JP2019534719A - 受表面の弾性を分析するための表面分析装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Shi YY et al.、An Analytic Model for Skin Modulus Measurement Via Conformal Piezoelectric Systems、ASME. J. Appl. Mech. 2015;82(9)
表面を有する担体と;
担体表面にマウントされた三つ以上の表面相互作用要素の配列であって、各要素は任意の一時点においてはアクチュエーションまたは圧力感知機能の一方のみを実行するよう動作可能であり、それらの要素は互いから空間的に離間されて、担体表面にわたって二次元的に分布しており、前記配列は、アクチュエーション機能を実行するよう動作可能な少なくとも第一の表面相互作用要素と、圧力感知機能を実行するよう動作可能な少なくとも第二の表面相互作用要素とを含む、表面相互作用要素の配列と;
前記表面相互作用要素と動作上結合されたコントローラとを有しており、前記コントローラは:
第一の接触点において前記受表面における変形を誘起するよう前記第一の表面相互作用要素を制御する段階と;
第二の、空間的に離間した接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、前記第一の点と第二の点の間の前記受表面の弾性の指標の決定を可能にするよう前記第二の表面相互作用要素を制御する段階と;
さらなる一つまたは複数の接触点において前記受表面における変形を誘起するまたは前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、それにより前記さらなる一つまたは複数の点のそれぞれと前記第二または第一の接触点との間の弾性の指標の決定を可能にするよう一つまたは複数のさらなる表面相互作用要素を制御する段階とを実行するよう適応されている。
前記表面相互作用要素のうちの複数が、アクチュエーション機能を実行するよう動作可能であってもよく、前記コントローラは、それぞれの複数の接触点において受表面におけるそれぞれの変形を誘起するよう前記複数の要素を制御し、さらなる空間的に変位した接触点において受表面によって加えられる圧力および/または力を測定するよう、単一のさらなる表面相互作用要素を制御するよう適応される;および/または
前記表面相互作用要素のうちの複数が、圧力および/または力の感知機能を実行するよう動作可能であってもよく、前記コントローラは、単一の接触点において受表面における変形を誘起するよう単一のさらなる表面相互作用要素を制御し、さらなる複数の接触点において受表面によって加えられる圧力および/または力を測定するよう、前記複数の表面相互作用要素を制御するよう適応される。
それぞれの接触点において受表面における面外変形を誘起するよう少なくとも一つの表面相互作用要素を制御し、さらなるそれぞれの接触点において受表面によって加えられる面外圧力および/または力を測定するよう少なくとも一つのさらなる表面相互作用要素を制御する、および/または
それぞれの接触点において受表面における面内変形を誘起するよう少なくとも一つの表面相互作用要素を制御し、さらなるそれぞれの接触点において受表面によって加えられる面内もしくは面外圧力および/または力を測定するよう少なくとも一つのさらなる表面相互作用要素を制御する。
コントローラは、受表面におけるそれぞれの面外変形を誘起するよう二つの表面相互作用要素を制御するよう適応され、前記さらなる表面相互作用要素は前記二つの要素の間に位置される。
表面を有する担体と;
担体表面にマウントされた三つ以上の表面相互作用要素の配列であって、各要素は任意の一時点においてはアクチュエーションまたは圧力感知機能の一方のみを実行するよう動作可能であり、それらの要素は互いから空間的に離間されて、担体表面にわたって二次元的に分布しており、前記配列は、アクチュエーション機能を実行するよう動作可能な少なくとも第一の表面相互作用要素と、圧力感知機能を実行するよう動作可能な少なくとも第二の表面相互作用要素とを含む、表面相互作用要素の配列とを有しており;
当該方法は:
第一の接触点において前記受表面における変形を誘起するよう前記第一の表面相互作用要素を制御する段階と;
第二の、空間的に離間した接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、前記第一の点と第二の点の間の前記受表面の弾性の指標の決定を可能にするよう前記第二の表面相互作用要素を制御する段階と;
さらなる一つまたは複数の接触点において前記受表面における変形を誘起するまたは前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、それにより前記さらなる一つまたは複数の点のそれぞれと前記第二または第一の接触点との間の弾性のさらなる指標の決定を可能にするよう一つまたは複数のさらなる表面相互作用要素を制御する段階とを含む。
|Stot|=|(Sm+ノイズ)−(Sn+ノイズ)|=|Sm−Sn|
ここで、SmおよびSnは同じアクチュエーターによって生成される同じ伝送される信号に対応する、それぞれセンサーmおよびnによって感知されるセンサー出力である。|Stot|は、ノイズが打ち消された差分センサー結果を表わす。
・PPG血圧/心拍数モニタリングの目的のための動脈の位置の識別。血圧が測定される必要のある動脈の上に位置されるアクチュエーターが作動されうる;
・顔の皮膚のある領域を通じた弾性変動情報が、よりなめらかなシェーブのために、振動速度のシェーバー回転を適応させるために有利に使用されうる(たとえば小型EAPセンサーがシェーバーの皮膚に接触する部分内に組み込まれてもよい);
・たとえばモイスチャライザーまたは他のクリームの、皮膚に対する局所適用量を最適化するために弾性情報が使用できる。
・種々の位置での皮膚の摩擦の変動を特徴付けるために皮膚の上で例示的装置を動かすことによって、皮膚摩擦を測定することができる。この情報はたとえば、美容処置を最適化するために使用できる。
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン‐トリフルオロエチレン(PVDF-TrFE)、ポリフッ化ビニリデン‐トリフルオロエチレン‐クロロフルオロエチレン(PVDF-TrFE-CFE)、ポリフッ化ビニリデン‐トリフルオロエチレン‐クロロトリフルオロエチレン(PVDF-TrFE-CTFE)、ポリフッ化ビニリデン‐ヘキサフルオロプロピレン(PVDF)、ポリウレタンまたはそれらの混合物。
アクリレート、ポリウレタン、シリコーン。
ポリピロール、ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン、ポリ(p-フェニレンスルフィド)、ポリアニリン。
皮膚にはりを与えるまたはしわを減らすために、一定のまたは巡回的な伸長を皮膚に加える応答性ポリマー・ベースの皮膚パッチの形の皮膚アクチュエーション・デバイスのような皮膚化粧処置;
応答性ポリマー・ベースのアクティブ・クッションまたはシールを有する患者インターフェース・マスクを備えた呼吸装置で、顔面の赤い跡を軽減または防止する交替する法線圧力を皮膚に加える;
適応シェービングヘッドを備えた電気シェーバー。皮膚接触表面の高さは、近さと刺激のバランスに影響を与えるために、応答性ポリマー・アクチュエーターを使って調整されることができる;
特に歯と歯の間の空間でスプレーの到達範囲を改善するための動的ノズル・アクチュエーターを備えたエアフロスのような口腔洗浄装置。あるいは、歯ブラシがアクティブ化される房を備えていてもよい;
ユーザインターフェース内またはその近くに統合されている応答性ポリマー・トランスデューサーのアレイを介して局所的な触覚フィードバックを提供する消費者電子装置またはタッチパネル;
曲がりくねった血管内での容易なナビゲーションを可能にするための操縦可能な先端を備えたカテーテル。
Claims (15)
- 受表面の複数の異なる線形セクションを通じた前記受表面の弾性を分析するために前記受表面に適用する装置であって、当該装置は、
・表面を有する担体と;
・担体表面にマウントされた三つ以上の表面相互作用要素の配列であって、前記表面相互作用要素のそれぞれは任意の一時点においてはアクチュエーションまたは圧力感知機能の一方のみを実行するよう動作可能であり、互いから空間的に離間されて、担体表面にわたって二次元的に分布しており、
・第一の表面相互作用要素はアクチュエーション機能を実行するよう動作可能であり;
・第二の表面相互作用要素は圧力感知機能を実行するよう動作可能である、配列と;
・前記表面相互作用要素と動作上結合されたコントローラとを有しており、前記コントローラは:
・第一の接触点において前記受表面における変形を誘起するよう前記第一の表面相互作用要素を制御する段階と;
・第二の、空間的に離間した接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、前記第一の点と第二の点の間の前記受表面の弾性の指標の決定を可能にするよう前記第二の表面相互作用要素を制御する段階と;
・さらなる一つまたは複数の接触点において前記受表面における変形を誘起するまたは前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、それにより前記さらなる一つまたは複数の点のそれぞれと前記第二または第一の接触点との間の弾性の指標の決定を可能にするよう一つまたは複数のさらなる表面相互作用要素を制御する段階とを実行するよう適応されている、
装置。 - 前記コントローラは、前記表面相互作用要素の複数の異なる対を選択的に制御するよう動作可能であり、各対は、アクチュエーションを実行するよう動作可能な一つの要素と、圧力および/または力の感知を実行するよう動作可能な一つの要素とを含み、該制御により、それぞれの表面変形および圧力/力感知機能を独立してまたは同時に実行し、それにより前記受表面の異なる角度の複数の線形セクションを通じた複数の独立したまたは同時の弾性測定を可能にする、請求項1記載の装置。
- 前記コントローラは、さらなる空間的に離間した点におけるさらなる表面相互作用要素による変形の誘起後に、それぞれの接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力の変化を測定するよう前記表面相互作用要素の一つまたは複数を制御するよう適応されている、請求項1または2記載の装置。
- 前記コントローラが、前記受表面の複数の異なる線形セクションについての平均または総合弾性測定値の分析を可能にするために、一つまたは複数の表面相互作用要素から得られた複数の圧力および/または力測定値を処理するようさらに適応されている、請求項1ないし3のうちいずれか一項記載の装置。
- ・前記表面相互作用要素のうちの複数が、アクチュエーション機能を実行するよう動作可能であり、前記コントローラは、それぞれの複数の接触点において前記受表面におけるそれぞれの変形を誘起するよう前記複数の要素を制御し、さらなる空間的に変位した接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定するよう、単一のさらなる表面相互作用要素を制御するよう適応されている;および/または
・前記表面相互作用要素のうちの複数が、圧力および/または力の感知機能を実行するよう動作可能であり、前記コントローラは、単一の接触点において前記受表面における変形を誘起するよう単一のさらなる表面相互作用要素を制御し、さらなる複数の接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定するよう、前記複数の表面相互作用要素を制御するよう適応されている、
請求項1ないし4のうちいずれか一項記載の装置。 - 前記複数の表面相互作用要素はそれぞれ前記単一の表面相互作用要素に隣接して位置される、請求項5記載の装置。
- 前記表面相互作用要素の少なくとも部分集合が、それぞれ、アクチュエーションまたは圧力感知のうちの選択されたほうを実行するよう動作可能であり、任意的に、
前記コントローラは、アクチュエーション機能の実行と感知機能の実行との間で表面相互作用要素の前記部分集合の各表面相互作用要素を選択的に切り換えるよう動作可能である、
請求項1ないし6のうちいずれか一項記載の装置。 - 前記表面相互作用要素の少なくとも部分集合は、電気信号の印加に応答して変形するよう適応されたおよび/またはその要素にかけられる力もしくは圧力に応答して電気信号を生成するよう適応された電気活性ポリマー材料を含む、請求項1ないし7のうちいずれか一項記載の装置。
- 前記制御は:
・それぞれの接触点において前記受表面における面外変形を誘起するよう少なくとも一つの表面相互作用要素を制御し、さらなるそれぞれの接触点において前記受表面によって加えられる面外圧力および/または力を測定するよう少なくとも一つのさらなる表面相互作用要素を制御すること、および/または
・それぞれの接触点において前記受表面における面内変形を誘起するよう少なくとも一つの表面相互作用要素を制御し、さらなるそれぞれの接触点において前記受表面によって加えられる面内もしくは面外の圧力および/または力を測定するよう少なくとも一つのさらなる表面相互作用要素を制御することを含む、
請求項1ないし8のうちいずれか一項記載の装置。 - 少なくとも一つの表面相互作用要素が面内変形を誘起するよう動作可能であり、少なくとも一つのさらなる表面相互作用要素が面内もしくは面外の圧力および/または力を測定するよう動作可能であり、前記コントローラは、前記受表面に時間変化する面内変形を誘起するよう前記少なくとも一つの要素を制御するために前記少なくとも一つの要素に時間変化する制御信号を加えるよう適応され、さらに、前記さらなる表面相互作用要素からの出力に基づいて、前記時間変化する変形と、前記さらなる要素における圧力または力の変化の検出との間の時間遅延を決定するよう適応されている、請求項8記載の装置。
- 前記少なくとも一つの表面相互作用要素は、同時に面内および面外変形の両方を誘起するよう動作可能であり、前記コントローラはさらに、前記受表面において時間変化しない面外変形を誘起するよう前記少なくとも一つの表面相互作用要素を制御するようさらに適応されている、請求項9記載の装置。
- 前記コントローラは、前記受表面における面外変形を誘起するよう第一の表面相互作用要素を制御し、前記受表面に向かう方向に加えられる面外圧力および/または力を測定するよう少なくとも一つのさらなる表面相互作用要素を制御するよう動作可能であり、任意的に、前記コントローラは、前記受表面におけるそれぞれの面外変形を誘起するよう二つの表面相互作用要素を制御するよう適応され、前記さらなる表面相互作用要素は前記二つの要素の間に位置される、請求項1ないし11のうちいずれか一項記載の装置。
- 前記表面相互作用要素の一つまたは複数は、温度感知機能を実行するようさらに動作可能であり、前記コントローラは、前記受表面の温度を測定するよう前記要素を制御するよう適応されており、任意的には、当該装置はさらに前記表面相互作用要素および/または前記受表面の一部を加熱するよう動作可能な加熱要素を有する、請求項1ないし12のうちいずれか一項記載の装置。
- 前記担体は、前記受表面のトポロジーに従う可撓性の担体であり、任意的に、前記担体は、皮膚への適用のためである、請求項1ないし13のうちいずれか一項記載の装置。
- 表面分析装置によって、受表面の複数の線形セクションを通じた前記受表面の弾性の指標を決定する方法であって、前記表面分析装置は:
・表面を有する担体と;
・担体表面にマウントされた三つ以上の表面相互作用要素の配列であって、前記表面相互作用要素のそれぞれは任意の一時点においてはアクチュエーションまたは圧力感知機能の一方のみを実行するよう動作可能であり、互いから空間的に離間され、担体表面にわたって二次元的に分布しており、
・第一の表面相互作用要素は、アクチュエーション機能を実行するよう動作可能であり、
・第二の表面相互作用要素は、圧力感知機能を実行するよう動作可能である、配列とを有しており;
当該方法は:
・第一の接触点において前記受表面における変形を誘起するよう前記第一の表面相互作用要素を制御する段階と;
・第二の、空間的に離間した接触点において前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、前記第一の点と第二の点の間の前記受表面の弾性の指標の決定を可能にするよう前記第二の表面相互作用要素を制御する段階と;
・さらなる一つまたは複数の接触点において前記受表面における変形を誘起するまたは前記受表面によって加えられる圧力および/または力を測定して、それにより前記さらなる一つまたは複数の点のそれぞれと前記第二または第一の接触点との間の弾性のさらなる指標の決定を可能にするよう一つまたは複数のさらなる表面相互作用要素を制御する段階とを含む、
方法。
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