JP7237824B2 - バイオメトリックセンサデバイスおよびその組み立て方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子バイオメトリックデバイス、ならびにその製造方法および利用方法に関する。
スマートウォッチやリストバンドから、アームバンド、スマートシューズ、スマート衣類、そして我々がポケットに入れて持ち歩くスマートフォンに至るまで、今日利用可能な多くの種類のバイオメトリックデバイスがある。
前述の問題に対処するように設計されたいくつかのデバイスが市場に参入し始めた。しかしそれらはまだプラスチックのケーシングに入れられた従来の電子機器を使用している。更に、この電子デバイスはユーザの皮膚に対し接着力を与えるパッチに接続される。そのようなデバイスは、WO2014/165071A1に記載されている。
本発明の態様は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
ここで、本発明の特定の実施形態を、単に例として、そして本発明の態様の範囲を制限することなく説明する。
第1の実施形態では、図1に示すように、デバイス10は、電力セル20にそれぞれの電力接続部5、15および信号/データ接続部6、16を介して接続されている。電力セル20は、電力接続部5、15を介してデバイス10に電気エネルギーを供給するための本体12と、エネルギーの供給を制御するための電子制御部11とを備えている。電力セル20は、ユーザの皮膚に接触するセンサパッド25を含む。ユーザの皮膚から感知された信号/データは、信号/データ接続部6、16を介してデバイス10に送られる。感知された信号は、デバイス10に出力される前に電子制御部11によって処理されてもよい。
図2は、第1の実施形態におけるデバイス10の正面図を示し、そのデバイスは、当該デバイスの機能を提供するのに必要な電子部品を収容し保護するところの、封入用の軟質で可撓性のパッド1と、デバイス10を電力セル20に接続し、続いて身体に接触する電極に接続するように設計された、軟質で可撓性の薄い電子プリント回路2と、電力セルに対するそのデバイスの位置合わせを示す矢印3または他のマーク(indicium)と、電力セル20に対しそのデバイスが優れた接着力を示すように設計され防水バリアを確実にする外縁部4とを含む。
ここで、デバイス10の製造方法を、図11から図19および以下のステップを参照しながら説明する。これらのステップは、好ましくは順次に実行される。
1.汚染物質を含まないことを確実にするために剥離ライナー50を予め準備する。剥離ライナーは、硬化プロセスに対し安定した材料を提供する。剥離ライナー50は、湿気を除去し、プロセス中の収縮を防ぐために予熱してもよい。その前処理の温度は、剥離ライナー50として使用されている材料の特性に依存するであろう。
2.デバイス10を電力セル20に固着することになる接着剤層を剥離ライナー上にプリントする。プリントされた接着剤層は3つの異なる種類の接着剤を含むことができる。第1の、内側接着剤は、デバイス10と電力セル20との間に半永久的な接着をもたらすために使用される。第2の接着剤は、電気接点が存在することになる場所にプリントされ、端子に対し良好な粘着力を提供して良好な電気的接触を確保するように設計されている。第3の接着剤は、疎水性であり且つ湿気がデバイス10と電力セル20との間に入り込むのを防止する良好なシールを確保するためにデバイス10の縁部の周りに設けられる。
3.次に、図11に示すように、第1層のプリント可能な基板51が接着剤層の上面にプリントされる。この層は、その中に、複数の穴部を有するが、その穴部は、電力セル20とデバイス10との間の電気的接触および接続安定性を促進するプリントされた接着パッドに対応する。
4.図12に示されるように、導電性インクの層が前記穴部にプリントされて、第1層の電気接点52を形成する。
5.先の層上の前記穴部をより小さくし、デバイス10に対しより構造的な一体性を与えるために、柔軟で可撓性のあるプリント可能な基板53の層がプリントされる。
6.図13に示すように、プリント回路2の第1層54は、1つまたは複数の導電性インクを使用してプリントされる。
7.絶縁体層55がプリント回路2の第1層の上面にプリントされ、そのためプリント回路2の第1層は次の層から隔てることができる。プリント回路基板の第1層とプリント回路の第2層とが接続される必要がある領域では、適切に配置された複数の穴部が絶縁体に形成される。
8.図14に示すように、絶縁体に形成された穴部は導電性材料56で充填される。この導電性材料は、標準的なプリント回路基板構造のビアと同様に、プリント回路2の層間の接続を形成する。
9.図15に示すように、プリント回路2の第2層57が先行層の上面にプリントされる。
10.このプロセスは、必要な多層接続システムが完成するまで繰り返される。例えば、図16ないし図18に示されるように、第2の絶縁体層58が先行する層の上面にプリントされ、併せて、プリント回路の第2層57への接続を提供するために導電性材料60で穴部が充填される。次に、導電性材料60を介して第2層57に接続している状態で、第2の絶縁体57の上にプリント回路の第3層62をプリントすることができる。そして絶縁体の第3層63が先行する層の上面にプリントされ、併せて、プリント回路の第3層62への接続を提供するために導電性材料64で穴部が充填される。
11.導電回路の全ての層がプリントされた後、マイクロプロセッサ65および/またはコンデンサ、ダイオードおよび抵抗器のような他の構成要素が加えられる。構成要素は、例えば導電性接着剤による圧着を用いて導電性材料64に接続することができる。図19は、プリント回路の全ての層の全体にわたる構成を示す。
12.特定のサポート形状にプリントされた絶縁性接着剤の層が加えられ、そして部分的に硬化される。次に、導電性接着剤が追加されるが、その導電性接着剤は、接点が業界標準の方法で多層のプリント回路に追加される場合にはその接点を固定することになろう。
13.いったん構成要素(複数)が追加されたら、その構成要素の上に、それらを損傷から保護するために軟質ゲル層がプリントされ、パッド1を形成する。その後、ロゴおよび他の情報を追加してもよい。
14.完成したアセンブリはここで剥離ライナー50から取り外され他の層に接着されてデバイス10を形成することができ、あるいは剥離ライナーから取り外す前に他の層をプリントすることもできる。
電力セル20は、電力セル20が二つの半分体においてプリントされ、その二つの半分体が次に圧力接着剤を使用して互いに接合されることを除いて、デバイス10と構造が非常に類似している。一次電力セル20の場合、電解質を含むカプセルは、それを壊れやすくするように2つの層の間に配置される。これにより反応を活性化させる内容物が放出される。エネルギーセルの内層を構成するのに使用される化学物質は当該技術分野で知られているが、特定の場合には独自の配合物を使用することができる。
図20に示すように、第2の実施形態は、デバイス10がユーザの皮膚と接触して配置されるように設計され、電力セル20がデバイス10の外面に接続されるという点で第1の実施形態と異なる。
第1、第2または他の実施形態のデバイス10は電子回路2を含み、その電子回路2は、例えば図28に示すように、以下の構成要素のうちの1つまたは複数を含むことができる。
- 信号/データを処理し及び/又はデバイス10を制御するためのプロセッサ30、
- ユーザの皮膚から感知された信号/データを受信するためのセンサインターフェイス31、
- 感知された信号/データ、デバイス10によって受信された他のデータ、そのデバイスのための構成データまたは設定、および/またはプロセッサによる実行のためのプログラムコードを格納するための内部メモリ32、
- 例えば、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)その他の規格を実行するための1つまたは複数の無線通信インターフェイス34、
- デバイス10の加速度を検出または測定するための加速度計35、
- GPSおよび/またはグロナス(Glonass)受信機、またはビーコン(beacon)信号受信機などの測位回路36、そして
- デバイス10の、(例えば局所磁場に対する)向きおよび/または絶対位置もしくは相対位置を検知するための向きおよび/または位置センサ37。
以下は、デバイス10に接続するために使用されることのできる携帯電話(モバイルフォン)アプリケーションの実施形態を説明する。この例は携帯電話アプリケーションのためのものであるが、タブレット、コンピュータ、スマートウォッチ、またはコネクテッドデバイスなどの代替デバイスが、デバイス10の機能(複数)を利用し、それらを何らかの方法でユーザに視覚化しまたは提示するために使用されることが可能であろう。視覚化または提示は、1つまたは複数の光、表示(ディスプレイ)、音、触覚フィードバック、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
[リアルタイムおよび非リアルタイムの医療患者モニタリング]
API(アプリケーション・プログラミング・インターフェイス)は、多くの異なる患者監視アプリケーション、これらは患者に取り付けられるデバイス10を含んでも含まなくてもよいが、そうしたアプリケーションを開発するために、医療機関によって使用されることができる。デバイス10は圧力および動きを感知することができる電子機器を含むので、複数のデバイス10をマットレス、寝具、ベッドまたは衣服ならびに患者の身体に取り付けて、あらゆる種類の活動を監視することが可能である。ストレッチセンサおよび曲げセンサなどの他のセンサに無線で(たとえばブルートゥースを介して)接続されたデバイス10を使用すれば、あらゆる種類の行動の監視が可能になるであろう。 カストマイズ可能なデータの収集を行うために、デバイス10の全部またはいくつかを一緒にグループ化することができる。標準のデバイス1個だけで監視することは可能であるが、グループ化されたデバイス監視機能は、活動の監視及びアプリケーションの設計の両方に対し、はるかに高い柔軟性を提供することができる。
行動的な軍人が彼らの身体を極度のストレスにさらす事態となる多くの場面がある。デバイス10およびそれに関連するストレッチセンサおよび曲げセンサを容易に適用できることは、そのデバイスの、使い捨て可能性、極端な条件下での堅牢性、データをローカルに格納する能力、チームなどの複数の対象を監視するために一緒にグループ化される能力、およびそのデバイスの暗号化データ機能と相まって、このデバイス10を、運用要員と相性が極めて良好なものにしている。
上記の実施形態および一連の事象ならびに添付の図面は、単に例示でありいくつかの可能な実施形態のみを叙述することが意図されている。しかし、説明および図面を読めば明らかになる他の実施形態もまた、添付の特許請求の範囲によって規定されるように、本発明の範囲内に含むことができる。
Claims (17)
- ユーザからバイオメトリック信号またはデータを受信するように構成された電子デバイス(10)を含む薄い可撓性の第1部分と、
前記第1部分に電力を供給するための、その薄い可撓性の第1部分に接続された又は接続可能な電力セル(20)を含む薄い可撓性の第2部分とを含む、
ユーザの皮膚に取り付けるためのバイオメトリックセンサデバイスであって、
前記第1部分および前記第2部分は、個別であって、かつ互いに接続可能または接続されていること、
前記第2部分は、ユーザの皮膚に接触するための少なくとも1つのセンサパッド(25)を含むこと、および
前記少なくとも1つのセンサパッド(25)は、ユーザの皮膚に接触して置かれる、前記第2部分の第1の面に設けられ、前記第1部分は、前記第2部分の、前記第1の面に向 い合う、第2の面に取り付けられるかまたは取り付け可能であることを特徴とする、バイオメトリックセンサデバイス。 - 前記第1部分および前記第2部分は、それぞれ、電力接点(5、15)を有し、その電力接点は、互いが電気的に接触しているときに前記第2部分から第1部分に電力を供給するためのものであることを特徴とする、請求項1に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第2部分は、前記第1部分への電力の供給を制御するための電子制御部(11)を含むことを特徴とする、請求項2に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第2部分は、ユーザの皮膚に接触するための耐水性縁部(14)を有することを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第1部分および前記第2部分は、それぞれ、信号またはデータの接点(6、16)を有し、その信号またはデータの接点(6、16)は、互いが接触しているときにバイオメトリック信号またはデータを前記第2部分から第1部分に提供するためのものであることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第1部分(10)および/または第2部分(20)は、前記第1部分と前記第2部分とを互いに固定するための1つまたは複数の接着剤層を有することを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記接着剤層は、前記第1部分と前記第2部分との間の電気接点を固定するようにアレンジされた導電性接着剤を含むことを特徴とする、請求項6に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記接着剤層は、前記第1部分と第2部分との間の湿気の侵入を防ぐようにアレンジされた疎水性接着剤を含むことを特徴とする、請求項6または7に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第2部分は、前記電力セル(20)を作動させるように操作可能であることを特徴とする、請求項1ないし8のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第2部分は電解質を容れるカプセルを含み、前記カプセルは前記電力セル(20) を作動させるように破断可能であることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれか一項 に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記カプセルは、前記第2部分のプリントされた部分の間に設けられていることを特徴 とする、請求項10に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第1部分は、バイオメトリック信号またはデータを処理するための、および/または前記電子デバイス(10)を制御するためのプロセッサ(30)を含むことを特徴とする、請求項1ないし11のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第1部分は、バイオメトリック信号またはデータ、前記第1部分によって受信された他のデータ、前記電子デバイス(10)の構成データまたは設定、および/または前記電子デバイス(10)による実行のためのプログラムコードを記憶するためのメモリ(32)を含むことを特徴とする、請求項1ないし12のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第1部分は1つまたは複数の無線通信インターフェイス(34)、向きおよび/または位置のセンサ(37)、加速度計(35)、または測位回路(36)を含むことを特徴とする、請求項1ないし13のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 前記第1部分は、その第1部分の電子部品を保護するための可撓性封入材料(1)を含むことを特徴とする、請求項1ないし14のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイス。
- 請求項6ないし8のいずれか一項に記載のバイオメトリックセンサデバイスの組み立て方法であって、前記第1部分を前記第2部分の第2の面に1つまたは複数の接着剤層によって取り付けることを含む、方法。
- 前記第2部分の第1の面をユーザの皮膚に取り付けることをさらに含む、請求項16に記載の方法。
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