JP2016532468A - 検知および分析のためのコンフォーマルセンサシステム - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2013年10月7日に出願された「Conformal Sensors and Analysis」と称する米国仮特許出願第61/887,696号明細書、2013年11月8日に出願された「Conformal Sensor Systems for Sensing and Analysis」と称する米国仮特許出願第61/902,151号明細書、2014年5月23日に出願された「Throw Monitoring and Analysis」と称する米国仮特許出願第62/002,773号明細書および2014年10月1日に出願された「Conformal Sensors and Methods for Using the Same」と称する米国仮特許出願第62/058,318号明細書への優先権の利益を主張し、同特許はすべて、そのそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
一例では、個人の一部分は、頭部、足、胸部、腹部、肩、胴体、太股または腕であり得る。
一例では、通信モジュールは、Bluetooth(登録商標)技術、Wi−Fi、Wi−Max、IEEE802.11技術、無線周波数(RF)通信、赤外線通信協会(IrDA)互換プロトコルまたは共有ワイヤレスアクセスプロトコル(SWAP)に基づく通信プロトコルを実装するように構成することができる。
別の態様では、コンフォーマルセンサデバイスを使用して個人のパフォーマンスを評価するための例示的なシステムが開示される。例示的なシステムは、第1のコンフォーマルセンサデバイスおよび第2のコンフォーマルセンサデバイスの少なくとも1つの測定値を示すデータを受信するためのデータレシーバを含み得、第1のコンフォーマルセンサデバイスおよび第2のコンフォーマルセンサデバイスの各々は、個人のそれぞれの部分に配置され、個人のそれぞれの部分に実質的に適合する。第1のおよびコンフォーマルセンサデバイスの各々は、少なくとも1つの測定値を得るための少なくとも1つのセンサコンポーネントを含み得る。少なくとも1つの測定値は、(a)個人の一部分に最も近い加速度を表す加速度データおよび(b)個人に加えられた力を表す力データの少なくとも1つであり得る。少なくとも1つの測定値を示すデータは、それぞれのコンフォーマルセンサデバイスと個人のそれぞれの部分との間のコンフォーマルな接触度を示すデータを含む。また、例示的なシステムは、第1のコンフォーマルセンサデバイスおよび第2のコンフォーマルセンサデバイスの各々からの少なくとも1つの測定値に基づいて、(i)付与エネルギーおよび(ii)頭部傷害基準(HIC)の少なくとも1つを示すパラメータを定量化するための分析器も含む。第1のコンフォーマルセンサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータと第2のコンフォーマルセンサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータとの比較により、個人のパフォーマンスの表示が提供される。
一例では、第1のコンフォーマルセンサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータが第2のコンフォーマルセンサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータと異なる場合は、個人は、パフォーマンスの低減を呈するものとして分類することができる。
例示的なシステムのデータレシーバは、近距離無線通信(NFC)可能コンポーネントをさらに含み得る。
一例では、少なくとも1つのセンサコンポーネントは、個人の生理学的データの少なくとも1つの測定値をさらに得る。
例示的なシステムは、通信モジュールと結合された記憶装置をさらに含み得、記憶装置は、個人のパフォーマンスの表示が付与エネルギーの既定の閾値を超える回数のカウントを示すデータを格納するように構成される。
送信モジュールは、ワイヤレス送信モジュールであり得る。
少なくとも1つのセンサコンポーネントは、加速度計またはジャイロスコープであり得る。
第1のコンフォーマルセンサデバイスは、少なくとも1つの測定値を示すデータおよび/または個人のパフォーマンスの表示を送信するための少なくとも1つの通信インタフェースをさらに含み得る。
少なくとも1つの伸縮可能な相互接続部は、導電性でも非導電性でもよい。
ブロック301では、処理ユニットは、個人の一部分と結合されたコンフォーマルセンサデバイスのセンサコンポーネントの少なくとも1つの測定値を示すデータを受信する。一例では、少なくとも1つの測定値は、個人の一部分に最も近い加速度を表す加速度データおよび/または個人に加えられた力を表す力データであり得る。
ブロック304では、デバイスは、個人のパフォーマンスの表示の表示を表示、送信および/または格納する。図3に示されるように、304a、304bおよび304cの各々は、単独でまたは任意の組合せで実行することができる。一例では、インジケータ203を使用して、ユーザまたは外部のモニタに個人のパフォーマンスの表示を表示することができる。例えば、デバイスは、経時的なパフォーマンスデータのグラフをユーザに表示するディスプレイを含み得る。別の例では、トランスミッタ106を使用して、個人のパフォーマンスを示すデータをワイヤレスでまたは有線で送信することができる。そのような例では、データは、デバイスからダウンロードし、プロセッサ実行可能命令を実装する(例えば、コンピュータアプリケーションを介して)ことによって分析することができる。さらなる別の例では、個人のパフォーマンスの表示は、これに限定されないが、ラップトップのハードドライブなど、デバイスにローカルでまたは別個のデバイス上に格納することができる。
非限定的な例では、個人のパフォーマンスの表示を提供するための本明細書で説明されるシステム、方法および装置は、測定データを提供するコンフォーマルセンサデバイスと統合することができる。この例では、コンフォーマルセンサデバイスは、ワイヤレスでまたはインジケータを使用して分析器と通信することができる。インジケータの非限定的な例は、LEDまたは他の任意の通信手段を含む。
本明細書で説明される例のいずれにおいても、導電性材料(これらに限定されないが、電気相互接続部および/または電気接点の材料など)は、これらに限定されないが、金属、金属合金、導電性ポリマーまたは他の導電性材料であり得る。一例では、コーティングの金属または金属合金は、これらに限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼または遷移金属、および、任意の適用可能な金属合金(炭素を含む合金を含む)を含み得る。遷移金属の非限定的な例は、銅、銀、金、白金、亜鉛、ニッケル、チタン、クロムもしくはパラジウムまたはそれらの任意の組合せを含む。他の非限定的な例では、適切な導電性材料は、シリコンベースの導電性材料、インジウムスズ酸化物もしくは他の透明な導電性酸化物、または、III−IV族導体(GaAsを含む)を含む半導体ベースの導電性材料を含み得る。半導体ベースの導電性材料は、ドープすることができる。
別の例では、オブジェクト(これらに限定されないが、ゴルフクラブ、ホッケースティックまたは野球のバットなど)のスイングに対する運動連鎖を決定するために、コンフォーマルセンサデバイスを胴体および/または腕の様々な部分上に配置することによって、同様の分析を実行することができる。
例えば、パッチは、右のふくらはぎに肉離れを起こしているスポーツ選手の左右のふくらはぎに貼付することができる。左のふくらはぎのパッチから収集されたデータは、ベースラインとして使用し、相対的な測定値として、異常な動きをする右のふくらはぎのパッチから収集されたデータと比較することができる。
個人がけが(競技活動または他の職業の間のけが)に気付かない場合が時々ある。本明細書で説明される原理による例示的なシステム、方法および装置は、動作および行動を独立して評価するためのプラットフォームを提供する。
本明細書で説明される原理による例示的なシステム、方法および装置は、身体動作を見るための大型のかさばるデバイスより良い性能を提供する。よりかさばるシステムのいくつかは、足取りおよび身体動作分析に使用される外部(ビデオキャプチャ)デバイスであり得る。
例示的な実装形態では、システムは、スカウト活動の間に複数の競技のパフォーマンスの評価を支援するように構成することができる。評価は、筋力、速度、器用さ、敏しょう性など、個人からの実際のデータに基づき得る。本明細書で説明される例示的なシステム、方法および装置を使用して、コンフォーマルセンサデバイスを配備し、現実世界のパフォーマンスデータを捕捉することができる。
例示的な実装形態では、システムは、EMGおよび加速度計データのセンサメッシングのために構成することができる。
本明細書で説明されるすべての例では、データは、関与する個人の同意を得て(適用可能な場合)収集および分析される。
例示的な実装形態では、本明細書で説明されるシステムは、方法および装置は、毎日の活動の間に身に着けることができる。データ分析は、リアルタイムで、コンフォーマルセンサデバイスが身に着けられている間の任意の時点で実行することができるか、または、データは、後にコンフォーマルセンサデバイスが取り外された後で分析することができる。データは、集計して分析することができる。
1.センサ測定出力の精度および再現性は、以下に基づいて決定することができる。
b.筋肉動作−筋肉動作ON/OFFおよびONからONまでの時間
2.各センサの最適な配置は、例えば、最大信号検出に対して決定することができる。
本明細書で説明される原理による例示的なコンフォーマルセンサシステムおよびコンフォーマル電極は、許容精度で、身体動作および/または筋肉活動、心拍数、電気活動、温度、水分補給レベル、神経活動、コンダクタンスおよび/または圧力を測定するために使用することができる。許容精度は、以下の標準的基準の測定値とのこれらのセンサの高い相関(これに限定されないが、r≧0.8など)として操作可能にされたものとして定義することができる。
(2)正確で信頼できる測定値を生じさせるように例示的なコンフォーマルセンサシステムおよびコンフォーマル電極を配置できる身体上の少なくとも1つの配置があり得る。
行うことができる測定のタイプの非限定的な例は、以下の通りである。
対象者は、例示的なコンフォーマルセンサシステムを身に着けている間に標準的基準(3軸加速度計および/またはEMG)上で測定することができる。例示的なコンフォーマルセンサシステムは、手首の内側、ふくらはぎ、左肩前方、左肩後方、耳の下の左首および額(例えば、図17A、17Bに示されるような)を含む選択された身体の配置場所に配置することができる。対象者は、一定期間の間、一連の活動/動き(例えば、座る、歩く、手の動き、競技活動、理学療法の動きまたは以下で説明される他の任意の動き)を実行している間に測定することができる。
Claims (23)
- ユーザを分析するためのコンフォーマルセンサデバイスであって、
前記ユーザの一部分に取り付けるように動作可能な少なくとも1つのフレキシブル基板と、
前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、前記コンフォーマルセンサデバイスに給電するように動作可能な少なくとも1つの電源と、
前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、マイクロプロセッサ実行可能命令を格納する少なくとも1つのメモリデバイスと、
前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれた少なくとも1つのマイクロプロセッサであって、前記少なくとも1つのメモリデバイスと通信可能に結合され、前記マイクロプロセッサ実行可能命令を実行するように動作可能な少なくとも1つのマイクロプロセッサと、
前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、前記ユーザの少なくとも1つの測定値を得るように動作可能な少なくとも1つのセンサデバイスと、
前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、前記少なくとも1つのセンサによって得られた前記少なくとも1つの測定値を示すデータを送信するように動作可能な少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントと
を備える、コンフォーマルセンサデバイス。 - 前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、前記少なくとも1つの電源、前記少なくとも1つのメモリデバイス、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサ、前記少なくとも1つのセンサデバイスおよび前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントを電気的に接続する複数のフレキシブル相互接続部をさらに備える、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのセンサデバイスが、加速度計もしくはジャイロスコープまたはその両方を含む、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのセンサデバイスが、水分補給センサ、温度センサ、筋電図検査(EMG)コンポーネント、脳波図(EEG)コンポーネントもしくは心電図(EKG)コンポーネントまたはそれらの任意の組合せを含む、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントが、前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれたフレキシブルアンテナを含む、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントが、Bluetooth(登録商標)低エネルギー(BLTE)通信リンクを含む、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、前記ユーザの前記一部分に接触するように構成された少なくとも1つの電極コネクタと結合された少なくとも1つのコンフォーマル電極をさらに備える、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれた電力レギュレータをさらに備える、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれた電圧コントローラをさらに備える、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 約1mm以下の厚さ、約2cm以下の幅、および、約10cm以下の高さを有する、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのセンサデバイスが、連続的にモニタし、筋肉活動、身体の部位動作もしくは電気生理学的測定またはそれらの任意の組合せに関する連続的なフィードバックを提供するように動作可能である、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つの電源が、充電可能バッテリを含む、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板上または前記少なくとも1つのフレキシブル基板内に埋め込まれ、前記充電可能バッテリの充電を容易にするように動作可能な電力伝達コイルをさらに備える、請求項12に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板が、前記少なくとも1つの電源、前記少なくとも1つのメモリデバイス、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサおよび前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントを取り囲む伸縮可能なポリマーパッチである、請求項1に記載のコンフォーマルセンサデバイス。
- 個人を分析するためのコンフォーマルセンサアセンブリであって、
前記個人の一部分に取り付けるように動作可能なフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に取り付けられるかまたは結合される電源と、
前記フレキシブル基板に取り付けられるかまたは結合され、マイクロプロセッサ実行可能命令を実行するように動作可能なマイクロプロセッサと、
前記フレキシブル基板に取り付けられるかまたは結合され、ユーザの少なくとも1つの測定値を得るように動作可能なセンサデバイスと
を備える、コンフォーマルセンサアセンブリ。 - ユーザをモニタするためのコンフォーマルセンサシステムであって、
マイクロプロセッサ実行可能命令を格納する少なくとも1つのメモリデバイスと、
前記少なくとも1つのメモリデバイスと電気的に結合され、前記マイクロプロセッサ実行可能命令を実行するように動作可能な少なくとも1つのマイクロプロセッサと、
前記少なくとも1つのマイクロプロセッサと電気的に結合され、前記ユーザの少なくとも1つの測定値を得るように動作可能な少なくとも1つのセンサデバイスと、
前記少なくとも1つのマイクロプロセッサと電気的に結合され、前記少なくとも1つのセンサによって得られた前記少なくとも1つの測定値を示すデータを送信するように動作可能な少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントと、
前記少なくとも1つのメモリデバイス、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサ、前記少なくとも1つのセンサデバイスおよび前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントと電気的に結合され、前記少なくとも1つのメモリデバイス、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサ、前記少なくとも1つのセンサデバイスおよび前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントに給電するように動作可能な少なくとも1つの電源と
を備える、コンフォーマルセンサシステム。 - 前記少なくとも1つの電源、前記少なくとも1つのメモリデバイス、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサ、前記少なくとも1つのセンサデバイスおよび前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントを電気的に結合する複数のフレキシブル相互接続部をさらに備える、請求項16に記載のコンフォーマルセンサシステム。
- 前記少なくとも1つのセンサデバイスが、加速度計、ジャイロスコープ、水分補給センサ、温度センサ、筋電図検査(EMG)コンポーネント、脳波図(EEG)コンポーネントもしくは心電図(EKG)コンポーネントまたはそれらの任意の組合せを含む、請求項16に記載のコンフォーマルセンサシステム。
- 前記ユーザの一部分に接触するように構成された少なくとも1つの電極コネクタと結合された少なくとも1つのコンフォーマル電極をさらに備える、請求項16に記載のコンフォーマルセンサシステム。
- 前記少なくとも1つの電源、前記少なくとも1つのメモリデバイス、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサおよび前記少なくとも1つのワイヤレス通信コンポーネントがその上またはその中に埋め込まれる少なくとも1つのフレキシブル基板をさらに備える、請求項16に記載のコンフォーマルセンサシステム。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板が、前記ユーザの皮膚の一部分に直接取り付けるように構成される、請求項20に記載のコンフォーマルセンサシステム。
- 前記少なくとも1つのフレキシブル基板が、接着剤を介して前記皮膚の一部分に直接取り付けられる、請求項21に記載のコンフォーマルセンサシステム。
- 個人を分析するためのコンフォーマルセンサパッチであって、人間の皮膚の一部分に直接取り付けられるように動作可能なフレキシブル基板から形成されたコンフォーマルセンサパッチであり、電源が、前記フレキシブル基板に取り付けられるかまたは結合され、マイクロプロセッサが、前記フレキシブル基板に取り付けられるかまたは結合され、マイクロプロセッサ実行可能命令を実行するように動作可能であり、センサデバイスが、前記フレキシブル基板に取り付けられるかまたは結合され、少なくとも1つの測定値を得るように動作可能である、コンフォーマルセンサパッチ。
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