JP2021063786A - 検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】湾曲表面に適用される検出装置を提供する。【解決手段】検出装置１０は可撓性基板１００、複数個の検出ユニット１１０及び複数個の接続線１２０の一種類を含み、可撓性基板は複数個の接続セッション１０２を含む。複数個の接続セッションはそれぞれ、少なくとも一つの密閉中空領域１０２２を含む。複数個の検出ユニットは可撓性基板上に設置され、かつアレイ状に配列される。複数個の接続線は可撓性基板上に設置される。複数個の接続線はそれぞれ、複数個の検出ユニットのうちの隣接する二つに接続され、複数個の接続セッションがそれぞれ複数個の接続線に重なる。【選択図】図１Ａ
Description
本発明は検出装置に関し、特にさまざまな湾曲表面に適用可能な、伸び性の高い、かつ断裂しにくい検出装置に関する。
医学診断及び治療における医療用検出器の重要度が日増しに高まっている。従来の医療用検出器は大半が剛性を有し、不規則な曲面に敷設することも、曲面に沿って外径を変えることもできない。また、測定対象や治療待ちの身体部位に直接接触し、身体部位に沿って外形を変えることができず、これらの制限が測定の正確度及び治療の有効性を影響する。かつ、従来の医療用検出器の大半は孔を有しない全面式の基板で構成されるため、通気性が悪く、かつ伸び性が低く、検出の感度または正確度が折り曲げ、変形に影響され易い。
従って、本発明は主にさまざまな湾曲表面に適用可能な、伸び性が高く、かつ断裂しにくい検出装置を提供する。
本発明の検出装置は湾曲表面に適用可能であり、可撓性基板、複数個の検出ユニット及び複数個の接続線を含む。可撓性基板は複数個の接続セッションを含む。複数個の接続セッションはそれぞれ少なくとも一つの密閉中空領域を含む。複数個の検出ユニットは可撓性基板上に設置あれ、かつアレイ状に配列される。複数個の接続線は可撓性基板上に設置される。なお、複数個の接続線はそれぞれ複数個の検出ユニットのうちの隣接する二つに接続され、複数個の接続セッションがそれぞれ複数個の接続線と重ねる。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、図１Ａは本発明の実施例の検出装置１０が引き伸ばされていない場合の部分概略図であり、図１Ｂは図１Ａの検出装置１０が方向Ｘに引き伸ばされた場合の部分概略図である。検出装置１０は、可撓性基板１００、検出ユニット１１０及び接続線１２０を含む。可撓性基板１００は、接続セッション１０２及び素子セッション１０４を含み、かつ接続セッション１０２がそれぞれ隣接する二つの素子セッション１０４の間に接続される。図１Ａが示すように、接続セッション１０２はそれぞれ密閉中空領域１０２２及び帯状領域１０２４を含む。密閉中空領域１０２２は隣接する二つの帯状領域１０２４の間に接続されているため、接続セッション１０２の対向する二つの端点の間に位置する。検出ユニット１１０はそれぞれ可撓性基板１００の素子セッション１０４上に設置され、素子セッション１０４に重なり、かつアレイ状に配列される。接続線１２０はそれぞれ可撓性基板１００の接続セッション１０２上に設置され、接続セッション１０２に重なり、かついずれの接続線１２０も隣接する二つの検出ユニット１１０の間に接続され、隣接する二つの検出ユニット１１０間に信号を伝達する。
簡単に言えば、孔を有しない基板に比べて、検出装置１０において接続セッション１０２が隣接する二つの素子セッション１０４の間に接続されて中空な構造を形成するため、検出装置１０の通気性が高くなり、かつより高い伸び性を有し、さまざまな湾曲表面に適用可能になり、折り曲げや変形によって検出装置１０の感度または精度が影響されることを防止できる。また、検出装置１０の密閉中空領域１０２２により、検出装置１０の伸び性が高くなり、信頼性（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）も上がって断裂し難くなり、かつ、検出装置１０を引き伸ばす時に検出ユニット１１０が回転することを防止できる。
具体的に言うと、図１Ｂが示すように、方向Ｘに沿って検出装置１０を引き伸ばす時に、検出ユニット１１０及び接続線１２０は可撓性基板１００とともに伸ばされる。さらに、接続セッション１０２の密閉中空領域１０２２の形状が適度に変更可能であり、例えば、下及び左の密閉中空領域１０２２は図１Ａの錠剤形から図１Ｂの菱形に変わっている。このように、接続セッション１０２の有效長さをさらに伸ばし、伸び性を高めることができる。これにより、検出装置１０は、図１Ａが示す長さＬ１から図１Ｂが示す長さＬ２に変わる。従って、可撓性基板１００の素子セッション１０４の単位長さ伸び量は密閉中空領域１０２２の単位長さ伸び量と異なるものであり、つまり、検出装置１０をある方向（例えば、方向Ｘ）に沿って引き伸ばした時に、この方向における単位長さの素子セッション１０４が引き伸ばされる前後の長さ変化は、この方向における単位長さの密閉中空領域１０２２が引き伸ばされる前後の長さ変化より小さい。
一部の実施例において、方向Ｚに沿って検出装置１０を部分的に押し込んだ時に、検出装置１０は多方向（例えば、方向Ｘまたは方向Ｙ）へ伸びて、押し込みによる張力を緩和する。このように、検出装置１０はさまざまな湾曲表面に適用可能であり、かつ折り曲げ変形によって検出装置１０の感度または精度が影響されることを防止できる。これにより、検出装置１０をマットレス、座席クッション、靴の中敷きなど軟性材質上に敷設することができ、非平面な物体（例えば人体）が軟性材質に接触した時の温度、圧力、または非平面物体の移動、湿度若しくは排出物質の種類を検出することができる。これらの場合に応じて、検出ユニット１１０を温度検出器、圧力検出器、加速度計、ジャイロスコープ、湿度検出器、流体検出器または化学物質検出器とすることができるが、これに限定されない。また、検出装置１０の伸び度合がその弾性限度内であれば、検出装置１０の変形が可逆であり、つまり、外力が取り除かれると、検出装置１０は原状に復帰する。
検出装置１０の伸び性を最適化するために、異なる設計考量事項によって可撓性基板１００の幾何比例を調整することができる。例えば、表１ないし表３はそれぞれ可撓性基板１００の幾何比例と伸び量の間の関係を示すものである。ここで、図１Ａ及び図１Ｂが示すように、密閉中空領域１０２２は中空輪郭（例えば、錠剤形または菱形）によって定義される。表１ないし表３において、Ｗ２は可撓性基板１００の帯状領域１０２４が引き伸ばされていない時の幅であり、Ｗ３は可撓性基板１００の密閉中空領域１０２２が引き伸ばされていない時の幅（第３幅とも言う）、Ｗ４は密閉中空領域１０２２の中空輪郭が引き伸ばされていない時の幅（第４幅とも言う）、Ｌ４は密閉中空領域１０２２の中空輪郭が引き伸ばされていない時の長さ（第１長さとも言う）、ｄＷは密閉中空領域１０２２の中空輪郭が引き伸ばされていない時の幅Ｗ４と引き伸ばされた時の幅Ｗ５との差（即ち、密閉中空領域１０２２の伸び量）である。表１において、Ｗ３：Ｗ４＝１：１であり、表２において、Ｗ３：Ｗ４＝１：２であり、表３において、Ｗ３：Ｗ４＝１：３である。表１ないし表３からわかるように、Ｗ３：Ｗ２の比例値が大きいほど、密閉中空領域１０２２の伸び量ｄＷが小さくなり、つまり、可撓性基板１００の伸び性が比較的に高い。同じように、Ｗ４：Ｌ４の比例値が大きいほど、密閉中空領域１０２２の伸び量ｄＷが大きくなり、または、Ｗ４：Ｗ３の比例値が大きいほど、密閉中空領域１０２２の伸び量ｄＷが大きくなる。また、密閉中空領域１０２２の伸び量ｄＷは帯状領域１０２４の幅Ｗ２、密閉中空領域１０２２の幅Ｗ３、密閉中空領域１０２２の中空輪郭的幅Ｗ４及び長さＬ４に関連する。
一部の実施例において、可撓性基板１００は重合体、例えばポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ）、シリコーン重合体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｓｉｌｏｘａｎｅｓまたはｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ、ＰＵ）またはポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）で作製されてもよい。一部の実施例において、可撓性基板１００は単層または多層（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ）構造であってもよい。同様に、検出ユニット１１０または接続線１２０も単層または多層構造であってもよい。一部の実施例において、接続線１２０は高導電性の金属（例えば、銅または金）で作製されてもよい。一部の実施例において、検出装置１０は、フレキシブル回路板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）または可撓性プリント回路板の作製方法で作製された検出装置１０であってもよい。
一部の実施例において、信頼性をさらに高めるために、接続線１２０を可撓性基板１００の接続セッション１０２内に設置し、接続セッション１０２によって部分的または完全に囲まれるようにして、接続セッション１０２及び接続線１２０が断裂または剥離することを防ぎ、信頼性を高めることができる。一部の実施例において、検出装置１０はさらに強化層を含み、可撓性基板１００を被覆し、構造強度を高めることができる。
図１Ａが示すように、異なる設計考量事項に基づいて、接続線１２０の配線方式を調整することができる。一部の実施例において、密閉中空領域１０２２が接続線１２０に部分的または完全に囲まれてもよい。例えば、図１Ａが示すように、上、左及び右の密閉中空領域１０２２は接続線１２０に完全に囲まれ、下の密閉中空領域１０２２は接続線１２０に部分的に囲まれている。一部の実施例において、接続線１２０の密閉中空領域１０２２における配線が対称性を有しても、または対称性を有しなくてもよい。例えば、図１Ａが示すように、接続線１２０の上及び右の密閉中空領域１０２２における配線が対称性を有するが、下及び左の密閉中空領域１０２２における接続線１２０の配線が対称性を有しない。
なお、検出装置１０は本発明の実施例であり、当業者はこれに対しさまざまな変更及び修正を行うことができる。例えば、一部の実施例において、検出装置１０はさらに、可撓性基板１００を非平面物体上に貼り付けるための接着層を含んでもよい。一部の実施例において、検出装置１０はさらに、可撓性基板１００を被覆する保護層を含み、液体、湿気、埃、その他の物質の侵入を防止する隔離効果を提供し、または表面の快適性を高めることができる。一部の実施例において、コーティング処理によって保護層を形成してもよい。一部の実施例において、検出ユニット１１０は処理回路、記憶モジュール、電源モジュール、通信インターフェースを含んでもよい。処理回路はマイクロプロセッサーまたは特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）であってもよいが、これに限定されない。記憶モジュールは、加入者識別モジュール（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ、ＳＩＭ）、読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）またはランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）であってもよいが、これに限定されない。電源モジュールは電池またはソーラーパネルであってもよい。通信インターフェースは送受信機（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）であり、例えば、信号（例えば、情報またはパッケージなど）の転送及び送受信を行う無線送受信機であってもよいが、これに限定されない。
密閉中空領域１０２２の中空輪郭は、異なる設計考量事項によって調整することができる。一部の実施例において、密閉中空領域１０２２の中空輪郭が円形、楕円形、菱形、多角形、ダンベル形、錠剤形、漏斗形またはその他の組み合わせ図形であってもよいが、これに限定されない。例えば、図２ないし図８を参照すると、図２ないし図８はそれぞれ本発明の実施例の可撓性基板２００〜８００の部分概略図である。可撓性基板２００〜８００の構成が可撓性基板１００に類似するため、同じ素子に同じ符号を付与する。可撓性基板２００〜８００はそれぞれ接続セッション２０２〜８０２及び素子セッション１０４を含む。接続セッション２０２〜８０２はそれぞれ密閉中空領域２０２２〜８０２２及び帯状領域１０２４を含む。密閉中空領域２０２２〜８０２２はそれぞれ異なる形状の中空輪郭を有する。また、密閉中空領域２０２２、５０２２はそれぞれ丸い角２０２２Ｒ、５０２２Ｒを含み、これにより構造の強度をさらに高め、密閉中空領域２０２２、５０２２の引き裂けを防止し、信頼性を高めることができる。また、隣接する二つの素子セッション１０４の間の密閉中空領域１０２２の数は、異なる設計考量事項によって調整できる。一部の実施例において、複数の密閉中空領域１０２２を複数の帯状領域１０２４で繋ぎ、検出装置１０の伸び性をさらに高めることができる。例えば、図２ないし図８が示すように、隣接する的二つの素子セッション１０４の間にそれぞれ３つの密閉中空領域２０２２〜８０２２を設け、かつ密閉中空領域２０２２〜８０２２がそれぞれ４つの帯状領域１０２４によって繋がっている。
異なる接続セッション１０２の長さまたは密閉中空領域１０２２の数は、異なる設計考量事項によって調整することができる。例えば、図９を参照すると、図９は本発明の実施例の可撓性基板９００の部分概略図である。可撓性基板９００の構成が可撓性基板１００に類似するため、同じ素子に同じ符号を付与する。異なる点は、可撓性基板９００の接続セッションが接続セッション９０２Ａ１、９０２Ａ２、９０２Ｂ１、９０２Ｂ２に分けられている。接続セッション９０２Ａ１、９０２Ａ２は方向Ｘに平行であり、接続セッション９０２Ｂ１、９０２Ｂ２は方向Ｙに平行である。また、接続セッション９０２Ａ１、９０２Ａ２の長さＬ９Ａ（第２長さとも言う）は接続セッション９０２Ｂ１、９０２Ｂ２の長さＬ９Ｂ（第３長さ）と異なる。一部の実施例において、接続セッション９０２Ａ１、９０２Ａ２、９０２Ｂ１、９０２Ｂ２における密閉中空領域１０２２の数が異なってもよい。図９が示すように、接続セッション９０２Ａ１は１つの密閉中空領域１０２２を含み、接続セッション９０２Ａ２は２つの密閉中空領域１０２２を含み、接続セッション９０２Ｂ１は２つの密閉中空領域１０２２を含み、接続セッション９０２Ｂ２は３つの密閉中空領域１０２２を含む。
以上をまとめると、孔を有しない基板に比べて、本発明の検出装置１０は、接続セッション１０２を隣接する二つの素子セッション１０４の間に接続させて中空の構造を形成しており、これにより、検出装置１０の通気性が高くなり、かつより高い伸び性を有し、さまざまな湾曲表面に適用可能になるとともに、折り曲げ変形によって検出装置１０の感度または精度が影響されることを防止できる。また、本発明の密閉中空領域１０２２は検出装置１０の伸び性をさらに高めることができ、かつ信頼性を高めて、断裂しにくくし、検出装置１０を引き伸ばす時に検出ユニット１１０が回転することを防止できる。
以上は本発明の好ましい実施例であり、本発明の請求の範囲において行われた均等な変更及び修正はすべて本発明の範囲内に属する。
１０ 検出装置
１００〜９００ 可撓性基板
１０２〜８０２、９０２Ａ１、９０２Ａ２、９０２Ｂ１、９０２Ｂ２ 接続セッション
１０２２〜８０２２ 密閉中空領域
１０２４ 帯状領域
１０４ 素子セッション
１１０ 検出ユニット
１２０ 接続線
２０２２Ｒ、５０２２Ｒ 丸い角
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ９Ａ、Ｌ９Ｂ 長さ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５ 幅
Ｘ、Ｙ、Ｚ 方向
１００〜９００ 可撓性基板
１０２〜８０２、９０２Ａ１、９０２Ａ２、９０２Ｂ１、９０２Ｂ２ 接続セッション
１０２２〜８０２２ 密閉中空領域
１０２４ 帯状領域
１０４ 素子セッション
１１０ 検出ユニット
１２０ 接続線
２０２２Ｒ、５０２２Ｒ 丸い角
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ９Ａ、Ｌ９Ｂ 長さ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５ 幅
Ｘ、Ｙ、Ｚ 方向
Claims (10)
- 湾曲表面に適用される検出装置であって、
複数個の接続セッションを含む可撓性基板と、
前記可撓性基板上に設置され、かつアレイ状に配列される複数個の検出ユニットと、
前記可撓性基板上に設置される複数個の接続線とを含み、
前記複数個の接続セッションがそれぞれ、少なくとも一つの密閉中空領域を含み、
前記複数個の接続線がそれぞれ、前記複数個の検出ユニットのうちの隣接する二つに接続され、
前記複数個の接続セッションがそれぞれ前記複数個の接続線に重なる、検出装置。 - 前記可撓性基板がさらに複数個の素子セッションを含み、
前記複数個の素子セッションがそれぞれ前記複数個の検出ユニットに重なり、
前記検出装置を引き伸ばした時に、前記複数個の素子セッションそれぞれの単位長さ伸び量が、前記少なくとも一つの密閉中空領域それぞれの単位長さ伸び量と異なる、請求項１に記載の検出装置。 - 前記複数個の素子セッションそれぞれの第１幅が前記複数個の接続セッションそれぞれの第２幅より大きい、請求項２に記載の検出装置。
- 前記少なくとも一つの密閉中空領域が第３幅を有し、
前記少なくとも一つの密閉中空領域がそれぞれ中空輪郭によって定義され、前記中空輪郭が第４幅及び第１長さを有し、
前記少なくとも一つの密閉中空領域それぞれの伸び量が前記第３幅、前記第４幅または前記第１長さに関連する、請求項１に記載の検出装置。 - 前記少なくとも一つの密閉中空領域それぞれの中空輪郭が円形、楕円形、菱形、多角形、ダンベル形、錠剤形または漏斗形である、請求項１に記載の検出装置。
- 前記複数個の接続セッションが第１方向または第２方向に対し対称性を有し、前記第１方向が前記第２方向に垂直である、請求項１に記載の検出装置。
- 前記複数個の接続セッションのうちの一つの接続セッションの前記少なくとも一つの密閉中空領域の数が、前記複数個の接続セッションのうちの別の接続セッションの前記少なくとも一つの密閉中空領域の数と異なる、請求項１に記載の検出装置。
- 前記複数個の接続セッションは複数個の第一接続セッション及び複数個の第二接続セッションを含み、
前記複数個の第一接続セッションの第２長さが、前記複数個の第二接続セッションの第３長さと異なる、請求項１に記載の検出装置。 - 前記複数個の第一接続セッションのうちの一つの第一接続セッションの前記少なくとも一つの密閉中空領域の数が、前記複数個の第二接続セッションのうちの一つの第二接続セッションの前記少なくとも一つの密閉中空領域の数と異なる、請求項８に記載の検出装置。
- 前記少なくとも一つの密閉中空領域が前記複数個の接続線に部分的、または完全に囲まれている、請求項１に記載の検出装置。
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