JP2021016801A - センサ拡散積層材を備えた柔軟な印刷圧力変換器及び圧力変換機を組み込む方法 - Google Patents
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Abstract
Description
力を測定する携帯型感知装置であって、
携帯型感知装置を物体に固定するように構成された取付機構と、
通信モジュールと、
通信モジュールに通信可能に結合された可撓性センサであって、可撓性センサは、物体の形状に従って機械的に変形するように構成され、可撓性センサは、
一対の接触層と、
一対の接触層間に配置された一対の拡散層であって、一対の接触層は、可撓性センサの外面に沿って受けた力を、一対の拡散層にわたって分配する、一対の拡散層と、
一対の拡散層間に配置された感知層であって、一対の拡散層は、一対の接触層から受けた力を感知層にわたって正規化する、感知層と、を具備する、可撓性センサと、を具備する、携帯型感知装置において、
感知層は、感知層の表面エリアにわたって複数の場所にて力を受容して、可撓性センサに付与される合成圧力を判定し、通信モジュールは、合成圧力を示す電気信号を外部装置に送信する、携帯型感知装置。
〔例2〕
可撓性センサは、感知層に作用する合成圧力を電気信号に変換する三次元ロードセルであり、電気信号の大きさが、可撓性センサにて受容される合力を含む、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例3〕
携帯型感知装置は、円形構成又は矩形構成を備え、円形構成は、50ミリメートルから150ミリメートルの範囲の直径を含み、矩形構成は、35ミリメートルから150ミリメートルの範囲の表面エリアを含む、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例4〕
一対の拡散層及び一対の接触層は、弾性を含む三次元印刷されたデジタル材料から形成される、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例5〕
一対の拡散層は、一対の接触層に対して可撓性であるように、一対の接触層よりも大きな弾性を含む、例4に記載の携帯型感知装置。
〔例6〕
一対の拡散層の弾性は、約27Aから35Aのショア硬さ値の範囲であり、一対の接触層の弾性は、約40Aから75Aのショア硬さ値の範囲である、例5に記載の携帯型感知装置。
〔例7〕
一対の拡散層の厚さが約0.5ミリメートルであり、一対の接触層の厚さが約0.25ミリメートルである、例4に記載の携帯型感知装置。
〔例8〕
取付機構は、可撓性センサの一対の接触層のうちの少なくとも1つに沿って位置決めされた接着剤である、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例9〕
一対の接触層の第1の層が、取付機構に対して遠位の携帯型感知装置の外面に沿って延び、一対の接触層の第2の層が、取付機構に対して近位の携帯型感知装置の内面に沿って延びる、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例10〕
一対の接触層の第1の層は、携帯型感知装置の外面から力を受け、一対の接触層の第2の層は、一対の接触層の第1の層が外面にて力を受けることに応答して、携帯型感知装置の内面にて生成される法線力を受ける、例9に記載の携帯型感知装置。
〔例11〕
通信モジュールは、USB−Cポートを含み、その結果、USB−Cポートにて通信モジュールに結合されたワイヤを介して外部装置に電気信号を送信する、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例12〕
通信モジュールは、電気信号を外部装置に無線送信するように、Wi−Fi装置又はBluetooth(登録商標)装置である、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例13〕
プリント回路基板及び電池を含む制御モジュールをさらに具備し、電池はプリント回路基板に結合され、プリント回路基板は、電池がプリント回路基板を通して感知層に電力を供給するように、感知層に結合される、例1に記載の携帯型感知装置。
〔例14〕
物体の外面に対して携帯機器を位置決めすることと、
物体の形状に応じて携帯機器の形状を変形させることと、
携帯機器を物体に取り付けることと、
携帯機器の可撓性センサに沿って物体に付与された力を受けることと、
携帯機器の可撓性センサに付与された力を、可撓性センサの外側接触層にわたって複数の場所に分配することと、
可撓性センサの外側拡散層に沿った複数の場所にて外側接触層にわたる複数の場所から力を受けることであって、外側拡散層は、受けた力に対して外側接触層の下に配置される、ことと、
外側拡散層にわたる複数の場所にて外側拡散層を通る力を正規化することと、
可撓性センサの感知層にわたる力を受けることであって、感知層は、受けた力に対して、外側接触層及び外側拡散層の下に配置される、ことと、を含む、方法。
〔例15〕
携帯機器を物体に取り付けることは、可撓性センサの外側接触層に沿って位置決めされた接着剤を物体の外側に固定することを含む、例14に記載の方法。
〔例16〕
センサの外側接触層が力を受けることに応答して、可撓性センサの内側接触層に沿って法線力を受けることと、
内側接触層に付与された法線力を内側接触層にわたって複数の場所に分配することと、
携帯機器の内側拡散層の複数の場所にて内側接触層の複数の場所から法線力を受けることであって、内側拡散層は、受けた法線力に対して内側接触層の上方に配置される、ことと、
内側拡散層にわたる複数の場所にて内側拡散層を通して法線力を正規化することと、
感知層にわたる法線力を受けることであって、感知層は、受けた法線力に対して、内側接触層及び内側拡散層の上方に配置される、ことと、をさらに含む、例14に記載の方法。
〔例17〕
感知層にわたって受けた力及び法線力から、可撓性センサに付与された合成圧力を判定することと、
合成圧力を示す電気信号を、携帯機器の通信モジュールを介して外部装置に送信することと、をさらに含む、例14に記載の方法。
〔例18〕
変形可能装置であって、
変形可能装置を物体に固定するように構成された取付機構と、
通信モジュールと、
通信モジュールに通信可能に結合された可撓性センサであって、可撓性センサの形状が、物体の形状に対して選択的に調整可能であり、可撓性センサは、
変形可能装置に沿って物体に付与された力を受けるように構成された外層であって、外層は、外層を通して力を分配し、分配された力を正規化するようにさらに構成される、外層と、
外層に隣接して位置決めされ、外層が力を受けることに応答して法線力を受けるように構成された内層であって、内層は、内層を通して、法線力を分配し、分配された法線力を正規化するようにさらに構成される、内層と、
外層と内層との間に配置された感知層であって、感知層は、外層からの正規化された力と内層からの正規化された法線力とを受容して、物体に沿って受けた力の合成の大きさを検出するように構成される、感知層と、を含む、可撓性センサと、を備える、変形可能装置において、
感知層は、合成の大きさを示す電気信号を通信モジュールに送信し、通信モジュールは、電気信号を外部装置に送信する、変形可能装置。
〔例19〕
変形可能装置は、直径が50ミリメートルから150ミリメートルの範囲の円形構成を備える、例18に記載の変形可能装置。
〔例20〕
変形可能装置は、35ミリメートルから150ミリメートルの範囲の表面エリアを有する矩形構成を備える、例18に記載の変形可能装置。
Claims (15)
- 力を測定する携帯型感知装置であって、
前記携帯型感知装置を物体に固定するように構成された取付機構と、
通信モジュールと、
前記通信モジュールに通信可能に結合された可撓性センサであって、前記可撓性センサは、前記物体の形状に従って機械的に変形するように構成され、前記可撓性センサは、
一対の接触層と、
前記一対の接触層間に配置された一対の拡散層であって、前記一対の接触層は、前記可撓性センサの外面に沿って受けた力を、前記一対の拡散層にわたって分配する、一対の拡散層と、
前記一対の拡散層間に配置された感知層であって、前記一対の拡散層は、前記一対の接触層から受けた力を前記感知層にわたって正規化する、感知層と、を具備する、可撓性センサと、を具備する、携帯型感知装置において、
前記感知層は、前記感知層の表面エリアにわたる複数の場所にて前記力を受けて、前記可撓性センサに付与される合成圧力を判定し、前記通信モジュールは、前記合成圧力を示す電気信号を外部装置に送信する、携帯型感知装置。 - 前記可撓性センサは、前記感知層に作用する前記合成圧力を前記電気信号に変換する三次元ロードセルであり、前記電気信号の大きさが、前記可撓性センサにて受け取られる合力を含む、請求項1に記載の携帯型感知装置。
- 前記携帯型感知装置は、円形構成又は矩形構成を具備し、前記円形構成は、50ミリメートルから150ミリメートルの範囲の直径を含み、前記矩形構成は、35ミリメートルから150ミリメートルの範囲の表面エリアを含む、請求項1及び2のいずれか1項に記載の携帯型感知装置。
- 前記一対の拡散層及び前記一対の接触層は、弾性を含んで三次元印刷されたデジタル材料から形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の携帯型感知装置。
- 前記一対の拡散層は、前記一対の接触層に対して可撓性であるように、前記一対の接触層よりも大きな弾性を含む、請求項4に記載の携帯型感知装置。
- 前記一対の拡散層の弾性は、約27Aから35Aのショア硬さ値の範囲であり、前記一対の接触層の弾性は、約40Aから75Aのショア硬さ値の範囲である、請求項5に記載の携帯型感知装置。
- 前記一対の拡散層の厚さが約0.5ミリメートルであり、前記一対の接触層の厚さが約0.25ミリメートルである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の携帯型感知装置。
- 前記取付機構は、前記可撓性センサの前記一対の接触層のうちの少なくとも1つに沿って位置決めされた接着剤である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の携帯型感知装置。
- 前記一対の接触層の第1の層が、前記取付機構に対して遠位の前記携帯型感知装置の外面に沿って延び、前記一対の接触層の第2の層が、前記取付機構に対して近位の携帯型感知装置の内面に沿って延びる、請求項1〜8のいずれか1項に記載の携帯型感知装置。
- 前記一対の接触層の前記第1の層は、前記携帯型感知装置の前記外面から力を受け、前記一対の接触層の前記第2の層は、前記一対の接触層の前記第1の層が前記外面にて力を受けることに応答して、前記携帯型感知装置の前記内面にて生成される法線力を受ける、請求項9に記載の携帯型感知装置。
- プリント回路基板及び電池を含む制御モジュールをさらに具備し、前記電池は前記プリント回路基板に結合され、前記プリント回路基板は、電池が前記プリント回路基板を介して前記感知層に電力を供給するように、前記感知層に結合される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の携帯型感知装置。
- 物体の外面に対して携帯機器を位置決めすることと、
前記物体の形状に応じて前記携帯機器の形状を変形させることと、
前記携帯機器を前記物体に取り付けることと、
前記携帯機器の可撓性センサに沿って前記物体に付与された力を受けることと、
前記携帯機器の前記可撓性センサに付与された力を、前記可撓性センサの外側接触層にわたって複数の場所に分配することと、
前記可撓性センサの外側拡散層に沿った複数の場所にて前記外側接触層にわたる複数の場所から力を受けることであって、前記外側拡散層は、受けた力に対して前記外側接触層の下に配置される、ことと、
前記外側拡散層にわたる前記複数の場所にて前記外側拡散層を通る力を正規化することと、
前記可撓性センサの感知層にわたる力を受けることであって、前記感知層は、受けた力に対して、前記外側接触層及び前記外側拡散層の下に配置される、ことと、を含む、方法。 - 前記センサの前記外側接触層が力を受けることに応答して、前記可撓性センサの内側接触層に沿って法線力を受けることと、
前記内側接触層に付与された前記法線力を前記内側接触層にわたって複数の場所に分配することと、
前記携帯機器の内側拡散層の複数の場所にて前記内側接触層の前記複数の場所から前記法線力を受けることであって、前記内側拡散層は、受けた前記法線力に対して前記内側接触層の上方に配置される、ことと、
前記内側拡散層にわたる前記複数の場所にて前記内側拡散層を通して前記法線力を正規化することと、
前記感知層にわたって前記法線力を受けることであって、前記感知層は、受けた前記法線力に対して、前記内側接触層及び前記内側拡散層の上方に配置される、ことと、をさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記感知層にわたって受けた前記力及び前記法線力から、前記可撓性センサに付与された合成圧力を判定することと、
前記合成圧力を示す電気信号を、前記携帯機器の通信モジュールを介して外部装置に送信することと、をさらに含む、請求項12及び13のいずれか1項に記載の方法。 - 変形可能装置であって、
前記変形可能装置を物体に固定するように構成された取付機構と、
通信モジュールと、
前記通信モジュールに通信可能に結合された可撓性センサであって、前記可撓性センサの形状が、前記物体の形状に対して選択的に調整可能であり、前記可撓性センサは、
前記変形可能装置に沿って前記物体に付与された力を受けるように構成された外層であって、前記外層は、前記外層を通して前記力を分配し、分配された前記力を正規化するようにさらに構成される、外層と、
前記外層に隣接して位置決めされ、前記外層が前記力を受けることに応答して法線力を受けるように構成された内層であって、前記内層は、前記内層を通して、前記法線力を分配し、前記分配された法線力を正規化するようにさらに構成される、内層と、
前記外層と前記内層との間に配置された感知層であって、前記感知層は、前記外層からの前記正規化された力と前記内層からの前記正規化された法線力とを受容して、前記物体に沿って受けた前記力の合成の大きさを検出するように構成される、感知層と、を含む、可撓性センサと、を具備する、変形可能装置において、
前記感知層は、前記合成の大きさを示す電気信号を前記通信モジュールに送信し、前記通信モジュールは、前記電気信号を外部装置に送信する、変形可能装置。
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