JP2022521215A - 圧力感知装置および方法 - Google Patents

Abstract

圧力感知装置（１０００）は、互いに距離を隔てて配置された第１および第２電極（１０、２０）を備える。電極の少なくとも１つは、非金属の導電性材料の一体型部品で構成される、または、該一体型部品を含む。距離は、第１および／または第２電極に加えられる圧力または力に応じて変化可能である。圧力感知装置（１０００）は、第１または第２電極と、当該電極上の複数の感知点（Ｓ１等）において接続される測定モジュール（５００）を備える。測定モジュールは、第１および／または第２電極に圧力または力が加えられたときの距離の変化に応じて、第１および第２電極の間の静電容量の変化を、各感知点において個別に、および／または、すべての感知点において同時に測定するように構成される。測定モジュールは、第１および／または第２電極に加えられた圧力の位置、領域および大きさを個別の測定による測定値から、および／または、圧力の大きさの同時の測定による測定値から決定するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には圧力感知装置に関し、特に、人間のタッチ、人体または物体が、装置の表面に及ぼす圧力の位置、領域および大きさを決定するための装置に関するものであるが、これに限定されるものではない。また、本発明は、当該装置の操作の方法および製造の方法に関するものである。

従来の受動的な物体や表面に、タッチセンサーや圧力センサーなどの装置や機能を組み込みたいというニーズが高まっている。この分野の開発によって、人間と機械のインタラクションが日常生活とシームレスになる。また、学術的な分野での新しい知識の獲得、有用な研究データの収集、消費者行動の新たな洞察を発見するためのビジネスの推進など、重要な役割を果たしている。

注目されている分野は、日常的に接している物体に人体の様々な部分から加わる多様な圧力の変化を、新しい感知装置を使って連続的に監視する機能である。これにより、検出された動作に応じてシステムの一部を作動させたり、後に分析してエンドユーザーに有用なフィードバックを提供するためのデータを収集したりすることができる。特に、足圧のモニタリングは、生物医学的診断、糖尿病患者の足などの足潰瘍の予防、身体リハビリテーション、スポーツパフォーマンスのトレーニング、怪我の予防、電子ゲームなど、複数の分野に応用されている。人の体が靴底の上の足を通して及ぼす静的および動的な圧力の分布を決定することにより、バランスの決定と改善、足の特定の領域における過度の圧力の検出、歩行の安定性の分析、ユーザーの行動や行為を理解するためのモビリティパターンの検出、姿勢の監視などを行うことができる。同様に、人の体が座席に与える圧力を監視することによって、自動車産業においても、運転中のユーザーの快適性、姿勢、全体的な行動を監視するために利用できる。座席デザインは、悪い座位姿勢に関連する問題を防ぐための基本であり、圧力マッピングによって座位行動に関するデータを収集すると、メーカーが座席デザインや快適性、ドライバーの安全性を向上させるのに役立つ。また、圧力マッピングにより、さまざまな運転状況を検知して、ユーザーにアクティブなフィードバックを提供する可能性も広がる。

これらの新しい用途は、圧力マッピング装置の設計と製造に新たな課題を提示している。それは、日常活動中のユーザーの動きを自然に追従可能な柔軟で耐久性のある装置と、高解像度の測定を得るためのシンプルでコスト効率の良い方法が必要だからである。

ＥＰ３２３５４２８ＡＩやＵＳ５３２３６５０Ａに記載されているような、足の正確な圧力マップを作成するための一般的な解決手段は、複数の個別の力／圧力センサーからなる柔軟なＸＹセンサーアレイ構造を備えている。これらの解決手段は、多数の電気部品、相互接続／トレース、および製造ステップを伴う複数の層を利用している。ＸＹセンサーアレイを構成する個々のセンサーは、通常、組み立てとオーバーレイが必要な複数のセンサー層（例えば、Ｘ位置用とＹ位置用）に分割され、装置の各層は、通常、異なる導電性／非導電性の材料と特性、コーティング（例えば、感圧コーティング）、印刷された導電性トラック／トレース、および製造技術／ステップを必要とする。そのため、これらのセンサーアレイを用いた解決手段では、本質的に装置製造が複雑になる。さらに、アレイ感知システムの背後にあるロジックは、ＸＹ解像度を提供するために交差するように設計された、２つの別々の方向に調整された感知点の小型化と増倍が不可欠である。この方法では、ＵＳ５３２３６５０Ａに示されているように、導電性トレースを限られた誤差の範囲内で利用可能なスペースに狭くフィットさせる必要があるため、特に空間分解能を向上させるには設計上の制約がある。

同様に、座席圧力マッピングのために開発された解決手段では、局所的な圧力や力を測定するために、感知層の感知点を終端とする複数の印刷された導電性トレースを使用している。例えば、ＣＮ１８８２４６０Ａには、抵抗性材料と導電性材料の複数の層とコーティングで構成された感知層の圧力による抵抗の変化を測定することによって、座席占有を測定する装置が開示されている。圧力の位置は、感知層の対向する面にある一対の感知点間の抵抗変化を測定することによって決定される。そのため、高解像度の圧力マッピングを実現するためには、かなりの量の抵抗体、感知点、印刷トレースが必要となり、装置が複雑になり製造／材料コストが増大する。

ウェアラブル装置やシーティング／ベッドなど、表面が常に繰り返し動き、ストレスを受ける用途では、複雑なセンサーアレイを搭載した装置の場合、従来の印刷トレースやコーティングでは、破損や剥離による劣化が起こりやすく、民生用電子機器、ウェアラブル製品、ヘルスケア製品、自動車の内装などの業界では、最終的に商品化が制限される可能性がある。

そのため、このような圧力マッピング装置の大量生産を実現するためには、最小限のセンサー素子で高解像度の圧力マッピングを実現する、また、手頃な材料と製造プロセスで製造することができる、大幅に簡素化されたセンサーシステムが必要とされている。

本発明の態様および実施形態は、前述の点を考慮して考案されたものである。

本発明の第１の態様によれば、圧力感知装置が提供される。この装置は、第１電極と第２電極を備えている。第１電極と第２電極は、互いに間隔を空けてもよいし、離れていてもよい。第１および第２電極は、互いに間隔を空けて配置してもよいし、ある距離だけ離れていてもよい。第１電極および／または第２電極は、非金属の導電性材料で形成していてもよいし、非金属の導電性材料を備えてもよい。第１電極および／または第２電極は、一体型の非金属の導電性材料で形成してもよいし、一体型の非金属の導電性材料を備えてもよい。第１および／または第２電極は、第１および／または第２電極に（１つまたは複数の場所で）加えられる圧力または力に応じて距離が変化するように、移動可能および／または変形可能および／または柔軟な非金属導電性材料（導電性プラスチック、発泡体、および／またはゴムなど）で形成されるか、またはそれらを備えてもよい。距離の変化は一様でも非一様でもよい。ここで使われている「非金属」導電性材料とは、金、銀、アルミニウムなどのような金属ではない材料を意味する。装置は、測定モジュールをさらに備えてもよい。測定モジュールは、電極上の１つまたは複数の感知点（または複数の感知点）において、第１および／または第２電極に接続されるか、または接続可能であってもよい。測定モジュールは、第１および／または第２電極上またはそれに加えられた圧力または力に応じて、例えば、（例えば、１つまたは複数の場所で）距離を変化または減少させることによる電気信号の変化を、感知点の１つまたは複数で測定するように構成してもよい。電気信号は、第１電極と第２電極との間の静電容量の変化であってもよいし、それらを含んでもよい。測定モジュールは、各感知点で個別に、またはすべての感知点で同時に、静電容量の変化を測定するように構成してもよい。測定モジュールは、個別の測定による測定値から、第１および／または第２電極に加えられた圧力の位置、領域、および／または大きさを決定するように構成してもよい。測定モジュールは、同時の測定による測定値から加えられた圧力の大きさを決定するように構成してもよい。印加圧力量は、相対値でも実際の圧力値でもよい。

第１電極と第２電極との間の空間は、非導電性、圧縮性、および／または柔軟性のあるスペーサ層または材料によって、少なくとも部分的に充填されるか、または占有されてもよい。あるいは、第１電極と第２電極との間の距離は、１つまたは複数のギャップであってもよいし、それらを含んでもよい。ギャップがその距離を超えてもよい。ギャップは、エアギャップ、何もない空間、または空洞であってもよいし、それらを備えてもよい。第１および第２電極は、１つまたは複数のギャップによって互いに間隔を空けて、および／または分離してもよい。ギャップは、第１および第２電極に加えられる圧力または力に応じて、変更可能および／または閉鎖可能であってもよい。測定モジュールは、第１および／または第２電極上にあるいはそれに加えられた圧力または力に応じた電気信号の変化、例えば、１つまたは複数のギャップを変化させたり、減らしたり、閉じたりする電気信号の変化を、１つまたは複数の感知点で測定するように構成してもよい。

この装置は、１つまたは複数の非金属の導電性電極を使用し、従来の金属電極センサーなしで圧力感知を実現する。第１および／または第２電極に非金属の導電性材料を用いることは、金属電極を用いた従来のセンサー技術と比較して、多くの利点がある。従来の金属電極材料（金、銀、アルミニウムなど）に比べて、材料費や重量が大幅に削減できる。非金属の導電性材料は、成形可能であり得る。そのため、センサー装置の製造・組み立てが簡単になり、それに伴う製造・組み立てコストも削減できる。さらに、第１および第２電極は、成形プロセスの性質上、ほぼどのような任意のサイズ、形状、３次元（３Ｄ）形状にでも形成および／または成形することができる。これにより、実用上および機能上の多くの利点を得られる。
・電極は、複数の圧力／力センサーを必要とせずにＸＹ分解能の圧力感知を可能にする一体型の部品であるため、装置の構造と操作を大幅に簡素化することができる。
・電極は、リサイクル可能な材料で形成してもよいし、リサイクル可能な材料を備えてもよい。
・電極は、表面・形状の複雑さに関わらず、任意の表面・形状に適合させてもよい。これにより、電極の配置や配線が複雑になったり、消耗や組み立てコストの増加につながるフレキシブルプリント回路が不要になり得る。
・電極は３次元的なボリュームを持ち、より広い面積をカバーすることができるため、一般的に小型の金属電極と比較して、静電容量の変化に対する感度が高く、より大きな信号変化を生み出すことができる。
・電極は、元の製品の材料の代わりに、同じまたは類似の材料で形成されるか、またはそれらを備えることができる。例えば、感圧性ではない発泡体の靴底インサートは、その非導電性発泡体を導電性発泡体に置き換えることで感圧性インサートに変えることができ、感知電極材料は元の製品材料と同じ物理的および／または人間工学的機能を提供し、メーカーが電極を容易に組み込むことができる。
・ギャップがある場合には、圧力応答を調整するためにギャップの寸法を選択することができる。例えば、所定の電極材料と寸法の場合、ギャップの深さと幅は、ギャップを縮小および／または閉じて静電容量の変化をもたらすのに必要な所定の圧力または力を設定するように構成することができる。これにより、装置の圧力感度やダイナミックレンジを設計でコントロールすることができる。

全体として、センサー装置自体の設計の自由度が大幅に向上する。

このように、使用時には、第１および第２電極に直接または間接的に加えられた圧力または力によって、第１および第２電極が変形し、それらの間の距離／ギャップが変化／減少すると、静電容量の変化が生じ、測定モジュールによって感知点で（個別にまたは同時に）それが測定される。第１および／または第２電極上の各感知点の位置と、それぞれの感知点で測定された信号の強度に基づいて、加えられた圧力／力の位置、領域、および／または大きさを決定することができる。

この装置は、座席や靴底の圧力感知など、多くの圧力感知の応用例に使用することができるが、これらに限定されるものではない。従来の座席や靴底の圧力感知装置は、金属電極材料と金属ベースの電子装置に依存しているため、従来は非センサーであった対象物（例えば靴底）に圧力感知機能を組み込むためには、追加の電子部品が必要になる。従来のセンサーアプローチでは、ポリウレタン（ＰＵ）フォーム、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ゴムなど、対象物・製品が本来持っている素材を感知電極そのものとして利用することができなかった。そのため、製造業者や技術導入者は、本来の製造プロセスとは異なる追加の組立プロセスを導入する必要があり、より高いリスクとコストが発生する。

決定される圧力または力の位置は、１つの点または座標であってもよいし、それらを備えてもよい。加えられる圧力または力の決定された領域は、加えられた圧力分布の空間的な範囲および／または形状であってもよいし、それらを備えてもよい。領域は場所を含みうる。例えば、ある場所で大きな領域に圧力や力をかけたり、小さな領域に圧力や力をかけたりすることがある。領域の位置は、領域の中心に対応していてもよい。加える圧力や力の大きさは、加える圧力や力の強度と正の関係にある値であってもよいし、そのように構成することができる。加えられた圧力や力の大きさは、定性的な値（例えば、正規化された値や相対的な値）であっても、定量的な値（例えば、実際の圧力や力の値）であってもよい。定量的なデータが必要な場合は、既知の圧力または力の値を用いて装置を校正し、所定の関係を用いて静電容量の測定値を圧力または力の値に変換することができる。

加えられる圧力または力の複数の場所／領域、領域および／または分布がある場合、測定モジュールは、加えられる圧力の複数の場所、領域および／または大きさを決定し、圧力分布をマッピングするように構成してもよい。このように、装置は、プレッシャーマッピング装置であってもよいし、プレッシャーマッピング装置を備えてもよい。

測定モジュールは、個々の感知点から得られた各測定値を、個々の感知点からの圧力／力が加えられる点までの距離または近接度にマッピングするように構成されてもよい。測定モジュールは、マッピングされた距離から、装置に加えられた圧力の位置（例えば、ＸＹまたは絶対）を決定するように構成されてもよい。測定モジュールは、マッピングされた距離から、装置に加えられた圧力の面積または形状を決定するように構成されてもよい。例えば、マッピングされた距離は、領域の境界の位置に対応してもよい。そして、境界線の位置から領域の位置を決定することができる。第１および／または第２電極上の各感知点の相対的な位置を知ることにより、この情報を使って圧力領域の分布を構築することができる。

第１電極および／または第２電極は、非金属の導電性熱成形材料で形成されているか、またはその材料で構成されていてもよく、および／または、成形プロセスによって形成されてもよい。

第１および／または第２電極に適した材料としては、導電性プラスチック、導電性ゴム、導電性ポリマー材料および導電性フォーム、例えば、導電性アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）または導電性ＰＵ、導電性ＥＶＡ、導電性熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）および導電性熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような材料は、射出成形、熱プレス、熱ラミネーション、熱成形などのプロセスによって形成される。あるいは、そのような材料は、３Ｄプリント、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）による機械加工／フライス加工、レーザーまたはウォータージェットによる切断（例えば、均一なシート状の材料の切断）によって形成することもできる。そのような材料は、実質的に硬いものであっても、柔軟で変形可能なものであってもよい。

第１電極と第２電極は、同じまたは異なる材料で形成する、または同じまたは異なる材料で構成してもよい。第１および／または第２電極は、均一な厚さを有していても、不均一な厚さを有していてもよい。第１電極と第２電極の厚さは同じでも、異なっていても構わない。

感知点は、第１および第２電極の周辺部または周縁部に、あるいは周辺部または周縁部の近くに配置されてもよい。感知点は、第１または第２電極の周辺部または周縁部の近傍に分散していてもよい。感知点は、第１および／または第２電極の周辺部／周縁部に均等または不均等に分布していてもよい。

第２電極は、第１電極を覆うように、の真下に、より上方に、より下方に、の上に、または、の下に配置することができる。装置は、第１電極と第２電極が互いに接触できないように、ある領域では互いに恒久的に分離され、他の領域では分離されないように構成されてもよい。

感知点を持つ電極（すなわち、第１電極または第２電極）は、感知電極と呼ばれることがある。もう一方の電極（すなわち、第２電極または第１電極）は、基準電極または接地電極と呼ばれることがある。基準電極は、基準電極上の１つまたは複数の基準点または接地点で測定モジュールに接続してもよい。基準電極は、（例えば、測定モジュールの接地／基準端子に接続することで）電気的に接地されてもよい。第１電極と第２電極は、共に圧力感知層を形成してもよい。

各感知点は、導電性のトレースまたはトラックによって、測定モジュールに選択的に接続されてもよい。導電性トレース／トラックは、ワイヤ、導電性スレッド、または基板（たとえば薄いフレキシブル基板やＰＣＢなど）上に印刷／蒸着された導電性トレース／トラックであってもよいし、それらを備えてもよい。

測定モジュールは、例えば、感知回路に接続された感知点において、静電容量の変化を測定するように構成された感知回路であってもよいし、それらを備えてもよい。感知回路は、容量感知型マイクロプロセッサやマイクロコントローラなど、１つまたは複数の感知チャンネルまたは入力チャンネルを備えた容量感知型チップであってもよいし、それらを備えてもよい。容量感知型チップは、その入力ピンに接続された各感知点を介して、感知電極の静電容量の変化を測定するように構成されてもよい。静電容量測定は、感知電極の自己静電容量に基づいてもよい。静電容量測定は、任意で周波数ベースの測定であってもよい。第１電極と第２電極の間の距離が変化すると（例えば、距離／ギャップの変化を介して）、第１電極と第２電極の間の容量結合に影響を与え、その結果、測定された静電容量に変化が生じる。

各感知点は、感知回路の同じ感知入力ピンで感知回路に接続可能である。これにより、容量感知型チップに必要なチャンネル数を最小限に抑えることができる。このような容量感知型チップは低コストである。また、２つ以上の感知点（または各感知点）を、感知回路の異なる感知入力ピンで感知回路に接続することも可能である。

測定モジュールは、感知回路と感知点の間に接続されたスイッチングユニットをさらに備えてもよい。スイッチングユニットは、各感知点を感知回路に選択的に接続および／または感知回路から切断するように構成されてもよい。スイッチングユニットは、トランジスタ（汎用、ＰＮＰおよび／またはＮＰＮトランジスタなど）、リレー、および／または当技術分野で知られているその他の制御可能なスイッチング素子など、１つまたは複数のスイッチング素子により構成されてもよい。各感知点は、スイッチング素子を介して感知回路の入力ピンに接続されている、または接続可能であってもよい。このように、スイッチングユニットは、各感知点を（単一の）入力ピンから選択的に接続／切断することにより、感知回路が各感知点から個別に（すなわち、感知点をスキャンして）、すべての感知点について同時に、または任意の組み合わせの感知点について同時に、測定値または読取値を得ることを可能にする。例えば、個々の感知点から測定値を得る場合、感知回路は、その感知点を入力ピンに接続し、他のすべての感知点を入力ピンから切り離すように構成してもよい。これにより、個々の感知点からの印加圧力の位置、領域、および大きさを決定する際に、回路がショートしないようにすることができる。

測定モジュールは、スイッチングユニットに接続され、各感知点の接続および／または切断を制御する制御ユニットをさらに備えてもよい。制御ユニットは、スイッチング回路のスイッチング素子に１つまたは複数の制御信号を提供して、その動作を制御するように構成してもよい。制御ユニットは、スイッチングのタイミングおよび／または周波数を制御するように構成してもよい。

測定モジュールは、第１のモードおよび／または第２のモードで動作するように構成されてもよい。第１のモードでは、スイッチングユニットは、各感知点をスキャンして（すなわち、個々の感知点を選択的に１つずつ感知回路に接続して）、感知回路が個々の感知点から別々に測定値または読取値を得ることができるようにしてもよい。第１のモードでは、一度に１つの感知点のみが感知回路にアクティブに接続される。例えば、１つの感知点から測定または読み取りを行っている間、他の（非アクティブな）感知点を感知回路から切り離すことができる。スキャンまたはスイッチングの頻度は、身体の典型的な動きに比べて十分に高く、例えば、測定／検出がリアルタイムに見えるように、測定の遅れを最小限に抑えることができる。例えば、スキャンレートは１００－２００Ｈｚの範囲であってもよい。用途によっては、スキャンやスイッチの速度が遅くなったり速くなったりすることがある。

第２のモードでは、スイッチングユニットは、感知回路が各感知点から同時に静電容量の測定値または読取値を得ることができるように、各感知点を感知回路に同時に接続してもよい。このようにして、第２のモードでは、各感知点が測定や読み取りに寄与する。

第１のモードでは、位置、領域、および／または、加えられた圧力の大きさに関する情報を提供することができる。第２のモードでは、加えられた圧力の（総）量に関する情報を提供することもできる。第２のモードでの測定は、第１のモードでの測定の前に行うことも、後に行うこともできる。測定モジュールは、装置の動作中に、第１の動作モードと第２の動作モードを周期的および／または連続的に切り替える／交互に切り替えるように構成することができる。第１および第２のモードは、制御ユニットによって制御することができる。

電極の導電性について検討すれば、感知点で測定された静電容量の変化は、第１および第２電極の間の距離または１つまたは複数のギャップの変化／減少、すなわち、加えられた圧力の大きさ、感知点から圧力が加えられる点までの距離／近接度（または距離／ギャップが変化した位置）、および圧力が加えられた領域に依存する。したがって、加わる圧力の位置と領域が一定の場合では、測定値は加えられた圧力の大きさと正の関係を持つ値となり、加わる圧力の大きさと領域が一定の場合では、測定値は圧力の加わる位置の感知点からの距離または近接度と正の関係を持つ値となり、加わる圧力の大きさと位置が一定の場合では、測定値は圧力の加わる領域と正の関係を持つ値となる。ある領域に圧力がかかっている場合、測定によって、感知点に対する領域の境界の相対的な位置に関する情報が得られる。そのため、個々の感知点からの測定値には、圧力がかかった位置、領域、大きさなどの情報が含まれる。感知電極の周囲に配置された複数の感知点から測定を行うことで、圧力のかかった位置、領域、大きさを知ることができる（第１のモード）。この情報は、圧力領域の分布を構築するために使用できる。

すべての感知点を同時に測定した場合（第２のモード）、圧力の大きさに正の関係がある値が得られる。この（第２のモードの）測定値は、個々の感知点からの（第１のモードの）測定値と合わせて使用することで、決定された位置、領域、および／または加えられた圧力の大きさの信頼性を向上させることができる。例えば、（第２のモードの）同時測定により、加えられた圧力が、大きな領域に分散した小さな圧力なのか、小さな領域に分散した大きな圧力なのかを確認することができる。言い換えれば、（第２のモードの）同時測定を利用して、（第１のモードの）個別測定で得られた値の正しい原因を推測し、および／または、加えられた圧力の位置、領域、大きさに対する独自の解決策を見出すことができる。

第１の動作モード（スキャニングモード）は、工学的な複雑さを最小限に抑えるために、同じ一体型部品の電極で複数の測定を行う必要がある。（第１のモードで）複数の感知点をスキャンすることで、短絡を防ぐために材料を調整することなく、短い（無視できる）時間で周辺部の異なる場所を個別に測定し、圧力領域の分布をまとめて構築し、各領域にかかる圧力の大きさを通知できる。これにより、複数の感知電極からなる従来の感知技術と比較して、製造コストを大幅に削減することができる。この従来の場合、各電極は小さな局所領域のみを担い、座席などの大きな感知面をカバーするためには、相当量の電極モジュール（すなわち感知素子）が必要であった。

装置は、同一の基準電極を共有する複数の感知電極を備えてもよい。各感知電極は、測定モジュールに接続してもよい。あるいは、装置は、複数の感知電極と、それに対応する複数の基準電極を備えてもよい。その場合、各感知電極はスイッチング回路を介して感知回路に（例えば同じ入力ピンに）接続してもよい。各基準電極は、測定モジュールの同じ基準端子または接地端子に接続してもよい。いずれの場合も、測定モジュールは、各感知電極から圧力領域分布を取得するように構成すればよい。これらを組み合わせて、装置の全体的な圧力領域分布を構築してもよい。製品の空間分解能や機械的仕様を満たすために、複数の感知電極を使用してもよい。例えば、靴底に適用する場合には、複数の感知電極を備えた装置は、全体的な複合圧力領域分布の空間的解像度を向上させることができる。

第１および第２電極がギャップによって離間または分離されている装置の部分の１つまたはそれぞれにより、ギャップ部分または領域が形成され、または、設けられてもよい。装置は、第１および第２電極が間隔を空けて配置された、および／またはギャップによって分離された、１つまたは複数のギャップ部分または領域を備えてもよい。第１および第２電極は、それぞれのギャップを変化／減少／閉じられるような圧力または力が、それぞれのギャップ部分／領域に加えられたときに、各ギャップ部分／領域で互いに接近／接触するように構成することができる。

第１電極と第２電極のそれぞれは、内面と外面を備えてもよい。第１電極と第２電極の内面は、互いに向き合っていてもよい。また、ギャップ部分／領域の１つまたはそれぞれでは、第１電極と第２電極の内面がギャップによって分離してもよい。ギャップの第１電極と第２電極の内面の間において、ギャップが実質的に延在していてもよい。ギャップの１つまたはそれぞれは、幅と高さを備えてもよい。

装置は、第１電極と第２電極とを、例えば離間して分離するように構成された１つまたは複数の分離素子をさらに備えてもよい。さらに、１つまたは複数の分離素子は、１つまたは複数のギャップまたはギャップ部分／領域を提供、形成、および／または定義するように構成してもよい。ギャップの幅と高さは、分離素子によって定められてもよい。

第１電極または第２電極は、１つまたは複数の分離素子によって他方の上／下に支持または懸架されてもよい。分離素子により、ギャップ領域に隣接し、および／またはギャップ領域の間にて延在する１つまたは複数の支持部分または領域が設けられてもよい。分離素子は、第１電極と第２電極および／または第１電極と第２電極の内面の間の分離を保つように構成されてもよい。分離素子は、第１電極と第２電極の間に延在してもよい、および／または、第１電極と第２電極のいずれかまたは両方から延在してもよい。分離素子は、第１および第２電極と一体的に形成されてもよい。代替的または追加的に、分離素子は、第１および第２電極とは別個のものであってもよい。

分離素子は、実質的に硬い／非圧縮性の材料、または実質的に柔軟な／圧縮性の材料で形成される、または、備えてもよい。後者の場合、ギャップまたはギャップ部分／領域の上に直接加えられる圧力、および／または支持領域の上に加えられる（すなわち、ギャップの上に直接適用されない）圧力によって、ギャップを縮小および／または閉じることができる。

一実施形態では、分離素子の１つまたはそれぞれは、非導電性の分離層またはスペーサ層であるか、またはそれらを備える。スペーサ層は、第１電極と第２電極の間に挟まれて、第１電極と第２電極および／または第１電極と第２電極の内面を分離または分離を維持してもよい。第１電極および／または第２電極は、スペーサ層によって支持されてもよい。スペーサ層は、一体型部品の材料で構成されてもよい。

スペーサ層は、１つまたは複数の貫通孔、開口、または切欠きを備えてもよい。１つまたは複数の貫通孔、開口、または切欠きにより、ギャップまたはギャップ部分／領域が形成され、定められ、または設けられてもよい。スペーサ層のうち、貫通孔、開口、切欠きの間に隣接する部分および／または領域が、支持領域を形成してもよい。スペーサ層は、このような貫通孔や開口の配列を備えてもよい。スペーサ層の厚さにより、ギャップのサイズ／高さが定められてもよい。また、各貫通孔や開口の幅により、ギャップやギャップ部分／領域の幅が定められてもよい。第１電極と第２電極は、貫通孔、開口、切欠き部の１つまたはそれぞれの幅方向を横切って延在してもよい。

また、貫通孔や開口の１つまたはそれぞれは、スペーサ層の厚さ方向を貫通するように延在してもよい。また、貫通孔や開口の１つまたはそれぞれは、円形、正方形、長方形、多角形、または任意の形状の断面を有してもよい。各貫通孔や開口の形状および／または大きさは、同じであっても異なってもよい。貫通孔または開口は、１つまたは複数の穴、くぼみ、および／または繰り返しの幾何学的パターン／トラックを備えてもよい。あるいは、１つまたは複数の開口が、スペーサ層の厚さ方向を部分的に貫通していてもよい。例えば、１つまたは複数の開口は、スペーサ層の凹部や厚みが変化する部分であってもよいし、それらを備えてもよい。

スペーサ層は、各感知点を測定モジュールおよび／または感知回路に接続する導電性トレースまたはトラックを有してもよい。

スペーサ層は、実質的に可撓性、変形性および／または圧縮性を有していてもよい。スペーサ層は、熱成形可能な非導電性材料で形成または構成してもよいし、成形プロセスによって形成されてもよい。スペーサ層に適した材料としては、非導電性のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、シリコーンゴムなどの非導電性プラスチック、非導電性ポリマー材料、非導電性発泡体が考えられるが、これらに限定されるものではない。このような材料は、実質的に剛体であっても、柔軟であっても、変形可能であってもよく、射出成形、熱プレス、熱ラミネーション、熱成形などのプロセスを経て形成されてもよい。あるいは、そのような材料は、３Ｄプリント、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）による機械加工／フライス加工、レーザーまたはウォータージェットによる切断（例えば、均一なシート状の材料の切断）によって形成されてもよい。また、スペーサ層は、布、紙、ラテックスなどで形成してもよいし、それらを備えてもよい。スペーサ層は、第１電極および第２電極と同様またはそれ以上の弾性および／または柔軟性を有してもよい。

場合によっては、組み立てコストと複雑さをさらに最小限にするために、別の分離／スペーサ層（別の材料で作られている）を必要としないことが有利な場合もある。スペーサ層は、第１および第２電極と一体化していてもよい。第１および第２電極は成形可能であるため、カスタマイズ可能な３Ｄ構造に形成することができ、その結果、自然な張り出しおよび／または突出部を形成し、一体型スペーサとして使用することができる。

例えば、別の実施形態では、１つまたは複数の分離素子は、第１および／または第２電極の（内面）から延びる１つまたは複数の突出部であってもよいし、それらを備えてもよい。１つまたは複数の分離素子は、そのような突出部のアレイであってもよいし、それらを備えてもよい。突出部は、スペーサとして機能するように構成してもよい。スペーサは、第１および第２電極を離間した関係に保つように構成されてもよい。スペーサは、第１および／または第２電極と一体的に形成され、モノリシック構造を形成してもよい。スペーサは、第１または第２電極のそれぞれ一方の内面に取り付けられた近位端と、遠位端とを有してもよい。

ギャップまたはギャップ部分／領域は、スペーサの間および／またはスペーサに隣接する領域に形成され、設けられまたは定められてもよい。（ギャップ部分の１つまたはそれぞれの）１つまたは複数のギャップ、または、ギャップ部分／領域の１つまたはそれぞれは、１つまたは複数の突出部／スペーサの周囲、どちらかの側、および／または間の領域において実質的に延在してもよい。言い換えれば、１つまたは複数の突出部／スペーサのどちらかの側および／または間に、ギャップまたはギャップ部分が定められてもよい。

スペーサは、第１および／または第２電極の内面から、その長手方向に定められる距離だけ離れていてもよい。ギャップの大きさや高さ（厚さ方向）は、少なくとも部分的には、突出部やスペーサの１つまたはそれぞれの長さによって定められてもよい。ギャップの幅は、突出部／スペーサの形状／設計、例えば、隣接する突出部／スペーサ間の間隔によって定められてもよい。

スペーサは、第１および第２電極と同じまたは異なる材料で形成されてもよいし、異なる材料で構成されてもよい。スペーサは、第１および第２電極と同じまたは異なる電気的、熱的、および機械的特性を有してもよい。これは、スペーサを第１および／または第２電極と同じ（単一の）成形工程で形成するか、または２段階のオーバーモールド工程を使用して形成することで達成できる。

スペーサの１つまたはそれぞれの遠位端は、第１および第２電極の他方（の内面）に接触してもよい。この場合、スペーサは、第１および第２電極の他方に対して、それぞれの一方または第１および第２電極を支持してもよいし、第１および第２電極の他方がスペーサによって支持されてもよい（装置の向きに依存する）。第１電極と第２電極のいずれか一方または両方が、スペーサとして機能する１つまたは複数の突出部を備えてもよい。

また、スペーサは、第１および第２電極の他方に接触しなくてもよい。一実施形態では、第１および第２電極の他方は、スペーサが第１および第２電極の他方に接触しないように、スペーサの一部を収容するように構成された１つまたは複数の対応する貫通孔、開口または切欠きを備えてもよい。別の実施形態では、第１および第２電極は、スペーサが第１および第２電極の他方の外周の外側に位置し、スペーサが第１および第２電極の他方に接触しないような大きさになってもよい。

スペーサの長さ（または、スペーサが第１／第２電極の内面から離れる方向に延びる距離）は、貫通孔または開口の深さ（または、貫通孔または開口を構成する電極の厚さ）よりも大きくてもよい。このようにして、スペーサを備える電極と、貫通孔または開口を備える電極とは、厚さ方向にギャップ（スペーサの長手方向が穴の方向と同じである場合）を介して隔てられる。スペーサは、貫通孔や開口の側面に接触することなく、貫通孔や開口内に収まるように構成されてもよい。さらに、ギャップの大きさや高さ（厚さ方向）は、貫通孔または開口の深さ、あるいは貫通孔または開口を構成する電極の厚さによって、少なくとも部分的に決定されてもよい。

スペーサは、遠位端の占有面積（フットプリント）を最小化するように構成されてもよい。このようにすることで、遠位端が第１および第２電極の他方に接触する場合、２つの電極間の電気的接触が最小限に抑えられ、静電容量の測定に影響がでないようになる。スペーサは、近位端と遠位端をつなぐ側壁を備えてもよい。側壁は、第１および第２電極のそれぞれの内面に実質的に垂直な方向に延在してもよい。あるいは、側壁は、第１および第２電極のそれぞれの内面に対して傾斜していて、スペーサが実質的に尖っているか、あるいはスペーサの遠位端が近位端よりも占有面積や断面積が小さくなる。これにより、遠位端の占有面積を減らすことができる。さらに、スペーサに角度がついている場合、遠位端と第１および第２電極の他方との間の占有面積または接触面積は、加えられる圧力によってスペーサおよび／または電極が圧縮するため、増加し得る。これにより、静電容量の変化は、ギャップの減少による変化に加えて、測定された静電容量の変化の総量を増加させることができる。

突出部やスペーサは、突出部／スペーサを備える第１および／または第２電極と同じ材料で形成されているか、または同じ材料を含んでもよい。突出部は、突出部を備える第１および／または第２電極と一体的に形成されていてもよく、例えば、同じ成形工程で形成される。

また、突出部／スペーサは、突出部／スペーサを備える第１および第２電極の材料とは異なる材料で形成または構成され、かつ、異なる材料特性（例えば、電気伝導性および／または機械的特性）を有していてもよい。このように、突出部／スペーサは、突出部を備える第１および／または第２電極の残りの部分と異なる剛性を有していてもよい。例えば、突出部／スペーサは、異なる成形工程で形成してもよい。

突出部／スペーサは、圧力や力を加えたときに、突出部／スペーサの近くで第１および第２電極の間の固定された分離状態を維持するように、実質的に剛体であってもよい。別の例では、突出部／スペーサは、突出部／スペーサの近くで第１および第２電極の間にて変化可能な分離／ギャップとなるように、圧力または力が加わった時に突出部／スペーサが圧縮されるように、実質的に可撓性および／または弾力性があってもよい。

ギャップを変化／減少させ、および／または閉じるのに必要な圧力や力は、第１、第２電極や分離素子の可撓性や変形性によって部分的に定められ、そして、ギャップやギャップ部分／領域の寸法（すなわち、幅や高さ）によって部分的に定められてもよい。このように、スペーサ層の厚さおよび貫通孔または開口の１つまたはそれぞれの幅の構成によって、（ギャップ部分／領域の１つまたはぞれぞれの）ギャップを縮小／変更または閉じるために必要な所定の圧力または力が設定されてもよい。あるいは、１つまたは複数の突出部／スペーサの長さ、および１つまたは複数の突出部／スペーサの両側および／または間の領域の幅の構成により、（それぞれのギャップ部分／領域の）ギャップを閉じるために必要な所定の圧力または力が設定されてもよい。これにより、第１および／また第２電極の可撓性や変形性を調整する代わりに、装置の感圧性を調整することができる。

第１電極および／または第２電極は、実質的に１ｘ１０²－１ｘ１０⁶Ω／ｃｍの範囲の電気抵抗率を有してもよい。第１電極および／または第２電極の任意の２点間の抵抗は、約１０ｃｍの距離で測定して、実質的に１ｋΩから１ＭΩの間であってもよい。抵抗率が大きいということは、測定された静電容量の変化の強度が、装置に加えられた圧力の位置と個々の感知点との間の距離に応じてより強く変化することを意味し、装置の圧力感度および／または位置感知の分解能が向上する。

第１電極および／または第２電極の抵抗率および／または抵抗は、固有の材料特性（すなわち固有抵抗率）により調整することができる。代替的または追加的に、第１電極および／または第２電極の抵抗率および／または抵抗は、第１電極および／または第２電極に、１つまたは複数の穴、くぼみ、凹み、厚さの変化、および／または繰り返しの幾何学的パターン／トラックを代わりに導入することによって、本質的な材料特性を変えることなく調整することができる。例えば、第１電極および／または第２電極は、任意の２点間に所定の抵抗を定めるために、複雑な形状および／または反復する幾何学的なパターンであってもよいし、それらを備えてもよい。また、複数の窪みや凹みが規則的に並んでいても構わない。１つまたは複数の穴、くぼみ、および／または凹みによって、２つの点の間に非線形の伝導経路を定義することができる。代替的または追加的に、１つまたは複数のくぼみおよび／または凹みが、２つの点の間に複数の線形および／または非線形の伝導経路を定義することができる。

第１電極と第２電極は相互に取り替えてもよい。例えば、第２電極は、代わりに、測定モジュールおよび／または感知回路に接続可能な１つまたは複数の感知点を構成してもよい。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様の圧力感知装置の製造方法が提供される。当該方法は、第１電極と第２電極を形成することを含んでもよい。第１電極および／または第２電極は、非金属の導電性材料の一体型部品で形成してもよいし、非金属の導電性材料の一体型部品を含んでもよい。第１電極および／または第２電極は、移動可能および／または変形可能および／または柔軟な非金属の導電性材料で形成されているか、またはそれらを備えてもよい。当該方法は、第１および第２電極が距離を隔てて配置されるように、第１および第２電極を分離して配置することを含んでもよい。当該方法は、測定モジュールを提供することをさらに含んでもよい。当該方法は、さらに、測定モジュールを、第１または第２電極の１つと、１つまたは複数の感知点または電極上の複数の感知点で接続することを含んでもよい。１つまたは複数の感知点は、第１または第２電極の周辺部または周縁に（均等にまたは不均等に）分布されてもよい。当該方法は、第１または第２電極の他方に設けられた１つまたは複数の基準点または接地点で、測定モジュールを、第１または第２電極の他方と接続することをさらに含んでもよい。

当該方法は、第１電極を第２電極から、またはその逆に、積層して配置することをさらに含んでもよい。例えば、当該方法は、第２電極が第１電極からある距離だけ隔てて、第２電極を第１電極を覆うように、の真下に、より上方に、より下方に、の上に、または、の下に配置すること、また選択的に、第１および第２電極がギャップによって離されるように１つまたは複数のギャップ部分／領域が存在するように配置することをさらに含んでもよい。第１電極と第２電極は、実質的に平面的に配置してもよい。

感知点を持つ電極（すなわち、第１電極または第２電極）は、感知電極と呼ばれ得る。もう一方の電極（すなわち、第２電極または第１電極）は、基準電極または接地電極と呼ばれ得る。

当該方法は、複数の感知電極を形成し、複数の感知電極を同じ基準電極の上に、または下に配置することをさらに含んでもよい。当該方法は、測定モジュールを、それぞれの感知電極上の感知点において、それぞれの感知電極に接続することをさらに含んでもよい。

当該方法は、複数の感知電極と複数の対応する基準電極を形成することと、各感知電極を対応する基準電極に対して、例えば、対応する基準電極を覆うように、の真下に、より上方に、より下方に、の上に、または、の下に（例えば、平面的に整列するように）配置することをさらに含んでもよい。当該方法は、さらに、測定モジュールを、それぞれの感知電極上の感知点で、それぞれの感知電極に接続することと、任意に、測定モジュールを、それぞれの基準電極上の１つまたは複数の参照点または接地点で、それぞれの基準電極に接続することを含んでもよい。

第１および／または第２電極の形成には、熱成形および／または成形プロセスを用いてもよい。１つの金型で複数の分割された電極を成形することができる。

当該方法は、１電極と第２電極を分離するように構成された１つまたは複数の分離素子を形成することをさらに含んでもよい。１つまたは複数の分離素子は、さらに、ギャップが設けられるまたは形成されるように構成されてもよい。

１つまたは複数の分離素子を形成するには、熱成形および／または成形プロセスを用いてもよい。

１つまたは複数の分離素子を形成することは、非導電性の分離層またはスペーサ層を形成することを含んでもよい。スペーサ層は、実質的に可撓性であっても、剛性であってもよい。当該方法は、第１電極と第２電極を分離するために、第１電極と第２電極の間にスペーサ層を配置することをさらに含んでもよい。

第１電極、第２電極、および／または分離層／スペーサ層の形成は、射出成形、熱プレス、熱ラミネーション、および／または熱成形のいずれかの方法で行ってもよい。このような製造プロセスは安価である。また、第１電極、第２電極、および／または分離層の形成には、３Ｄプリント、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）による機械加工／フライス加工、レーザーやウォータージェットによる切断（例えば、均一なシート状の材料の切断）などが考えられる。各電極を形成する方法は、第１および／または第２電極を、非導電性の表面および／または物体に付着させて共に形成すること（例えば、第１および／または第２電極を片側の布地にオーバーモールドすること）を含んでもよい。この配置では、いずれかの電極の複数の分割された電極を成形するために１つの金型が必要になる。

分離層／スペーサ層を形成することは、スペーサ層に１つまたは複数の貫通孔、開口、または切欠きを形成して、ギャップ部分の１つまたはそれぞれのギャップを構成することをさらに含んでもよい。スペーサ層を形成することは、さらに、スペーサ層に貫通孔のアレイを形成することを含んでもよい。

別の実施形態では、第１および／または第２電極を形成することは、第１および／または第２電極（の表面）から延びる１つまたは複数の突出部を形成することを含んでもよい。１つまたは複数の突出部を形成することは、そのような突出部のアレイを形成することを含んでもよい。突出部は、スペーサとして機能するように構成してもよい。スペーサは、第１および第２電極を離間した関係に保つように構成してもよい。スペーサは、第１および／または第２電極と一体的に形成され、モノリシック構造を形成してもよい（例えば、同じ成形工程で形成される）。スペーサを形成することは、第１および第２電極のそれぞれの表面に実質的に垂直な方向に延びる側壁を有するスペーサを形成することを含んでもよい。あるいは、第１電極と第２電極のそれぞれの表面に対して実質的に角度のついた側壁を持つスペーサを形成することで、スペーサが実質的に尖った形状になるようにしたり、および／またはスペーサの遠位端が近位端よりも占有面積や断面積が小さくなるようにすることもできる。

第１および第２電極を形成することは、第１および第２電極が間隔を空けて配置されたときに、スペーサが第１および第２電極の他方に接触しないように、突出部／スペーサの一部を収容するように構成された第１および第２電極の一方に、１つまたは複数の貫通孔、開口または切欠きを形成することをさらに含んでもよい。

任意にまたは好ましくは、第１および第２電極を形成することは、第１および第２電極の一方に、貫通孔、開口または切欠きの配列を形成して第１および第２電極の他方に突出部／スペーサの対応するアレイを収容することを含んでもよい。

本発明の第３の態様によれば、第１の態様の圧力感知装置を動作させる方法が提供される。当該方法は、第１および／または第２電極に圧力または力が加えられたときに、第１および第２電極間の距離（または任意に、１つまたは複数のギャップ）の変化に応じて、第１および第２電極の間の静電容量の変化を、各感知点で個別に、または任意にすべての感知点で同時に測定することを含んでもよい。当該方法は、さらに、第１および／または第２電極に加えられた圧力の領域、位置および／または大きさを決定することを含んでもよい。

第１および／または第２電極上の印加圧力の領域、位置および／または大きさを決定するステップは、個々の感知点から得られた各測定値を、個々の感知点から圧力／力が加えられる点までの距離または近接度にマッピングすることをさらに含んでもよい。当該ステップは、マッピングされた距離から、第１および／または第２電極に加えられた圧力の領域および／または位置を決定することをさらに含んでもよい。領域を決定することは、加えられた圧力の形状を決定することを含んでもよい。当該方法は、決定された領域、位置および／または加えられた圧力の大きさから圧力領域分布を決定することをさらに含んでもよい。

静電容量の変化は、測定モジュールで測定してもよい。各感知点における静電容量の変化を個別に測定するには、各感知点を順次スキャニングすることが必要である。スキャニングは、１つの感知点または感知点の任意の組み合わせのみが任意の時間に測定モジュールに接続されるように、各感知点を測定モジュールに選択的に接続および切断することを含んでもよい。これにより、個々の感知点から加えられた圧力の位置、領域、および大きさを決定する際に、回路がショートしないことを確実にすることができる。

例えば、１つの感知点から測定または読み取りを行っている間、他の（非アクティブな）感知点を感知回路から切り離してもよい。スキャン周波数は、身体の典型的な動きに比べて十分に高く、例えば、測定／検出がリアルタイムであると認識されるように、測定の遅れを最小限に抑えることができる。例えば、スキャンレートは１００－２００Ｈｚの範囲でよい。用途によっては、スキャン速度を遅くしたり速くしたりすることができる。

複数の感知点をスキャンすることで、短い（無視できる）時間内に異なる場所から個別に測定／読み取りを行い、圧力領域の分布をまとめて構築し、短絡を防ぐために材料を調整することなく、ある領域にかかる圧力の大きさを通知できる。これにより、複数の感知電極からなる従来の感知技術と比較して、製造コストを大幅に削減することができる。この従来の場合、各電極は小さな局所領域のみを担い、座席などの大きな感知面をカバーするためには、相当量の電極モジュール（すなわち感知素子）が必要であった。

各感知点における静電容量の変化を同時に測定することは、各感知点を測定モジュールに接続することを含んでもよいる。

変化を測定することは、測定モジュールにおいて、静電容量式感知チップの単一の入力ピンを使用して測定することを含んでもよい。

本発明の第４の態様によれば、第１の態様による１つまたは複数の圧力感知装置を含む靴の中敷きが実現される。

本発明の第５の態様によれば、第１の態様による１つまたは複数の圧力決定装置を含む自動車または航空機用座席を実現する。

本発明の第６の態様によれば、第１の態様による１つまたは複数の圧力感知装置を含む消費者製品が提供される。消費者製品は、電話ケース、ラップトップ、または壁、テーブル、もしくは物体の表面、あるいはそれらで構成されていてもよく、１つまたは複数の圧力感知装置は、１つまたは複数のトラックパッドを実現するように構成されている。消費者製品は、コンピューティングデバイスに接続可能であり、決定された位置、領域、および／または１つまたは複数の検知装置に加えられた圧力の大きさに基づいて、コンピューティングデバイスの１つまたは複数の機能を制御するためのユーザーインターフェースを提供することができる。

発明の態様および／または実施形態は、本明細書に記載または定義されている特徴のうち、どれかひとつのまたは複数の特徴を含むことができる。発明の別々の態様および／または実施形態の文脈で説明されている特徴は、共に使用されてもよく、除去または交換されてもよく、および／または交換可能である。同様に、簡潔にするために、１つの実施形態の文脈で特徴を説明していますが、これらは別々に、または任意の適切な一部の組合せで提供することもできる。装置に関連して記述された特徴は、方法に関して定義可能な対応する特徴を持つことができ、その逆もまた同様であり、これらの実施形態は具体的に想定される。

本発明をよく理解するために、以下では、添付の図面を参照して、例示としてのみ実施形態を説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、上段に本発明による圧力感知装置の概略図を、下段に上段の装置のスイッチングユニットを示している。 図２ａは、本発明の実施形態による図１の装置の感知層の概略断面図である。 図２ｂは、本発明の実施形態による図１の装置の感知層の概略断面図である。 図３は、本発明による図１の装置の感知層の概略断面図である。 図４（ａ）～（ｃ）は、本発明のさらなる実施形態による図１の装置の感知層の概略断面図である。 図５（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、一実施形態による図３の感知層の上面図、側面図、および分解図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図２および図５の感知層を備えた圧力マッピング装置を靴の中敷きに組み込んだ実施形態の分解図および側面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）、（ｂ）の装置からの圧力マップの例である。 図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図３および図５の感知層を備えた圧力マッピング装置を靴の中敷きに組み込んだ別の実施形態の分解図および側面図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）、（ｂ）の装置からの圧力マップの例である。 図８（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、実施形態による図４（ｂ）の感知層の断面図、分解図、上面図および側面図である。図８（ｄ）は、図８（ａ）～（ｃ）の感知層の圧力マップの例である。 図９（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、別の実施形態による図４（ｂ）の感知層の上面図、側面図、および分解図である。 図１０（ａ）～（ｃ）は、図１の装置の異なる測定構成を示している。 図１１は、圧力領域と位置を決定するための技術を示している。 図１２（ａ）～（ｆ）は、異なる圧力分布の場合の測定例を示している。 図１３（ａ）～（ｇ）は、図３の感知層の電極の抵抗を制御するための異なる構成を示している。 図１４（ａ）～（ｃ）は、任意の形状の表面に適合した感知層を示し、図１４（ｄ）～（ｅ）は、任意の形状に形成された感知層を示す。 図１５は、図１に示した複数の装置からなるシステムを示している。 図１６（ａ）は、座席に組み込まれた複数の圧力感知装置を示している。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の座席から得られた、概略的に異なる圧力マップを示している。 図１７は、スマートフォンやタブレットのケースに組み込まれた図１の装置を示している。 図１８は、コンピューティングデバイスのトラックパッドに組み込まれた図１の装置を示している。 図１９は、壁の表面に組み込まれた図１の装置を示している。 図２０は、図１の装置をテーブルの表面に組み込んだものである。

なお、図は模式的なものであり、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。これらの図の各部分の相対的な寸法や比率は、図面を明瞭かつ便利にするために、誇張または縮小して表示されている場合がある。同じ参照符号は、一般的に、変更されたおよび／または異なる実施形態における対応するまたは類似の特徴を参照するために使用される。

図１（ａ）（上段）は、本発明の実施形態による圧力感知装置１０００の概略図である。装置１０００は、圧力感知層１００が、感知層１００の外周部またはその近傍に位置する複数の感知点Ｓ１、Ｓ２において、測定モジュール５００に接続されている。感知層１００は、図２を参照して以下でより詳細に説明されるように、感知層１００上に、または感知層１００（のどちらかの側）に加えられた圧力または力に応じて、電気信号（静電容量）の変化を出力するように構成されている。測定モジュール５００は、電気信号を測定し、測定された電気信号に基づいて、感知層１００に加えられた圧力の位置、領域、および大きさを決定するように構成されている。

測定モジュール５００は、圧力で誘起された、感知点Ｓ１、Ｓ２における静電容量の変化を測定するように構成された感知回路３００を備える。一実施形態では、感知回路３００は、容量感知型マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラのような、１つまたは複数の感知／入力チャネルまたはピン３２０を有する容量感知型チップである。感知回路３００は、スイッチングユニット２００を介して感知点Ｓ１、Ｓ２に接続されている（その一例は、図１（ａ）の下段に詳細に示されている）。スイッチングユニット２００は、感知点Ｓ１、Ｓ２を感知回路３００に／から選択的に接続／切断するように構成されている。スイッチング回路２００は、トランジスタ（例えば、汎用、ＰＮＰおよび／またはＮＰＮトランジスタ）、リレーおよび／または当技術分野で知られている他の制御可能なスイッチング素子などの複数のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２を備える。図１（ａ）に示す実施形態では、各感知点Ｓ１、Ｓ２は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２を介して、感知回路３００の同一の入力ピン３２０に接続されている。したがって、スイッチングユニット２００によって、各感知点Ｓ１、Ｓ２を選択的に接続／切断することにより、単一の入力ピン３２０のみを使用して、各感知点Ｓ１、Ｓ２から個別に、すべての感知点Ｓ１、Ｓ２において同時に、および／または感知点Ｓ１、Ｓ２の任意の組み合わせから、測定値または読取値を感知回路３００が取得できる。あるいは、図１（ｂ）に示すように、各感知点Ｓ１、Ｓ２は、感知回路３００の異なる入力ピン３２０に接続されてもよい。以下、図１０および図１１を参照して、測定構成について詳しく説明する。

各感知点Ｓ１、Ｓ２は、導電性トレース４０を介して測定モジュール５００に接続されている。例えば、導電性トレース４０は、基板またはプリント回路基板（または別個のスペーサ層、図７ａおよび７ｂ参照）上のワイヤ、導電性スレッド、または導電性トラックであるか、またはこれらで構成されていてもよく、これらは可撓性を有していてもよい（不図示）。図１（ａ）および１（ｂ）では、入力ピン３２０への接続のみが示されているが、測定に必要な感知層１００と感知回路３００との間の追加の接続があってもよい（不図示）。例えば、感知層１００の１つまたは複数の部分は、導電性トレース４０（下記参照）を介して、感知回路３００の接地ピンまたは基準ピンに接続されてもよい。

測定モジュール５００は、スイッチングユニット２００に接続された制御ユニット４００をさらに備え、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２を制御し、その結果、感知点Ｓ１、Ｓ２と感知回路３００との間の接続を制御する。制御ユニット４００は、マイクロコントローラやマイクロプロセッサチップであってもよいし、それらを備えてもよい。制御ユニット４００は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のそれぞれの制御入力／終端に接続され、各スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のスイッチングのタイミングや周波数を制御するように構成された出力信号を出力する複数の入出力（Ｉ／Ｏ）チャンネル４１０を備えている。なお、スイッチングのタイミングや周波数は、制御ユニット４００や制御ユニット４００と通信する他のコンピューティングデバイス上で動作するソフトウェアプログラムによって制御されてもよい。トランジスタである場合の制御可能なスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２の構成例が、図１（ａ）および図１（ｂ）の下段に示されている。上記のスイッチング動作は、他の方法で、および／または、他のアクティブまたはパッシブなスイッチングコンポーネントを使用して実現でき得ることが理解できるであろう。

制御ユニット４００はさらに、加えられた圧力の位置、領域、および大きさを決定するために、感知回路３００から（例えば、Ｉ／Ｏチャネル４１０を介して）測定データを受信するように構成されている。加えられる圧力の位置、領域、および大きさの計算は、制御ユニット４００上で動作する適切なソフトウェアを使用してオンチップで実行することができる。制御ユニット４００は、データを保存、処理および／または分析するように構成されてもよい。代替的または追加的に、制御ユニット４００は、制御ユニット４００から測定データを受け取り、処理し、保存し、および／または分析するように構成されたソフトウェアを実行するリモートコンピューティングデバイス（不図示）と通信してもよい。例えば、コンピューティングデバイスは、装置１０００から得られたデータを視覚化するように構成してもよい。コンピューティングデバイスは、データを視覚化し、装置１０００を制御するように構成されたユーザーインターフェースを備えてもよい。圧力の位置、領域、および、大きさの決定については、図１２を参照して以下で詳しく説明する。

感知層１００は、感知点Ｓ１、Ｓ２において感知回路３００により測定可能な感知層１００の変形を通じて、圧力によって誘発される静電容量の変化を出力するように構成されている。あるいは、感知回路３００は、市販の容量性検知マイクロプロセッサ（ＣＳＭ）またはマイクロコントローラであるか、またはそれらを備えてもよい。このようなＣＳＭは、圧力感知用のマイクロプロセッサやロードセルと比較して、一般的に安価であり、感知入力ピン３２０の数も少なくて済む。各感知点Ｓ１、Ｓ２が同じ入力ピン３２０に接続されている図１（ａ）の実施形態では、使用される入力ピンの数が少ないため、ピンの数が多いマルチチャネルＣＳＭ（例えば、８チャネル対１６チャネル）ではなく、安価な代替ＣＳＭ（例えば、少数チャネル）を使用することができる。

図２ａは、装置１０００の一般的な形態と動作原理を説明するための、一般的な圧力感知層１００の断面図である。感知層１００は、第１電極１０と、第１電極１０から厚さ方向Ｚに間隔をあけて配置された第２電極２０とを備え、電極１０、２０が互いに距離ｄだけ離れているようになっている。換言すれば、２つの電極１０、２０は、一方の上に他方を積層させる態様で配置されている。第２電極２０は、第１電極１０の上に配置された状態を示しているが、２つの電極１０、２０の順序は交換可能である。例えば、第２電極２０は、第１電極１０の下に配置してもよい。

第１電極１０および／または第２電極２０は、可動性および／または変形性および／または柔軟性を有する材料で形成されているか、またはそのような材料を有する。第１電極１０および第２電極２０の一方またはそれぞれは、互いに対して移動が可能である、または、第１電極１０および／または第２電極２０は、いずれかの電極１０、２０に（すなわち、感知層１００のいずれかまたは両方の側から）加えられる圧力または力に応じて、１つまたは複数の場所で電極１０、２０の間の距離ｄを（一様にまたは不均一に）減少／変化させるように、変形および／または屈曲されてもよい。これは、図２ａにおいて、第２電極２０が、圧力／力がない状態で実質的に変形していない／屈曲していない位置（ｉ）と、矢印で示すように距離ｄを減少させる圧力または力が感知層１００の第２電極２０側から第２電極２０に加えられた状態で実質的に変形した／屈曲した位置（ｉｉ）として示されている。したがって、装置１０００が動作するためには、少なくとも圧力または力が加えられるべき電極は、実質的に変形可能および／または柔軟であるか、または屈曲可能である。もう一方の電極は、用途に応じて、実質的に硬いものであっても、変形可能なものであってもよい。例えば、感知層１００全体が柔軟であることが要求される場合には、両電極１０、２０は変形可能／柔軟であることになる。

第１電極１０の静電容量は、第２電極２０との近接度または距離に影響され、その逆もまた同様である。このように、感知層１００に加えられた圧力または力に応じて距離ｄが変化／減少すると、第１および第２電極１０、２０の間の静電容量が変化し、それが感知点Ｓ１、Ｓ２で感知回路３００によって測定され得る。これが装置１０００の動作原理の基本であり、以下で詳しく説明する。さらに、装置１０００の動作は、電極１０、２０と、圧力／力を印加する物体または身体との容量結合には依存しない。

感知点Ｓ１、Ｓ２は、第１電極１０と第２電極２０のいずれにも配置することができる。感知点Ｓ１、Ｓ２を持つ電極を感知電極とする。他方の電極は、１つまたは複数の基準点で感知回路３００の接地ピンまたは基準ピン（不図示）に接続された基準電極である。

電極１０、２０の間の距離ｄまたは空間は、電極１０、２０がエアギャップまたは空隙のようなギャップによって互いに分離されるように、実質的に空であってもよい。あるいは、電極１０、２０の間の空間は、加えられた圧力／力（不図示）の下で電極１０、２０の間の距離ｄが変化することが可能となるために、実質的に圧縮可能で弾力性のある非導電性のスペーサ層またはスペーサ材料によって、少なくとも部分的に満たされるか、または占有されてもよい。例えば、スペーサ層／材料は、ＡＢＳ、ＥＶＡ、ＰＵ、ゴム、または発泡体で形成されているか、またはそれらを備えてもよい。

図２ｂは、電極１０、２０がギャップによって互いに分離されている感知層１００の例を示している。本実施形態では、感知層１００は、第１および第２電極１０、２０がギャップによって分離された１つまたは複数のギャップ部分１１０を含む。ギャップ部分１１０の外側は、第１および第２電極１０、２０が１つまたは複数の分離素子（不図示）によって分離された１つまたは複数の支持部分１２０である。分離素子は、第１および第２電極１０、２０の間の分離を維持し、ギャップが設けられるまたは形成されるように構成されている。このように、分離素子は、感知層１００の全体的な構造を支えている。図３、および、図４乃至図７に示されて後述されるように、分離素子は、第１および／または第２電極１０、２０とは別個のものであってもよいし、一体のものであってもよい。

第１電極１０および第２電極２０は、導電性プラスチックやポリマー（例えば、導電性のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、導電性のエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、導電性のポリウレタン（ＰＵ））などの非金属導電性材料で形成されているか、またはそれらの一体物で構成されている。このような材料は熱成形が可能であり、射出成形、熱プレス、その他の熱成形プロセスなど、既知の成形プロセスを用いて形成することができる。これにより、電極形状や装置１０００自体の設計自由度が大幅に向上する。

一実施形態では、感知電極（すなわち、第１または第２電極１０、２０）の電気抵抗率は、実質的に１ｘ１０²～１ｘ１０⁶Ω／ｃｍの範囲にある。これは、約１０ｃｍの距離にわたって測定された感知電極上の任意の２点間の抵抗値が、実質的に１ｋΩから１ＭΩの間であることを意味する。基準電極（すなわち、第１または第２電極１０、２０の他方）は、感知電極と同じ抵抗率を有していてもよいし、異なる抵抗率を有してもよい。例えば、基準電極は、感知電極よりも実質的に低い抵抗率を有してもよい。

図３は、分離素子が、第１および第２電極１０、２０の間に配置された非導電性の分離層またはスペーサ層３０であるか、またはそれを含む感知層１０１の実施形態を示している。スペーサ層３０は、ギャップを形成／設ける１つまたは複数の開口３２を備えており、その結果、ギャップ部分）１１０および支持部分１２０が形成されている。ギャップまたはギャップ部分１１０の幅Ｗは、開口３２のサイズおよび形状によって定められる。このように、スペーサ層３０は、支持部分１２０において、第１および第２電極１０、２０を分離し、また、電気的に絶縁する。

スペーサ層３０は、非導電性のプラスチックまたはポリマー材料（例えば、ＡＢＳ、ＥＶＡ、またはＰＵ）、または他の任意の熱成形可能な非導電性材料で形成されるか、またはそれらで構成され得る。このようにして、スペーサ層３０は、成形プロセスを用いて形成することもできる。あるいは、スペーサ層３０は、布や紙などの繊維状の材料で形成されたり、それらを含み得る。スペーサ層３０が熱成形可能な非導電性材料で形成されているか、または熱成形可能な非導電性材料で構成されており、成形プロセスによって製造される場合、開口３２は、同じ成形プロセスによって形成することができる。あるいは、開口３２は、スペーサ層３０を形成する均一なシートから材料を選択的に切断または除去して形成してもよい。

スペーサ層３０は、用途に応じて、実質的に剛体であってもよいし、変形可能／柔軟であってもよい。例えば、感知層１００全体が柔軟であることが要求される場合、第１および第２電極１０、２０とスペーサ層３０の両方が変形可能／柔軟な材料で形成されるか、またはそれらを備えてもよい。スペーサ層３０が柔軟／変形可能である場合、加えられた圧力の下で圧縮することができ、第１および第２電極１０、２０の間のギャップを変化させることができる。この場合、感知層１０１は、ギャップ部分１１０だけでなく、支持部分１２０に加えられた圧力にも反応することができる。

感知層１０１は３層構造として示されているが、装置１０００の動作原理を変更することなく、感知層１０１が追加の導電性／非導電性層から構成されてもよいことを理解できるであろう。例えば、スペーサ層３０自体が多層構造で形成されてもよい。

図４（ａ）～（ｃ）は、第１および第２電極１０、２０が分離され、別個のスペーサ層３０を使用せずにギャップが形成される、感知層１０２の代替的な実施形態を示す。本実施形態では、分離素子は、第２電極２０の内面２０ｉから延びてスペーサとして機能する１つまたは複数の突出部２４であるか、またはそれらを含む（ただし、電極１０、２０のいずれかまたは両方がそのような突出部を備えることができることは理解できるであろう）。感知層１０２のスペーサ２４は、第１および／または第２電極１０、２０と一体的に形成されているため、モノリシック構造を形成している（例えば、同じ成形工程で形成されている）。本実施形態では、ギャップまたはギャップ部分１１０の幅Ｗは、隣接するスペーサ２４の間の領域および／またはスペーサ２４を囲む領域によって定義される。

図４（ａ）の実施形態では、スペーサ２４は、第１電極１０の周縁部を超えて配置され、第１電極１０に接触せずに、（非導電性の）支持面Ｓまで延びている。図４（ｂ）の実施形態では、スペーサ２４は、第１電極１０に設けられた１つまたは複数の開口１２を通って支持面Ｓまで延び、第１電極１０に接触しない（すなわち、スペーサ２４は、開口１２の側面に接触しないように開口１２内に収まっている）。いずれの例においても、スペーサ２４は、感知層１０２の厚さ方向（すなわちＺ方向）に、第１電極１０の厚さよりも大きい長さで延在している。これにより、第１電極１０が表面Ｓに対して配置されるときには、スペーサ２４は、第１電極１０とは離間する関係となるように表面Ｓに対して第２電極２０を支持し、その結果、図示されたギャップが形成／設けられる。さらに、スペーサ２４が第１電極１０に接触していないため、第１電極と第２電極は電気的に絶縁されている。

スペーサ２４が構成する電極が変形可能である場合、スペーサ２４は加えられた圧力下で圧縮することができるため、第１および第２電極１０、２０の間のギャップを変化させることができる。この場合、感知層１０２は、ギャップ部分１１０だけでなく、支持部分１２０に加えられた圧力に反応することができる。

図４（ｃ）に示す代替構成では、電極２０を支持するスペーサ２４は、第１電極１０の表面１０ｉに直接載置されてもよい。電極１０、２０の抵抗率が比較的高いため、電極の短絡が実質的に回避でき、静電容量測定に影響を与えることはない。この場合、スペーサ２４は、スペーサ２４の遠位端と第１電極１０との間の接触面積を最小にするように構成することができる。例えば、スペーサ２４は、図４（ｃ）に示すように、実質的に凸状または尖状であってもよい。このようにして、感知層１０２に圧力が加えられると、ギャップの変化のみから生じるものに加えて、第１および／または第２電極１０、２０の材料の変形特性によってスペーサ２４と第１電極１０との間の接触面積が増加するので、測定される静電容量の変化が生じる。したがって、感知層１０２は、ギャップ部分１１０だけでなく、支持部分１２０に加えられた圧力にも応答することができる。

スペーサ２４は、第１および／または第２電極１０、２０と一体的に形成されているので、別個のスペーサ層３０を必要とする感知層１０１と比較して、感知層１０２の製造および組み立てが簡素化され得る。スペーサ２４は、第１および／または第２電極１０、２０と同じ材料で形成されているか、または同じ材料を備えており、したがって、第１および／または第２電極１０、２０と同じ電気的および／または機械的特性を有してもよい。あるいは、スペーサ２４は、第１および／または第２電極１０、２０とは異なる材料で形成または構成され、および／または、異なる電気的および／または機械的特性を有していてもよく、例えば、（図４（ｂ）および４（ｃ）の点線で示すように）２段階のオーバーモールドプロセスが用いられてもよい。このように、スペーサ２４は、例えば、図４（ｃ）に示されるように、スペーサ２４が第１電極１０の内面１０ｉ上に直接載置される場合でも、電極１０、２０が電気的に絶縁されたままとなるように、スペーサ２４は、非導電性の材料で形成されているか、または、非導電性の材料を備えてもよい。

スペーサ層３０がないため、一体型スペーサ２４および／または開口１２のサイズおよび幾何学的形状を成形プロセス中により正確に制御することができるので、感知層１０２を小さいサイズにスケールダウンするのに適しているかもしれない。例えば、射出成形により、０．０１ｍｍの公差で０．１ｍｍまでのサイズを実現することができる。これにより、例えば、０．５～１ｍｍのＸＹＺ寸法を持つ小型の圧力感知装置を、特定の形状／輪郭で製造することができ、小型の製品／オブジェクトに容易に統合することができる。一方、既製の電子式圧力センサーやロードセルは、小型の製品・物体に搭載することは困難である。

装置１０００は、ギャップが小さくなる印加圧力だけでなく、ギャップが閉じられる印加圧力にも反応する。感知層１００、１０１、１０２の感圧性は、圧力が加えられた電極がどれだけ容易に変形、屈曲してギャップを小さくし、最終的に閉じることができるかで決まる。これは、第１および／または第２電極１０、２０の剛性／柔軟性と、ギャップまたはギャップ部分１１０の形状、すなわちギャップの高さおよび幅Ｗによって決定される。例えば、ギャップの幅Ｗが大きいほど、第１および／または第２電極１０、２０を変形させたり、屈曲させたりすることが容易になる。また、ギャップの高さが小さいほど、ギャップを閉じるために必要な圧力／力は小さくなる。上述したように、ギャップまたはギャップ部分１１０の形状は、主に分離素子、すなわちスペーサ層３０の厚さおよび開口３２のサイズ／形状（感知層１０１の場合）、またはスペーサ２４の長さおよび配置（感知層１０２の場合）によって決定される。さらに、感知層１００、１０１、１０２の電極１０、２０の柔軟性／剛性は、それ自体が、電極材料の（固有の）機械的特性と、第１および／または第２電極１０、２０の厚さなどの形状によって決定されることが理解されるであろう。成形可能な材料を使用しているため、電極１０、２０の形状やギャップを設計時に容易に調整することができ、特定の用途のニーズに合わせて装置１０００の柔軟性と圧力感度を調整することができる。例えば、図４（ａ）に示すように、いずれかの電極１０、２０の内周面１０ｉ、２０ｉは、柔軟性を高めるために、１つまたは複数の凹部、隆起部および／または起伏部２０ｒを含んでもよい。

また、所定の加えられた圧力分布に対して感知回路３００が測定する信号の大きさ（応答性）は、変形部の総面積に連動する。これは、個々のギャップ部分１１０の寸法だけでなく、感知層１００、１０１、１０２の充填率、すなわち、ギャップ部分１１０によって占有される感知層１００、１０１、１０２の総面積に対する比にも連動する。充填率は、個々のギャップ部分１１０の寸法とは無関係に、例えば開口３２やスペーサ２４の数や密度によって制御することができる。そのため、用途に応じて複数の設計変数を調整し、装置の感度を調整することができる。

図５（ａ）～（ｃ）は、スペーサ層３０が開口３２のアレイを備える感知層１０１の実施形態を示している。各開口３２は、個別のギャップ部分１１０を形成および／または構成する。このように、感知層１００に加えられる圧力または力は、１つまたは複数のギャップ部分１１０のギャップを変化させ、それを感知回路３００（不図示）によって静電容量の変化として検出することができる。この例では、感知層１０１は、第２電極２０上の４つの感知点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を含む。第１電極１０は接地されている。あるいは、感知点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を第１電極１０上に配置し、第２電極２０を接地してもよい。複数の開口３２は、図示されるように実質的に同じサイズおよび形状であってもよいし、異なるサイズおよび形状（不図示）であってもよい。さらに、開口３２は、図示されるような規則的な配列（例えば、繰り返しの幾何学的なパターン）を形成してもよいし、不規則なパターン（不図示）を形成してもよい。１つまたは複数の開口３２は、細長い直線または曲線、あるいは波状のパターン（不図示）を形成してもよい。

図６（ａ）および６（ｂ）は、圧力感知靴の中敷きとして構成された感知層１０１を有する装置１０００の実施形態を示す。中敷き装置１０００は、複数の第１電極１０ａ～１０ｆと、単一の一体型のスペーサ層３０と、単一の一体型の第２電極２０とを備える。各第１電極１０ａ～ｆは、トレース４０を介して計測モジュール５００と接続される、その外周に配された複数の感知点Ｓ１～Ｓ１２を有する感知電極である。第２電極２０は、測定モジュール５００の接地／基準ピンに接続するための基準電極である。このようにして、単一の一体型の基準電極が、各個別の感知電極の基準電極を兼ねることで、組み立てや製造が簡単になる。この例では、感知電極を形成する第１電極１０ａ～ｆは、基準電極の下にある。これにより、感知電極は（通常は平らな）靴底に適合し、基準電極は、図６（ｂ）に示すように、典型的な中敷きの３Ｄ形状に形成／成形することができる。また、この配置により、接地された基準電極により、例えばユーザーの足に起因する寄生的な外部容量から感知電極を遮蔽することができる。第２電極２０の上側は、（電気的および物理的）保護および／または耐水性を実現するために、非導電性材料で被覆またはカバーされてもよく、例えば、被覆／コーティングは、防水布であってもよい。

第１電極１０ａ～ｆは、典型的な足の圧力ゾーンに従って配置されている。このように感知電極を分割することで、圧力感知の空間分解能を向上させることができる。スペーサ層３０は、複数の開口３２もゾーンに分けられて配置されており、各ゾーンは第１電極１０ａ～ｆのいずれかに対応している。同様に、この例では、単一の一体型のスペーサ層３０が第１電極１０ａ～ｆそれぞれのスペーサ層３０の役割を果たしており、組み立てや製造が簡素化される。あるいは、（第２の）基準電極および／またはスペーサ層３０は、別個の感知電極に合わせて、複数の別個のスペーサ層３０に仕切られる／分割されることができることが理解されるであろう。

導電性トレース４０は、感知層１０１の周縁部（この場合は靴底の周縁部に相当する）に延びるフレキシブル基板（例えばフレキシブルＰＣＢ）に、またはその上に形成されている。トレース４０をこのように配置することで、足によるトレース４０への直接的な圧力や力、およびそれに伴う消耗や亀裂を軽減することで、中敷き装置１０００の堅牢性を高めることができる。

各開口３２は、加えられた圧力または力に応じて、感知点における静電容量の測定される変化に寄与するギャップ部分１１０を構成する。各感知層１０ａ～１０ｆの各感知点Ｓ１～Ｓ１２をスキャンすることで、複数の力が加えられた位置・領域を判定し、圧力領域マップを構築することができる。図６（ｃ）は、ユーザーが着用したときに図６（ａ）および６（ｂ）の中敷き装置１０００から得られる可能性のある圧力領域マップの例を示す。各円はマップ上のＸＹ位置を表し、各円の半径はその位置で決定された圧力または力の強度を表している。

図７（ａ）および７（ｂ）は、第１電極１０が単一の一体型の感知電極であり、トレース４０がスペーサ層３０に組み込まれている感知層１０１を有する中敷き装置１０００の代替実施形態を示す。トレース４０は、上述したように、非導電性の材料に印刷されてもよい。あるいは、トレース４０は、導電性スレッドを、例えば布地の非導電性材料の中／上に組み込んで形成してもよい。トレース４０をスペーサ層３０の中／上に組み込むことにより、装置１０００の製造および組み立てを簡素化することができる。図７（ｃ）は、ユーザーが着用したときに図７（ａ）および図７（ｂ）の中敷き装置１０００から得られる可能性のある、対応する圧力領域マップの例を示す。

図６および図７は、複数のギャップ部分１１０を有する感知層１０１からなるものとして示されているが、装置１０００は、いかなるギャップ部分１１０もない１つまたは複数の感知層１００で形成されてもよいことが理解されるであろう。

図８（ａ）～（ｃ）は、第１電極１０の内面１０ｉから延びる３つのスペーサ１４と、第２電極２０に形成された３つの対応する開口２２とからなる感知層１０２の一実施形態を示している。この例では、スペーサ１４と開口２２が直線的に配列されている。第１電極１０は、アレイの両端に感知点Ｓ１、Ｓ２を持つ感知電極であり、第２電極２０は、接地される基準電極である。感知電極の周辺部には、追加の感知点を設けることができる。この例では、感知層１０２の幅は約５ｍｍである。使用時には、下部電極（この場合は第２電極２０）を、例えば接着剤によって表面Ｓに固定することができる。図８（ｄ）は、２つの場所で圧力をかけたときに、図８（ａ）～（ｃ）の感知層１０２から得られる可能性のある圧力領域マップの例を示している。図６、図７と同様に、各円はマップ上のＸＹ位置を表し、各円の半径はその位置で決定された圧力または力の強度を表している。

図９（ａ）～（ｃ）は、スペーサ１４と開口２２のより大きなアレイからなる感知層１０２の代替実施形態を示している。この例では、第２電極２０は、その外周に複数の感知点Ｓ１～Ｓ４が分布している感知電極であり、第１電極２０は、接地される基準電極である（ただし、第１および第２電極１０、２０のいずれかを感知電極として用いてもよい）。

測定モジュール５００は、第１のモードおよび／または第２のモードで動作するように構成してある。第１のモードでは、スイッチングユニット３００は、各感知点Ｓ１、Ｓ２を１つずつスキャンするので、感知回路３００は、個々の感知点Ｓ１、Ｓ２から別々に測定値または読取値を得ることができる。第２のモードでは、スイッチングユニット３００は、すべての感知点Ｓ１、Ｓ２を感知回路３００に接続してあるので、感知回路３００がすべての感知点Ｓ１、Ｓ２から同時に静電容量の単一の測定値または読取値を得ることができる。このようにして、各感知点Ｓ１、Ｓ２は、第２のモードでの測定または読み取りに寄与する。第１のモードでは、所定の時間に１つの感知点Ｓ１、Ｓ２のみが感知回路３００にアクティブに接続される。例えば、１つの感知点Ｓ１、Ｓ２から測定または読み取りを行っている間、他の（非アクティブな）感知点Ｓ１、Ｓ２を感知回路から切り離すことができる。スキャン周波数は、身体の典型的な動きに比べて十分に高く、例えば、測定／検出がリアルタイムであると認識されるように、測定の遅れを最小限に抑えることができる。例えば、スキャンレートは１００－２００Ｈｚの範囲でよい。用途によっては、スキャン速度を遅くしたり速くしたりすることができる。測定モジュール５００は、装置１０００の動作中に、第１の動作モードと第２の動作モードを周期的および／または連続的に切り替える／交互に切り替えるように構成してある。各周期は、Ｎ＋１回の読み取りからなる読み取りまたは測定サイクルＣ１を構成し、ここでＮは感知点Ｓ１、Ｓ２の数である。一実施形態では、スイッチングユニット３００は制御ユニット４００によって制御され、したがって、第１のモードおよび第２のモードは制御ユニット４００によって制御される。

図１０（ａ）～（ｃ）は、２つの感知点Ｓ１、Ｓ２を有する感知層１００、１０１、１０２の測定サイクルの例を示しており、各感知点Ｓ１、Ｓ２は、感知回路３００の入力ピン３２０に単一の出力を行うスイッチングユニット２００に接続されている。各スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれの感知点Ｓ１、Ｓ２が入力ピン３２０に接続された閉状態と、それぞれの感知点Ｓ１、Ｓ２が入力ピン３２０から切り離された開状態との間で切り替わるように（不図示の制御装置４００を介して）制御可能である。読み取りサイクルＣ１は、第１の動作モードで２回、第２の動作モードで１回の計３回の読み取りを行う。第１の動作モードで第１の読取値を生成するには、スイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２を開き、入力ピン３２０で感知点Ｓ１からの読取値を取得する（図１０（ａ）参照）。第１の動作モードで２回目の読み取りを行うには、スイッチＳＷ１を開き、スイッチＳＷ２を閉じ、感知点Ｓ２からの読取値を入力ピン３２０に取り込む（図１０（ｂ）参照）。第２の動作モードで読取値を生成するには、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の両方を閉じ、両方の感知点Ｓ１、Ｓ２からの読取値を入力ピン３２０に取り込む（図１０（ｃ）参照）。

第１のモードでは個々の感知点Ｓ１、Ｓ２からの読み取り、第２のモードではすべての感知点Ｓ１、Ｓ２を同時に読み取ることで、以下に詳述するように、加えられた圧力の位置、領域、大きさを決定する。測定サイクルＣ１を繰り返し（連続的または周期的に）行うことで、圧力や感知層１００、１０１、１０２との相互作用の変化をほぼリアルタイムで監視する。

各感知点Ｓ１、Ｓ２からの静電容量の測定値または読取値は、加えられた圧力の大きさに正の相関がある。電極材料の抵抗率が比較的高いため、与えられた圧力によって生じる静電容量測定値または読取値は、感知点Ｓ１、Ｓ２からの距離（ｘ）に応じて減衰する。したがって、個々の感知点Ｓ１、Ｓ２からの読取値は、圧力が加えられた領域／場所の感知点Ｓ１、Ｓ２からの／への距離／近接度、および加えられた圧力の大きさと相関がある。感知層１００、１０１、１０２の形状と、感知層１００、１０１、１０２上の感知点Ｓ１、Ｓ２の位置／場所がわかっているので、各感知点Ｓ１、Ｓ２から力が加えられた位置までの距離を計算し、その距離から位置と領域を求めることで、感知層１００、１０１、１０２に加わる圧力の位置と領域を決定することができる。

個々の感知点Ｓ１、Ｓ２からの読取値は、読取値の距離ｘに対する既知の依存性に基づいて、距離ｘにマッピングすることができる。例えば、この関係は、指数関数ｆ（ｘ）＝ｅ^-nxで近似することができる。ここで、ｅは定数を表し、ｎは減衰率を表す調整可能なパラメータで、実験的に決定／導出することができる。各感知点Ｓ１、Ｓ２で記録された静電容量の読取値に基づいて、読取値により定められる半径ｘ１、ｘ２の円を各感知点Ｓ１、Ｓ２に対して定めることができる。各感知点Ｓ１、Ｓ２から描かれた円は、圧力が加わった領域Ａの外周を示している。これにより、図１１に示すように、圧力のかかった場所と領域Ａ（ハッチングされた部分）を再現することができる。感知点（円）の数が多ければ多いほど、圧力領域マッピングの精度と空間分解能が高くなることがわかる。しかしながら、感知層１００、１０１、１０２は、用途のニーズに応じて、任意の数Ｎの感知点Ｓ１、Ｓ２、．．．Ｓ_Nを備えることができることが理解されよう。１つまたは２つの感知点Ｓ１、Ｓ２により、１次元（例えばＸまたはＹ）の位置、領域、検出を行うことができ、３つ以上の感知点Ｓ１、Ｓ２により、２次元（例えばＸＹ）の位置および領域の検出を行うことができる。

第１の動作モードで得られた測定値は、加えられた圧力の位置、領域、および大きさを決定するために使用される。図１１では長方形の領域Ａを示しているが、方法では任意の形状の領域Ａを決定することができることは理解できるであろう。第２の動作モードで得られた読取値は、感知層１００、１０１、１０２全体に加えられた総圧力に関する情報を示し、これを第１のモードの測定値と合わせて使用することで、決定された位置、領域、および／または加えられた圧力の大きさの精度／信頼性を向上させることができる。例えば、第１のモードで得られた読取値は、圧力の大きさと距離ｘの両方に依存しているため、第２のモードの測定値は、第１のモードで得られた測定値が少量の圧力を広い範囲に分散させたものであるか、またはその逆であるかを確認するために使用できる。この２つのモードを組み合わせることで、より信頼性の高い圧力領域マップが得られる。

装置１０００から得られる圧力領域マップまたは情報は、定性的なもの（すなわち、正規化された値または相対的な値を示す）であっても、定量的なもの（すなわち、圧力の実値が必要な場合）であってもよい。定量的なデータが必要な場合には、あらかじめ決められた関係を用いて、静電容量の読取値を圧力値に変換することができる。例えば、圧力の既知の値を使って装置を校正することができる。

図１２（ａ）～（ｆ）は、圧力または力の分布Ａを受けた２つの感知点Ｓ１、Ｓ２を有する感知層１００、１０１、１０２から得られた読み取りサイクルＣ１、Ｃ２（図の右側を参照）の例を示しており、ハッチングを施した領域（図の左側を参照）で示されている。各サイクルＣ１、Ｃ２は、上述のように３回の読み取り（すなわちＮ＋１）で構成されている。図１２（ａ）、（ｂ）は、感知層１００、１０１、１０２の同じサイズの領域Ａおよび位置に、それぞれ低い圧力と高い圧力／力を加えた場合に得られる異なる読取値を示している。図１２（ｃ）～（ｄ）は、圧力や力のかかる場所や大きさが異なると、読取値がどのように変化するかを示している。特に、図１２（ｄ）と図１２（ｅ）は、同じ中心位置にある異なるサイズの領域で、異なる読取値、つまり圧力分布が得られることを示している。この情報は、上述したように、感知層１００、１０１、１０２との相互作用の正確な圧力領域マップを構築するために使用される。

上述したように、加えられた圧力の空間的な位置や領域を解明する能力は、電極材料の抵抗率が比較的高いことに依存する。図１３（ａ）～（ｇ）に示すように、第１電極１０および／または第２電極２０の抵抗率および／または抵抗値は、１つまたは複数の穴、くぼみ、切欠き、凹み、厚さの変化、および／または繰り返しの幾何学的パターン／トラックを電極形状に導入することにより、本質的な材料特性を変えることなく調整することができる。これにより、任意の２点間で所定の抵抗値を得ることができる。穴、くぼみ、切り込み、および／または凹みは、規則的または不規則なアレイを形成することができる。１つまたは複数の穴、くぼみ、および／または凹みによって、２つの点の間に非線形の伝導経路を定義することができる。代替的または追加的に、１つまたは複数のくぼみおよび／または凹みが、２つの点の間に複数の線形および／または非線形の伝導経路を定めることができる。

第１および第２電極１０、２０は、上述したように、多数の異なる安価な材料および製造技術を用いて製造することができる。第１および第２電極１０、２０と、任意のスペーサ層３０とは、別々に形成／成形した後、後から一緒に組み立てることができる。材料とその特性は、靴の中敷き、自動車の内装、ウェアラブルなど、用途に応じて必要な特性を選ぶことができる。さらに、第１および第２電極１０、２０は、成形プロセスの性質上、ほぼ任意のサイズ、形状、３次元（３Ｄ）形態に形成または成形することができる（例えば、図１３および１４（ｄ）参照）。例えば、図２～９では、感知層１００、１０１、１０２および電極１０、２０を実質的に平面的な構成で示しているが、図１４（ａ）～（ｃ）に示すように、感知層１００、１０１、１０２および電極１０、２０は、複雑さに関わらず、任意の形状の物体の外面／内面Ｓに適合するように形成／成形することができる。感知層１００は、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、必要な形状に形成／成形することができる。あるいは、第１および第２電極１０、２０と任意のスペーサ層３０の両方が柔軟である場合、感知層１００、１０１、１０２を変形させて表面分布Ｓに適合させることができる。いくつかの用途では、図１４（ｃ）および（ｅ）に示すような円筒形の構成を利用して、たとえば、感知点Ｓ１～Ｓ４は実質的に平面の構成よりも、より近傍に配置することができるので、感知点Ｓ１～Ｓ４の測定モジュール５００への機械的接続を容易にすることができる。

また、図２、図３、図４に示すＺ方向は、必ずしも垂直軸ではなく、感知層１００、１０１、１０２がどのような方向に配置することができることを理解できるであろう。

図１５は、複数の別個の感知層１００からなる一般的なシステム２０００を示しており、その読取値は、例えば、制御ユニット４００またはリモートコンピューティングデバイス上で実行されるコンピュータプログラムまたはソフトウェアを介して、単一の圧力領域マップを形成するために組み合わせることができる。

図１６（ａ）は、座席に組み込まれた複数の感知層１００のシステム２０００の一実施形態を示している。図６の中敷き装置１０００と同様に、各感知層１００は、システム２０００内の特定の領域から加えられた圧力または力の位置、領域および大きさに関する情報を提供する。各感知層１００からの情報は、ソフトウェアを用いて結合され、複雑なセンサーシステム２０００のグローバル圧力マップを作成することができ、複数の感知層１００を単一の大きな感知層１００または圧力マッピング領域として効果的に扱うことができる。例えば、図１６（ａ）の座席システム２０００では、図１６（ｂ）の縦棒で示されているように、複数の感知層１００を使用して重量分布を取得し、そこから異なる着座行動を導き出すことができる。システム２０００の各異なる感知層１００は、例えば、１つまたは複数のスイッチングユニット２００を介して、感知回路３００の同じ感知入力３２０に接続することができる。あるいは、各異なる感知層１００は、異なる感知入力３２０に接続することができる。

足裏や座面の圧力マッピングへの応用に加えて、装置１０００は、ユーザーが対話する多数の日常的な対象に組み込むことができる。図１７は、最新のタッチスクリーン携帯電話のトラックパッド機能を拡張するために使用できる、携帯電話ケースに成形・統合された感知層１００の実施形態を示している。

図１８は、ノートパソコンのトラックパッドとして使用される感知層１００の一実施形態を示している。感知層１００は、タッチ／圧力センサーアレイに基づく従来のトラックパッドを、安価に製造され、より少ない感知入力ピンと感知点で正確な位置情報を提供する一体型の非金属電極に置き換えるために使用することができる。

図１９および図２０は、タッチスクリーンおよび／またはインタラクティブボードを実現するために、感知層１００を共通の表面（例えば、壁やテーブルの表面）に組み込んださらなる実施形態を示している。

本発明の実施形態は、感知回路３００の単一の入力ピン３２０を介して登録することができる、感知層１００、１０１、１０２との身体／物体の相互作用を示す単一の感知点Ｓ１、Ｓ２からの単一の静電容量測定値を生成する感知層１００、１０１、１０２を提供するものである。２つ以上の感知点Ｓ２、Ｓ２を追加し、それらを切り替えることで、力がくわえられた領域に関する相補的な情報を有利に提供することができ、より正確な位置または圧力／力の分布を構築することができる。これは、各感知点Ｓ１、Ｓ２からの読取値が、加えられた圧力／力または感知層１００、１０１、１０２との局所的な相互作用の各感知点Ｓ１、Ｓ２への相対的な接近／位置に基づいて異なるからである。

本開示を参照すれば、他の変形や変更は当業者には明らかであろう。このような変形や変更は、当技術分野で既に知られている同等の機能やその他の機能を含んでいてもよく、ここに既に記載されている機能の代わりに、またはそれに加えて使用することができる。

添付の特許請求の範囲は、特定の特徴の組み合わせに向けられているが、本発明の開示範囲には、任意の請求項で現在請求されているのと同じ発明に関連するかどうか、また本発明と同じ技術的問題の一部または全部を軽減するかどうかにかかわらず、本明細書で明示的または暗示的に開示されているあらゆる新規の特徴または特徴のあらゆる新規の組み合わせ、またはそれらの一般化も含まれることを理解する必要がある。

別々の実施形態の文脈で説明されている特徴は、単一の実施形態で組み合わせて提供することもできる。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴は、別々に、または任意の適切な一部の組合せで提供することもできる。

また、補足のために、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素やステップを除外するものではなく、単数の表記（「（ａ）」または「ａｎ」）は複数を除外するものではなく、請求項に記載されている参照符号は特許請求の範囲を限定するものと解釈してはならないことを明記する。

Claims (25)

1. 互いに距離を隔てて配置された第１電極および第２電極であり、前記電極の少なくとも１つは、非金属の導電性材料の一体型部品で構成され、または、該一体型部品を含み、前記距離は、前記第１および／または第２電極に加えられる圧力または力に応じて変化可能な、前記第１電極および前記第２電極と、
   前記第１または第２電極に当該電極上の複数の感知点で接続される測定モジュールと、
   を備える圧力感知装置であって、
   前記測定モジュールは、
   前記第１および／または第２電極に圧力または力が加えられたときの前記距離の変化に応じて、前記第１および第２電極の間の静電容量の変化を、各感知点において個別に測定し、および／または、すべての感知点において同時に測定し、
   前記第１および／または第２電極に加えられた前記圧力の位置、領域および大きさを、前記個別の測定による個別の測定値から決定し、および／または、
   前記第１および／または第２電極に加えられた前記圧力の大きさを前記同時の測定による同時の測定値から決定する、ように構成される、圧力感知装置。
2. 前記第１および／または第２電極は、前記距離を変化させるように移動可能および／または変形可能であり、および／または、熱成形可能な非金属の導電性材料で構成され、または、該非金属の導電性材料を含み、および／または、成形プロセスによって形成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記測定モジュールは、
   個々の感知点から得られた各測定値を前記個々の感知点からの距離にマッピングし、
   前記マッピングされた距離から前記第１および／または第２電極に加えられた前記圧力の位置、領域および大きさを決定するようにさらに構成され、
   任意にまたは好ましくは、前記感知点は、前記第１または第２電極の周囲に分布している、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記測定モジュールは、
   前記複数の感知点の各々を順次スキャンすることによって前記個別の測定値を取得する第１モードで作動し、
   前記同時の測定値を取得する第２モードで作動するように構成され、
   任意にまたは好ましくは、前記測定モジュールは、前記第１モードと前記第２モードとを交互に切り替えるように構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記測定モジュールは、
   前記感知点における静電容量の変化を測定するように構成された感知回路を含み、
   任意にまたは好ましくは、前記感知回路は、容量感知型マイクロプロセッサである、または、該マイクロプロセッサを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記感知点の各々は、前記感知回路の同一の感知入力ピンで、または、前記感知回路の異なる感知入力ピンで、前記感知回路に接続される、請求項５に記載の装置。
7. 前記測定モジュールは、前記感知回路と前記感知点との間に接続された切替部をさらに備え、
   前記切替部は、前記感知回路と／から各感知点を選択的に接続／切断するように構成され、個別の測定が行われる場合には単一の感知点が前記感知回路に接続され、同時の測定が行われる場合にはすべての感知点が前記感知回路に接続される、請求項５または６に記載の装置。
8. 前記第１および第２電極を分離するように構成された１つまたは複数の分離素子をさらに備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記第１電極と前記第２電極との間の前記距離は、１つまたは複数のギャップである、または、該ギャップを含み、
   前記ギャップは、前記第１および／または第２電極に加えられる圧力または力に応じて変化可能であり、
   任意にまたは好ましくは、請求項８に従属する場合には、前記１つまたは複数の分離素子は、前記１つまたは複数のギャップを設けるように構成される、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記１つまたは複数の分離素子は、前記第１および第２電極との間に配置された非導電性のスペーサ層である、または、該スペーサ層を含む、請求項８または９に記載の装置。
11. 前記１つまたは複数の分離素子は、前記第１および第２電極の間に配置された非導電性のスペーサ層である、または、該スペーサ層を含み、
    前記スペーサ層は、前記１つまたは複数のギャップを設けるための１つまたは複数の開口を備え、
    任意にまたは好ましくは、前記スペーサ層は開口のアレイを備える、請求項９に記載の装置。
12. 前記スペーサ層が、非導電性材料で形成される、または、該非導電性材料を含み、
    任意にまたは好ましくは、可撓性および／または圧縮性である、および／または、成形プロセスによって形成される、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記第１および／または第２電極は、前記１つまたは複数の分離素子を有し、
    前記１つまたは複数の分離素子は、１つまたは複数の一体成形された突出部である、または、該突出部を含み、前記突出部は、前記第１および第２電極を分離し、前記１つまたは複数のギャップが設けられるように構成されたスペーサとして機能する、請求項９に記載の装置。
14. 前記第１および／または第２電極は、前記第１および第２電極が互いに接触せずに、前記第１および／または第２電極の他方の前記１つまたは複数の突出部の一部を収容するように構成された１つまたは複数の開口を備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第１および／または第２電極の前記１つまたは複数の突出部は、前記第１および／または第２電極の他方と接触し、
    前記１つまたは複数の突出部は、前記第１および／または第２電極に加えられる圧力または力に応じて、前記第１および／または第２電極の他方の間に可変な接触領域が設けられるように構成され、
    任意にまたは好ましくは、前記１つまたは複数の突出部は、実質的に凸状および／または尖状である、請求項１３に記載の装置。
16. 前記１つまたは複数のギャップの各々は、前記１つまたは複数の突出部の周囲、該突出部の両側および／または間のいずれかの領域内に実質的に延在し、
    任意にまたは好ましくは、前記ギャップの大きさは、前記１つまたはそれぞれの突出部の長さにより少なくともその一部が定められる、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 請求項１から１６のいずれかに記載の装置を作動させる方法であって、前記作動させる方法は、
    前記第１および／または第２電極に圧力または力が加えられた場合の前記第１および第２電極の間の距離の変化に応じた、前記第１および第２電極の間の静電容量の変化を、各感知点において個別に、および、すべての感知点において同時に、感知回路にて測定し、
    前記第１および／または第２電極に加えられた前記圧力の位置、領域および大きさを前記個別の測定による測定値から決定し、および／または、加えられた前記圧力の大きさを前記同時の測定による測定値から決定することを含む、方法。
18. 前記第１および／または第２電極に加えられた前記圧力の位置および領域を決定するステップは、
    個々の感知点から得られた各測定値を前記個々の感知点からの距離にマッピングし、
    前記マッピングされた距離から、前記第１および／または第２電極に加えられた前記圧力の位置および領域を決定すること、を含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記測定するステップは、
    個別の測定が行われる場合には単一の感知点が前記感知回路に接続され、同時の測定が行われる場合にはすべての感知点が前記感知回路に接続されるように、各感知点に／から前記感知回路に対して選択的に接続／切断することを含む、請求項１７または１８に記載の方法。
20. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の圧力感知装置の製造の方法であって、前記方法は、
    前記第１電極および／または前記第２電極が、非金属の導電性材料の一体型部品で形成されるように、または、該一体型部品を含むように、前記第１電極および前記第２電極を形成し、
    前記第１および第２電極が距離を隔てて配置されるように、前記第１および第２電極を分離して配置し、
    前記電極上の複数の感知点において前記測定モジュールを前記第１または第２電極と接続すること、を含む方法。
21. 前記第１および第２電極の形成は、熱成形および／または成形プロセスを含み、
    任意にまたは好ましくは、前記第１および／または第２電極は、移動可能および／または変形可能である、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１および第２電極を分離するように構成された１つまたは複数の分離素子を形成することをさらに含み、
    任意にまたは好ましくは、１つまたは複数の分離素子を形成することが、熱成形および／または成形プロセスを含む、請求項２０または２１に記載の方法。
23. 前記１つまたは複数の分離素子を形成することは、非導電性のスペーサ層を形成することを含み、任意にまたは好ましくは、前記スペーサ層が可撓性であり、
    前記第１電極と前記第２電極との間に前記スペーサ層を配置すること、をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記配置することのステップは、前記第１および第２電極が１つまたは複数のギャップによって分離されるように、前記第１および第２電極を分離した態様で配置することを含み、
    前記スペーサ層を形成することは、前記１つまたは複数ギャップを有するように前記スペーサ層に１つまたは複数の開口を形成するステップと、
    任意にまたは好ましくは、前記スペーサ層に開口のアレイを形成するステップとを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記配置することのステップは、前記第１および第２電極が１つまたは複数のギャップによって分離されるように、前記第１および第２電極を分離した態様で配置することを含み、
    前記１つまたは複数の分離素子を形成することは、前記第１および第２電極を分離し、前記１つまたは複数のギャップを供するように構成されたスペーサとして機能するために、前記第１および／または第２電極と一体成形された１つまたは複数の突出部を形成することを含む、請求項２２に記載の方法。

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