JP2024514594A - 静電容量式座席センサならびにその製造方法およびその使用 - Google Patents

静電容量式座席センサならびにその製造方法およびその使用 Download PDF

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Abstract

一例では、車両座席センサシステムは、車両座席と、フレキシブル座席センサと、電子ユニットとを含む。車両座席は座席表面を有する。フレキシブル座席センサは、座席表面からの変形可能距離内に配置されており、1つもしくは複数の信号電極と、1つもしくは複数のグラウンド電極と、1つもしくは複数の誘電体層と、1つもしくは複数のキャパシタとを含む。各キャパシタは、対応する信号電極と、対応するグラウンド電極と、当該対応する信号電極と当該対応するグラウンド電極との間に配置された対応する誘電体層との組合せによって形成されている。電子ユニットは、フレキシブル座席センサに接続されており、フレキシブル座席センサと電気的に通信するように構成されている。フレキシブル座席センサは、フレキシブル座席センサに印加される圧力の量に比例した容量性出力を提供するように構成されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2021年4月13日付にて“CAPACITIVE SEAT SENSOR AND METHOD FOR MAKING SAME”なるタイトルで出願された米国特許出願第63/174509号明細書の優先権および利益を主張するものであり、その全体が本明細書に組み込まれる。
分野
本開示は、静電容量式座席センサならびにその製造方法およびその使用に関する。
背景
本明細書においては別段の指示がない限り、本明細書に記載される材料は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術には当たらず、このセクションに含まれることによって先行技術であるとされるべきではない。
幾つかの座席センサは、車両座席上の複数の箇所に取り付けられた単一のパッケージにおける容量性センサを使用して、複数の予め選択された位置におけるシートの変形を測定する(米国特許第10131249号明細書および同第9631987号明細書を参照)。次いで、測定された容量性出力が、乗員の存在および/または重量のような量を推定する式への入力として使用される。しかしながら、これらの量は座席が占有されているか否かを記述するものであり、着座姿勢を確認するなどの他の座席パラメータを決定するための十分な感応性を有さないことがある。
したがって、複数の車両座席パラメータに関する情報を提供することのできる同時リアルタイム車両座席センサシステムへの需要が存在する。つまり、様々な動作負荷のもとで車両座席位置の選択エリアの歪みおよび屈曲の双方に関する情報を提供することのできる座席センサが必要とされている。このようなセンサシステムは、より包括的な、使用のための車両座席システムの達成に使用することができ、これにより、座席の快適性が向上する。
概要
例示的な実施形態では、車両座席センサシステムは、車両座席と、フレキシブル座席センサと、電子ユニットとを備えている。車両座席は、座席表面を有する。フレキシブル座席センサは、座席表面からの変形可能距離内に配置されており、1つもしくは複数の信号電極と、1つもしくは複数のグラウンド電極と、1つもしくは複数の誘電体層と、1つもしくは複数のキャパシタとを含む。各キャパシタは、対応する信号電極と、対応するグラウンド電極と、当該対応する信号電極と当該対応するグラウンド電極との間に配置された対応する誘電体層との組合せによって形成されている。電子ユニットは、フレキシブル座席センサに接続されており、かつフレキシブル座席センサと電気的に通信するように構成されている。フレキシブル座席センサは、当該フレキシブル座席センサに印加される圧力の量に比例する容量性出力を提供するように構成されている。
別の例示的な実施形態では、フレキシブルセンサを製造する方法が、単一の出発シートから1つもしくは複数の所定の領域を除去することを含む。出発シートの残りの部分は、導電性構造体を有する複数の残りの領域とこれらの残りの領域にわたって連続的に延在する誘電体層とを含む。導電性構造体の全てが出発シートの残りの部分の同じ側にある。方法は、出発シートの残りの部分を順次に折り畳み、所与の残りの領域における各導電性構造体が、スタックの1つもしくは複数の隣接する残りの領域における1つもしくは複数の他の導電性構造体から、所与の残りの領域における誘電体層または隣接する残りの領域における誘電体層のうちの少なくとも1つによって離間されるスタックとして、残りの領域を配置することを含む。
別の例示的な実施形態では、車両座席の乗員の着座姿勢を決定する方法が、車両座席センサシステムのフレキシブル座席センサを直流電流で充電することを含む。フレキシブル座席センサは、車両座席のそれぞれ異なる位置に、かつ車両座席のそれぞれ異なる位置の座席表面からの変形可能距離内に配置されている。フレキシブル座席センサのそれぞれは、容量性センサを含み、かつ1つもしくは複数の信号電極、1つもしくは複数のグラウンド電極および1つもしくは複数の誘電体層を含む。方法は、各フレキシブル座席センサの放電電荷量に基づいて、フレキシブル座席センサのそれぞれから占有状態データを受信することを含む。方法は、車両座席における乗員の着座姿勢を決定するために、フレキシブル座席センサからの占有状態データを分析することを含む。
これらの実施形態および他の実施形態を、以下でより詳細に説明する。
車両座席センサシステムの一例を示す斜視図である。 図1Aの車両座席センサシステムに含まれている車両座席を示す斜視図である。 図1Aの車両座席センサシステムに含まれているフレキシブルセンサマットの一例を示す図である。 車両座席センサシステムに含まれうるフレキシブル座席センサの一例を示す概略図である。 車両座席センサシステムに含まれうるフレキシブル座席センサの別の例を示す概略図である。 車両座席センサシステムに含まれうるフレキシブル座席センサの別の例を示す概略図である。 車両座席センサシステムに含まれうるフレキシブル座席センサの別の例を示す概略図である。 車両座席センサシステムにおいて実現可能なフレキシブルセンサマットの別の例を示す概略図である。 車両座席センサシステムの一部分の一例を示す回路図である。 車両座席センサシステムの一部分の別の例を示す回路図である。 車両座席センサシステムの一部分の別の例を示す概略図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 フレキシブルセンサを製造する方法の一例を示す図である。 実験的な車両座席センサシステムにおける5つのフレキシブル座席センサのそれぞれに対する実験的な容量性放電強度を含む図である。 本明細書に記載する少なくとも1つの実施形態に従って構成された、1つのフレキシブル座席センサに対する個別の容量性放電強度を示す図である。 本明細書に記載する少なくとも1つの実施形態に従って構成された、1つのフレキシブル座席センサに対する個別の容量性放電強度を示す図である。 本明細書に記載する少なくとも1つの実施形態に従って構成された、1つのフレキシブル座席センサに対する個別の容量性放電強度を示す図である。 本明細書に記載する少なくとも1つの実施形態に従って構成された、1つのフレキシブル座席センサに対する個別の容量性放電強度を示す図である。 本明細書に記載する少なくとも1つの実施形態に従って構成された、1つのフレキシブル座席センサに対する個別の容量性放電強度を示す図である。
詳細な説明
本明細書で使用される「連続」とは、近接しているかまたは実際に接触していることを意味する。
本明細書で使用される「挟まれている」とは、別の性質もしくは別の特徴を有する少なくとも2つの物の間に挿入されるまたは封入されることを意味する。
本明細書で使用される「きわめて近い」とは、近傍していることまたは隣接して配置されていることを指す。
本明細書で使用される「直接の電気接続」とは、電気部品間、例えばグラウンド電極間の相互の物理的な電気接続のほか、他の構成要素を介した、例えば介在する電気部品の層を介した相互の電気通信も指す。
本明細書で使用される「弾性」とは、ある量を変形させ、圧縮しまたは屈曲させまたは捩じりまたは回転させても、初期形状もしくは実質的に同様の形状もしくは実質的に同様のモルフォロジに復帰し続けることができることを意味する。
本明細書で使用される「プレート」とは、平坦な平面形状の要素を意味する。こうしたプレートは、その形状の保持を可能にする任意の種類の材料を含みうる。
図1Aは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された車両座席センサシステム100(以下では「システム100」とする)の一例の斜視図である。システム100は、車両座席102、1つもしくは複数のフレキシブル座席センサ104A~104E(以下では集合的に「センサ104」または総称的に「センサ104」とする)、および電子ユニット106を含みうる。1つもしくは複数のフレキシブル座席センサ104は、システム100の一部として、フレキシブルセンサマット108に組み込まれていてよい。図1Bは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された車両座席102の斜視図である。図1Cには、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成されたフレキシブルセンサマット108が示されている。
図1Bを参照すると、車両座席102は、着座部110、バックサポート部112、レッグサポート部114、1つもしくは複数のアームレスト(図1A~図1Bには図示せず)および/または他の部分を含むことができる。着座部110およびレッグサポート部112は、座席クッション116に含まれていてよい。座席クッション116は、代替的もしくは付加的に、第1の座席クッションボルスタ118Aおよび第2の座席クッションボルスタ118B(以下では集合的に「ボルスタ118」または総称的に「ボルスタ118」とする)を含んでいてもよい。着座部110は、レッグサポート部114からバックサポート部112まで延在していてよく、ボルスタ118は、着座部110の相互に反対の各側に配置されていてよい。ボルスタ118は、座席クッション116の乗員拘束側部として機能することができる。バックサポート部112は、下方バックサポート部もしくはランバーサポート部112Aおよび上方バックサポート部112Bの一方または双方を含みうる。バックサポート部112は、例えば座席クッション116に対して固定されていてよいまたは回転可能であってよいバックアセンブリ120に含まれうる。バックアセンブリ120は、さらに、第1のウィング部122Aおよび第2のウィング部122B(以下では集合的に「ウィング部122」または総称的に「ウィング部122」とする)、バックサポート部112から延びるヘッドレスト124、および/またはウィング部122から延びる(固定されたもしくは回転可能な)1つもしくは複数のアームレストを含むことができる。ウィング部122は、バックアセンブリ120の乗員拘束側部として機能することができる。車両座席102は、陸上車両座席、航空車両座席、船舶車両座席またはその他の車両座席を含むことができるかまたはこれらであってよい。
図1A~図1Cを参照すると、フレキシブル座席センサ104は、車両座席102の1つもしくは複数の所望の位置に配置可能である。例えば、図示されているように、フレキシブル座席センサ104Aは、乗員の右脚上部の支持が予想されるレッグサポート部114に配置されている。フレキシブル座席センサ104Bは、乗員の左脚上部の支持が予想されるレッグサポート部114に配置されている。フレキシブル座席センサ104Cは、乗員の臀部の支持が予想される着座部110に配置されている。フレキシブル座席センサ104D,104Eは、バックサポート部112内、特にランバー部112A内の、乗員の脊柱の支持が予想される箇所の左右の各側に配置されている。
フレキシブル座席センサ104および/またはフレキシブルセンサマット108は、車両座席102の座席表面からの変形可能距離内に配置可能である。座席表面は、車両座席102の様々な構成要素のうちの1つもしくは複数の表面、例えば、着座部110、バックサポート部112および/またはレッグサポート部114のうちの1つもしくは複数の面を含んでいてよい。本明細書で使用される「変形可能距離」とは、車両座席102にかかる力、圧力、歪みなどがフレキシブル座席センサ104によって検出可能となる距離を含みうる。幾つかの実施形態では、変形可能距離は、座席表面から0.05ミリメートル(mm)未満、0.1mm未満、1.0mm未満、5.0mm未満、7.5mm未満、10mm未満、25mm未満の範囲にあってよく、かつ/または上述した値の任意の組合せもしくは入れ替えの範囲にあってよい。
フレキシブルセンサマット108およびフレキシブル座席センサ104は、図1Aにおける可視の位置にあってよく、かつ/または車両座席102の座席表面上に配置されていてよく、または座席表面の一部を形成していてよい。他の実施形態では、フレキシブルセンサマット108および/またはフレキシブル座席センサ104は、フレキシブルセンサマット108および/またはフレキシブル座席センサ104が車両座席102の外側から見えないよう、車両座席102の座席表面の下側および/または座席表面の内側に配置されてもよい。
電子ユニット106は、例えば、各フレキシブル座席センサ104に電気的にかつ/または通信可能に接続されていてよい。電子ユニット106は、各フレキシブル座席センサ104と通信するように構成可能である。代替的にもしくは付加的に、電子ユニット106は、各フレキシブル座席センサ104および/または各フレキシブルセンサ104の1つもしくは複数のキャパシタのそれぞれを直流電流で充電し、各フレキシブル座席センサ104および/または1つもしくは複数のキャパシタのそれぞれの放電電荷量に基づいて、各フレキシブル座席センサ104および/または1つもしくは複数のキャパシタのそれぞれの静電容量の変化量を計算するように構成可能である。
幾つかの実施形態では、システム100を容量性センサシステムとすることができる。幾つかの実施形態では、システム100は、フレキシブルプレート型静電容量式センサシステムであってよい。幾つかの実施形態では、システム100を、適応的であって弾性を有する、かつ/または変形するセンサシステムとすることができる。幾つかの実施形態では、フレキシブル座席センサ104は、自身に印加される圧力および/または力の量に比例する容量性出力を1次元、2次元または3次元で提供することができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサ104は、自身に印加される歪みの量に比例する容量性出力を提供することができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサ104は、自身に印加される歪みおよび/または応力の量に比例する容量性出力を提供することができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサ104が、自身に印加される歪みおよび/または応力の量のベクトル成分、例えばx軸成分、y軸成分およびz軸成分に比例する容量性出力を提供することができる。本明細書で使用されるx軸、y軸およびz軸とは、x軸、y軸およびz軸が相互に互いに直交する3次元座標系を定義するものである。
1つもしくは複数のフレキシブル座席センサ104は、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体を含むことができる。幾つかの実施形態では、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体はシート状であってよい。幾つかの実施形態では、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体は矩形形状であってよい。幾つかの実施形態では、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体は、信号電極、グラウンド電極および介在する誘電体層を含むことができる。幾つかの実施形態では、信号電極、グラウンド電極および誘電体層は、相互に電気的に通信可能である。幾つかの実施形態では、信号電極、グラウンド電極および誘電体層は、選択的に相互に電気的に通信可能であり、例えば、誘電体層の弾性構造および/または弾性変形がフレキシブルプレート型キャパシタ構造体のキャパシタンス閾値を超えたことに応じて電気的に通信することができる。幾つかの実施形態では、誘電体層は、信号電極とグラウンド電極との間に挟まれていてよい。幾つかの実施形態では、誘電体層は信号電極に隣接していてよい。幾つかの実施形態では、誘電体層はグラウンド電極に隣接していてよい。幾つかの実施形態では、誘電体層は、グラウンド電極および/または信号電極に物理的に接触していてよい。幾つかの実施形態では、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体は、1つもしくは複数の信号電極と、1つもしくは複数のグラウンド電極と、1つもしくは複数の誘電体層とを含んでいてよい。幾つかの実施形態では、信号電極の少なくとも1つは、誘電体層の少なくとも1つと物理的に連通していてよい。幾つかの実施形態では、グラウンド電極の少なくとも1つは、誘電体層の信号電極の外側かつ/または誘電体層の信号電極とは反対の側に配置することができ、誘電体層の外面と物理的に連通していてよい。幾つかの実施形態では、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体は、座席表面からの変形可能距離内に配置可能である。幾つかの実施形態では、フレキシブルプレート型キャパシタ構造体は、自身に印加される3次元の圧力、応力および/または歪みの量に比例する容量性出力を提供することができる。
幾つかの実施形態では、システム100は、フレキシブル座席センサ104、フレキシブルセンサマット108、電子ユニット106および/または他の要素を車両座席102のキャビティ内または車両座席102の外側座席表面内の対応する所望の位置に締結するための1つもしくは複数の接着剤または他のカプラもしくはファスナを含みうる。幾つかの実施形態では、接着剤は、熱可塑性接着剤である。
図2は、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成されたフレキシブル座席センサ200の一例の概略図である。フレキシブル座席センサ200は、本明細書の他のフレキシブル座席センサを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、フレキシブル座席センサ104のうちの1つもしくは複数は、図2のフレキシブル座席センサ200と同じ構成、またはこれに類似の構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。
一般的に、フレキシブル座席センサ200は、信号電極202もしくは信号電極層、グラウンド電極204もしくはグラウンド電極層、および信号電極202とグラウンド電極204との間に配置された介在する誘電体層206を含むことができる。したがって、フレキシブル座席センサ200は、3層フレキシブル座席センサとみなされうるかまたは称されうる。信号電極202およびグラウンド電極204および誘電体層206のそれぞれは、0.1ギガパスカル(GPa)以下のヤング率を有しうる。他の実施形態では、信号電極202およびグラウンド電極204および/または誘電体層206のうちの1つもしくは複数のヤング率は、0.1GPa超であってよい。
幾つかの実施形態では、信号電極202またはグラウンド電極204の一方または双方は、伝導性材料および/または伝導性粒子(例えば、カーボンブラック、ニッケルナノストランド、銀ナノ粒子、グラフェンナノプレートレット、グラフェンオキサイドなどのナノ粒子)を含み、この伝導性材料および/または伝導性粒子は、対応する信号電極層またはグラウンド電極層において信号電極202またはグラウンド電極204と共に含まれうるシリコーンなどのエラストマー基板またはエラストマー層の内部に集積されているか、またはその上部もしくはその内部に形成されている。例えば、伝導性材料および/または伝導性粒子は、エラストマー基板またはエラストマー層に印刷することができる。本明細書で使用される、他の修飾語(例えば、電気的、熱的)を含まない「伝導性」なる用語は導電性を指し、すなわち、伝導性材料および/または伝導性粒子は導電性材料および/または導電性粒子である。一例では、エラストマー基板またはエラストマー層は誘電体層206であり、信号電極202またはグラウンド電極204のうちの一方または双方が誘電体層206の相互に反対の各側に形成されもしくは配置されている。
信号電極202および/またはグラウンド電極204の伝導性材料および/または伝導性粒子は、信号電極202および/またはグラウンド電極204に1つもしくは複数の開口を画定するために、エラストマー基板またはエラストマー層の全体を通してまたはその上部に連続的に分散可能であり、かつ/またはエラストマー基板またはエラストマー層の上部もしくは内部に配置可能である。例えば、伝導性材料および/または伝導性粒子は、開口を画定するハッチング、メッシュまたはグリッドのパターンもしくは構造で配置可能である。このようなハッチング、メッシュまたはグリッドのパターンもしくは構造の詳細図は、図2の208に示されている。
図2には示されていないが、信号電極202またはグラウンド電極204の一方または双方は、フレキシブル座席センサ200の動作および制御のために、電気トレース、プリント回路板(PCB)、または対応する電子ユニットのもしくは対応する電子ユニット内の他の電子機器を取り付けるための、プリント回路板(PCB)インタフェースおよび/または1つもしくは複数の導電性トレースパッドを含むかまたはこれらに接続されていてよい。
誘電体層206は、シリコーンなどのエラストマー材料を含みうる。幾つかの実施形態では、誘電体層206は、とりわけ意図された量もしくは所望の量の誘電率などに依存して、内部に組み込まれる幾つかの伝導性材料を有しうる。
幾つかの実施形態では、グラウンド電極204は(例えば電子ユニットの)電気的なグラウンドに接続可能であり、したがってグラウンド電極と称されうる。信号電極202およびグラウンド電極204は、介在する誘電体層206と共に、キャパシタを形成することができる。
図3Aは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された、フレキシブル座席センサ300Aの別の例の概略図である。フレキシブル座席センサ300Aは、本明細書の他のフレキシブル座席センサを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、フレキシブル座席センサ104のうちの1つもしくは複数は、図3Aのフレキシブル座席センサ300Aと同じ構成、またはこれに類似の構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。
一般的に、フレキシブル座席センサ300Aは、信号電極302もしくは信号電極層、第1のグラウンド電極304Aもしくは第1のグラウンド電極層、第2のグラウンド電極304Bもしくは第2のグラウンド電極層、および信号電極302と第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bのうちの対応する1つとの間にそれぞれ配置された介在する第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bを含みうる。したがって、フレキシブル座席センサ300Aは、5層フレキシブル座席センサとみなされうるかまたは称されうる。図示されているように、第1の誘電体層306Aは、信号電極302と第1のグラウンド電極304Aとの間に挿入されており、第2の誘電体層306Bは、信号電極302と第2のグラウンド電極304Bとの間に挿入されている。信号電極302、第1のグラウンド電極304A、第2のグラウンド電極304B、第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bのそれぞれは、0.1ギガパスカル(GPa)以下のヤング率を有することができる。他の実施形態では、信号電極302、第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bおよび/または第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bのうちの1つもしくは複数のヤング率は、0.1GPa超であってもよい。
幾つかの実施形態では、信号電極302、第1のグラウンド電極304Aまたは第2のグラウンド電極304Bのうちの1つもしくは複数は、伝導性材料および/または伝導性粒子(例えば、カーボンブラック、ニッケルナノストランド、銀ナノ粒子、グラフェンナノプレートレット、グラフェンオキサイドなどのナノ粒子)を含み、この伝導性材料および/または伝導性粒子は、対応する信号電極層またはグラウンド電極層において信号電極302または第1のグラウンド電極304Aもしくは第2のグラウンド電極304Bと共に含まれうるシリコーンなどのエラストマー基板またはエラストマー層の内部に集積されているか、またはその上部もしくはその内部に形成されている。例えば、伝導性材料および/または伝導性粒子は、エラストマー基板またはエラストマー層に印刷することができる。幾つかの実施形態では、信号電極302および/または第1のグラウンド電極304Aが上部もしくは内部に形成されたエラストマー基板またはエラストマー層は、第1の誘電体層306Aである。幾つかの実施形態では、信号電極302および/または第2のグラウンド電極304Bが上部もしくは内部に形成されたエラストマー基板またはエラストマー層は、第2の誘電体層306Bである。
信号電極302、第1のグラウンド電極304Aおよび/または第2のグラウンド電極304Bの伝導性材料および/または伝導性粒子は、対応するエラストマー基板または対応するエラストマー層の全体を通してもしくはその上部に連続的に分散可能であり、かつ/または信号電極302、第1のグラウンド電極304Aおよび/または第2のグラウンド電極304Bに1つもしくは複数の開口を画定するためにエラストマー基板またはエラストマー層の上部もしくは内部に配置可能である。例えば、伝導性材料および/または伝導性粒子は、開口を画定するハッチング、メッシュまたはグリッドのパターンもしくは構造で配置することができる。このようなハッチング、メッシュ、またはグリッドのパターンもしくは構造の詳細図は、図2の208に示されている。
幾つかの実施形態では、第1の信号電極304Aおよび第2の信号電極304Bは、例えば、ダイレクト電気コネクタ308により、相互に電気的に接続されている。ダイレクト電気コネクタ308は、1つもしくは複数の電気トレース、周辺電極、および/または第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bを相互に電気的に接続する他の伝導性構造体を含むことができる。当該実施形態および他の実施形態では、第1のグラウンド電極304Aと第2のグラウンド電極304Bとの間に信号電極302を配置し、第1のグラウンド電極304Aと第2のグラウンド電極304Bとを直接に電気的に接続することにより、信号電極302の周囲にファラデーケージを形成することができる。信号電極302の周囲のファラデーケージは、信号電極302を周囲環境から電気的に絶縁することができ、これによりフレキシブルセンサ300Aによって生成されかつ出力される信号の信号対雑音比(SNR)が改善される。
図3Aには示されていないが、信号電極302、第1のグラウンド電極304Aおよび/または第2のグラウンド電極304Bのうちの1つもしくは複数は、フレキシブル座席センサ300Aの動作および制御のために、電気トレース、プリント回路板(PCB)または対応する電子ユニットのもしくは対応する電子ユニット内の他の電子機器を取り付けるためのプリント回路板(PCB)インタフェースおよび/または1つもしくは複数の伝導性トレースパッドを含みうるかまたはこれらに接続されうる。
第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bは、シリコーンなどのエラストマー材料を含みうる。幾つかの実施形態では、第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bは、とりわけ意図された量もしくは所望の量の誘電率などに依存して、内部に組み込まれる幾つかの伝導性材料を有しうる。
幾つかの実施形態では、第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bは(例えば電子ユニットの)電気的グラウンドに接続可能であるので、グラウンド電極と称されうる。信号電極302と第1のグラウンド電極304Aとこれらの間に挿入された第1の誘電体層306Aとは、フレキシブル座席センサ300A内に第1のキャパシタを形成することができる。信号電極302と第2のグラウンド電極304Bとこれらの間に挿入された第2の誘電体層306Bとは、フレキシブル座席センサ300A内に第2のキャパシタを形成することができる。
図3Bは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された、フレキシブル座席センサ300Bの別の例の概略図である。フレキシブル座席センサ300Bは、本明細書の他のフレキシブル座席センサを含んでよく、またはこれに含まれていてよく、または他のフレキシブル座席センサに対応していてよい。例えば、フレキシブル座席センサ104のうちの1つもしくは複数は、図3Bのフレキシブル座席センサ300Bと同じ構成、またはこれに類似の構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。
フレキシブル座席センサ300Bは、信号電極302、第1のグラウンド電極304A、第2のグラウンド電極304B、信号電極302と第1のグラウンド電極304Aとの間に配置された第1の誘電体層306A、信号電極302と第2のグラウンド電極304Bとの間に配置された第2の誘電体層306B、および第1の信号電極304Aと第2の信号電極304Bとを共に電気的に接続するダイレクト電気コネクタ308を含む、図3Aのフレキシブル座席センサ300Aと同じ配置での同じ要素を含む。
図3Bのフレキシブル座席センサ300Bは、さらに、第1のグラウンド電極304Aの外面上に配置されているかまたはこれに結合されている第1の絶縁層310Aと、第2のグラウンド電極304Bの外面上に配置されているかまたはその上に結合されている第2の絶縁層310Bとを含む。したがって、フレキシブル座席センサ300Bは、7層フレキシブル座席センサとみなされうるかまたは称されうる。本明細書で使用される、他の修飾語(例えば、電気的、熱的)を含まない「絶縁」なる用語は、電気的絶縁を指し、すなわち、第1の絶縁層310Aおよび第2の絶縁層310Bは電気絶縁層である。第1の絶縁層310Aおよび第2の絶縁層310Bは、第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bを他の物体、表面などとの望ましくない接触から保護することができ、かつ/または第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bを外部環境から電気的に絶縁することができる。同様に、図2のフレキシブル座席センサ200は、信号電極202およびグラウンド電極204の外面上に配置されているかまたはこれに結合されている第1の絶縁層および第2の絶縁層を含むことができる。
図4は、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成されたフレキシブル座席センサ400の別の例の概略図である。フレキシブル座席センサ400は、本明細書の他のフレキシブル座席センサを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、フレキシブル座席センサ104のうちの1つもしくは複数は、図4のフレキシブル座席センサ400と同じ構成、またはこれに類似した構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。
一般的に、フレキシブル座席センサ400は、第1の信号電極402Aもしくは第1の信号電極層、第2の信号電極402Bもしくは第2の信号電極層、第1のグラウンド電極404Aもしくは第1のグラウンド電極層、第2のグラウンド電極404Bもしくは第2のグラウンド電極層、第3のグラウンド電極404Cもしくは第3のグラウンド電極層、ならびにこれらの間に挿入された第1の誘電体層406A、第2の誘電体層406B、第3の誘電体層406Cおよび第4の誘電体層406Dを含みうる。第1の誘電体層406Aは、第1の信号電極402Aと第1のグラウンド電極404Aとの間に挿入されている。第2の誘電体層406Bは、第1の信号電極402Aと第2のグラウンド電極404Bとの間に挿入されている。第3の誘電体層406Cは、第2の信号電極402Bと第2のグラウンド電極404Bとの間に挿入されている。第4の誘電体層406Dは、第2の信号電極402Bと第3のグラウンド電極404Cとの間に挿入されている。
第1の信号電極402Aおよび第2の信号電極402Bおよび第1のグラウンド電極404Aおよび第2のグラウンド電極404Bおよび第3のグラウンド電極404C、ならびに第1の誘電体層406Aおよび第2の誘電体層406Bおよび第3の誘電体層406Cおよび第4の誘電体層406Dのそれぞれは、0.1ギガパスカル(GPa)以下のヤング率を有しうる。他の実施形態では、第1の信号電極402Aおよび第2の信号電極402B、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bおよび第3のグラウンド電極404C、ならびに第1の誘電体層406A、第2の誘電体層406B、第3の誘電体層406Cおよび第4の誘電体層406Dのうちの1つもしくは複数のヤング率は、0.1GPa超であってよい。
幾つかの実施形態では、第1の信号電極402A、第2の信号電極402B、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bまたは第3のグラウンド電極404Cのうちの1つもしくは複数は、伝導性材料および/または伝導性粒子(例えば、カーボンブラック、ニッケルナノストランド、銀ナノ粒子、グラフェンナノプレートレット、グラフェンオキサイドなどのナノ粒子)を含み、この伝導性材料および/または伝導性粒子は、対応する信号電極層または対応するグラウンド電極層において第1の信号電極402A、第2の信号電極402B、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bまたは第3のグラウンド電極404Cと共に含まれうるシリコーンなどのエラストマー基板またはエラストマー層の内部に集積されているか、またはその上部もしくはその内部に形成されている。例えば、伝導性材料および/または伝導性粒子を、エラストマー基板またはエラストマー層に印刷することができる。幾つかの実施形態では、第1の信号電極402Aおよび/または第1のグラウンド電極404Aが上部もしくは内部に形成されているエラストマー基板またはエラストマー層は、第1の誘電体層406Aである。幾つかの実施形態では、第1の信号電極402Aおよび/または第2のグラウンド電極404Bが上部もしくは内部に形成されているエラストマー基板またはエラストマー層は、第2の誘電体層406Bである。幾つかの実施形態では、第2の信号電極402Bおよび/または第2のグラウンド電極404Bが上部もしくは内部に形成されているエラストマー基板またはエラストマー層は、第3の誘電体層406Cである。幾つかの実施形態では、第2の信号電極402Bおよび/または第3のグラウンド電極404Cが上部もしくは内部に形成されているエラストマー基板または層は、第4の誘電体層406Dである。
第1の信号電極402A、第2の信号電極402B、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bおよび/または第3のグラウンド電極404Cの伝導性材料および/または伝導性粒子は、第1の信号電極402A、第2の信号電極402B、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bおよび/または第3のグラウンド電極404Cに1つもしくは複数の開口を画定するために、対応するエラストマー基板または対応するエラストマー層の全体を通してもしくはその上部に連続的に分散可能であり、かつ/またはエラストマー基板またはエラストマー層の上部もしくは内部に配置可能である。例えば、伝導性材料および/または伝導性粒子は、開口を画定するハッチング、メッシュまたはグリッドのパターンもしくは構造で配置することができる。このようなハッチング、メッシュ、またはグリッドのパターンもしくは構造の詳細図は、図2の208に示されている。
幾つかの実施形態では、第1の信号電極404Aと第2の信号電極404Bとは、例えば第1のダイレクト電気コネクタ408Aにより相互に電気的に接続されている。幾つかの実施形態では、第2の信号電極404Bと第3の信号電極404Cとは、例えば第2のダイレクト電気コネクタ408Bにより相互に電気的に接続されている。第1のダイレクト電気コネクタ408Aおよび/または第2のダイレクト電気コネクタ408Bは、1つもしくは複数の電気トレース、周囲電極、および/または第1のグラウンド電極404Aおよび第2のグラウンド電極404Bおよび/または第2のグラウンド電極404Bおよび第3のグラウンド電極404Cを相互に電気的に接続する他の伝導性構造体を含むことができる。当該実施形態および他の実施形態において、第1のグラウンド電極404Aと第2のグラウンド電極404Bとの間に第1の信号電極402Aを配置し、第2のグラウンド電極404Bと第3のグラウンド電極404Cとの間に第2の信号電極402Bを配置し、第1のグラウンド電極404Aと第2のグラウンド電極404Bとを相互に直接に電気的に接続し、第2のグラウンド電極404Bと第3のグラウンド電極404Cとを相互に直接に電気的に接続することにより、第1の信号電極402Aおよび第2の信号電極402Bの周囲にファラデーケージを形成することができる。第1の信号電極402Aおよび第2の信号電極402Bの周囲のファラデーケージは、フレキシブルセンサ400により生成および出力される信号の信号対雑音比(SNR)を改善するために、周囲環境から第1の信号電極402Aおよび第2の信号電極402Bを電気的に絶縁することができる。
図4のフレキシブル座席センサ400は、さらに、第1のグラウンド電極404Aの外面上に配置されているかまたはこれに結合されている第1の絶縁層410Aと、第3のグラウンド電極404Cの外面上に配置されているかまたはこれに結合されている第2の絶縁層410Bとを含む。したがって、フレキシブル座席センサ400は、11層フレキシブル座席センサとみなされうるかまたは称されうる。幾つかの実施形態では、第1の絶縁層410Aおよび第2の絶縁層410Bは、第1のグラウンド電極404Aおよび第3のグラウンド電極404C上に配置されかつ当該第1のグラウンド電極404Aおよび第3のグラウンド電極404Cに隣接していてよい。第1の絶縁層410Aおよび第2の絶縁層410Bは、第1のグラウンド電極404Aおよび第3のグラウンド電極404Cを他の物体、表面などとの望ましくない接触から保護することができ、かつ/または第1のグラウンド電極404Aおよび第3のグラウンド電極404Cを外部環境から電気的に絶縁することができる。代替的に、第1の絶縁層410Aまたは第2の絶縁層410Bの一方または双方が省略され、その結果10層または9層のフレキシブル座席センサを得ることができる。
図4には示されていないが、第1の信号電極402A、第2の信号電極402B、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bおよび/または第3のグラウンド電極404Cのうちの1つもしくは複数は、フレキシブル座席センサ400の動作および制御のために、電気トレース、PCBもしくは対応する電子ユニットのまたは対応する電子ユニット内のその他の電子機器を取り付けるためのPCBインタフェースおよび/または1つもしくは複数の導電性トレースパッドを含みうる、またはこれらに接続されうる。
第1の誘電体層406A、第2の誘電体層406B、第3の誘電体層406Cおよび第4の誘電体層406Dは、シリコーンなどのエラストマー材料を含みうる。幾つかの実施形態では、第1の誘電体層406A、第2の誘電体層406B、第3の誘電体層406Cまたは第4の誘電体層406Dのうちの1つもしくは複数は、とりわけ意図された量または所望の量の誘電率などに依存して、内部に組み込まれた幾つかの伝導性材料を有しうる。
幾つかの実施形態では、第1のグラウンド電極404A、第2のグラウンド電極404Bおよび第3のグラウンド電極404Cは(例えば電子ユニットの)電気的グラウンドに接続可能であり、したがってグラウンド電極と称されうる。第1の信号電極402Aと第1のグラウンド電極404Aとこれらの間に挿入された第1の誘電体層406Aとは、フレキシブル座席センサ400内に第1のキャパシタを形成することができる。第1の信号電極402Aと第2のグラウンド電極404Bとこれらの間に挿入された第2の誘電体層406Bとは、フレキシブル座席センサ400内に第2のキャパシタを形成することができる。第2の信号電極402Bと第2のグラウンド電極404Bとこれらの間に挿入された第3の誘電体層406Cとは、フレキシブル座席センサ400内に第3のキャパシタを形成することができる。第2の信号電極402Bと第3のグラウンド電極404Cとこれらの間に挿入された第4の誘電体層406Dとは、フレキシブル座席センサ400内に第4のキャパシタを形成することができる。
図3A~図4に示されているように、幾つかの実施形態では、信号電極302または第1の信号電極402Aは、第1の誘電体層306A,406Aおよび第2の誘電体層306B,406Bと電気的に通信することができる。幾つかの実施形態では、第1の誘電体層306A,406Aおよび第2の誘電体層306B,406Bは、信号電極上に配置されていてよく、かつ/または信号電極に隣接していてよい。幾つかの実施形態では、信号電極302または第1の信号電極402Bは、第1の誘電体層306A,406Aと第2の誘電体層306B,406Bとの間に挟まれていてよい。幾つかの実施形態では、それぞれ、第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bは、第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bと電気的に通信することができ、第1の誘電体層406Aおよび第2の誘電体層406Bは、第1のグラウンド電極404Aおよび第2のグラウンド電極404Bと電気的に通信することができる。幾つかの実施形態では、それぞれ、第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bは第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bの、また第1の誘電体層406Aおよび第2の誘電体層406Bは第1のグラウンド電極404Aおよび第2のグラウンド電極404Bの、近位に配置されうるかつ/またはこれらの内部に配置されうる。幾つかの実施形態では、それぞれ、第1のグラウンド電極304Aおよび第2のグラウンド電極304Bは第1の誘電体層306Aおよび第2の誘電体層306Bに、また第1のグラウンド電極404Aおよび第2のグラウンド電極404Bは第1の誘電体層406Aおよび第2の誘電体層406Bに、隣接しうるかつ/またはこれらの上に配置されうる。幾つかの実施形態では、それぞれ、第1の誘電体層306Aは信号電極302と第1のグラウンド電極304Aとの間に、第2の誘電体層306Bは信号電極302と第2のグラウンド電極304Bとの間に、第1の誘電体層406Aは第1の信号電極402Aと第1のグラウンド電極404Aとの間に、第2の誘電体層406Bは第1の信号電極402Aと第2のグラウンド電極404Bとの間に、挟まれていてよい。幾つかの実施形態では、第1のグラウンド電極304A,404Aおよび第2のグラウンド電極304B,404Bは、相互に直接に電気的に接触している。幾つかの実施形態では、ダイレクト電気コネクタ308または第1のダイレクト電気コネクタ408Aは、第1のグラウンド電極304A,404Aと第2のグラウンド電極304B,404Bとを直接に接続する。図3Bに示されているように、幾つかの実施形態では、それぞれ、第1のグラウンド電極304Aは第1の絶縁層310Aと第1の誘電体層306Aとの間に、また第2のグラウンド電極304Bは第2の絶縁層310Bと第2の誘電体層306Bとの間に、挟まれていてよい。第1の絶縁層310A,410Aおよび第2の絶縁層310B,410Bは、(1)第1のグラウンド電極層304A,404Aおよび第2のグラウンド電極層304Bまたは第3のグラウンド電極層404Cを機械的な損傷から保護することができ、かつ/または(2)センサマットおよび/または車両座席位置、例えば座席表面または座席内部へのフレキシブル座席センサ300B,400のボンディングを改善することができる。例えば、第1の絶縁層310A,410Aおよび第2の絶縁層310B,410Bは、シリコーンエラストマー、変性シリコーンゴムエラストマー、および/または付加的な誘電体層材料であってよい。幾つかの実施形態では、付加的な誘電体層は、第1の誘電体層306A,406Aおよび第2の誘電体層306B,406B(および/または第3の誘電体層406Cおよび第4の誘電体層406D)の材料とは異なる容量特性を有する。
幾つかの実施形態では、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400は、伝導層および誘電体層に使用される材料の弾性率よりも高い弾性率を有するシートである挿入された層(図示せず)を含みうる。このような挿入された層は、2つのキャパシタ間の垂直方向分離(垂直方向ギャップ)を提供し、理想的には、キャパシタをニュートラル面の相互に反対の各側に強制的に配置することができる。定義によれば、ニュートラル面は、平面が圧縮状態にも伸長状態にもない平面でありうる。当該垂直方向ギャップは、センサの屈曲変形への感度を高めることができる。
幾つかの実施形態では、信号電極202,302,402A,402Bおよび/またはグラウンド電極204,304A,304B,404A,404B,404Cは、金属化ポリマー、誘電体層206,306A,306B,406A~406Cの表面上の伝導性インク、金属箔、伝導性フィラー、例えばニッケルナノストランドなどを含むことができる。幾つかの実施形態では、グラウンド電極204,304A,304B,404A,404B,404Cは、誘電体層306A,306B,406A~406Cの対応する表面上に配置された断続的な規則的パターンを含みうる。図2の208に示されているように、信号電極202,302,402A,402Bおよび/またはグラウンド電極204,304A,304B,404A,404B,404Cのそれぞれは、伝導性材料もしくは伝導性粒子を含む暗領域と伝導性材料もしくは伝導性粒子を含まない非伝導性領域である明領域とがグリッドパターンで配置された状態で、伝導性材料もしくは伝導性粒子を含むことができる。幾つかの実施形態では、グリッドパターンは、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400の軸線に対して相対的な対角線パターンであってよい。幾つかの実施形態では、対角線パターンは、交差線のクロスハッチングパターンおよび/または規則的に間隔を置いたドットもしくは不完全線のクロスハッチングパターンであってよい。
幾つかの実施形態では、各電極層(信号電極層、グラウンド電極層)は、伝導性材料の内部もしくは上部に配置された伝導性材料もしくは伝導性粒子を有するポリマーマトリクスを含みうる。幾つかの実施形態では、ポリマーは、軟質の熱可塑性ポリマーでありうる。幾つかの実施形態では、熱可塑性ポリマーは、これを上部にかつ/または内部に配置している車両座席に比べて、より変形しやすい。幾つかの実施形態では、軟質の熱可塑性ポリマーは、シリコーンポリマーであってよい。幾つかの実施形態では、伝導性材料もしくは伝導性粒子は、ポリマーマトリクス上に堆積されうるかまたはポリマーマトリクス内に作製されうる。幾つかの実施形態では、伝導性材料もしくは伝導性粒子は、ポリマーマトリクス上に堆積されたまたはポリマーマトリクス内に作製された個別の層もしくは要素でありうる。幾つかの実施形態では、伝導性材料もしくは伝導性粒子は、ポリマーマトリクス内にまたはポリマーマトリクス全体を通して分散可能である。幾つかの実施形態では、各電極層は、シリコーンポリマーマトリクス内に配置された伝導性ナノ粒子を含む。幾つかの実施形態では、各電極層は、電極層の全体を通して実質的に均一な量の伝導性材料もしくは伝導性粒子を有していてよい。幾つかの実施形態では、所定の量の伝導性材料もしくは伝導性粒子および/またはポリマーマトリクス材料を、選択的な領域において除去することができ、または作製せずに済ますことができる。
幾つかの実施形態では、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400のそれぞれが異方性材料を含んでよく、この異方性材料は、所望の次元、例えば横方向の撓み部または変形部における撓みまたは変形を低減するように配向されている。幾つかの実施形態では、異方性材料は機械的異方性を有していてよい。幾つかの実施形態では、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400に異方性材料の層が適用されて、所望の撓み低減次元での撓みが低減される。幾つかの実施形態では、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400は、直交次元における容量性活性の低減に影響を与える異方性材料、例えばx方向に長手方向次元を有するフレキシブル座席センサにおいてy方向に伸長する異方性材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400は、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400の長さに沿ってアライメントされた異方性材料の低弾性率軸線に対してアライメントされた機械的異方性材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400は、フレキシブル座席センサ200,300A,300B,400の幅に沿ってアライメントされた異方性材料の高弾性率軸線に対してアライメントされた機械的異方性材料を含むことができる。
幾つかの実施形態では、異方性材料は、伸張性ポリフッ化ビニリデン(PVDF)であってよい。幾つかの実施形態では、異方性材料の長手方向次元(変形度の低減される感応軸線)は、より高い変形度または所望の測定変形度が示されるように感応できるフレキシブル座席センサ200,300A,300B,400の次元に対してアライメントされていてよくかつ/または平行であってよい。
幾つかの実施形態では、誘電体層206,306A,306B,406A~406Dは、弾性、膨張性、および/または圧縮性を有しうる。幾つかの実施形態では、誘電体層206,306A,306B,406A~406Dは、シリコーンフォーム材料、ゴム材料、合成ゴム材料、ネオプレン、ポリウレタンフォームおよびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フォームを含む。各誘電体層206,306A,306B,406A~406Dは弾性を有していてよく、概して非伝導性であり、圧縮および膨張を繰り返した後にもその弾性を失わない。幾つかの実施形態では、誘電体層206,306A,306B,406A~406Dは、その内部、例えばシリコーンフォーム材料内に、エアポケットを含みうる。
各誘電体層、例えば誘電体層206,306A,306B,406A~406Dの両側に隣接して配置され、かつ誘電体層206,306A,306B,406A~406Dを間に挟んでいるのは、対応する信号電極202,302,402A,402Bと対応するグラウンド電極204,304A,304B、404A~404Cである。接着剤(図示せず)は、信号電極202,302,402A,402Bおよびグラウンド電極204,304A,304B,404A~404Cを対応する誘電体層206,306A,306B,406A~406Dに密接に接触させるために使用可能である。別の実施形態では、それぞれの層および電極は、リールツーリール製造プロセスにおいて相互に連続的に接合させることができる。別の実施形態では、それぞれの層および電極を熱プレス法によって接合させることができる。
幾つかの実施形態では、誘電体層206,306A,306B,406A~406Dに使用されている同一のもしくはそれぞれ異なる誘電体材料を、絶縁層310A,310B,410A,410Bにおいて使用することができる。幾つかの実施形態では、絶縁層310A,310B,410A,410Bは、シリコーンエラストマーまたは変性シリコーンエラストマーを含みうる。幾つかの実施形態では、絶縁層310A,310B,410A,410Bは、対応する信号電極202上またはグラウンド電極204,304A,304B,404A,404C上に配置されてよく、かつ/またはこれらに隣接するように接触していてよい。
図5は、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された車両座席センサシステム内に実装可能なフレキシブルセンサマット500の別の例の概略図である。フレキシブルセンサマット500は、本明細書の他のフレキシブルセンサマットを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、フレキシブルセンサマット108は、図5のフレキシブルセンサマット500と同じ構成、またはこれに類似の構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。
フレキシブルセンサマット500は、1つもしくは複数のフレキシブル座席センサ502A,502B(以下では集合的に「フレキシブル座席センサ502」または総称的に「フレキシブル座席センサ502」とする)を含むことができる。各フレキシブル座席センサ502は、本明細書の他の箇所で説明するように、1つもしくは複数の信号電極、1つもしくは複数のグラウンド電極、1つもしくは複数の誘電体層、および/または1つもしくは複数の絶縁層を含むことができる。図5に示されているように、フレキシブルセンサマット500は、フレキシブル基板504を含むことができる。一般的に、フレキシブル基板504は、シリコーンなどのエラストマー材料を含むことができる。フレキシブル基板504は、少なくとも1つの弾性部分(図示せず)と少なくとも1つの剛性部分(図示せず)とを含むことができる。弾性部分は、軟質エラストマー、例えばシリコーンエラストマーおよび/またはシリコーンフォームを含みうる。剛性部分は、成形エラストマー、例えばシリコーンエラストマーを含みうる。幾つかの実施形態では、剛性部分は、フレキシブル座席センサ502またはその一部に対して垂直方向でアライメントされていてよい。
フレキシブルセンサマット500は、さらに、フレキシブル座席センサ502を電子ユニット508に電気的に接続する電気トレース506A,506Bを含むことができる。電子ユニット508は、本明細書における他の電子ユニットを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。電子ユニット508は、(例えば電気トレース506A,506Bを介して)各フレキシブル座席センサ502と電気的に通信することができ、それぞれのキャパシタの空間距離の変化量または圧縮の変化量をセンシングするために、各フレキシブル座席センサ502のキャパシタンスを測定することができる。電子ユニット508は、それぞれのキャパシタ間の距離またはそれぞれのキャパシタの圧縮量に比例する信号を確認するまたは提供するように構成可能である。幾つかの実施形態では、こうした比例信号を使用して、フレキシブルセンサマット500を装備した車両座席の乗員の位置、測定されたキャパシタンスまたは他のパラメータに基づいて着座部に印加される角度変位または応力に関連して使用されたときの乗員の姿勢を決定することができる。
幾つかの実施形態では、上述した層および/または電極のいずれかまたは全ては、弾性を有しうる。弾性とは、記載の層または電極が、自身を変形させまたは拡張させる圧力または張力の解放または除去に応じて実質的に元の寸法に復帰しうることを意味する。幾つかの実施形態では、上述した層および/または電極のいずれかもしくは全ては、フレキシブルであってよい。幾つかの実施形態では、層および/または電極は、複数の方向に同時に伸張可能でありうる。幾つかの実施形態では、層および/または電極は、複数の力、例えば、ヨー(x)、ロール(y)および/またはピッチ(z)の力またはこれらの組合せに応答して同時に伸長可能でありうる。幾つかの実施形態では、層および/または電極は、複数の力、または複数の軸線に沿った成分を有する力、例えばx軸、y軸および/またはz軸またはこれらの組合せに沿って配置される3次元の力に応答して同時に伸張可能でありうる。幾つかの実施形態では、層および/または電極は、圧縮可能かつ/または伸長可能であってよく、例えば所与の層の厚さまたは所与の電極の厚さは、当該層または当該電極に作用する力の結果として、かつ/または1つもしくは複数の信号電極、グラウンド電極または誘電体層の間の距離および/または1つもしくは複数の信号電極、グラウンド電極または誘電体層に沿った距離の結果として、増減しうる。幾つかの実施形態では、層および/または電極は圧縮可能および/または拡張可能であってよく、例えば、各層および/または各電極の長さ次元、幅次元および/または横方向次元が、層および/または電極に作用する力の結果として、または層および/または電極に作用する力のx成分、y成分もしくはz成分の結果として増減しうる、かつ/または電極の横方向位置間の距離が増減しうる。幾つかの実施形態では、層および/または電極は、車両座席表面からのそれぞれの距離に基づいてそれぞれ異なって圧縮されることがある。同じ座席圧縮の印加からの、すなわちリアルタイムの1つの瞬間に座席に着座している同じ人物からのこのようなそれぞれ異なる圧縮は、傾斜角度、着座姿勢などの決定を可能にするそれぞれ異なる容量性出力を提供することができる。
他の箇所で示したように、本明細書の各フレキシブル座席センサは、それぞれグラウンド電極から誘電体層によって離間されている信号電極によって形成された1つもしくは複数のキャパシタを含むことができる。電極は、伝導性を維持することができ、大小の伸長および/または歪みに応答して、大小の変形度に測定可能に応答することができる。各キャパシタは、キャパシタンスcを有する平行平板キャパシタによって表現することができるかまたはこれによって近似することができ、当該キャパシタンスcは、式1に従って、
c=kεA/D 式1
のように決定または計算することができる。式1において、kは相対誘電率であり、εは自由空間の誘電率であり、Aは電極の面積であり、Dは誘電体層の厚さまたは2つの電極間の距離である。したがって、各キャパシタの発生キャパシタンスは、誘電体層の厚さの関数または2つの電極間の距離の関数となりうる。車両座席の特定の位置におけるキャパシタの膨張または圧縮およびこれにより生じるキャパシタの2つの電極間の距離変化は、座席の特定の位置に印加される力の尺度を提供することができる。
歪みおよび伸長は、物体がどのように弾性変形するかを記述する。歪み∈は、物体がどの程度伸長または変形するかの尺度であり、物体の長さの変化量を物体の元の長さで除算したものに等しい。したがって、歪み∈は、式2に従って、
∈=(l-L)/L 式2
のように記述可能である。式2において、lは物体の全長であり、Lは物体の元の長さである。伸長量または特に伸長比λは、物体の拡張の尺度または垂直歪みの尺度である。伸長比λは、式3に従って、
λ=l/L 式3
のように記述することができる。
「歪み」なる用語は、小さな変形量(例えば、張力のかかった金属棒)を記述するために使用可能であり、一方、伸長とは、より大きな変形量(例えば、張力のかかったゴムバンド)を記述するために使用可能である。歪みとは、3次元の尺度(∈x,∈y,∈z)または1次元の値であってよく、ここで、歪みは引張り歪みの軸線に沿って測定される。引張りにおいては歪みは正である。圧縮においては、歪みは負である。伸長および歪みは、特に別段の記載のない限り、本明細書においては同義として使用されうる。引張り伸張(λ)において(エラストマーは比較的非圧縮性であるため)0.5のポアソン比を仮定すると、次のようなキャパシタンス-歪み関係を、式4、すなわち
c(λ)=cλ 式4
に従って記述することができる。式4において、cは歪みのない状態におけるキャパシタのキャパシタンスであり、λは上記にて定義された伸長量(または歪み量)であり、c(λ)は伸長または歪みのもとでのキャパシタンスである。幾つかの実施形態では、c(λ)は歪みの線形関数であり、大小の歪みの双方にとって有効である(すなわち、上記にて定義された歪み量および伸長量の双方にとって有効である)。
幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサは歪み量を測定することができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサは伸長量を測定することができる。幾つかの実施形態では、少なくとも、2つのフレキシブル座席センサからのデータを提供することができる。幾つかの実施形態では、データは、横方向に配置されたフレキシブル座席センサ対、例えばx軸および/またはy軸に対して平行にかつx軸および/またはy軸に沿って相互に離間して配置されたフレキシブル座席センサ対から提供可能である。幾つかの実施形態では、データは、垂直方向に配置されたフレキシブル座席センサ対、例えばz軸に対して平行にかつz軸に沿って相互に離間して配置されたフレキシブル座席センサ対から提供されてもよい。幾つかの実施形態では、少なくとも2つのフレキシブル座席センサからのデータを使用して、角度変位を計算することができる。幾つかの実施形態では、各フレキシブル座席センサは、歪み、応力および/または角度変位のうちの1つもしくは複数を測定することができる。
図6Aは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された車両座席センサシステム600(以下では「システム600」とする)の一部分の一例を示す回路図である。システム600は、本明細書の他の車両座席センサシステムを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、システム100は、図6Aのシステム600と同じ構成、またはこれに類似の構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。
図6Aに示されているシステム600の一部分は、フレキシブルセンサマット602および電子ユニット604の一部を含む。フレキシブルセンサマット602は、キャパシタ608を備えたフレキシブル座席センサ606を含む。キャパシタ608は、少なくともキャパシタ608の変形量に起因して可変である可変キャパシタンスまたは可変静電容量Csensorを有する。幾つかの実施形態では、キャパシタ608の静電容量Csensorは、60~600ピコファラド(pF)の間で変化する。キャパシタ608は、電気トレース610を介して電子ユニット604に電気的に接続されている。フレキシブル座席センサ606は、単独で、または電気トレース610と組み合わせて、可変内部抵抗Rinternalを有しうる。
図6Aに示されている電子ユニット604は、例えば、電子ユニット604のPCB(図示せず)上に形成可能なまたはこれに接続可能な様々な回路要素を含む。より詳細には、電子ユニット604は、測定ノード612、抵抗Rdischargeを有する放電抵抗614、静電容量Cbufferを有するバッファキャパシタ616、およびノード618を含むことができる。ノード618は、図6Aの電子ユニット604の一部として含まれうるコントローラのデジタル出力ピンに接続可能である。
一般的に、キャパシタ608のキャパシタンスの測定は、キャパシタ608の充放電によって行うことができる。キャパシタ608は、直流電流(DC)または交流電流(AC)によって充電可能である。
AC励起源を用いて行われる測定により、複素インピーダンスが計算可能となる。オペアンプおよび計装アンプ、プログラマブルゲートアレイ(PGA)、アナログ/デジタル変換器(ADC)、および離散フーリエ変換部(DFT)の組合せを使用して、複素インピーダンスを計算することができる。AC励起源からの複素インピーダンスベースの測定に対するハードウェア電力要件とDFTの計算能力要件との組合せにより、相当量の電力が消費されうる。AC励起源からの複素インピーダンスを測定するための例示的なシングルチップソリューションは、10ミリアンペア(mA)の典型的な電流消費を示す。
本明細書の幾つかの実施形態では、容量性センサ、例えばキャパシタ608に蓄積された電荷を直接に測定するために、デジタル電荷積分が用いられる。本技術の説明は以下の通りである。
キャパシタンス(c)または静電容量は、蓄積電荷量(Q)を充電電圧(V)で除算したものとして、式5に従って、
c=Q/V 式5
のように定義される。
充電電圧が既知であって総電荷が計算される場合、キャパシタンスを測定することもできる。図6Aには、こうした技術によるキャパシタ608の総電荷を測定する1つの回路が示されている。
図6Aの回路では、キャパシタ608は、可変キャパシタンスCsensorと可変内部抵抗Rinternalとを有し、これらは双方とも歪みに依存する。図6Aの回路は、コントローラから、例えばノード618を介して、DC矩形波620によって駆動可能である。図6Aでは、DC矩形波620は、最大充電電圧(Vcc)およびグラウンドへの放電(Gnd)を有する。充電電流は、充電電流(icharge)によってキャパシタ608を充電するが、この充電電流(icharge)は、放電抵抗614の両端での電圧降下により、式6に従って、
charge=(Vcc-Vmeasure)/Rdischarge 式6
のように間接的に測定することができる。
式2では、Vmeasureは測定ノード612での電圧であり、この電圧は、測定ノード612に接続可能な電子ユニット604の電圧測定回路(図示せず)によって測定可能である。幾つかの実施形態では、Vmeasureは、電子ユニット604のコントローラのアナログ入力ピンに提供される。
キャパシタ608の総電荷は、例えば式7、すなわち

に従って、台形則を数値的に使用して放電抵抗614にかかる測定電流を積分することにより、求めることができる。
キャパシタ608のキャパシタンスまたは静電容量は、この場合(例えば電子ユニット604のコントローラにより)、例えば式5を使用して、総電荷および充電電圧を使用して計算可能である。
キャパシタ608のキャパシタンスまたは静電容量を決定するためにデジタル電荷積分を使用することは、従来の複素インピーダンス測定とは対照的に、DFTおよび複素アナログ計装の計算的に複雑な演算を排除する。このことは、従来の複素インピーダンス測定と比較して、キャパシタンスまたは静電容量を決定するためのデジタル電荷積分が使用される際に消費される電力の大幅な低減につながる。
図6Bは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された車両座席センサシステム622(以下では「システム622」とする)の一部分の別の例を示す回路図である。システム622は、本明細書の他の車両座席センサシステムを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、システム100は、図6Bのシステム622と同じ構成、またはこれに類似の構成、またはこれとは異なる構成を有することができる。さらに、図6Aのシステム600と同様に、図6Bのシステム622は、DCまたはACによって充放電可能であり、幾つかの実施形態では、デジタル電荷積分を使用してキャパシタンスまたは静電容量を決定することに適したものであってよい。
図6Bに示されているシステム622の部分は、フレキシブルセンサ624と、電子ユニット626の一部とを含む。フレキシブルセンサマット602は、2つのキャパシタ628,630が上下に積層されたフレキシブル座席センサを含むことができる。キャパシタ628,630のそれぞれは、少なくともキャパシタ628,630の変形に起因して可変である可変静電容量C1またはC2を有する。幾つかの実施形態では、キャパシタ628,630のそれぞれの静電容量Csensorは約100~700pFの間で変化する。キャパシタ628,630のそれぞれは、対応するフロントエンド抵抗632,634を介して電子ユニット626の入出力ピン636に電気的に接続されている。フロントエンド抵抗632,634のそれぞれは、330キロオーム(kΩ)または他の適切な抵抗値の抵抗を有しうる。
図6Bに示されている電子ユニット626は、例えばPCB上に形成可能なまたは例えばPCBに接続可能な様々な回路要素を含む。図示されているように、電子ユニット626は、Microchip Technology社によって供給されるSAML21マイクロコントローラもしくはATSAML21マイクロコントローラなどのコントローラ638または他の適切なコントローラを含むことができる。
コントローラ638は、3つのオペアンプ(opamp)を含むことができる。オペアンプは、外部のコンポーネントまたはルーティングを使用することなく、プログラミング可能な利得を有する計装アンプを形成するためのソフトウェアによって構成可能である。図6Bのシステム622のアナログフロントエンドは、R1,R2のそれぞれの抵抗値を有する2つの抵抗632,634、積層キャパシタ628,630を有するフレキシブル座席センサ(または複数のフレキシブル座席センサ)を有するフレキシブルセンサマット624、オペアンプ(例えばSAML21オペアンプ)、およびデジタルアナログ変換器(DAC)(例えばSAML21DAC)を含みうる。
フロントエンド抵抗632,634は、キャパシタ628,630を充電するための入出力ピン636を介して供給される電流を電圧へ変換することができ、コントローラ638の計装アンプは、キャパシタ628,630からの差動信号をシングルエンド電圧へ変換することができる。計装アンプの出力は、コントローラ638のADCに、例えばノード640を介して内部的にルーティングされる。ADCは、計装アンプの出力からサンプルを蓄積することによってデジタル積分を実行する。
図7は、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された車両座席センサシステム700(以下では「システム700」とする)の一部分の別の例を示す概略図である。システム700は、本明細書の他の車両座席センサシステムを含んでいてよく、またはこれに含まれていてよく、またはこれに対応していてよい。例えば、システム100,600,622は、図7のシステム700と同じ構成および/またはコンフィグレーション、またはこれに類似の構成および/またはコンフィグレーション、またはこれとは異なる構成および/またはコンフィグレーションを有することができる。
図7に示されているように、システム700は、フレキシブル座席センサ702および電子ユニット704ならびに任意選択手段としての電力源706を含みうる。電子ユニット704は、フレキシブル座席センサ702と電力源706とに接続可能である。フレキシブル座席センサ702および電子ユニット704は、それぞれ、フレキシブル座席センサ104および電子ユニット106および/または他のフレキシブル座席センサもしくは電子ユニットを含んでいてよく、またはこれらに含まれていてよく、またはこれらに対応していてよい。
フレキシブル座席センサ702は、一般的にキャパシタを含みうる。幾つかの実施形態では、キャパシタおよび/またはフレキシブル座席センサ702は、可撓性、拡張性、膨張性、変形可能性、層状性および/またはラメラ構成を有しうる。
電力源706は、バッテリ、エネルギ発生回路、エネルギハーベスティングシステム(EHS)モジュール、誘電性エラストマー発電材料、圧電発電材料、および/または受信器コイルおよび誘導性充電ユニットの回路群を含むことができる。
電子ユニット704は、1つもしくは複数の対応する電気コネクタ、例えば電気トレースを介して、フレキシブル座席センサ702および電力源706のそれぞれと電気通信することができる。幾つかの実施形態では、電子ユニット704は、コントローラ708、メモリ710、および/または通信モジュール712を含みうる。コントローラ708は、メモリ710および通信モジュール712のそれぞれに動作可能に接続することができ、一般的にはシステム700の動作を制御するように構成可能である。例えば、全体としては電子ユニット704が、また個別にはコントローラ708が、システム700の各キャパシタを充電すること、各キャパシタの放電中の放電電荷量につき各キャパシタの静電容量の変化量を計算すること、かつ/または静電容量および/または静電容量の変化量に基づいて少なくとも1つの車両座席パラメータを推定することを含む、動作性能を実行するまたは制御するように構成可能である。幾つかの実施形態では、コントローラ708は、1つもしくは複数の車両座席パラメータを推定し、比較し、かつ/または他の手法で分析することができる。幾つかの実施形態では、車両座席パラメータは、重量、乗員の位置、乗員の姿勢、可変の乗員接触、可変の乗員印加圧力(車両座席の個別の領域に印加される差圧/接触)および/または他の車両座席パラメータのうちの1つもしくは複数を含みうる。
システム700が複数のフレキシブル座席センサ702を含んでいる幾つかの実施形態では、コントローラ708は、フレキシブル座席センサ702もしくはその一部のいずれかもしくは全てから、占有状態データを選択的に受信することができる。これにより、車両が移動中であるときのかつ/または加速、減速もしくは旋回の力を受けているときの車両座席パラメータの分析を容易にすることができる。メモリは、本明細書に記載のフレキシブル座席センサからのパラメータ測定に関する情報を記憶することができる。メモリ710は、フレキシブル座席センサ702によって生成されたデータ(例えばロー測定データもしくはロー信号)、コントローラ708によって生成されたデータ(例えば計算された静電容量もしくは静電容量の変化量、または推定された車両座席パラメータ)、および/または他のデータを記憶することができる。
センサ内計算要素の組込み、例えばコントローラ708の組込みにより、外部装置またはリモート装置へ送信可能なローデータの量、例えば歪みおよび角度変位のデータの量を低減することができる。これにより、外部装置またはリモート装置への無線伝送のためのメモリおよびエネルギの消費を低減することができ、かつフィードバック待ち時間を低減することができる。幾つかの実施形態では、コントローラ708は、少なくとも1つのフレキシブル座席センサ702が生成するキャパシタンスのサンプリング周波数を選択的に低減することができる。幾つかの実施形態では、サンプリング周波数は、車速、減速および/または車両の1トリップの持続時間に比例して増減させることができる。幾つかの実施形態では、コントローラ708は、選択された車両座席部分の座席表面または内部の変位/角度変位の決定を容易にするために、特別に配置されたフレキシブル座席センサ702からの容量性出力を選択的に利用することができる。
幾つかの実施形態では、車両の1つもしくは複数の車両座席は、それぞれ1つもしくは複数のシステム700を含み、システム700のそれぞれは、自身のデータを、車両のシステム700のそれぞれに関して同じ車両上にあるがリモート装置である車両の車載コンピュータに送信することができる。車載コンピュータは、システム700から受信されたデータに基づいて、車両の運転者および/または他の乗員へのアラームまたは他の通知を生成し、データを記憶し、データのさらなる処理を実行し、データをフリートもしくは車両管理システムへ報告し、またはデータについてのもしくはデータによるもしくはデータに基づく幾つかの他の動作を実行することができる。幾つかの実施形態では、各システム700は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、イントラネット、エクストラネットまたはインターネットにおいて外部システムもしくはリモートシステムまたは外部装置もしくはリモート装置に接続可能である(例えばネットワーク化可能である)。外部システムもしくはリモートシステムまたは外部装置もしくはリモート装置は、クライアントサーバネットワーク環境におけるサーバまたはクライアントマシンのキャパシティにおいて、またはピアツーピア(または分散)ネットワーク環境におけるピアマシンとして、動作することができる。各システム700は、パーソナルコンピュータ(PC)、タブレットPC、セットトップボックス(STB)、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、携帯電話機、ウェブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチもしくはブリッジ、車両回路群、車載コンピュータ、または当該システム700によって行われるアクションを指定する命令セットを(順次にまたは他の方式で)実行可能な任意のマシン、を含むことができ、またはこれらと通信することができる。
コントローラ708は、任意の適切な専用もしくは汎用のコンピュータ、コンピューティングエンティティまたは処理装置を含んでいてよく、かつ/または様々なコンピュータハードウェアもしくはソフトウェアモジュールを含んでいてよく、任意の適用可能なコンピュータ可読記憶媒体上に記憶された命令を実行するように構成可能である。「処理装置」なる語は、本明細書では、1つもしくは複数のプロセッサ(例えば1つもしくは複数のプロセッサコア)を含む1つもしくは複数の集積回路および/またはパッケージの任意の組合せを指すために使用される。したがって、「処理装置」なる用語は、マイクロコントローラ、シングルコアCPU、マルチコアCPU、および多数の相互接続された集積回路を含み、これらの集積回路のそれぞれが複数のプロセッサコアを含みうる、大規模マルチコアシステムを包含する。したがって、処理装置は複数のプロセッサを含むことができる。処理装置は、複雑な命令セットコンピューティング(CISC)マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング(RISC)マイクロプロセッサ、超長命令語(VLIW)マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装したプロセッサ、または命令セットの組合せを実装したプロセッサを含みうる。処理装置は、1つもしくは複数の専用処理装置、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、ネットワークプロセッサ、またはコンピュータ実行可能命令を解釈するかつ/または実行するかつ/またはデータを処理するように構成された任意の他のデジタル回路群もしくはアナログ回路群であってもよい。単一のコントローラ708として示されているが、コントローラ708は、本開示に記載された任意の数の動作の実行を個々にもしくは集合的に実行するもしくは指示するように構成された任意の数のコントローラを含むことができる。幾つかの実施形態では、コントローラ708は、センサフュージョンの中心として機能することのできる別個のまたは統合されたAIチップを含むことができる。
幾つかの実施形態では、コントローラ708は、メモリ710および/または他のデータストレージに記憶された、コンピュータ実行可能命令および/またはプロセスデータを解釈するかつ/または実行するように構成可能である。幾つかの実施形態では、コントローラ708は、持続的なデータストレージからコンピュータ実行可能命令をフェッチし、このコンピュータ実行可能命令をメモリ710のような非持続的なストレージにローディングすることができる。コンピュータ実行可能命令がメモリ710にローディングされた後、コントローラ708はコンピュータ実行可能命令を実行することができる。幾つかの実施形態では、コンピュータ実行可能命令は、様々な車両座席パラメータを推定し、比較しかつ/または別の手法で分析するために、適切なアルゴリズムを実行することができる。
メモリ710は、メモリ内部に記憶されたコンピュータ実行可能命令またはデータ構造を搬送するまたは保持するコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。こうしたコンピュータ可読記憶媒体は、汎用または専用のコンピュータ、例えばコントローラ708によってアクセス可能な任意の利用可能な媒体を含むことができる。例として、こうしたコンピュータ可読記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリデバイス(例えばソリッドステートメモリデバイス)、または汎用または専用のコンピュータによってアクセス可能なコンピュータ実行可能命令またはデータ構造の形態の特定のプログラムコードの搬送もしくは記憶に使用可能な他の任意の他の記憶媒体を含む、有形のコンピュータ可読記憶媒体または非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含みうる。上記の組合せもまた、コンピュータ可読記憶媒体の範囲内に含まれうる。コンピュータ実行可能命令は、例えば、コントローラ708に特定の動作もしくは動作群の性能を実行させるまたは制御させるように構成された命令およびデータを含みうる。
通信モジュール712は、システム700と1つもしくは複数の外部装置またはリモート装置との間の通信を容易にするように構成された1つもしくは複数の回路または装置を含んでいてよい。幾つかの実施形態では、こうした回路または装置は、送信機、受信機、トランシーバ、および/またはアンテナを含むことができる。例えば、通信モジュール712は、IEEE807.11規格(例えばWiFi)、Bluetooth、Zigbeeなどを含む、任意のプロプライエタリのもしくは規格ベースの無線プロトコルを使用して無線通信を行うための1つもしくは複数の無線チップを含んでいてよい。
幾つかの実施形態では、システム700の計算された最終結果が、エンドユーザ受信者に送信されうる。幾つかの実施形態では、エンドユーザ受信者はスマートフォンでありうる。幾つかの実施形態では、エンドユーザ受信者はクラウドサーバであってよい。幾つかの実施形態では、エンドユーザ受信者は、車両自体またはその一部、例えばシート調整システムおよび/または図示されていない視覚的ディスプレイもしくはインジケータランプであってよい。幾つかの実施形態では、出力を車両の処理ユニットへ送信することができ、処理ユニットは、乗員に対し、車両座席内での自身の位置の再調整、例えば改善された姿勢に対応する乗員の位置調整を提案することができる。幾つかの実施形態では、出力を車両内のデータロガーに送信することができる。幾つかの実施形態では、出力を、所与の閾値パラメータへの到達を示すために、インジケータ照明部へと送信することができる。
詳細な説明の幾つかの部分を、コンピュータメモリ内のデータビットについての演算のアルゴリズムおよび記号表現の観点から提示する。これらのアルゴリズムの記述および表現は、データ処理分野の当業者が自身の作業の実体を他の当業者に最も効果的に伝達するために使用する手段である。アルゴリズムは、ここでは、また一般的にも、所望の結果をもたらす自己矛盾のない複数のステップのシーケンスであると考えられる。各ステップは、物理量の物理的操作を要求するステップである。必須ではないが、通常、これらの量は、記憶、転送、結合、比較およびその他の操作が可能な電気信号または磁気信号の形態を取る。主として一般的な使用の理由から、時に応じて、これらの信号をビット、値、エレメント、記号、文字、用語、数値などのように称することが簡便であると判明している。
本明細書に提示しているアルゴリズムおよび表示は、本質的には任意の特定のコンピュータまたは他の装置に関連していない。様々な汎用システムが本明細書の教示に従ったプログラムと共に使用可能であり、または要求される方法の各ステップを実行するためのより専門的な装置を構築するほうが簡便であると判明していることもある。これらの様々なシステムに要求される構造については、上記の説明に記載している。さらに、本実施形態は、任意の特定のプログラミング言語を参照して説明してはいない。本明細書に記載の実施形態の教示を実行するためには様々なプログラミング言語が使用可能であることが理解されよう。
本明細書の幾つかの実施形態は、本明細書のフレキシブル座席センサのようなフレキシブルセンサを製造する方法を含む。図8A~図8Hは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された、フレキシブルセンサ800(図8G、図8H)を製造する方法の一例を示している。一般的に、方法は、所定の領域を除去することによって、同じサイズおよび/または同じ形状の領域に配置された単一の出発シートから積層された構造体を形成することと、残りの領域が残りの部分に積層されるように、出発シートの残りの部分を順次に折り畳むこととを含みうる。当該方法を、以下でさらに詳細に説明する。
図8Aは、基体または基板としての誘電体層を有する出発シート802の一例を示している。出発シート802は同じサイズおよび/または同じ形状の複数の領域A~Iに配置されており、誘電体層は全ての領域A~Iにわたって連続的に延在している。図8A~図8Gにおける破線は、潜在的な折り畳み線または切断線を示しており、かつ/または領域A~Iを相互に区切っている。破線に沿って隣接する領域間の実際の構造的分離は、あってもなくてもよい。領域A~Iは、4つのコーナー領域A,C,G,I、これらのコーナー領域A,C,G,I間に位置する4つの中間領域B,D,F,H、およびコーナー領域A,C,G,Iと中間領域B,D,F,Hとによって包囲された中央領域を含む。出発シート802および領域A~Iは、矩形であってよく、またはその他の形状であってもよい。代替的にもしくは付加的に、領域A~Iそれぞれのフットプリントは、フレキシブルセンサ800のフットプリントと同じサイズおよび/または同じ形状であってよい。
領域A~Iの幾つかは、フレキシブルセンサ800において使用されなくてよく、または必須でなくてよく、除去可能である。幾つかの実施形態では、出発シート802から除去された領域、特にこの例におけるコーナー領域A,CおよびIを、所定の領域と称する。
図8Bおよび図8Cは、所定の領域A,C,Iが除去された後の出発シート802の残りの部分804を示している。出発シート802から除去されず、残りの部分804内に残る領域、特にこの例では領域Bおよび領域D~Hを、残りの領域と称する。
図8Aおよび図8Cに示されている出発シート802もしくは出発シート802の残りの部分804の側の面を、第1の側と称する。図8Cに示されている出発シート802もしくは出発シート802の残りの部分804の、第1の側とは反対側の面を、第2の側と称する。
図8Bを参照すると、残りの領域B,D~F,Hのそれぞれは、この例では電極として識別された導電性構造体を含んでいる。各電極は、フレキシブルセンサ800における対応する信号電極またはグラウンド電極でありうるので、信号電極またはグラウンド電極として指示されている。各電極は、例えば図2~図4に関して説明したのと同じまたは同様の手法で、または他の適切な手法で、残りの部分804の残りの領域B,D~F,Hにわたって連続的に延在する誘電体層上または誘電体層内に形成可能である。全ての電極は、残りの部分804の同じ側、例えば第2の側に配置されている。
図8Cを参照すると、残りの領域B,D~F,Hのそれぞれは「誘電体」とラベル付けされており、これは、誘電体層が残りの部分804の第1の側に配置されていることを示している。
一般的には、図8C~図8Fに示されているように、方法は、次いで、出発シート802の残りの部分804を順次に折り畳み、所与の残りの領域の各導電性構造体がスタックの1つもしくは複数の隣接する残りの領域における1つもしくは複数の他の導電性構造体から所与の残りの領域における誘電体層または隣接する残りの領域における誘電体層のうちの少なくとも1つによって離間されるスタックとして、残りの領域B,D~F,Hを配置することを含みうる。幾つかの実施形態はさらに、2つ以上の残りの領域B,D~Hを共有境界に沿って相互に分離し、その一方で、このようにして分離された残りの領域のそれぞれの残りの部分804への接続が維持されるようにすることを含みうる。例えば、図8Cでは、中間領域Dとコーナー領域Gとの共有境界が実線で示されており、これは、中間領域Dとコーナー領域Gとがこの共有境界に沿って分離されていることを示している。なお、中間領域Dと中央領域Eとの共有境界およびコーナー領域Gと中間領域Hとの共有境界を示す破線は、中間領域Dと中央領域Eとの接続およびコーナー領域Gと中間領域Hとの接続が維持されていることを示している。
方法は、残りの領域B,D~Hのうちの1つもしくは複数の領域の第1の側に電気トレースまたは他の導電性構造体を付加するまたは形成することを含みうる。電気トレースまたは他の導電性構造体の付加は、所定の領域A,C,Iが出発シート802から除去される前、または残りの部分804が折り畳まれる前、または折り畳み部のうちの幾つかが形成された後であってただし全ての折り畳み部が形成されるよりも前、または全ての折り畳み部が形成された後に実行可能である。図8C~図8Gには例示的な電気トレース806A,806B(以下では集合的に「トレース806」または総称的に「トレース806」とする)が示されており、これらの電気トレース806A,806Bは、コーナー領域Gの誘電体の面上に、中間領域Hへと延びる小部分を伴って形成することができる。トレース806は、フレキシブルセンサ800内の1つもしくは複数のグラウンド電極に電気的に接続可能である。
代替的にもしくは付加的に、領域E,F,Hのグラウンド電極は、例えば領域Eおよび領域Fのグラウンド電極間にかつ/または領域E,F,Hの第2の側の領域Eおよび領域Hのグラウンド電極間に1つもしくは複数のダイレクト電気コネクタ(例えばダイレクト電気コネクタ308,408A,408)を接続することによって、相互に電気的に接続することができる。
代替的にもしくは付加的に、電極をトレース806に電気的に接続するために、トレースコンタクトパッドが2つ以上の電極上に形成されてもよい。例えば、図8Dには、領域Dの信号電極をトレース806Bに電気的に接続するために領域Dの信号電極上に形成されたトレースコンタクトパッド808Aが示されている。別の例として、図8Eには、領域Fのグラウンド電極をトレース806Aに電気的に接続するために領域Fのグラウンド電極上に形成されたトレースコンタクトパッド808Bが示されている。幾つかの実施形態では、メタライゼーションまたは他の伝導性材料もしくは伝導性粒子を収容するための1つもしくは複数の開口が、領域Fおよび領域Bのうちの1つもしくは複数を通して、トレースコンタクトパッド808をトレース806に接続するために形成されてもよい。
幾つかの実施形態では、残りの領域B,D~F,Hがスタックとして配置されるように残りの部分804を順次に折り畳むことは、図8Cに810で示されているように中間領域Dを中央領域E上へと折り畳んで、第1の中間スタック812(図8D)を形成すること、図8Dに814で示されているように中間領域Fを第1の中間スタック812上へと折り畳んで、第2の中間スタック816(図8E)を形成すること、図8Eに818で示されているように中間領域Bを第2の中間スタック816上へと折り畳んで、第3の中間スタック820(図8F)を形成すること、および図8Fに822で示されているように第3の中間スタック820を中間領域H上へと折り畳んで、フレキシブルセンサ800(図8G)を形成することを含む。
図8Hには、図8C~図8Gに関して説明したように残りの部分804を折り畳んだ後のスタックの残りの領域B,D~F,Hが示されている。当該実施形態では、残りの部分804を順次に折り畳むことによって、信号電極が残りの領域Eと残りの領域Fとの間に配置されてそれぞれ対応するグラウンド電極を有する、残りの領域Dが得られる。順次の折り畳みにより、さらに、残りの領域Dの信号電極と残りの領域Eおよび残りの領域Fのそれぞれのグラウンド電極との間に挿入された誘電体が得られる。例えば、残りの領域Dおよび残りの領域Eの誘電体層は、残りの領域Dの信号電極と残りの領域Eのグラウンド電極との間に配置され、その一方、残りの領域Fの誘電体層は、残りの領域Dの信号電極と残りの領域Fのグラウンド電極との間に配置される。同様に、信号電極を有する残りの領域Bがそれぞれのグラウンド電極を有する残りの領域Fと残りの領域Hとの間に配置された状態で終了し、ここで、残りの領域Bの信号電極は、残りの領域Fもしくは残りの領域Hのグラウンド電極から、残りの領域Bの誘電体層および残りの領域Hの誘電体層によって分離されている。
したがって、図8A~図8Hの方法に従って形成されたフレキシブルセンサ800は、図4のグラウンド電極404および信号電極402と同様の配置で、3つのグラウンド電極および2つの信号電極を含む。
幾つかの実施形態では、フレキシブルセンサ800のフットプリントは、約1センチメートル(cm)×1cmである。当該実施形態および他の実施形態において、出発シート802の領域A~Iのフットプリントは、それぞれ1cm×1cmであってよい。
本明細書の1つもしくは複数の方法はさらに、本明細書のフレキシブルセンサ800または他のフレキシブルセンサ(例えばフレキシブル座席センサ)などの1つもしくは複数のフレキシブルセンサを、フレキシブルセンサマット内へ、例えばフレキシブルセンサマット108,500内へ組み込み、各フレキシブルセンサを、本明細書の電子ユニット、例えば電子ユニット106または他の電子ユニットに電気的に接続することを含みうる。代替的にもしくは付加的に、当該方法はさらに、フレキシブルセンサが車両座席のそれぞれ異なる位置に配置されたフレキシブルセンサマットを車両座席に取り付けることを含んでもよい。領域A~Iは長方形であるものとして記載されているが、より一般的には、領域A~Iは、相互に折り畳みかつ積層することを可能にするいずれかの方法で接続可能である限り、任意の形状を有することができる。幾つかの実施形態では、各領域A~Iは、フレキシブルセンサ800と実質的に同じ面積を有することができる。
幾つかの実施形態では、座席の歪みを決定する方法は、上述したフレキシブル座席センサ、フレキシブルセンサおよび/または車両座席センサシステムを、フレキシブル座席センサ上に乗員がいないときまたは重量のかかっていないときの基準容量性センサ振幅出力を決定することによって較正することを含む。幾つかの実施形態では、方法は、実際の、例えばリアルタイムの車両座席パラメータ、例えば乗員すなわち子供もしくは大人の乗員の存在、座席表面にかかる乗員の姿勢および/または物理的なポジショニング、乗員と座席表面との接触などによって生じる容量性センサ振幅出力を受信することを含みうる。幾つかの実施形態では、方法は、例えば受信された放電振幅および/または特定の歪みセンサ振幅出力を既知の重量値閾値もしくは正しい姿勢もしくはポジショニングの接触量と相関させることによって、姿勢、占有状態および/または乗員の身体の傾斜角度を決定することを含みうる。
幾つかの実施形態では、車両座席の乗員の着座姿勢を決定する方法は、車両座席センサシステムのフレキシブル座席センサを直流電流で充電することを含む。フレキシブル座席センサおよび/または車両座席センサシステムは、本明細書で説明するフレキシブル座席センサおよび/または車両座席センサシステムのいずれかを含むことができる。フレキシブル座席センサは、車両座席のそれぞれ異なる位置に、また車両座席のそれぞれ異なる位置の座席表面からの変形可能距離内に配置可能である。車両座席のそれぞれ異なる位置とは、着座部、バックサポート部、レッグサポート部、またはアームレスト部のうちの少なくとも2つを含むことができる。フレキシブル座席センサのそれぞれは容量性センサを含むことができ、1つもしくは複数の信号電極、1つもしくは複数のグラウンド電極、および1つもしくは複数の誘電体層を含むことができる。幾つかの実施形態では、方法は、各フレキシブル座席センサの放電電荷量に基づいて、フレキシブル座席センサのそれぞれから占有状態データを受信することを含む。幾つかの実施形態では、方法は、フレキシブル座席センサからの占有状態データを分析して、車両座席における乗員の着座姿勢を決定することを含む。占有状態データを分析することは、フレキシブル座席センサからの占有状態データを比較することを含みうる。幾つかの実施形態では、方法は、決定された着座姿勢を乗員に搬送すること、および/または着座姿勢の推奨変更を乗員に伝達することを含む。占有状態データは、フレキシブル座席センサからの量子化された容量性放電出力を含んでいてよく、各フレキシブル座席センサの量子化された容量性放電は、対応するフレキシブル座席センサが受ける圧縮、膨張および/または変位の量に比例する。
幾つかの実施形態では、車両座席内の適正な着座姿勢を決定する方法が記載される。方法は、フレキシブル座席センサ、電子ユニット、および/または本明細書で説明している他のコンポーネントのうちの1つもしくは複数によって実装可能である。幾つかの実施形態では、方法は、車両座席における1つもしくは複数の選択された位置内の1つもしくは複数のフレキシブル座席センサを準備すること、フレキシブル座席センサから占有状態データを受信すること、および/または受信された占有状態データを比較して、所望の占有状態特性、例えば現在の着座姿勢、占有状態、乗員年齢を決定すること、を含む。幾つかの実施形態では、受信された占有状態データは、キャパシタ構造体から出力された量子化された容量性放電容量であってよく、この量子化された容量性放電容量は、フレキシブル座席センサが受けた圧縮、膨張および/または変位の量に比例する。幾つかの実施形態では、量子化された容量性放電と適正な姿勢に対応する所定の放電量とを比較することができ、例えば、適正に着座している人および/または正しい姿勢を取っている人については、フレキシブル座席センサから所定の量子化された容量性放電量が提供されるはずである。幾つかの実施形態では、方法はさらに、決定された占有状態姿勢を乗員に伝達することを含みうる。幾つかの実施形態では、車両座席内の位置は、車両座席の内側上方バックレスト内の位置を含む。幾つかの実施形態では、車両座席内の位置は、少なくとも1つの他の第2の車両座席、例えば助手席の内側上方バックレスト内の位置を含むことができる。幾つかの実施形態では、車両座席内の位置は、少なくとも1つの他の第2の車両座席、例えば助手席の内側上方バックレスト内に配置されたセンサを含むことができる。幾つかの実施形態では、各位置は、本明細書において説明している車両座席セクションのいずれかまたは幾つかの内部にあることができる。幾つかの実施形態では、車両座席は、陸上車両座席、例えば自動車、トラック、レクリエーション用車両、オートバイ、電動自転車、バス、トロリーの座席であってよく、航空車両座席、例えば航空機、ヘリコプタの座席であってもよく、または海上車両の座席、例えばボート、船、バージ、フェリーの座席であってもよい。
実施例
実施例-1 フレキシブルセンサマットの形成
実質的に図2~図4のうちの1つもしくは複数に示されている層の実施形態は、1-axis Soft Flex Sensor(BendLabs,Salt Lake City,Utah,USA)(米国特許第8941281号明細書、同第9476692号明細書、同第9874431号明細書)ならびにTIRE AND TIRE SYSTEM(2020年11月25日付にて出願された米国仮出願第63/118561号に基づく国際公開第2021/168286号)を作製するために使用されるものと同様に製造および構築されており、フレキシブルセンサマットとして組み立てられる。上述の特許、刊行物および/または出願のそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。5つのフレキシブル座席センサを形成/製造し(10チャネル)、図1Aに示されているように車両座席内に配置した。フレキシブル座席センサの数は必要に応じて決定することができる。
実施例-2 フレキシブルセンサマットの形成
実質的に図3A~図4の1つもしくは複数に示されている層の実施形態は、1-axis Soft Flex Sensor(BendLabs,Salt Lake City,Utah,USA)(米国特許第8941281号明細書、同第9476692号明細書、同第9874431号明細書)ならびにTIRE AND TIRE SYSTEM(2020年11月25日付にて出願された米国仮出願第63/118561号に基づく国際公開第2021/168286号)を作製するために使用されるものと同様に示されるように製造および構築されており、フレキシブルセンサマットとして組み立てられる。当該実施形態では5つのセンサ領域を形成/製造したが(10チャネル)、センサ領域の数は必要に応じて決定することができる。また、センサ領域の数が低減されるため、本明細書ではマルチプレキシング回路を必要としない。さらに、当該実施形態では、非センサ領域において、グラウンド電極がセンサの長手方向軸線に対して約45°でクロスハッチングされている。当該グラウンド電極は、それぞれの誘電体層上に導電性インクを堆積させることによって他の層上に配置された。さらに、フレキシブル座席センサ104Aおよび104Bの位置は、車両座席クッション内に配置されることに対応しており、フレキシブル座席センサ104Dおよび104Eの位置は、車両座席乗員のランバー領域に対応するバックサポート部112内に配置されることに対応することに留意されたい。他の誘電体層および導電層(または電極)も同様に製造し、図3Aに示されているように、相互に上下に歪みセンサ対(またはキャパシタ対)を含む5層のスタックを作製し、積層されたスタックを作製した。他の実施形態は、図3Bおよび図4と同様に構成された7層、11層および/または複数層の積層体を含む。
実施例-3 センサシステムの形成
上述した実施例1に記載されているフレキシブルセンサマットを、9Vバッテリと、RFアンテナを含むBluetooth通信回路とに配線した。ローデータ出力がラップトップコンピュータで観察された。
実施例-5 歪みおよび変位試験
本明細書に記載されているように構成された(上記の実施例1および実施例2を含む)車両座席センサシステムを、少なくともフレキシブル座席センサ104が相応に前述した車両座席部分上に配置される状態で、1975トヨタの車両座席内へ挿入した。75キログラム(kg)の被験者を、センサを装備した車両座席に配置し、各センサにより、ローデータを、Bluetooth受信機を備えたラップトップコンピュータで観察された容量性放電の形態で送信した。フレキシブル座席センサ104に印加された乗員のポジショニングが変化し、データにおいて対応する変化が記録された。上述した車両座席センサシステムによって生成される容量性放電強度は、図9A~図9Fに示されている。図9Aは、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された、全てのフレキシブル座席センサ104のための容量性放電強度を含む。図9Aでは、フレキシブル座席センサ104Aの容量性放電強度は「右レッグ」とラベル付けされており、フレキシブル座席センサ104Bの容量性放電強度は「左レッグ」とラベル付けされており、フレキシブル座席センサ104Cの容量性放電強度は「中心」とラベル付けされており、フレキシブル座席センサ104Dの容量性放電強度は「右バック」とラベル付けされており、フレキシブル座席センサ104Eの容量性放電強度は「左バック」とラベル付けされている。図9B~図9Fには、フレキシブル座席センサ104のそれぞれに対する容量性放電強度が個別に示されており、付加的に、本明細書に記載の少なくとも1つの実施形態に従って構成された所与の測定の信号対雑音比(SNR)が示されている。図9Aから見て取れるように、被験者が特定の向きで着座した状態では、(例えばフレキシブル座席センサ104Eによって検出される)左バック位置において、(例えばフレキシブル座席センサ104Dによって検出される)右バック位置に対して増大した圧力が示された。これは、補正可能な着座姿勢を示している。
本明細書で開示されるプロセスおよび/または方法に関して、プロセスおよび方法において実行される機能は、コンテキストによって示されうるように、種々の順序で実行可能である。さらに、概説したステップおよび動作は単に例として提供したものであり、幾つかのステップおよび動作は、任意選択手段であってよく、より少数のステップおよび動作に組み合わされてもよいし、付加的なステップおよび動作へ拡張されてもよい。
本開示には、それぞれ異なる他の構成要素に包含されたもしくはこれに接続されたそれぞれ異なる構成要素を図示したところがある。示されているこのようなアーキテクチャは単なる例示であり、同一のまたは類似の機能を達成する多くの他のアーキテクチャを実装することができる。
特に明示しない限り、本明細書および実施形態で使用される成分量、例えば分子量、反応条件などの特性の量を表現する全ての数は、いずれの場合にも「約」なる用語が冠されていると理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、明細書および添付の実施形態に記載されている数値パラメータは、取得しようとする所望の特性に応じて変化しうる近似値である。少なくとも、実施形態の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告されている有効数字の数に照らして、通常の丸め技術を適用することで解釈されるべきである。
本開示および添付の実施形態(例えば添付の実施形態の本体)で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されている(例えば、「含む(including)」なる用語は「含むが、これらに限定されない(including but not limited to)」と解釈されるべきであり、「有する(having)」なる用語は「少なくとも~を有する(having at least)」と解釈されるべきである)。さらに、特定の数の要素が導入される場合、これは、文脈によって示されうるように、少なくとも列挙された数を意味すると解釈可能である(例えば、他の修飾語無しの「2つの列挙」という単なる列挙は、2つ以上の列挙のうちの少なくとも2つの列挙を意味する)。本開示で使用されているように、2つ以上の代替的な用語を提示する任意の離接的な単語および/または語句は、用語の1つ、用語の一方もしくは双方の用語を含む可能性を考慮すると理解されるべきである。例えば、語句「AまたはB」は、「A」または「B」または「AおよびB」の可能性を含むと理解される。
本開示を説明する文脈において(特に以下の特許請求の範囲の文脈において)使用される“a”、“an”、“the”なる語および類似の指示語は、本明細書で別段の指示がない限りまたは文脈に明らかに矛盾しない限り、単数および複数の双方をカバーすると解釈されるべきである。本明細書に記載されている全ての方法は、本明細書での別段の指示がない限りまたは文脈に明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書で提供される任意の全ての例または代表表現(例えば「~のような」)の使用は、本開示をより良く説明することを意図しているに過ぎず、いかなる請求項の範囲も限定しない。本明細書中のいずれの表現も、特許請求されていない任意の要素が本開示の実施に必須であることを示すものと解釈されるべきではない。
本明細書に開示されている代替的な要素または実施形態のグループ化は、限定として解釈されるべきではない。各グループメンバは、個別に、または本明細書で見出されたグループの他のメンバもしくは他の要素と任意に組み合わせて参照され、請求可能である。グループの1つもしくは複数のメンバが、利便性および/または特許性の理由からグループに含まれうることまたはグループから削除されうることが予測される。こうした包含または欠失が生じた場合、明細書は、添付の特許請求の範囲において使用される全てのマーカッシュグループの書き込まれた記載を満たすよう、修正されたグループを含むとみなされる。
本開示を実施するために発明者らにとって公知の最良の形態を含む特定の実施形態を、本明細書に記載している。もちろん、前述した説明を読めば、これらの記載された実施形態の変形形態が当業者に明らかとなるであろう。発明者は、当業者がこのような変形形態を適切に採用することを期待しており、発明者らは、本明細書に具体的に記載した以外の方法で本開示が実施されることを意図している。したがって、特許請求の範囲は、適用法により許可される、特許請求の範囲に記載された主題の全ての修正形態および等価形態を含む。さらに、その全ての可能な変形形態における上記の要素の任意の組合せは、本明細書で特に指定のない限りまたは文脈に明らかに矛盾しない限り、企図されているものとする。
結論として、本明細書に開示した実施形態は、特許請求の範囲の基本方式の例示であることを理解されたい。採用可能な他の修正形態も特許請求の範囲内にある。よって、代替的な実施形態は、限定ではなく例として、本明細書の教示に従って利用可能である。したがって、特許請求の範囲は、正確に図示および記載されている実施形態に限定されない。
実施形態1
車両座席センサシステムであって、
座席表面を有する車両座席と、
前記座席表面からの変形可能距離内に配置されたフレキシブル座席センサであって、
1つもしくは複数の信号電極と、
1つもしくは複数のグラウンド電極と、
1つもしくは複数の誘電体層と、
それぞれ、対応する信号電極と、対応するグラウンド電極と、該対応する信号電極と該対応するグラウンド電極との間に配置された対応する誘電体層との組合せによって形成されている、1つもしくは複数のキャパシタと、
を含む、フレキシブル座席センサと、
前記フレキシブル座席センサに接続されており、かつ前記フレキシブル座席センサと電気的に通信するように構成されている、電子ユニットと、
を備え、
前記フレキシブル座席センサは、該フレキシブル座席センサに印加される圧力の量に比例する容量性出力を提供するように構成されている、
車両座席センサシステム。
実施形態2
前記1つもしくは複数の信号電極は、第1の信号電極を含み、
前記1つもしくは複数のグラウンド電極は、第1のグラウンド電極および第2のグラウンド電極を含み、
前記1つもしくは複数の誘電体層は、前記第1の信号電極の相互に反対の各側に配置された第1の誘電体層および第2の誘電体層を含み、
前記1つもしくは複数のキャパシタは、前記第1の信号電極から前記第1の誘電体層によって離間された前記第1のグラウンド電極によって形成されている第1のキャパシタと、前記第1の信号電極から前記第2の誘電体層によって離間された前記第2のグラウンド電極によって形成されている第2のキャパシタとを含み、
前記第1のグラウンド電極および前記第2のグラウンド電極は、相互に電気的に接続されている、
実施形態1記載の車両座席センサシステム。
実施形態3
前記1つもしくは複数の信号電極はさらに、第2の信号電極を含み、
前記1つもしくは複数のグラウンド電極はさらに、第3のグラウンド電極を含み、
前記1つもしくは複数の誘電体層はさらに、前記第2の信号電極の相互に反対の各側に配置された第3の誘電体層および第4の誘電体層を含み、
前記1つもしくは複数のキャパシタはさらに、前記第2の信号電極から前記第3の誘電体層によって離間された前記第2のグラウンド電極によって形成されている第3のキャパシタと、前記第2の信号電極から前記第4の誘電体層によって離間された前記第3のグラウンド電極によって形成されている第4のキャパシタとを含み、
前記第1のグラウンド電極、前記第2のグラウンド電極および前記第3のグラウンド電極は、相互に電気的に接続されている、
実施形態2記載の車両座席センサシステム。
実施形態4
前記フレキシブル座席センサはさらに、
前記第1のグラウンド電極の、前記第1の誘電体層とは反対側の面上に配置された第1の絶縁層、または
前記第2のグラウンド電極の、前記第2の誘電体層とは反対側の面上に配置された第2の絶縁層、
のうちの少なくとも1つを含んでいる、実施形態2記載の車両座席センサシステム。
実施形態5
前記1つもしくは複数のグラウンド電極は、内部に複数の開口を定義した伝導性材料を含む、実施形態1から4までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態6
前記1つもしくは複数のグラウンド電極の伝導性材料は、前記複数の開口を定義するメッシュ構造で配置されている、実施形態1から5までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態7
前記フレキシブル座席センサは、3次元でフレキシブルな材料を含む、実施形態1から6までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態8
前記フレキシブル座席センサは、3次元で弾性変形可能な材料を含む、実施形態1から7までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態9
前記フレキシブル座席センサは、単一の折り畳まれた出発シートを含み、該出発シートは、該出発シートのスタック内に配置された残りの領域に導電性構造体を有する誘電体を含み、前記1つもしくは複数の信号電極および前記1つもしくは複数のグラウンド電極のそれぞれは、前記スタックのそれぞれ異なる残りの領域に対応する導電性構造体を含む、実施形態1から8までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態10
前記残りの領域は共通の形状を有している、実施形態9記載の車両座席センサシステム。
実施形態11
前記残りの領域のそれぞれは、前記フレキシブル座席センサのフットプリントとサイズおよび形状の点で等しいフットプリントを有する、実施形態9または10記載の車両座席センサシステム。
実施形態12
前記電子ユニットは、直流電流によって各キャパシタを充電し、各キャパシタの放電電荷量に基づいて、各キャパシタの静電容量の変化量を計算するように構成されている、実施形態1から11までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態13
前記車両座席センサシステムはさらに、前記座席表面からの変形可能距離内に配置された1つもしくは複数の付加的なフレキシブル座席センサを備える、実施形態1から12までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態14
前記車両座席は、着座部、バックサポート部およびレッグサポート部を含み、
前記座席表面が、前記着座部、前記バックサポート部および前記レッグサポート部のそれぞれにわたって延在しており、
前記フレキシブル座席センサは、前記着座部に配置されており、
前記1つもしくは複数の付加的なフレキシブル座席センサは、前記バックサポート部に配置された少なくとも1つの第1のフレキシブル座席センサと、前記レッグサポート部に配置された第2のフレキシブル座席センサとを含む、
実施形態13記載の車両座席センサシステム。
実施形態15
前記車両座席は、陸上車両座席、航空車両座席、または海上車両座席を含んでいる、実施形態1から14までのいずれか1つ記載の車両座席センサシステム。
実施形態16
フレキシブルセンサを製造する方法であって、該方法が、
単一の出発シートから1つもしくは複数の所定の領域を除去することであって、前記出発シートの残りの部分が、導電性構造体を有する複数の残りの領域と、該残りの領域にわたって連続的に延在する誘電体層とを含み、前記導電性構造体の全てが前記出発シートの前記残りの部分の同じ側にあるようにする、ことと、
前記出発シートの前記残りの部分を順次に折り畳み、所与の残りの領域における各導電性構造体が、スタックの1つもしくは複数の隣接する残りの領域における1つもしくは複数の他の導電性構造体から、前記所与の残りの領域における前記誘電体層または隣接する残りの領域における前記誘電体層のうちの少なくとも1つによって離間されるスタックとして、残りの領域を配置することと
を含む、方法。
実施形態17
前記方法がさらに、第1の残りの領域の第1の導電性構造体を第2の残りの領域の第2の導電性構造体に電気的に接続することを含む、実施形態16記載の方法。
実施形態18
前記順次に折り畳むことは、
第3の導電性構造体を有する第3の残りの領域が、第1の残りの領域と第2の残りの領域との間に配置され、
少なくとも前記第1の残りの領域または前記第3の残りの領域の誘電体層が、前記第1の残りの領域の前記第1の導電性構造体と前記第3の残りの領域の前記第3の導電性構造体との間に配置され、
少なくとも前記第2の残りの領域または前記第3の残りの領域の誘電体層が、前記第2の残りの領域の前記第2の導電性構造体と前記第3の残りの領域の前記第3の導電性構造体との間に配置される
ように、前記残りの部分を順次に折り畳むことを含む、実施形態16または17記載の方法。
実施形態19
前記残りの領域のそれぞれは、前記フレキシブル座席センサの所望のフットプリントとサイズおよび形状の点で等しいフットプリントを有する、実施形態16から18までのいずれか1つ記載の方法。
実施形態20
前記方法がさらに、前記単一の出発シートを形成するために前記誘電体層上に導電性構造体を形成することを含む、実施形態16から19までのいずれか1つ記載の方法。
実施形態21
前記単一の出発シートは、矩形であり、3行3列の各領域として配置された9つの領域を有し、該9つの領域は、第1のコーナー領域、第2のコーナー領域、第3のコーナー領域および第4のコーナー領域を有し、前記1つもしくは複数の所定の領域を除去することは、前記第1のコーナー領域、前記第2のコーナー領域および前記第3のコーナー領域を除去することを含む、実施形態16から20までのいずれか1つ記載の方法。
実施形態22
前記9つの領域はさらに、第1の中間領域、第2の中間領域、第3の中間領域および第4の中間領域を含み、
前記第1の中間領域および前記第4の中間領域が、前記第4のコーナー領域に隣接する各側に配置されており、
前記方法がさらに、前記第4のコーナー領域と前記第4の中間領域との間の第2の共有境界に沿って前記第4のコーナー領域と前記第4の中間領域との接続を維持しながら、前記第4のコーナー領域と前記第1の中間領域との間の第1の共有境界に沿って前記第4のコーナー領域を前記第1の中間領域から分離することを含む、
実施形態21記載の方法。
実施形態23
前記9つの領域は、中央領域をさらに含み、
前記残りの領域は、第1の中間領域、第2の中間領域、第3の中間領域および第4の中間領域ならびに前記中央領域を含み、
前記残りの部分を順次に折り畳むことが、
前記第1の中間領域を前記中央領域上へ折り畳んで、第1の中間スタックを形成することと、
前記第3の中間領域を前記第1の中間スタック上へ折り畳んで、第2の中間スタックを形成することと、
前記第2の中間領域を前記第2の中間スタック上へ折り畳んで、第3の中間スタックを形成することと、
前記第3の中間スタックを前記第4の中間領域上へ折り畳むことと
を含む、実施形態22記載の方法。
実施形態24
前記方法がさらに、前記フレキシブルセンサを1つもしくは複数の付加的なフレキシブルセンサと共にフレキシブルセンサマット内へ組み込むことと、各フレキシブルセンサを電子ユニットに電気的に接続することとを含む、実施形態16から23までのいずれか1つ記載の方法。
実施形態25
前記方法がさらに、前記フレキシブルセンサマットを、前記車両座席のそれぞれ異なる位置に配置された前記フレキシブルセンサと共に車両座席に取り付けることを含む、実施形態24記載の方法。
実施形態26
車両座席の乗員の着座姿勢を決定する方法であって、当該方法が、
車両座席のそれぞれ異なる位置に、かつ車両座席のそれぞれ異なる位置の座席表面からの変形可能距離内に配置されており、それぞれ容量性センサを含みかつ1つもしくは複数の信号電極、1つもしくは複数のグラウンド電極および1つもしくは複数の誘電体層を含む、車両座席センサシステムのフレキシブル座席センサを、直流電流で充電することと、
各フレキシブル座席センサの放電電荷量に基づいて、フレキシブル座席センサのそれぞれから占有状態データを受信することと、
前記車両座席における乗員の着座姿勢を決定するために、前記フレキシブル座席センサからの占有状態データを分析することと、
を含む、方法。
実施形態27
前記方法がさらに、決定された着座姿勢を前記乗員へ搬送するステップを含む、実施形態26記載の方法。
実施形態28
前記方法がさらに、着座姿勢の推奨変更を前記乗員へ伝達することを含む、実施形態26または27記載の方法。
実施形態29
前記占有状態データが、前記フレキシブル座席センサから出力された量子化された容量性放電を含み、各フレキシブル座席センサの前記量子化された容量性放電は、対応するフレキシブル座席センサが受ける圧縮、膨張および/または変位の量に比例する、実施形態26から28までのいずれか1つ記載の方法。
実施形態30
前記車両座席のそれぞれ異なる位置は、着座部、バックサポート部、レッグサポート部、またはアームレスト部のうちの少なくとも2つを含む、実施形態26から29までのいずれか1つ記載の方法。
実施形態31
前記占有状態データを分析することは、前記フレキシブル座席センサからの占有状態データを比較することを含む、実施形態26から30までのいずれか1つ記載の方法。

Claims (31)

  1. 車両座席センサシステムであって、
    座席表面を有する車両座席と、
    前記座席表面からの変形可能距離内に配置されたフレキシブル座席センサであって、
    1つもしくは複数の信号電極と、
    1つもしくは複数のグラウンド電極と、
    1つもしくは複数の誘電体層と、
    それぞれ、対応する信号電極と、対応するグラウンド電極と、該対応する信号電極と該対応するグラウンド電極との間に配置された対応する誘電体層との組合せによって形成されている、1つもしくは複数のキャパシタと
    を含む、フレキシブル座席センサと、
    前記フレキシブル座席センサに接続されており、かつ前記フレキシブル座席センサと電気的に通信するように構成されている、電子ユニットと、
    を備え、
    前記フレキシブル座席センサは、該フレキシブル座席センサに印加される圧力の量に比例する容量性出力を提供するように構成されている、
    車両座席センサシステム。
  2. 前記1つもしくは複数の信号電極は、第1の信号電極を含み、
    前記1つもしくは複数のグラウンド電極は、第1のグラウンド電極および第2のグラウンド電極を含み、
    前記1つもしくは複数の誘電体層は、前記第1の信号電極の相互に反対の各側に配置された第1の誘電体層および第2の誘電体層を含み、
    前記1つもしくは複数のキャパシタは、前記第1の信号電極から前記第1の誘電体層によって離間された前記第1のグラウンド電極によって形成されている第1のキャパシタと、前記第1の信号電極から前記第2の誘電体層によって離間された前記第2のグラウンド電極によって形成されている第2のキャパシタとを含み、
    前記第1のグラウンド電極および前記第2のグラウンド電極は、相互に電気的に接続されている、
    請求項1記載の車両座席センサシステム。
  3. 前記1つもしくは複数の信号電極はさらに、第2の信号電極を含み、
    前記1つもしくは複数のグラウンド電極はさらに、第3のグラウンド電極を含み、
    前記1つもしくは複数の誘電体層はさらに、前記第2の信号電極の相互に反対の各側に配置された第3の誘電体層および第4の誘電体層を含み、
    前記1つもしくは複数のキャパシタはさらに、前記第2の信号電極から前記第3の誘電体層によって離間された前記第2のグラウンド電極によって形成されている第3のキャパシタと、前記第2の信号電極から前記第4の誘電体層によって離間された前記第3のグラウンド電極によって形成されている第4のキャパシタとを含み、
    前記第1のグラウンド電極、前記第2のグラウンド電極および前記第3のグラウンド電極は相互に電気的に接続されている、
    請求項2記載の車両座席センサシステム。
  4. 前記フレキシブル座席センサはさらに、
    前記第1のグラウンド電極の、前記第1の誘電体層とは反対側の面上に配置された第1の絶縁層、または
    前記第2のグラウンド電極の、前記第2の誘電体層とは反対側の面上に配置された第2の絶縁層、
    のうちの少なくとも1つを含んでいる、請求項2記載の車両座席センサシステム。
  5. 前記1つもしくは複数のグラウンド電極は、内部に複数の開口を定義した伝導性材料を含む、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  6. 前記1つもしくは複数のグラウンド電極の伝導性材料は、前記複数の開口を定義するメッシュ構造で配置されている、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  7. 前記フレキシブル座席センサは、3次元でフレキシブルな材料を含む、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  8. 前記フレキシブル座席センサは、3次元で弾性変形可能な材料を含む、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  9. 前記フレキシブル座席センサは、単一の折り畳まれた出発シートを含み、該出発シートは、該出発シートのスタック内に配置された残りの領域に導電性構造体を有する誘電体を含み、前記1つもしくは複数の信号電極および前記1つもしくは複数のグラウンド電極のそれぞれは、前記スタックのそれぞれ異なる残りの領域に対応する導電性構造体を含む、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  10. 前記残りの領域は共通の形状を有している、請求項9記載の車両座席センサシステム。
  11. 前記残りの領域のそれぞれは、前記フレキシブル座席センサのフットプリントとサイズおよび形状の点で等しいフットプリントを有する、請求項9記載の車両座席センサシステム。
  12. 前記電子ユニットは、直流電流によって各キャパシタを充電し、各キャパシタの放電電荷量に基づいて、各キャパシタの静電容量の変化量を計算するように構成されている、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  13. 前記車両座席センサシステムはさらに、前記座席表面からの変形可能距離内に配置された1つもしくは複数の付加的なフレキシブル座席センサを備える、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  14. 前記車両座席は、着座部、バックサポート部およびレッグサポート部を含み、
    前記座席表面が、前記着座部、前記バックサポート部および前記レッグサポート部のそれぞれにわたって延在しており、
    前記フレキシブル座席センサは、前記着座部に配置されており、
    前記1つもしくは複数の付加的なフレキシブル座席センサは、前記バックサポート部に配置された少なくとも1つの第1のフレキシブル座席センサと、前記レッグサポート部に配置された第2のフレキシブル座席センサとを含む、
    請求項13記載の車両座席センサシステム。
  15. 前記車両座席は、陸上車両座席、航空車両座席、または海上車両座席を含んでいる、請求項1記載の車両座席センサシステム。
  16. フレキシブルセンサを製造する方法であって、該方法が、
    単一の出発シートから1つもしくは複数の所定の領域を除去することであって、前記出発シートの残りの部分が、導電性構造体を有する複数の残りの領域と、該残りの領域にわたって連続的に延在する誘電体層とを含み、前記導電性構造体の全てが前記出発シートの前記残りの部分の同じ側にあるようにする、ことと、
    前記出発シートの前記残りの部分を順次に折り畳み、所与の残りの領域における各導電性構造体が、スタックの1つもしくは複数の隣接する残りの領域における1つもしくは複数の他の導電性構造体から、前記所与の残りの領域における誘電体層または前記隣接する残りの領域における誘電体層のうちの少なくとも1つによって離間されるスタックとして、前記残りの領域を配置すること
    を含む、方法。
  17. 前記方法がさらに、第1の残りの領域の第1の導電性構造体を第2の残りの領域の第2の導電性構造体に電気的に接続することを含む、請求項16記載の方法。
  18. 前記順次に折り畳むことは、
    第3の導電性構造体を有する第3の残りの領域が、第1の残りの領域と第2の残りの領域との間に配置され、
    少なくとも前記第1の残りの領域または前記第3の残りの領域の誘電体層が、前記第1の残りの領域の前記第1の導電性構造体と前記第3の残りの領域の前記第3の導電性構造体との間に配置され、
    少なくとも前記第2の残りの領域または前記第3の残りの領域の誘電体層が、前記第2の残りの領域の前記第2の導電性構造体と前記第3の残りの領域の前記第3の導電性構造体との間に配置される
    ように、前記残りの部分を順次に折り畳むことを含む、請求項17記載の方法。
  19. 前記残りの領域のそれぞれは、前記フレキシブル座席センサの所望のフットプリントとサイズおよび形状の点で等しいフットプリントを有する、請求項16記載の方法。
  20. 前記方法がさらに、前記単一の出発シートを形成するために前記誘電体層上に導電性構造体を形成することを含む、請求項16記載の方法。
  21. 前記単一の出発シートは、矩形であり、3行3列の各領域として配置された9つの領域を有し、該9つの領域は、第1のコーナー領域、第2のコーナー領域、第3のコーナー領域および第4のコーナー領域を有し、前記1つもしくは複数の所定の領域を除去することは、前記第1のコーナー領域、前記第2のコーナー領域および前記第3のコーナー領域を除去することを含む、請求項16記載の方法。
  22. 前記9つの領域はさらに、第1の中間領域、第2の中間領域、第3の中間領域および第4の中間領域を含み、
    前記第1の中間領域および前記第4の中間領域が、前記第4のコーナー領域に隣接する各側に配置されており、
    前記方法がさらに、前記第4のコーナー領域と前記第4の中間領域との間の第2の共有境界に沿って前記第4のコーナー領域と前記第4の中間領域との接続を維持しながら、前記第4のコーナー領域と前記第1の中間領域との間の第1の共有境界に沿って前記第4のコーナー領域を前記第1の中間領域から分離することを含む、
    請求項21記載の方法。
  23. 前記9つの領域は、中央領域をさらに含み、
    前記残りの領域は、第1の中間領域、第2の中間領域、第3の中間領域および第4の中間領域ならびに前記中央領域を含み、
    前記残りの部分を順次に折り畳むことが、
    前記第1の中間領域を前記中央領域上へ折り畳んで、第1の中間スタックを形成することと、
    前記第3の中間領域を前記第1の中間スタック上へ折り畳んで、第2の中間スタックを形成することと、
    前記第2の中間領域を前記第2の中間スタック上へ折り畳んで、第3の中間スタックを形成することと、
    前記第3の中間スタックを前記第4の中間領域上へ折り畳むことと
    を含む、請求項22記載の方法。
  24. 前記方法がさらに、前記フレキシブルセンサを1つもしくは複数の付加的なフレキシブルセンサと共にフレキシブルセンサマット内へ組み込むことと、各フレキシブルセンサを電子ユニットに電気的に接続することとを含む、請求項16記載の方法。
  25. 前記方法がさらに、前記フレキシブルセンサマットを、前記車両座席のそれぞれ異なる位置に配置された前記フレキシブルセンサと共に車両座席に取り付けることを含む、請求項24記載の方法。
  26. 車両座席の乗員の着座姿勢を決定する方法であって、当該方法が、
    車両座席のそれぞれ異なる位置に、かつ車両座席のそれぞれ異なる位置の座席表面からの変形可能距離内に配置されており、それぞれ容量性センサを含みかつ1つもしくは複数の信号電極、1つもしくは複数のグラウンド電極および1つもしくは複数の誘電体層を含む、車両座席センサシステムのフレキシブル座席センサを、直流電流で充電することと、
    各フレキシブル座席センサの放電電荷量に基づいて、フレキシブル座席センサのそれぞれから占有状態データを受信することと、
    前記車両座席における乗員の着座姿勢を決定するために、前記フレキシブル座席センサからの占有状態データを分析することと、
    を含む、方法。
  27. 前記方法がさらに、決定された着座姿勢を前記乗員へ搬送するステップを含む、請求項26記載の方法。
  28. 前記方法がさらに、着座姿勢の推奨変更を前記乗員へ伝達することを含む、請求項27記載の方法。
  29. 前記占有状態データが、前記フレキシブル座席センサから出力された量子化された容量性放電を含み、各フレキシブル座席センサの前記量子化された容量性放電は、対応するフレキシブル座席センサが受ける圧縮、膨張および/または変位の量に比例する、請求項26記載の方法。
  30. 前記車両座席のそれぞれ異なる位置は、着座部、バックサポート部、レッグサポート部、またはアームレスト部のうちの少なくとも2つを含む、請求項26記載の方法。
  31. 前記占有状態データを分析することは、前記フレキシブル座席センサからの占有状態データを比較することを含む、請求項26記載の方法。
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