JP2020024231A - 力および/または圧力センサ - Google Patents
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Abstract
Description
伸縮層050にも当てはまる。さらに、弾性変形層100の弾性、特にそのヤング率についても述べたことは、弾性伸縮層050にも当てはまる。したがって、弾性伸縮層050のヤング率Y050は、層100に関して上述した範囲内であってもよい。さらに、弾性変形層100の、厚みt100または厚みt100の方向について述べた(またはこれから述べる)ことは、弾性伸縮層050の厚みt050および厚みt050の方向にも当てはまる。
含む。接続部490は、導電性テープ、たとえば異方性導電性接着剤を使用して形成することができる。導電性接着剤は、典型的には、マトリックス材料中に混合された、ニッケル、グラファイト、または銀粒子を含む。マトリックス材料は、硬化中に接着剤の樹脂が重合することによって形成される硬化ポリマであってもよい。樹脂は、エポキシ樹脂であってもよい。そのような接着剤の例は、LOCTITE ABLESTIK CA 3150およびHysol ECCOBOND
CA 3150の名称で知られている。さらに、接続部490は、ガルバニックであってもよく、それによって接続部は何らかの半田を含んでもよく、半田はスズを含んでもよい。一般的に入手可能な半田は、スズ−鉛、スズ−銅−銀、およびスズ−亜鉛−銅半田合金を含む。
導電性インクで作製された導電性材料、
導電性ファブリック、および
導電性ポリマ、のうちの少なくとも1つを含んでもよい。
00bの永久的な圧縮が測定結果に影響を与えるので、クリープは好ましくない。
足に着用するもの、たとえば、履物、インソール、または靴下
手に着用するもの、たとえば、グローブ、ミット、またはミトン、特に、スポーツウェア、たとえば、ボクシンググローブ、ゴルフグローブなど、ならびに
ズボン、およびパンツを含む。
車両の椅子、
椅子、ソファ、
ベッドシーツ、毛布、マットレス、ならびに
ラグ、およびカーペットに使用することができる。
以下の実施例は、本発明のいくつかの実施形態を要約している。
[実施例1]
第1ヤング率(Y200)と第1降伏ひずみ(εy,200)とを有する層(200)を含む、またはかかる層(050)から成る弾性伸縮層(050,100,200)と、
前記弾性伸縮層(050,100,200)に取り付けられ、互いに第1距離(d1,d1,301,302)離れて配設される、少なくとも第1伸縮性電極(301)および第2伸縮性電極(302)と、
第2ヤング率(Y500)を有するフレキシブル箔(500)と、
前記フレキシブル箔(500)に取り付けられた導電配線(400)とを含む、センサ(900)であって、
前記導電配線(400)の少なくとも一部は、前記第1伸縮性電極(301)に導電的に結合され、
前記導電配線(400)の少なくとも一部は、前記第2伸縮性電極(302)に導電的に結合され、
前記第1降伏ひずみ(εy,200)は、少なくとも10パーセントであり、
前記第1ヤング率(Y200)は、前記第2ヤング率(Y500)よりも小さく、
前記フレキシブル箔(500)の厚み(t500)は、最大で0.5mmであり、
前記伸縮性電極の総有効断面積(A300)は、前記弾性伸縮層(050,100,200)の総断面積(A200)の少なくとも50%であることを特徴とするセンサ(900)。
[実施例2]
前記弾性伸縮層(050)は、
弾性変形層(100)と、
伸縮層(200)とを含み、
前記伸縮層(200)、前記第1伸縮性電極および前記第2伸縮性電極(301,302)、前記フレキシブル箔(500)、ならびに導電配線(400)が、前記弾性変形層(100)の同じ側にあることを特徴とする実施例1に記載のセンサ(900)。
[実施例3]
前記伸縮層(200)は、前記第1伸縮性電極(301)と前記弾性変形層(100)との間に配設されることを特徴とする実施例2に記載のセンサ(900)。
[実施例4]
前記弾性変形層(100)は、前記第1ヤング率(Y200)よりも小さいヤング率(Y100)を有することを特徴とする実施例2または3に記載のセンサ(900)。
[実施例5]
前記伸縮層(200)は、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、ポリアミド、およびポリエステルのうちの1つを含むことを特徴とする実施例2〜4のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例6]
前記弾性伸縮層(050,100,200)、たとえばその弾性変形層(100)が、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ(エチレン−ビニルアセテート)、ポリ塩化ビニル、ポリボロジメチルシロキサン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンスチレン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレン、コルク、ラテックス、天然ゴム、シリコーン、および熱可塑性エラストマーゲルのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする実施例1〜5のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例7]
無電極空間(210)が、前記弾性伸縮層(050,100,200)に取り付けられた全ての伸縮性電極(300,301,302,303,304,305,306)の外側の前記弾性伸縮層(050,100,200)にあり、
少なくともいくつかの前記導電配線(400)が、前記無電極空間(210)の上または下に配設され、
好ましくは、少なくとも75%の前記導電配線(400)が、前記無電極空間(210)の上または下に配設されることを特徴とする実施例1〜6のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例8]
前記導電配線(400)は、最大200μmの幅(W400)を有するワイヤ(401,402)を含み、
好ましくは、前記導電配線(400)は、ワイヤ(401,402)から成り、前記ワイヤの少なくとも50%が最大200μmの幅(W400)を有することを特徴とする実施例1〜7のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例9]
前記第1伸縮性電極(301)は、導電性粒子、たとえば、互いに導電的に結合したフレークまたはナノ粒子を含み、
好ましくは、前記導電性粒子は、炭素、銅、銀、および金のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする実施例1〜8のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例10]
フレキシブル箔(500)は、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、およびポリエーテルエーテルケトンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする実施例1〜9のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例11]
前記伸縮性電極の前記総有効断面積(A300)は、前記伸縮層(200)の前記総断面積(A200)の少なくとも50%であることを特徴とする実施例1〜10のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例12]
前記導電配線(400)に導電的に結合した少なくとも1つの集積回路(700)を含み、
前記集積回路(700)は、少なくとも前記第1伸縮性電極(301)の静電容量を測定するように構成されることを特徴とする実施例1〜11のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例13]
少なくとも90%の前記導電配線(400)は、全ての前記伸縮性電極(300)を含む最も小さな凸状領域(390)の上または下に配設されることを特徴とする実施例1〜12のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例14]
少なくとも90%の前記導電配線(400)は、前記弾性伸縮層(050,100,200)の境界から第2距離(d2)離れて配設され、
前記第2距離(d2)は、前記弾性伸縮層(050,100,200)の長さ(L200)および幅(W200)の小さい方の少なくとも5%であることを特徴とする実施例1〜13のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例15]
前記弾性伸縮層(050,100,200)に結合した複数の伸縮性電極(300)を含み、
前記伸縮性電極(300)のそれぞれが、全ての他の前記伸縮性電極(300)からいくらかの距離(d1,i,j)離れて配設され、
好ましくは、距離(d1,i,j)の最小値は、少なくとも1mmであることを特徴とする実施例1〜14のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例16]
前記伸縮性電極(300)を前記配線(400)に電気的に接続する接続部(490)を含み、
少なくとも1つの前記接続部(490)は、導電性接着剤または導電性半田を含むことを特徴とする実施例1〜15のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例17]
前記弾性伸縮層(050,100,200)は、前記弾性伸縮層(050,100,200)の前記厚み(t050,t100)の方向に延びる孔(110)を制限し、
好ましくは、
前記孔(110)の前記総断面積(A110)は、前記弾性伸縮層(050,100,200)の前記断面積(A100)の少なくとも5%を構成し、および/または
前記孔(110)の少なくともいくつかは、前記弾性伸縮層(050,100,200)の第1面から、前記弾性伸縮層(050,100,200)を介して、前記弾性伸縮層(050,100,200)の第2面まで延び、および/または
前記弾性伸縮層(050,100,200)は、弾性変形層(100)を含み、
前記孔(110)の少なくともいくつかは、前記弾性変形層(100)の第1面(102)から、前記弾性変形層(100)を介して、前記弾性変形層(100)の第2面(104)まで延びることを特徴とする実施例1〜16のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例18]
前記弾性伸縮層(050,100,200)は、第1領域(100A)と、当該第1領域(100A)の一部を含まない第2領域(100B)とを含み、
前記第1領域(100A)は、前記第1孔の前記総断面積(A110A)が、前記第1領域(100A)の前記断面積(A100A)の第1比率(A110A/A100A)を構成するように、前記弾性変形層(100)の前記厚み(t050,t100)の方向に延びる第1孔(110A)を制限し、
前記第2領域(100B)は、前記第2孔の総断面積(A110B)が、前記第2領域(100B)の前記総断面積(A100B)の第2比率(A110B/A100B)を構成するように、前記弾性変形層(100)の前記厚み(t050,t100)の方向に延びる第2孔(110B)を制限し、
前記第1比率(A110A/A100A)は、前記第2比率(A110B/A100B)とは異なることを特徴とする実施例17に記載のセンサ(900)。
[実施例19]
追加の弾性変形層(100b)を含み、
前記第1伸縮性電極(301)および前記第2伸縮性電極(302)は、前記弾性伸縮層(050,100,200)と前記追加の弾性変形層(100b)との間に配設されることを特徴とする実施例1〜18のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例20]
前記弾性伸縮層(050)は、
弾性変形層(100)と、
伸縮層(200)とを含み、
前記第1伸縮性電極(301)および前記第2伸縮性電極(302)は、前記弾性変形層(100)と前記追加の弾性変形層(100b)との間に配設されることを特徴とする実施例19に記載のセンサ(900)。
[実施例21]
第1導電層(600,600a)を含み、
前記弾性伸縮層(100)は、前記第1導電層(600,600a)と前記第1伸縮性電極(301)との間に前記センサ(900)の厚み方向に配設されることを特徴とする実施例1〜20のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例22]
追加の弾性変形層(100b)と、
第2導電層(600b)とを含み、
前記第1導電層(600,600a)と前記第2導電層(600b)とは、前記第1伸縮性電極(301)の反対側にあり、
前記追加の弾性変形層(100b)は、前記第2導電層(600b)と前記第1伸縮性電極(301)との間に前記センサ(900)の厚み方向に配設されることを特徴とする実施例21に記載のセンサ(900)。
[実施例23]
前記第1および/もしくは前記第2導電層(600,600a,600b)の少なくとも一部は、導電性インクで作製され、ならびに/または
前記第1および/もしくは前記第2導電層(600,600a,600b)は、導電性ファブリックを含み、ならびに/または
前記第1および/もしくは前記第2導電層(600,600a,600b)は、導電性ポリマを含むことを特徴とする実施例21〜22のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例24]
支持層(650)を含み、
前記第1伸縮性電極(301)と前記第2伸縮性電極(302)とが、前記弾性伸縮層(050,100,200)と前記支持層(650)との間に配設されることを特徴とする実施例1〜23のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
[実施例25]
60℃〜120℃の撓み温度を有する熱可塑性材料を含む支持層(650)を含み、
前記支持層(650)は、少なくとも0.2mmの厚みを有することを特徴とする実施例1〜24のいずれか1項に記載のセンサ。
[実施例26]
前記支持層(650)は、使用時に、
前記弾性伸縮層(050)と、
前記弾性変形層(100,100a)と、
追加の弾性変形層(100b)とのうちの少なくとも1つが、[i]感知可能な力が影響を及ぼす点と、[ii]前記支持層(650)との間にあるように配設されるように配設されることを特徴とする実施例25に記載のセンサ。
[実施例27]
前記支持層(650)は、ポリカーボネート、ポリビニルクロライド、アクリル樹脂(たとえば、スチレン−アクリロニトリルコポリマ、アクリロニトリルスチレンアクリレート)、ポリメチル−メタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、および糖化修飾ポリエチレンテレフタレートのうちの少なくとも1つを含み、
任意に、前記支持層(650)は、カーボン繊維、ガラス繊維、およびアラミド繊維を含む群の補強繊維をさらに含むことを特徴とする実施例25または26に記載のセンサ。
[実施例28]
前記フレキシブル箔(500)の断面積は、最大でも前記弾性伸縮層(050,100,200)の断面積の半分であることを特徴とする実施例1〜27のいずれか1項に記載のセンサ。
[実施例29]
各伸縮性電極(300,i)は、上述の伸縮性電極(300,i)に最も近い伸縮性電極(300,jm(i))からある距離(d1,i,jm(i))だけ離れて位置し、これによって、
前記伸縮性電極(300,i)の構成は、各伸縮性電極(300,i)について、他の各伸縮性電極(300)からの最小距離(d1,i,jm(i))を規定し、それら最小距離のうちの少なくともいくつかは等しくてもよく、
前記最小距離(d1,i,jm(i))の最大値は、最大15mm、たとえば、最大10mm、または最大5mmであることを特徴とする実施例1〜28のいずれか1項に記載のセンサ。
[実施例30]
実施例1〜29のいずれか1項に記載のセンサ(900)を含む、衣服などの着用可能品。
[実施例31]
靴、インソール、もしくは靴下、または
グローブ、もしくはミット、たとえばボクシンググローブのいずれか1つであることを特徴とする実施例30に記載の着用可能品。
[実施例32]
履物に適したインソール(910)であって、
前記インソール(910)の形状は、前記履物の形状に適合しており、
前記インソール(910)は、実施例1〜29のいずれか1項に記載のセンサ(900)を含むことを特徴とするインソール(910)。
Claims (15)
- 第1ヤング率(Y200)と第1降伏ひずみ(εy,200)とを有する層(200)を含む、またはかかる層(050)から成る弾性伸縮層(050,100,200)と、
前記弾性伸縮層(050,100,200)に取り付けられ、互いに第1距離(d1,d1,301,302)離れて配設される、少なくとも第1伸縮性電極(301)および第2伸縮性電極(302)と、
第2ヤング率(Y500)を有するフレキシブル箔(500)と、
前記フレキシブル箔(500)に取り付けられた導電配線(400)と、
第1導電層(600)とを含む、センサ(900)であって、
前記導電配線(400)の少なくとも一部は、前記第1伸縮性電極(301)に導電的に結合され、
前記導電配線(400)の少なくとも一部は、前記第2伸縮性電極(302)に導電的に結合され、
前記弾性伸縮層(050)は、前記第1導電層(600,600a)と前記第1伸縮性電極(301)との間に前記センサ(900)の厚み方向に配設され、
前記第1降伏ひずみ(εy,200)は、少なくとも10パーセントであり、
前記第1ヤング率(Y200)は、前記第2ヤング率(Y500)よりも小さく、
前記センサ(900)は、
前記導電配線(400)に導電的に結合され、少なくとも前記第1伸縮性電極(301)の静電容量を測定するように構成される、少なくとも1つの集積回路(700)と、
追加の弾性変形層(100b)と、
第2導電層(600b)とを含み、
前記第1導電層(600,600a)と前記第2導電層(600b)とは、前記第1伸縮性電極(301)の反対側にあり、
前記追加の弾性変形層(100b)は、前記第2導電層(600b)と前記第1伸縮性電極(301)との間に前記センサ(900)の厚み方向に配設されることを特徴とするセンサ(900)。 - 前記弾性伸縮層(050)は、
弾性変形層(100)と、
伸縮層(200)とを含み、
前記伸縮層(200)、前記第1伸縮性電極および前記第2伸縮性電極(301,302)、前記フレキシブル箔(500)、ならびに導電配線(400)が、前記弾性変形層(100)の同じ側にあることを特徴とする請求項1に記載のセンサ(900)。 - 前記伸縮層(200)は、前記第1伸縮性電極(301)と前記弾性変形層(100)との間に配設されることを特徴とする請求項2に記載のセンサ(900)。
- 前記弾性変形層(100)は、前記第1ヤング率(Y200)よりも小さいヤング率(Y100)を有することを特徴とする請求項2または3に記載のセンサ(900)。
- 前記伸縮層(200)は、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、ポリアミド、およびポリエステルのうちの1つを含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
- 前記弾性伸縮層(050,100,200)、たとえばその弾性変形層(100)が、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ(エチレン−ビニルアセテート)、ポリ塩化ビニル、ポリボロジメチルシロキサン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、スチレン−ブタジエンスチレン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレン、コルク、ラテックス、天然ゴム、シリコーン、および熱可塑性エラストマーゲルのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
- 無電極空間(210)が、前記弾性伸縮層(050,100,200)に取り付けられた全ての伸縮性電極(300,301,302,303,304,305,306)の外側の前記弾性伸縮層(050,100,200)にあり、
少なくともいくつかの前記導電配線(400)が、前記無電極空間(210)の上または下に配設され、
好ましくは、少なくとも75%の前記導電配線(400)が、前記無電極空間(210)の上または下に配設されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のセンサ(900)。 - 前記導電配線(400)は、最大200μmの幅(W400)を有するワイヤ(401,402)を含み、
好ましくは、前記導電配線(400)は、ワイヤ(401,402)から成り、前記ワイヤの少なくとも50%が最大200μmの幅(W400)を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のセンサ(900)。 - 前記第1伸縮性電極(301)は、導電性粒子、たとえば、互いに導電的に結合したフレークまたはナノ粒子を含み、
好ましくは、前記導電性粒子は、炭素、銅、銀、および金のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のセンサ(900)。 - フレキシブル箔(500)は、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、およびポリエーテルエーテルケトンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のセンサ(900)。
- 前記弾性伸縮層(050,100,200)に結合した複数の伸縮性電極(300)を含み、
前記伸縮性電極(300)のそれぞれが、全ての他の前記伸縮性電極(300)からいくらかの距離(d1,i,j)離れて配設され、
好ましくは、距離(d1,i,j)の最小値は、少なくとも1mmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のセンサ(900)。 - 前記第1および/もしくは前記第2導電層(600,600a,600b)の少なくとも一部は、導電性インクで作製され、ならびに/または
前記第1および/もしくは前記第2導電層(600,600a,600b)は、導電性ファブリックを含み、ならびに/または
前記第1および/もしくは前記第2導電層(600,600a,600b)は、導電性ポリマを含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のセンサ(900)。 - 支持層(650)を含み、
前記第1伸縮性電極(301)と前記第2伸縮性電極(302)とが、前記弾性伸縮層(050,100,200)と前記支持層(650)との間に配設されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のセンサ(900)。 - 前記フレキシブル箔(500)の断面積は、最大でも前記弾性伸縮層(050,100,200)の断面積の半分であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載のセンサ。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載のセンサ(900)を含む、衣服などの着用可能品。
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