JP6316992B2 - ３軸角加速度計 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下で、全体が参照により本明細
書に援用される、代理人整理番号Ｇ０７６６．７００７１ＵＳ００による２０１６年１
月７日出願の「３−ＡＸＩＳ ＡＮＧＵＬＡＲ ＡＣＣＥＬＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題さ
れた、米国特許仮出願第６２／２７６，２１７号の優先権を主張する。本出願は、３５
Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下で、全体が参照により本明細書に援用される、代理人
整理番号Ｇ０７６６．７００７１ＵＳ０１による２０１６年５月２日出願の「３−ＡＸ
ＩＳ ＡＮＧＵＬＡＲ ＡＣＣＥＬＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題された、米国特許仮出願第
６２／３３０，７８８号の優先権を主張する。
[0002] 本出願は、微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）角加速度計に関する。
[0003] ＭＥＭＳ角加速度計は、１つ以上の軸の周りのプルーフマスの角加速度を検出
するように構成される。プルーフマスは、典型的に、基板の上に懸架される。いくつか
のＭＥＭＳ角加速度計では、角加速度の検出が１つ以上の容量型センサを使用すること
によって達成される。
[0004] 角加速度計が記載され、またこのような角加速度計を利用するシステムも記載
される。角加速度計は、プルーフマスと、プルーフマスの中央部に向かう回転加速度検
出梁と、を含んでもよい。角加速度計は、３つの直交する軸の周りの角加速度に対する
感知能力を含んでもよい。３つの軸のうち１つの周りの角加速度に対する感知領域は、
他の２つの軸の周りの角加速度に対する感知領域よりも、プルーフマスの中央部に径方
向に近く配置されてもよい。プルーフマスは、１つ以上のアンカーを介して基板に接続
されてもよい。
[0005] 特定の実施形態では、第１の領域を区切る外縁と、第１の領域内に配置され、
第１の領域よりも小さい第２の領域を区切る内縁と、第２の領域内に配置される中央部
と、を有するプルーフマスを備える、角加速度検出用の装置が提供される。プルーフマ
スは、プルーフマスの内縁に固定され、プルーフマスの中央部に向かって延びる複数の
梁をさらに備える。
[0006] 特定の実施形態では、外周および中央部を有するプルーフマスと、外周に近接
する各固定端、および中央部に近接する各自由端を有する複数の自由端梁とを備える、
角加速度計が提供される。
[0007] 特定の実施形態では、プルーフマスの外周に近接する各固定端、およびプルー
フマスの中央部に近接する各自由端を有する複数の自由端梁の運動を検出することによ
って、回転軸の周りのプルーフマスの角加速度を感知することを含む、角加速度を感知
する方法が提供される。
[0008] 本出願の様々な態様および実施形態が、下記の図面を参照して説明される。図
面は必ずしも正寸ではないことが理解されるべきである。複数の図面に現れる要素は、
それらが現れるすべての図面において同じ参照番号によって示される。
本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスがｘ軸、ｙ軸、および／またはｚ軸の周りの動作を検出するように構成されてもよい、角加速度計のプルーフマスを概略的に例証する。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスが複数の梁を備える、角加速度計のプルーフマスの上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、角加速度計のプルーフマスの上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスの内縁に固定された１つの端部を有する梁を備えるｚ感知要素の上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、ｚ感知要素によって生成された２つの異なる信号の例を例証する。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスと、アンカーポストと、ｘ感知電極とを備える角加速度計のｙｚ面の側面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスと、アンカーポストと、ｙ感知要素とを備える角加速度計のｘｚ面の側面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、ｘ感知電極と、ｙ感知電極と、ｚ感知電極とを備える角加速度計の上面図である。 いくつかの非限定的な実施形態による、複数のアンカーポストを有する角加速度計の一部を例証する上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、より詳細にテザーを例証する角加速度計のプルーフマスの上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、対称なテザーを有する角加速度計の一部の上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスの外縁に沿って配置される動作止めを例証する上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスの中央部の近くに配置される動作止めを例証する上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスと複数のキャップ止めとを備える角加速度計の上面図である。 本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスの底面に配置される複数の隆起部と、プルーフマスの上面に配置される複数の隆起部とを有するプルーフマスを備える角加速度計の側面図である。 本明細書で説明される種類の角加速度計を組み込む、様々なシステムをブロック図形式で例証する。 本明細書で説明される種類の角加速度計を組み込む、様々なシステムをブロック図形式で例証する。 本明細書で説明される種類の角加速度計を組み込む、様々なシステムをブロック図形式で例証する。 本明細書で説明される種類の角加速度計を組み込む、様々なシステムをブロック図形式で例証する。 図１０Ａ〜図１０Ｄのシステムにおいて実施されてもよい、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースの例示の実施のブロック図を例証する。 エナジーハーベスタ、再充電可能な電源、およびエネルギー貯蔵システムを含む、図１０Ａ〜図１０Ｄのシステムにおいて利用されてもよい種類の電力装置をブロック図形式で例証する。 図１２の電力装置において利用されてもよい種類の光電池エネルギーハーベスタを例証する。 図１２の電力装置において利用されてもよい種類の光電池エネルギーハーベスタを例証する。 図１２の電力装置において利用されてもよい種類の振動エネルギーハーベスタを例証する。 図１２の電力装置において利用されてもよい種類の電気的オーバーストレスエネルギーハーベスタを例証する。 図１５Ａの電気的オーバーストレスエネルギーハーベスタにおいて利用されてもよい種類の静電気放電保護装置を例証する。 本明細書で説明される種類の１つ以上の角加速度計と、１つ以上の光電池ハーベスタとを備える、組み込まれたシステムを例証する。 図１２の電力装置において利用されてもよい、例示のウエハが被せられた再充電可能な電源の断面を例証する。 本明細書で説明される種類の角加速度計などの、ＭＥＭＳ装置に組み込まれた図１２の電力装置において利用されてもよいスーパーキャパシタを例証する。 図１２の電力装置において利用されてもよい種類のスーパーキャパシタを例証する。 本出願の非限定的な実施形態による、図１２の電力装置などの電力装置において使用されてもよい、組み合わせられたスーパーキャパシタおよびバッテリ装置の断面を例証する。 組み合わせられたスーパーキャパシタおよびバッテリ装置の回路図を例証する。 図１０Ａ〜図１０Ｄのシステムの部品など、多数の部品を基板上に備えた可撓性基板を有する組み立て装置パッケージの斜視図である。 図２１Ａの装置パッケージの側面図である。 角加速度を測定するように構成された装置を備えるカテーテルを例証する。 角加速度を測定するように構成されたセンサを備えるラケットを片手に持っているテニス選手を例証する。 角加速度計を使用して液体の粘度を感知するように構成された微小流体チャネルの側面図である。 角加速度を感知するように構成された補聴器を装着している人の頭の正面図である。 ベッドに横たわっており、鼻を通り抜ける一対の補給チューブを有している、患者を例証する。 揺動運動を感知するように構成された複数のセンサを有する列車の側面図である。
[0045] 最大３つの直交する軸の周りの角加速度を検出する角加速度計が説明される。角加速度計は、３つの軸の周りの加速度を感知するための別々の感知要素を有するプルーフマスを備えた、基板の上に懸架され、ディスク状であることもある、単一のプルーフマスを有してもよい。別々の感知要素は、プルーフマスの中央部から異なる距離に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、３つの軸のうちの２つに対する感知要素は、プルーフマスの中央部から互いと同じ距離に配置され、第３の軸に対する感知要素が、プルーフマスの中央部のより近くに配置される。プルーフマスが実質的に平面である場合、平面に垂直な軸の周りの角加速度を検出する感知要素が、１つの端部がプルーフマスの内縁に固定され、別の自由端が固定端よりもプルーフマスの中央部に近い、懸架された構造であってもよい。プルーフマスの平面に垂直な軸は、これ以降でｚ軸と呼ばれる。プルーフマスの平面に平行な軸は、これ以降でｘ軸およびｙ軸と呼ばれる。
[0046] 感知要素を説明された方式で配置することは、加速度計出力信号における望ましくないオフセットを減少させ得、さらに、加速度計の感度を増加させ得る。機械的応力は、加速度計の出力信号においてオフセット誤差を望ましくなく引き起こし得、プルーフマスが中央アンカーによって懸架される場合、プルーフマスの中央部により近づくほど、より大きくなり得る。上述の方式で、ｚ軸周りの加速度を感知するための感知要素を配置することは、加速度計の出力信号への機械的応力の影響を有益に減少させ得る。また、プルーフマスの中央部より遠くにｘおよびｙ軸に対する感知要素を配置することは、加速度に応じた要素のより大きな運動をもたらし、したがって、加速度計の感度を増加させる。
[0047] 加速度計は、少なくともいくつかの実施形態において、低出力動作で、高感度の角加速度検出を提供する。加速度計は、その周りに角加速度が検出される、３つの軸のうちの１つ以上に対する差動信号を提供する、差動であってもよい。
[0048] 本出願の態様は、プルーフマスの外部をプルーフマスの中央部にテザリングするためのテザー構造を提供する。複数のテザーが提供されてもよい。テザーのうちの１つ以上は、プルーフマスの半径に対して回転対称性を示す蛇状の構造を有してもよい。２つ以上のテザーは、プルーフマスの軸の周りにミラー対称性を示してもよい。このような構成は、応力の影響を減少させ、直交モードを抑制し得る。
[0049] 本明細書で説明される種類の加速度計は、角加速度またはその不足を検出するために様々なシステムにおいて使用されてもよい。加速度計を組み込む装置がモノのインターネット（ＩｏＴ）ネットワークにおいて使用されてもよい。例えば、フィットネスセンサおよびヘルスケアモニタ、産業機器および診断装置、軍事機器、およびヘルスケア監視装置などの装着可能な装置は、本明細書で説明される種類の加速度計を利用してもよい。
[0050] 上述された態様および実施形態、ならびに追加の態様および実施形態は、さら
に下記で説明される。これらの態様および／または実施形態は、個別に、すべて共に、
または２つ以上の任意の組み合わせで使用されてもよく、本出願はこの点において限定
されない。
[0051] 本出願の態様によると、角加速度計は、３つの軸の周りの動作を検出するよう
に構成された単一のプルーフマスを備えてもよい。図１は、本出願の非限定的な実施形
態による、プルーフマスはｘ軸、ｙ軸、および／またはｚ軸の周りの動作を検出するよ
うに構成されてもよい、各加速度のプルーフマス１０１を概略的に例証する。
[0052] いくつかの実施形態では、プルーフマス１０１は、ディスク状であってもよい
。しかしながら、任意の他の適した形状が使用されてもよい。例えば、プルーフマス１
０１は、いくつかの実施形態で楕円形であってもよく、または他の実施形態で多角形で
あってもよい。いくつかの実施形態では、プルーフマス１０１は１０μｍ〜２ｍｍの、
いくつかの実施形態では、１００μｍ〜１ｍｍの、いくつかの実施形態では、５００μ
ｍ〜１ｍｍの、いくつかの実施形態では、７００μｍ〜１ｍｍの、いくつかの実施形態
では、７５０μｍ〜８５０μｍの、いくつかの実施形態では、９００μｍ〜１ｍｍの、
または任意の他の適した値もしくは値の範囲の半径を有するディスクを備えてもよい。
[0053] いくつかの実施形態では、プルーフマスは基板上に懸架されてもよく、１つ以上のアンカーポストを介して基板に接続されてもよい。アンカーポストは、プルーフマスの中央部に、または中央部の近くに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、プルーフマスは、実質的にアンカーポストの中央部でプルーフマスと接触してもよい、１つのアンカーポストのみに接続されてもよい。
[0054] 本出願の１つの態様によると、プルーフマスは、プルーフマスの中央部に向か
って延び、機械的応力によって引き起こされる信号オフセットを緩和する、ｚ軸の周り
の回転／運動を検出するように構成された複数のｚ感知梁を備えてもよい。本出願の別
の態様によると、ｘ感知要素およびｙ感知要素は、プルーフマスの周辺に対応する箇所
に配置され、各ｘ軸およびｙ軸の周りの検出感度を高めてもよい。
[0055] 図２Ａは、本出願の非限定的な実施形態による、角加速度計のプルーフマス２
００の上面図であり、プルーフマスは複数のｚ感知梁を備える。プルーフマス２００は
、図１のプルーフマス１０１としての役割をしてもよい。いくつかの実施形態では、プ
ルーフマスは、シリコン、ドープされたシリコン、ポリシリコン、またはドープされた
ポリシリコンなどの伝導性の材料を備えてもよい。シリコンおよび／またはポリシリコ
ンは、いくつかの実施形態では、１０16ｃｍ-3〜５×１０20ｃｍ-3の、いくつかの実施
形態では、１０18ｃｍ-3〜１０20ｃｍ-3の、いくつかの実施形態では、５×１０18ｃｍ
-3〜５×１０19ｃｍ-3の、または任意の適切な値もしくは値の範囲間のドープ濃度で、
ｎドープされてもよく、および／またはｐドープされてもよい。他の値も可能である。
代替では、他の伝導性材料が使用されることができる。いくつかの実施形態では、プル
ーフマス２００は、上述の伝導性材料のうちの１つなど、伝導性材料から作られてもよ
い。
[0056] いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、湾曲した梁２０１、２１１
および２２１などの、１つ以上の湾曲した梁を備えてもよい。湾曲した梁は、いくつか
の実施形態で輪を形成してもよい。湾曲した梁は、いくつかの実施形態では、同心円を
形成してもよい。例示として、および限定ではなく、図２Ａは３つの湾曲した梁を有す
るプルーフマス２００を例証する。しかしながら、出願はこの点で限定されず、ゼロよ
り大きな任意の他の適切な数の湾曲した梁が使用されてもよい。各湾曲した梁は、内縁
および外縁を有してもよい。各外縁は、各内縁を備えた領域を区切ってもよい。例えば
、湾曲した梁２０１は、内縁２０４を備えた領域を区切る、外縁２０２を有してもよい
。様々な湾曲した梁は、支持梁２１５など、１つ以上の支持梁を介して接続されてもよ
い。図２Ａは４つの支持梁を有するプルーフマスを例証するが、任意の他の適切な数の
支持梁が使用されてもよい。支持梁は、図において例証されるような、長方形、または
任意の他の適切な形状であってもよい。
[0057] いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、中央部２３０を備えてもよ
い。中央部２３０は、いくつかの実施形態では、プルーフマス２００の中央部を囲む領
域を画定してもよい。いくつかの実施形態では、中央部２３０は、１つ以上のアンカー
ポスト（図２Ａに図示せず）に接続されてもよい。アンカーポストは、基板に接続され
てもよい。いくつかの実施形態では、ｘ軸および／またはｙ軸の周りの１つ以上の捻れ
に応じて、アンカーポストはプルーフマス２００に対する回動支点として機能してもよ
い。中央部２３０は、任意の好適な形状を有してもよい。例えば、中央部２３０は、角
形、長方形、円形、楕円形などであってもよい。アンカーポストは、本明細書で単に「
アンカー」とも呼ばれ得る。
[0058] プルーフマスは、ｘ軸および／またはｙ軸の周りの回動による捻れに応じても
よい。このような動作に応じて、１つ以上のｘ感知要素および／または１つ以上の感知
要素は、１つ以上のパラメータにおける変化を検出してもよい。いくつかの実施形態で
は、ｘ感知要素は、基板上に配置された第１の電極と、プルーフマス上に配置された第
２の電極とを有するキャパシタを備えてもよい。いくつかの実施形態では、第１の電極
に面するプルーフマスの一部は、第２の電極としての役割をしてもよい。いくつかの実
施形態では、ｙ感知要素は、基板上に配置された第１の電極と、プルーフマス上に配置
された第２の電極とを有するキャパシタを備えてもよい。いくつかの実施形態では、第
１の電極に面するプルーフマスの一部は、第２の電極としての役割をしてもよい。プル
ーフマスがｘ軸、またはｙ軸の周りのアンカーポストの周りを回転すると、ｘ感知要素
の静電容量、またはｙ感知要素の静電容量における変化が検出されてもよい。いくつか
の実施形態では、プルーフマス２００は、２つのｘ感知要素を備えてもよい。いくつか
の実施形態では、両方のｘ感知要素が容量性である。例えば、プルーフマス２００は、
ｘ軸の周りのプルーフマス２００の対向する側部に配置された、キャパシタＣｘ-およ
びＣｘ+を備えてもよい。いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、２つのｙ
感知要素を備えてもよい。いくつかの実施形態では、両方のｙ感知要素が容量性である
。例えば、プルーフマス２００は、ｙ軸の周りのプルーフマス２００の対向する側部に
配置された、キャパシタＣｙ-およびＣｙ+を備えてもよい。
[0059] いくつかの実施形態では、テザー２３２などの複数のテザーは、中央部２３０
を内部が湾曲した梁に接続してもよい。いくつかの実施形態では、テザーは、ｘｙ面に
おける捻れに応じて復元力を提供するように構成された、ばねとしての役割をしてもよ
い。ばねは、ｘｙ面における捻れに応じてプルーフマスを非摂動位置に復元するように
作用してもよい。テザーの弾性定数は、テザーの形状に依存してもよい。テザーの形状
は、さらに下記に述べられる。
[0060] いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、ｚ感知梁２１６などの複数
の梁を備えて、ｚ軸の周りの捻れを検出してもよい。本出願では、図２Ａにおいて例証
される種類の「梁」は、「フィンガ」、「片持梁」または「ｚ感知梁」と代替的に呼ば
れてもよく、いくつかの実施形態では、片持梁であってもよい。いくつかの実施形態で
は、梁は、内縁２０４などの湾曲した梁の内縁に固定されてもよい。いくつかの実施形
態では、梁は、梁が内縁２０４に接触する領域が唯一の固定部であるように懸架されて
もよい。いくつかの実施形態では、梁はプルーフマス２００の中央部に向かって延びて
もよい。いくつかの実施形態では、梁はプルーフマス２００の中央部に向かって放射状
に延びてもよい。ｚ軸の周りの捻れに応じて、梁は、梁が内縁２０４に接触する領域の
周りをｘｙ面で回動してもよい。下記でさらに述べられるように、梁が動くと、容量性
など、パラメータにおける変化が検出されてもよい。プルーフマス２００は、任意の適
切な数のｚ感知梁を備えてもよい。様々なｚ感知梁は、梁２１６と同様に、内縁２０２
に接触してもよい。いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、図２Ａにおいて
例証されるように、湾曲した梁２１１の内縁に接触する第２の梁のセットを備えてもよ
い。図２Ａは２つの梁のセットを有するプルーフマス２００を例証するが、本出願はこ
の点で限定されず、ゼロより多い任意の他の適切な数の梁のセットが使用されてもよい
。いくつかの実施形態では、湾曲した梁２０１に接触する梁は、湾曲した梁２１１に接
触する梁よりも長くてもよい。いくつかの実施形態では、湾曲した梁２０１に接触する
梁は、湾曲した梁２１１に接触する梁の角ピッチよりも小さい角ピッチを有してもよい
。
[0061] 図２Ｂは、別の非限定的な実施形態による、角加速度計のプルーフマス２５０
の上面図である。プルーフマス２５０は、プルーフマス２００と関連して説明される特
徴と同じ特徴を有してもよい。しかしながら、プルーフマス２００と違い、プルーフマ
ス２５０は多角形（例、角形または長方形）であってもよい。したがって、プルーフマ
ス２５０は、多角形の外縁２５２を有してもよい外部２５１を備えてもよい。いくつか
の実施形態では、湾曲した外縁ではなく多角形の外縁を有するプルーフマスを使用する
ことは、オンチップの物的財産の利用を向上し得る。すなわち、チップ上に同じ利用可
能な空間を与えられるが、多角形のプルーフマスは、湾曲したプルーフマスよりも大き
な面を有し得るため、より大きな質量を有し得る。結果として、角加速度計の感度が向
上し得る。次の説明においては、プルーフマス２００に対してしばしば参照がなされる
。別途定めのない限り、プルーフマス２５０、または他の形状のプルーフマスが代替的
に使用されてもよいことを理解されたい。
[0062] 図３は、本出願の非限定的な実施形態による、１つの端部がプルーフマスの内
縁に固定された梁を備えるｚ感知要素３００の上面図である。ｚ感知要素３００は、内
縁２０４に接触する梁２１６を備えてもよい。いくつかの実施形態では、梁２１６は、
ｚ軸周りの捻れに応じて、矢印３２０および３２１によって例証されるように、ｘｙ面
上を移動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ｚ感知要素３００は
、電極３１３を備えてもよい。電極３１３は、いくつかの実施形態では、隣接する梁２
１６であってもよい。電極３１３は、いくつかの実施形態では、アルミニウム、銅、ド
ープされたシリコンおよび／またはドープされたポリシリコンなどの伝導性材料を備え
てもよい。いくつかの実施形態では、電極３１３はポスト３１６に接続されてもよい。
ポスト３１６は、基板に接続されてもよい。図３は、１つのポストを介して基板に接続
されている電極３１３を例証しているが、ゼロより多い、任意の他の適切な数のポスト
が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、電極として電極３１３および梁２１６
を有するキャパシタＣz +が形成されてもよい。梁２１６はｚ軸の周りの捻れに応じて移
動するため、梁２１６と電極３１３との間の距離は変化し得、したがってキャパシタＣ
z +に関係する静電容量における変化を引き起こす。静電容量における変化は、ｚ軸の周
りの捻れを検出するために使用されてもよい。梁２１６は、ｚ軸の周りの角加速度に対
して感度が高いように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、梁２１６は、直線
加速度および／または角速度に対して感度が低くてもよい。
[0063] いくつかの実施形態では、ｚ感知要素３００は、電極３１４を備える。電極３
１４は、いくつかの実施形態では、隣接する梁２１６である。電極３１４は、電極３１
３に対して梁２１６の反対側に配置されてもよい。電極３１４は、いくつかの実施形態
では、アルミニウム、銅、ドープされたポリシリコンおよび／またはドープされたポリ
シリコンなどの伝導性材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、電極３１４は、
ポスト３１８に接続されてもよい。ポスト３１８は、基板に接続されてもよい。図３は
、１つのポストを介して基板に接続されている電極３１４を例証するが、ゼロより多い
、任意の他の適切な数のポストが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、電極と
して電極３１４および梁２１６を有するキャパシタＣzが形成されてもよい。梁２１６
は、ｚ軸の周りの捻れに応じて移動するため、梁２１６と電極３１４との間の距離は変
化し得、したがってキャパシタＣzに関係する静電容量における変化を引き起こす。静
電容量における変化は、ｚ軸の周りの捻れを検出するために使用されてもよい。
[0064] いくつかの実施形態では、キャパシタＣz -に関連する静電容量における変化は
、キャパシタＣz +に関連する静電容量における変化の反対になるように構成されてもよ
い。例えば、ΔＣzがｚ軸周りの捻れに応じたキャパシタＣz -に関連する静電容量にお
ける変化であれば、キャパシタＣz +に関連する静電容量における変化は−ΔＣzに等し
くてもよい。その結果、ｘｙ面における動作は、差動である検出信号の生成につながり
得る。ｚ感知要素３００は、ｚ軸の周りの角加速度に反応するように構成されてもよい
。いくつかの実施形態では、ｚ感知要素３００は、直線加速度および／または角加速度
に対して感度が低くてもよい。
[0065] 図４は、本出願の非限定的な実施形態による、ｚ感知要素によって生成された
作動信号の例を例証する。図４の非限定的な例では、正弦曲線の捻れがｚ軸周りにプル
ーフマス２００へ加えられてもよい。このような捻れに応じて、梁２１６は矢印３２０
および３２１に従って時間に伴って移動し、したがって、正弦曲線であるキャパシタＣ
z +に関連する静電容量における時間に伴う変化、およびキャパシタＣz -に関連する静電
容量における反対の変化を引き起こす。２つの静電容量における変化は、図４に例証さ
れるように、差動信号４０２および４０４の生成を引き起こし得る。いくつかの実施形
態では、差動信号を使用することは、コモンモード信号を抑制するために、シングルエ
ンド信号を使用するよりも好ましいことがあり得る。例えば、コモンモード信号は、ｚ
軸に対しておよび／またはノイズによって起こる直線加速度によって引き起こされ得る
。別の例では、コモンモード信号は、２つの各直交する軸に関連する２つのモード間で
起こる混線によって引き起こされ得る。
[0066] 以前に述べられたように、ｘ軸の周りの捻れは、キャパシタＣx +およびＣx -で
検出されてもよく、ｙ軸の周りの捻れは、キャパシタＣy +およびＣy -で検出されてもよ
い。図５Ａは、本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマス２００と、アンカー
ポスト５０３と、ｘ感知電極５４１および５４２とを備えた角加速度計のｙｚ面の側面
図である。いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、基板５０１に得られる空
洞部５０２内に配置されてもよい。例えば、空洞部５０２は、基板５０１の一部をエッ
チングすることによって得られてもよい。基板５０１は、いくつかの実施形態では、シ
リコン基板であってもよい。いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、アンカ
ーポスト５０３を介して基板５０１に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、ア
ンカーポスト５０３は、中央部２３０に接続されてもよい。他の実施形態では、中央部
要素２３０は、アンカーポスト５０３の役割をしてもよい。プルーフマスの底面と基板
の上面との間の距離は、いくつかの実施形態では、１μｍ〜１０μｍ、いくつかの実施
形態では、１．５μｍ〜３μｍ、いくつかの実施形態では、１．７μｍ〜１．９μｍ、
または任意の適切な値もしくは値の範囲間であってもよい。他の値も可能である。プル
ーフマス２００は、ｚ軸に沿って測定される、いくつかの実施形態では、１μｍ〜５０
μｍ、いくつかの実施形態では、１０μｍ〜２０μｍ、いくつかの実施形態では、１５
μｍ〜１７μｍ、または任意の適切な値もしくは値の範囲間の厚みを有してもよい。他
の値も可能である。
[0067] 図５Ａは、基板５０１上で、アンカーポスト５０３の反対側に配置されたｘ感
知電極５４１および５４２を例証する。いくつかの実施形態では、ｘ感知電極５４１お
よび５４２は、外縁２０２などの、プルーフマス２００の外縁に対応する一に配置され
てもよい。いくつかの実施形態では、電極としてｘ感知電極５４２とプルーフマス２０
０とを有するキャパシタＣx +が形成されてもよい。ｘ軸の周りでプルーフマス２００に
加えられた１つ以上の捻れに応じて、プルーフマス２００は、アンカーポスト５０３を
支点として使用して、ｘ軸の周りを旋回してもよい。その結果、プルーフマス２００と
ｘ感知電極５４２との間の距離は変化し得るため、静電容量Ｃx +に関連する静電容量に
おける変化を引き起こす。静電容量における変化は、ｘ軸の周りの捻れを検出するため
に使用されてもよい。
[0068] いくつかの実施形態では、電極として、ｘ感知電極５４１とプルーフマス２０
０とを有するキャパシタＣx -形成されてもよい。ｘ軸の周りでプルーフマス２００に加
えられる１つ以上の捻れに応じて、プルーフマス２００は、アンカーポスト５０３を支
点として使用して、ｘ軸の周りを旋回してもよい。その結果、プルーフマス２００とｘ
感知電極５４１との間の距離は変化し得るため、静電容量Ｃx -に関連する静電容量にお
ける変化を引き起こす。静電容量における変化は、ｘ軸の周りの捻れを検出するために
使用されてもよい。
[0069] いくつかの実施形態では、キャパシタＣx +に関連する静電容量における変化は
、キャパシタＣx +に関連する静電容量における変化の反対になるように構成されてもよ
い。例えば、ΔＣxがＣx -に関連する静電容量における変化である場合、キャパシタＣ
x +に関連する静電容量における変化は、−ΔＣxに等しくてもよい。その結果、ｙｚ面
における動作は、差動である検出信号の生成につながり得る。
[0070] 図５Ａは、図３に例証されるように、ｚ感知要素３００の一部であってもよい
、電極３１３をさらに例証する。簡潔性のために、１つのみの電極３１３が図５Ａに例
証される。上述のように、電極３１３は、ポスト３１６を介して基板５０１に接続され
てもよい。ポスト３１６は、いくつかの実施形態では、伝導性材料で作られてもよい。
いくつかの実施形態では、ｚ感知電極５４０は、基板５０１上に配置されてもよく、ポ
スト３１６を介して電極３１３に電気的に接触していてもよい。いくつかの実施形態で
は、電極５４０は、基板５０１の上面の下に配置されてもよい。いくつかの実施形態で
は、電極５０１は、ポリシリコンまたはドープされたポリシリコンを備えてもよい。
[0071] いくつかの実施形態では、ｘ感知電極５４１は、ｘ感知電極５４１とアンカー
ポスト５０３との間の距離が、電極３１３とアンカーポスト５０３との間の距離よりも
大きいような、任意の適切な位置に配置されてもよく、両方の距離はｘｙ面上で測定さ
れる。同様に、ｘ感知電極５４２は、ｘ感知電極５４２とアンカーポスト５０３との間
の距離が、電極３１３のうちの任意の１つとアンカーポスト５０３との間の距離よりも
大きいような、任意の適切な位置に配置されてもよく、両方の距離はｘｙ面上で測定さ
れる。
[0072] 図５Ｂは、本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマス２００と、アン
カーポスト５０３と、ｙ感知電極５５１および５５２とを備える角加速度計のｘｚ面の
側面図である。図５Ｂは、基板５０１で、アンカーポスト５０３の反対側に配置された
ｙ感知電極５５１および５５２を例証する。いくつかの実施形態では、ｙ感知電極５５
１および５５２は、外縁２０２など、プルーフマス２００の外縁に対応する位置に配置
されてもよい。いくつかの実施形態では、電極として、ｙ感知電極５５２とプルーフマ
ス２００とを有するキャパシタＣy +が形成されてもよい。ｙ軸の周りでプルーフマス２
００に加えられる１つ以上の捻れに応じて、プルーフマス２００は、アンカーポスト５
０３を支点として使用して、ｙ軸の周りを旋回してもよい。その結果、プルーフマス２
００とｙ感知電極５５２との間の距離は変化し得るため、Ｃy +に関連する静電容量にお
ける変化を引き起こす。静電容量における変化は、ｙ軸の周りの捻れを検出するために
使用されてもよい。
[0073] いくつかの実施形態では、電極として、ｙ感知電極５５１とプルーフマス２０
０とを有するキャパシタＣy +が形成されてもよい。ｙ軸の周りでプルーフマス２００に
加えられる１つ以上の捻れに応じて、プルーフマス２００は、アンカーポスト５０３を
支点として使用して、ｙ軸の周りを旋回してもよい。その結果、プルーフマス２００と
ｙ感知電極５５１との間の距離は変化し得るため、静電容量Ｃy -に関連する静電容量に
おける変化を引き起こす。静電容量における変化は、ｙ軸の周りの捻れを検出するため
に使用されてもよい。
[0074] いくつかの実施形態では、キャパシタＣy -に関連する静電容量における変化は
、キャパシタＣy -に関連する静電容量における変化の反対になるように構成されてもよ
い。例えば、ΔＣyがキャパシタＣy -に関連する静電容量における変化である場合、キ
ャパシタＣy +に関連する静電容量における変化は−ΔＣyに等しくてもよい。その結果
、ｘｚ面における動作は、差動である検出信号の生成につながり得る。
[0075] 図５Ｂは、図３に例証されるようなｚ感知要素３００の一部であり得る、電極
３１３をさらに例証する。簡潔性のために、図５Ｂでは、１つのみの電極３１３が例証
される。上述のように、電極３１３は、ポストを介して基板５０１に接続されてもよい
。いくつかの実施形態では、ポスト３１６は、伝導性材料から作られてもよい。いくつ
かの実施形態では、ｚ感知電極５４０は、基板５０１に配置されてもよく、ポスト３１
６を介して電極３１３に電気的に接触してもよい。いくつかの実施形態では、電極５４
０は、基板５０１の上面の下に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、電極５０
１は、ポリシリコンまたはドープされたポリシリコンを含んでもよい。
[0076] いくつかの実施形態では、ｙ感知電極５５１は、ｙ感知電極５５１とアンカー
ポスト５０３との間の距離が、電極３１３とアンカーポスト５０３との間の距離よりも
大きいような、任意の適切な位置に配置されてもよく、両方の距離はｘｙ面上で測定さ
れる。同様に、ｙ感知電極５５２は、ｙ感知電極５５２とアンカーポスト５０３との間
の距離が、電極３１３のうちの１つとアンカーポスト５０３との間の距離よりも大きい
ような任意の適切な位置に配置されてもよく、両方の距離はｘｙ面上で測定される。
[0077] 図５Ｃは、本出願の非限定的な実施形態による、ｘ感知電極と、ｙ感知電極と
、ｚ感知電極とを備える角加速度計の上面図である。湾曲した梁２０１の内縁２０４お
よび外縁２０２、湾曲した梁２１１の内縁２１４および外縁２１２に対応する破線は、
プルーフマス２００の面に対応するｘｙ面上に配置されてもよい。図５Ｃは、２つの湾
曲した梁を例証するが、任意の適切な数の湾曲した梁が使用されてもよい。
[0078] いくつかの実施形態では、ｘ感知電極５４１および５４２は、基板５０１上で
、湾曲した梁２０１に対応する位置に、配置されてもよい。いくつかの実施形態では、
ｘ感知電極５４１および５４２は、外縁２０２に対応する位置に配置されてもよい。い
くつかの実施形態では、ｘ感知電極５４１および５４２は、湾曲した梁２０１の反対側
に配置されてもよい。ｘ感知電極５４１は、金属パッドＳx -に接続されてもよく、金属
パッドＳx -はワイヤボンディングを介して、またはプローブを通して、アクセスされる
ことができる。同様に、ｘ感知電極５４２は、金属パッドＳx +に接続されてもよく、金
属パッドＳx +はワイヤボンディングを介して、またはプローブを通して、アクセスされ
ることができる。いくつかの実施形態では、金属パッドｒｅｆは、アンカーポストに接
続されてもよく、基準電圧を供給するように構成されてもよい。
[0079] いくつかの実施形態では、ｘ軸の周りのプルーフマス２００の動作は、金属パ
ッドＳx -と金属パッドｒｅｆとの間の第１の電圧の生成を引き起こしてもよい。いくつ
かの実施形態では、ｘ軸の周りのプルーフマス２００の動作は、金属パッドＳx +と金属
パッドｒｅｆとの間の第２の電圧の生成を引き起こしてもよい。いくつかの実施形態で
は、２つの電圧は２つの差動信号を形成してもよい。したがって、プルーフマスはアン
カーポスト５０３の周りを旋回するため、ｘ感知電極５４１に対応する湾曲した梁２０
１の一部は、ｘ感知要素５４１に向かって（またはｘ感知電極５４１から離れるように
）動いてもよく、一方で、同時に、ｘ感知要素５４２に対応する湾曲した梁２０１の一
部は、ｘ感知要素５４２から離れるように（またはｘ感知電極５４２に向かって）動い
てもよい。
[0080] いくつかの実施形態では、ｙ感知要素５５１および５５２は、基板５０１上で
、湾曲した梁２０１に対応する位置に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ｙ
感知電極５５１および５５２は、外縁２０２に対応する位置に配置されてもよい。いく
つかの実施形態では、ｙ感知電極５５１および５５２は、湾曲した梁２０１の反対側に
配置されてもよい。ｙ感知電極５５１は、金属パッドＳy -に接続されてもよく、金属パ
ッドＳy -は、ワイヤボンディングを介して、またはプローブを通して、アクセスされる
ことができる。同様に、ｙ感知電極５５２は、金属パッドＳy +に接続されてもよく、金
属パッドＳy +は、ワイヤボンディングを介して、またはプローブを通して、アクセスさ
れることができる。いくつかの実施形態では、ｙ軸の周りのプルーフマス２００の動作
は、金属パッドＳy -と金属パッドｒｅｆとの間の第１の電圧の生成を引き起こしてもよ
い。いくつかの実施形態では、ｙ軸の周りのプルーフマス２００の動作は、金属パッド
Ｓy +と金属パッドｒｅｆとの間の第２の電圧の生成を引き起こしてもよい。いくつかの
実施形態では、２つの電圧は２つの差動信号を形成してもよい。したがって、プルーフ
マスはアンカーポスト５０３の周りを旋回するため、ｙ感知電極５５１に対応する湾曲
した梁２０１の部分は、ｙ感知要素５５１に向かって（またはｙ感知電極５５１から離
れるように）動いてもよく、一方で、同時に、ｙ感知要素５５２に対応する湾曲した梁
２０１の一部は、ｙ感知要素５５２から離れるように（またはｙ感知電極５５２に向か
って）動いてもよい。
[0081] いくつかの実施形態では、図３に関連して説明されるｚ感知要素３００などの
複数のｚ感知要素は、内縁２０４に接触してもよい。図５Ｃは４つのｚ感知要素を例証
するが、任意の適切な数のｚ感知要素が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、
ｚ感知要素は、端部が内縁２０４に固定された梁２１６を備えてもよい。いくつかの実
施形態では、ｚ感知要素は、梁２１６の対向する側に配置された電極３１３および３１
４を備えてもよい。電極３１３および３１４は、それぞれ、ポスト３１６を介して、お
よびポスト３１８を介して、基板５０１に配置された、ｚ感知電極（図５Ｃにおいて図
示されない）に接続されてもよい。
[0082] いくつかの実施形態では、電極３１３に接続されたｚ感知電極のすべて、また
は一部は、図５Ｃに例証されるように互いに接続されてもよい。このようなｚ感知電極
は、金属パッドＳz -にさらに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、電極３１４
に接続されるｚ感知電極のすべて、または一部は、図５Ｃに例証されるように互いに接
続されてもよい。このようなｚ感知電極は、金属パッドＳz +にさらに接続されてもよい
。金属パッドＳz -およびＳz +は、ワイヤボンディングを介して、またはプローブを通し
て、アクセスされることができる。いくつかの実施形態では、ｚ軸周りのプルーフマス
２００の動作は、金属パッドＳz -と金属パッドｒｅｆとの間の第１の電圧の生成を引き
起こしてもよい。いくつかの実施形態では、ｚ軸周りのプルーフマス２００の動作は、
金属パッドＳz +と金属パッドｒｅｆとの間の第２の電圧の生成を引き起こしてもよい。
いくつかの実施形態では、２つの電圧は、２つの異なる信号を形成してもよい。したが
って、梁２１６が電極３１３および３１４に向かって、および電極３１３および３１４
から離れるように動くと、キャパシタＣz -およびＣz +に関連する静電容量が変化し得、
したがって、図４に示されるような差動信号４０２および４０４などの差動信号の生成
を引き起こす。
[0083] 図５Ｃに関して例証される実施形態は、ｘ感知要素とｙ感知要素との間に生じ
る混線を抑制する、または緩和するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では
、ｘ軸周りの加速の存在において、ｘ感知電極５４１および５４２は、２つの差動信号
を感知してもよく、一方で、ｙ感知電極５５１および５５２は、任意の信号を感知しな
くてもよい。いくつかの実施形態では、ｘ軸の周りの加速の存在において、ｘ感知電極
５４１および５４２は、２つの差動信号を感知してもよく、一方で、ｙ感知電極５５１
および５５２は、コモンモード信号を感知してもよい。コモンモード信号は、金属パッ
ドＳy +上で測定される信号から、金属パッドＳy -上で測定される信号を差し引くこと、
またはその逆によって除去されてもよい。コモンモード信号は、同様に、ｙ軸の周りの
加速の存在において、ｙ感知電極５５１および５５２は、２つの差動信号を感知しても
よく、一方で、ｘ感知電極５４１および５４２は、コモンモード信号を感知してもよい
。コモンモード信号は、金属パッドＳx +上で測定される信号から、金属パッドＳx -上で
測定される信号を差し引くこと、またはその逆によって除去されてもよい。ｇｎｄの標
識が付けられた金属パッドが、接地端子として使用されてもよい。いくつかの実施形態
では、ｇｎｄ金属パッドは、プルーフマスと同じ電位でバイアスされてもよい。
[0084] 図５Ａ〜図５Ｃに関連して説明される実施形態は、プルーフマスの中央部の近
くに接続されたアンカーポストを通して基板に接続される、プルーフマスを例証する。
いくつかの状況では、単一のアンカーポストを介してプルーフマスを基板に接続するこ
とは、直線加速度の影響を受けやすい角加速度計を使用してもよい。例えば、ｘ軸に沿
った直線加速度に応じて、ｙ軸の周りのプルーフマスの捻れが生じ得る。プルーフマス
は、角加速度がなくても、検出信号の増加をもたらし得るため、この挙動は望ましくな
いことがあり得る。１つ以上のアンカーポストを使用することは、このような望ましく
ない挙動の発生を減少させ得る。次に一例が説明される。
[0085] 図５Ｄは、いくつかの非限定的な実施形態による、複数のアンカーポストを有
する、角加速度の一部を例証する上面図である。例証されるように、角加速度計は、中
央部２３０と、テザー２３２と、アンカーポスト５５３と、図２Ａ〜図２Ｂに関連して
前述された、湾曲した梁２２１を接続する梁５５５とを備えてもよい。図５Ｄは４つの
アンカーポストを有する角加速度計を例証するが、任意の他の適切な数のアンカーポス
トが使用されてもよい。アンカーポストは、互いに対して等しく角度オフセットされて
もよい。例えば、４つのアンカーポストが使用される場合、各アンカーポスト５５３は
、隣接するアンカーポストに対して、約９０°（例、８９°〜９１°、または８５°〜
９５°）で、角度オフセットされてもよい。中央部２３０の中央とアンカーポストの位
置との間の半径距離は、直線加速度への所望の度合いのイミュニティを提供するように
選ばれてもよい。例えば、このような半径距離を増加させることは、直線加速度へのイ
ミュニティの増加をもたらし得る。しかしながら、より大きい半径距離は、プルーフマ
スの効果的な捻り剛性の増加のために、角加速度への感度の減少も引き起こし得る。
[0086] いくつかの実施形態では、アンカーポストは、梁５５５を介してプルーフマス
に接続されてもよい。例えば、アンカーポスト５５３は、テザー２３２を介して中央部
２３０に接続されてもよく、中央部２３０は、梁５５５を介して湾曲した梁２２１に接
続されてもよい。いくつかの実施形態では、梁５５５はテザー２３２よりも剛性があっ
てもよい。いくつかの実施形態では、各梁５５５は、隣接するアンカーポストに対して
、約４５°（例、４４°〜４６°または４０°〜５０°）で、角度オフセットされても
よい。ｚ軸の周りの角加速度が生じる場合、テザー２３２がｘｙ面において撓んで、こ
れにより、プルーフマスの回転を引き起こしてもよい。同時に、梁５５５が平面内で回
転して、これにより、プルーフマスの回転を引き起こしてもよい。
[0087] 上述のように、テザー２３２は、プルーフマス２００を変化しない位置へと戻
すように構成される弾性定数を示してもよい。いくつかの実施形態では、テザー２３２
は、プルーフマス２００内に生じ得る応力を吸収するように、さらに構成されてもよい
。したがって、テザーは一部が可撓性であってもよく、加えられた応力に基づいてその
形状を調整してもよく、したがって、プルーフマスの外部によって受けられる応力を減
少する。いくつかの実施形態では、テザーは対角線の形状など、直交しない形状を抑制
するようにさらに構成されてもよい。テザー２３２は、非対称または対象であってもよ
い。
[0088] 図６Ａは、プルーフマス２００の中央部をさらに詳細に示す、角加速度計のプ
ルーフマスの上面図である。例証されるように、非対称のテザーが使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、プルーフマス２００は、アンカーポスト５０３などの、１つ
以上のアンカーポストに接続される中央部２３０を備えてもよい。他の実施形態では、
中央部２３０は、アンカーポスト５０３としての役割をしてもよい。中央部は、角形、
円形、長方形、楕円形、または任意の他の適切な形状を有してもよい。中央部は、１つ
以上のテザー６３２を通して、湾曲した梁２２１など、最も内側の湾曲した梁の内縁に
接続されてもよい。テザー６３２は、テザー２３２としての役割をしてもよい。いくつ
かの実施形態では、テザー６３２は、蛇状の形状を有してもよい。いくつかの実施形態
では、テザー６３２は、ｓ形状を有する要素を備えてもよい。テザー６３２は、ｓ形状
の要素を中央部２３０に接続する第１の梁と、ｓ形状の要素を湾曲した梁２２１に接続
する第２の梁とを、さらに備える。いくつかの実施形態では、テザー６３２は、テザー
およびプルーフマスの中央部を通過する半径に平行である、軸２９５などの軸の周りに
非対称であってもよい。いくつかの実施形態では、テザー６３２は、点２９７など、中
央部２３０と湾曲した梁２２１との間に位置する点の周りに１８０度の回転対称性を有
し得る。いくつかの実施形態では、点２９７は、中央部２３０と、湾曲した梁２２１の
内縁との間の中点であってもよい。いくつかの実施形態では、テザー６３２は、プルー
フマスの中央部を通過し、テザーの軸に垂直である、軸に対して対向するテザーに対称
であってもよい。このような対称性は、ミラー対称性と呼ばれてもよい。
[0089] 非対称であると、テザー６３２は、いくつかの状況では、プルーフマスが直線
加速度に反応するようになることを引き起こし得る。例えば、ｘ軸に沿った直線加速度
に応じて、ｚ軸の周りのプルーフマスの捻れが生じ得る。プルーフマスは角加速度がな
くても検出信号の増加をもたらし得るため、この挙動は望ましくない。したがって、い
くつかの実施形態では、いくつかの実施形態では望ましくない捻れに対してより影響を
受けにくい、対称なテザーが利用されてもよい。非対称なテザーとは違い、対称なテザ
ーは、直線加速度に応じて、プルーフマスの捻れを防ぎ得る。図６Ｂは、いくつかの非
限定的な実施形態による、対称なテザーの一例を例証する。テザー６３３は、テザー２
３２のうちの任意の１つとしての役割をしてもよい。例証されるように、テザー６３３
は、対称軸２８５に対して対称であってもよい。テザー６３３は、角加速に応じたプル
ーフマスの回転を許容する一方、直線加速に応じて実質的に静止し続けるように構成さ
れてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の孔６３９がテザー６３３を通してエ
ッチングされてもよい。例えば、孔は、図６Ｂに例証されるように、対称軸２８５に沿
ってエッチングされてもよい。孔の形状および数は、所望されるように、テザー６３３
の剛性を制御するように選択されてもよい。例えば、孔の寸法および／または数の増加
は、いくつかの実施形態では、テザーの剛性を減少させ得る。
[0090] いくつかの事象では、プルーフマス２００は、プルーフマスの一部に損傷を引き起こすのに十分な大きさの度合いを有する加速を受け得る。例えば、ｚ軸の周りの大きな加速は、テザーの有効範囲を超えるプルーフマスの動作を引き起こし得る。その結果、テザーはテザーの弾性限界を超え得るため、永久の損傷を被る。いくつかの実施形態では、テザーへの損傷を防ぐために、内ストッパおよび／または外ストッパの形状の、動作ストッパが利用されてもよい。しかしながら、任意の他の適切な種類のストッパが使用されてもよい。
[0091] 図７Ａは、本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマス２００の縁の近くに配置された動作ストッパを例証する上面図である。図７Ａに例証されるように、外縁２０２などのプルーフマス２００の外縁は、１つ以上の突起７５０を備えてもよい。いくつかの実施形態では、外縁２０２は、外縁２０２の周囲に沿って配置された、突起７５０の種類の複数の突起を備えてもよい。突起７５０は、外縁２０２に固定され、突起７５０の周囲から突き出している要素を備えてもよい。このような要素は、長方形、円形の形状を有してもよく、または、任意の他の適切な形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、外ストッパ７５２は、基板５０１上に配置されてもよく、外縁２０２に隣接していてもよい。外ストッパ７５２は、基板５０１上に直接配置されてもよく、または、基板５０１に接触する複数のポスト上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外縁７５２は、突起７５０に対応する突起を備えてもよい。いくつかの実施形態では、外ストッパ７５２は、間隙７５１が形成されるように、外縁２０２から距離を空けて配置されてもよい。間隙は、５００ｎｍ〜５μｍ、８００ｎｍ〜２μｍ、１μｍ〜１．４μｍ、または任意の適切な値もしくは値の範囲間の寸法を有してもよい。他の値も可能である。
[0092] 外ストッパ７５２は、大きな度合いを有する加速に応じる、ｚ軸の周りのプルーフマス２００の過剰な動作を防ぐために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、間隙７５１は、プルーフマス２００が、安全閾値を下回る度合いを有する加速に応じてｚ軸の周りを移動するための十分な空間を提供してもよい。安全閾値を超える度合いを有する加速がｚ軸の周りでプルーフマス２００に加えられる場合、突起７５０の側壁は、外ストッパ７５２の対応する突起の側壁に当たって、プルーフマスの動作を制限してもよい。図７Ａは、縁の周囲の外に突き出る突起を備える外ストッパを例証するが、他の構成も可能である。例えば、外縁２０２および外ストッパは、互いに対応して配置される凹みを備えてもよい。外ストッパは、間に間隙が形成されるように、外縁から距離を空けて配置されてもよい。安全閾値を超える加速がｚ軸の周りに加えられる場合、縁の凹みの側壁は、外縁の対応する凹みの側壁に当たり、プルーフマスの動作を制限してもよい。
[0093] 図７Ｂは、本出願の非限定的な実施形態による、プルーフマスの中央部の近くに配置される動作ストッパを例証する上面図である。いくつかの実施形態では、２つの連続するテザー２３２と、中央部２３０と、最も内側の湾曲した梁の内縁とによって囲まれた領域に、空隙が形成されてもよい。いくつかの実施形態では、このような空隙は、ストッパ７６０などの内ストッパで、少なくとも一部が満たされてもよい。いくつかの実施形態では、内ストッパ７６０は、基板５０１上に直接配置されてもよく、または基板５０１に接触している複数のポスト上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、内ストッパ７６０は、間隙７６１が形成されるように、テザー２３２から距離を空けて配置されてもよい。間隙は、５００ｎｍ〜５μｍ、８００ｎｍ〜２μｍ、１μｍ〜１．４μｍ、２μｍ〜４μｍ、または任意の適切な値もしくは値の範囲の間の寸法を有してもよい。他の値も可能である。いくつかの実施形態では、内ストッパ７６０と最も内側の湾曲した梁との間に間隙が形成されてもよい。いくつかの実施形態では、テザーと内ストッパとの間の間隙は、内ストッパと最も内側の湾曲した梁との間の間隙より大きくてもよい。
[0094] 内ストッパ７６０は、大きな度合いを有する加速に応じたｚ軸の周りのプルーフマス２００の過剰な動作を防ぐために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、間隙７６１は、プルーフマス２００が、安全閾値を下回る度合いを有する加速に応じてｚ軸の周りを移動するための十分な空間を提供してもよい。安全閾値を上回る度合いを有する加速がｚ軸の周りでプルーフマス２００に加えられる場合、テザー２３２は、内ストッパ７６０の側壁に当たって、プルーフマスの動作を制限してもよい。いくつかの実施形態では、複数の内ストッパが、最も内側の湾曲した梁内に存在する複数の空隙内に配置されてもよい。例えば、図６Ａ（または図６Ｂ）に示される実施形態は、示される４つの空隙に配置された４つの内ストッパを備えてもよい。
[0095] いくつかの事象では、ｘ軸および／またはｙ軸の周りの加速は、プルーフマスの一部に損傷を引き起こすのに十分な大きさの度合いを有し得る。例えば、プルーフマスは過剰回転を経験し得る、そしていくつかの場合では、アンカーポストから接続が外れる。いくつかの実施形態では、プルーフマスの過剰回転を防ぐために、プルーフの上に配置されるキャップストッパが利用されてもよい。図８は、プルーフマス２００と、複数のキャップストッパ８０１とを備える各加速度計の上面図である。図８は８つのキャップストッパを例証するが、任意の他の適切な数のキャップストッパが使用されてもよい。キャップストッパは、プルーフマス２００から、ｚ軸に沿って測定される距離に配置されるキャップ層において形成されてもよい。このような距離は、いくつかの実施形態では、１００ｎｍ〜１００μｍ、いくつかの実施形態では、１μｍ〜２０μｍ、いくつかの実施形態では、１μｍ〜１０μｍ、いくつかの実施形態では、１μｍ〜２μｍ、または任意の他の適切な値または値の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、キャップ層は、キャップウエハの一部であってもよい。いくつかの実施形態では、キャップウエハは、プルーフマスを備えるウエハに接着されてもよい。いくつかの実施形態では、キャップストッパは、梁を備えてもよい。いくつかの実施形態では、キャップストッパは、梁の１つの端部に取り付けられた要素を備えてもよい。このような要素は、円形、楕円形、多角形、または任意の他の適切な形状を有してもよい。キャップストッパは、安全閾値を超える度合いを有する加速に応じた、ｘ軸および／またはｙ軸の周りのプルーフマスの動作を制限するように構成されてもよい。安全閾値を超える度合いを有する加速がｘ軸および／またはｙ軸の周りでプルーフマス２００に加えられる場合、プルーフマス２００は１つ以上のキャップストッパ８０１に当たって、プルーフマスの動作を制限し、過剰回転を避けてもよい。
[0096] いくつかの事象では、プルーフマス２００は、ｘ軸および／またはｙ軸の周りの加速に応じて移動すると、基板５０１および／または１つ以上のキャップストッパ８０１に当たってもよい。それらの事象のうちのいくつかにおいて、プルーフマス２００の底面は、基板５０１に粘着してもよく、および／またはプルーフマス２００の上面が１つ以上のキャップストッパ８０１に粘着してもよい。基板であろうが、キャップストッパであろうが、基板へのプルーフマスの接着は、加速に応じて自由に移動するというプルーフマスの能力を阻害し得るため、このような状況は望ましくない。接着を避けるために、１つ以上の突起が、プルーフマス２００の上面および／または底面に配置されてもよい。
[0097] 図９は、プルーフマスの底面に配置された１つ以上の底面突起９０４と、プルーフマスの上面に配置された１つ以上の上面突起９０２とを有する、プルーフマス２００を備える角加速度計の側面図である。底面突起は、プルーフマスの底面が基板５０１に粘着することを抑制するように構成されてもよい。底面突起は、プルーフマス２００の底面の任意の適切な位置に配置されてもよい。例えば、底面突起９０４は、湾曲した梁２０１の底面に配置されてもよい。上面突起は、プルーフマスの上面がキャップストッパ８０１に粘着することを抑制するように構成されてもよい。例えば、上面突起９０２は、図８に例証されるように、キャップストッパ８０１に対応するｘｙ面上の位置で、湾曲した梁２０１の上面に配置されてもよい。
[0098] 図３〜図９の特徴および実施形態が、プルーフマス２００に関連して説明される。しかしながら、このような特徴および実施形態は、プルーフマス２５０に関連して代替的に使用されてもよいことが理解されるべきである。
[0099] 本出願の態様は、１つ以上の利益を提供し得、そのうちのいくつかは、すでに
説明された。次に説明されるのは、このような利益のうちのいくつかの非限定的な例で
あるが、すべての態様および実施形態が、次に説明される利益のうちのすべてを必ずし
も提供しないこと、および次に説明される利益に加えたさらなる利益が態様のうちのい
くつかで実現され得ることが、理解されるべきである。
[00100] 本出願の態様は、単一のプルーフマス３軸角加速度計が、最小限の信号オフ
セットを示すことを許容する。信号オフセットは、加速高感度要素によってもたらされ
る機械的応力によって引き起こされ得る。信号オフセットは、単一のアンカーポストを
有する角加速度計において特に重大であり得る。本出願の態様によると、高感度要素に
よってもたらされる機械的応力の量は、プルーフマスの中央へ高感度要素を延ばすこと
によって減少され得る。
[00101] 本出願の態様は、単一のプルーフマス３軸角加速度計が、高い検出感度を、
および少なくともいくつかの実施形態では最大の検出感度を示すことを許容する。検出
感度は、ｚ感知要素のうちの任意の１つとアンカーポストとの間の距離よりも大きなア
ンカーポストからの距離で、ｘ軸および／またはｙ軸の周りの加速を感知する要素を配
置することによって、向上され得る。
[00102] 本出願の態様は、低電力の３軸角加速度計を提供する。加速度計は、いくつ
かの実施形態では、１００マイクロワット未満、２０マイクロワット未満、１０マイク
ロワット未満、５〜５０マイクロワット、または任意の値もしくはこのような範囲内の
値の範囲内の電力を消費してもよい。加速度計は、出力データレートで２０マイクロア
ンプ未満を消費してもよい。したがって、加速度計は、電池式の装置内での使用など、
低電力の用途に適している。
[00103] 本出願の１つ以上の態様による角加速度計は、様々な利益のある動作特性を
提供してもよい。いくつかの実施形態では、加速度計は、１０００ｒａｄ／ｓ2〜２０
０００ｒａｄ／ｓ2、またはこのような範囲内の任意の範囲の角速度の検出をもたらして
もよい。変数およびマルチセルコームが、水平の耐力を、増加し得、いくつかの実施形
態では、最大にし得る。有益な寸法が提供されてもよい。例えば、いくつかの実施形態
では、プルーフマスは、半径が８００ミクロン〜９５０ミクロンであってもよい。本装
置は、１６ミクロンＭＥＭＳ処理技術を使用して製造可能であってもよい。いくつかの
実施形態では、温度センサが加速度計に組み込まれてもよい。３つおよび４つのワイヤ
ＳＰＩが提供されてもよい。
[00104] 本明細書で説明される種類の３軸角加速度計は、とりわけ、スポーツ、ヘル
スケア、および産業上の設定（例、機械ヘルスモニタリング）などの様々な分野におけ
る用途の様々なシステムの一部を形成してもよい。様々なシステムは、モノのインター
ネットネットワークにおいて、一部を形成してもよく、または使用されてもよい。この
ようなシステムおよび適用の例が次に説明される。
[00105] 図１０Ａは、本明細書で説明される角加速度計を組み込む、システムの１つ
の種類の例を例証し、この例は角加速度センサであると考えられ得る。システム１００
０Aは、角加速度計１００２と、読み出し回路１００４と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）イン
ターフェース１００６と、電力装置１０５０とを含む。角加速度計１００２は、図１〜
図３、図５Ａ〜図５Ｃ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、図９に関連して説明される種類
、または本明細書で説明される任意の適切な種類であってもよい。
[00106] 読み出し回路１００４は、角加速度計１００４によって感知された角加速に
比例する信号を提供するように構成されてもよい。例えば、読み出し回路１００４は、
図５Ｃに示される金属パッドに接続され、感知された静電容量に比例する信号を生成し
てもよい。例えば、読み出し回路１００４は、（ａ）金属パッドＳx -およびＳx +、およ
び／または（ｂ）金属パッドＳy -およびＳy +、および／または（ｃ）金属パッドＳz -お
よびＳz +に接続されてもよい。これらの接続から、読み出し回路１００４は、キャパシ
タＣx -およびＣx +、Ｃy -およびＣy +、ならびにＣz -およびＣz +の各静電容量に比例する
各信号を生成してもよい。いくつかの実施形態では、生成された信号は、シングルエン
ドであってもよく、一方で、他の実施形態では、差動であってもよい。読み出し回路は
、このような読み出し機能を実行するための任意の適切の要素、ならびに、フィルタリ
ング、増幅、復調などの信号処理機能のための回路を含んでもよい。いくつかの実施形
態では、読み出し回路は、トランスインピーダンス増幅器を備えてもよい。いくつかの
実施形態では、読み出し回路は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよく、
角加速度計からの異なる基板上、またはいくつかの実施形態において同じ基板上に形成
されてもよい。
[00107] 図１０Ａのシステムでは、読み出し回路１００４は、Ｉ／Ｏインターフェー
ス１００６に接続され、Ｉ／Ｏインターフェース１００６は、リモートコンピュータま
たはサーバなど、それを通してシステム１０００Aが外部装置と通信する、通信インタ
ーフェースとしての役割をしてもよい。したがって、Ｉ／Ｏインターフェース１００６
は、さらなる処理および／または表示のために、角加速度計１００２によって感知され
た角加速を外部システム１０００Aに送信してもよい。追加で、または代替的に、Ｉ／
Ｏインターフェース１００６は、制御信号、無線充電信号、またはソフトウェアの更新
などの外部装置からの通信を受信してもよい。
[00108] Ｉ／Ｏインターフェース１００６は、有線または無線であってもよい。適切
な有線接続は、とりわけ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）およびファイアウォー
ル接続を含む。有線接続が使用されるそれらの実施形態において、接続はプラグ接続可
能であってもよい。有線接続は、例えば、実質的に静止状態の物体に固定されている場
合、またはシステム１０００Aと、共に通信する外部装置との間の距離が比較的一定の
ままである場合など、システム１０００Aが比較的不動である設定において使用されて
もよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェースは、例えば
フレキシブルな無線周波数（ＲＦ）アンテナを介した通信など、無線であってもよい。
[00109] 図１１は、Ｉ／Ｏインターフェース１００６の例示の実施のブロック図を例
証する。図１１の無線Ｉ／Ｏインターフェース１１００は、図１０ＡのＩ／Ｏインター
フェース１００６としての役割をしてもよい。無線インターフェースＩ／Ｏ１１００は
、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｔｈｒｅａｄ、ＡＮＴ、ＡＮＴ＋、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＩＥＥＥ８０２．１１．ａｈ、または任意の他の適切な無線通信プロトコルを介してデータを送信する、および／または受信するように構成されてもよい。代替的に、または追加で、無線Ｉ／Ｏインターフェースは、独自の接続性のプロトコルを使用してデータを送信する、および／または受信するように構成されてもよい。無線Ｉ／Ｏインターフェース１１００は、アンテナ１１０２、ＲＦマッチ１１０４、マルチプレクサ（ｍｉｘ）１１０６、増幅器１１０８および１１１２、受信経路１１１０、送信経路１１１４、無線モデム１１１６、無線処理装置１１１８、メモリアクセス制御１１２０、ホスト処理装置１１２２、デジタルＩ／Ｏモジュール１１２４、システム診断１１３０、メモリ１１３２および１１３４、ダイレクトメモリアクセス１１３６、タイマ１１３８、システム電力管理１１４０、混合信号センサインターフェース１１４２、またはそれらのうち任意の組み合わせを備えてもよい。アンテナ１１０２は、マイクロストリップアンテナ、ループアンテナ、スロットアンテナ、蛇状アンテナ、または任意の他の適切な種類のアンテナを備えてもよい。いくつかの実施形態では、アンテナ１１０２は、１つ以上のカーボンナノチューブアンテナを備えてもよい。ＲＦマッチ１１０４は、アンテナ１１０２に接続されてもよく、インピーダンスマッチングを提供する、および／または所望されるインピーダンスを提供するように構成された回路を備えてもよい。マルチプレクサ（ｍｕｘ）１１０６は、時間領域において、および／または周波数領域において、通信チャネルを結合する、および／または分離するように構成されてもよい。代替的に、または追加として、マルチプレクサ１１０６は、アンテナ１１０２によって得られた受信信号からアンテナ１１０２に向けられた送信信号を分離するように構成されてもよい。増幅器１１０８は、アンテナ１１０２で受信された信号を増幅するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、受信経路１１１０が設けられてもよく、増幅器１１０８に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、受信経路１１１０は、フィルタを備えてもよい。同様に、送信経路１１１４は、フィルタを備えてもよく、送信信号を増幅器１１１２に提供するように構成されてもよい。無線モデム１１１６は、送信用の信号を変調する、および／または受信した信号を復調するように構成された回路を備えてもよい。
[00110] 無線処理装置１１１８は、通信プロトコルの種類、データ速度、通信チャネ
ル、送信されるデータの種類、または任意の他の適切な送信パラメータを選択するよう
に構成されてもよい。送信されるデータは、メモリ１１３２またはメモリ１１３４内に
記憶されてもよい。無線処理装置１１１８は、無線Ｉ／Ｏインターフェース１１００の
メモリのうちのいずれかに記憶されたデータにアクセスするように構成されてもよい。
メモリアクセス制御１１２０およびダイレクトメモリアクセス１１３６は、無線処理装
置１１１８から独立して、無線Ｉ／Ｏインターフェース１１００のメモリのうちのいず
れかにアクセスするように構成されてもよい。例えば、ホスト処理装置は、無線処理装
置１１１８に中断信号を送る必要なしに、ダイレクトメモリアクセス１１３６を使用す
るメモリへのアクセスを要求してもよい。ホスト処理装置１１２２は、無線Ｉ／Ｏイン
ターフェース１１００の動作を制御するように構成されてもよい。例えば、ホスト処理
装置は、システム電力管理１１４０を制御し、無線Ｉ／Ｏインターフェースをスリープ
モードにし、したがって、電池の寿命を増加させてもよい。Ｉ／Ｏインターフェースは
、特定の所定の時間、スリープモードであってもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／
Ｏインターフェースは、スリープモードにあってもよく、１秒に１度など、定期的な間
隔でウェイクアップして、ＡＳＩＣ１０１０などの装置がウェイクアップ信号を提供さ
れたかを監視してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、加速度計１００２などのセンサが信号
または信号の変化を検出した場合、ウェイクアップ信号を提供するように構成されても
よい。いくつかの実施形態では、スリープ／アウェイクデューティサイクルは、５０％
未満、２０％未満、１％未満、または０．１％未満であってもよい。
[00111] いくつかの実施形態では、ホスト処理装置１１２２は、角加速度計１００２
などのセンサによって得られたデータのデータ圧縮を実行するように構成されてもよい
。例えば、圧縮は、既存のデータセットにおける変化を表すデータセットを作成するこ
とを含んでもよい。圧縮は、送信される、パケットのサイズ、またはシーケンスを減少
させるように実行されてもよい。
[00112] タイマ１１３８は、無線Ｉ／Ｏインターフェース１１００に時間基準を提供
してもよい。システム診断１１３０は、試験を実行して、無線Ｉ／Ｏインターフェース
１１００の要素の任意の適切な組み合わせの統合性を検証するように構成されてもよい
。混合された信号センサインターフェース１１４２およびデジタルＩ／Ｏモジュール１
１２４は、１つ以上のセンサで得られた信号を提供するように構成されてもよい。
[00113] いくつかの実施形態では、無線Ｉ／Ｏインターフェース１１００は、データ
の連続する束を送信するように構成されてもよい。このような実施形態では、角加速度
計１００２などのセンサによって得られたデータは、ストリーミングモードで送信され
てもよい。いくつかの実施形態では、データは、例えばメモリ１１３２または１１３４
などの、Ｉ／Ｏインターフェースのメモリ内でバッファされてもよい。このような実施
形態では、無線処理装置１１１８またはホスト処理装置１１２２などの処理装置は、メ
モリ内でバッファされたデータにアクセスするように、および送信用のアンテナ１１０
２にデータを提供するように構成されてもよい。アンテナ１１０２および／または無線
Ｉ／Ｏインターフェース１１００の任意の適切な要素は、フレキシブル基板など、いく
つかの実施形態における基板上に配置されてもよい。
[00114] 図１０Ａを再び参照すると、電力装置１０５０は、電力をシステム１０００
Aのいくつか、またはすべての要素に提供してもよく、様々な形状をとってもよい。い
くつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の電池を備えてもよい。前述の
ように、本明細書で説明される種類の角加速度計は、少なくともいくつかの実施形態で
は、電池電源のみによる拡張された期間での動作を許容するために、十分に少ない電力
を消費する。いくつかの実施形態では、電池は再充電可能である。電力装置１０５０は
、１つ以上のリチウムイオン電池、リチウムポリマー（ＬｉＰｏ）電池、スーパーキャ
パシタベースの電池、アルカリ電池、アルミニウムイオン電池、水銀電池、乾電池、マ
ンガン乾電池、ニッケルカドミウム電池、グラフェン電池、または任意の適切な種類の
電池を備えてもよい。
[00115] いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、交流電力を直流電流に変換
する回路を備えてもよい。例えば、電力装置１０５０は、Ｉ／Ｏインターフェース１０
０６を介してなど、システム１０００Aの外部の電源からの交流電力を受信してもよく
、システム１０００Aのいくつかの、またはすべての要素に直流電力を提供してもよい
。このような事象では、電力装置１０５０は、整流器、電圧レギュレータ、直流−直流
変換器、または電力変換用の任意の他の適切な装置を備えてもよい。
[00116] いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、エネルギーハーベスティン
グ要素および／またはエネルギー貯蔵要素を含んでもよい。エネルギーは、周りの環境
から得られ、必要なときにシステム１０００Aに、周期的、無作為、または継続的な電
力供給などであり得る、電力供給のために貯蔵されてもよい。実施されるエネルギーハ
ーベスティング要素の種類は、例えば、他の可能性のある考慮の中でもとりわけ、シス
テム１０００Aが受けるであろうと予測される運動の大きさおよび頻度、システムが受
けるであろう応力の量、システムが受けるであろう露光の量、および／またはシステム
が晒されるであろう温度に基づいて、システム１０００Aの予測される環境に基づいて
選択されてもよい。適切なエネルギーハーベスティング技術の例は、図１２、図１３Ａ
〜図１３Ｂ、および図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、および図２０
Ａ〜図２０Ｂに関して示され、説明される。
[00117] 図１２は、いくつかの非限定的な実施形態による、電力装置１０５０の例示
の実施のブロック図を例証する。電力装置１０５０は、１つ以上のエネルギーハーベス
タ１２０１と、１つ以上の再充電可能な電源１２０３と、１つ以上のエネルギー貯蔵シ
ステム１２０２と、制御装置１２０４とを備えてもよい。エネルギーハーベスタ１２０
１は、１つ以上の熱電エネルギーハーベスタ１２１１、振動ハーベスタ１２１２、電気
オーバーストレスハーベスタ１２１３、光電池ハーベスタ１２１４、無線周波数（ＲＦ
）ハーベスタ１２１５、運動エネルギーハーベスタ１２１６、またはそれらの任意の適
切な組み合わせを備えてもよい。代替的に、または追加として、他の適切な種類のエネ
ルギーハーベスタが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は
、処理装置などの任意の適切な論理回路を備えてもよい制御装置１２０４、特定用途向
け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドゲートプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）を
備えてもよい。制御装置１２０４は、再充電可能な電源１２０３および／またはエネル
ギー貯蔵システム１２０２および／またはエネルギーハーベスタ１２０１に接続されて
もよい。電力が供給されるシステムの要件に基づいて、制御装置１２０４は、交流電流
（ＡＣ）または直流電流（ＤＣ）電力など、提供された出力電力の種類を選択するよう
に構成されてもよい。いくつかの実施形態では、得られた電力の利用可能性に基づいて
、制御装置１２０４は、再充電可能な電源１２０３またはエネルギー貯蔵システム１２
０２もしくはそれらの任意の適切の組み合わせに貯蔵された、エネルギーハーベスタ１
２０１を通して得られた電力を出力するかどうかを選択するように構成されてもよい。
[00118] 熱電エネルギーハーベスタ１２１１として使用されてもよい熱電エネルギー
ハーベスタの非限定的な例が、図１３Ａ〜図１３Ｂに例証される。図１３Ａの熱電エネ
ルギーハーベスタ１３００は、基板層１３３０上に、および誘電層１３２０内に、複数
の熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂを備えてもよい。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂ
は、異なる種類の熱電材料（例、ｐ種およびｎ種）の要素を含んでもよい。熱電要素１
３１０Ａ、１３１０Ｂは、各熱電要素が、第１の側（例、高温側）と第２の側（例、低
温側）との間の温度勾配に応じて、熱電エネルギーハーベスタ１３００によって提供さ
れたエネルギー全体に寄与するように、相互接続されてもよい。熱接触層１３４０は、
誘電層１３２０の上に提供され、第１の側と第２の側との温度勾配を補助してもよい。
熱接触層１３４０は、良好な熱伝導体である材料から作られてもよい。
[00119] 図１３Ａに示されるように、熱電エネルギーハーベスタ１３００は、誘電層
１３２０が提供された垂直な構造を含んでもよく、単一のウエハとして形成されてもよ
い。熱電エネルギーハーベスタ１３００のウエハスケール構造は、基板１３３０上また
は基板１３３０の近くの、他の組み込まれた回路要素（図１３Ａに図示されない）に組
み込まれることを許容する。
[00120] 説明されたように、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂは、異なる種類の熱電
材料（例、ｐ種およびｎ種）を含んでもよい。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの熱電
材料は、２つの端部間の温度差に応じて、熱電要素の１つの端部から反対の端部へ、異
なる極性の電荷担体の流れを生成するように選択されてもよい。ｐ種材料を含む熱電要
素１３１０Ａは、正の電荷担体は、高温端部から反対の低温端部へ流れてもよい。逆に
、ｎ種材料を含む熱電要素１３１０Ｂにおいて、電子は、熱源を有する端部から、より
低温の反対の端部へ流れてもよい。
[00121] 複数の熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂは、アレイにおいて接続されてもよ
く、一方で、隣接する熱電要素１３１０Ａおよび１３１０Ｂにおける材料の種類を代替
する（例、ｎ種とｐ種の間）。この方式で、熱電要素１３１０Ａおよび１３１０Ｂにわ
たって発達した電圧および／または電流が合算され、熱電要素１３１０Ａおよび１３１
０Ｂが個別に行うよりも大きな総計の電圧および／または電流を生成してもよい。例え
ば、ｐ種材料を有する熱電要素１３１０Ａは、ｎ種材料を有する熱電要素１３１０Ｂと
直列に接続されてもよい。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂは、任意の熱電要素に隣接
する熱電要素のうちのすべてが、任意の熱電要素の材料とは異なる材料の種類を含むよ
うに配置されてもよい。熱電要素１３１０Ａおよび１３１０Ｂのアレイの出力は、平行
に接続され、特定の適用において必要とされるエネルギーを提供してもよい。
[00122] 相互接続１３５０は、熱電要素１３１０Ａおよび１３１０Ｂに隣接する熱電
要素１３１０Ａおよび１３１０Ｂを接続してもよい。各熱電要素１３１０Ａ、１３１０
Ｂは少ない量のエネルギーを供給し得るが、アレイにおける熱電要素１３１０Ａ、１３
１０Ｂの接続は、特定の適用で必要とされるより大きなエネルギーを供給し得る。熱電
エネルギーハーベスタ１３００の１つの側に熱が加えられる場合、ｐ種材料を有する熱
電要素１３１０Ａにおける電子は、熱電要素１３１０Ａの低温側から高温側に流れても
よく、ｎ種材料を有する熱電要素１３１０Ｂにおける電子は、熱電要素１３１０Ｂの高
温側から低温側に流れてもよい。したがって、熱電要素１３１０Ａが熱電要素１３１０
Ｂに直列に接続され、熱電結合を形成する場合、電子はｐ種材料の低温側からｐ種を有
する高温側に流れ、相互接続１３５０を介してｎ種材料の高温側に入り、ｎ種材料の低
温側に入る。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂのうちの各々に生成されるエネルギーが
結合され、熱電要素ハーベスタ１３００の出力端子で提供される。
[00123] 熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂは、誘電層１３２０に隣接する熱電要素１
３１０Ａ、１３１０Ｂの面を最大にする形状を有してもよい。熱電要素１３１０Ａ、１
３１０Ｂは、誘電層１３２０に隣接している長端部と、相互接続１３５０に隣接してい
る短端部とを有する側をもつ長方形状であってもよい。別の実施形態では、熱電要素１
３１０Ａ、１３１０Ｂの少なくとも１つの側部は方形であってもよい。
[00124] 熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの材料は、熱電要素１３１０Ａ、１３１０
Ｂの熱抵抗が誘電層１３２０の熱抵抗よりも小さく、その結果、誘電層が過剰な熱分流
を引き起こさないように選択されてもよい。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの高い熱
抵抗は、十分な温度差が、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの高温側と低温側との間で
維持されることを確実にしてもよい。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの熱抵抗は、熱
電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂのドーピング度合いを制御することによって、または、
導電性に著しく影響を与えずに、散乱素子を導入して熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂ
における光子散乱を増加させることによって、増加され得る。ドーピング度合いまたは
散乱素子の濃度は、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの反対の端部と比べて、熱電要素
１３１０Ａ、１３１０Ｂの１つの端部において増加されてもよく、または減少されても
よい。
[00125] 例えば、熱電要素１３１０Ａは、ｐ種のＢｉxＳｂ(2-x)Ｔｅ3、ｐ種のＢｉ2
Ｔｅ3／Ｓｂ2Ｔｅ3超格子またはｐ種のＳｉ／Ｓｉ(1-x)Ｇｅx超格子であり得、熱電要
素１１０Ｂは、ｎ種のＢｉ2Ｔｅ(3-x)Ｓｅx、ｎ種のＢｉ2Ｔ3／Ｂｉ2Ｔｅ(3-x)Ｓｅx超
格子、またはｎ種のＳｉ／Ｓｉ(1-x)Ｇｅx超格子であり得る。誘電層１３２０は、低熱
伝導性を有するため、および熱電要素の処理を助け得るため、ポリイミドであってもよ
い。熱接触層１３４０は、熱伝導性の層以外のあらゆる電気的な絶縁であってもよい。
一実施形態では、 熱接触層１３４０は、複数の層で作製されてもよい。例えば、熱接
触層１３４０は、酸化物または窒化物などの薄い非伝導性の層と、１つ以上のより厚い
金属層を上部に含んで、熱伝導性を向上させてもよい。熱接触層１３４０は、電気的な
相互接続層１３５０への境界面で絶縁を提供し、電気的な相互接続層１３５０の電気的
短絡を抑制してもよい。基板１３３０は、底面で熱伝導性を促進するのに十分な厚みを
もつ任意の半導体基板であり得る。低温側としての基板１３３０および高温側としての
上部熱接触層１３４０の構成が示されるが、本装置は高温側としての基板１３３０と低
温側としての上部熱接触層１３４０と機能することもできる。
[00126] 例示の実施形態では、誘電層１３２０は、ポリイミド、二酸化ケイ素、窒化
ケイ素、または任意の他の適切な種類の誘電体などの１つ以上の高い絶縁破壊材料を備
えてもよい。誘電層１３２０は、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂを電気的に絶縁して
もよい。誘電層１３２０は、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂからの熱伝導を抑制して
もよい。誘電層１３２０は、基板１３３０および／または熱電要素１３１０Ａ、１３１
０Ｂよりも低い熱伝導性を有してもよい。誘電層１３２０は、４つの側部で熱電要素１
３１０Ａ、１３１０Ｂを囲んで、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂを熱分流して、熱電
要素１３１０Ａ、１３１０Ｂにわたって発達する温度勾配を許容し、多くの熱が熱電エ
ネルギーハーベスタ１３００の側部に移動することを許容してもよい。熱電要素１３１
０Ａ、１３１０Ｂの、基板１３３０および／または熱接触層１３４０の熱抵抗に比べて
高い熱抵抗は、利用可能な温度勾配が、熱接触層または基板１３３０よりも、熱電要素
にわたって降下することを許容してもよい。したがって、いくつかの実施形態では最大
温度差であってもよい、温度差は、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの高温側と低温側
との間で維持されてもよい。
[00127] バリア金属１３６０は、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂと相互接続１３５０との間に含まれ、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの半導体材料を金属相互接続１３５０から絶縁し、一方で、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂと相互接続１３５０との間の電気接続を維持してもよい。バリア金属１３６０は、相互接続１３５０が、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの半導体材料内への拡散を抑制するために含まれてもよい。
[00128] 熱電エネルギーハーベスタ１３００の１つの側（例、高温側）に熱が加えられる場合、電子は、ｐ種の材料を有する熱電要素１３１０Ａにおける１つの方向に、およびｎ種の材料を有する熱電要素１３１０Ｂにおける別の方向に、流れてもよい。熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂは直列に接続されるため、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂのうちの各々において生成されるエネルギーは、結合されて、熱電エネルギーハーベスタ１３００の出力で、結合されたエネルギーを供給してもよい。入ってくる熱は、熱接触層１３４０によって、熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの高温側に供給され、一方で、基板１３３０が熱電要素１３１０Ａ、１３１０Ｂの低温側を冷やしてもよい。
[00129] 図１３Ｂは、図１２の熱電エネルギーハーベスタ１２１１としての役割をしてもよい、別の非限定的な実施形態による、熱電エネルギーハーベスタ１３０１の例示の構成を例証する。熱電エネルギーハーベスタ１３０１は、基板層１３７３の上方に、および基板層１３７３の上方の誘電層１３７１内に、複数の熱電要素１３７０Ａ、１３７０Ｂを含んでもよい。熱電要素１３７０Ａ、１３７０Ｂは、アレイ状に配置され、一方で，隣接する熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂにおける材料の種類を代替してもよい（例、ｎ種とｐ種との間）。複数の熱電要素１３７０Ａ、１３７０Ｂは、相互接続１３７２を介して直列に接続されてもよい。熱接触層１３７４は、熱電要素１３７０Ａ、１３７０Ｂの上方に設けられ、熱電エネルギーハーベスタ１２０１に加えられる熱を放散する。
[00130] 図１３Ｂに示されるように、熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂは傾斜していてもよい。さらに、熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂは、相互接続１３７２を接続する、接続部１３７０Ｃを熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂのうちの１つまたは両方の端部上に含んでもよい。誘電層１３７１は、熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂが様々な形状および配向を含むことを許容してもよい。熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂの配向および／または形状は、熱電エネルギーハーベスタ１３０１および／またはシステム性能要件のために利用可能な空間に基づいて変更されてもよい。熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂの様々な形状は、熱電エネルギーハーベスタ１３０１が、半縦または準横構造を有することを許容し得る。熱電要素１３７０Ａ、１３７０Ｂのこれらの形状は、熱電エネルギーハーベスタ１３０１の厚みが、図１３Ａに示される縦の熱電要素と比較して減少されることを許容し得る。傾斜された構成によって提供される、より長い長さの使用は、向上された装置熱インピーダンスを提供し得る。１３７０Ａおよび１３７０Ｂが超格子である場合、装置の性能は、傾斜面に沿って超格子１３７０Ａおよび１３７０Ｂを配置することによって、傾斜した長さに沿った、または装置の量子ウエルに沿った、熱および電気の伝導で改善され得る。熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂの配向を変更することは、利用可能な空間（例、縦の空間）を減少させ得、一方で、誘電層１３７１に隣接する熱電要素１３７０Ａおよび１３７０Ｂの表面積を増加させ得、いくつかの実施形態では最大化させ得る。
[00131] 図１３Ａ、図１３Ｂの形状で具現化したものであろうと、または何らかの他の形状でも、熱電エネルギーハーベスタ１２１１は、温度勾配が予測される場合、本明細書で説明される図１０Ａ〜図１０Ｄのシステムの使用に対して有益であり得る。例えば、システム１０００Ａが、外部の冷却気流を有する高温で動作する機械に配置される、産業上の適用の状況において、熱電エネルギーハーベスタは、システム１０００Ａを動作するのに十分な電力を供給してもよい。代替的に、システム１０００Ａが、フィットネスの用途用であろうと、医療の用途用であろうと、装着可能な装置を形成する場合、装置の１つの側は、ユーザの肌または服に押圧されてもよく、他の側は、空気に晒されてもよい。このような構成では、熱電エネルギーハーベスタ１１１１は、図１３Ａ〜図１３Ｂに関して説明されるように、エネルギーを得るために利用されてもよい。
[00132] 図１２に例証されるように、エネルギーハーベスタ１２０１は、１つ以上の振動ハーベスタ１２１２を備えてもよい。振動ハーベスタは、少なくとも一部において、機械的に振動する本体と関連するエネルギーを得るように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、振動ハーベスタは、振動エネルギーを電磁気的に得るために磁石およびコイルを利用してもよい。図１４は、いくつかの非限定的な実施形態による、例示の電磁気振動ハーベスタを例証する。電磁気エネルギーハーベスタは、磁気コアを備えたコイル１４１１、１４２１と、磁石１４３１、１４４１とを備えてもよい。磁石は、ＭＥＭＳばね１４５１、１４５５、１４６１、１４６５上に設けられてもよい。いくつかの実施形態では、コイル１４１１、１４２１は、図１４において枠で表される、固定枠１４７０上に装着されてもよい。磁石１４３１、１４４１は、ＭＥＭＳばね１４５１、１４６５を介して枠１４７０に接続されてもよい。この構成は、振動エネルギーが、磁石１４３１、１４４１が所定の範囲の運動でコイル１４１１、１４２１に対する所定の方向に移動することを引き起こすことを許容し得る。磁石１４３１、１４４１とコイル１４１１、１４２１との間の相対運動は、コイルを通る電流における変化を誘発し得る、コイルのコアを通り抜ける磁束の大きさおよび配向における変化を引き起こし得る。
[00133] 図１４のエネルギーハーベスタは、マイクロ電子半導体技術を使用して製造されてもよい。いくつかの実施形態では、磁石１４３１、１４４１およびＭＥＭＳばね１４５１、１４６５は、マイクロ製造技術を使用する第１の組み込み回路基板上に製造されてもよく、コイル１４１１、１４２１は、さらにマイクロ製造技術を使用する第２の組み込み回路上に製造されてもよい。第１の組み込み回路基板も、固定枠１４７０を画定する。ハーベスタアセンブリは、枠１４７０内にコイル１４１１、１４２１を永久的な方法で装着することによって完成されてもよい。他の実施形態では、コイル１４１１、１４２１、磁石１４３１、１４４１、およびＭＥＭＳばね１４５１、１４６５は、単一の組み込み回路基板内に製造されてもよい。
[00134] 図１４の形状で具現化されたものであろうと、何らかの他の形状であろうと、振動ハーベスタ１２１２は、振動が予測される場合、本明細書で説明される図１０Ａ〜図１０Ｄのシステムの使用に対して有益であり得る。例えば、本明細書で説明される種類の加速度計を使用する、橋、建物、高架道路、門、または塔によって被られる振動を検出するために構成されるシステムの状況において、振動ハーベスタ１２１２は、振動エネルギーを得るために利用されてもよい。代替的に、システムが装着されるドアまたは窓に関連する加速の検出のためのシステムの状況では、振動ハーベスタ１２１２は、振動エネルギーを得るために利用されてもよい。代替的に、システムが装着される二輪車のペダル、二輪車のタイヤ、フットポッド、ヘルメット、ラケット、クラブ、バット、またはボールに関連する加速を検出するためのシステムの状況では、振動ハーベスタ１２１２は、振動エネルギーを得るために利用されてもよい。
[00135] 図１２に例証されるように、エネルギーハーベスタ１２０１は、１つ以上の電気オーバーストレスハーベスタ１２１３を備えてもよい。電気オーバーストレスハーベスタ１２１３は、電気オーバーストレス事象からエネルギーを得るように構成されてもよい。オーバーストレス事象は、電子装置の特定の限界を超える電流および／または電圧を含む。例えば、電子装置は、過渡信号事象、または急速に変化する電圧または高電力を有する短い持続期間の電気信号を経験し得る。過渡事象は、例えば、物または人物からの電荷の突発的な放出から生じる、電子システムの静電気放電（ＥＳＤ）事象、または電子装置の電源からの電圧／電流スパイクを含み得る。
[00136] いくつかの実施形態では、電気的オーバーストレス事象によって放出されたエネルギーが得られ得、キャパシタまたは電池などの、１つ以上のエネルギー貯蔵要素における電荷の形状で貯蔵されてもよい。例えば、ＥＳＤ事象から得られた一時的／過渡的な電荷がタスクを実行するのに十分な状況では、電子装置は得られた電荷を使用してタスクを実行してもよい。エネルギーを得る場合、貯蔵要素におけるキャパシタにおける電圧は、監視されることができる。十分な電荷がキャパシタに貯蔵されたことの検出に応じて、十分なエネルギーが電子システムからの信号を送信するのに利用可能であることをシステムに報知するために、中断がもたらされてもよい。
[00137] いくつかの非限定的な実施形態による、例示の電気オーバーストレスハーベスタが図１５Ａに例証される。電気オーバーストレスハーベスタ１５７０は、貯蔵要素のバンクにおける静電気放電事象に関連する電荷を貯蔵するように構成されてもよい。いくつかの事象では、複数の静電気放電事象が起こり得る。このような事象は、異なる大きさを有し得る。貯蔵要素のバンクを有することは、効率的に貯蔵される異なる事象に関連する電荷を可能にする。複数のスイッチ１５７４a、１５７４b、１５７４cおよび１５７４dが、各キャパシタ１５７２a、１５７２b、１５７２cおよび１５７２dと直列に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、スイッチは選択的にオンにされ、各キャパシタをダイオード１５６４に接続してもよい。ピン３１での静電気放電事象に関連するエネルギーは、キャパシタ１５７２a、１５７２b、１５７２cおよび１５７２dのうちの１つに、ダイオード１５６４によって操舵されてもよい。電圧監視回路１５７６は、キャパシタによって貯蔵される電荷を監視してもよい。電圧監視回路は、どのキャパシタが最も少ない量の貯蔵された電荷を有するか、および／またはどのキャパシタが所定の閾値を下回る電荷を有するか、を決定してもよい。スイッチ制御回路１５７８は、選択されたスイッチをオンにして、最も少ない量の電荷を有するキャパシタに、または代替的に、所定の閾値より少ない量の電荷を有するキャパシタに、ダイオードを接続してもよい。ＥＳＤ保護装置１５６１は、システムの静電容量を超える静電気放電事象に対するクランプを提供してもよい。いくつかの実施形態では、ＥＳＤ保護装置１５６２は、ダイオード１５６４に平行に配置され、したがって、ＥＳＤ事象から保護する。いくつかの実施形態では、ＥＳＤ保護装置１５６８は、キャパシタのバンクと平行に配置され、したがって、ＥＳＤ事象から保護する。
[00138] いくつかの実施形態による、ＥＳＤ保護装置の非限定的な例が、図１５Ｂに例証される。電気オーバーストレス保護装置１５６０は、ＥＳＤ保護装置１５６１、１５６２および／または１５６８としての役割をしてもよい。電気オーバーストレス保護装置１５６０は、ダイオード１５６５の陰極がダイオード１５６６の陽極に、およびその逆に、接続されるように、ダイオード１５６６と逆平行の構成に配置されたダイオード１５６５を備えてもよい。他の構成も可能である。例えば、別の実施形態では、静電気放電保護装置は、第１のダイオードの陽極が第２のダイオードの陰極に接続される、または第１のダイオードの陰極が第２のダイオードの陽極に接続されるように、直列に配置される２つのダイオードを備えてもよい。さらに別の実施形態では、電気オーバーストレス保護装置は、バイポーラトランジスタなどの、少なくとも１つのトランジスタをブロック要素として備えてもよい。
[00139] 図１２に例証されるように、エネルギーハーベスタ１２０１は、１つ以上の光電池ハーベスタ１２１４を備えてもよい。光電池ハーベスタ１２１４は、太陽光などの光を吸収して電気に変換するように構成されてもよい。光電池ハーベスタ１２１４は、任意の適切な方法で光電池エネルギーを得てもよい。例えば、光電池ハーベスタ１２１４は、１つ以上の水晶光電池、１つ以上の薄膜光電池、１つ以上の非晶質シリコン光電池、または任意の他の適切な種類の光電池を備えてもよい。
[00140] いくつかの実施形態では、光電池ハーベスタ１２１４は、同じダイ上に、本明細書で説明される種類の１つ以上のＭＥＭＳ角加速度計に共に組み込まれてもよい。例えば、ハーベスタおよび角加速度計は、組み込み回路の同じ層上で並んで配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光電池ハーベスタおよび加速度計は、縦に組み込まれてもよい。図１６は、いくつかの非限定的な実施形態による、１つ以上の角加速度計と、１つ以上の光電池ハーベスタとを備える組み込まれたシステムを例証する。
[00141] 組み込みシステム１６００は、微細加工処理技術または他の適切な方法を使用して形成された、複数の積み重ねられた層を備えてもよい。組み込みシステム１６００は、ハーベスタ層１６０１と、エネルギー貯蔵層１６０２と、ＭＥＭＳ層１６０３と、整形／処理回路層１６０４とを備えてもよい。層は任意の適切な方法に並べられてもよい。組み込みシステム１６００は、相互接続１６２１、１６２２および１６２３と１つ以上の相互接続１６１０とをさらに備えてもよい。ハーベスタ層１６０１は、１つ以上の太陽電池ハーベスタ１２１４および／または図１３Ａ〜図１３Ｂ、図１４に関連して説明されるハーベスタなど、他の種類のエネルギーハーベスタを備えてもよい。エネルギー貯蔵層１６０２は、キャパシタおよび／またはスーパーキャパシタなど、１つ以上のエネルギー貯蔵要素を備えてもよい。スーパーキャパシタは、さらに下記で説明される。エネルギー貯蔵要素は、例えば電荷の形状などで、ハーベスタ層１６０１のハーベスタによって得られたエネルギーを貯蔵するように構成されてもよい。
[00142] ＭＥＭＳ層１６０３は、図１〜図３、図５Ａ〜図５Ｃ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、図９またはそれらの任意の適切な組み合わせに関連して説明される種類の１つ以上の角加速度計を備えてもよい。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ層１６０３は、１軸、２軸、および／または３軸の直線加速度計など、１つ以上の直線加速度計を備えてもよい。整形／処理回路層１６０４は、信号を処理する、および整形する、および／または組み込みシステム１６００の他の要素を制御するための回路を備えてもよい。積層は、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）など、金属の相互接続を通して相互接続されてもよい。しかしながら、他の種類の相互接続が使用されてもよい。例えば、相互接続１６２１は、整形／処理回路層１６０４からＭＥＭＳ層１６０３および／またはその逆に信号を導くように構成されてもよい。相互接続１６２２は、整形／処理回路層１６０４からエネルギー貯蔵層１６０２またはＭＥＭＳ層１６０３および／またはその逆に信号を導くように構成されてもよい。相互接続１６２３は、組み込みシステム１６００のうちの任意の層から任意の他の層に信号を導くように構成されてもよい。相互接続１６１０は、回路基板に接続するように構成される、金属柱、突起、ボール、ピンまたは任意の他の適切な種類の相互接続を備えてもよい。
[00143] 図１６の形状で具現化されたものであろうが、またはいくつかの他の形状であろうが、光電池ハーベスタ１２１４は、太陽光などの光に晒されることが予測される場合、本明細書で説明される図１０Ａ〜図１０Ｄのシステムの使用に対して有益であり得る。例えば、橋、建物、高架道路、門、または塔によって被られる振動を検出するための、本明細書で説明される種類の加速度計を使用するシステムの状況では、光電池ハーベスタ１２１４が使用されてもよく、少なくとも１日の一部に対して、太陽光など、光を捕捉するために配置されてもよい。代替的に、医療またはフィットネスのアプリケーション用の装着可能な装置の状況で、本明細書で説明される種類の加速を検出するためのシステムは、光電池ハーベスタ１２１４を備えてもよい。システムは、少なくとも一時的に、光を捕捉するように配置されてもよい。
[00144] 図１２に例証されるように、エネルギーハーベスタ１２０１は、１つ以上の無線周波数（ＲＦ）ハーベスタ１２１５を備えてもよい。無線周波数（ＲＦ）ハーベスタ１２１５は、電磁気エネルギーを捕捉するように構成される、マイクロストリップアンテナ、ループアンテナ、またはスロットアンテナなど、１つ以上のアンテナを備えてもよい。いくつかの実施形態では、ＲＦハーベスタ１２１５は、フレキシブル基板などの基板上に配置されてもよい。ＲＦハーベスタ１２１５は、いくつかの実施形態では、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ、いくつかの実施形態では、２ＧＨｚ〜３ＧＨｚ、または任意の他の適切な周波数領域の周波数を有する電磁放射からのエネルギーを得るように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ＲＦハーベスタ１２１５は、ＲＦ送信機およびＲＦ受信機を備えてもよい。ＲＦ送信機は、電磁放射を出射するように構成されてもよく、ＲＦ受信機は、ＲＦ送信機によって出射された電磁放射の少なくとも一部を得るように構成されてもよい。
[00145] 図１２に例証されるように、エネルギーハーベスタ１２０１は、１つ以上の
動的エネルギーハーベスタ１２１６を備えてもよい。動的エネルギーハーベスタは、無
作為の方向に向けられる低周波数の運動によって生成される動的エネルギーを捕捉する
ように構成されてもよい。例えば、動的エネルギーハーベスタは、物体または人物（例
、ジョギングしている人物）の運動に関連する運動エネルギーを捕捉するように構成さ
れてもよい。いくつかの実施形態では、運動エネルギーハーベスタ１２１６は、内壁を
有する内部チャンバおよび内部チャンバ内に収容される移動可能な要素を形成するハウ
ジングを備えてもよい。移動可能な要素は、自由に移動するように構成されてもよい。
内部チャンバ内では、動的エネルギーハーベスタは、内壁に沿って配置される複数の圧
電性電荷変換要素を備えてもよい。複数の圧電性電荷変換要素は、並べて配置され、内
部チャンバ内で移動可能な要素が移動する場合、移動可能な要素に接触してもよい。い
くつかの実施形態では、移動可能な要素は、複数の並べられた圧電性電荷変換要素のう
ちの少なくとも２つに同時に接触するように構成されてもよい。使用中、移動可能な要
素は、ハウジング全体の移動（例、重力または慣性のために）に応じて、内部チャンバ
内を自由に移動してもよい。
[00146] 電力装置１０５０は、再充電可能な電源１２０３を備えてもよい。再充電可
能な電源は、外部に提供された電力および／または１つ以上のハーベスタを通して提供
されたエネルギーを通して再充電されるように構成されてもよい。再充電可能な電源の
非限定的な例は、ウエハが被せられた再充電可能な電源である。ウエハが被せられた再
充電可能な電源は、装置ウエハと、装置ウエハの表面に配置された再充電可能な電源と
、再充電可能な電源を封入するためのキャッピングウエハとを備えてもよい。再充電可
能な電源は、陽極要素と、陰極要素と、電解質要素とを備えてもよい。図１７は、いく
つかの実施形態による、再充電可能な電源１２０３として利用されてもよい、例示のウ
エハが被せられた再充電可能な電源の断面を例証する。ウエハが被せられた電源は、装
置ウエハ１７０２と、再充電可能な電源１７０３と、キャッピングウエハ１７０４とを
備えてもよい。装置ウエハ１７０２は、有効面および裏面を有してもよい。再充電可能
な電源１７０３は、陰極集電器１７０６と、陰極要素１７０８と、電解質要素１７１４
と、陽極要素１７１６と、陽極集電器１７２０とを含んでもよい。
[00147] 電解質要素１７１４は、有機材料またはイオン性液体材料であってもよい。電解質要素は、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、または炭酸ジメチルなどの有機材料から形成され、陰極集電器１７０６、陰極要素１７０８、陽極要素１７１６、および陽極集電器１７２０は、アルミニウム、銅、または金など、導電性が良好な金属から形成されてもよい。電解質要素１７１４が、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、トリオクチルアンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、またはトリエチルスルホニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどの、イオン性液体材料から形成される場合、陰極集電器１７０６、陰極要素１７０８、陽極要素１７１６、および陽極集電器１７２０は、多孔質炭素、グラフェン、または炭素ナノチューブから形成されてもよい。
[00148] ウエハが被せられた再充電可能な電源の製造過程中、電解質要素１７１４が劣化する、爆発する、または損傷を受けることを抑制するために、キャッピングウエハ１７０４は、装置ウエハ１７０２に取り付けられて、例えば２０℃未満など、低温で、再充電可能な電源１７０３を封入してもよい。図１７に例証されるように、キャッピングウエハ１７０４は、ビスマス−スズ合金で作られてもよい、接着材料１７１８を備えた再充電可能な電源１７０３上に取り付けられてもよい。
[00149] さらにキャッピングウエハ１７０４を、真空室または窒素などの不活性ガスを収容する室で、再充電可能な電源１７０３上に取り付けることは、真空または不活性ガスキャビティ１７２２を形成してもよい。真空または不活性ガスキャビティ１７２２は、再充電可能な電源１７０３の爆発の危険性をさらに減少してもよい。再充電可能な電源をキャッピングウエハで封入することは、外の水分がキャビティ１７２２に入ることを抑制し、再充電可能な電源１７０３の異なる要素の腐食を防ぎ得る、水分バリアを作ってもよい。図１７に示されるように、陰極集電器１７０６および陽極集電器１７２０は、キャッピングウエハ１７０４の外に延び、再充電可能な電源１７０３の充電および放電のための他の装置（図１７に図示されない）への接触を許容してもよい。
[00150] 図１２を再び参照すると、電力装置１０５０は、エネルギー貯蔵システム１
２０２を含んで、エネルギーハーベスティング要素によって得られるエネルギーを貯蔵
してもよい。エネルギー貯蔵要素は、１つ以上のスーパーキャパシタを含んでもよい。
スーパーキャパシタは、継続する電力供給が必要とされる動作状態と比べて、エネルギ
ーの素早い配備が必要に応じてシステム１０００Aに電力供給するのを許容することの
利益を提供してもよい。例えば、システム１０００Aがスリープ状態または他の省電力
モードから周期的にウェイクアップする場合、スーパーキャパシタは、必要とされる電
力のバーストを提供するために有益であり得る。スーパーキャパシタは、１００Ｈｚで
測定される、いくつかの実施形態では、１０ｍＦより大きい、いくつかの実施形態では
、１００ｍＦより大きい、いくつかの実施形態では、１Ｆより大きい、いくつかの実施
形態では、１０Ｆより大きい、または任意の他の適切な範囲内の静電容量を示してもよ
い。
[00151] 例示のスーパーキャパシタは、一対の電極を電解質材料の各側部に備えた基
板を備えてもよい。電解質材料は、電荷をその中に貯蔵するように構成されてもよい。
各電極は、金などの導電材料、またはポリシリコンなどの高ドープされた半導体から形
成されてもよい、各集電器に接続されてもよい。電極は、多孔質炭素材料など、スーパ
ーキャパシタ技術において既知である従来の材料から形成されてもよい。例えば、電極
は、捻れた内面および外面を備えた多孔質材料として既知である、グラフェンから形成
されてもよい。電解質材料は、様々な種類の材料のうちのいずれかから形成されてもよ
い。例えば、塩化ナトリウムなどの塩水溶液、または塩に浸されたポリビニルアルコー
ルポリマーなどのゲルから形成されてもよい。いくつかの実施形態は、イオンが室温で
液体状態である、イオン液体を使用してもよい。
[00152] 図１８に例証されるように、本明細書で説明される種類のスーパーキャパシ
タは、１つ以上の電子部品と同じダイ上に組み込まれてもよい。例えば、ＭＥＭＳ構造
１８３０および／または回路１８３２に組み込まれてもよい。スーパーキャパシタは、
電極１８１４と、電極間に配置された電解質材料１８１６とを備えてもよい。ＭＥＭＳ
構造１８３０は、本明細書で説明される種類の少なくとも１つの角加速度計および／ま
たは少なくとも１つの直線加速度計を備えてもよい。回路１８３２は、ＡＳＩＣ１０１
０、Ｉ／Ｏインターフェース１０１２、センサ１０１４、メモリ１０１６、ＡＤＣ１０
０８、読み出し回路１００４、またはそれらの任意の適切な組み合わせを備えてもよい
。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳ構造１８３０および／または回路１８３２は、ダ
イ１８１２上に配置されてもよく、スーパーキャパシタ１０によって囲まれてもよい。
他の実施形態では、スーパーキャパシタは、ダイ１８１２上でＭＥＭＳ構造１８３０に
対して反対側に配置されてもよい。
[00153] 図１９は、別の実施形態による、スーパーキャパシタ１９１０を例証する。
スーパーキャパシタ１９１０は、共に接着された一対の多層基板１９１２を備えて、内
部チャンバ１９１６を形成してもよい。内部チャンバ１９１６は、一対の積層された電
極１９１８および電解質材料１９２０を備えてもよい。電極１９１８間の電気的背職を
抑制するために、チャンバ１９１６は、２つの電極１９１８を物理的に離すように構成
されたセパレータ１９１４を備えてもよい。セパレータ１９１４は、電極１９１８が電
気的接触を行うことを実質的に抑制してもよい。セパレータ１９１４は、窒化物、パリ
レン、または酸化物などの、微細加工で一般に使用される材料から形成されてもよい。
したがって、セパレータ材料は、一般的に、電解質材料１９２０のイオンによって不浸
透性である。
[00154] 孔１９２２は、電解質材料１９２０内のイオンの透過を許容するように構成
されてもよい。例えば、孔１９２２は、１〜５ミクロの幅、または２ナノメートルほど
の小ささであってもよい。したがって、電解質材料１９２０内のイオンは、セパレータ
１９１４における孔１９２２を自由に通り抜け、スーパーキャパシタ１９１０の貯蔵能
力を最適化することができる。他の材料は、活性化された炭素、炭素エアロゲル、また
は炭素ナノチューブなどの、電極１９１８を形成するために使用されてもよい。電解質
１９２０は、様々な種類の他の対応する材料のうちのいずれかから形成されることがで
きる。例えば、電解質１９２０は、塩化ナトリウムなどの塩水溶液、または塩に浸され
たポリビニルアルコールポリマーなどのゲルから形成されてもよい。いくつかの実施形
態は、イオンが室温で液体状態である、イオン液体を使用してもよい。電極１９１８は
、多孔質炭素材料など、当技術で既知である従来の材料から形成されてもよい。例えば
、電極１９１８は、捻れた内面および外面を備えた多孔質材料として既知である、グラ
フェンから形成されてもよい。電極へのアクセスを提供するために、集電器１９２６が
使用されてもよい。いくつかの実施形態では、プラグ１９２４が、チャンバ１９１６内
で電解質を密封するために使用されてもよい。
[00155] いくつかの実施形態では、スーパーキャパシタは、電池を備えた電極を共有
するように構成されてもよい。設計に依って、共通の電極は、共通の陽極または共通の
陰極のいずれかから形成されることができる。図２０Ａは、いくつかの実施形態による
、スーパーキャパシタと電極を共有する電池とを有する組み込み装置を例証する。組み
込み回路２０１０は、キャップ２０１６を支持する、多層基板などの、基板２０１４を
備えて、内部チャンバ２０１８を形成してもよい。内部チャンバ２０１８は、複数の電
極２０２２Ａ〜２０２２Ｃと、電解質材料２０２４とを備えてもよい。内部チャンバ２
０１８は、システム１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ、または１０００Ｄのうちの
いくつかまたはすべての要素など、内部回路上に一般に形成される様々な異なる装置の
うちのいずれかを備えてもよい、内部回路２０２０を有してもよい。電極２０２２Ａは
、スーパーキャパシタの第１の電極として動作するように構成され、一方で、電極２０
２２Ｂは電池の第１の電極として動作するように構成されてもよい。電極２０２２Ｃは
、電池の第２の電極として、ならびにスーパーキャパシタの第２の電極として、動作す
るように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電極２０２２Ｃは、電池電極２
０２２Ｂとスーパーキャパシタ電極２０２２Ａとの間に挟まれてもよい。
[00156] 導電性を向上させ、電極２０２２Ａ〜２０２２Ｃへの外部アクセスを提供す
るために、集電器層２０３０が提供されてもよい。各集電器層２０３０は、電極２０２
２Ａ〜２０２２Ｃのうちの１つと電気的に接触してもよい。さらに、集電器層２０３０
は、組み込み回路２０１０の外部上で導電性の接触部２０３１との電気的通信にあって
もよい。いくつかの実施形態では、導電性の接触部２０３１は、内部チャンバ２０１８
の外部へ集電器層２０３０を延ばすことによって得られてもよい。集電器層２０３０は
、金などの高導電性金属、またはポリシリコンなどの高ドープされた半導体から形成さ
れてもよい。しかしながら、任意の他の適切な導電性材料が使用されてもよい。いくつ
かの実施形態では、電池電極２０２２Ｂおよびスーパーキャパシタ電極２０２２Ａは、
参照符号２０３０Ａによって概略的に表される接続部を通して同じ電位で維持されても
よい。いくつかの実施形態では、スーパーキャパシタ電極２０２２Ａは、捻れた内面お
よび外面を備えた多孔質材料として知られる、グラフェンから形成されてもよい。いく
つかの実施形態では、スーパーキャパシタ電極２０２２Ｂは、グラファイトまたはリチ
ウムから形成されてもよい。いくつかの実施形態では、スーパーキャパシタ電極２０２
２Ｃは、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）から形成されてもよい。電解質２０２４
は、塩化ナトリウムなどの塩水溶液、または塩に浸されたポリビニルアルコールポリマ
ーなどのゲルから形成されてもよい。追加の例は、テトラフルオロほう酸リチウム（Ｌ
ｉＢＦ４）またはヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）にポリピロールを足し
たものを含む。いくつかの実施形態は、イオンが室温で液体状態である、イオン液体を
使用してもよい。
[00157] 図２０Ｂは、いくつかの実施形態による、電池２０２８と、スーパーキャパ
シタ２０２６とを備える電力回路２０３７を例証する図である。いくつかの実施形態で
は、スーパーキャパシタ２０２６および電池２０２８は、図２０Ａに関連して説明され
るような電極を共有してもよい。電力回路２０３７は、出力ポートの役割をしてもよい
端子２０３２を備えてもよい。電力回路２０３７は、１つ以上のスイッチ２０３４と、
制御装置２０３６とを備えてもよい。制御装置２０３６は、スイッチ２０３４を使用し
て、電池２０２８スーパーキャパシタ２０２６を端子２０３２に接続する／接続を外す
ように構成されてもよい。
[00158] いくつかの実施形態では、システム１０００Ａは、システムの要素のうちの
いくつか、またはすべてのホストとなるように構成される基板または板内に配置されて
もよい。いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のプリント回路基板（ＰＣＢ
）内に配置されてもよい。基板または板上に装着される部品は、導電性経路を通って接
続されてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上の基板または板内に
配置されてもよく、基板または板間の相互接続が提供されてもよい。いくつかの実施形
態では、システム１０００Ａは、フレキシブル基板上に配置されてもよい。基板は、様
々な形状の構成に曲げられる、または折られることができるフレキシブル基板であって
もよい。基板は、基板に装着された複数の装置ダイ間、およびパッケージと外部システ
ム基板（システムマザーボードなど）との間の電気的通信を提供する、多くの内部導電
性トレースを備えてもよい。複数の装置ダイをフレキシブル基板に装着することは、パ
ッケージにおけるすべての要素間および要素のうちの電気的通信を提供してもよい。パ
ッケージハウジングは、互いに角度をつけられた少なくとも２つの壁を有するキャリア
を備えて、パッケージ用の構造を提供してもよい。しかしながら、他の配置では、キャ
リアは１つのみの壁を備えてさらに剛性があってもよい。高度な装置組み込みを提供す
るために、基板は１回以上曲げられてもよく、または折られてもよく、複数の組み込み
装置ダイ（例、センサおよび／または処理装置ダイ）が基板の両側に装着されてもよい
。いくつかの実施形態では、例えば、基板に形成された曲げ部は、少なくとも２つの壁
によって画定されるハウジング内に配置されてもよい。基板を曲げること、または折る
ことによって、パッケージは、高度な３次元（３Ｄ）組み込みを達成してもよい。本明
細書で説明されるキャリアは、任意の適切な数の壁を有してもよい。例えば、キャリア
は、様々な実施形態において少なくとも２つの壁を、およびいくつかの実施形態では、
少なくとも３つの壁を、有することができる。キャリアは、一般的に、基板および基板
に装着される装置ダイに対する構造的な支持を提供するように構成されることができる
。いくつかの実施形態では、壁は９０°の角度など、８０°〜１００°の角度などで、
互いに対して角度をつけられることができる。いくつかの実施形態では、壁は、１８０
°の角度など、１７００〜１９００である角度によって互いに対して角度をつけられる
ことができる。しかしながら、任意の他の適切な角度が使用されてもよい。
[00159] 図２１Ａは、１つの実施形態による、キャリア２１０５に接続されたフレキ
シブル基板２１０３を例証する、組み立てられた小型装置パッケージ２１０１の３次元
の斜視図である。図２１Ｂは、図２１Ａの組み立てられた小型装置パッケージの側面図
である。図２１Ａ〜図２１Ｂに示される実施形態は、例えば９０°の角度で、互いに対
して角度をつけられた壁２１１７ａおよび２１１７ｂを有するキャリア２１０５を備え
て、パッケージ２１０１に対する構造および支持を提供する。しかしながら、本適用は
、これに関して限定されず、壁間の角度は、いくつかの実施形態では、１０°〜１９０
°、いくつかの実施形態では、７５°〜１１５°、いくつかの実施形態では、８０°〜
１００°、または任意の他の適切な範囲間であってもよい。キャリア２１０５は、パッ
ケージ用の構造的な支持を提供する任意の適切な材料から作られてもよい。例えば、い
くつかの実施形態では、キャリア２１０５は、プラスチック材料から形成されることが
できる。他の実施形態では、キャリア２１０５は、アルミニウムなどの金属から形成さ
れてもよい。
[00160] 図２１Ａ〜図２１Ｂのパッケージ２１０１は、パッケージ２１０１の外面を
画定する、基板２１０３の一部に組み込まれた様々なインターフェースの特徴に加えて
、基板２１０３に接続された複数の装置ダイを備えてもよい。例えば、パッケージは、
図１０ＡのＩ／Ｏインターフェース１００６としての役割をする通信ダイ２１０４と、
角加速度計１００２としての役割をするＭＥＭＳダイ２１０８と、読み出し回路１００
４としての役割をする信号処理ダイ２１０６と、メモリ装置としての役割をするメモリ
ダイ２１１２と、少なくとも一部が図１２の電力装置１０５０としての役割をする電力
ダイ２１１０と、例えば、モータドライバとしての役割をするドライバダイ２１１４と
、図１１のアンテナ１１０２としての役割をするアンテナ２１０９とを備えてもよい。
アンテナ２１０９は、セグメント２１１５ｂに配置されてもよく、マイクロストリップ
アンテナ、蛇状アンテナ、または任意の他の適切な種類のアンテナを備えてもよい。基
板２１０３は、様々な形状の構成で曲げられる、または折られることができ、多数の内
部導電性トレース、接着パッドなどを含むことができるフレキシブル基板であってもよ
い。基板２１０３全体が可撓性であってもよく、または可撓性は折り部２１１３ａ〜２
１１３ｄの領域に限られてもよい。本明細書で説明される種類のフレキシブル基板は、
ポリイミドまたはＰＥＥＫなどのプラスチック材料で作られてもよく、従来のＰＣＢ基
板技術において使用されるものと同様の接着パッド、トレース、およびリードを備えて
もよい。
[00161] セグメント２１１５ａは、キャリア２１０５の壁２１１７ｂに接続されるこ
とができ、セグメント２１１５ｂは、キャリア２１０５の壁２１１７ａに接続されるこ
とができる。例証されるように、セグメント２１１５ａおよび２１１５ｂは、パッケー
ジ２１０１の外面の少なくとも一部を画定することができ、折り部２１１３ａは、セグ
メント２１１５ａと２１１５ｂとの間に形成されることができる。例えば、折り部２１
１３ａは、例えば約９０°である、約８０°〜１００°の角度で形成されてもよい。イ
ンターフェース特徴は、外部セグメント２１１５ａおよび２１１５ｂに組み込まれるこ
とができ、パッケージ２１０１の外面から通信することができる。例えば、静電容量セ
ンサ２１０７は、セグメント２１１５ａに形成されることができ、アンテナ２１０９は
、セグメント２１１５ｂに形成されてもよく、その逆でもよい。さらに、電気的接触部
２１１１は、セグメント２１１５ｅ上で画定されることができ、パッケージ２１０１と
、より大きな電子装置（例、補聴器）のシステムマザーボードなど、外部装置との電気
通信を提供するように構成されることができる。
[00162] 折り部２１１３ａは、キャリア２１０５の外面に沿って形成されることがで
きる。２つの壁２１１７ａおよび２１１７ｂによって形成されるハウジング内で、基板
２１０３は、複数の折り部を備えてもよい。例えば、折り部２１１３ｂは、セグメント
２１１５ｂと２１１５ｃとの間で画定されてもよい。折り部２１１３ｃは、基板２１０
３のセグメント２１１５ｃと２１１５ｄとの間に形成されてもよい。折り部２１１３ｄ
は、セグメント２１１５ｄと２１１５ｅとの間で画定されてもよい。例証された折り部
２１１３ｂ〜２１１３ｄは、例えば約１８０°である、約１７０°〜１９０°の角度で
形成されてもよい。示されるように、折り部２１１３ｃは、折り部２１１３ｄおよび２
１１３ｅが形成される方向と逆の方向に曲げられてもよい。
[00163] 図２１Ａ〜図２１Ｂでは、通信ダイ２１０４と、ＭＥＭＳダイ２１０８と、
信号処理ダイ２１０６とが、同じセグメント１２１５ｃで、折り部２１１３ｂと折り部
２１１３ｃとの間の基板２１０３に装着されてもよい。例えば、通信ダイ２１０４は、
基板２１０３の第２の側部２１１８に装着されてもよく、ＭＥＭＳダイ２１０８と信号
処理ダイ２１０６とは、例えば、基板２１０３の第２の側部２１１８に装着されるダイ
とは逆である、基板２１０３の第１の側部２１１６に装着されてもよい。
[00164] さらに、メモリダイ２１１２と、電力ダイ２１１０と、ドライバダイ２１１
４とが、同じセグメント２１１５ｄ上で折り部２１１３ｃと折り部２１１３ｄとの間で
基板２１０３に装着されることができる。図２１Ａ〜図２１Ｂに例証されるように、電
力ダイ２１１０およびメモリダイ２１１２は、例えば、基板２１０３の第１の側部２１
１６上に装着されることができ、ドライバダイ２１１４は、基板２１０３の第２の側部
２１１８上に装着されてもよい。装置ダイは代わりに他の適切な位置に配置されてもよ
いため、装置ダイの例証された位置は、例証の目的のみである。ダイは、任意の適切な
導電性の接着を使用して、基板２１０３の第１および第２の側部の両方に装着され、電
気的に接続されてもよい。例えば、いくつかの配置では、基板２１０３に装置ダイを電
気的に接続するために、半田付け、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）または非導電性のペ
ースト（ＮＣＰ）技術が使用されてもよい。
[00165] 図１０Ａを再び参照すると、システム１０００Aは、とりわけ、スポーツ、ヘ
ルスケア、軍事、および産業上の用途を含む、角加速を検出する様々な適用に配置され
てもよい。いくつかの非限定的な例が次に説明される。システム１０００Aは、スポー
ツ関連の身体活動および成果、患者の健康、軍事的な個人の行動を監視する配置された
装着可能なセンサ、またはユーザの関心事の他の適用であってもよい。
[00166] 例として、システム１０００Aは、タイヤまたはペダルなどの二輪車の任意の
適切な部分に関連する角加速および／またはペダリング力を監視するために、二輪車に
配置されてもよい。このような状況では、システム１０００Aは、二輪車のタイヤ、ペ
ダル、または任意の他の適切な回転部に配置される無線センサであってもよい。代替的
に、または追加で、システム１０００Aは、乗っている人の脚または足に取り付けられ
る、固定される、または留められるように構成されてもよい。無線センサは、タイヤお
よび／またはペダルの角加速を検出するように構成され、したがって、１分あたりの回
転（ｒｐｍ）および／またはペダリング力の指標を提供してもよい。Ｉ／Ｏインターフ
ェース１００６は、上述のＩ／Ｏ無線インターフェースの種類のうちの１つであっても
よい。システムは、検出された角加速を、コンピュータ、スマートフォン、タブレット
、スマートウォッチ、スマートグラス、または任意の他の適切な装置などの外部の監視
システムに周期的に送信してもよい。読み出し回路１００４は、角加速をペダル力およ
び／または１分あたりの回転に変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形態
では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、
または追加で、電力装置１０５０は、図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベス
タおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタなど
、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベ
スタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは、１つ以上のスーパ
ーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエ
ネルギーの一部、またはすべてを貯蔵してもよい。
[00167] 別の例として、システム１０００Aは、回転体を有する機械の状態を監視する
ために配置されてもよい。このような状況では、システム１０００Aは、回転体に配置
された無線センサであってもよく、したがって、例えば、回転体が本明細書に従って回
転するかどうかの指標を与えてもよい。無線センサであるため、Ｉ／Ｏインターフェー
ス１００６は、上述された無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。
システムは、検出された角加速を、コンピュータなどの外部の監視システムに周期的に
送信してもよい。読み出し回路１００４は、角加速を１分あたりの回転に変換するよう
に構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充
電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１４
に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明さ
れる電気オーバーストレスハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを
備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施
形態では、無線センサは、本明細書で説明される種類の１つ以上のスーパーキャパシタ
などの、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの
一部、またはすべてを貯蔵してもよい。
[00168] 別の例として、システム１０００Aは、超音波プローブに配置され、プローブ
された対象に対するプローブの角度を監視してもよい。対象は、患者、または対象の臓
器などの患者の特定の部分であってもよい。このような構成は、超音波プローブを通し
て得られた超音波画像の質を向上するために使用されてもよい。システム１０００Aが
、超音波プローブによって受けられる角加速を測定するために使用されてもよい。この
ような状況では、システム１０００Ｃは、プローブに取り付けられた有線または無線の
センサであってもよい。センサは、角加速度計１００２を通して角加速を検出するよう
に構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１００６は、上述の有線または無線イン
ターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出された角加速を、
コンピュータなどの外部の監視システムに周期的に送信してもよい。読み出し回路１０
０４は、角加速を角度に変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、
電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または
追加で、電力装置１０５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関して説明される熱電エネル
ギーハーベスタおよび／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタなど
、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベ
スタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは、１つ以上のスーパ
ーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られるエ
ネルギーの一部、またはすべてを貯蔵してもよい。
[00169] 図１０Ａは、本明細書で説明される種類の角加速度計を利用するシステムの
１つの例を表すが、代替も可能である。いくつかのシステムは、角加速ならびに直線加
速を検出するように構成され、したがって、運動の追加の度合いを提供してもよい。こ
の方法で、様々な適用有益であり得る最大６つの自由の度合いが感知されてもよく、そ
のいくつかが下記で説明される。図１０Ｂは、このようなシステムの例を例証する。
[00170] 示されるように、図１０Ｂは、本出願の非限定的な実施形態による、本明細
書で説明される種類の１つ以上の角加速度計と、１つ以上の直線加速度計とを備える、
角加速を検出するためのシステム１０００Bを例証するブロック図である。すなわち、
システム１０００Bは、直線加速度計１００７を追加したシステム１０００Aと同じであ
ってもよい。直線加速度計１００７は、１つ、２つ、または３つの軸に沿った直線加速
を感知するように構成されてもよく、それを行う加速度計の任意の適切な種類であって
もよい。いくつかの実施形態では、直線加速度計１００７は、ＭＥＭＳセンサであって
もよい。直線加速度計１００７は、角加速度計１００２と同じダイ上または別個のダイ
上に配置されてもよい。直線加速度計１００７は、直線加速の検出に応じて、検出され
た加速に比例する１つ以上の信号を生成するように構成されてもよい、読み出し回路１
００４に接続されてもよい。システム１０００Bのいくつか、またはすべての要素は、
フレキシブル基板など、基板上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、システ
ム１０００Bの要素のいくつか、またはすべては、図２１Ａ〜図２１Ｂに例証された配
置に従って、フレキシブル基板上に配置されてもよい。
[00171] 図１０Ａのシステム１０００Aのように、図１０Ｂのシステム１０００Bは、
スポーツ、ヘルスケア、軍事、および産業上の用途に関連する様々な適用において配置
されてもよい。例えば、システム１０００Bは、２から６の自由の度合い、および最大
３つの角および最大３つの直線を、測定するための慣性測定装置（ＩＭＵ）として使用
されてもよい。いくつかの例が次に説明される。
[00172] 例として、システム１０００Bは、フットポッドに配置され、移動した距離、
歩長、歩数、および／または足の角度を監視してもよい。このような構成は、走者など
のアスリートの動作を分析するため、および怪我している人物の足どりを分析するため
に、使用されてもよい。このような状況では、システム１０００Bは、人物の足または
足首に配置される、または取り付けられる、無線センサであってもよい。例えば、無線
センサは、靴に固定される、または留められてもよい。代替的に、システム１０００B
は、人物の足首の周りに締められたバンドに配置されてもよい。無線センサは、角加速
度計１００２で角加速を、および直線加速度計１００７で直線加速を検出するように構
成され、したがって、移動した距離、歩長、歩数、および／または足の角度のレートの
指標を提供してもよい。無線センサであるため、Ｉ／Ｏインターフェース１００６は、
上述の無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出さ
れた角および直線加速を、コンピュータ、スマートフォン、タブレット、スマートウォ
ッチ、スマートグラス、または任意の他の適切な装置などの外部の監視システムに、周
期的に送信してもよい。読み出し回路１００４は、角および直線加速を距離、歩長、ま
たは、角および直線加速から導き出されることができる、対象の他の成果メトリックに
変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１
つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５
０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタおよび
／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに
関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタなどの、エネルギーハーベスティ
ングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、無線センサは、本明細書で説明される種類の１つ以上のスー
パーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られた
エネルギーの一部、またはすべてを貯蔵してもよい。
[00173] 別の例として、システム１０００Bは、角および／または直線加速が存在しな
いことを検出するように使用されてもよい。いくつかの装置は、定常状態で動作するよ
うに設計されてもよい。これらの装置のうちのいくつかは、特定の水準を超える加速を
許容するように設計されてもよい。システム１０００Bは、このような装置に配置され
てもよく、したがって、装置の劣化の指標を提供してもよい。このような適用の１つの
例は、転がり軸受に関する。いくつかの転がり軸受は、加速に応じた劣化を経験し得る
。システム１０００Bは、角加速度計１００２を通した角加速および／または直線加速
度計１００７で直線加速を検出するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース
１００６は、上述の無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システ
ムは、検出された角および直線加速をコンピュータなどの外部監視システムに、周期的
に送信してもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電
可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１３Ａ
または図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタおよび／または図１４
に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明さ
れる電気オーバーストレスハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを
備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施
形態では、無線センサは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を
備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部、またはすべてを貯蔵して
もよい。システム１０００Bは、監視される装置の任意の適切な部分に配置されてもよ
い。
[00174] 別の例として、システム１０００Bは、橋、建物、高架道路、門、または塔に
よって被られる振動を検出するために使用されてもよい。システム１０００Bは、この
ような構造のうちのいずれかに配置され、加速を監視し、したがって、構造の状態の指
標を提供してもよい。システム１０００Bは、角加速度計１００２で角加速を、および
直線加速度計１００７で直線加速を検出するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインター
フェース１００６は、上述の無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい
。システムは、検出された角および直線加速を、コンピュータなどの外部の監視システ
ムに周期的に送信してもよい。加速度計によって提供された情報に基づいて、構造の状
態の分析が実行されてもよい。このような分析に基づいて、特定の部分が摩耗している
、および／または交換が必要であることが判断され得る。いくつかの実施形態では、電
力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追
加で、電力装置１０５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネル
ギーハーベスタおよび／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよ
び／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタおよび／ま
たは図１６に関連して説明される光電池ハーベスタなどの、エネルギーハーベスティン
グシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。い
くつかの実施形態では、無線センサは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギ
ー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部またはすべて
を貯蔵してもよい。システム１０００Bは、監視される構造の任意の適切な部分に配置
されてもよい。
[00175] 別の例として、システム１０００Bが、カテーテルで使用されてもよい。シス
テム１０００Bは、カテーテルの端部の近くに配置されてもよい。カテーテルが挿入さ
れる、または対象から除去されると、角および直線加速が、角加速度計１００２および
直線加速度計１００７によって検出されてもよい。この情報は、例として、使用される
力の量、および患者への被害が結果をもたらすかどうかの指標を提供し得る。読み出し
回路１００４は、有線Ｉ／Ｏインターフェース１００６を介してカテーテルからの検出
された加速を提供してもよい。図２２は、患者の心臓２２０１に関連する使用のための
カテーテル２２１０を例証する。カテーテル２２１０は、システム１０００Bを備えて
もよい、装置２２１２を備えてもよい。いくつかの実施形態では、装置２２１２は、カ
テーテル２２１０の一端に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル２
２１０は、心臓２２０１と接触して配置されてもよく、装置２２１２の角加速度計１０
０２および／または直線加速度計１００７を使用して、心臓の動きおよび／または心拍
数を感知するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル２２１０
は、血管２２０２などの、心臓２２０１に続く血管に挿入されてもよい。図２２は、心
臓に関連する使用のためのカテーテル２２１０を例証するが、カテーテル２２１０を使
用して、任意の他の適切な臓器の運動が感知されてもよい。
[00176] 示されるように、図１０Ｃは、本明細書で説明される種類の１つ以上の角加
速度計と、本出願の非限定的な実施形態による、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と
を備えた、角加速を検出するための、システム１０００Cを例証するブロック図である
。すなわち、システム１０００Cは、アナログ−デジタル変換器１００８と、クロック
生成器１０５２と、ＡＳＩＣ１０１０とを追加した、システム１０００Bに同様のもの
であってもよい。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ１００８は、検出された角加速を表
す信号をデジタル領域に変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、
ＡＤＣ１００８は、検出された直線加速を表す信号をデジタル領域に変換するように構
成されてもよい。ＡＤＣ１００８は、フラッシュＡＤＣ、逐次比較ＡＤＣ、ランプ型Ａ
ＤＣ、集積ＡＤＣ、デルタエンコードＡＤＣ、またはシグマ−デルタＡＤＣなどの、ア
ナログ−デジタル変換のための任意の適切な種類の回路を備えてもよい。
[00177] いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣ１０１０は、ＡＤＣ１００８に接続され
てもよく、検出された直線加速および／または角加速を表すデジタル化信号を受信して
もよい。ＡＳＩＣ１０１０は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ
、システムオンチップ、フィールドゲートプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）または任
意の他の適切な種類の論理回路を備えてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、任意の適切な様
式で、検出された信号を処理してもよい。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣ１０１０
は、図１０ＡのＩ／Ｏインターフェース１０１２と同じ種類であってもよい、Ｉ／Ｏイ
ンターフェース１０１２に接続されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、クロック生成器１
０５２によって生成されたクロック信号によって時間により作動されてもよい。ＡＤＣ
１００８は、クロック生成器１０５２によって生成されたクロック信号によって 時間
により作動されてもよい。クロック生成器１０５２は、矩形波などの、周期的な波形を
出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、クロック生成器１０５２
は、発振器を備えてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１００６は、図１０ＡのＩ／Ｏイ
ンターフェース１００と同じものであってもよく、ＡＳＩＣ１０１０に接続されてもよ
い。システム１０００Cのいくつか、またはすべては、フレキシブル基板などの基板上
に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、システム１０００Cのいくつか、また
はすべては、図２１Ａ〜図２１Ｂに例証される配置に従って、フレキシブル基板上に配
置されてもよい。
[00178] 図１０Ａのシステム１０００Aのように、図１０Ｃのシステム１０００Cは、
スポーツ、ヘルスケア、軍事、および産業上の用途に関係する様々な適用において配置
されてもよい。
[00179] 例として、システム１０００Cは、フットボール選手のヘルメットなど、アス
リートのヘルメットに配置され、衝撃を監視してもよい。このような構成は、選手によ
って経験される震動を分析するために使用されてもよい。システム１０００Cは、他の
選手が打ったことによって引き起こされた、選手の頭に関連する角および／または直線
加速を測定するために使用されてもよい。センサによって提供された情報は、脳の損傷
の危険性を評価するために使用されてもよい。システム１００Cは、代替的に、軍人の
ヘルメット上に配置され、軍人の頭に関連する角および／または直線加速を測定しても
よい。このように、戦場での打撃によって引き起こされた衝撃の強さが、監視される、
または再現されてもよい。このような状況のうちのいずれかでは、システム１０００C
は、ヘルメットに取り付けられた無線センサであってもよい。例えば、無線センサは、
ヘルメットの前側、ヘルメットの後ろ側に配置され、またはヘルメットの内面および／
または外面に取り付けられてもよい。代替的に、または追加で、加速度計は、ヘッドバ
ンドに配置されてもよい。加速度計は、代替的に、マウスガードに配置されてもよい。
無線センサは、角加速度計１００２で角加速を、および／または直線加速度計１００７
で直線加速を検出するように構成され、したがって、衝撃の強さの指標を提供してもよ
い。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、前記で説明された無線インターフェースの種
類のうちの１つであってもよい。システムは、コンピュータ、スマートフォン、または
タブレットなどの、外部監視システムへの検出された角および／または直線加速を周期
的に送信してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、検出された角および／または直線加速に基
づいて、衝撃の強さを計算するように構成されてもよい。電力装置１０５０は、いくつ
かの実施形態では１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加
で、電力装置１０５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギ
ーハーベスタおよび／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび
／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタおよび／また
は図１６に関連して説明される光電池ハーベスタなどの、エネルギーハーベスティング
システムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いく
つかの実施形態では、無線センサは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー
貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部またはすべてを
貯蔵してもよい。いくつかの実施形態では、衝撃を監視するためのシステムは、ＬＥＤ
または音を出す装置などの、出力装置を備えて、閾値を超える強さの衝撃が経験された
ときに、選手または軍人に警告してもよい。このような構成では、ＡＳＩＣ１０１０は
、衝撃の強さを所定の閾値と比較し、出力装置を制御するためにさらに備えられてもよ
い。
[00180] 別の例として、システム１０００Cは、ラケット、バット、スティック、また
はクラブに配置されてもよい。このような構成は、テニス選手、野球選手、ゴルフ選手
、ホッケー選手、または任意の他の種類のアスリートなどの、アスリートによって実行
されるスイングを分析するために使用されてもよい。システム１０００Cは、角および
／または直線加速を測定するために使用されてもよい。システムによって提供された情
報は、特定の方法でボールを打つ能力など、特定の選手の能力を向上するために使用さ
れてもよい。このような状況では、システム１０００Cは、ラケット、バット、または
クラブに取り付けられた無線センサであってもよい。例えば、無線センサは、ラケット
の梁、線、バット、グリップまたはバンパガード、バットのノブ、テーパ部、グリップ
またはバレル、またはクラブのグリップ、ヘッドのシャフトに配置されてもよい。代替
的に、または追加で、加速度計は、手首バンドに配置されてもよい。無線センサは、角
加速度計１００２で角加速を、および直線加速度計１００７で直線加速を検出するよう
に構成され、したがって、衝撃の強さ、および／または角度の指標を提供してもよい。
Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、上述の無線インターフェースの種類のうちの１つ
であってもよい。システムは、検出された角および／または直線加速を、コンピュータ
、スマートフォン、タブレットなどの、外部の監視システムに周期的に送信してもよい
。ＡＳＩＣ１０１０は、角および／または直線加速をスイングの角度および／または強
さに変換するように構成されてもよい。電力装置１０５０は、いくつかの実施形態では
１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０
５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタおよ
び／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａ
に関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタおよび／または図１６に関連し
て説明される光電池ハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えて
もよい。他の種類のエネルギーハーベスタがまた使用されてもよい。いくつかの実施形
態では、無線センサは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備
えて、エネルギーハーベスタで得られた一部またはすべてのエネルギーを貯蔵してもよ
い。
[00181] 図２３は、テニスラケットに関連する使用のためのシステム１０００Cの非限
定的な例を例証する。例証される例では、選手２３０１は、テニスをしていてもよく、
片手にラケット２３０２を持っていてもよい。ラケット２３０２は、装置２３０４およ
び２３０６などの、複数の装置が取り付けられていてもよい。このような装置は、それ
ぞれシステム１０００Cを備えてもよく、角加速および／または直線加速を検出するよ
うに構成されてもよい。例えば、ラケット２３０２のグリップに装着される装置２３０
４は、ラケットのハンドルに関連する加速を感知するように構成されてもよい。ラケッ
トのヘッドに装着される装置２３０６は、ラケットの先端など、ラケットのヘッドの任
意の適切な部分に関連する加速を感知するように構成されてもよい。いくつかの実施形
態では、装置２３０４および２３０６は、ラケットのフレームまたは本体内に埋め込ま
れてもよい。いくつかの実施形態では、ラケット２３０２によって経験される加速に関
連するデータは、選手のテニスをする能力の指標を提供してもよい。例えば、フォアハ
ンドの運動またはバックハンドの運動についての情報が得られてもよい。選手２３０１
は、手首バンドまたは足首バンドなどの１つ以上の装着可能な装置を装着してもよい。
このような装着可能な装置は、システム１０００Cにそれぞれ装備されてもよく、角お
よび／または直線加速を感知するように構成されてもよい。例えば、手首バンドに配置
される装置２３３０は、選手の腕の運動についての情報を提供するように構成されても
よい。脚バンドに配置される装置２３３２は、選手の脚の運動についての情報を提供す
るように構成されてもよい。
[00182] 別の例として、システム１０００Cは、ボール上に配置される、またはボール
内に配置されて、ボールの速度、回転、軌道、または、角および直線加速から導かれる
ことができる、対象の他の性能メトリックを監視する、無線センサとして構成されても
よい。例えば、システム１０００Cは、ボールのゴム殻の一部内に配置される可撓性パ
ッチの一部を形成してもよい。可撓性パッチは、図２１Ａおよび２１Ｂに関連してなど
、本明細書ですでに説明されたフレキシブル基板の種類のものであってもよい。図２３
の非限定的な例では、無線センサ２３２１は、テニスボール２３２０に配置されてもよ
い。無線センサは、角加速度計１００２で角加速を、および／または直線加速度計１０
０７で直線加速を検出し、したがって、ボールの速度および／または回転の指標を提供
するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、前述の無線インタ
ーフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出された角および／ま
たは直線加速を、コンピュータ、スマートフォン、タブレットなどの外部の監視システ
ムに、周期的に送信してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、例えば、積分法を実行すること
によって、角および／または直線加速をボールの軌道に変換するように構成されてもよ
い。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備
えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１４に関連して説明さ
れる電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバー
ストレスハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他
の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線セ
ンサは、本明細書で説明される種類の１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー
貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部またはすべてを
貯蔵してもよい。
[00183] 別の例として、システム１０００Cは、吸入器に配置されてもよい。このよう
な構成は、人物の口および／または服用量に関する吸入器の角度を分析するために使用
されてもよい。このような吸入器は、例えば、喘息を患っている人物によって使用され
てもよい。システム１０００Cは、吸入器に関連する角および／または直線加速度を測
定するために使用されてもよい。システムによって提供された情報は、最適な吸入の角
度を見つけるために、および／または吸入された酸素の量を監視するために、使用され
てもよい。このような状況では、システム１０００Cは、吸入器に取り付けられた無線
センサであってもよい。例えば、無線センサは、吸入器の前側または後ろ側に配置され
てもよい。無線センサは、角加速度計１００２で角加速を、および／または直線加速度
計１００７で直線加速を検出して、吸入器の角度および／または服用量の指標を提供す
るように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、前述の無線インター
フェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出された角および／また
は直線加速を、コンピュータ、スマートフォン、タブレットなどの外部の監視システム
に、周期的に送信してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、角および／または直線加速を、吸
入器の角度および／または服用量に変換するように構成されてもよい。いくつかの実施
形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的
に、または追加で、電力装置１０５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明され
る熱電エネルギーハーベスタおよび／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハ
ーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバーストレスハーベス
タおよび／または図１６に関連して説明される光電池ハーベスタなどの、エネルギーハ
ーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用され
てもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは、１つ以上のスーパーキャパシタな
ど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られるエネルギーの一部
またはすべてを貯蔵してもよい。
[00184] 別の例として、システム１０００Cは、患者のプロテーゼに配置されてもよい
。このような構成は、脚、足、腕、手、または人体の任意の他の部分など、欠けた体の
部分に取って代わるプロテーゼを有する患者の動作を分析するために使用されてもよい
。このようなシステムは、例えば、プロテーゼを制御するように、および適切な動作を
実行するように、患者を訓練するために、使用されてもよい。システム１０００Cは、
プロテーゼに関連する角および／または直線加速を測定するために使用されてもよい。
このような状況では、システム１０００Cは、プロテーゼに取り付けられた有線または
無線センサであってもよい。例えば、センサは、プロテーゼの表面またはプロテーゼの
内部に配置されてもよい。代替的に、または追加で、センサは、プロテーゼの一部の周
りに配置されるように構成されたバンドに配置されてもよい。センサは、角加速度計１
００２で角加速を、および／または直線加速度計１００７で直線加速を検出するように
構成され、したがって、速度、角度、歩長、または、角および直線加速から導かれるこ
とができる、対象の他の性能メトリックの指標を提供してもよい。Ｉ／Ｏインターフェ
ース１０１２は、前述の有線または無線インターフェースの種類のうちの１つであって
もよい。システムは、コンピュータなどの、検出された角および／または直線加速を、
外部の監視システムに周期的に送信してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、角および／また
は直線加速を、角度、速度、歩長、または、角および直線加速から導かれることができ
る、対象の他の性能メトリックに変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形
態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に
、または追加で、電力装置１０５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明された
熱電エネルギーハーベスタおよび／または図１４に関連して説明された電磁気振動ハー
ベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明された電気オーバーストレスハーベスタ
および／または図１６に関連して説明された光電池ハーベスタなどの、エネルギーハー
ベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されて
もよい。いくつかの実施形態では、無線センサは、１つ以上のスーパーキャパシタなど
、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部ま
たはすべてを貯蔵してもよい。
[00185] 別の例として、システム１０００Cは、理学療法の目的のために患者の体の任
意の適切な部分に配置されてもよい。このような構成は、怪我をした患者の動作を分析
するために使用されてもよく、適切な動作を実行するように患者を訓練するために使用
されてもよい。システム１０００Cは、脚、腕など、患者の体の任意の適切な部分に関
連する角および／または直線加速を測定するために使用されてもよい。このような状況
では、システム１０００Cは、有線または無線センサであってもよく、患者によって装
着されるバンドまたはパッチに配置されてもよい。センサは、角加速度計１００２で角
加速を、および／または直線加速度計１００７で直線加速を検出し、速度、角度、歩長
、または、角および直線加速から導かれることができる対象の他の性能メトリックを提
供するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、前述の有線また
は無線の種類の１つであってもよい。システムは、検出された角および／または直線加
速を、コンピュータなどの外部の監視システムに、周期的に送信してもよい。ＡＳＩＣ
１０１０は、角および／または直線加速を、角度、速度、歩長、または、角および直線
加速から導かれることができる対象の他の性能メトリックに変換するように構成されて
もよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池
を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１３Ａまたは図１
３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタおよび／または図１４に関連して
説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オ
ーバーストレスハーベスタおよび／または図１６に関連して説明される光電池ハーベス
タなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギ
ーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは、１つ以上
のスーパーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得
られたエネルギーの一部またはすべてを貯蔵してもよい。
[00186] 別の例として、システム１０００Cは、移植可能な装置に配置され、装置の状
態を監視してもよい。移植可能な装置は、欠けた生体構造と置き換え、損傷した生体構
造を支持し、または既存の生体構造を強化するように構成された人工装置である。例え
ば、整形外科のインプラントは、骨折、変形性関節症、脊柱側弯症、脊椎管狭窄症、ま
たは慢性疼痛を治療するために使用されてもよく、折れた骨を治る間に固定するために
使用されるピン、ロッド、ねじ、または板を含んでもよい。別の例として、心臓血管の
移植可能な装置は、心臓、心臓弁、または循環系の残りの部分が不全である場合に移植
されてもよい。心臓血管の移植可能な装置は、心不全、不整脈、心室頻拍、心臓弁膜症
、狭心症、およびアテローム性動脈硬化などの状態の治療に使用されてもよく、人工心
臓、人工心臓弁、植え込み型除細動器、心臓ペースメーカー、または冠動脈ステントを
含んでもよい。さらに別の例として、感覚および真剣のインプラントは、脳の主要な感
覚に影響を与える不全または他の神経の不全に対して使用されてもよい。感覚および神
経のインプラントは、白内障、緑内障、円錐角膜、および他の視力障害、耳硬化症およ
び他の聴力損失、または中耳炎などの中耳疾患、またはてんかん、パーキンソン病など
の神経性疾患などの状態の治療で使用されてもよい。システム１０００Cは、このよう
な移植可能な装置のうちのいずれかに配置されてもよく、装置の劣化などの装置の状態
の監視に使用されてもよい。このような状況では、システム１０００Cは、角加速度計
１００２で角加速を、直線加速度計１００７で直線加速を検出し、例えば、ＡＳＩＣ１
０１０を通して、心臓の活動または整形外科インプラントの動作の指標を提供するよう
に構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、前述の無線インターフェー
スの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出された角および／または直線
加速を、コンピュータなどの外部の監視システムに、周期的に送信してもよい。いくつ
かの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい
。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１４に関連して説明される電磁気
振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバーストレスハ
ーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエ
ネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは、１
つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベス
タで得られたエネルギーの一部またはすべてを貯蔵してもよい。
[00187] 別の例として、システム１０００Cは、流体の粘度の指標を提供するために使
用されてもよい。例えば、システム１０００Cは、マイクロ流体のチャネルに隣接して
配置されてもよい。図２４は、いくつかの実施形態による、流体の粘度を感知するため
のシステムを例証する。いくつかの実施形態では、マイクロ流体のチャネル２４０１は
、流体における乱流を作るように構成された領域２４０３を備えてもよい。例えば、こ
のような領域は、波形部を備えてもよい。このような実施形態では、装置２４０５は、
システム１０００Cを備えてもよく、領域２４０３の近傍に配置されてもよい。流体が
このような領域の近傍に移動する場合、乱流を経験し得る。装置２４０５は、角加速度
計１００２でこのような乱流を、および／または直線加速度計１００７で直線加速を検
出するように構成されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、検出された乱流に基づいて、流
体の粘度の指標を提供するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２
は、上述の有線または無線のインターフェースの種類のうちの１つであってもよい。シ
ステムは、検出された角および／または直線加速を、コンピュータなどの外部の監視シ
ステムに、周期的に送信してもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、
１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０
５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタおよ
び／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａ
に関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタおよび／または図１６に関連し
て説明される光電池ハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えて
もよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態で
は、無線センサは、本明細書で説明される種類の１つ以上のスーパーキャパシタなど、
エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られるエネルギーの一部また
はすべてを貯蔵してもよい。
[00188] いくつかの実施形態では、本明細書で説明される角加速度計は、加速度計の
他のセンサ、ユーザインターフェース、出力装置、回路制御装置、ディスプレイドライ
バ、またはそれらの任意の適切な組み合わせなど、様々な種類の回路が配置された、シ
ステムにおいて使用されてもよい。図１０Ｄは、本明細書で説明される種類の角加速度
計と、本出願のいくつかの非限定的な実施形態による、１つ以上の他の種類の回路また
は要素を備える、角加速を検出するためのシステム１０００Dを例証するブロック図で
ある。すなわち、システム１０００Dは、メモリ１０１６、センサ１０１４、ユーザイ
ンターフェース１０１８、出力装置１０２４、モータドライバ１０２２、ディスプレイ
ドライバ１０２０、またはそれらの任意の適切な組み合わせが追加された、システム１
０００Cと同様のものであってもよい。図１０Ｄにおいて破線の外線で例証される要素
は任意であり、特定の実施形態でのみ使用されてもよい。
[00189] センサ１０１４は、１つ以上の温度センサ、圧力センサ、心拍数センサ、音
響センサ、超音波センサ、光センサ、赤外線センサ、速度センサ、二酸化炭素センサ、
一酸化窒素センサ、ｐＨセンサ、フローセンサ、ガスセンサ、高度計、対気速度センサ
、深度センサ、衝撃センサ、フリーフォールセンサ、走行距離計、圧電センサ、位置セ
ンサ、ＧＰＳセンサ、レーザセンサ、または近接センサなど、任意の適切な種類のセン
サを備えてもよい。
[00190] メモリ１０１６は、１つ以上のメモリセルを備えてもよい。例えば、メモリ
１０１６は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（Ｐ
ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気メモリ、また
は任意の他の適切な種類のメモリを備えてもよい。いくつかの実施形態では、メモリ１
０１６は、１つ以上のコンピュータ実行可能な命令を含むコンピュータコードを記憶し
てもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、アクセスし、命令を実行するように構成されてもよい
。いくつかの実施形態では、メモリ１０１６は、データを記憶してもよい。例えば、メ
モリ１０１６は、角加速度計および／または直線加速度計に対する基準値を記憶しても
よい。ＡＳＩＣ１０１０は、メモリ１０１６からの基準値にアクセスし、基準値と、直
線加速度計１００７および／または角加速度計１００２によって生成された信号とを比
較するように構成されてもよい。
[00191] ユーザインターフェース１０１８は、ユーザから入力を受信するように構成
されてもよい。例えば、ユーザインターフェース１０１８は、キーボード、キーパッド
、マウス、タッチスクリーン、タッチパッド、カメラ、マイクロフォン、または任意の
他の適切な種類の入力周辺機器に接続されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、ユーザイン
ターフェース１０１８と介して提供される入力に応じて検出された信号を処理するよう
に構成されてもよい。
[00192] ディスプレイドライバ１０２０は、角加速度計１００２および／または直線
加速度計１００７によって感知された信号に関連するデータを受信するように構成され
てもよい。このような信号の受信に応じて、ディスプレイドライバは、信号を表す視覚
的情報を表示するようにディスプレイ装置を駆動するように、構成されてもよい。
[00193] 出力装置１０２４は、ＬＥＤ、振動装置、発音装置、またはそれらの任意の
適切な組み合わせを備えてもよい。出力装置１０２４は、所定の状態が満たされた場合
にユーザに警告するために使用されてもよい。
[00194] モータドライバ１０２２は、ＤＣモータなど、１つ以上のモータを駆動する
ための回路を備えてもよい。
[00195] システム１０００Dの要素のいくつか、またはすべては、フレキシブル基板な
どの基板に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、システム１０００Dの要素の
いくつか、またはすべては、図２１Ａ〜図２１Ｂに例証される配置による、フレキシブ
ル基板に配置されてもよい。
[00196] 図１０Ａのシステム１０００Aのように、図１０Ｄのシステム１０００Dは、
スポーツ、ヘルスケア、軍事、および産業上の用途に関する様々な適用において配置さ
れてもよい。
[00197] 例として、システム１０００Dは、パーキンソン病を患っている人物に対して
、または一般的に、震えを経験している人物に対して設計された、器具および／または
用具に配置されてもよい。例えば、システム１０００Dは、スプーンまたはフォークに
配置されてもよい。このような構成は、震えを相殺するために使用されてもよい。シス
テム１０００Dは、ユーザの震えに関連する角および／または直線加速を測定するため
に使用されてもよい。センサによって提供される情報は、震えを相殺するために構成さ
れたモータを駆動するために使用されてもよい。用具または器具を安定化することは、
用具または器具の手が震えた使用で、少なくとも一部の人を助けてもよい。センサは、
角加速度計１００２で角加速を、直線加速度計１００７で直線加速を検出するように構
成されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、検出された角および／または直線加速を処理し
て、モータドライバ１０２２を制御するように構成されてもよい。モータドライバ１０
２２は、１つ以上のモータを駆動して、震えを相殺してもよい。いくつかの実施形態で
は、電力装置１０５０は、再充電可能な電池を備えてもよい。
[00198] 別の例では、システム１０００Dは、人物の睡眠を開始するために使用されて
もよく、体の任意の適切な部分に配置されるヘッドバンド、ネックバンド、手首バンド
、ポッドまたはパッチに配置されてもよい。このようなシステムは、例えば、睡眠時無
呼吸症候群を経験している患者の呼吸を監視するために使用されてもよい。システム１
０００Dは、人物の呼吸に関連する角および／または直線加速を測定するために使用さ
れてもよい。このような状況では、システム１０００Dは、有線または無線センサであ
ってもよく、角加速度計１００２で角加速を、直線加速度計１００７で直線加速を検出
するように構成され、したがって、例えば、体および／または呼吸速度または振幅に関
する患者の頭の角度の指標を提供してもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、上
述の有線または無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは
、検出された角および／または直線加速を、コンピュータなどの外部の監視システムに
、周期的に送信してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、角および／または直線加速を呼吸速
度、振幅、または頭と体の角度に変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形
態では、呼吸を監視するためのシステムは、特定の状態が満たされた場合、警告信号を
提供するように構成される、発音装置または振動装置など、出力装置１０２４を備えて
もよい。例えば、ＡＳＩＣ１０１０は、人物が所定の秒数（例、１５秒）よりも多く無
呼吸の状態にある場合、出力装置１０２４を通して、ウェイクアップ信号を出力するよ
うに構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再
充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１
３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタおよび／または図
１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説
明される電気オーバーストレスハーベスタおよび／または図１６に関連して説明される
光電池ハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の
種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線セン
サは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギー
ハーベスタで得られたエネルギーの一部またはすべてを貯蔵してもよい。
[00199] 別の例として、システム１０００Dは、外科手術で外科医を補助するために手
術ロボティクスにおいて使用されてもよい。システム１０００Dは、外科医の手の動作
に関連する角および／または直線加速を測定するために使用されてもよい。このような
システムは、例えば、外科医の手の動作を感知するため、および手の震えまたは他の意
図しない運動を除外するために使用されて、その結果、ロボット制御で不注意に再現さ
れないようにしてもよい。代替的に、検出された角および／または直線加速の情報は、
外科医を積極的に導くために使用されてもよい。このような状況では、システム１００
０Dは、有線または無線センサであってもよく、角加速度計１００２で角加速を、およ
び／または直線加速度計１００７で直線加速を検出して、したがって、例えば、震えの
指標を提供するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、上述の
有線または無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検
出された角および／または直線加速を、コンピュータなどの外部の監視システムに、周
期的に送信してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、角および／または直線加速を震えに変換
するように構成されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、モータドライバ１０２２を制御す
るように構成されてもよい。モータドライバ１０２２は、１つ以上のモータを駆動して
、震えを相殺してもよい。
[00200] 別の例として、システム１０００Dは、補聴器に使用されてもよい。いくつか
の事象では、補聴器は、マイクロフォンが全方向から発生する音を捕捉する、全方向モ
ードで動作する。他の事象では、補聴器は、マイクロフォンが特定の方向から発生する
音を捕捉する、方向性モードで動作する。この構成は、発話が、ユーザが向いている方
向から発生する場合、特に有益である。
[00201] 図２５は、補聴器２５０２および２５０３を装着している人物２５０１を例
証する。補聴器は、任意の適切な方法で人物の耳に配置されてもよく、それぞれがシス
テム１０００Dを備えてもよい。システム１０００Dは、ユーザの体の運動を感知するよ
うに構成される角加速度計１００２を有してもよい。例えば、角加速度計は、角加速を
検出することによって、首および／または頭の動作を３次元で（例、首の左右の屈曲、
首の前後の屈曲、または首の左右の回転）検出するように構成されてもよい。検出され
た角加速に基づいて、ＡＳＩＣ１０１０は、音が発生する方向に対するユーザの頭の位
置を表す信号を提供するように構成されてもよい。センサ１０１４は、左の補聴器用の
マイクロフォンおよび右の補聴器用のマイクロフォンなど、１つ以上のマイクロフォン
を備えてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロフォンは、増幅器に接続されても
よい。いくつかの実施形態では、ユーザの頭の位置を感知することに応じて、ＡＳＩＣ
１０１０は、各マイクロフォンを制御して、音が発生する方向に向かう最大振幅の方向
を調整してもよい。いくつかの実施形態では、ユーザの頭の位置を感知することに応じ
て、ＡＳＩＣ１０１０は、適応フィルタを制御して、特定の方向の外から発生した音の
少なくとも一部を除外してもよい（例、背景雑音）。
[00202] 図２５の実施形態では、出力装置１０２４は、左の補聴器用のスピーカおよ
び右の補聴器用のスピーカなど、１つ以上のスピーカを備えてもよい。ＡＳＩＣ１０１
０は、最大振幅の方向から発生した音を表す信号をもつスピーカを駆動するように構成
されてもよい。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣ１０１０は、音が発生した方向に対
する、人物の頭の検出された位置の少なくとも一部に基づいて、全方向モードと方向性
モードとのうちの１つを選択するように構成されてもよい。
[00203] 本明細書で説明されるシステム１０００Dは、パーソナル増音製品（ＰＳＡＰ
）、イヤホン、オープンフィット補聴器、または聞き手に対する音を増幅するように構
成された任意の他の適切な装置で使用されてもよい。いくつかの実施形態では、電力装
置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で
、電力装置１０５０は、図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／ま
たは動的エネルギーハーベスタ１２１６などの、エネルギーハーベスティングシステム
を備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実
施形態では、補聴器は、本明細書で説明される種類の１つ以上のスーパーキャパシタな
ど、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部
またはすべてを貯蔵してもよい。
[00204] 別の例として、システム１０００Dは、病院のベッドなどのベッドで使用され
てもよい。システム１０００Bは、ベッドの背もたれまたはヘッドレストに配置されて
もよく、角加速度計１００２は、ベッドの背もたれまたはヘッドレストに関連する角加
速を感知するように構成されてもよい。図２６は、非限定的な実施形態による、病院の
ベッドを例証する。装置２６０２は、ベッド２６０１の背もたれに配置されてもよい。
装置２６０２は、システム１０００Dを備えてもよい。検出された角加速は、メモリ１
０１６に記憶されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、メモリ１０１６にアクセスして、検
出された角加速を取得するように、および、取得された角加速を積算することによって
、少なくとも一部において、背もたれまたはヘッドレストの位置を表す信号を提供する
ように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣ１０１０は、ベッドの位
置を制御してもよい、モータドライバ１０２２に接続されてもよい。いくつかの実施形
態では、システム１０００Dは、ベッドの背もたれまたはヘッドレストを所望される位
置における位置に配置するように構成されたフィードバック回路を形成してもよい。所
望される位置は、ユーザインターフェース１０１８を通してユーザによって入力されて
もよい。いくつかの実施形態では、システム１０００Dは、ベッドシーツまたはカバー
に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のシステム１０００Dは、ベッド
シーツまたはカバーの異なる部分に配置されてもよい。このような構成では、角加速度
計１００２および／または直線加速度計は、シーツまたはカバーの特定の部分に関連す
る角および／または直線加速を感知するように構成されてもよい。検出された加速は、
メモリ１０１６に記憶されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、メモリ１０１６にアクセス
し、検出された加速を取得するように、および取得された角加速を積算することよって
、少なくとも一部において、ベッドのシーツまたはカバーの異なる位置の位置を示す信
号を提供するように構成されてもよい。
[00205] 別の例として、システム１０００Dは、供給管と共に使用されてもよい。供給
管は、口によって栄養を取得できない、安全に飲み込めない、または栄養の補助が必要
な、患者に栄養を提供するために使用される医療機器である。特に、経鼻胃供給管は、
鼻腔を通り抜け、食堂を下り、胃の中に入る。経鼻胃供給管は、集中治療室（ＩＣＵ）
でしばしば使用され、患者の医療状態が処置されている間、病気の患者に集中的に栄養
を供給する。システム１０００Dは、患者の鼻に対して供給管の位置を監視して、窒息
を抑制するように使用されてもよい。システム１０００Dは、供給管に沿った任意の適
切な位置に配置されてもよく、角加速度計１００２および／または直線加速度計１００
７を使用して、供給管の１つ以上の部分に関連する角および／または直線加速を検出し
てもよい。
[00206] 図２６を再び参照すると、患者は、供給管２６０８および２６０９を使用し
て供給されてもよい。供給管は、患者の鼻２６０７の鼻腔を通り抜けてもよい。管の反
対の端部は、患者に栄養を供給するように構成されてもよい、装置２６１２に接続され
てもよい。いくつかの実施形態では、センサ２６１０は、供給管２６０９など、供給管
に配置されてもよい。センサ２６１０は、供給管に関連する加速を検出するように構成
されてもよい。検出された加速は、メモリ１０１６に記憶されてもよい。ＡＳＩＣ１０
１０は、メモリ１０１６から加速を取得し、取得された加速を積算することによって、
少なくとも一部において、患者に対して供給管の位置を表す信号を提供するように構成
されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、発音装置などの警告システムを備えてもよい、出
力装置１０２４に接続されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、供給管の位置が危険である
ことを判断する場合、ＡＳＩＣ１０１０は、出力装置１０２４を制御して、警告信号を
発してもよい。
[00207] 別の例として、システム１０００Dは、心肺蘇生法（ＣＰＲ）システムで使用
され、ＣＰＲが正確に実行されることを確実にしてもよい。このようなシステムは、例
えば、圧縮の速度、深度、および角度を検出することによって、救助者にリアルタイム
のフィードバックを提供するために使用されてもよい。システムは、手持ち式装置に配
置され、心停止を患っている人物の旨に直背う配置されてもよい。救助者は、手持ち式
装置の上部でＣＰＲを実行してもよい。システム１０００Dは、圧縮に関連する角およ
び／または直線加速を測定するために使用されてもよい。このような状況では、システ
ム１０００Dは、角加速度計１００２で角加速を、および／または直線加速度計１００
７で直線加速を検出し、したがって、例えば、ＡＳＩＣ１０１０を通して圧縮の速度、
深度、および角度の指標を提供するように構成されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、事
前に記録された音声を再生するように構成されたスピーカ、および／またはディスプレ
イドライバ１０２０などの、出力装置１０２４を制御するように構成されてもよい。出
力装置および／またはディスプレイは、救出者にリアルタイムのフィードバックを提供
して、適切な速度、深度および角度に圧縮を補正してもよい。
[00208] 別の例として、システム１０００Dは、人物が立っているかを監視するため、
および／または、人物が倒れたかどうか、および倒れた場合に検出するために使用され
てもよい。このような状況では、システム１０００Dは、パッチ、ヘッドバンド、腕バ
ンド、手首バンド、脚バンド、または人体の任意の適切な部分に適用されるように構成
された任意の適切な装置に配置されてもよい。システムは、システムが配置される本体
の部分に関連する角および／または直線加速を検出するように構成されてもよい。例え
ば、システムは、人物の胸に適用されるように構成された経路に配置されてもよく、人
物の胸に関連する角および／または直線加速を、角加速度計１００２および直線加速度
計１００７でそれぞれ検出してもよい。検出された加速に基づいて、ＡＳＩＣ１０１０
は、人物が座っている、立っている、眠っている、または倒れたかを判断するように構
成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１００６は、前述の無線インターフェースの
種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出された角および／または直線加速
を、コンピュータ、タブレット、またはスマートフォンなどの外部の監視システムに、
周期的に送信してもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の
再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図
１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または動的エネルギーハーベ
スタ１２１６などの、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類
のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは
、１つ以上のスーパーキャパシタなどの、エネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハ
ーベスタで得られたエネルギーの一部またはすべてを貯蔵してもよい。
[00209] 別の例として、システム１０００Dは、カプセル内視鏡に配置され、人物の体
に移植されると、カプセルの位置を監視してもよい。このような状況では、システム１
０００Dは、角加速度計１００２で角加速を、および／または直線加速度計１００７で
直線加速を検出し、例えば、体内のカプセルの位置の指標を提供するように構成されて
もよい。検出された加速はメモリ１０１６に記憶されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、
例えば、積分法を実行することによって、検出された加速に基づいてカプセルの位置に
ついての情報を提供するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は
、前述の無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは、検出
された角および／または直線加速を、コンピュータなどの外部の監視システムに、周期
的に送信してもよい。センサ１０１４は、カメラを備えてもよい。カメラによって撮ら
れた画像が、Ｉ／Ｏインターフェース１０１２を介して周期的に送信されてもよい。い
くつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えても
よい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１４に関連して説明される電
磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オーバーストレ
スハーベスタなどの、エネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類
のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの実施形態では、無線センサは
、１つ以上のスーパーキャパシタなどのエネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハー
ベスタで得られたエネルギーの一部またはすべてを貯蔵してもよい。
[00210] 別の例として、システム１０００Dは、ドアまたは窓に配置され、ドアまたは
窓の角度位置を検出してもよい。ホームセキュリティに関して、ドアまたは窓が開いて
いる、または閉まっているかを判断することは、開いているということは、強盗未遂を
示し得るため、しばしば重要である。このような状況では、システム１０００Dは、角
加速度計１００２で角加速度を検出し、したがって、ドアまたは窓の角度位置の指標を
提供してもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、例えば、積分法を実行することによって、ドア
または窓の角度位置を提供するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０
１２は、前述の無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。システムは
、検出された角および／または直線加速を、コンピュータ、タブレット、またはスマー
トフォンなどの、外部の監視システムに、周期的に送信してもよい。システム１０００
Dは、ドアまたは窓が侵害された場合、警告信号を発するように構成される、発音装置
などの出力装置１０２４を備えてもよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０
は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置
１０５０は、図１３Ａまたは図１３Ｂに関連して説明される熱電エネルギーハーベスタ
および／または図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１
５Ａに関連して説明される電気オーバーストレスハーベスタなどの、エネルギーハーベ
スティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されても
よい。いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エ
ネルギー貯蔵要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部または
すべてを貯蔵してもよい。
[00211] 例として、システム１０００Dは、車両の衝撃が人体にある、効果を分析する
ために使用されてもよい。この場合、システム１０００Dは、衝突安全性能試験用ダミ
ーに配置されてもよい。衝突安全性能試験用ダミーは、人体の寸法、重量比、および関
節を再現する、実物大の擬人テスト装置（ＡＴＤ）である。衝突安全性能試験用ダミー
は、典型的に、再現された車両の衝撃におけるＡＴＤの動特性についてのデータを記録
する器具に設けられる。本明細書で説明される種類のシステム１０００Dは、脚、腕、
胸、頭、または肩などの、衝突安全性能試験用ダミーの任意の適切な部分に配置されて
もよい。システムは、システムが衝撃に応じて配置されるダミーの部分に関連する角お
よび直線加速を検出するように構成されてもよい。角加速度計１００２で角加速、およ
び直線加速度計１００７で直線加速が、それぞれ検出されてもよい。いくつかの実施形
態では、検出された加速は、メモリ１０１６に記憶されてもよい。いくつかの実施形態
では、ＡＳＩＣ１０１０は、少なくとも一部において、検出された加速に基づいて、衝
撃の速度、衝突の力、本体の曲げ、折り、またはトルク、減速速度、またはそれらの任
意の適切な組み合わせを表す信号を提供するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインター
フェース１０１２は、前述の無線インターフェースの種類のうちの１つであってもよい
。システムは、検出された角および／または直線加速を、コンピュータ、タブレット、
またはスマートフォンなどの外部の監視システムに、周期的に送信してもよい。
[00212] 別の例として、システム１０００Dは、いくつかは蛇行動を示す、鉄道車両の
揺れる運動など、発振を監視するために使用されてもよい。列車が限界速度を超える速
度で移動している場合、列車の車両のいくつかは振動し得る。いくつかの状況では、発
振の振幅は、線路を損傷するのに、および／または脱線を引き起こすのに十分な大きさ
であってもよい。図２７は、複数の車両２７０１A、２７０１B、および２７０１Cを有
する列車２７００を例証する。システム１０００Dは、列車の発振を監視するために配
置されてもよい。例えば、装置２７０３は、システム１０００Dを備えてもよく、連続
する車両を接続するカプラに、または、側部、上部などの車両の任意の適切な部分に、
または輪軸に配置されてもよい。代替的に、または追加で、装置２７０５は、システム
１０００Dを備えてもよく、車両２７０１Cなど、車両の側部に配置されてもよい。代替
的に、または追加で、装置２７０７は、システム１０００Dを備えてもよく、車両２７
０１Cなどの、車両の上面に配置されてもよい。代替的に、または追加で、装置２７０
９は、システム１０００Dを備えてもよく、車両２７０１Cなどの、車両の輪軸に配置さ
れてもよい。
[00213] システム１０００Dは、蛇行動などの発振に応じて車両に発生する角加速およ
び直線加速を検出するように構成されてもよい。角加速度計１００２で角加速、および
直線加速度計１００７で直線加速が、それぞれ検出されてもよい。いくつかの実施形態
では、ＡＳＩＣ１０１０は、検出された加速を、発振の振幅を表す量に変換してもよい
。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣ１０１０は、発振の計算された振幅を、メモリ１
０１６に記憶された閾値と比べてもよい。発振の振幅が閾値よりも大きい振幅を有する
場合、ＡＳＩＣ１０１０は、出力装置１０２４を制御して、警告信号を提供するように
構成されてもよい。出力装置１０２４は、例えば、機関車の運転室に配置されたディス
プレイまたはインジケータを備えてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、ＡＳ
ＩＣ１０１０を出力装置１０２４に接続する有線または無線インターフェースを備えて
もよい。いくつかの実施形態では、電力装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池
を備えてもよい。代替的に、または追加で、電力装置１０５０は、図１４に関連して説
明される電磁気振動ハーベスタおよび／または図１５Ａに関連して説明される電気オー
バーストレスハーベスタおよび／または動的エネルギーハーベスタ１２１６などの、エ
ネルギーハーベスティングシステムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタ
も使用されてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のスーパーキャ
パシタなど、エネルギー記憶要素を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギ
ーの一部またはすべてを貯蔵してもよい。
[00214] 別の例として、システム１０００Dは、ビデオゲームに関連して使用されても
よい。例えば、システム１０００Dは、ジョイパッド、ジョイスティック、ゲームパッ
ド、または任意の他の適切な種類のゲームコントローラに配置されてもよい。代替的に
、または追加で、システム１０００Dは、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ゴーグル、
グローブ、手首バンド、ヘッドバンド、脚バンド、または足ポッドなどの、装着可能な
装置に配置されてもよい。いくつかの状況では、ビデオゲームは、プレーヤによって実
行される動作によって制御されてもよい。システム１０００Dは、システムが配置され
る、プレーヤの体の一部に関連する角および／または直線加速を検出するように構成さ
れてもよい。角加速が角加速度計１００２で検出されてもよく、直線加速が直線加速度
計１００７で検出されてもよい。ＡＳＩＣ１０１０は、検出された加速を受信すること
に応じて、ビデオゲームの動力を制御するように構成されてもよい。例示として、およ
び非限定的に、ＡＳＩＣ１０１０は、加速の車両、二輪車、モータバイク、航空機、ヘ
リコプタ、ドローン、ボート、列車、などの車両の動作、または仮想アスリート、戦士
または軍人などのアバターの動作を制御してもよい。
[00215] 別の例として、システム１０００Dが、列車または車両などの車両の運動を検
出するために使用されてもよい。このような状況では、システム１０００Dは、タイヤ
またはドライブシャフトなどを回転するように構成された車両の任意の部分に配置され
てもよい。角加速度計１００２は、システム１０００Dが配置される車両の部分に関連
する角加速を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣ１
０１０は、検出された角加速を受信するように構成されてもよく、Ｉ信号を、Ｉ／Ｏイ
ンターフェース１０１２を介して、出力装置１０２４に送信するように構成されてもよ
い。出力装置は、例えば、駅に配置されたスクリーンまたはインジケータを備えてもよ
く、列車が動いているか、および／またはどれほどの速さで移動しているかを示しても
よい。代替的に、または追加で、ＡＳＩＣ１０１０は、検出された角加速を表す信号を
、Ｉ／Ｏインターフェース１０１２を介して、コンピュータなどの外部の監視システム
に送信するように構成されてもよい。Ｉ／Ｏインターフェース１０１２は、前述の無線
インターフェースの種類のうちの１つであってもよい。いくつかの実施形態では、電力
装置１０５０は、１つ以上の再充電可能な電池を備えてもよい。代替的に、または追加
で、電力装置１０５０は、図１４に関連して説明される電磁気振動ハーベスタおよび／
または動的エネルギーハーベスタ１２１６などの、エネルギーハーベスティングシステ
ムを備えてもよい。他の種類のエネルギーハーベスタも使用されてもよい。いくつかの
実施形態では、システムは、１つ以上のスーパーキャパシタなど、エネルギー貯蔵要素
を備えて、エネルギーハーベスタで得られたエネルギーの一部またはすべてを貯蔵して
もよい。
[00216] システム１０００A〜１０００Dは、機械のヘルス監視アプリケーションで使
用されてもよい。例えば、機械の性能および／または状態は、本明細書で説明される種
類のシステムを使用して監視され、機械が適切に動作しているか、補修が必要であるか
、どれほど効率的に機械が動作しているか、または他の理由について、評価してもよい
。いくつかの機械または産業機器は、例えば変形の一部として、使用中、または単に時
間を経て、撓みを受けてもよい。撓みは、角加速の変化から確認されてもよい。例えば
、タービン（例、風力タービン翼）、航空機翼、および、掘削、穿孔、およびポンプ設
備などの油およびガス機器は、撓みを受けてもよい。システム１０００A〜１０００Dは
、適切な位置にこのような機器内に固着させられて、または埋められて、角加速から評
価されてもよいように、回転および撓みの角度における変化を検出してもよい。いくつ
かの事象では、このような情報は、機器の変形を評価するために使用されてもよく、し
たがって、機器の故障の存在または可能性を評価するために使用されてもよい。
[00217] 前述の産業機器の種類は、回転してもよい１つ以上の要素をさらに含んでも
よい。例えば、油およびガス掘削およびポンプ機器は、様々な回転要素を含んでもよい
。システム１０００A〜１０００Dは、回転、または回転がないことを、評価するために
使用され、機器の性能の指標を提供してもよい。
[00218] 「およそ」および「約」という用語は、いくつかの実施形態では、対象値の
±２０％内、いくつかの実施形態では、対象値の±１０％内、いくつかの実施形態では
、対象値の±５％内、さらに、いくつかの実施形態では、対象値の±２％内を意味する
ために使用されてもよい。「およそ」および「約」という用語は、対称値を含んでもよ
い。
[00219] 特許請求の範囲

Claims (10)

  1. 第１の領域を区切る外縁と、前記第１の領域内に配置され、前記第１の領域より小さい第２の領域を区切る内縁と、前記第２の領域内に配置され、前記内縁と同心円を形成する湾曲した梁と、前記第２の領域内に配置される中央部とを有するプルーフマスを備え、
    前記プルーフマスは、前記プルーフマスの前記内縁に固定され、前記プルーフマスの前記中央部に向かって延びる、複数の梁と、前記湾曲した梁に固定され、前記プルーフマスの前記中央部に向かって延びる、複数の梁とをさらに備える、角加速度検出のための装置。
  2. 前記プルーフマスがディスクの形状である、請求項１に記載の装置。
  3. 基板をさらに備え、前記プルーフマスが、前記内縁に固定された前記複数の梁よりも、前記プルーフマスの前記中央部の近くに配置された、少なくとも１つのアンカーを介して、前記基板に接続される、請求項１に記載の装置。
  4. 前記基板に接続され、前記内縁に固定された前記複数の梁のうちの第１の梁に隣接しており、前記梁の動作に応じて検出信号を生成するように構成された電極をさらに備える、請求項３に記載の装置。
  5. 前記電極が第１の電極であり、前記検出信号が第１の検出信号であり、前記装置が前記基板に接続される第２の電極をさらに備え、前記第２の電極は、前記第１の梁に隣接しており、かつ前記第１の電極と反対にあり、前記第１の梁の前記動作に応じて、前記第１の検出信号と反対に、第２の検出信号を生成するように構成された、請求項４に記載の装置。
  6. 前記電極が第１の電極であり、前記検出信号が第１の検出信号であり、前記動作が第１の軸の周りの第１の動作であり、前記装置が、前記基板上に配置され、前記プルーフマスの、前記第１の軸に垂直である第２の軸の周りの第２の動作に応じて、第２の検出信号を生成するように構成された、第２の電極をさらに備える、請求項４に記載の装置。
  7. 前記基板上に配置され、前記プルーフマスの、前記第１の軸および前記第２の軸に垂直である第３の軸の周りの第３の動作に応じて、第３の検出信号を生成するように構成された、第３の電極をさらに備える、請求項６に記載の装置。
  8. 前記少なくとも１つのアンカーに最も近く配置される、前記プルーフマスの前記内縁の点が、前記少なくとも１つのアンカーから第１の半径距離に配置され、前記第１の半径距離は、前記第２の電極と前記少なくとも１つのアンカーとの間の第２の半径距離よりも短く、前記第１の半径距離は、前記第３の電極と前記少なくとも１つのアンカーとの間の第３の半径距離よりも短い、請求項７に記載の装置。
  9. 前記プルーフマスの前記内縁に固定された前記複数の梁が、前記プルーフマスの前記中央部に向かって放射状に延びる、請求項１に記載の装置。
  10. 前記プルーフマスの前記内縁に固定された前記複数の梁のうちの第１の梁が、自由端を有する、請求項１に記載の装置。
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