JP2021514053A - 圧力を感知するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

信号発生器に作動可能に接続されるように適合される送信電極、信号受信機と信号処理部に作動可能に接続されるように適合される受信電極、および可変抵抗導電性変形可能要素を含む、圧力センサを開示する。送信電極、受信電極、および可変抵抗導電性変形可能要素は、互いに近接して、可変抵抗導電性変形可能要素に近接する圧力イベントが、送信電極と受信電極との間の結合に変化を引き起こすように配置され、送信電極における信号送信は、受信電極で受信される際に、圧力イベントに関連する、または圧力イベントの結果として、マグニチュードまたは位相の少なくとも１つにおいて変化する。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１８年２月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／６３１，１８５の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、著作権保護の対象となる資料を含む。著作権の所有者は、特許商標庁のファイルまたは記録にある通り、誰による特許開示の複製にも異議を唱えないが、それ以外の場合には全ての著作権を保持する。

開示される装置および方法は、一般にセンサ分野、特に、軽いタッチに敏感な圧力センサに関する。

近年、感知技術は発展している。開発の道は、手と、タクセル（ｔａｘｅｌ）周囲の領域との間の、直接的な相互作用に基づいて、近接さを検出することを包含するようになって来ている。例えば、特許文献１を参照のこと。より最近では、手またはスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）と、タクセル周囲の領域との間の、直接的な相互作用に基づいて、タッチとホバリングの両方を検知する開発が行われている。例えば、その内容が参照によって本明細書に組み込まれる、特許文献２、および特許文献３を参照のこと。圧力を測定する方法として、変形可能なタッチ要素の変形を変化させること（つまり、相互作用する形状の変化）によるものが、提案されている。例えば、特許文献４を参照のこと。変形可能なタッチ要素の変形を見るかわりに、電極間に変形可能材料を使用し、圧力の基準として電極の位置関係を変化させる分析を可能にすることが提案された。例えば、特許文献５を参照のこと。センサの積み重ね内の変形可能層における材料の導電性パッチまたは高誘電性パッチを含み、接触に応じたパッチの変位の影響を測定することによって、圧力を測定することも提案されている。例えば、特許文献６を参照のこと。より良く、廉価で、より正確な、圧力センサが必要とされている。

より詳細には、タッチに関してより詳細な情報を提供できる圧力センサが、必要とされている。タッチと圧力の局限化に関する本質的な情報を提供でき、その情報は、圧力の相互作用の理解に努める下流工程に送られ得る、圧力センサも必要とされている。いくつかの実施形態では、弾力性が有り、センサそれ自体の実質的な変形を受けながら圧力を検知できる圧力センサが、さらに必要とされている。

米国特許出願公開第２００９／０２５１４３５Ａ１ 米国特許第９，０１９，２２４Ｂ２ 米国特許第９，８３０，０１５Ｂ２ 米国特許出願公開第２０１４／０３５４５８４ 米国特許出願公開第２００７／０２０５９９５ ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０５０５４７

本開示についての、前述およびその他の、目的、特徴および利点は、添付の図面で示される実施形態に関する、以下のより具体的な説明から明らかであり、添付の図面では、参照符号は様々な図を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、開示される実施形態の原理を示すことに強調が置かれている。
本開示に従う、圧力センサの１つの実施形態の３つの状態を示す、高位積層図の断面／側面図を示す。 本開示に従う、圧力センサの１つの実施形態の３つの状態を示す、高位積層図の断面／側面図を示す。 本開示に従う、圧力センサの１つの実施形態の３つの状態を示す、高位積層図の断面／側面図を示す。 本開示に従う、圧力センサの別の実施形態を示す、高位積層図の断面／側面図を示す。 本開示に従う、圧力センサのさらに別の実施形態を示す、高位積層図の断面／側面図を示す。 本開示に従う、圧力センサのある実施形態を示す、高位図の平面および断面図を示す。 本開示に従う、圧力センサのある実施形態を示す、高位図の平面および断面図を示す。 本開示に従う、圧力センサの別の実施形態を示す、高位図の平面および断面図を示す。 本開示に従う、圧力センサの別の実施形態を示す、高位図の平面および断面図を示す。 本開示に従う、圧力センサのさらに別の実施形態を示す、高位図の平面図を示す。 本開示に従う、圧力センサのさらにまた別の実施形態を示す、高位図の平面図を示す。

本出願は、米国特許：特許文献２；９，８１１，２１４Ｂ２；９，８０４，７２１Ｂ２；９，７１０，１１３Ｂ２；９，１５８，４１１Ｂ２；９，９３３，８８０Ｂ２、および米国特許出願：１５／１６２，２４０；１５／６９０，２３４；１５／１９５，６７５；１５／２００，６４２；１５／８２１、６７７；６２／５４０，４５８；６２／５７５，００５；６２／６１９，６５６および特許文献６に開示される、高速マルチタッチセンサおよび他のインターフェースの中で使用される原理を採用し、それらにおける開示、概念および術語についての熟知が推定されている。それらの適用の全体にわたる開示、および参照によってそこに組み込まれる出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。

様々な実施形態で、本開示は、センサと、そのようなセンサを設計、製造、および操作する方法、そして特に、圧力を感知するために使用されるセンサに関する。本開示全体にわたって、様々なセンサ形状およびセンサパターンが、説明を目的として使用される。例示的な構成および／または形状が本発明の説明を目的として開示されるが、他の構成および形状が、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。

本開示全体にわたって、用語「ホバリング（ｈｏｖｅｒ）」、「タッチ（ｔｏｕｃｈ）」、「タッチ（ｔｏｕｃｈｅｓ）」、「接触（ｃｏｎｔａｃｔ）」、「接触（ｃｏｎｔａｃｔｓ）」、「圧力（ｐｒｅｓｓｕｒｅ）」、「圧力（ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ）」、「タッチイベント（ｔｏｕｃｈ ｅｖｅｎｔ）」、または他の記述は、センサの相互作用が発生しているイベントまたはその期間−つまり、ユーザーの指、スタイラス、オブジェクト、体の一部が、センサによって検知されること、を説明するのに使用され得る。いくつかの実施形態で、また「接触」の語によって一般に表されるとおり、これらの検知は、センサまたはセンサが統合されている装置との物理的接触の結果生じる。他の実施形態で、また「ホバリング」の語によって時折一般に表される通り、センサは、タッチ面上のある距離でホバリングしている、またはタッチ感知装置から離れている、「タッチ」の検知が可能になるように調整できる。本明細書に使用される場合、「タッチ面」は、実際の特徴を有さず、一般に特徴の少ない面であり得る。本説明内における、感知された物理的接触に基づくことを示唆する言語の使用は、説明される技術がそれらの実施形態のみに該当することを意味するとは解釈されるべきではなく；実際は、一般に、本明細書に説明される事項は、各々が「タッチ」である「接触」および「ホバリング」に、等しく当てはまり得る。より一般的には、本明細書で使用される場合の用語「タッチ」は、本明細書で開示されるセンサのタイプによって検知され得る行為を指し、したがって、本明細書で使用される場合の用語「ホバリング」は、「タッチ」が意図されているという意味で、「タッチ」の１タイプである。「圧力」は、ある物体の表面に対する（例えば、指、手、またはオブジェクトからの）接触によって及ぼされた、単位面積あたりの力を指す。開示されるセンサは、「圧力」を局限および定量化するために使用することができる。圧力の不足は一般に、信号が、センサによる正確な測定に相応しい閾値を下回ることによって、特定される。したがって、本明細書に使用される場合、名詞として使用される「タッチイベント」の句および「タッチ」の語は、センサを使用して特定することができる、タッチイベントに近い、またはその他の、身振り手振りを含む。ある実施形態に従い、タッチまたは圧力イベントは、例えば、１０ミリ秒以下や１ミリ秒以下などの、非常に低い待ち時間で、検知、処理、およびコンピュータ処理の下流に提供され得る。

本明細書、および、特に特許請求の範囲内において使用される場合、第１および第２などの順序を示す用語は、それ自体、順序、時間、または一意性を意味するとは意図されず、むしろ、主張される構成を他の構成と区別するために使用される。文脈に応じる一部の用途では、これらの用語は、第１と第２が固有なものであることを示唆し得る。例えば、あるイベントが第１の時点で発生し、別のイベントが第２の時点で発生する場合、第１の時点が第２の時点の前に発生する旨の示唆は、意図されていない。ただし、第２の時点が第１の時点の後であるというさらなる制限が特許請求の範囲に示されている場合は、文脈は、第１の時点と第２の時点を固有の時点と読み取る必要がある。同様に、文脈がそのように指示または許可する場合、順序を示す用語は、２つの特定される特許請求の範囲の構成が、同じ特性または異なる特性になり得るように、広く解釈されることが意図される。したがって、例えば、さらなる限定を伴わない場合、第１および第２の周波数は同一の周波数−例えば第１の周波数が１０Ｍｈｚで第２の周波数が１０Ｍｈｚ、であったり、または異なる周波数−例えば第１の周波数が１０Ｍｈｚで第２の周波数が１１Ｍｈｚ、であり得る。文脈が例えば、第１および第２の周波数が互いに周波数直交となるようにさらに制限されるなど、その他を指示することがあり、その場合は、それらは同じ周波数ではあり得ない。

最初に、図１−３に示される高位積層図を参照すると、圧力センサの実施形態の３つの状態を示している。電極（１２０）、（１４０）は誘電体（１３０）によって分離される。「電極」という用語が、本出願全体を通して使用されることが理解されるであろうが、「電極」という用語は、「アンテナ」、「コンダクタ」という用語と交換可能に使用しても良い。ある実施形態では、誘電体は、電極間の範囲で実質的に剛性を有しており、したがって、電極間の一定の距離を維持している。ある実施形態では、電極（１２０）、（１４０）の一方は、刺激信号を提供する信号発生器（図示されず）に作動可能に接続され、他方の電極（１４０）、（１２０）は、受信機（こちらも図示されず）に作動可能に接続される。受信機は、受信信号を処理し、その中の変化を検知するための回路（またはソフトウェア）に、含まれる、または作動可能に取り付けられる。ある実施形態では、信号発生器、受信機および信号処理部は、特許文献３に説明されるタイプであるかもしれず、その内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

さらに図１−３を参照すると、変形可能材料（１１０）は、電極（１２０）の近接に置かれる。ある実施形態では、変形可能材料（１１０）は、電極（１２０）に直接接触している。ある実施形態では、材料の層（図示されず）は、変形可能材料（１１０）と電極（１２０）を分離する。ある実施形態では、誘電体の層（図示されず）は、変形可能材料（１１０）と電極（１２０）を分離する。ある実施形態では、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）（Ｅ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｌａｗａｒｅの登録商標）などのポリアミドフィルム（図示されず）、または別のポリイミドの層が、変形可能材料（１１０）と電極（１２０）を分離する。

ある実施形態では、変形可能材料（１１０）は、変形していない時には、弾性が有り非導電であるが、圧縮、伸長、ねじれ、または曲げによって変形した時には、導電性を有する。そのような材料の１つの例は、各々すでに失効している、米国特許第４，５３３，６０４；５，１６２，７７５、および５，５３６，５６８に説明される。感圧導電性ゴムの別の例は、ｗｗｗ．ｒｆｍｉｃｒｏｌｉｎｋ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ．ｈｔｍｌに見つけることができ、そこではＺｏｆｌｅｘの商標名によってそれを指し、「これらの材料は、圧力無し、または印加圧力が作動圧力を下回ると、高抵抗状態となるが、印加圧力が作動圧力と同等以上の時には低抵抗状態となる。導電性のゴム製キーパッドや機械式の圧力スイッチなど、多くの使途を有する」と説明している。材料は、ウェブサイト上で、０．０２インチ、０．０４インチ、および０．０６インチの厚さで提供されている。

図１は、非圧縮状態で高抵抗を有する変形可能材料（１１０）を示し、図２は、部分圧縮状態で中位の抵抗を有する変形可能材料（１１０）を示し、図３は、部分圧縮状態で低抵抗を有する変形可能材料（１１０）を示す。ある実施形態では、抵抗の変化は、送信および受信電極（１２０）、（１４０）間の相互作用に、測定可能な程度に影響する。変形可能材料（１１０）の変形、したがってその抵抗は、それに作用する力に比例する。ある実施形態では、結果として生じる抵抗の変化は、送信および受信電極（１２０）、（１４０）間の相互作用に、測定可能な程度に影響する。ある実施形態では、抵抗の変化は、受信電極で測定される時の刺激信号のマグニチュードを減少させる。ある実施形態では、抵抗の変化は、受信電極で測定される時の刺激信号のマグニチュードを増加させる。ある実施形態では、抵抗の変化は、受信電極で測定される時の刺激信号の位相を変化させる。変化の形態にかかわらず、信号の変化は、圧力変化によって生じる抵抗変化によって生じているため、圧力変化を反映する。

図４を参照すると、圧力センサの別の実施形態が示される。図４に示される実施形態は、複数の電極（１４０）を含む。図１−３に説明される実施形態については、変形可能材料（１１０）が変形しているので、変形可能材料（１１０）の少なくとも一部の抵抗が変化する。上記のように、ある実施形態では、電極（１２０）、（１４０）の一方が、刺激信号を提供する信号発生器（図示されず）に作動可能に接続され、他方の電極（１４０）、（１２０）は、受信機（こちらも図示されず）に作動可能に接続される。受信機は、受信信号を処理し、その中の変化を検知するための回路（またはソフトウェア）に、含まれる、または作動可能に取り付けられる。ある実施形態では、信号発生器、受信機および信号処理部は、特許文献３に説明されるタイプであり得る。

変形可能材料の変形によって引き起こされた抵抗変化は、送信／刺激電極（複数可）（つまり、１２０または１４０）と受信電極（複数可）（つまり、１４０または１２０）との間の信号に変化を引き起こす。ある実施形態では、変形可能材料（１１０）の１つの側面に変形を引き起こす圧力は、そこに、変形可能材料（１１０）の他の部分よりも低い、低抵抗を引き起こすであろう。例えば、変形可能材料の片側または逆側を（その表面全体に均一にではなく）押すことによって、送信機と受信機との間、または受信機と送信機との間で、多対１の関係を有する結果として、抵抗変化の局限的変動が検出できることは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。

図５は、圧力センサの別の実施形態を示す。電極（１２０）、（１４０）は誘電体層（１３０）によって分離され、別の誘電体層が、電極（１２０）を電磁妨害（ＥＭＩ）シールド（１５０）から分離する。ある実施形態では、電極（１２０）、（１４０）間の誘電体層が、その間の間隔を維持する。ＥＭＩシールド（１５０）は、シールドを越えるオブジェクトが、送信／刺激電極（複数可）（つまり、１２０または１４０）と受信電極（複数可）（つまり、１４０または１２０）との間の信号と、電気容量的に相互作用することを阻止する。上記のように、ある実施形態では、電極（１２０）、（１４０）の一方は、信号発生器と作動可能に接続され、他方は受信機、そして最終的に、受信信号を処理するための回路またはソフトウェアに、作動可能に接続される。

ある実施形態では、ＥＭＩシールド（１５０）、誘電体層（１３０）、および電極（１２０）、（１４０）は、ＥＭＩシールド（１５０）における（図中に下向きに示されている）圧力が、変形可能材料（１１０）の変形を引き起こし、したがって、受信電極によって受信される送信信号に測定可能な変化を引き起こすように、弾力性を有する、または弾力性を持って搭載される。

図６と７を参照すると、ある実施形態に従うセンサの積み重ねの、平面および断面図が示される。変形可能材料（１１０）が電極のセットに重ね合わされ、それは誘電体層（１３０）によって、電極（１４０）の別のセットから分離される。電極の一方のセットは、信号発生器に作動可能に接続され、他方のセットは、受信機、そして最終的に、受信信号を処理するための回路またはソフトウェアに、作動可能に接続される。

変形可能材料（１１０）の変形（例えば、図７の左方向）によって引き起こされた抵抗変化は、受信電極のセットで受信される送信刺激信号に、変化を引き起こす。ある実施形態では、変形可能材料（１１０）の１つの側面に変形を引き起こす圧力は、そこに、変形可能材料（１１０）の他の部分よりも低い、低抵抗を引き起こすであろう。抵抗変化の局限的変動がいくつかのタクセルでのみ見られ、他では見られないことは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。さらに、局限的な変形では抵抗が低くなるが、変形可能材料（１００）の本質が、圧力によって影響を受ける領域を超える領域において、変形の無い、または高抵抗を有することであることは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。

別の実施形態に従うセンサの積み重ねの平面および断面図が、図８と９に示される。格子を形成する電極セット（１２０）、（１４０）は、その間に間隔を維持する誘電体（１３０）によって分離される。ある実施形態では、電極の一方のセットは信号発生器に作動可能に接続され、他方のセットは、受信機、そして最終的に、受信信号を処理するための回路またはソフトウェアに、作動可能に接続される。ある実施形態では、誘電体（１３０）は、電極セット（１２０）、（１４０）間に一定の間隔を維持する。複数の変形可能材料要素（８８００）は、例えばタクセルなどの格子交差に、またはその近傍に置かれる。変形可能材料（１１０）と同様に、変形可能材料要素（８８００）は、圧力と共に増加する可変抵抗を示す。

変形可能材料要素（８８０）の導電性を有するという本質が、タクセルのホバリング範囲を妨害し得るので、ある実施形態では、変形可能材料要素（８８０）は、本明細書に説明される圧力感知に加えて、それらのタクセルにおいて妨げられないホバリングおよび接触感知を可能にするように、センサ上に選択的に置かれる。ある実施形態では、導電性材料を有する領域もあるものの、非導電性の変形可能材料（図示されず）が表面に配置され、タッチに対して表面を水平または滑らかにする。

図１０は、圧力センサの別の実施形態の、底面を上にした平面図を示す。電極の２セット（１０２０）、（１０４０）は、可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）の層の近接に置かれる。ある実施形態では、電極の一方のセットは信号発生器に作動可能に接続され、他方のセットは、受信機、そして最終的に、受信信号を処理するための回路またはソフトウェアに、作動可能に接続される。可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）は、圧力と共に増加する可変抵抗を示す。

この実施形態のタクセルは、本開示の以前の図で示されたものと幾分異なる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６９０，２３４を参照し、図６に示されるものの様な、単層設計に対する高速マルチタッチの展開に関する説明を確認のこと。ある実施形態では、電極の２セット（１０２０）、（１０４０）が、可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）に添付される。ある実施形態では、電極の２セット（１０２０）、（１０４０）が、可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）に、テープを使用して添付される。ある実施形態では、電極の２セット（１０２０）、（１０４０）が、可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）に、接着剤で添付される。ある実施形態では、Ｋａｐｔｏｎなどの薄い誘電体層が、電極の２セット（１０２０）、（１０４０）と可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）との間で使用される。

可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）の変形によって引き起こされた抵抗変化は、受信電極セットで受信される送信刺激信号に、変化を引き起こす。ある実施形態では、可変抵抗導電性変形可能材料の１つの側面（６５０）に変形を引き起こす圧力は、そこに、可変抵抗導電性変形可能材料の他の部分（１０５０）よりも低い、局限的な低抵抗を引き起こすであろう。抵抗変化の局限的変動がいくつかの位置でのみ検知され、他では検知されないことは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。さらに、局限的な変形では抵抗が低くなるが、可変抵抗導電性変形可能材料（１０５０）の本質が、圧力によって影響を受ける領域を超える領域において、変形の無い、または高抵抗を有することであることは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。

図１１は、圧力センサのさらに別の実施形態の平面図を示す。電極の２セット（１１２０）、（１１４０）は、基材（１１６０）の近接に置かれる。ある実施形態では、電極の一方のセットは、信号発生器に作動可能に接続され、他方のセットは、受信機、そして最終的に、受信信号を処理するための回路またはソフトウェアに、作動可能に接続される。複数の可変抵抗導電性変形可能要素（１１５０）が、電極（１１２０）、（１１４０）の１つ以上に、一定間隔で配置される。可変抵抗導電性変形可能要素（１１５０）は、圧力と共に増加する可変抵抗を示す。

可変抵抗導電性変形可能要素（１１５０）の導電性を有するという本質がホバリング範囲を妨害し得るので、ある実施形態では、変形可能要素（１１５０）は、説明されるような圧力感知に加えて、いくつかの部分における妨げられないホバリングおよび接触感知を可能にするように、センサ上に選択的に置かれる。ある実施形態では、導電性材料を有する領域もあるものの、非導電性の変形可能材料（図示されず）が表面に配置され、タッチに対して表面を水平または滑らかにする。

追加的な電極が、信号を送信または受信するために使用できることは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。追加的な電極が、互いに直交する信号を送信するために使用できることは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。さらに、各電極が、複数の直交周波数を同時に送信するために使用でき、信号処理部が、補完的な位相またはマグニチュード情報を入手するために複数の周波数信号を使用し得ることは、本開示を考慮する当業者には明らかであろう。ある実施形態では、ある周波数（例えば低周波数）は、小さな抵抗変化からのより大きな変化を示すことがあり、他の周波数は、大きな抵抗変化からのより大きな変化を示し得る。ある実施形態では、変化は位相で測定される。ある実施形態では、変化はマグニチュードで測定される。ある実施形態では、位相変化およびマグニチュードの変化の両方は、圧力を決定するために使用される。

開示のある態様は、圧力センサである。圧力センサは、各々が、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される、複数の送信電極と；各々が、信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される、複数の受信電極と；複数の送信電極の少なくとも１つ、または複数の受信電極の少なくとも１つに、近接して配置される変形可能要素であって、当該変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、ここで、複数の送信電極、複数の受信電極、および変形可能要素は、変形可能要素の変形が、複数の送信電極の少なくとも１つと、複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、複数の送信電極の少なくとも１つと複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合における変化は、圧力イベントに関する情報を提供する。ある実施形態では、結合の変化は圧力イベントに比例する。ある実施形態では、センサはさらに：第１の信号を生成するように適合された信号発生器と；受信機によって受信される時の第１の信号に対応する測定を検知するように適合された、信号受信機および信号処理部と、を含む。ある実施形態では、測定はマグニチュードと位相から成るグループから選ばれたものである。

開示の別の態様は、圧力感知装置である。圧力感知装置は、各々が、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される、複数の送信電極と；各々が、信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される、複数の受信電極と；複数の送信電極の少なくとも１つ、または複数の受信電極の少なくとも１つに、近接して配置される変形可能要素であって、当該変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、ここで、複数の送信電極、複数の受信電極、および変形可能要素は、変形可能要素の変形が、複数の送信電極の少なくとも１つと、複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、複数の送信電極の少なくとも１つと複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合における変化は、圧力イベントに関する情報を提供する。

本開示の別の態様は、圧力センサである。圧力センサは、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される送信電極と；信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される受信電極と；送信電極または受信電極の少なくとも１つに近接して配置される変形可能要素であって、当該変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、ここで、送信電極、受信電極、および変形可能要素は、変形可能要素の変形が、送信電極と受信電極との間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、送信電極と受信電極との間の結合における変化は、圧力イベントに関する情報を提供する。

ある実施形態では、複数の周波数が、第１の信号の一部として送信され得る。ある実施形態では、複数の送信電極および複数の受信電極が、センサで使用され得る。ある実施形態では、送信電極の各々は、１つ以上の固有の、周波数直交信号を送信するために使用され得る。ある実施形態では、フーリエ解析が受信信号上で行われる。ある実施形態では、各受信機によって受信される信号は、サンプリング周期（積分期間）の間サンプリングされ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用して処理される。ある実施形態では、ＦＦＴは、周波数直交信号の各々のための、同相（Ｉ）成分および直交（Ｑ）成分を提供する。ある実施形態では、サンプリングの処理が複数回行われる。ある実施形態では、マグニチュードまたは位相における変化が、圧力イベントを特定するために使用される。ある実施形態では、既定の受信機で受信される既定の周波数のマグニチュードまたは位相の変化が、圧力イベントを、局限および／または測定するために使用される。ある実施形態では、受信機の各々で受信される時の、固有の周波数直交信号の各々についてのマグニチュードおよび位相の少なくとも１つにおける変化が、圧力イベントを、局限および／または測定するために使用される。ある実施形態では、受信機の各々で受信される時の、固有の周波数直交信号の各々についての位相における変化が、圧力イベントの位相測定ヒートマップを生成するために使用される。ある実施形態では、受信機の各々で受信される時の、固有の周波数直交信号の各々についてのマグニチュードにおける変化が、圧力イベントのマグニチュード測定ヒートマップを生成するために使用される。ある実施形態では、位相測定ヒートマップおよびマグニチュード測定ヒートマップが、圧力イベントを特定、局限、および測定するために使用される。ある実施形態では、受信機の各々で受信される時の、固有の周波数直交信号の各々についての、位相およびマグニチュードの両方における変化が、圧力イベントのヒートマップを生成するために使用される。

本システムは、電気容量システム、ＦＭＴシステム、またはＦＭＴのようなシステムを使用する、センサの積み重ねについての高位ブロック図および運用上の実例を参照して、上に説明される。新規のセンサおよびセンサの積み重ねを操作するために必要な方法および装置（例えば、ハードウェアおよびソフトウェア）は、アナログまたはデジタルのハードウェア、およびコンピュータプログラムインストラクションによって実装され得ることが理解される。コンピュータプログラムインストラクションは、汎用コンピュータ、特殊用途のコンピュータ、ＡＳＩＣ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されることが可能で、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行するインストラクションが、 本明細書で明記されている機能／行為、または本明細書で引用されている参考文献で特定されている通りの機能／行為を実施する。

本開示のある態様は、圧力センサである。圧力センサは、各々が、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される、複数の送信電極と；各々が、信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される、複数の受信電極と；複数の送信電極の少なくとも１つ、または複数の受信電極の少なくとも１つに、近接して配置される変形可能要素であって、当該変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、ここで、複数の送信電極、複数の受信電極、および変形可能要素は、変形可能要素の変形が、複数の送信電極の少なくとも１つと、複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、複数の送信電極の少なくとも１つと複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合における変化は、圧力イベントに関する情報を提供する。

本開示の別の態様は、圧力感知装置である。圧力感知装置は、各々が、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される、複数の送信電極と；各々が、信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される、複数の受信電極と；複数の送信電極の少なくとも１つ、または複数の受信電極の少なくとも１つに、近接して配置される変形可能要素であって、当該変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、ここで、複数の送信電極、複数の受信電極、および変形可能要素は、変形可能要素の変形が、複数の送信電極の少なくとも１つと、複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、複数の送信電極の少なくとも１つと複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合における変化は、圧力イベントに関する情報を提供する。

本発明のさらに別の態様は、圧力センサである。圧力センサは、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される送信電極と；信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される受信電極と；送信電極または受信電極の少なくとも１つに近接して配置される変形可能要素であって、当該変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、ここで、送信電極、受信電極、および変形可能要素は、変形可能要素の変形が、送信電極と受信電極との間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、送信電極と受信電極との間の結合における変化は、圧力イベントに関する情報を提供する。

本発明は、その好ましい実施形態を参照して、細かく示され、かつ説明されてきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更が可能であることは、当業者には理解されよう。

Claims (20)

1. 圧力センサであって：
   各々が、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される、複数の送信電極と；
   各々が、信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される、複数の受信電極と;
   前記複数の送信電極の少なくとも１つ、または前記複数の受信電極の少なくとも１つに、近接して配置される変形可能要素であって、前記変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と；を含み、
   ここで、前記複数の送信電極、前記複数の受信電極、および前記変形可能要素は、前記変形可能要素の変形が、前記複数の送信電極の少なくとも１つと、前記複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、前記複数の送信電極の少なくとも１つと、前記複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合における前記変化は、圧力イベントに関する情報を提供する、圧力センサ。
2. 結合における前記変化は、前記変形可能要素の変形に比例する、請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記信号発生器は、前記複数の送信電極の各々に、それぞれ、少なくとも１つの周波数直交信号を生成するように適合される、請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記信号受信機と信号処理部は、前記生成された少なくとも１つの周波数直交信号が前記複数の受信電極の各々から受信される時に、前記生成された少なくとも１つの周波数直交信号の各々に対応する測定を検知するように適合される、請求項３に記載の圧力センサ。
5. 前記測定は、マグニチュードと位相から成るグループから選ばれたものである、請求項４に記載の圧力センサ。
6. 前記複数の送信電極の少なくとも１つと前記複数の受信電極の少なくとも１つとの間に位置する誘電体層をさらに含む、請求項１に記載の圧力センサ。
7. 電磁妨害シールドをさらに含む、請求項１に記載の圧力センサ。
8. 前記変形可能要素は、前記複数の送信電極の１つが前記複数の受信電極の１つと結合する場所に近接して位置する、複数の変形可能要素の１つである、請求項１に記載の圧力センサ。
9. 圧力感知装置であって:
   各々が、信号発生器に作動可能に接続されるように適合される、複数の送信電極と;
   各々が、信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される、複数の受信電極と;
   前記複数の送信電極の少なくとも１つ、または前記複数の受信電極の少なくとも１つに、近接して配置される変形可能要素であって、前記変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と;を含み、
   ここで、前記複数の送信電極、前記複数の受信電極、および前記変形可能要素は、前記変形可能要素の変形が、前記複数の送信電極の少なくとも１つと、前記複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、前記複数の送信電極の少なくとも１つと、前記複数の受信電極の少なくとも１つとの間の結合における前記変化は、圧力イベントに関する情報を提供する、圧力感知装置。
10. 結合における前記変化は、前記変形可能要素の変形に比例する、請求項９に記載の圧力感知装置。
11. 前記信号発生器は、前記複数の送信電極の各々に、それぞれ、少なくとも１つの周波数直交信号を生成するように適合される、請求項１０に記載の圧力感知装置。
12. 前記信号受信機と信号処理部は、前記生成された少なくとも１つの周波数直交信号が前記複数の受信電極の各々から受信される時に、前記生成された少なくとも１つの周波数直交信号の各々に対応する測定を検知するように適合される、請求項１１に記載の圧力感知装置。
13. 前記測定は、マグニチュードと位相から成るグループから選ばれたものである、請求項１２に記載の圧力感知装置。
14. 前記複数の送信電極の少なくとも１つと前記複数の受信電極の少なくとも１つとの間に位置する誘電体層をさらに含む、請求項９に記載の圧力感知装置。
15. 電磁妨害シールドをさらに含む、請求項９に記載の圧力感知装置。
16. 前記変形可能要素は、前記複数の送信電極の１つが前記複数の受信電極の１つと結合する場所に近接して位置する、複数の変形可能要素の１つである、請求項９に記載の圧力感知装置。
17. 圧力センサであって:
    信号発生器に作動可能に接続されるように適合される送信電極と;
    信号受信機および信号処理部に作動可能に接続されるように適合される受信電極と;
    前記送信電極または前記受信電極の少なくとも１つに近接して配置される変形可能要素であって、前記変形可能要素は可変抵抗導電性材料である変形可能要素と;を含み、
    ここで、前記送信電極、前記受信電極、および前記変形可能要素は、前記変形可能要素の変形が、前記送信電極と前記受信電極との間の結合に変化を引き起こすように配置され、ここで、前記送信電極と前記受信電極との間の結合における前記変化は、圧力イベントに関する情報を提供する、圧力センサ。
18. 結合における前記変化は、前記変形可能要素の変形に比例する、請求項１７に記載の圧力センサ。
19. 前記信号発生器は、前記複数の送信電極の各々に、それぞれ、少なくとも１つの周波数直交信号を生成するように適合される、請求項１８に記載の圧力センサ。
20. 前記信号受信機と信号処理部は、前記生成された少なくとも１つの周波数直交信号が前記複数の受信電極の各々から受信される時に、前記生成された少なくとも１つの周波数直交信号の各々に対応する測定を検知するように適合される、請求項１９に記載の圧力センサ。

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