制御するために使用される任意のスイッチなど、車両などで利用することもできる。さらに、本発明の実施形態による歪みゲージ装置２０は、図１３および図１４を参照して述べたような、車両以外の分野でも使用することができることを理解されたい。一般に、歪みゲージ装置２０は、例えば、パラメータを監視するセンサとして、かつ／または任意の適当なシステムにおいてアクチュエータを操作するスイッチとして、使用することができる。

以上の説明に記載した特徴は、明示的に記載した組合せ以外の組合せで使用することもできる。特定の特徴に関連して機能について説明したが、これらの機能は、説明したものも説明していないもの含めて他の特徴によって実行できることもある。特定の実施形態に関連して特徴について説明したが、これらの特徴は、説明したものも説明していないものも含めて他の実施形態で存在していることもある。

２０ 歪みゲージ装置
２１Ａ 第１の基板
２１Ｂ 第２の基板
２２ 歪みゲージ
２３ 成形材料層
２５ 制御ユニット
２６ 電気接続
２７ 縁部
２８ リッジ、突起、凹部、穴
４１ 電気導体
４２ 接点パッド
６１ 他の電子構成要素
７０ 容量性感知装置
７１ 第１の容量性感知要素
７２ 第２の容量性感知要素
１１０ 計量装置
１１１ デジタルスクリーン
１１２ 計量対象の物体を置く表面
１１３ 押しボタン
１２０ レベルインジケータ装置
１２１ 液位
１２２Ｂ 液体の表面より低いところ
１２２Ａ 表面より高いところ

本発明の目的は、各独立請求項によって定義される方法、歪みゲージ装置およびその使
用、計量装置、ならびにレベルインジケータ装置によって実現される。
本開示は、以下の［１］から［２６］を含む。
［１］歪みゲージ装置を製造する方法であって、
電子構成要素を収容する第１の形成可能基板フィルムであることが好ましい、第１の基板を得ることと、
スクリーン印刷またはインクジェット印刷などのプリンテッド・エレクトロニクス法によって、上記第１の基板上に歪みゲージを印刷することと、
好ましくは射出成形を利用することによって、上記歪みゲージを埋め込んだ成形材料層を成形することと、を含む、方法。
［２］上記印刷された歪みゲージを含む上記第１の基板を、熱形成、冷間形成、真空形成、圧力形成、または高圧形成などによって形成することを含む、上記［１］に記載の方法。
［３］第２の形成可能基板フィルムであることが好ましい第２の基板を得ることを含み、
上記成形が、上記第１の基板と上記第２の基板の間に上記成形材料層を成形することを含む、上記［１］に記載の方法。
［４］上記歪みゲージが、第１の歪みゲージであり、
上記方法が、
上記第２の基板上の、少なくとも部分的には上記第１の歪みゲージに対応する位置に、少なくとも１つの第２の歪みゲージを印刷することを含む、上記［１］に記載の方法。
［５］２つの基板フィルムの間など、上記第１の基板または上記第２の基板上に、上記歪みゲージの動作を制御する制御ユニットを配置することと、
プリンテッド・エレクトロニクス法などによって、上記制御ユニットと上記歪みゲージの間に電気接続を配置することと、を含み、
上記成形が、上記成形材料層を成形して上記制御ユニットを埋め込むことを含む、上記［１］に記載の方法。
［６］上記第１の基板または上記第２の基板上に容量性感知要素を配置することを含む、上記［１］に記載の方法。
［７］上記第１の基板が、プラスチック、ポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートアクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、メチルメタクリレートとスチレンモノマー（ＭＳ樹脂）のコポリマー、ポリエチレンテレフタラート、木、皮革、または織物のうちの１つを含む、上記［１］に記載の方法。
［８］上記第１の基板が、０．１マイクロオーム／ｍ以上など高い固有抵抗を有することが好ましい金属を含み、上記方法が、誘電体インクで誘電体層を印刷することなどによって上記第１の基板上に絶縁層を設けることを含み、上記歪みゲージが、上記絶縁層上に印刷される、上記［１］に記載の方法。
［９］第１の基板上の印刷された歪みゲージを含む歪みゲージ装置であって、上記歪みゲージが、成形材料層に埋め込まれている、歪みゲージ装置。
［１０］少なくとも３つの印刷された歪みゲージを含み、上記歪みゲージ装置が、三角測量によって、上記少なくとも３つの印刷された歪みゲージに基づいて上記第１の基板に印加された圧力の位置を特定するように構成される、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１１］第２の基板を含み、上記歪みゲージを埋め込んだ上記成形材料層が、２つの基板フィルムの間など、上記第１の基板と上記第２の基板の間に配置される、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１２］上記歪みゲージと電気接続して配置された、上記第１の基板または上記第２の基板上の制御ユニットを含む、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１３］上記歪みゲージを含む上記第１の基板が、３次元形状に形成されている、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１４］上記歪みゲージが、上記第１の基板の第１の歪みゲージであり、上記歪みゲージ装置が、上記第２の基板上の、少なくとも部分的には上記第１の歪みゲージに対応する位置に印刷された少なくとも１つの第２の歪みゲージを含む、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１５］上記歪みゲージが、加熱要素として使用されるように構成される、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１６］上記歪みゲージ装置が、容量性感知装置をさらに含む、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１７］上記容量性感知装置が、第１のトリガ信号を提供するように構成され、上記歪みゲージの抵抗が、上記第１のトリガ信号に応答して監視されるように設定され、
上記歪みゲージの抵抗が、監視されて、第１のトリガ信号を提供するように設定され、上記容量性感知装置が、上記第１のトリガ信号に応答して監視されるように構成される、上記［１６］に記載の歪みゲージ装置。
［１８］上記第１の基板が、プラスチック、ポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートアクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、メチルメタクリレートとスチレンモノマー（ＭＳ樹脂）のコポリマー、ポリエチレンテレフタラート、木、皮革、または織物のうちの１つを含む、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［１９］第１の基板が、０．１マイクロオーム／ｍ以上など高い固有抵抗を有することが好ましい金属を含み、上記歪みゲージ装置が、誘電体インクで誘電体層を印刷することなどによって形成された上記第１の基板上の絶縁層を含み、上記印刷された歪みゲージが、上記絶縁層上にある、上記［９］に記載の歪みゲージ装置。
［２０］上記［９］に記載の歪みゲージ装置を含む、ハンドオン／オフ検出センサ。
［２１］上記［２０］に記載のハンドオン／オフ検出センサを含む、ステアリングホイール。
［２２］上記［９］に記載の歪みゲージ装置の、ステアリングホイールなどのハンドオン／オフ検出センサとしての使用。
［２３］上記［９］に記載の歪みゲージ装置を含む、計量装置。
［２４］上記［９］に記載の歪みゲージ装置の、計量のための使用。
［２５］上記［９］に記載の歪みゲージ装置を含む、レベルインジケータ装置。
［２６］上記［９］に記載の歪みゲージ装置の、液位指示などのレベル指示のための使用。

Claims (26)

1. 歪みゲージ装置を製造する方法であって、
   電子構成要素を収容する第１の形成可能基板フィルムであることが好ましい、第１の基板を得ることと、
   スクリーン印刷またはインクジェット印刷などのプリンテッド・エレクトロニクス法によって、前記第１の基板上に歪みゲージを印刷することと、
   好ましくは射出成形を利用することによって、前記歪みゲージを埋め込んだ成形材料層を成形することと、を含む、方法。
2. 前記印刷された歪みゲージを含む前記第１の基板を、熱形成、冷間形成、真空形成、圧力形成、または高圧形成などによって形成することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 第２の形成可能基板フィルムであることが好ましい第２の基板を得ることを含み、
   前記成形が、前記第１の基板と前記第２の基板の間に前記成形材料層を成形することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記歪みゲージが、第１の歪みゲージであり、
   前記方法が、
   前記第２の基板上の、少なくとも部分的には前記第１の歪みゲージに対応する位置に、少なくとも１つの第２の歪みゲージを印刷することを含む、請求項１に記載の方法。
5. ２つの基板フィルムの間など、前記第１の基板または前記第２の基板上に、前記歪みゲージの動作を制御する制御ユニットを配置することと、
   プリンテッド・エレクトロニクス法などによって、前記制御ユニットと前記歪みゲージの間に電気接続を配置することと、を含み、
   前記成形が、前記成形材料層を成形して前記制御ユニットを埋め込むことを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の基板または前記第２の基板上に容量性感知要素を配置することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の基板が、プラスチック、ポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートアクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、メチルメタクリレートとスチレンモノマー（ＭＳ樹脂）のコポリマー、ポリエチレンテレフタラート、木、皮革、または織物のうちの１つを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１の基板が、０．１マイクロオーム／ｍ以上など高い固有抵抗を有することが好ましい金属を含み、前記方法が、誘電体インクで誘電体層を印刷することなどによって前記第１の基板上に絶縁層を設けることを含み、前記歪みゲージが、前記絶縁層上に印刷される、請求項１のいずれか一項に記載の方法。
9. 第１の基板上の印刷歪みゲージを含む歪みゲージ装置であって、前記歪みゲージが、成形材料層に埋め込まれている、歪みゲージ装置。
10. 少なくとも３つの印刷歪みゲージを含み、前記歪みゲージ装置が、三角測量によって、前記少なくとも３つの印刷歪みゲージに基づいて前記第１の基板に印加された圧力の位置を特定するように構成される、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
11. 第２の基板を含み、前記歪みゲージを埋め込んだ前記成形材料層が、２つの基板フィルムの間など、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置される、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
12. 前記歪みゲージと電気接続して配置された、前記第１の基板または前記第２の基板上の制御ユニットを含む、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
13. 前記歪みゲージを含む前記第１の基板が、３次元形状に形成されている、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
14. 前記歪みゲージが、前記第１の基板の第１の歪みゲージであり、前記歪みゲージ装置が、前記第２の基板上の、少なくとも部分的には前記第１の歪みゲージに対応する位置に印刷された少なくとも１つの第２の歪みゲージを含む、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
15. 前記歪みゲージが、加熱要素として使用されるように構成される、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
16. 前記歪みゲージ装置が、容量性感知装置をさらに含む、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
17. 前記容量性感知装置が、第１のトリガ信号を提供するように構成され、前記歪みゲージの抵抗が、前記第１のトリガ信号に応答して監視されるように設定され、
    前記歪みゲージの抵抗が、監視されて、第１のトリガ信号を提供するように設定され、前記容量性感知装置が、前記第１のトリガ信号に応答して監視されるように構成される、請求項１６に記載の歪みゲージ装置。
18. 前記第１の基板が、プラスチック、ポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートアクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、メチルメタクリレートとスチレンモノマー（ＭＳ樹脂）のコポリマー、ポリエチレンテレフタラート、木、皮革、または織物のうちの１つを含む、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
19. 第１の基板が、０．１マイクロオーム／ｍ以上など高い固有抵抗を有することが好ましい金属を含み、前記歪みゲージ装置が、誘電体インクで誘電体層を印刷することなどによって形成された前記第１の基板上の絶縁層を含み、前記印刷歪みゲージが、前記絶縁層上にある、請求項９に記載の歪みゲージ装置。
20. 請求項９に記載の歪みゲージ装置を含む、ハンドオン／オフ検出センサ。
21. 請求項２０に記載のハンドオン／オフ検出センサを含む、ステアリングホイール。
22. 請求項９に記載の歪みゲージ装置の、ステアリングホイールなどのハンドオン／オフ検出センサとしての使用。
23. 請求項９に記載の歪みゲージ装置を含む、計量装置。
24. 請求項９に記載の歪みゲージ装置の、計量のための使用。
25. 請求項９に記載の歪みゲージ装置を含む、レベルインジケータ装置。
26. 請求項９に記載の歪みゲージ装置の、液位指示などのレベル指示のための使用。