JP2012521550A

JP2012521550A - センサ

Info

Publication number: JP2012521550A
Application number: JP2012501372A
Authority: JP
Inventors: デビッド・ラッセイ; マーク・アンドリュー・グラハム
Original assignee: Peratech Ltd
Current assignee: Peratech Ltd
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2012-09-13
Also published as: GB2468870A; CA2756177A1; GB2468870B; GB0905037D0; US9182845B2; WO2010109186A2; CN102422248A; WO2010109186A3; US20120120009A1; EP2411893A2; AU2010227312A1; SG174496A1

Abstract

検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成するためのセンサ及びその方法。センサは複数の導電層を備える。少なくとも１つの導電層は量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む感圧導電層である。導電層間は、前記検知帯域内において機械的相互作用が存在しない間、接触し得る。センサは、３端子感知機能又は４端子感知機能を備えるように構成される。検知帯域は実質的に２次元又は実質的に３次元であるのがよい。センサは実質的に可撓性又は実質的に剛性であるのがよい。
【選択図】図２

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２００９年３月２５日出願の英国特許出願第０９０５０３７．８号に基づく優先権を主張するものであり、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。

［発明の背景］
（１．発明の分野）
本発明は、検知帯域内における機械的相互作用の特性を指示する電気信号を生成するためのセンサ、及びの検知帯域内における機械的相互作用の特性を指示する電気信号を生成する方法に関する。

（２．関連技術の説明）
本出願人による英国特許第２３６５５３２号には、織物から加工されるフレキシブルな英数字用キーボードが開示されている。該フレキシブルな英数字用キーボードの構造は第１及び第２の織物導電層を利用する。該文献は、第１及び第２の導電性織物層が通常離れて置かれ、更に機械的相互作用の間第１及び第２の導電層が連絡をとることができることを確実にするために分離手段を付与することを示している。

マーチネリ等による米国特許第５,９４３,０４４号には、タッチパッド・アセンブリ、及び位置を表示する信号とタッチパッドに触れている物が印加する圧力を生成する方法が開示されている。該タッチパッドの組立は、ＸとＹ位置及び圧力に敏感に反応する半導体抵抗センサ層を含む。物がタッチパッドに触れると位置センサ層が接触点で接触するように配置されている。

英国特許第２３６５５３２号明細書米国特許第５,９４３,０４４号明細書

課題は、第１及び第２の導電層間の分離手段を利用するセンサに発見された。この種のセンサに関する製造上の課題は、信頼できる分離手段を提供するための必要条件として製造諸経費が存在することである。この種のセンサに関する製造後の課題は、誤った要因によってセンサの機能性が破壊されることである。分離手段の機能性は剛体センサと較べてより急速に低下する傾向があるので、これらの課題は、曲げる程度に余裕を持たせるように構成されたセンサにおいて特に一般的である。

［発明の簡単な説明］
本発明の第１の観点によれば、検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成するためのセンサであって、該センサは複数の導電層を備え、少なくとも：電気的に接続している第１電気端子と第２電気端子を有し、該第１電気端子と該第２電気端子の間に電気ポテンシャルの傾きが第１方向に確定し得るように構成された第１の導電領域を有する第１の導電層と、電気的に接続している第３電気端子を有する第２の導電領域を有する第２の導電層を備え;前記センサが、前記検知帯域内における機械的相互作用の間、前記第１の導電領域と前記第２の導電領域の間で電気経路が確定するように構成され;前記複数の導電層の少なくとも１つが量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む感圧導電層であり;前記センサが、前記検知帯域内において機械的相互作用が存在しない間、導電層間の接触が可能なように構成される、センサが提供される。

本発明の第２の観点によれば、上記本発明の第１の観点において、前記第３電気端子がシート端子であるセンサが提供される。

本発明の第３の観点によれば、上記本発明の第１の観点において、前記第２の導電領域が、そこに電気的に接続している第４電気端子を有し、前記第３電気端子と前記第４電気端子の間に電気ポテンシャルの傾きが前記第１方向と実質的に垂直な第２方向に確定し得るように構成されるセンサが提供される。

本発明の第４の観点によれば、センサの検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成する方法であって、上記本発明の第１の観点に係るセンサを受け、前記第１電気端子と前記第２電気端子の間に前記第１の導電層を横切って電気ポテンシャルの傾きを第１方向に確定し、前記第３電気端子から第１電圧を受けて第１の位置値を生成し、前記第１の位置値を処理して機械的相互作用の第１の位置特性を生成し、前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の１つから電気ポテンシャルを確定して第１電流を生成し、前記第２の導電層の前記第３電気端子から前記第１電流を測定して第１電流値を生成し、前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の他の１つから電気ポテンシャルを確定して第２電流を生成し、前記第２の導電層の前記第３電気端子から前記第２電流を測定して第２電流値を生成し、前記第１電流値と組み合わせて前記第２電流値を処理して機械的相互作用の範囲特性を生成する、各ステップを含む方法が提供される。

本発明の第５の観点によれば、センサの検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成する方法であって、上記本発明の第３の観点に係るセンサを受け、前記第１電気端子と前記第２電気端子の間に前記第１の導電層を横切って電気ポテンシャルの傾きを前記第１方向に確定し、前記第２の導電層の前記第３電気端子及び前記第４電気端子の１つから第１電圧を受けて第１の位置値を生成し、前記第１の位置値を処理して機械的相互作用の第１の位置値を生成し、前記第３電気端子と前記第４電気端子の間に前記第２の導電層を横切って電気ポテンシャルの傾きを前記第２方向に確定し、前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の１つから第２電圧を受けて第２の位置値を生成し、前記第２の位置値を処理して機械的相互作用の第２の位置値を生成し、前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の１つから電気ポテンシャルを確定して第１電流を生成し、前記第２の導電層の前記第３電気端子及び前記第２電気端子の１つから電流を測定して第１電流値を生成し、前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の他の１つから電気ポテンシャルを確定して第２電流を生成し、前記第２の導電層の前記第３電気端子及び前記第４電気端子の他の１つから前記第２電流を測定して第２電流値を生成し、前記第１電流値と組み合わせて前記第２電流値を処理して機械的相互作用の範囲特性を生成する、各ステップを含む方法が提供される。

図１は、検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成するためのセンサを示す。図２は、複数の導電層の物理的な配置の特徴を示す。図３は、機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する機能をセンサに付与するための３端子電気構成を示す。図４は、図３を参照して説明した３端子電気構成を有するセンサにおける機械的相互作用の位置特性と範囲特性を生成する手続のステップを示す。図５は、機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性とを指示する機能をセンサに付与するための４端子電気構成を示す。図６は、図５を参照して説明した４端子電気構成を有するセンサにおける機械的相互作用の位置特性と範囲特性を生成する手続のステップを示す。図７〜１１は、それぞれ検知帯域において有用な異なる複数の導電層の配置を示し、各配置はｑｔｃ材料を含む少なくとも１つの層を備える。図８は、検知帯域において有用な導電層の配置を示す。図９は、検知帯域において有用な導電層の配置を示す。図１０は、検知帯域において有用な導電層の配置を示す。図１１は、検知帯域において有用な導電層の配置を示す。図１２は、検知帯域の配置を示す。図１３は、図５及び図１２の検知帯域の配置を参照して説明した４端子電気構成を使用するセンサにおける機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性とを生成する手続のステップを示す。図１４は、行及び列のマトリクスが提供する検知帯域を示す。図１５は、図５及び図１４の検知帯域の配置を参照して説明した４端子電気構成を使用するセンサにおける機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性とを生成する手続のステップを示す。図１６は、センサの生産方法の一例を示す。図１７は、ここに記載する構造を有するセンサの第１応用例を示す。図１８は、可撓性センサを示す。図１９は、第１及び第２のセンサを示す。図２０は、単一センサとして動作するように電気的に接続した図１９の第１及び第２のセンサを示す。図２１は、検知帯内の同時多重機械的相互作用を検出するために編成したセンサを示す。図２２は、実質的に円形の検知帯域を提供するように構成されたセンサを示す。図２３は、実質的に環状の検知帯域を備えるように構成されたセンサを示す。図２４は、２次元検知帯域用の更なる応用を示す。図２５は、実質的に３次元検知帯域を有するセンサを示す。図２６は、押圧と身振りを認識するように構成されたコントローラを示す。

[発明を実施するための最良の形態の説明]
（図１）
図１は、検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示するための電気信号を生成するためのセンサ１０１を示す。センサ１０１は、少なくとも第１の導電層１０２と第２の導電層１０３を含む複数の導電層を含む。複数の導電層のうちの少なくとも１つは、量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む感圧導電層である。量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料の例は、本願出願人名による米国特許第６，２９１，５６８号及び米国特許第６，４９５，０６９号に記載されている。センサは、検知帯域内に機械的相互作用が存在しない間に導電層間が接触するように構成される。

下記に詳述するように、センサの複数の導電層は電気端子（図示せず）の配置を備えている。電気端子は、センサに３端子検知配置を用意するよう配置され、機械的相互作用の位置値と範囲値を決定できるようにしてもよい。デカルト座標において、３端子検知配置によってＺ軸方向の測定と共にＸ軸又はＹ軸方向の測定が可能となる。電気端子は、センサに４端子検知配置を用意するよう配置し、機械的相互作用の第１及び第２の位置値と範囲値を決定できるようにしてもよい。デカルト座標において、４端子検知配置によってＺ軸方向の測定と共にＸ軸方向及びＹ軸方向の測定が可能となる。

したがって、センサ１０１は、複数の導電層の電気端子と電気的に接続している電気インターフェース機器１０４を含んでもよい。センサ１０１は、機械式アクチュエータに応答するように構成される。一実施形態において、該センサは、指１０５による作動に応答するように構成される。

（図２）
図２は、図１の導電層１０２及び１０３の物理的な配置の特徴を示す。
機械的相互作用がない間、導電層は休止状態であると考えられる。機械的相互作用の間、導電層は変形状態であると考えられる。
２０１は機械的相互作用の例を示す。機械的相互作用の間、第１及び第２の導電層１０２，１０３は物理的に接触している。２０２は機械的相互作用がない例を示す。機械的相互作用がない間、第１及び第２の導電層１０２，１０３は物理的に接触していても、いなくてもよい。機械的相互作用がない間の第１及び第２の導電層間の接触はすべて休止状態におけるこれらの層の微細構造に左右される。

図示した本実施例によれば、第２の導電層１０３は量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む。ｑｔｃ材料は特定の方向に抵抗を有し、その特定の方向で特定度合の変形を有するという点で、ｑｔｃ材料は変形反応性であり、そして、抵抗の変化はその方向の変形度合の変化に応じて表われる。ｑｔｃ材料は、圧力、張力又は捻じれによって電流が変わる可変抵抗としてモデル化し得る。力を加えるとｑｔｃ材料の抵抗は、制御可能、且つ反復可能に低下する。
ｑｔｃ材料を含む導電層は本明細書において「ｑｔｃｍ層」という。ｑｔｃｍ層は、デカルト座標のＸ軸及びＹ軸方向に平面抵抗を、デカルト座標のＺ軸方向に深さ抵抗を有すると考えられている。

導電層は、その層を横切る抵抗とその導電層を貫く抵抗成分を有する。検知帯域内での機械的相互作用の間、ｑｔｃｍ層は平面抵抗と深さ抵抗の局部的な変化となる変形を経験する。ｑｔｃｍ層は、その機械的相互作用に応じて、機械的相互作用の部位に深さ抵抗の変化が表わされる点で圧力応答性がある。ｑｔｃ材料は、電流の流れを妨げるのに十分な高さの休止状態の深さ抵抗を有し、更に電流の流れの測定を可能にするのに十分な低さの変形状態の深さ抵抗を有して提供される。

ｑｔｃ材料は、このように休止状態では絶縁物として、そして変形状態では導電体としてモデル化し得る。一例として、ｑｔｃ材料は休止状態で１メグオームの抵抗を有するが、変形状態では１０キロオーム未満の抵抗を表わす。ここに記載する構造を有するセンサに用いられる特定のｑｔｃ材料は、該センサによって検出される機械的相互作用を検出するために必要な所望程度の感度を提供するように選択されるべきことは理解され得る。
ｑｔｃ材料の電気特性はそのようなので、センサが休止状態であるとき、ｑｔｃｍ層に他の導電層と物理的に接触させることができる導電層配列のセンサ内でｑｔｃｍ層が利用できる。この特徴によってもたらされる利点は全体的に議論される。

この特徴の利点の１つは、ｑｔｃｍ層と他の導電層を分離する手段にいかなる要件も必要としないことである。従来技術で使用された分離層は、空隙によって、個々の要素のメッシュやパターンで提供されるような絶縁節点の配置によって、典型的に提供される。センサの製造の間に分離層を提供する工程は明らかに省略できる。これによりセンサの製造製造において、製造工程で使用する材料、製造工程の複雑さ、製造工程の継続時間、製造後の検査の中から１つ又はそれ以上を削減できるので、費用節減が可能となる。更に、分離層を省略すると、特定の複数の導電層全体の厚みの相対的な低減をもたらす。同様に、例えば自動車電話のようなセンサが装着される品目の寸法の低減も可能となる。

分離層がなければ、機械的相互作用の間に加えられる力が従来技術のセンサよりセンサを通してもっと直接に伝達できる。このように、ｑｔｃｍ層と他の導電層の間に分離層を含まないセンサは、検出される機械的相互作用によって比較的小さなたわみが生じることが予期される応用に特に有効である。

（図３）
図３は、機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する機能をセンサに付与するための３端子電気構成を示す。第１の導電層１０２は第１電気端子Ｃ１Ｂ及び第２電気端子Ｃ１Ｔと電気的に接続する第１の導電領域を有し、これら端子間で第１方向Ｄ１での電気ポテンシャルの傾きを確定するように構成される。第２の導電層１０３は第３電気端子Ｒ１Ｒと電気的に接続する第２の導電領域を有する。図３に示すように、第１の導電層１０２の第１電気端子Ｃ１Ｂ及び第２電気端子Ｃ１Ｔはそれぞれ線端子であるが、第２の導電層１０３の第３電気端子Ｒ１Ｒはシート端子である。機械的相互作用の位置特性と範囲特性を決定する配置は、３０１と３０２、３０３と３０４でそれぞれ図示される。３０１，３０２及び３０３において、第１の導電層１０２は図式的に電位差計で表わされ、第１及び第２の導電層１０２，１０３間の導電路の抵抗は図式的に可変抵抗Ｒｖで表わされる。

３０１の配置において、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂに正の電圧が印加されるが、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ１Ｔは接地され、これによりそれらの間の電気ポテンシャルの傾きが方向Ｄ１において確定する。機械的相互作用の間、第１の導電層１０２からの電圧は、機械的相互作用の部位で第２の導電層１０３に印加される。電圧の測定は第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから行なわれ、それによって電圧Ｖ１が印加される。Ｖ１は、第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから機械的相互作用の中心までの距離に正比例する。このように、機械的相互作用の位置特性はＶ１から導き得る。３０１の配置における第１の導電層１０２の電気端子の役割は逆にし得ることが理解できる。

３０２の配置において、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂに正電圧が印加され、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ１Ｔは非接続となる。機械的相互作用の間、電流は第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂから、機械的相互作用の部位を経て第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒへ流れる。第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒは、公知の値の抵抗器を経て接地される。電圧の測定は第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから行なわれ、それによって電圧Ｖ２が印加される。Ｖ２は公知の値の抵抗器による電圧降下を表わし、機械的相互作用の間、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｔと第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒの間に流れる電流に正比例する。

３０３の配置において、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｔに正電圧が印加され、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ１Ｂは非接続となる。第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒは、公知の値の抵抗器を経て接地される。機械的相互作用の間、電流は第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｔから、機械的相互作用の部位を経て第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒへ流れる。電圧の測定は第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから行なわれ、それによって電圧Ｖ３が印加される。Ｖ３は公知の値の抵抗器による電圧降下を表わし、機械的相互作用の間、第１の導電層１０２の端子Ｃ１Ｂと第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒの間に流れる電流に正比例する。

３０４に示すように、機械的相互作用の間、第１及び第２の導電層１０２、１０３の導電路の抵抗Ｒｖと測定電圧Ｖ２及びＶ３との間には一定の関係が存在する。抵抗Ｒｖは、Ｖ２の逆数とＶ３の逆数との和に比例している。機械的相互作用の間の第１及び第２の導電層１０２、１０３の導電路の抵抗Ｒｖは、機械的相互作用の付与力と付与圧の大きさ及び機械的相互作用の面積による。このように、機械的相互作用の大きさ特性はＶ２及びＶ３から導き得る。

第１及び第２の導電層１０２及び１０３の同一導電領域用の３端子電気構成の代替配置において、第１の導電層１０２の第１及び第２電気端子Ｃ１Ｂ、Ｃ１Ｔ及び第２の導電層１０３の第３電気端子Ｒ１Ｒは、それぞれ線端子である。シート端子でなく線端子を備える第２の導電層１０３が提供されると、線端子からの機械的相互作用の距離が減少するのに伴って機械的相互作用に対する検知配置の感度が増加する、したがって、この効果は相殺されなければならないことが判明した。

（図４）
図４は、図３の３端子電気構成を有するセンサにおける機械的相互作用の位置特性と範囲特性を生成するための手続のステップを示す。
ステップ４０２において、図３の３０１の電気的配置が実行され、Ｖ１測定が実施され、第１の位置値が得られる。ステップ４０３において、図３の３０２の電気的配置が実行され、Ｖ２測定が実施され、第１の範囲値が得られる。ステップ４０４において、図３の３０３の電気的配置が実行され、Ｖ３測定が実施され、第２の範囲値が得られる。ステップ４０５において、第１の位置値を処理して位置特性が得られる。このステップは、しかしながらステップ４０２の後のいつでも実行できる。ステップ４０６において、第１の範囲値及び第２の範囲値を組み合わせて処理して範囲特性が得られる。このステップは、しかしながらステップ４０３及び４０４の後のいつでも実行できる。

（図５）
図５は、機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性とを指示する機能をセンサに付与するための４端子電気構成を示す。第１の導電層１０２は第１電気端子Ｃ１Ｂ及び第２電気端子Ｃ１Ｔと電気的に接続する第１の導電領域を有し、これら端子間で第１方向Ｄ１での電気ポテンシャルの傾きを確定するように構成する。第２の導電層１０３は第３電気端子Ｒ１Ｒ及び第４電気端子Ｒ１Ｌと電気的に接続する第２の導電領域を有し、これら端子間で第２方向Ｄ２での電気ポテンシャルの傾きを確定するように構成する。この例では、方向Ｄ１及びＤ２は実質的に垂直である。図５に示すように、第１の導電層１０２の第１電気端子Ｃ１Ｂと第２電気端子Ｃ１Ｔ、及び第２の導電層１０３の第３電気端子Ｒ１Ｒと第４電気端子Ｒ１Ｌはそれぞれ線端子である。

第１及び第２の位置特性と機械的相互作用の範囲特性を決定するための配置は、それぞれ５０１及び５０２、及び５０３，５０４及び５０５で図示される。５０１，５０２，５０３及び５０４において、第１及び第２の導電層１０２及び１０３はそれぞれ図式的に電位差計で表わされ、第１及び第２の導電層１０２，１０３間の導電路の抵抗は図式的に可変抵抗Ｒｖで表わされる。

５０１の配置において、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂに正の電圧が印加され、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ１Ｔは接地され、これによりそれらの間の電気ポテンシャルの傾きが方向Ｄ１において確定する。機械的相互作用の間、第１の導電層１０２からの電圧は、機械的相互作用の部位で第２の導電層１０３に印加される。電圧の測定は第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから実施でき、第２の導電層１０２の他の電気端子Ｒ１Ｂは非接続となり、それによって電圧Ｖ１が印加される。Ｖ１は、第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから機械的相互作用の中心までの距離に正比例する。このように、機械的相互作用の第１の位置特性はＶ１から導き得る。３０１の配置における第１の導電層１０２の電気端子の役割と第２の導電層１０３の電気端子の役割は逆にし得ることが理解できる。

５０２の配置において、第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒに正の電圧が印加され、第２の導電層１０３の他の電気端子Ｒ１Ｌは接地され、これによりそれらの間の電気ポテンシャルの傾きが方向Ｄ２において確定する。機械的相互作用の間、第２の導電層１０３からの電圧は、機械的相互作用の部位で第１の導電層１０２に印加される。電圧の測定は第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂから実施でき、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ１Ｔは非接続となり、それによって電圧Ｖ２が印加される。Ｖ２は、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂから機械的相互作用の中心までの距離に正比例する。このように、機械的相互作用の第２の位置特性はＶ２から導き得る。５０２の配置における第２の導電層１０３の電気端子の役割と第１の導電層１０２の電気端子の役割は逆にし得ることが理解できる。

５０３の配置において、第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｔに正電圧が印加され、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ１Ｂは非接続となる。第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒは既知の抵抗器を経て接地され、第２の導電層１０２の他の電気端子Ｒ１Ｂは非接続となる。機械的相互作用の間、電流は第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｔから、機械的相互作用の部位を経て第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒへ流れる。電圧の測定は第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒから実施され、それによって電圧Ｖ３が印加される。Ｖ３は既知の値の抵抗器による電圧降下を表わし、機械的相互作用の間、第１の導電層１０２の端子Ｃ１Ｔと第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｒの間に流れる電流に正比例する。５０３の配置における第２の導電層１０３の電気端子の役割と第１の導電層１０２の電気端子の役割は逆にし得ることが理解できる。

５０４の配置において、第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｌに正電圧が印加され、第２の導電層１０３の他の電気端子Ｒ１Ｒは非接続となる。第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂは既知の抵抗器を経て接地され、第１の導電層１０２の他の電気端子Ｃ２Ｔは非接続となる。機械的相互作用の間、電流は第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｌから、機械的相互作用の部位を経て第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂへ流れる。電圧の測定は第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂから実施され、それによって電圧Ｖ４が提供される。Ｖ４は既知の値の抵抗器による電圧降下を表わし、機械的相互作用の間、第２の導電層１０３の電気端子Ｒ１Ｌと第１の導電層１０２の電気端子Ｃ１Ｂの間に流れる電流に正比例する。５０４の配置における第２の導電層１０３の電気端子の役割と第１の導電層１０２の電気端子の役割は逆にし得ることが理解できる。

５０５に示すように、機械的相互作用の間、第１及び第２の導電層１０２、１０３の導電路の抵抗Ｒｖと測定電圧Ｖ３及びＶ４の間には、ある関係が存在する。抵抗Ｒｖは、Ｖ３の逆数とＶ４の逆数との和に比例する。機械的相互作用の間の第１及び第２の導電層１０２、１０３の導電路の抵抗Ｒｖは、機械的相互作用の付与力と付与圧の大きさ及び機械的相互作用の面積によって左右される。このように、機械的相互作用の大きさ特性はＶ３及びＶ４から導き得る。

（図６）
図６は、図５の４端子電気構成を有するセンサにおける機械的相互作用の位置特性と範囲特性を生成するための手続のステップを示す
ステップ６０２において、図５の５０１の電気的配置が実行され、Ｖ１測定が実施され、第１の位置値が得られる。ステップ６０３において、図５の５０２の電気的配置が実行され、Ｖ２測定が実施され、第２の位置値が得られる。ステップ６０４において、図５の５０３の電気的配置が実行され、Ｖ３測定が実施され、第１の範囲値が得られる。ステップ６０５において、図５の５０４の電気的配置が実行され、Ｖ４測定が実施され、第２の範囲値が得られる。ステップ６０６において、第１の位置値を処理して第１の位置特性が得られる。このステップは、しかしながらステップ６０２の後のいつでも実行できる。ステップ６０７において、第２の位置値を処理して第２の位置特性が得られる。このステップは、しかしながらステップ６０３の後のいつでも実行できる。ステップ６０８において、第１の範囲値及び第２の範囲値を組み合わせて処理して範囲特性が得られる。このステップは、しかしながらステップ６０４及び６０５の後のいつでも実行できる。

（図７〜１１）
図７〜１１はそれぞれ、検知帯域において利用可能な異なる複数の導電層の配置を示し、各配置はｑｔｃ材料を含む層を少なくとも１つ備える。
上記のように、ｑｔｃ材料を含む導電層は、ここで「ｑｔｃｍ層」という。ｑｔｃ材料を含まない導電層は、ここで「非ｑｔｃｍ層」という。非ｑｔｃｍ層は、他のいかなるタイプの導電材料も含み得る。一例として、非ｑｔｃｍ層は炭素を含む。

図７〜１１に関してそれぞれ記載する複数の導電層の配置において、第１外層の外部表面は第１及び第２電気端子と電気的に接続し、第２外層の外部表面は少なくとも第３電気端子と電気的に接続し、前記のように３端子検知配置又は４端子検知配置（図示せず）を提供する。図７は、ｑｔｃｍ層である第１の層７０２と非ｑｔｃｍ層である第２の層７０３を含む複数の導電層７０１の配置を示す。第１及び第２の層７０２、７０３は、第１及び第２の分離シート７０４、７０５として構成される。

図８は、ｑｔｃｍ層である第１の層８０２と、同様にｑｔｃｍ層である第２の層８０３を含む複数の導電層８０１の更に他の配置を示す。第１及び第２の層８０２，８０３は、第１及び第２の分離シート８０４，８０５として構成される。この配置は２層だけが提供される点で図７の配置と同様であるが、ｑｔｃｍ層と非ｑｔｃｍ層の代わりにｑｔｃｍ層が２つ備えられる点で異なる。複数のｑｔｃｍ層が備えられる実施形態において、同一又は異なる単一又は複数のタイプのｑｔｃ材料は各ｑｔｃｍ層の配備に利用し得る。

図９は、第１の非ｑｔｃｍ層である第１の層９０２と、ｑｔｃｍ層である第２の層９０３と、第２の非ｑｔｃｍ層である第３の層９０４とを含む複数の導電層９０１の更に他の代替配置を示す。この例では、第１、第２及び第３の層９０２，９０３及び９０４は第１、第２及び第３の分離シート９０５，９０６及び９０７で構成される。

図１０は、第１の非ｑｔｃｍ層である第１の層１００２と、ｑｔｃｍ層である第２の層１００３と、第２の非ｑｔｃｍ層である第３の層１００４とを含む複数の導電層１００１の代替配置を示す。この例では、第１及び第２の層１００２，１００３は第１の分離シート１００５として構成され、第３の層１００４は第２の分離シート１００６として構成される。代替例では、第１の層１００２は第１の分離シートとして構成され、第２及び第３の層１００３、１００４が第２の分離シートとして構成される。両例において、単一のｑｔｃｍ層が２つの非ｑｔｃｍ層の間に配備される。この配置は単一のｑｔｃｍ層が２つの非ｑｔｃｍ層の間に配置される点で図９の配置と同様であるが、分離シートが１枚少ない点で異なる。

図１１は、第１の非ｑｔｃｍ層である第１の層１１０２と、第１のｑｔｃｍ層である第２の層１１０３と、第２のｑｔｃｍ層である第３の層１１０４と、第２の非ｑｔｃｍ層であるである第４層１１０５とを含む複数の導電層１１０１の代替配置を示す。この例では、第１及び第２の層１１０２，１１０３は第１の分離シート１１０６として構成され、第３及び第４層１１０４，１１０５は第２の分離シート１１０７として構成される。このように、２つのｑｔｃｍ層が２つの非ｑｔｃｍ層の間に配備される。図９〜１１の配置において、中間ｑｔｃｍ層の配備は、通常、離れた導電層を埋め合わせる必要性を取り除き、有用な電気的機能も備える層として受け入れられ得る。

ｑｔｃ材料はｑｔｃｍ層を提供するためにそれ自身で構成され、上記の分離シートであってもよい。あるいは、ｑｔｃｍ層は非導電材料にｑｔｃｍ材料を含浸させることによって製造され得る。非導電材料は繊維を含んでもよく、繊維は織物繊維であってもよい。分離シートを形成するために他の導電層上にＱＴＣ層を付与する技術は、塗布、塗装、ブラッシング、展延、スクリーン印刷、孔版印刷、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング又はマイヤーバー技術による付与を含む。検知帯域において利用可能な導電層は、実質的に可撓性でもよく、又は実質的に剛性でもよい。導電層は、基体に付与してもよい。基体は、実質的に可撓性でもよく、又は実質的に剛性でもよい。このように、センサは実質的に可撓性、又は実質的に剛性であるように構成してもよい。非導電層又は複数の導電層のうちの単一導電層で有り得る基体上へ導電材料を付与するための技術は、塗布、塗装、ブラッシング、展延、スクリーン印刷、孔版印刷、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング又はマイヤーバー技術による付与を含む。

（図１２）
図１２は、検知帯域の配置を示す。導電層は、上記のように単一の導電領域を含んでもよいし、後述のように複数の導電領域を含んでもよい。
検知帯域の配置１２０１により、１２０２で示す第１の導電層は複数の導電行を表わし、１２０３で示す第２の導電層は複数の導電列を表わす。各行は他の行から電気的に絶縁され、同様に各列は他の列から電気的に絶縁されている。

各行は、互いに電気的に接続している第１電気端子及び第２電気端子を有し、電気ポテンシャルの傾きが、前記第１電気端子及び前記第２電気端子の間で第１方向に確定するように構成される。
例えば、行１２０４は互いに電気的に接続している第１電気端子Ｒ１Ｌ及び第２電気端子Ｒ１Ｂを有し、これらの間に電気ポテンシャルの傾きが第１方向Ｒ１に確定するように構成される。

各列は、互いに電気的に接続している第３電気端子及び第４電気端子を有し、電気ポテンシャルの傾きが、前記第３電気端子及び前記第４電気端子の間で第２方向に確定するように構成される。
例えば、列１２０５は互いに電気的に接続している第３電気端子Ｃ１Ｂ及び第４電気端子Ｃ１Ｔを有し、これらの間に電気ポテンシャルの傾きが第１方向Ｃ１に確定するように構成される。用語「行」及び「列」を使用するときに、行と列はそれぞれ第１及び第２の層内で互いに平行であり、方向Ｒ１とＣ１は実質的に垂直である。

（図１３）
図１３は、図５及び図１２の検知帯域の配置を参照して説明した４端子電気構成を使用するセンサにおける機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性とを生成する手続のステップを示す。
ステップ１３０２で導電領域が選択される。導電領域には行及び列が含まれる。
ステップ１３０３で、ステップ１３０２で選択された導電領域の第１及び第２の位置特性及び範囲特性を決定するための動作が実行され、その後にステップ１３０４に進む。

ステップ１３０４において、ステップ１３０２で選択された導電領域の一部として選択された行と異なる行が問われるべきか否かに関して質問される。ステップ１３０４で尋ねられた質問に肯定の答えの場合、再びステップ１３０２へ進み、質問に対する異なる導電領域が選択される。代わりに、ステップ１３０４で尋ねられた質問に否定の答えの場合、ステップ１３０５に進む。ステップ１３０５において、ステップ１３０２で選択された導電領域の一部として選択された列と異なる列が問われるべきか否かに関して質問される。ステップ１３０５で尋ねられた質問に肯定の答えの場合、再びステップ１３０２へ進み、質問に対する異なる導電領域が選択される。代わりに、ステップ１３０５で尋ねられた質問に否定の答えの場合、問い合わせは終了する。

このように、手順１３０１は特定の列と組み合わせて各有効行の循環通過を提供し、ステップ１３０３においてすべての有効な行と列の組み合わせが実行されるまで続けられる。このような方法で、手順１３０１は、すべての有効な導電領域の組み合わせについて循環通過を提供する。

（図１４）
図１４は行と列のマトリクスが提供する検知帯域１４０１を示す。本図示例において、検知帯域は行Ｒ１〜Ｒ８の８行、及び列Ｃ１〜Ｃ８の８列からなるマトリクスによって提供される。各行Ｒ１〜Ｒ８は、互いに電気的に接続している第１電気端子と第２電気端子を有し、電気ポテンシャルの傾きが、前記第１電気端子と前記第２電気端子の間で第１方向に確定するように構成される。各列Ｃ１〜Ｃ８は、互いに電気的に接続している第３電気端子と第４電気端子を有し、前記第３電気端子と前記第４電気端子の間で実質的に前記第１方向と垂直な第２方向に電気ポテンシャルの傾きが確定するように構成される。以下に詳述するように、検知帯域１４０１の導電帯域を選択することが可能である。

１４０２に示すように、行Ｒ１〜Ｒ８の同一端での電気端子は電気的に集合化してもよく、１４０３に示すように、行Ｒ１〜Ｒ８の他端の電気端子は電気的に集合化してもよい。このように、検知目的のためにＲ１〜Ｒ８は電気的に集合化できる。同様に、１４０４に示すように、列Ｃ１〜Ｃ８の同一端での電気端子は電気的に集合化してもよく、１４０５に示すように、列Ｃ１〜Ｃ８の他端の電気端子は電気的に集合化してもよい。このように、検知目的のために列Ｃ１〜Ｃ８は電気的に集合化できる。このような方法で電気的に集合化した行Ｒ１〜Ｒ８とこのような方法で電気的に集合化した列Ｃ１〜Ｃ８によって、検知帯域１４０１の最大有効導電帯域が表わされる。選択的に複数の隣接行又は複数の隣接列を電気的に集合化して検知帯域１４０１のより小さな導電帯を達成することが可能である。

例えば、１４０６及び１４０７に示すように、電気的に検知帯域１４０１の半分の行である４隣接行を集合化することが可能である。同様に、１４０８及び１４０９に示すように、電気的に検知帯域１４０１の半分の列である４隣接列を集合化することが可能である。１対の隣接行又は列は、行については１４１０及び１４１１で示し、列については１４１２及び１４１３で示すように選択的に電気的に集合化してもよい。
検知帯域１４０１の導電帯域の選択性によって、機械的相互作用の検出方法及びその機械的相互作用の位置特性と範囲特性を決定する方法が提供される。

（図１５）
図１５は、図５及び図１４の検知帯域の配置を参照して説明した４端子電気構成を使用するセンサにおける機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性とを生成する手続のステップを示す。
ステップ１５０２で導電帯域が選択される。
ステップ１５０３で、ステップ１５０２で選択された導電領域の第１及び第２の位置特性及び範囲特性を決定するための動作が実行され、その後にステップ１５０４に進む。

ステップ１５０４において、ステップ１５０２で選択された導電帯域と異なる導電帯域が問われるべきか否かに関して質問される。ステップ１５０４で尋ねられた質問に肯定の答えの場合、再びステップ１５０２へ進み、質問に対する異なる導電帯域が選択される。代わりに、ステップ１５０４で尋ねられた質問に否定の答えの場合、ステップ１５０５に進む。ステップ１５０５において、ステップ１５０３で実行される動作が同じ導電帯域用に繰り返されるべきかがどうかに関して質問される。ステップ１５０５で尋ねられた質問に肯定の答えの場合、再びステップ１５０３へ進む。代わりに、ステップ１５０５で尋ねられた質問に否定の答えの場合、問い合わせは終了する。

１５０１の手順は、選択されるべき全検知帯域の最大導電帯域、次いで機械的相互作用の部位に集中するより小さな帯域に分解されるべき全検知帯域に提供する。
ある応用において、通常、最大導電帯域が選択され、ステップ１５０３で実行される動作のうちの１つだけは機械的相互作用を検出するために実行される。機械的相互作用の検出に続き、ステップ１５０２〜１５０５が実行される。機械的相互作用の除去を検出すると、再び、最大導電帯域が選択され、次の機械的相互作用の検出の準備を整える。

このような方法で、検知帯域内の単一の機械的相互作用の検出が実行され、機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示するデータが生成されてもよい。さらに、検知帯域内の異なる領域の多数の同時独立の機械的相互作用の個々の検出が実行され、各機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示するデータが生成されてもよい。このように、ここに記載する構造を有するセンサは、多接触センサを提供するために構成できる。

（図１６）
図１６は、ここに記載する構造を有するセンサの生産方法の一例を示す。ステップ１６０１において、基板を受け取る。この例では、基板は折り畳み可能なフイルムの実質的に長方形の層である。実質的に中央の軸Ｆによって左側Ｌと右側Ｒが定義され、左側Ｌと右側Ｒは実質的に等しい寸法を有する。

ステップ１６０２において、第１作業が実行され、ステップ１６０１で受け入れた基板に端子を付ける。第１指向において、１対の端子が左側Ｌに付与され、第２指向において第１指向と９０度の１対の端子が右側Ｒに付与される。一例として、センサの複数の電気端子は、銀で実装された電気端子を少なくとも１つ含む。
第２作業はステップ１６０３で左側Ｌに付与される１対の端子を覆う非ｑｔｃ材料域を付与し、右側Ｒに付与される１対の端子を覆う非ｑｔｃ材料領域を付与するために実行される。
ステップ１６０４で、第３作業はステップ１６０３で付与した非ｑｔｃ材料の左側のＬ領域又は非ｑｔｃ材料の右側のＲ領域の少なくとも１つをｑｔｃ材料で覆うために実行される。

次いでステップ１６０５において折り畳み作業が実行され、基体を軸Ｆで折り畳んで左側Ｌと右側Ｒとを揃える。ｑｔｃ材料の１領域がステップ１６０４で付与されると、図１０の配置となる。ｑｔｃ材料の２領域がステップ１６０４で付与されると、図１１の配置となる。
ステップ１６０６において、ステップ１６０５によって生じたセンサの端部をシールする作業が実行される。一例として、センサの端部は絶縁接着材によってシールされる。その後に、センサ内に自由に導電層を入れてもよい。ここに記載するように、検知帯域内で導電層を互いに擦り合わせてもここに記載する構造を有するセンサの検知機能は破壊されないであろう。

１又は２片の折り畳み不可能な基板をステップ１６０１において受け入れてもよいので、ステップ１６０１の作業は同じ形状を結果として提供するために適応されてもよいことが理解できる。一例として、基板はガラスで作られる。
ステップ１６０６に続き、センサは次いでステップ１６０２で付けた端子に電圧を印加し、信号を受け取るために構成されるインターフェース機器に電気的に接続されてもよい。この段階で、例えばエッジ効果によって誘起される歪みを相殺するために適切な較正手順を実行してもよい。
従来技術のセンサに示さているように、この製造方法は、スタンドオフ（standoff）の導入のよって１の導電性平面と他の導電性平面の間を通常区切ることを必要としないことが理解できる。

（図１７）
図１７は、ここに記載する構造を有するセンサの第１応用例を示す。書込板１７０１には、書込者１７０２が書込面１７０３に尖筆１７０４で書き込むことができる。これに応答して、書込面１７０３上の尖筆１７０４の経路は書込板１７０１の背景色と対照をなす色の痕跡１７０５によって表わされる。

ここに記載する構造を有するセンサの使用は書込板１７０１の機能に幾つかの利点を提供することがわかっている。上述のように、ここに記載するセンサの構造と各々が備えるｑｔｃｍ層の使用では、書込板の製造の間に分離層を提供する必要性がない。これによって、白板の製造における費用と時間の削減が可能となる。さらに、分離層を必要とする従来技術のセンサを利用する従来技術の書込板には問題があった。これら従来技術の書込板の書込面の寸法の増加は、結果として、分離層が同じ信頼性で作用するために層中で要求される張力の増加となる。このように、品目の信頼性が失われる前に、最大達成可能寸法に関して物理的限界が存在する。

しかしながら、ここに記載する構造を有するセンサは導電層の接触に耐えるので、導電層間に分離層を提供する必要性がない。このため、従来技術の書込板の最大達成可能寸法の物理的限界は克服されている。したがって、書込板はいかなる寸法でも機能を失うことなく備えられ得る。書込板のこの拡張性は１７０６で示す。更に、ここに記載するタイプのセンサはいかなる形状でも作成でき、それゆえに、この種のセンサが組み入れられる品目もまた、いかなる形状でもよい。

（図１８）
図１８は、ここに記載する構造を有する可撓性センサ１８０１を示す。従来技術の可撓性センサは、第１及び第２の導電層が通常分離されるのを保証でき、更に第１及び第２の導電層が機械的相互作用の間中接触するように第１及び第２の織物繊維導電層と分離空気層を使用することが知られている。このタイプの可撓性センサの問題は、曲げの反復によって、可撓性導電層が結果として接触状態となる経験をある程度することである。これは間違ったトリガリングを導き、可撓性センサが有効に使用できなくなるような発生レベルまで増加し得る。

ここに記載する構造を有するセンサは、センサの休止状態の間、導電層が接触しているときに機械的相互作用が検出される。このような方法で、センサは、曲げ、又は事実上導電層を互いに押し付けるタイプの曲げに耐えることができる。このように、ここに記載する構造を有するセンサは、間違ったトリガリング問題を克服するので、特に可撓性センサの生産において有用である。加えて、上記検討のように、センサは導電層間の離別を必要とすることなく構成され、製造工程を簡素化し、材料を減らし、生産時間と費用を減らすのに役立つ。一方、ここに記載する構造を有するセンサは、信頼性があり入手可能な、検知帯域内の機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示するセンサの絶えず成長する需要を満たすために役立つ。

（図１９）
ここに記載する構造を有するセンサは付与圧力の中心が検出可能である応用において使用可能である。図１９は第１のセンサ１９０１及び第２のセンサ１９０２を示し、該センサが別個の品目１９０３、１９０４に組み込まれている。１対のセンサ１９０１，１９０２は、このように第１及び第２の検知帯域として表わし得る。ヒト１９０５は、第１の足１９０６が第１のセンサ１９０１に圧力を与え、第２の足１９０７が第２のセンサ１９０２に圧力を与えるように、センサ１９０１，１９０２上に立っている。

各センサ間の機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示して電気信号が生成され、データの第１及び第２のセットを提供する。これは、１９０８に示す配置によって達成してもよい。データの第１及び第２のセットを組み合わせ処理することによって、１９０９に示すように付与圧力の中心位置の指示を与えることが可能である。付与圧力の中心はどのようなタイプの対象に対してもこの様に指示できることが理解できる。付与圧力の中心位置は基準軸１９１０に関連して指示され、この例では２つのセンサ１９０１，１９０２間の実質的に中央の位置にある。

（図２０）
図２０に示すように、図１９の第１及び第２のセンサ１９０１，１９０２は、２００１に示す単一センサとして動作するように電気的に接続してもよい。
圧力中心の指示位置が各センサ１９０１、１９０２に与えられる圧力の大きさによって変化することが理解できる。この図示例において、ヒト１９０５は右足１９０６で比較的強く押圧し、左足１９０７で比較的弱く押圧している。その結果１９０９に示すように、付与圧力中心の指示位置は実質的に中央の基準線１９１０の側で右足１９０６により近く存在している。例えば、第１及び第２のセンサ１９０１，１９０２を履物の中敷の形で提供することによって同様の効果が達成される。この種のセンサ配置は、ゲーム応用のための入力センサとして使ってもよい。例えば、前記センサはゴルフゲーム、又は例えばサーフボード、スノーボード又はスケートボードのようなあらゆる種類の乗り物ゲームの遊び用の入力に備えて使用できるであろう。

（図２１）
図２１は、検知帯内の同時多重機械的相互作用を検出するために編成したセンサを示す。センサ２１０１は、同時に多重の機械的相互作用がある間、付与圧力の中心を検出するために編成され、２１０２に示すようにヒト１９０５によって圧力が与えられる。この例では、センサ２１０１は実質的に長方形の検知帯域を表わし、上記の４端子検知形状を利用する。また、図２１に示したタイプの配置はゴルフゲーム、又は例えばサーフボード、スノーボード又はスケートボードのようなあらゆる種類の乗り物ゲームの遊び用の入力用に備えて使用できるであろう。

（図２２）
図２２は、ここに記載する構造を有するセンサ２２０１を示し、実質的に円形の検知帯域２２０２を提供するように構成される。この図示例において、センサ２２０１は、ここに記載する構造が機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性を指示するための４端子検知配置を有する。

（図２３）
図２３は、ここに記載する構造を有するセンサ２３０１を示し、実質的に環状の検知帯域２３０２を提供するように構成される。この例において、センサ２３０１は、ここに記載する構造が機械的相互作用の第１及び第２の位置特性と範囲特性を指示するための３端子検知配置を有する。実質的に環状の検知帯域を示すこのタイプのセンサは、「スクロールホイール」機能の提供に適している。

２３０３に示すように、センサ２３０１は第１の実質的に環状の導電層２３０４と第２の実質的に環状の導電層２３０５を含む。第１の導電層２３０４は実質的に環状の導電領域２３０２の両端へ向けて第１及び第２電気端子２３０６及び２３０７が提供され、第２の導電層２３０５は実質的に環状の導電領域２３０２のまわりに延びる第３電気端子２３０８が提供される。このように、第１、第２及び第３電気端子２３０６，２３０７及び２３０８はいずれも線端子であり、第３電気端子２３０８は第１及び第２電気端子２３０６，２３０７の長さより長い長さを有する。

（図２４）
図２４は、２次元検知帯域用の更なる応用を示す。映像捕獲装置２４０２用のこの例において、三脚２４０１は脚２４０３，２４０４及び２４０５を有する。ここに記載する構造を有するセンサ２４０６は、三脚の脚２４０３，２４０４及び２４０５の下に位置する。センサ２４０６は、三脚の脚２４０３，２４０４及び２４０５がそれぞれ提供する相対的な支持体に関してフィードバックを与えることを可能にする。更に、２４０７に示すように、又は図２０及び２１を参照して記載するように、三脚２４０１とそれが支えている映像捕獲装置２２０２の組み合わせ圧力の中心が得られる。

（図２５）
ここに記載する構造を有するセンサは、実質的に２次元又は実質的に３次元である検知帯域を表わし得る。図２５は、ここに記載する構造を有し、実質的に３次元検知帯域を有するセンサの応用例を示す。この説明図において、３次元検知帯域２５０１はサドル２５０２に含まれる。示した脚本において、馬２３０３はサドル２５０２を装着しており、馬は騎手２５０４の管理下にある。前記センサは、騎手２５０４がそれら物理的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する検知帯域２５０１との物理的相互作用に応答して電気信号を生成する。これにより、馬上の騎手の動作の動的プロファイリングが可能になる。ここに記載したセンサ又はセンサの配置は、ヒト又は動物が着用するように調整してもよい。例えば、ここで記載したセンサ又はセンサの配置は、４足動物の各足に着用され、動物が前足か後足のどちらによってより大きな圧力を与えているかを決定するために調整してもよい。

３次元センサは成型工程によって製造されてもよく、逐次一緒に組立てられる複数の部品から構成されてもよい。しかしながら、製造工程の間に、適切なオペレーションに影響を及ぼすの望ましくない内圧がセンサ内に生じないことを保証する注意が講じられなければならないことが理解できる。

（図２６）
図２６は、コントローラ２６０１を示し、押圧と身振りを認識するために構成される。コントローラは、音声再生装置のために制御を与え、及び／又は自動車電話又は演算装置のナビゲーションメニューを与えるために配置してもよい。一例として、第１検知帯域、例えばボタン領域を示すところ、は押圧を検知するために備えられ、第２検知帯域、例えばスクロール領域を示すところ、は身振りを検知するために備えられる。コントローラは、他の装置に組み入れてもよく、又は遠隔操作機能を提供するために無線インターフェースを組み入れてもよい。このように、ここに記載する構造を有するセンサは、比較的実用的で安価に生産され、更に耐久性があり、一連の機械的相互作用のデータ分析に備える。

ここに記載する構造を有するセンサの具体的な応用例が提供されるものの、本発明によるセンサは、異なる分野及び装置にわたる多くの応用に利用可能である。例えば、本発明によるセンサは、スポーツ応用、医療応用、教育応用、産業応用、自動車電話応用、玩具及びゲーム応用、着用可能品目応用、自動車応用、ロボット応用、安全応用、キーボード及び入力装置応用において使用可能である。様々な配置は、機械的相互作用検出装置において利用されてもよく、ここに記載したセンサのいかなる組み合わせをも単一装置に組み入れてもよい。

Claims

検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成するためのセンサであって、該センサは複数の導電層を備え、少なくとも：
電気的に接続している第１電気端子と第２電気端子を有し、該第１電気端子と該第２電気端子の間に電気ポテンシャルの傾きが第１方向に確定し得るように構成された第１の導電領域を有する第１の導電層と、
電気的に接続している第３電気端子を有する第２の導電領域を有する第２の導電層を備え;
前記センサが、前記検知帯域内における機械的相互作用の間、前記第１の導電領域と前記第２の導電領域の間で電気経路が確定するように構成され;
前記複数の導電層の少なくとも１つが量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む感圧導電層であり;
前記センサが、前記検知帯域内において機械的相互作用が存在しない間、導電層間の接触が可能なように構成される、センサ。
前記第３電気端子がシート端子である請求項１記載のセンサ。
前記第２の導電領域が、電気的に接続している第４電気端子を有し、前記第３電気端子と前記第４電気端子の間に電気ポテンシャルの傾きが前記第１方向と実質的に垂直な第２方向に確定し得るように構成される請求項１記載のセンサ。
第１の導電層は複数の導電行を表わし、各行は他の行から電気的に絶縁され、各行は電気的に接続している第１電気端子と第２電気端子を有し、前記第１電気端子と前記第２電気端子の間に電気ポテンシャルの傾きが第１方向に確定し得るように構成され、
前記第２の導電層は複数の導電列を表わし、各列は他の列から電気的に絶縁され、各列は電気的に接続している第３電気端子と第４電気端子を有し、前記第３電気端子と前記第４電気端子の間に電気ポテンシャルの傾きが前記第１方向と実質的に垂直な第２方向に確定し得るように構成される、請求項３記載のセンサ。
量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む第１の感圧導電層が前記第１の導電層を提供し、
量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む第２の感圧導電層が前記第２の導電層を提供し、
前記センサが前記第１の導電層と前記第２の導電層だけを有する請求項１記載のセンサ。
量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む感圧導電層が前記第１の導電層と前記第２の導電層の間に配置された第３の導電層を提供する請求項１記載のセンサ。
前記第３の導電層が分離層として構成される請求項６記載のセンサ。
前記第３の導電層と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層の１つが分離層を提供するように構成される請求項６記載のセンサ。
量子トンネル効果伝導性（ｑｔｃ）材料を含む前記感圧導電層が第４の導電層を提供し、前記第４の導電層と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層の他の１つが分離層として構成される請求項８記載のセンサ。
前記範囲特性が、付与力の大きさ、付与圧力の大きさ、機械的相互作用の領域のうちの１つである請求項１記載のセンサ。
前記検知帯域が、実質的に長方形、実質的に円形の１つである請求項１記載のセンサ。
前記検知帯域が、実質的に２次元、実質的に３次元の１つである請求項１記載のセンサ。
前記センサが、実質的に可撓性、実質的に剛性の１つである請求項１記載のセンサ。
少なくとも１つの導電層が織物繊維を含む請求項１記載のセンサ。
少なくとも１つの電気端子が銀を含む請求項１記載のセンサ。
少なくとも１つの導電層が炭素を含む請求項１記載のセンサ。
センサの検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成する方法であって、
請求項１のセンサを受け、
前記第１電気端子と前記第２電気端子の間に前記第１の導電層を横切って電気ポテンシャルの傾きを第１方向に確定し、
前記第３電気端子から第１電圧を受けて第１の位置値を生成し、
前記第１の位置値を処理して機械的相互作用の第１の位置特性を生成し、
前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の１つから電気ポテンシャルを確定して第１電流を生成し、
前記第２の導電層の前記第３電気端子から前記第１電流を測定して第１電流値を生成し、
前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の他の１つから電気ポテンシャルを確定して第２電流を生成し、
前記第２の導電層の前記第３電気端子から前記第２電流を測定して第２電流値を生成し、
前記第１電流値と組み合わせて前記第２電流値を処理して機械的相互作用の範囲特性を生成する、各ステップを含む方法。
前記第３電気端子がシート端子である請求項１７記載の方法。
前記検知帯域が、実質的に２次元、実質的に３次元の１つである請求項１７記載の方法。
センサの検知帯域内における機械的相互作用の位置特性と範囲特性を指示する電気信号を生成する方法であって、
請求項３のセンサを受け、
前記第１電気端子と前記第２電気端子の間に前記第１の導電層を横切って電気ポテンシャルの傾きを前記第１方向に確定し、
前記第２の導電層の前記第３電気端子及び前記第４電気端子の１つから第１電圧を受けて第１の位置値を生成し、
前記第１の位置値を処理して機械的相互作用の第１の位置値を生成し、
前記第３電気端子と前記第４電気端子の間に前記第２の導電層を横切って電気ポテンシャルの傾きを前記第２方向に確定し、
前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の１つから第２電圧を受けて第２の位置値を生成し、
前記第２の位置値を処理して機械的相互作用の第２の位置値を生成し、
前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の１つから電気ポテンシャルを確定して第１電流を生成し、
前記第２の導電層の前記第３電気端子及び前記第２電気端子の１つから電流を測定して第１電流値を生成し、
前記第１の導電層の前記第１電気端子及び前記第２電気端子の他の１つから電気ポテンシャルを確定して第２電流を生成し、
前記第２の導電層の前記第３電気端子及び前記第４電気端子の他の１つから前記第２電流を測定して第２電流値を生成し、
前記第１電流値と組み合わせて前記第２電流値を処理して機械的相互作用の範囲特性を生成する、各ステップを含む方法。