DE69011672T2

DE69011672T2 - Flexibler taktischer sensor zum messen der druckverteilungen vom fuss und von dichtungen.

Info

Publication number: DE69011672T2
Application number: DE69011672T
Authority: DE
Inventors: Michael H. Quincy Ma 02169 Benjamin; Robert F. Boston Ma 02118 Golden; Robert M. Framingham Ma 01701 Podoloff; Jay Andover Ma 01810 Winters
Original assignee: Tekscan Inc
Current assignee: Tekscan Inc
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: WO1991009289A1; ATE110167T1; AU7162391A; CA2046663A1; EP0457900B1; JPH05506714A; JP3040160B2; EP0457900A1; KR100188168B1; AU623578B2; CA2046663C; DE69011672D1; US5033291A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Tastsensoren, insbesondere dünne, flexible Kraft- und Druckverteilungssensoren zur Messung der Kraft- und Druckverteilung zwischen einander gegenüberstehenden Gegenständen.

Hintergrund der Erfindung

Es gibt eine Anzahl verschiedener Typen von Meßumformern, die fähig sind Kräfte und Drücke zu messen. Ein Typ eines Kraftmeßumformers hat einen Sensor mit Elektroden, die auf zwei flexiblen Stützschichten angebracht sind, die so angeordnet werden, daß sich die Elektroden, getrennt durch ein druckempfindliches Widerstandsmaterial gegenüberstehen. Beispiele solcher Sensoren sind in den US-Patenten Nr. 4,734,034 und 4,856,993 beschrieben. Diese beiden Patente zeigen einen Sensor, der Zeilen- und Spaltenelektroden auf zwei Stützschichten aufweist, die so angeordnet sind, daß sie sich an einer Vielzahl von Orten kreuzen. Das druckempfindliche Material zwischen den Elektroden spricht auf Kräfte, die auf die entgegengesetzten Seiten des Sensors aufgebracht werden, an und liefert an jeder der Kreuzungen einen veränderlichen Widerstand, der kennzeichnend ist für die Kräfte an dieser Kreuzung. Solche Sensoren haben die Fähigkeit Messungen der Kraft an vielen unterschiedlichen Orten zu ermöglichen, mit einer Auflösung von 1,3 mm oder weniger.
Die Dünne und Flexibilität solcher Sensoren gestattet es, Kräfte zu messen ohne die Gegenstände, die diese Kräfte liefern, nennenswert zu stören. Dies ist speziell wichtig bei gewissen Arten von Instrumenten, bei denen die zu messenden Kräfte sich erheblich ändern, wenn der Kraftsensor die Bewegung der Gegenstände wesentlich stört.
Die Kraftsensoren in den oben erwähnten Patenten können die Kräfte in Situationen, bei denen die auf den Sensor aufgebrachten Kräfte nur eine kleine Kraftkomponente in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Sensors aufweisen, genau messen. In Situationen, bei denen beachtliche Scherkräfte auftreten, kann sich die Leistung der in diesen Patenten beschriebenen Kraftsensoren verschlechtern. Zusätzlich ist die Verbindung mit den Elektroden so, daß der Sensor nicht leicht auf verschiedene Anwendungen, die unterschiedlich geformte Sensoren erfordern, zugeschnitten werden kann.
Daher stellt ein Sensor, der bei Anwendungen, bei denen Scherkräfte auftreten, verwendet werden kann und der entsprechend den Bedürfnissen der unterschiedlichen Anwendungen leicht verändert werden kann, eine wünschenswerte Verbesserung dar. Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wird ein Sensor zur Messung von äußeren Kräften, die auf die gegenüberliegenden Seiten des Sensors aufgebracht werden, zur Verfügung gestellt, der aufweist: eine Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden, angebracht auf und gestützt von einer dünnen flexiblen Stützschicht aus einem isolierenden Material, um einen ersten Satz von Elektroden zur Verfügung zu stellen; eine zweite Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden angebracht auf und getragen von einer dünnen flexiblen Stützschicht aus einem isolierenden Material, um einen zweiten Satz von Elektroden zur Verfügung zu stellen; die ersten und die zweiten Elektrodensätze werden so positioniert, daß die ersten und zweiten Elektrodensätze einander gegenüberstehen und so angeordnet, daß die Elektroden des ersten Satzes die Elektroden des zweiten Satzes in einem Winkel kreuzen, um eine Vielzahl von Elektrodenkreuzungen zu liefern, bei denen die Elektroden des ersten Satzes die Elektroden des zweiten Satzes kreuzen; eine Lage druckempfindlichen Widerstandsmaterials, das auf mindestens einem der Elektrodensätze angebracht ist, so daß das Widerstandsmaterial an jeder Kreuzung zwischen den Elektroden liegt; Mittel zur Sicherung dieser ersten und zweiten Elektrodensätze in dieser einander gegenüberstehenden Art; eine Vielzahl von Anschlüssen, die auf der flexiblen Stützschicht für mindestens einen der Elektrodensätze angebracht sind, wobei jeder der Anschlüsse mit einer entsprechenden Elektrode des Elektrodensatzes verbunden ist, wobei die Anschlüsse den Sensor mit einer externen Schaltung verbinden; eine Vielzahl von Verbindungsleitungen, die auf dieser Stützschicht angebracht sind, wobei jede Leitung mit einer der entsprechenden Elektroden verbunden ist, um jeden Anschluß mit seiner zugehörigen Elektrode zu verbinden; dadurch gekennzeichnet daß die Leiter mit ihren zugehörigen Elektroden zwischen deren Enden verbunden sind; daß die dünne flexible Isolationsschicht über einer Vielzahl von Verbindungsleitungen angebracht ist und daß diese Isolationsschicht Löcher hat, durch die eine elektrische Verbindung zwischen jeder der Verbindungsleiter und den zugehörigen Elektroden hergestellt wird. Dadurch umfaßt die vorliegende Erfindung einen Kraft- und Drucksensor, bei dem zwei Stützschichten vorhanden sind, auf denen je ein Satz von Elektroden angebracht ist, die sich kreuzen, wenn die beiden in eine Position nebeneinander gebracht werden. Die Leiter, die die Elektroden mit der äußeren Elektronik verbinden, sind elektrisch mit jeder Elektrode zwischen den Enden der Elektrode verbunden. Das wird durch Leiter erreicht, die zwischen den Elektroden und der Stützschicht und einer zusätzlichen dielektrischen Schicht verlaufen, um die Leiter von den Elektroden zü isolieren. Diese Anordnung erlaubt es, den Kraftund Drucksensor entlang der Kanten zu beschneiden, so daß der Sensor so gestaltet werden kann, daß er bei verschiedenen Anwendungen paßt.
Unter einen zweiten Gesichtspunkt liefert die Erfindung einen Sensor zur Messung externen Kräfte, die an entgegengesetzten Seiten auf ihn aufgebracht werden, der aufweist: eine erste Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden, angebracht auf und getragen von einer dünnen flexiblen Stützschicht aus einem isolierenden Material, um einen ersten Satz von Elektroden zur Verfügung zu stellen;
eine zweite Vielzahl von flexiblen leitenden Elektroden, angebracht auf und getragen von einer dünnen flexiblen Stützschicht aus einem isolierenden Material, um einen zweiten Satz von Elektroden zur Verfügung zu stellen;
die ersten und die zweiten Elektrodensätze werden so positioniert, daß die ersten und zweiten Elektrodensätze einander gegenüberstehen und so angeordnet, daß die Elektroden des ersten Satzes die Elektroden des zweiten Satzes in einem Winkel kreuzen, um eine Vielzahl von Elektrodenkreuzungen zu liefern, bei denen die Elektroden des ersten Satzes die Elektroden des zweiten Satzes kreuzen; eine Lage druckempfindlichen Widerstandsmaterials, das auf mindestens einem der Elektrodensätze in einem Muster angebracht ist, so daß das Widerstandsmaterial an jeder Kreuzung zwischen den Elektroden liegt; und Mittel zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit diesen ersten und zweiten Elektrodensätzen, dadurch gekennzeichnet, daß Gebiete auf diesen ersten und zweiten Elektrodensätzen zwischen den Elektrodenkreuzungen vorgesehen sind, und eine Klebeschicht auf mindestens eine der ersten und zweiten Elektrodensätze in diesen Gebieten zwischen den Elektrodenkreuzungen aufgebracht ist, um diese ersten und zweiten Elektrodensätze in dieser gegenüberliegenden Weise zu sichern.
In dieser Art kann der Kraftsensor ein Klebematerial aufweisen, das zwischen den Elektroden in einem Muster angebracht ist, das es erlaubt, daß Luft, die zwischen den beiden Sensoren eingeschlossen wurde, entweichen kann, während immer noch eine feste Verbindung an mehreren Punkten zwischen den Elektrodensätzen gegeben ist, um Scherkräften zu widerstehen. Die Dicke der Klebeschicht kann variiert werden, um verschiedene Empfindlichkeiten zu erhalten. Eine dickere Schicht kann verwendet werden, um einen Kraftschwellwert zu liefern, unterhalb dessen kein Ausgangssignal produziert wird, während eine dünnere Klebeschicht verwendet werden kann, um den Sensor mit einer Vorlast zu beaufschlagen. Eine Variation der Dicke des Klebematerials über der Oberfläche des Sensors kann verwendet werden, um auf einfache Art einen Sensor zur Verfügung zu stellen, der an unterschiedlichen Orten eine unterschiedliche Empfindlichkeit aufweist.
Die vorliegende Erfindung weist gegenüber vorbekannten Kraftsensoren erhebliche Vorteile in vielen Anwendungen auf, einschließlich der speziellen Verwendung eines Kraftsensors in einer Dichtung, um eine Vorrichtung zu Verfügung zu stellen, mit dem die Gleichförmigkeit des Drucks über der Dichtung zwischen den zwei zusammengefügten Oberflächen, die durch diese Dichtung abgedichtet werden, bestimmt werden kann.

Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung kann besser verstanden werden anhand der Beispiele, die in der nachffolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen geliefert werden, von denen:
Fig. 1A eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit der Positionierungen der Elektroden zeigt;
Fig. 1B die unterschiedlichen einzelnen Lagen des Sensors zeigt;
Figuren 2A&B die Stützschicht mit den auf ihr angebrachten Verbindungsleitungen zeigen;
Figuren 3A&B die Isolationsschicht des Sensors zeigen;
Figuren 4A&B die Verbindungsleiter der Elektroden zeigen;
Figuren 5A&B die Muster des auf den Elektrodenleitern aufgebrachten druckempfindlichen Materials zeigen;
Figuren 6A&B die Muster der Klebeschicht, die auf den zwei Hälften des Sensors angebracht ist, zeigen;
Fig. 7 das Muster der aufgebrachten Klebepunkte zeigt;
Fig. 8 zeigt, wie die Klebeschicht wirkt, um die Schichten des Sensors voneinander getrennt zu halten; und
Fig. 9 zeigt, wie eine dickere Klebeschicht verwendet werden kann, um einen Druckschwellwert zu liefern.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Im folgenden Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Messung der Kräfte zwischen einem Fuß und einem Schuh verwendet, um die Konstruktion und die Merkmale der Erfindung zu zeigen. Es sei angemerkt, daß die unten beschriebenen Möglichkeiten und Vorteile in gleicher Weise bei anderen Anwendungen, bei denen Kraft oder Druck gemessen werden müssen, hervortreten.
In Fig. 1A ist allgemein die Konstruktion eines Fußdruckverteilungssensors, der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, dargestellt. Fig. 1A zeigt einige der Lagen des Sensors. In Fig. 1A ist ein Sensor mit kreuzenden Elektroden in einem fußförmigen Gebiet 10 vorgesehen. Im Gebiet 10 erstrecken sich eine Vielzahl von Elektroden 12 in einer Richtung ungefähr längs zum Fuß, und eine zweite Vielzahl von Elektroden 14 erstrecken sich qüer über das Sensorgebiet 10. Der Einfachheit halber wird auf die Elektrodensätze 10 und 12 in Form von Spalten- und Zeilenelektroden Bezug genommen. Diese Elektrodensätze werden von flexiblen Stützschichten gehalten, die genauer weiter unten beschrieben sind, und sie sind getrennt durch ein druckempfindliches Material. Kraft, die auf die einander gegenüberliegenden Seiten des Sensorgebietes 10 aufgebracht wird, bewirkt eine Veränderung des Widerstands an jeder der Kreuzungen zwischen den Zeilenelektroden 14 und den Spaltenelektroden 12 als eine Funktion der Größe der Kraft an jeder Kreuzung.
Jede der Zeilen- und Spaltenelektroden hat einen zugehörigen Leiter, der mit seiner entsprechenden Elektrode elektrisch verbunden ist und der sich entlang eines Vorsprungs 16 aus dem Kraftmeßgebiet 10 heraus erstreckt. In Fig. 1A ist ein Teil des Spaltenelektrodenleiters 18, der sich entlang des Vorsprungs 16 erstreckt, gezeigt. Der Spaltenleiter 18 erstreckt sich aufwärts bis zu einem Verbindungsgebiet 19, an das ein Verbindungsstecker zur elektrischen Verbinüung von jeder der Elektroden mit einer externen Meßeinheit angebracht werden kann.
In der Anwendung wird der Sensor in einem Schuh oder einer orthopädischen Vorrichtung angebracht, um die Kräfte zwischen dem Fuß einer Person und der stützenden Oberfläche unter dem Fuß zu messen. Das Sensorgebiet 10 wird entlang der Sohle des Schuhs angebracht und der Vorsprung 16 ragt nach oben entlang den Seiten des Knöchels und des Beines, um es zu ermöglichen, daß ein Verbindungsstecker an den Sensor angebracht werden kann. Wie weiter unten genauer beschrieben ist, ist der Sensor so konstruiert, daß die äußere Kante des Sensors beschnitten werden kann, um das Kraftmeßfeld 10 an die spezielle Größe und Form des Fußes und des Schuhes, der gemssen werden soll, anzupassen.
Die in Fig. 1A gezeigte Struktur umfaßt eine Vielzahl von verschiedenen Schichten, die weiter unten beschrieben werden und von denen nicht alle in Fig. 1A gezeigt sind. Fig. 1B zeigt allgemein die Beziehung der Schichten, wie sie in einem zusammengesetzten Sensor vorliegen und stellt einen Schnitt durch das Sensorgebiet 10 dar, wie das in Fig. 1A angezeigt ist. Fig. 1B zeigt jede der Schichten in einer Seitenansicht, wobei jede der Bezeichnungsnummern der verschiedenen Schichten mit den Nummern der folgenden Figur übereinstimmt, die eine Draufsicht dieser Schicht zeigt. Der Sensor besteht aus einem oberen Teil 8, der die Zeilenelektroden 14 umfaßt, und einem unteren Teil 9, der die Spaltenelektroden 12 umfaßt. Die Bezeichnungen oben und unten beziehen sich nur auf die Figuren, da der Sensor unabhängig von seiner Ausrichtung arbeitet.
Bezugnehmend auf Fig. 1B bezeichnen die äußersten Schichten 1a und 1b das Trägermaterial auf dem die anderen Schichten aufgebracht sind und das die hauptsächliche physische Stütze für diese zusätzlichen Schichten bildet. (Die Stützschicht ist vollständiger in den Figuren 2A und 2B gezeigt). Die Stützschicht sollte aus isolierendem Material gemacht sein und sollte dünn, kräftig und flexibel sein. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Stützschicht aus Mylar in einer Dicke von 0,025 mm oder einem ähnlichen Material hergestellt. In den Figuren 2A und 2B sind Stützschichten 1a und 1b gezeigt, deren äußerer Rand durch die Außenlinien 32 beziehungsweise 30 dargestellt ist. Die Stützschichten sind in den Figuren 2A und 2B getrennt gezeigt. Bei manchen Anwendungen können die zwei Stützschichten aus einem einzigen Material hergestellt sein und der Sensor wird durch das Falten der Stützschicht zusammengesetzt.
Die nächsten Schichten sind die Leiter 2a und 2b, die auf jede der Stützschichten aufgebracht sind. Die Figuren 2A und 2B zeigen die Anordnung einer Vielzahl von Leitern 18 und 20 für die Verbindung jeder der Spalten- und Zeilenelektroden mit einem zugehörigen Anschlußstück. In Fig. 2A sind eine Vielzahl von Anschlußstücken 24 für jede der Zeilenelektroden am Ende des Vorsprungs 16 auf der Mylarstützschicht 32 vorgesehen. Jedes dieser Anschlußstücke besteht aus einem runden Anschlußpunkt, der das Ende von einem der einzelnen Leiter 20 bildet, der von jedem Anschlußstück 24 entlang des Vorsprungs 16 zum Sensorgebiet 10 verläuft. Im Sensorgebiet 10 sind die Zeilenleiter so angeordnet, daß sie unterhalb einer zugehörigen Zeilenelektrode enden. Die spezielle Anordnung, die in Fig. 2A gezeigt ist, ergibt eine Verbindung zwischen Leitern und Elektroden zwischen den Enden der Zeilenelektroden. Wie man weiter unten sieht, kann man dadurch den zusammengesetzten Sensor entlang der Kanten beschneiden und ihn damit passenden für eine spezielle Anwendung machen. Natürlich kann der Sensor nicht am Punkt 17 beschnitten werden, wo der Vorsprung 16 die Verbindung mit dem Sensorgebiet 10 herstellt. Dies macht aber nur einen kleinen Teil der Außenkante des Sensors aus und ergibt keine wesentliche Einschränkung der Möglichkeit, den Sensor an verschiedene Fußgrößen und Fußformen anzupassen.
In ähnlicher Weise sind in Fig. 2B eine Vielzahl von Anschlußstücken 22 jeweils mit den zugehörigen Spaltenleitern 18 verbunden. Die Spaltenleiter verlaufen entlang des Vorsprungs 16 in das Sensorgebiet 10. Im Sensorgebiet 10 ist jeder der Spaltenleiter 18 so angeordnet, wie das in Fig. 2B gezeigt ist, so daß er die zugehörige Spaltenelektrode zwischen ihren Enden schneidet.
Die Zeilen- und Spaltenleiter werden auf ihren entsprechenden Stützschichten, vorzugsweise durch Aufbringen einer leitfähigen Silbertinte im Siebdruck auf die Stützschichten, angebracht. Tinten wie Chomerics 4430 oder Acheson Colloids Electroday 47155 mit einem trockenen Niederschlag von mindestens 0,013 mm ergeben Leiter mit einem Gesamtwiderstand von weniger als 500 Ohm. Die typische Behandlung beträgt 3-5 Minuten bei 71 ºC. Obwohl passende Leiter mit einer Vielzahl von Techniken (Ätzen, Sputtern etc.) hergestellt werden können, stellt diese Methode ein genaues und nicht teures Verfahren zur Herstellung der gewünschten Leiterkonfiguration für den Sensor dar.
Der Widerstand an jeder der Elektrodenkreuzungen stellt die Kräfte an dieser Kreuzung dar und wird von einer hier nicht dargestellten oder beschriebenen äußeren Elektronik gemessen. Entsprechende Schaltungen zur Durchführung dieser Messungen sind im Detail in den oben angeführten US Patenten Nr.: 4,734,034 und 4,856,993 beschrieben. Die Meßschaltung wird mit dem Sensor mit einem Clip oder einem Verbindungsstück, das am Anschlußstück 19 angebracht wird, verbunden. Die Anschlußstücke 22 und 24 bestehen aus einer Vielzahl von Punkten, die typischerweise größer sind als die Leiter 18 und 20, um somit einen Toleranzbereich zu schaffen bei einem Fluchtungsfehler zwischen Leiter und Punkten. Die Verbindung zu den Zeilenanschlußstücken 24 erfolgt durch ein Loch 26 in der Stützschicht 1b, die die einander gegenüberliegenden Spaltenelektroden trägt. Ähnlich erfolgt die Verbindung zu den Spaltenanschlußstücken 22 durch ein entsprechendes Loch 28 in der Stützschicht 1b für die Zeilenelektroden.
Zurückkommenden auf Fig. 1B hat jede der Zeilen- und Spaltenleitersätze 2a und 2b eine darauf angebrachte dielektrische Schicht, die die Leiter von den Zeilen- und Spaltenelektroden isoliert, bis auf die Enden der Leiter, wo die Leiter elektrisch mit den Elektroden verbunden sind. Die Anordnung der dielektrischen Schichten ist genauer in den Figuren 3A und 3B gezeigt. In Fig. 3A ist eine dielektrische Schicht 3a oben in der gezeigten Ausgestaltung auf den Zeilenleitern angebracht. Die dielektrische Schicht 3a besitzt eine Vielzahl von Öffnungen 34, durch die die Anschlußstückenden von jedem der Zeilenleiter 20 elektrisch mit ihren zugehörigen Zeilenelektroden verbunden sind. In ähnlicher Weise besitzt die dielektrische Schicht 3b über den Spaltenleitern eine Vielzahl von Öffnungen 36, durch die die Spaltenleiter und die Elektroden elektrisch verbunden sind. Jede der dielektrischen Schichten 3a und 3b besitzt entsprechende Öffnungen 38 und 40, durch die ein Zugang für den Leiter zu den Anschlußstücken 22 und 24 vorgesehen ist. Die dielektrischen Schichten sind typischerweise durch Siebdruck einer Schicht aus gefülltem thermoplastischen Epoxy (wie Emerson und Coming ME5146) über den Leitern aufgetragen. Typischerweise muß eine Schicht aufgetragen werden, die mindestens 0,005 mm dicker ist als die Leiter, um die nötige elektrische Isolierung zu erhalten. Andere Verfahren können auch verwendet werden, um die dielektrischen Schichten auszubilden, wie zum Beispiel die Anwendung von ultraviolett behandelten Überzügen, wie zum Beispiel Acheson Colloids ML25089, oder die Anwendung einer Zwischenschicht eines isolierenden Films, wie Polyester oder Kapton.
Oben auf den dielektrischen Schichten 3a und 3b ist eine Reihe von leitenden Streifen 4a und 4b angebracht, die die entsprechenden Zeilen- und Spaltenelektroden bilden. In den Figuren 4A und 4B ist die Anordnung der Zeilen- und Spaltenelektroden 4a und 4b gezeigt. Die gestrichelten Linien 100 zeigen die äußeren Kanten des Ober- und Unterteils des Sensors. Die Zeilen- und Spaltenelektroden 4a und 4b werden durch Siebdruck einer Silbertinte oben auf die dielektrischen Schichten aufgebracht in der gleichen Art, in der die Zeilenund Spaltenleiter, wie oben beschrieben, aufgebracht wurden. In der dargestellten Ausführungsform zur Messung von Fußkräften sind die Zeilen- und Spaltenelektroden im Abstand von 5 mm angebracht um Elektrodenkreuzungen im 5 mm Raster zu liefern. Eine erhöhte Auflösung kann leicht durch einen dichteren Elektrodenabstand erreicht werden. Mit üblichen Siebdrucktechniken können Elektrodenabstände von 1,3 mm oder weniger leicht und kostengünstig erzielt werden.
Die in Fig. 4A gezeigten Zeilenelektroden 4a sind aus einer Reihe gerader Linien zusammengesetzt. In Fig. 4B sind die Spaltenelektroden in einer Anordnung gezeigt in der Art, daß einige der Elektroden aus einer Reihe versetzter gerader Linien zusammengesetzt sind, die elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Anordnung liefert eine passendere Oberflächengestaltung für das Herstellen der Verbindungen zwischen den Spaltenelektroden und ihren entsprechenden Leitern in der Nähe des Zentrums jeder der Elektroden. Dies gestattet es den größten Teil des Materials des äußeren Umfangs wegzuschneiden, um den Sensor an die verschiedenen Anwendungen anzupassen. Die Zuordnung einer speziellen Kreuzung der Zeilen- und Spaltenelektroden zu einem physikalischen Ort wird leicht mittels eines Computers oder anderer digitaler Elektronik in der Meßschaltung erreicht. Es sollte klar sein, daß andere Konfigurationen als die gezeigte verwendet werden können, einschließlich anderer Arten der linearen Kombinationen, Kurven und Kreise. Es können zum Beispiel die Zeilen- und Spaltenelektroden ersetzt werden durch Elektroden, die konzentrische Kreise bilden und durch eine Vielzahl von radialen Elektroden, um einen Sensor zu erhalten, der direkt ein Auslesen nach Polarkoordinaten erlaubt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die einzige Einschränkung bei den Sensorkonfigurationen die, daß jede der "Zeilen" und "Spalten" sich an nur einem Ort kreuzen.
Zwischen jeder der Kreuzungen der Zeilen- und Spaltenelektroden muß eine druckempfindliche Widerstandsschicht vorgesehen sein. In der beschriebenen Ausführungsform ist ein druckempfindliches Widerstandsmaterial oben auf beiden Elektrodensätzen angebracht. Mit anderen Worten, jede Zeilenelektrode 4a hat einen darauf angebrachten Streifen druckempfindlichen Widerstandsmaterials 5a und jede Spaltenelektrode 4b hat einen zugehörigen darauf angebrachten Streifen druckempfindlichen Widerstandsmaterials 5b. Obwohl der Sensor mit einer Schicht druckempfindlichen Widerstandsmaterials, die auf nur einem Elektrodensatz angebracht ist, arbeitet, ist dieser Aufbau empfindlich gegenüber Kurzschlüssen zwischen Zeilenund Spaltenelektroden, die von Fehlern in der druckempfindlichen Widerstandsschicht herrühren. Indem man druckempfindliches Widerstandsmaterial auf beide Elektroden aufbringt, verringert man solche Fehler. Es können andere Anordnungen des druckempfindlichen Widerstandsmaterials auf den Zeilen- und Spaltenelektroden verwendet werden. Solche Anordnungen sind genauer im vorher erwähnten U.S. Patent Nr. 4,856,993 beschrieben.
Das druckempfindliche Widerstandsmaterial muß in einer durchgehenden Schicht über den Zeilen- und/oder Spaltenelektroden angebracht werden. Eine solche Konstruktionsmethode verhindert aber den Widerstand des Sensors gegenüber Verformungen, wenn er Scherkräften unterworfen wird. Wie unten beschrieben ist, verbindet in der beschriebenen Ausführungsform die Klebeschicht die zwei dieelektrischen Lagen miteinander. Wenn das druckempfindliche Widerstandsmaterial in einer durchgehenden Schicht aufgebracht wird, liegt die Klebeschicht weniger stark an den Sensorteilen wegen der verminderten Stärke des druckempfindlichen Widerstandsmaterials verglichen mit dem Dielektrikum aus Epoxy.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das druckempfindliche Widerstandsmaterial aus Cho-Shield 4402 Tinte, produziert von Chomerics Corporation in Woburn, Massachusetts, hergestellt sein. Andere geeignete Materialien sind in den vorher erwähnten Patenten beschrieben und umfassen Tinten auf der Basis von Molybden-Disulfid und andere gut bekannte druckempfindliche Widerstandsmaterialien.
Die zwei Teile des Drucksensors einschließlich der Schichten 1a bis 4a und 1b bis 4b sind durch eine oder mehrere Klebeschichten dazwischen aneinandergefügt.
Bei der Benutzung des beschriebenen Fußdrucksensors kann eine Person laufen oder andere athletische Übungen machen, während der Sensor verwendet wird, um die Fußdruckverteilung zu messen. Während dieser Übungen können erhebliche Scherkräfte an den äußeren Oberflächen des Sensors auftreten, die versuchen, die oberen und unteren Lagen seitlich zueinander zu verschieben. Bei früheren Sensoren waren die oberen und unteren Schichten üblicherweise nur in einem schmalen Bereich des Drucksensorgebiets, wie zum Beispiel entlang der Peripherie, miteinander verbunden. Wenn Scherkräfte auf einen solchen Sensor einwirkten, wurde die örtliche Genauigkeit der Messungen vermindert, wenn die Zeilen- und Spaltenelektroden sich gegeneinander verschoben. In extremen Fällen konnten die Scherkräfte und die senkrecht wirkenden Kräfte bewirken, daß die druckempfindliche Schicht oder sogar die Elektroden selber abgerieben wurden, was zum Versagen des Sensors führte. Es wurde herausgefunden, daß eine Klebeverbindung zwischen den oberen und unteren Schichten, die sich über das gesamte Sensorgebiet erstreckt, einen Sensor ergibt, der großen Scherkräften widerstehen kann ohne daß eine verminderte örtliche Meßgenauigkeit oder sogar der Ausfall des Sensors eintrat.
Es wurde auch herausgefunden, daß es gut ist, die Klebeschicht in einem Muster aufzubringen, das es Luft oder anderen Gasen, die sich zwischen den oberen und unteren Schichten des Sensors befinden, erlaubt, zu entweichen, wenn Druck auf den Sensor aufgebracht wird. Zum Beispiel wird in der beschriebenen Ausführungsform zur Messungen von Fußdrücken, ein großer Teil der Kraft typischerweise auf dem größten Teil des Sensorgebietes 10 in einer sehr kurzen Zeit aufgebracht. Eine kleine Menge Luft, die im Sensor eingeschlossen ist, würde den Sensor wegblasen, wenn keine Vorrichtungen vorgesehen sind, um diese Luft zur Außenseite abzuführen.
In der beschriebenen Ausführungsform, sind eine Vielzahl von Klebepunkten auf jede der oberen und unteren Schichten aufgebracht, wie das in den Figuren 6A und 6B gezeigt ist. Die Punkte sind so angeordnet, daß wie unten beschrieben, in den Quadraten, die von den umgebenden Elektroden gebildet werden, jeweils ein Klebepunkt auf jede der oberen und unteren Schichten aufgebracht ist. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet einen siebdruckfähigen Kleber, wie zum Beispiel einen Kleber mit der Katalognummer 205,4714 der General Formulations, Inc. of Sparta, Michigan. Es wurde herausgefunden, daß eine Lage Klebstoff mit einer Dicke von 0,013 bis 0,025 mm, die auf jede Hälfte des Sensors aufgebracht wird, eine geeignete Verbindung ergibt. Andere Kleber vom Acryl- oder Silicontyp können bei der Erfindung verwendet werden. Wahlweise kann auch nur eine Klebeschicht entweder auf die oberen oder unteren Lagen des Drucksensors aufgebracht werden.
Andere Muster können verwendet werden, die ein Abführen der Gase aus dem Inneren des Drucksensors ermöglichen, wie zum Beispiel gerade Klebstoffstreifen zwischen den Elektroden. In diesem Fall würde das Klebemuster im allgemeinen den Gebieten zwischen den Elektroden entsprechen, wie das in Fig. 5 gezeigt ist. Ein solches Muster ergibt jedoch einen längeren Pfad durch den im Innern eingeschlossene Gase laufen müssen, um nach draußen zu entweichen. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß der Sensor durch ein plötzliches Aufbringen von Kräften auf dem gesamten Sensorgebiet, zerstört wird. Andererseits bietet die Verwendung von Streifen eine größere Klebekraft und damit einen größeren Widerstand gegen Scherkräfte. In einigen Beispielen, wie zum Beispiel bei Dichtungen werden zwei abdichtende Oberflächen langsam zusammengebracht indem Schrauben nach unten gedreht werden, wobei der zunehmende Widerstand gegen Scherkräfte durch die zusätzliche Verklebung vorteilhaft sein kann.
Das Muster, in dem die Klebepunkte 6a und 6b aufgebracht werden, beeinflußt die Empfindlichkeit des Kraftsensors. Bei der beschriebenen Ausführungsform zur Messung von Fußkräften wurde herausgefunden, daß die Anbringung von Klebepunkten in jedem Quadrat zwischen den Elektroden, die Empfindlichkeit des Sensors erhöht und einen brauchbaren Sensor ergibt. In Fig. 7 ist diese Anordnung gezeigt. In Fig. 7 stellen die vertikalen Balken 42 die Säulenelektroden dar, die die Elektrodenleiter und das druckempfindliche Widerstandsmaterial über den Leitern umfassen. In ähnlicher Weise stellen die Balken 44 die Zeilenelektroden dar. Die Klebepunkte 46 sind zwischen den anderen Elektroden in einem Muster, das einem Damespielbrett entspricht, angeordnet. Die Klebepunkte fungieren bis zu einem gewissen Grad als Druckfedern, die die oberen und unteren Schichten des Sensors voneinander entfernt halten. In Fig. 8 ist eine Zeilenelektrode 4a bedeckt mit druckempfindlichem Material 5a gezeigt, wie sie eine Spaltenelektrode 4b, auch bedeckt mit einer Schicht druckempfindlichen Materials 5b, kreuzt. Es sind zwei Klebepunkte 46 und 48 gezeigt, die am nächsten der Zeilen- und Spaltenelektroden liegen. Diese Klebepunkte sind etwas elastisch und widerstehen den Kräften, die den Kraftsensor zusammenzupressen versuchen. Wenn ein anderes Paar Klebepunkte direkt neben und auf der anderen Seite der Kreuzung vorhanden ist, wie das durch die gepunkteten Linien 40 gezeigt ist, wird der Widerstand der Klebepunkte gegenüber Druckkräften stark erhöht, was die Empfindlichkeit des Sensors vermindert. Durch die Flexibilität des Stützmaterials und der anderen Schichten, die den Sensor aufbauen, wie das hierin beschrieben ist, führt das Weglassen jedes anderen Klebepunktes zu einer genügenden Flexibilität des Sensors, um eine gewünschte Empfindlichkeit zu erhalten.
Der oben beschriebene Effekt kann verwendet werden, um einen Sensor zu bauen, der eine variable Empfindlichkeit über seinem Gebiet aufweist. Zum Beispiel stellt ein Sensor, der mehr Klebepunkte in einem Gebiet hat und weniger Klebepunkte in einem anderen Gebiet, zwei unterschiedliche Grade von Empfindlichkeit in den beiden verschiedenen Gebieten dar.
Eine andere Möglichkeit, die Empfindlichkeit des Sensors zu variieren besteht darin, die Dicke der Klebeschicht beim Aufbringen auf den Sensor zu variieren. Beim Aufbringen von Klebeschichten, deren kombinierte Dicke genügend groß ist, um die oberen und unteren Teile 8 und 9 des Sensors so zu trennen, daß eine kleine Lücke zwischen den beiden Schichten druckempfindlichen Materials 5a und 5b entsteht, kann ein Sensor hergestellt werden, der einen gewissen Kraftbetrag erfordert, bevor die druckempfindlichen Schichten sich berühren und zu leiten beginnen. Dies ergibt einen Kraftschwellwert, der überwunden werden muß, bevor der Sensor ein Ausgangssignal liefert. Eine solche Konstruktion ist in Fig. 9 gezeigt, bei der die kombinierten Punkte 42 eine Dicke haben, die ausreicht die druckempfindlichen Materialien 5a und 5b der Zeilen und Spalten durch einen schmalen Zwischenraum 44 zu trennen.
Umgekehrt können die Klebepunkte mit einer Dicke aufgebracht werden, die geringfügig kleiner ist als die Höhe der Elektroden, so daß die Zeilen- und Spaltenelektroden zusammengeschoben werden. Dies ergibt eine Vorbelastung des Sensors, der seine Empfindlichkeit erhöht.
Eine andere Anwendung des hier beschriebenen Kraftsensors kann bei Dichtungen erfolgen. Dichtungen sind aus Materialien, die etwas zusammenpreßbar sind und zwischen zwei benachbarte Oberflächen plaziert werden, um eine Abdichtung zwischen ihnen zu erhalten. Häufig sind Dichtungen sehr hohen Drücken ausgesetzt. Eine typische Anwendung einer Dichtung erfolgt in einem Fahrzeugmotor, wo eine Dichtung verwendet wird, um eine Abdichtung zwischen dem Motorblock und dem Zylinderkopf zu erhalten. Bei solchen Anwendungen, werden eine Zahl von Schrauben mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen, um einen konstanten Druck über die benachbarten Oberflächen, die die Dichtung zusammenpressen, um eine Abdichtung zu erreichen, zu erhalten. Es gibt viele Dinge, die ein solches System außer Funktion setzen können. Zum Beispiel kann Ruß oder Dreck auf den Gewinden der Schrauben und Muttern ein hohes abgelesenes Drehmoment ergeben, obwohl nur ein kleiner oder gar kein Druck auf die Dichtung ausgeübt wird. Durch das Vorsehen eines Kraftsensors vom oben beschriebenen Typ entweder innerhalb der Dichtung oder als Teil der Dichtung können die Preßkräfte auf die Dichtung über ihr gesamtes Gebiet gemessen werden, um eine direkte Anzeige zu liefern, daß die Dichtung ordentlich zusammengepreßt wird. Zum Beispiel können eine oder beide Stützschichten aus einem zusammenpreßbaren Material hergestellt sein, um sowohl die abdichtende Wirkung einer Dichtung auszuüben als auch die Möglichkeit zu haben, die Druckverteilung zu messen. Wahlweise kann ein Kraftsensor, wie er in den Figuren 1-7 gezeigt ist, auf einer Dichtung oder einem Dichtungsmaterial laminiert oder anderweitig befestigt werden. Andere Anwendungen, bei denen solche Dichtungen hilfreich sind, sind bei Kühlschranktüren gegeben. Speziell bei kommerziellen Kühlgeräten können die Dichtungen, die die Türen abdichten, deformiert werden und so die Kosten für die Aufrechterhaltung der Kühlung merklich erhöhen. Ein Kraftsensor in solch einer Dichtung erlaubt, es Lücken in der Abdichtung sofort zu entdecken.
Es sollte offensichtlich sein, daß die vorangegangene Beschreibung der Erfindung nur anhand eines Beispiels erfolgt ist und daß die hierin beschriebenen Ausführungs formen abgeändert oder angepaßt werden können, indem man die Prinzipien der Erfindung auf verschiedene Situationen anwendet. Daher sollen die hierin beschriebenen Ausführungs formen nicht als eine Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden, sondern die Erfindung sollte nur in Übereinstimmung mit dem folgenden Ansprüchen ausgelegt werden.

Claims

1. Sensor (10) zur Messung von externen Kräften, die von entgegengesetzten Seiten auf ihn aufgebracht werden, bestehend aus:

einer ersten Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden (12), angebracht auf und getragen von einer dünnen, flexiblen Stützschicht (1a) aus einem isolierenden Material, um einen ersten Elektrodensatz (8) zur Verfügung zu stellen;

einer zweiten Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden (14), angebracht auf und getragen von einer dünnen, flexiblen Stützschicht (1b) aus einem isolierenden Material, um einen zweiten Elektrodensatz (9) zur Verfügung zu stellen;

wobei die ersten und zweiten Elektrodensätze (8, 9) mit ersten und zweiten sich gegenüberstehenden Elektroden (12, 14) so angeordnet sind, daß die Elektroden (12) des ersten Satzes (8) die Elektroden (14) des zweiten Satzes (9) in einem Winkel kreuzen, um eine Vielzahl von Elektrodenkreuzungen zu bilden, bei denen die Elektroden (12) des ersten Satzes (8) die Elektroden (14) des zweiten Satzes (9) kreuzen;

einer Schicht druckempfindlichen Widerstandsmaterials (5a, 5b), die auf wenigstens einem der Elektrodensätze (8, 9) so in einem Muster aufgebracht ist, daß das Widerstandsmaterial (5a, 5b) an jeder Kreuzung zwischen den Elektroden (12, 14) liegt; und aus Vorrichtungen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zum ersten und zweiten Elektrodensatz (8, 9); dadurch gekennzeichnet, daß auf diesem ersten und zweiten Elektrodensatz zwischen Elektrodenkreuzungen Gebiete vorgesehen sind und daß eine haftende Schicht (46, 48) auf wenigstens einem der ersten und zweiten Elektrodensätze (8, 9) auf diesen Gebieten zwischen den Elektrodenkreuzungen angebracht ist, um die ersten und zweiten Elektrodensätze in dieser einander gegenüberstehenden Weise zu befestigen.

2. Sensor nach Anspruch 1 bei dem die haftende Schicht (46, 48) in einem Muster aufgebracht ist, das Gänge ohne haftende Schicht aufweist, um es der Luft zu ermöglichen von den inneren Bereichen der Elektrodensätze (8, 9) zu den Rändern hin zu entweichen.

3. Sensor nach Anspruch 1, bei dem die haftende Schicht (46, 48) einen Streifen haftenden Materials in den Gebieten zwischen den Elektroden (12, 14) von mindestens einem der Elektrodensätze aufweist.

4. Sensor nach Anspruch 1, bei dem die haftende Schicht eine Vielzahl von Punkten haftenden Materials (46, 48) im Gebiet zwischen einzelnen Elektroden (12, 14) von mindestens einem der Elektrodensätze aufweist.

5. Sensor nach Anspruch 1, bei dem die haftende Schicht eine Vielzahl von Punkten (46, 48) in dem Gebiet zwischen einzelnen Elektroden (12, 14) von mindestens einem der Elektrodensätze (8, 9) aufweist, und die so angeordnet sind, daß die Punkte (46, 48) zwischen den Elektroden (12, 14) im jeweils andern der ersten und zweiten Elektrodensätze (8, 9) sind, wenn die ersten und zweiten Elektrodensätze einander gegenüberstehen.

6. Sensor nach Anspruch 5, bei dem durch nebeneinander liegende Paare von sich kreuzenden ersten (12) und zweiten (14) Elektroden viereckige Gebiete definiert werden und bei dem in jedem dieser viereckigen Gebiete ein Punkt (46, 48) des haftenden Materials angebracht ist.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 6, bei dem die Vorrichtungen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eine Vielzahl von Anschlußpunkten (22, 24) aufweist, um den Sensor mit einem externen Schaltkreis zu verbinden, wobei jeder Anschlußpunkt mit jeweils einer der Elektroden (12, 14) verbunden ist; und einer Vielzahl von Verbindungsleitungen (18, 20), wobei jede Leitung mit jeweils einer der Elektroden (12, 14) verbunden ist, um jeden Anschlußpunkt (22, 24) mit seiner zugehörigen Elektrode zu verbinden, wobei die Leiter mit den Enden ihrer zugehörigen Zwischenelektroden verbunden sind.

8. Sensor nach Anspruch 7, bei dem die Leiter (18, 20) so angeordnet sind, daß der Sensor am größten Teil seines äußeren Randes beschnitten werden kann, ohne die Verbindungen zwischen den Leitern und den zugehörigen Elektroden (12, 14) zu unterbrechen.

9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mindestens einer der Elektrodensätze (8, 9) ferner aufweist: eine Vielzahl von auf der flexiblen Stützschicht (1a, 1b) angebrachten Anschlußpunkten (22, 24), die mit jeweils einer der Elektroden (12, 14) des Elektrodensatzes verbunden sind, um den Sensor mit einem externen Schaltkreis zu verbinden; eine Vielzahl von auf der Stützschicht (1a, 1b) angebrachten Verbindungsleitungen (18, 20), wobei jeder Leiter mit einer entsprechenden Elektrode (12, 14) verbunden ist, um jeden Anschlußpunkt (22, 24) mit seiner zugehörigen Elektrode zu verbinden; wobei die Leiter mit den Enden ihrer zugehörigen Zwischenelektroden verbunden sind; und eine dünne flexible Isolierschicht (3a, 3b), die über der Vielzahl von Verbindungsleitern (18, 20) angebracht ist und Löcher (34, 36) aufweist, durch die eine elektrische Verbindung zwischen jedem der Verbindungsleiter und den zugehörigen Elektroden (12, 14) hergestellt wird.

10. Sensor nach Anspruch 9, bei dem die Leiter (18, 20) mit ihren zugehörigen Elektroden (12, 14) an einem Punkt zwischen den Enden der Elektrode verbunden sind.

11. Sensor nach Anspruch 9, bei dem der Sensor einen äußeren Rand hat, und bei dem die Verbindungsleitungen (18, 20) so angeordnet sind, daß der Sensor entlang des größten Teils seines äußeren Randes beschnitten werden kann, ohne die Verbindung zwischen den Leitern und den zugehörigen Elektroden (12, 14) zu unterbrechen.

12. Sensor nach Anspruch 9, bei dem die haftende Schicht genügend dick ist, um die einander sich gegenüberstehenden Elektroden (12, 14) an den Kreuzungen voneinander getrennt zu halten, solange keine äußere Kraft einwirkt.

13. Sensor nach Anspruch 9, bei dem die haftende Schicht (46, 48) genügend dünn ist, damit die sich einander gegenüberstehenden Elektroden (12, 14) an jeder Kreuzung mit einer vorgegebenen Kraft miteinander in Kontakt gehalten werden.

14. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem beide Elektrodensätze (8, 9) weiterhin eine Vielzahl von auf der flexiblen Stützschicht (ja, lb) angebrachten Anschlußpunkten (22, 24) aufweist, wobei jeder mit jeweils einer der Elektroden (12, 14) des Elektrodensatzes verbunden ist, um den Sensor mit einem äußeren Schaltkreis zu verbinden.

15. Sensor nach einem der Anspruche 1 bis 6, bei dem die haftende Schicht (46, 48) genügend dick ist, um die Elektroden (12, 14) an jeder Elektrodenkreuzung von einander getrennt zu halten, solange keine äußere Kraft einwirkt.

16. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die haftende Schicht (46, 48) genügend dünn ist, so daß die bei jeder Kreuzung einander gegenüberstehenden Elektroden (12, 14) mit einer vorgegebenen Kraft miteinander in Kontakt gehalten werden.

17. Sensor zur Messung von externen Kräften, die von entgegengesetzten Seiten auf ihn aufgebracht werden, bestehend aus: einer ersten Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden (12), angebracht auf und getragen von einer dünnen, flexiblen Stützschicht (la) aus einem isolierenden Material, um einen ersten Elektrodensatz (8) zur Verfügung zu stellen; einer zweiten Vielzahl von flexiblen, leitenden Elektroden (14), angebracht auf und getragen von einer dünnen, flexiblen Stützschicht (1b) aus einem isolierenden Material, um einen zweiten Elektrodensatz (9) zur Verfügung zu stellen; wobei die ersten und zweiten Elektrodensätze (8, 9) mit ersten und zweiten sich gegenüberstehenden Elektroden (12, 14) so angeordnet sind, daß die Elektroden (12) des ersten Satzes (8) die Elektroden (14) des zweiten Satzes (9) in einem Winkel kreuzen, um eine Vielzahl von Elektrodenkreuzungen zu bilden, bei denen die Elektroden des ersten Satzes die Elektroden des zweiten Satzes kreuzen; einer Schicht druckempfindlichen Widerstandsmaterials (5a, 5b), die auf wenigstens einem der Elektrodensätze (8, 9) so aufgebracht ist, daß das Widerstandsmaterial an jeder Kreuzung zwischen den Elektroden (12, 14) liegt; Vorrichtungen zur Sicherung dieser ersten und zweiten Elektrodensätze (8, 9) in der einander gegenüberstehenden Weise; einer Vielzahl von auf der flexiblen Stützschicht (1a, 1b) von mindestens einem der Elektrodensätze (8, 9) angebrachten Anschlußpunkten (22, 24), wobei jeder der Anschlußpunkte mit jeweils einer der Elektroden des Elektrodensatzes verbunden ist, wobei die Anschlußpunkte den Sensor (10) mit einem externen Schaltkreis verbinden; einer Vielzahl von auf der Stützschicht (1a, 1b) angebrachten Verbindungsleitungen (18, 20), wobei jeder Leiter mit einer entsprechenden Elektrode (12, 14) verbunden ist, um jeden Anschlußpunkt (22, 24) mit seiner zugehörigen Elektrode zu verbinden; dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter mit den Enden ihrer zugehörigen Zwischenelektroden verbunden sind; eine dünne flexible Isolationsschicht (3a, 3b) über der Vielzahl der Verbindungsleiter (18, 20) angeordnet ist, und daß diese Isolationsschicht Löcher aufweist, durch die die elektrische Verbindung zwischen jedem der Verbindungsleiter (18, 20) und der zugehörigen Elektrode (12, 14) hergestellt wird.

18. Sensor nach Anspruch 17, bei dem der Sensor einen äußeren Rand aufweist und bei dem die Verbindungsleiter (18, 20) so angeordnet sind, daß der Sensor entlang des größten Teils seines äußeren Randes beschnitten werden kann, ohne die Verbindungen zwischen den Leitern und den zugehörigen Elektroden (12, 14) zu unterbrechen.