特表 2017-535770 検知のための装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2017-535770(P2017-535770A)

(43)【公表日】2017年11月30日

(54)【発明の名称】検知のための装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 17/12 20060101AFI20171102BHJP

   G01D 5/14 20060101ALI20171102BHJP

【ＦＩ】

   G01R17/12 B

   G01D5/14 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-522594(P2017-522594)

(86)(22)【出願日】2015年10月21日

(85)【翻訳文提出日】2017年5月10日

(86)【国際出願番号】FI2015050715

(87)【国際公開番号】WO2016071560

(87)【国際公開日】20160512

(31)【優先権主張番号】14191823.5

(32)【優先日】2014年11月5日

(33)【優先権主張国】EP

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】315002955

【氏名又は名称】ノキア テクノロジーズ オーユー

(74)【代理人】

【識別番号】100127188

【弁理士】

【氏名又は名称】川守田 光紀

(72)【発明者】

【氏名】アレン マーク

【テーマコード（参考）】

2F077

2G025

【Ｆターム（参考）】

2F077AA21

2F077CC08

2F077TT16

2G025EA00

2G025EB01

2G025EC09

2G025ED01

(57)【要約】

本開示の態様によれば、検知のための装置および方法が提供される。前記装置は、ブリッジ回路配置として設けられる第１の出力端子と、第２の出力端子と、センサとを含むセンサ回路を備える。前記センサ回路は、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間の電圧差に基づいてセンサ測定値を決定できるように構成される。前記装置は、前記第１の出力端子から前記センサ回路を通って前記第２の出力端子へと電流が流れることを防止するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブリッジ回路配置として設けられる第１の出力端子と、第２の出力端子と、センサとを含むセンサ回路を備える装置であって、
前記センサ回路は、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間の電圧差に基づいてセンサ測定値を決定できるように構成され、
前記装置は、前記第１の出力端子から前記センサ回路を通って前記第２の出力端子へと電流が流れることを防止するように構成される、
装置。

【請求項2】

前記ブリッジ回路配置はホイートストンブリッジ配置である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

少なくとも第２のセンサ回路をさらに備え、前記少なくとも第２のセンサ回路は、第１の出力端子および第２の出力端子を備え、前記センサ回路の前記出力端子は、前記少なくとも第２のセンサ回路の前記出力端子と並列接続される、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記センサ回路および前記少なくとも第２のセンサ回路の一方または両方を入力電圧に対して選択的に結合および分離することと、
前記センサ回路および前記少なくとも第２のセンサ回路の一方または両方を接地に対して選択的に結合および分離することと、
の一方または両方を行うように構成される、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記ブリッジ回路配置は複数の回路分枝を含み、前記複数の回路分枝の１つの回路分枝は複数の辺を含み、前記複数の辺の１つの辺は少なくとも１つのインピーダンス素子を含む、請求項１から４のいずれかに記載の装置。

【請求項6】

前記ブリッジ回路配置は複数の回路分枝を含み、前記複数の回路分枝の１つの回路分枝は複数の辺を含み、前記複数の辺の１つの辺は少なくとも１つのダイオードを含む、請求項１から５のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記ブリッジ回路配置は複数の回路分枝を含み、前記複数の回路分枝の１つの回路分枝は複数の辺を含み、前記複数の辺の１つの辺は少なくとも１つのトランジスタを含む、請求項１から６のいずれかに記載の装置。

【請求項8】

前記ブリッジ回路配置は複数の回路分枝を含み、前記複数の回路分枝の１つの回路分枝は複数の辺を含み、前記複数の辺の１つの辺は少なくとも１つのスイッチを含む、請求項１から７のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

複数のセンサ回路をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の装置。

【請求項10】

出力読取り対象の１つまたは複数のセンサ回路を前記複数のセンサ回路から選択的に指定するように構成される手段をさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記複数のセンサ回路から選択された１つまたは複数のセンサ回路を入力電圧および／または接地に結合するように構成される手段をさらに備える、請求項９または１０に記載の装置。

【請求項12】

選択されていないセンサ回路を入力電圧および／または接地から分離するように構成される手段をさらに備える、請求項９から１１のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

前記複数のセンサ回路は第１の基板上に設けられ、前記装置は第２の基板をさらに備え、前記第２の基板は、
前記複数のセンサ回路の１つまたは複数を選択的に指定する手段と、
前記複数のセンサ回路の１つまたは複数を入力電圧／接地に選択的に結合する手段と、
前記複数のセンサ回路の１つまたは複数を入力電圧／接地から選択的に分離する手段と、の１つまたは複数を含む、
請求項９から１２のいずれかに記載の装置。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれかに記載の装置の１つまたは複数を含むモジュール、デバイス、または配列。

【請求項15】

センサ回路の出力端子から前記センサ回路を通って前記センサ回路の別の出力端子へと電流が流れることを防止するための動作を少なくとも部分的に実行させることを含む方法であって、
前記センサ回路は、ブリッジ回路配置として設けられるセンサを含み、前記センサ回路は、前記センサ回路の前記出力端子間の電圧差に基づいてセンサ測定値を決定できるように構成される、
方法。

【請求項16】

前記センサ回路の前記出力端子を、少なくとも第２のセンサ回路の出力端子と並列接続するための動作を少なくとも部分的に実行させることを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記センサ回路を入力電圧および／または接地に結合することと、
前記第２のセンサ端子を入力電圧および／または接地から分離することと、
の１つまたは複数のための動作を少なくとも部分的に実行させることを含む、請求項１５または１６に記載の方法。

【請求項18】

請求項１５または１６に記載の方法を装置が少なくとも実行できるように構成される手段を備える装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示における例は、検知のための装置および方法に関する。一部の非限定的な例は、センサ配列において用いるセンサ回路に関する。

【背景】

【0002】

センサから出力信号を読み取るまたは測定する従来のセンサシステムは、必ずしも最適ではない。例えば、特定の特性（例えば、温度、湿度、圧力、応力、ひずみ、および光）を検知する従来のシステムのいくつかは、電圧等の出力信号をセンサから読み取り測定する場合がある。この出力信号は、センサが反応する特性の特定に用いることができる。従来のセンサシステムのいくつかは、センサの電圧出力のわずかな変化を検出する能力が限られていることがある。

【0003】

本明細書における公開済み文献または背景の列挙や議論は、こうした文献や背景が当該技術分野の最新状況の一部であること、または一般知識であることとして必ずしも理解されなくてもよい。本開示の１つまたは複数の態様／例は、背景にある１つ以上の課題を解決してもよく、そうでなくてもよい。

【摘要】

【0004】

本開示の必ずしもすべてではないが少なくとも一部の例によると、装置が提供される。前記装置は、ブリッジ回路配置として設けられる第１の出力端子と、第２の出力端子と、センサとを含むセンサ回路を備え、前記センサ回路は、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間の電圧差に基づいてセンサ測定値を決定できるように構成され、前記装置は、前記第１の出力端子から前記センサ回路を通って前記第２の出力端子へと電流が流れることを防止するように構成される。

【0005】

前記ブリッジ回路配置はホイートストンブリッジ配置である。

【0006】

１つまたは複数の前記装置は、モジュールやデバイスの一部として、または配列内に配置されて提供されてもよい。

【0007】

本開示の必ずしもすべてではないが少なくとも一部の例によると、方法が提供される。前記方法は、センサ回路の出力端子から前記センサ回路を通って前記センサ回路の別の出力端子へと電流が流れることを防止することを含み、前記センサ回路は、ブリッジ回路配置として設けられるセンサを含み、前記センサ回路は、前記センサ回路の前記出力端子間の電圧差に基づいてセンサ測定値を決定できるように構成される。

【0008】

本開示の必ずしもすべてではないが少なくとも一部の例によると、装置が提供される。前記装置は、前述の方法を前記装置が少なくとも実行できるように構成される手段を備える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本発明の詳細な説明および特定の実施形態の理解に有用な、本開示における様々な例をより良く理解するために、単なる例として添付の図面を参照する。

【図1】本開示に係る例示的装置の概略図である。

【図2】本開示の別の例示的装置の概略図である。

【図3】図３Ａおよび図３Ｂは、本開示の例示的装置のセンサ回路を示す回路図である。

【図4A】本開示の例示的装置に係る、図３Ａに示すセンサ回路の配列をそれぞれ示す回路図である。

【図4B】本開示の例示的装置に係る、図３Ｂに示すセンサ回路の配列をそれぞれ示す回路図である。

【図5】本開示の例示的装置に係るセンサ回路の配置を示す図である。

【図6】図５に示すセンサ回路を個別に選択する際に用いる選択回路を示す図である。

【図7】図７は、本開示の例示的方法を示すフローチャートである。

【詳細説明】

【0010】

図面は装置１００の概略図であり、この装置１００は、ブリッジ回路配置１０３として設けられる第１の出力端子１０４と、第２の出力端子１０５と、センサ１０２とを含むセンサ回路１０１を備え、センサ回路１０１は、センサ回路１０１の第１の出力端子１０４と第２の出力端子１０５との間の電圧差に基づいてセンサ測定値を決定できるように構成され、装置１００は、第１の出力端子１０４からセンサ回路１０１を通って第２の出力端子１０５へと電流が流れることを防止するように構成される。

【0011】

以下に、本開示の例を図面を参照して説明する。類似する特徴を示すために、図面において類似する参照番号を用いている。明確さのために、すべての参照番号をすべての図面に表示しているわけではない。

【0012】

図１は、本開示の例に係る装置１００の概略図である。装置１００はセンサ回路１０１を備える。センサ回路はブリッジ回路配置１０３として構成され、ブリッジ回路配置１０３内にセンサ１０２を備える。

【0013】

ブリッジ回路配置１０３は２つの分枝ＡＢＣおよびＡＢ'Ｃを含む。各分枝は少なくとも２つの辺を含む。すなわち、第１の分枝ＡＢＣは辺ＡＢおよびＢＣを含み、第２の分枝ＡＢ'Ｃは辺ＡＢ'およびＢ'Ｃを含む。センサ回路の各回路分枝は、各分枝の中間地点に位置する出力端子を備える。第１の出力端子１０４は、第１の分枝ＡＢＣの辺ＡＢと辺ＢＣとの中間点Ｂに配置される。同様に、第２の出力端子１０５は、第２の分枝ＡＢ'Ｃの辺ＡＢ'と辺Ｂ'Ｃとの中間点Ｂ'に配置される。

【0014】

センサ回路は入力端子１０６および１０７を備え、これらの入力端子を介して入力電圧がセンサ回路に供給されてもよい。第１の入力端子１０６は、第１の分枝と第２の分枝に共通の節点Ａ、すなわち、２つの分枝ＡＢＣおよびＡＢ'Ｃが分岐し始める場所に配置される。第２の端子１０７は、第１の分枝と第２の分枝に共通の節点Ｃ、すなわち、２つの分枝ＡＢＣおよびＡＢ'Ｃが合流する場所に配置される。入力端子１０６に電圧Ｖ_Ｄが供給されてもよく、端子１０７はより低い電位、例えば接地に接続されてもよい。

【0015】

センサ１０２は、センサ回路１０１の１つの分枝ＡＢ'Ｃの１つの辺ＡＢ'内に配置される。センサ測定値は、センサ回路の出力端子１０４と１０５との間の電圧差に基づいて決定することができる。

【0016】

センサ１０２は、センサの測定対象として構成されている特性に応じて抵抗値が変わる、抵抗型センサであってもよい。センサは、公称インピーダンス値（抵抗成分と無効成分の両方を有してもよい）を有してもよく、検出／測定の際にその実数部と虚数部の両方が変化するか、または１つの成分のみが変化する。センサ回路１０１の他の辺ＡＢ、ＢＣ、およびＢ'Ｃそれぞれに、１つまたは複数の電気部品１０８、１０９、および１１０が設けられてもよい。

【0017】

センサ回路が配置されるブリッジ配置は、特に、例えばホイートストンブリッジ配置であってもよい。ブリッジ回路配置がホイートストンブリッジ配置である場合、各辺の電気部品１０８、１０９、および１１０はそれぞれ固有のインピーダンス値（抵抗成分と無効成分の両方を有してもよい）を有する。電気部品は、既知のインピーダンス値の参照部品として機能してもよい。特定の例において、電気部品は抵抗器に対応してもよい。ある特定の例において、抵抗器１０８および１０９の値は同じ（Ｒ_０）であってもよく、抵抗器１１０の値はセンサ１０２の公称抵抗（Ｒ_Ｇ）と同じである。センサ１０２の抵抗の変動（ΔＲ_Ｇ）によって、出力端子１０４と１０５との間に電圧差が生じてもよい。センサのパラメータの測定値は、出力端子１０４と１０５との間の電圧差の測定に基づいて決定されてもよい。ホイートストンブリッジ配置等のブリッジ配置を用いることにより、センサの抵抗値を高い精度で測定でき、センサ測定の精度を向上できる。

【0018】

装置１００は、ある出力端子からセンサ回路を通って他の出力端子へと電流が流れることを防止するように構成される。例えば装置は、電圧が出力端子１０４および１０５に印加される場合、電流が、出力端子１０５から辺Ｂ'ＡおよびＡＢを通って出力端子１０４へと流れることができないように、また、出力端子１０５から辺Ｂ'ＣおよびＣＢを通って出力端子１０４へと流れることができないように構成されてもよい。同様に装置は、電流が、出力端子１０４から辺ＢＡおよびＡＢ'を通って出力端子１０５へと流れることができないように、また、出力端子１０４から辺ＢＣおよびＣＢ'を通って出力端子１０５へと流れることができないように構成されてもよい。ある出力端子から他の出力端子への電流の流れの防止を、図において斜線付き矢印で示している。

【0019】

図１の各辺の部品ブロック１０２、１０８、１０９、および１１０は動作可能であり、記載する機能は単一の物理的実体（図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、および５に示す辺の抵抗器とダイオードの組合せを参照して説明するもの等）によって実行されても実行されなくてもよい。

【0020】

装置は、１つまたは複数の電気部品、および／または、ある出力端子から別の出力端子へとセンサ回路の辺を通って電流が流れることを防止する手段を備えてもよい。いくつかの例において、そのような手段は、ある出力端子から別の出力端子へとセンサ回路の辺を通って電流が流れることを防止するように構成される任意のデバイス、機構、または回路の１つまたは複数であってもよい。いくつかの例において、そのような手段は、特に、例えばダイオード、トランジスタ、および／またはスイッチを適切に設けることによって、ある出力端子から別の出力端子へとセンサ回路の辺を通って電流が流れることを防止するように配置された電気部品の配置であってもよい。

【0021】

ある出力端子から別の出力端子へとセンサ回路の辺を通って流れる電流、すなわち規約電流を防止することによって、電圧差が出力端子に印加されてセンサ回路内に電流の流れが生じることを防止できる。これによって、全体的な出力に悪影響を及ぼすことなく、第１のセンサ回路の出力を、他のセンサ回路の他の出力と並列に結合することができる。事実上、並列接続されるさらなるセンサ回路は「開回路」となるか、事実上、第１のセンサ回路の出力電圧から「電気的に隔離」される。並列接続されるそのような追加のセンサ回路のインピーダンスは、第１のセンサ回路の出力に影響を及ぼさない。このため、出力電圧によって他の各センサ回路に電流が流れることができる場合に配線抵抗およびトランジスタチャネル抵抗等によって生じるであろう、第１のセンサ回路における出力電圧の「電圧降下」を防ぐことができる。装置の出力も、温度や湿度等の変動する環境条件下において生じうる様々なセンサ回路のインピーダンスの変動に、より柔軟に対応できる。また、並列接続されたすべてのセンサ回路に共通の単一の出力を提供することもでき、配列内の各センサのインピーダンス値が大きく異なる場合でも、配列全体を読み取るために必要となるのは単一の出力だけになる。これによって、各センサ回路で個別に読取りを行う場合に要するであろう読取り回数が削減される場合がある。これによって全体のアーキテクチャがより単純になることがあり、センサの読取り精度の低下を最小限に抑えつつ、本開示の装置を組み合わせて、複数のセンサ回路を含む任意のサイズのセンサ配列として拡張することができる場合がある。本開示の例によって、センサ回路の配列を提供することができ、この配列において、各センサ回路は異なるインピーダンス値を有してもよく、各センサ回路内のセンサは異なる特性／パラメータ、特に、例えば温度、湿度、圧力、応力、ひずみ、および光の１つまたは複数を検知するように構成できる。

【0022】

いくつかの例において、センサはグラフェンベースセンサであってもよい。グラフェンベースセンサは、特に、例えば光検出器および／またはバイオセンサとして構成されてもよい。

【0023】

グラフェンベースセンサは、検知層がグラフェン層の真上に設けられるグラフェン電界効果トランジスタ（Graphene Field Effect Transistor：ＧＦＥＴ）構造として実装されてもよい。検知層において生成された電荷によって、ＧＦＥＴデバイスがゲート制御され、当該デバイス内を流れる電流が変化する。このように、ＧＦＥＴは事実上、前述のようにセンサ回路を用いて読み取ることができる可変抵抗器に相当するとみなされる。本開示の例により、複数のグラフェンベースセンサ回路の出力を並列に結合できてもよい。これによって、複数のグラフェンベースセンサからの測定値を、単一の共通出力ペアから読み取ることが可能になり、必要なのは単一の読取り値ペアのみとなる（複数のセンサ回路の個々のセンサ回路ごとに読取り値ペアが必要であるのとは異なる）。これによって、複数のセンサ回路の読取り／測定のために、より単純で、複雑さが低減された配置が提供される場合がある。

【0024】

図２は、図１のセンサ回路１０１と第２のセンサ回路２０１との組合せを含む別の装置２００を示す概略図である。第１のセンサ回路１０１の出力は、第２のセンサ回路２０１の出力と並列接続される。

【0025】

第１のセンサ回路１０１の入力端子１０６はスイッチ２０５を介して入力電圧Ｖ_Ｄに、入力端子１０７はスイッチ２０５'を介して接地等のより低い電位に、それぞれ選択的に結合される。同様に、第２のセンサ回路２０１は、スイッチ２０６を介して入力電圧Ｖ_Ｄに、スイッチ２０６'を介して接地に、それぞれ選択的に結合される。

【0026】

センサ回路のすべての出力を並列に結合すると、すべてのセンサ回路における全体出力２０８、２０９だけを提供することが可能になり、個々のセンサ回路からの出力の読取りが容易になる。回路をさらに追加することも可能であり、その出力を並列接続してセンサ配列を形成してもよいことは理解されるであろう。

【0027】

各センサ回路を入力電圧に選択的に結合可能にすることで、端子２０８および２０９において測定される配列出力が、選択／指定された単一のセンサ回路のみの出力に対応するように、配列内の複数のセンサ回路から単一のセンサ回路を個別に選択／指定できるようにしてもよい。

【0028】

選択されていないセンサ回路を入力電圧から分離することは、選択されていないセンサ回路ではその出力端子間に電圧差が生じないことを意味する。したがって、その選択されていないセンサ回路は、配列全体の電圧出力にいかなる電圧も付与しない。選択されていないセンサ回路を接地から分離すると、選択されていないセンサ回路の出力端子から接地へと電流が流れる配線経路、例えば、Ｂ'からＣまたはＢからＣの可能性が排除される。

【0029】

したがって、本開示の例は、配列内の他のセンサ回路からのクロストークなしで配列内の各センサ回路から測定値を読み取るための指定方式を提供し、配列内の他の（選択されていない）センサ回路による、選択されたセンサ回路から出力された信号への混入を防ぐ場合がある。

【0030】

図３Ａは、本開示の装置３００の例を示す図であり、具体的には、センサ回路３０１の電気部品、およびセンサ回路を入力電圧に選択的に結合する手段２０５、２０５'の配置を示す回路図である。図３Ａの例において、センサ回路を選択／指定する手段は、センサ回路３０１を入力電圧Ｖ_Ｄおよび接地に選択的に結合／分離するスイッチ２０５および２０５'に対応する。

【0031】

センサ回路３０１は、ホイートストンブリッジ構成として配置される。このような条件下ではすべてのダイオードは順方向バイアスであるため、スイッチ２０５および２０５'が閉であり、電圧Ｖ_Ｄがセンサ回路を介して接地と結合されている場合、センサ回路３０１は従来の分圧器ホイートストンブリッジと同様に動作する。出力端子３０４と３０５との間の電圧差に基づいて、センサからの測定値を決定してもよい。ホイートストンブリッジ構成を用いると、センサのインピーダンス、すなわち抵抗の極めて小さい変化を検出することが可能になり、非常に高精度の測定値を得ることが可能になる。例えば、インピーダンス素子を用いてインピーダンス値（純粋な抵抗値ではなく）を測定する場合、特定のセンサ回路の選択およびダイオードのバイアスにＤＣ電圧を用いることができるが、回路全体に小さいＡＣ信号が印加され、その結果、出力においてＡＣ信号（その大きさおよび位相）が測定される可能性がある。

【0032】

第１の分枝ＡＢＣの第１の辺ＡＢには、通常の抵抗値Ｒ_０を有する抵抗器がダイオードと直列に設けられている。このダイオードは、入力電圧に対し順方向バイアス（すなわち、電流が節点ＡからＢへと流れてもよいが、節点ＢからＡには流れないように）されている。同様に、第１の分枝ＡＢＣの第２の辺ＢＣには、通常の抵抗値Ｒ_０を有する抵抗器が、やはり順方向バイアスされたダイオードと直列に設けられている。第２の分枝ＡＢ'Ｃの辺ＡＢ'およびＢ'Ｃのそれぞれに、順方向バイアスされるようにダイオードが設けられている。第２の分枝の第１の辺ＡＢ'には、センサもダイオードと直列に設けられている。このセンサは公称値Ｒ_Ｇを有するが、センサの抵抗は変動（ΔＲ_Ｇ）するように構成されており、この抵抗の変動は、センサによって検知されるパラメータに基づく。第２の分枝の第２の辺Ｂ'Ｃには、通常の値Ｒ_Ｇを有する追加の抵抗器がダイオードと直列に設けられている。

【0033】

このように、各辺には、電流が各分枝を一方向のみに、すなわち第１の分枝経由でＡからＢ、Ｃへと、および第２の分枝経由でＡからＢ'、Ｃへと流れるように、順方向バイアスされるように構成されたダイオードが含まれる。このダイオードは、一方の出力端子３０４からセンサ回路の辺を通って他方の出力端子３０５へと電流が流れることを防止するように構成される。すなわち、出力端子３０４から辺ＢＡおよびＡＢ'（または辺ＢＣおよびＣＢ'）を通って出力端子３０５へと電流が流れることが防止され、同様に、出力端子３０５から辺Ｂ'ＡおよびＡＢ（または辺Ｂ'ＣおよびＣＢ）を通って出力端子３０４へと電流が流れることが防止される。

【0034】

図３Ｂは、装置３００'を示す図であり、装置３００'はセンサ回路３０１、およびセンサ回路を入力電圧に選択的に結合する代替手段３０５，３０５'を備える。図３Ｂの例において、センサ回路を選択／指定する手段は、センサ回路３０１を入力電圧Ｖ_Ｄおよび接地に選択的に結合／分離するトランジスタ３０６、３０７、および３０８の配置を含む。

【0035】

いくつかの例において、センサ回路を選択／指定する手段、および、センサ回路を入力電圧および／または接地に対して結合／分離するように構成される手段は、そのために適切に構成される回路か、またはそのために適切に配置される電気部品の配置であってもよい。

【0036】

トランジスタ３０６には、Ｖ_Ｄに接続されたドレイン、Ｖ_Ｇに接続されたゲート、および節点Ａにおいてセンサ回路３０１の入力と接続されたソースが設けられている。トランジスタ３０７には、節点Ｃにおいてセンサ回路３０１と接続されたドレイン、Ｖ_Ｇに接続されたゲート、およびトランジスタ３０８のドレインに接続されたソースが設けられている。トランジスタ３０８のゲートはＶ_Ｄに、ソースは接地に接続されている。このような構成において、ソース端子はより低い電位（例えば、接地）に接続され、ドレイン端子はより高い電位（例えば、Ｖ_Ｄ）に接続される。

【0037】

装置３００および３００'はそれぞれセンサ回路３０１のアーキテクチャを提供する。これによって、複数のセンサ回路の出力を並列に結合して、センサ配列から測定値を読み取るために１つの出力しか必要ないように配列を形成できる。これは、ホイートストンブリッジ構成に配置され、各分枝にダイオードを備えるセンサ回路と、各センサ回路を入力電圧に対して選択的に結合／分離するように構成された手段とによって達成される。

【0038】

本開示の特定の例は、次のような利点をもたらす可能性があるセンサ回路およびセンサ配列のアーキテクチャを提供する。
センサ読取りにおける高い信号対雑音比、
センサ読取りの精度を損なうことなく任意のサイズのセンサ配列へと拡縮可能なアーキテクチャ、および／または
各センサ回路の通常のインピーダンス値が大幅に異なる場合であっても、配列全体の読取りに必要なのは単一の出力のみ

【0039】

本開示の例は、光検出器等の大きな領域の配列に適用してもよく、ウェアラブルエレクトロニクス用の多感覚表面等の低コストで可橈性のあるセンサ配列デバイスにも同様に適用可能である。

【0040】

図４Ａは、図３Ａの装置３００の配列を含む装置４００を示す図である。装置３００は行列として配置され、特定の１つの装置３００をＶ_Ｄおよび接地に選択的に結合、すなわち選択された特定の装置３００に対するスイッチ２０５および２０５'を閉にし、残りのすべての装置３００を入力電圧および接地から分離、すなわち選択されていない装置３００に対するスイッチ２０５および２０５'を開にすることで、個別に選択的に指定および読取り可能である。

【0041】

図４Ａの配列４００において、各装置３００の出力は並列に結合されており、配列全体（この場合は３×３の配列として例示）は選択されたセンサ回路の節点ＢとＢ'との間の電圧に対応する単一の出力４０１から測定される（選択されていないセンサ回路はＶ_Ｄおよび接地から分離されているため、出力を提供／付与していない）。

【0042】

選択された各センサ回路を電圧Ｖ_Ｄと接地の間に選択的に結合し、他のセンサ回路を電圧Ｖ_Ｄと接地に接続しないようにするために、アクティブマトリクスバックプレーンを設けてもよい。

【0043】

選択されたセンサ回路（例えば、センサ１，１）の出力電圧は他のすべてのセンサ回路と並列に結合されているが、他のセンサ回路それぞれの各辺には必ず逆方向バイアスのダイオードが存在し、他のすべてのセンサ回路はＶ_Ｄおよび接地から分離されている。これは事実上、現在指定／選択され測定される１つを除く他のすべてのセンサ回路は「開回路」であり、事実上、選択されたセンサ回路の出力電圧から電気的に隔離されていることを意味する。他のセンサ回路のインピーダンスが、配列出力４０１において測定される、選択されたセンサ回路からの出力電圧に影響を及ぼさないようにすると有益である。

【0044】

いくつかの例において、出力読取り対象の１つまたは複数のセンサ回路を複数のセンサ回路から選択的に指定するように構成される手段は、出力読取り対象の１つまたは複数のセンサ回路を複数のセンサ回路から選択的に指定するように構成／配置された任意のデバイス、機構、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。いくつかの例において、複数のセンサ回路から選択された１つまたは複数のセンサ回路を入力電圧および／または接地に結合するように構成される手段は、複数のセンサ回路から選択された１つまたは複数のセンサ回路を入力電圧および／または接地に結合するように構成／配置された任意のデバイス、機構、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。いくつかの例において、複数のセンサ回路のうち選択されていない１つまたは複数のセンサ回路を入力電圧および／または接地から分離するように構成される手段は、複数のセンサ回路のうち選択されていない１つまたは複数のセンサ回路を入力電圧および／または接地から分離するように構成／配置された任意のデバイス、機構、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。

【0045】

図４Ｂは、図３Ｂの装置３００'を３×３の行列のマトリクスに配置した配列４００'を示す図である。図３Ａに示すスイッチ２０５および２０５'の代わりに、各センサ回路３０１を入力電圧Ｖ_Ｄおよび接地に対して選択的に結合および分離する手段がトランジスタによって提供される。トランジスタ３０６、３０７、および３０８の配置が各センサ回路に設けられている。これらのトランジスタは、センサ回路の配列を駆動するアクティブマトリクスバックプレーンを形成してもよい。

【0046】

配列４００'において、Ｖ_Ｄは一度に１つの列に印加される列電圧（例えば、Ｖ_Ｄ，１、Ｖ_Ｄ，２、およびＶ_Ｄ，３のうちの１つ）であり、Ｖ_Ｇは一度に１つの行に印加される行電圧（例えば、Ｖ_Ｇ，１、Ｖ_Ｇ，２、およびＶ_Ｇ，３のうちの１つ）である。図４Ｂの配置では、３つのトランジスタすべてにゲート電圧が印加されている場合、すなわちＶ_ＤとＶ_Ｇの両方がゼロ以外であり、トランジスタを導通している「ＯＮ」状態へと切り替えるのに十分な大きさである場合にかぎり、複数のセンサ回路のうち任意のセンサ回路３００'をＶ_Ｄと接地の両方に結合できる。

【0047】

単一のセンサ回路は、その行にＶ_Ｇおよび列にＶ_Ｄが供給されたときに選択／指定（他のすべては除外）され、残りのセンサ回路は選択／指定されないままにしてもよい。行電圧Ｖ_Ｇおよび列電圧Ｖ_Ｄは、多重化回路（図示しない）を介して一度に１つずつ順次指定されてもよい。

【0048】

配列４００'（および図６のトランジスタアーキテクチャ６００）において、配列の各「セル」内では、２つのトランジスタ（図３Ｂにおける３０６および３０７）が行電圧Ｖ_ＧＮによってゲートされ、１つのトランジスタ（図３Ｂにおける３０８）のみが列電圧Ｖ_ＤＮによってゲートされる。他の例では、上部節点（Ａ）と入力電圧Ｖ_Ｄとの間に、Ｖ_Ｄによってゲートされるさらなるトランジスタを設けることもできる。つまり、Ｖ_Ｄが印加されない他の列はすべて分離される。これによって、センサ回路を選択的に分離する代替の手段が提供される。図４Ｂおよび図６の配置では、センサ回路の分枝にダイオードが設けられているため、このような追加のＶ_Ｄゲートトランジスタは不要である。したがって、例えば図４Ｂにおいて、行Ｖ_Ｇ１および列Ｖ_Ｄ１にそれぞれ任意の電圧を印加してセンサ１，１を指定し、他のＶ_ＧＮ行およびＶ_ＤＮ列は電圧ゼロとする場合、例えばセンサ１，２もＶ_Ｇ１によってトランジスタがゲートされＯＮ状態になる。つまり、センサ１，２の上部節点（点Ａ）は実際にはＶ_Ｄ２（電位ゼロ）に接続される。しかしながら、センサ回路１，２の分枝にあるダイオードのため、センサ回路１，２の出力からＶ_Ｄ２へと電流が流れることはない。このため、図４Ｂおよび図６の例の構成において、入力電圧からセンサ回路を分離するために、前述のような列電圧Ｖ_ＤＮによってゲートされる追加のトランジスタは不要である。

【0049】

いくつかの例において、複数のセンサ回路から１つまたは複数を選択的に指定する手段は、複数のセンサ回路から１つまたは複数を選択的に指定するように構成／配置された任意のデバイス、機構、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。いくつかの例において、複数のセンサ回路それぞれを入力電圧および／または接地に選択的に結合する手段は、複数のセンサ回路それぞれを入力電圧および／または接地に選択的に結合するように構成／配置された任意のデバイス、機構、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。いくつかの例において、複数のセンサ回路それぞれを入力電圧および／または接地から選択的に分離する手段は、複数のセンサ回路それぞれを入力電圧および／または接地から選択的に分離するように構成／配置された任意のデバイス、機構、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。

【0050】

すべてのセンサ回路の出力を並列に結合して単一の出力とするために、各センサ回路にダイオードに組み込むと、順方向バイアスのダイオードにおける電圧降下を適切に制御し、各センサ回路の抵抗器における電圧降下より小さくすることができる。センサインピーダンスの小さな相対的変化を測定する場合でも、ダイオードによって、各センサ回路の出力電圧における誤差が最小限になる。

【0051】

配列の様々なセンサ回路におけるセンサおよび電気インピーダンス素子／抵抗器の公称インピーダンス値は大きく異なる場合があるが、配列の出力からの単一の出力電圧によるセンサ読取りに、単一の同じ出力を用いることができる。

【0052】

センサ配列は、センサ回路の数および基板にわたる配列全体の物理的サイズの両面から任意に拡縮可能である。センサ回路の出力電圧は最小の電流で測定できるため、コネクタ配線の抵抗による、読取りの精度、ひいては検出感度への影響は最小になる。

【0053】

本開示のアーキテクチャは、導体の経路に沿った電圧降下が、特に経路が印刷されている場合に大きくなる可能性のある、大きな領域のセンサ配列に特に適切である。

【0054】

大きな領域への適用に加えて、このセンサ回路およびセンサ配列アーキテクチャは、可橈性または伸縮性のあるエレクトロニクス用途にも適する場合がある。配列を可橈性または伸縮性を持つように構成する場合、センサ、トランジスタ、およびダイオードを個別の部品とし、可橈性または伸縮性のあるキャリア基板上にそれらの部品を組み込んでもよい。特定の例において、センサおよびセンサ回路自体を、各センサを選択する手段が設けられる基板の層（例えば、アクティブマトリクスバックプレーン）とは異なる基板の層上に設けることができる。このような例では、２つの層をビアホールによって相互接続することができる。

【0055】

図５は、配列に設けられたセンサ回路３０１の配置を示す図である。この配列では、配列の単一の出力を提供するように、各センサ回路の出力が並列接続されている。装置５００は、センサ回路３０１の配列を備えるが、各センサ回路を入力電圧および接地に選択的に結合する手段を備えない（代わりに、そのような選択的な結合／分離は、各センサ回路３０１をＶ_Ｄおよび接地に対して選択的に結合および分離する手段を備える図６の装置６００によって個別に行われる）。装置５００はホイートストンブリッジセンサ配列を備え、装置６００によってトランジスタバックプレーン／選択回路が提供される。このトランジスタバックプレーン／選択回路によってセンサ回路が個別に選択され、選択された（１つまたは複数の）センサ回路から、測定値が単一の配列出力によって読み取られる。

【0056】

配列５００の複数のセンサ回路３０１は第１の基板５０３上に設けてもよい（様々なセンサ回路それぞれを選択的に指定し、各センサ回路を入力電圧および接地に対して選択的に結合／分離する手段の配列は、図６に示すように、第２の基板６０３上に設けてもよい）。

【0057】

図６のトランジスタアーキテクチャは、センサ回路配置５００を設けた基板／層５０３とは別の基板／層６０３に設けてもよい。トランジスタバックプレーン６００は、有機電界効果トランジスタ（Organic Field Effect Transistor：ＯＦＥＴ）を用いて実装してもよい。トランジスタバックプレーン６００は、結合端子点５０１および６０１ならびに端子点５０２および６０２においてビアホールによってセンサ回路配置５００と適宜に相互接続してもよい。

【0058】

センサ回路、および／または、センサ回路と、センサ回路をＶ_Ｄおよび接地に選択的に結合する手段との両方を含む構造全体は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、エアロゾルジェット堆積等の、印刷エレクトロニクス製造方法を用いて製造してもよい。

【0059】

前述の装置は、モジュール、デバイス、またはセンサ配列の１つまたは複数として提供してもよい。

【0060】

図７は、本発明の方法７００を示すフローチャートである。

【0061】

ブロック７０１において、センサ回路の出力端子からセンサ回路自体を通ってこのセンサ回路の別の出力端子へと電流が流れることを防止する。ブロック７０２において、センサ回路の出力端子を、少なくとも第２のセンサ回路の出力端子と並列接続する。ブロック７０３において、センサ回路と第２のセンサ回路のいずれか一方を入力電圧および／または接地に結合する。ブロック７０４において、センサ回路と第２のセンサ回路の他方を入力電圧および／または接地から分離する。

【0062】

前述の方法において複数のセンサ回路を用いてもよく、センサ回路の１つまたは複数を選択して入力電圧／接地に結合し、残りの選択されていないセンサ回路を入力電圧／接地から分離してもよいことは理解されるであろう。

【0063】

図７のフローチャートは、多くのありうる例の中の１つを示したものである。示したブロックの順序は、絶対的に必要とされる順序ではなく、原則として、様々なブロックを異なる順序で実行することができる。すべてのブロックが必要であるわけではない。

【0064】

示されたブロックの特定の順序は、それらのブロックに対して必要な順序または好ましい順序が存在することを必ずしも意味するものではなく、ブロックの順序および配置は変更されてもよい。さらに、いくつかのブロックを省略することも可能である。

【0065】

特定の例において、１つまたは複数のブロックを異なる順序で、または時間的に重複して、順次または同時に実行してもよい。１つまたは複数のブロックは、いくつかの方法の組合せにおいて省略、追加、または変更してもよい。

【0066】

本開示のさらなる例によると、装置が提供され、当該装置は、前述の方法を当該装置が少なくとも実行できるように構成される手段を備える。

【0067】

装置の例は、様々な構成要素を含むことに関連して説明したが、当該構成要素は、当該装置の対応する処理要素またはプロセッサとして実装されるか、あるいは当該処理要素またはプロセッサによって制御される場合もあることを理解されたい。この点において、以下に記載する各構成要素は、前述の各構成要素の対応する機能を実行するように構成された任意のデバイス、手段、回路、または電気部品の配置の１つまたは複数であってもよい。例えば、電流が分枝の辺へと「逆流」することを防ぐセンサ回路のダイオードは、各出力端子と共通出力線の間、例えば、点ＢとＢ'との間の各辺に設けたスイッチまたはトランジスタに置き換えることができる。（しかしながら、トランジスタを用いると、電圧出力が小さいことと、トランジスタのチャネル抵抗の変動によって、センサ測定または検出の精度が低くなる場合がある。）

【0068】

先行する記載において説明された特徴は、明示的に記載された組合せ以外の組合せで用いられてもよい。本開示の例および添付の特許請求の範囲は、当業者に自明の任意の方法で適切に組み合わせてもよい。

【0069】

本文書内の「含む、備える（comprise）」という単語は、限定的な意味ではなく、非限定的な意味で使用される。したがって、「Ｙを含むＸ」に関してはすべて、「Ｘは１つのＹを含んでもよい」と「複数のＹを含んでもよい」の両方を意味する。限定的な意味を有する「含む、備える（comprise）」を意図する場合は、「〜を１つのみ含む」等と言及することにより、文脈内で明確にするであろう。

【0070】

本明細書において、「接続（connect）」、「結合（couple）」という語句やこれらの派生語は、協働しうるように互いに接続／結合されることを含む。また、「接続／結合」には、任意の数の中間要素やその組合せを含む場合があり、また中間要素を含まない場合もある。

【0071】

本発明の詳細な説明では、様々な例について言及した。例に関する特徴または機能の説明は、これらの特徴または機能が、その例に存在することを示す。本明細書中で「例（example）」、「例えば（for example）」、「〜てもよい、〜できる、〜場合がある（may）」として明確に言及されている場合でも、明確に言及されていない場合でも、このような特徴および機能が、少なくとも記載された例には存在することを意味する。すなわち、例として記載されている、記載されていないにかかわらず、これら特徴および機能が、他のいくつかの例またはすべての例に存在する可能性があり、また必ずしもそうではないことを意味する。このように、「例」、「例えば」、「〜てもよい、〜できる、〜の場合がある」は、ある例示群における特定の例であることを指す。上記特定の例の特性は、その特定の例のみの特性、上記例示群の特性、または上記例示群に属する一群の特性である場合がある。ここで、この上記例示群に属する一群は、上記例示群に属する全例示ではなく、一部の例示を含む。

【0072】

本明細書において、「任意／当該の［機能、要素、構成要素、手段...］（a/an/the ［feature、element、component、means …］）」という記述は、別途記載がないかぎり、「少なくとも１つの［機能、要素、構成要素、手段... ［（at least one ［feature、element、component、means …］）」として解釈される。

【0073】

前述のとおり、本開示のいくつかの例を説明したが、本明細書に記載したような構造および特徴の特定の例と同等の機能を提供するが、簡潔さと明確さのために上記の説明では省略した、代替の構造および方法の特徴がありうることを当業者は認識されるであろう。それでもなお、そのような代替の構造または方法の特徴が、本開示の例に関する前述の説明において明示的に除外されていないかぎり、前述の説明は、同等の機能を提供する代替の構造および方法の特徴への言及を暗黙的に含むものとして読むべきである。

【0074】

特定の例を参照して種々の特徴を記述してきたが、こうした特徴は、記述の有無を問わずその他の例にも含まれる場合がある。提示した例は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、変更が加えられることを理解されたい。

【0075】

前述のように本明細書において、とりわけ重要であると考えられる本開示の例の特徴に注目を集めるように努めてきた。しかし、前述の記載にて言及され、さらに／あるいは添付の図面に示された特許されうるすべての特徴およびそれらの組合せに対して、前述の記載や添付の図面にそうした特徴が特段強調されていたかどうかにかかわらず、本出願人はその保護を求めるものである点を理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】