JP2020512846A - 表皮エレクトロニクスを用いた痛みのモニタリングおよび治療 - Google Patents
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Abstract
個々の痛みの状態をモニタし、処置し、そして予防するためのシステムおよび方法が記載される。一態様では、システムは、変形可能な基板と前記変形可能な基板に結合されたセンサアセンブリであって、前記センサアセンブリはモーションセンサおよび生理学的センサを含み、前記モーションセンサによる前記身体部分の動作および前記生理学的センサによる前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される前記センサアセンブリと、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の生理学的状態を識別するように構成された回路を含むプロセッサと、前記プロセッサに動作可能に結合され、前記プロセッサによる制御に応答して前記身体部分に影響を及ぼすように構成されたエフェクタと、を含み、しかしそれに限定されない。
Description
優先出願のすべての主題は、そのような主題が本明細書と矛盾しない限り、参照により本明細書に組み込まれる。
〔発明の概要〕
一態様では、疼痛療法装置は、個々の被験者の身体部分の皮膚表面とインターフェースするように構成された変形可能な基板と、前記変形可能な基板に結合されたセンサアセンブリであって、前記センサアセンブリはモーションセンサおよび生理学的センサを含み、前記モーションセンサによる前記身体部分の動作および前記生理学的センサによる前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される前記センサアセンブリと、前記センサアセンブリに動作可能に結合され、前記１つ以上の検知信号を受信するように構成されるプロセッサであって、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の生理学的、痛みの状態を含む少なくとも１つの生理学的状態を識別するように構成された回路を含む前記プロセッサと、前記プロセッサに動作可能に結合され、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の痛みの状態を識別すると、前記プロセッサによる制御に応答して前記身体部分に影響を及ぼすように構成されたエフェクタと、を含むシステムを含み、しかしこれに限定されない。
一態様では、疼痛療法装置は、個々の被験者の身体部分の皮膚表面とインターフェースするように構成された変形可能な基板と、前記変形可能な基板に結合されたセンサアセンブリであって、前記センサアセンブリはモーションセンサおよび生理学的センサを含み、前記モーションセンサによる前記身体部分の動作および前記生理学的センサによる前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される前記センサアセンブリと、前記センサアセンブリに動作可能に結合され、前記１つ以上の検知信号を受信するように構成されるプロセッサであって、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の生理学的、痛みの状態を含む少なくとも１つの生理学的状態を識別するように構成された回路を含む前記プロセッサと、前記プロセッサに動作可能に結合され、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の痛みの状態を識別すると、前記プロセッサによる制御に応答して前記身体部分に影響を及ぼすように構成されたエフェクタと、を含むシステムを含み、しかしこれに限定されない。
一態様では、方法は表皮エレクトロニクスデバイスを介して、身体部分の動作および前記身体部分の生理学的パラメータを検出するステップと、前記身体部分の動作および前記身体部分の前記生理学的パラメータの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するステップと、前記１つ以上の検知信号をコンピュータプロセッサで受信するステップと、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の少なくとも１つの痛みの状態を識別するステップと、前記身体部分の動作の少なくとも１つ、または前記生理学的パラメータにもとづいて前記個々の被験者の少なくとも１つの痛みの状態を識別すると、前記身体部分に作用するようにエフェクタを作動させるための制御信号を伝送するステップと、を含み、しかしこれに限定されない。
前述の概要は、例示に過ぎず、決して限定することを意図するものではない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
〔図面の簡単な説明〕
図１Ａは、デバイスの個々のセルを示す表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の概略図である。
図１Ａは、デバイスの個々のセルを示す表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の概略図である。
図１Ｂは、デバイスの個々のセルを示す表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の概略断面図である。
図２Ａは、加速度計を使用して方向を測定するように構成されたセルを示す表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の概略図である。
図２Ｂは、傾斜計および／またはジャイロスコープを使用して方向を測定するように構成されたセルを示す、表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の概略図である。
図２Ｃは、表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態に係るセンサ構成の図である。
図３Ａは、表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の分解概略図であり、より詳細を示す。
図３Ｂは、エレクトロニクスアセンブリのより詳細を示す、表皮エレクトロニクスデバイス一実施形態の概略図である。
図４Ａは、表皮エレクトロニクスデバイスの追加の実施形態の概略図である。
図４Ｂは、表皮エレクトロニクスデバイスの追加の実施形態のエレクトロニクス層の概略図である。
図５は、互いに通信する表皮エレクトロニクスデバイスの２つの実施形態の概略図である。
図６は、いくつかの身体部分に対する方向を測定するために使用される表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の概略図である。
図７は、表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態の動作を詳述するフローチャートである。
図８は、表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態における動作を示す、さらなる詳細を伴うフローチャートである。
図９は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状をモニタリング、治療、および予防するためのシステムの概略図である。
図１０は、図９に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１１は、図９に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１２は、図９に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１３は、図９に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１４は、図９に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１５Ａは、図９に示されるようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１５Ｂは、図９に示されるようなシステムの一実施形態の概略図である。
図１６は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状をモニタリング、治療、および予防するためのシステムの概略図である。
図１７は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療する方法のフローチャートである。
図１８は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図１９は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２０は、図１９に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２１は、図１９に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２２は、図１９に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２３は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２４は、図１７に示すような方式の態様を示すフローチャートである。
図２５は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２６は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２７は、図２６に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２８は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図２９は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図３０は、図１７に示すような方法の態様を示すフローチャートである。
図３１は、個々の被験者の痛みの状態をモニタリングおよび治療することを含むが、これらに限定されない、個々の被験者の生理学的状態をモニタリングおよび治療するためのシステムの概略図である。
図３２は、図３１に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図３３は、図３１に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図３４は、図３１に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
図３５は、図３１に示されるようなシステムの一実施形態の概略図である。
図３６は、図３１に示すようなシステムの一実施形態の概略図である。
〔詳細な説明〕
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面において、文脈上別段の指示がない限り、同様の記号は、典型的には、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定することを意味しない。他の実施形態を利用することができ、また、ここに提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の変更を行うことができる。
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面において、文脈上別段の指示がない限り、同様の記号は、典型的には、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定することを意味しない。他の実施形態を利用することができ、また、ここに提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の変更を行うことができる。
一般に、表皮エレクトロニクスデバイスは、電子回路の薄層を含み得る。この薄い層は、障壁層によって支持され、任意選択で基板層によって被包される。装置は、接着材料であって、身体部分の周りまたは周りに巻き付けられた材料（例えば、生地、衣類、手袋、包帯など）、織物、生地、衣類、アクセサリ（例えば、手袋、靴下、指サックなど）などに貼り付けられた材料などによって提供される圧力などの、外部の圧力によって適所に保持された接着材料を介して、皮膚または他の組織に、取り付けられ、または他の方法で係合するように構成される。前記装置はまた、電子回路が損傷を受けることなく撓むことを可能にするように構成される。表皮エレクトロニクスデバイスは、様々なパラメータを測定するためのエレクトロニクスを含む。一般に、表皮エレクトロニクスデバイスは、様々な医療用途に使用することができる。
図１Ａを参照すると、表皮エレクトロニクスデバイス１００の一実施形態が、基板層１０５を含むように示されている。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、基板層１０５と障壁層１０９との間に配置されたエレクトロニクス層１０７をさらに含む。エレクトロニクス層１０７は、ビュー１１０で基板層１０５を貫通して示されている。エレクトロニクス層１０７内には、セル１２０が含まれる。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、取り付け面１０３へ取り付けられた状態で示されている。
基板層１０５は、表皮エレクトロニクスデバイス１００の取り付け面１０３への転写を容易にする。例えば、基板層１０５は、エレクトロニクス層１０７を取り付け面１０３へ転写するために使用されるバッキングを提供することができる。次に、基板層１０５をエレクトロニクス層１０７から剥がして、エレクトロニクス層１０７を障壁層１０９を介して取り付け面１０３へ付着させたままにすることができる。基板層１０７はまた、表皮エレクトロニクスデバイス１００の取り扱い中にエレクトロニクス層１０７を保護することができる。基板層１０５はまた、エレクトロニクス層１０７を支持する。障壁層１０９は、有機組織と接触して使用するのに適したエラストマーまたはポリマーであってもよい。いくつかの実施形態では、障壁層１０９は、生体適合性であるか、または他の不活性材料である。いくつかの実施形態では、障壁層１０９は、低い弾性率、例えば、取り付け面１０３の弾性率よりも著しく低い（例えば、半分未満の）弾性率を有してもよい。例えば、障壁層１０９は、PDMSまたはBASFなどの低弾性率ポリマー材料を含み得る。例えば、基板層１０５は、ゴムまたはシリコン材料であってもよい。いくつかの実施形態では、基板層１０５は水溶性であってもよい。基板層１０５は、表皮エレクトロニクスデバイス１００を取り付け面１０３上に転写した後に溶解させることができる。いくつかの実施形態では、基板層１０５は、表皮エレクトロニクスデバイス１００を取り付け面１０３上へ転写した後に完全にまたは部分的に除去されるので、生体適合性である必要はない。基板層１０５は、外部の損傷源からエレクトロニクス層１０７を保護する。外部の損傷源には、水分、（例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００に触れているユーザからの）物理的損傷、電気的干渉、磁気的干渉などが含まれ得る。
一実施形態では、取り付け面１０３は、ユーザの皮膚である。他の実施形態では、取り付け面１０３は、他の器官を含む。例えば、取り付け面１０３は、骨、筋肉組織、心臓、肺などであってもよい。いくつかの実施形態では、取り付け面１０３は、皮膚または他の器官へ取り付けられた、または取り付けられようとしている帯具である。いくつかの実施形態では、取り付け面１０３は、手袋、指サックなどのカバーである。
表皮エレクトロニクスデバイス１００は、コンフォーマルコンタクトを介して取り付け面１０３と接触して保持される。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、密着原子間力またはファンデルワールス相互作用によって、取り付け面１０３と接触して保持される。他の実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、接着剤を使用することによって、取り付け面１０３と接触して保持される。接着剤は、表皮エレクトロニクスデバイス１００が取り付け面１０３上に配置された後に塗布されてもよい。例えば、接着剤は、帯具上の散布剤であってもよく、または接着テープであってもよい。接着剤はまた、障壁層１０９の構成要素として含まれてもよい。
一実施形態によれば、障壁層１０９は、エレクトロニクス層１０７を少なくとも部分的に包含する。いくつかの実施形態では、障壁層１０９は、表皮エレクトロニクス層１０７の全体を包含する。他の実施形態では、障壁層１０９は、基板層１０５の反対側の表面上のエレクトロニクス層１０７のみを被覆する。障壁層１０９はまた、エレクトロニクス層１０７を部分的に被覆して、エレクトロニクス層１０７の要素またはセルと取り付け面１０３との間の接触を可能にすることができる。
引き続き図１Ａを参照すると、エレクトロニクス層１０７は、基板層１０５と障壁層１０９との間に配置されている。障壁層１０９および／または基板層１０５は、エレクトロニクス層１０７の要素を支持する。ビュー１１０は、破線で示されており、基板層１０５を通してエレクトロニクス層１０７を示している。一実施形態では、エレクトロニクス層１０７は、セル１２０のアレイを含む。セル１２０は、個々のセンサまたは構成要素を含む。セル１２０はまた、エレクトロニクス層１０７内の他の構成要素と通信する。いくつかの実施形態では、セル１２０は、表皮エレクトロニクスデバイス１００内で、互いに、または他のセル１２０のサブセットと通信していてもよい。セル１２０は、他の要素と通信することもできる。例えば、セル１２０は、電源、制御回路、および／または通信デバイスと通信することができる。セル１２０はまた、セル内の構成要素への電力送達を可能にする接続、セル内の構成要素への、および構成要素からの入力／出力、および／または多重化回路、を含み得る。いくつかの実施形態では、セル１２０は、加速度計、傾斜計、磁力計、またはジャイロスコープなどのセンサを含み得る。これらのセンサは、表皮エレクトロニクスデバイス１００および関連する構成要素の小規模さを考慮すると、微小電気機械システム（MEMS）タイプであってもよく、MEMS加速度計、ジャイロスコープ、および傾斜計は、複数のベンダから市販されている。センサはまた、集積回路またはシステムオンチップ（SOC）の一部であってもよく、または集積回路またはシステムオンチップによって支持されていてもよい。セル１２０はまた、ドラッグデリバリーシステム、電極、モーションキャプチャマーカなどの相互作用装置を含み得る。相互作用装置はまた、MEMSであってよく、集積回路またはＳＯＣの一部であってもよく、または集積回路またはＳＯＣによって支持されていてもよい。様々な代替実施形態によれば、セル１２０は、センサ出力の多重化を容易にする回路、変圧器、増幅器、データおよび制御信号を処理するための回路、１つ以上のトランジスタなどを含み得る。
図１Ｂは、表皮エレクトロニクスデバイス１００の一実施形態の概略断面図を示す。基板層１０５は、取り付け面１０３に対して最上層であり、エレクトロニクス層１０７を外部の環境から保護する。障壁層１０９は、取り付け面１０３と接触し、取り付け面１０３からエレクトロニクス層１０７を保護する。エレクトロニクス層１０７は、障壁層１０９と基板層１０５との間にある。エレクトロニクス層１０７は、その中に配置されたセル１２０と共に示されている。
前述のように、取り付け面１０３は、ユーザの皮膚であってもよい。障壁層１０９は、表皮エレクトロニクスデバイス１００を取り付け面１０３へ取り付ける。障壁層１０９はまた、取り付け面１０３によって引き起こされる損傷から表皮エレクトロニクスデバイス１００の電子部品を保護する。表皮エレクトロニクスデバイス１００の電子部品を含むエレクトロニクス層１０７は、障壁層１０９に結合されている。最後に、基板層１０５はエレクトロニクス層１０７に結合されている。基板層１０５は、表皮エレクトロニクスデバイス１００が構築される表面を提供し、表皮エレクトロニクスデバイス１００の電子部品をさらに保護し、および／または取り付け面１０３への表皮エレクトロニクスデバイス１００の取り付けを容易にする（例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００を取り付ける間に把持され得る剥離表面を提供する）。
代替の実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイスは、上述の層のサブセットを含み得る。例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、障壁層１０９および本明細書に記載の電子部品のみを含み得る。障壁層１０９は、電子部品を保護し、表皮エレクトロニクスデバイス１００を取り付け面１０３へ取り付け、表皮エレクトロニクスデバイス１００が構築される表面を提供することができる。基板層１０５は、表皮エレクトロニクスデバイス１００の任意の構成要素である。
図２Ａは、一実施形態に係る表皮エレクトロニクスデバイス１００の一部の概略図を示し、使用され得るセンサおよびセンサの組み合わせを示す。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、１つ以上の単軸加速度計７００を含む。各加速度計は、セル１２０の１つの中にそれぞれ配置される。単軸加速度計７００は、第１の角度７２０および第２の角度７３０などの角度で配置されてもよい。表皮エレクトロニクスデバイス１００のいくつかの実施形態は、多軸加速度計７１０を含む。
一実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、２つ以上の単軸加速度計７００を含む。各加速度計は、単一のセル１２０の一部である。セル１２０は、単軸加速度計７００とエレクトロニクス層１０７の他の構成要素との間の通信を容易にする。セル１２０は、１つ以上のトランジスタを含み得る。破線で示されるビュー１１０で示されるように、単軸加速度計７００は、エレクトロニクス層１０７の一部である。単軸加速度計７００は、一軸に沿って加速度を測定するMEMS加速度計である。１つの単軸加速度計７００は、第１の角度７２０に配向されて示されている。別の単軸加速度計７００が、第２の角度７３０に配向されて示されている。２つの単軸加速度計を異なる角度７２０および７３０に配向することによって、表皮エレクトロニクスデバイス１００の回転および方向が、センサ出力から決定され得る。異なる角度７２０および７３０は、単軸加速度計が異なる平面に沿って配向されることをもたらし得る。単軸加速度計は、わずかにまたは完全に対向していてもよい。表皮エレクトロニクスデバイス１００のいくつかの実施形態は、多軸加速度計７１０を含む。
図２Ｂは、表皮エレクトロニクスデバイス１００の一実施形態に含まれ得る付加的なセンサを示す。これらの付加的なセンサは、単軸傾斜計７０３、多軸傾斜計７１３、単軸ジャイロスコープ７０５、および多軸ジャイロスコープ７１５のうちの１つ以上を含み得る。傾斜計を使用して、重力の方位に対する表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を測定することができる。１つの単軸傾斜計７０３は、第１の角度７２３で配向されてもよい。別の単軸傾斜計７０３は、第２の角度７３３で配向されてもよい。異なる角度、７２３および７３３、で２つの単軸傾斜計を配向させることによって、重力の方位に対する表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向の２つの成分は、前記センサ出力から決定され得る。異なる角度７２０および７３０は、単軸傾斜計が異なる軸に沿って配向されることをもたらし得る。単軸傾斜計を使用して、重力の方位に対するピッチまたはロールを測定することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００のいくつかの実施形態は、多軸傾斜計７１３を含み、すなわち、ピッチおよびロールの両方を測定する。いくつかの実施形態では、エレクトロニクス層１０７は、表皮エレクトロニクスデバイス１００の角速度を測定するための１つ以上のジャイロスコープを含む。いくつかの実施形態では、エレクトロニクス層１０７は、１つ以上の単軸ジャイロスコープ７０５（例えば、MEMS振動構造ジャイロスコープ）を含む。１つの単軸ジャイロスコープ７０５は、第１の角度７２５に配向されてもよい。別の単軸ジャイロスコープ７０５は、第２の角度７３５で配向されてもよい。異なる角度、７２５および７３５、で２つの単軸ジャイロスコープを配向させることによって、表皮エレクトロニクスデバイスの前記角速度の２つの成分が、前記センサ出力から決定され得る。異なる角度７２５および７３５は、単軸傾斜計が異なる軸に沿って配向されることをもたらし得る。単軸ジャイロスコープを使用して、ピッチ、ロール、および／またはヨーを測定することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００のいくつかの実施形態は、多軸ジャイロスコープ７１５を含む。
図２Ｃは、２つのセンサが表皮エレクトロニクスデバイス１００の運動（角度付きの、および／または平行移動）を測定するように配置された表皮エレクトロニクスデバイス１００の一実施形態を示す。単軸加速度計７０４は、その測定軸が三次元空間のZ軸に平行かつ沿った状態で配置されて示されている。単軸加速度計７０４は、軸Zに対してゼロ度の角度を規定する第１の角度７２０を有する。第２の単軸加速度計７０６は、その測定軸が軸Zと位置合わせされていない状態で示されている。第２の加速度計７０６は、Z軸からの第２の角度７３０によって規定される測定軸を有する。この角度は、０度よりも大きくてもよい。第２の単軸加速度計７０６の測定軸は、Ｘ−Ｙ平面に対する測定軸を規定する角度７３１によってさらに規定される。図示の実施形態に示すように、単軸加速度計７０４および７０６は、わずかに対向するように（例えば、単軸加速度計７０４は、Z軸と位置合わせされ、第２の単軸加速度計７０６は、第２の角度７３０が３０度、角度７３１が１５度で配置されて）構成される。いくつかの実施形態では、複数の単軸加速度計７０３は、X、Y、およびZ軸に沿った加速度を測定するように構成される。さらなる実施形態では、追加の単軸ジャイロスコープは、X、Y、およびZ軸に沿った加速度に加えて、X、Y、およびZ軸の周りの回転を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、１つ以上の加速度計またはジャイロスコープの代わりに、１つ以上の単軸傾斜計が使用される。また、冗長測定を提供するために、単軸傾斜計を使用することもできる。いくつかの実施形態では、１つ以上の傾斜計によって提供される測定値を使用して、他のデータを使用して決定されるような表皮エレクトロニクスデバイスの方向を検証する。いくつかの実施形態では、単軸ジャイロスコープが、１つ以上の加速度計の代わりに使用される。単軸ジャイロスコープはまた、冗長測定を提供するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、加速度計、傾斜計、および／またはジャイロスコープは、多軸加速度計、多軸傾斜計、および／または多軸ジャイロスコープを含む。
一実施形態では、単軸加速度計７０４は、軸上に配置される。第２の単軸加速度計７０６は、同一の軸に沿って配置されるが、加速度計７０４から横方向に変位される。単軸加速度計７０４および第２の単軸加速度計７０６は、同一の軸に沿って、しかし反対の符号で加速度を測定するように配置される。前記軸に沿った加速度は、前記２つの加速度計の一方に対する正の加速度、および前記２つの加速度計の他方に対する負の加速度として読み取られる。したがって、回転なしの加速度が存在する場合、単軸加速度計７０４および第２の単軸加速度計７０６によって測定される加速度の合計は、ゼロまたはほぼゼロ（たとえば、測定誤差などを考慮してほぼゼロ）になる。前記２つの加速度計によって測定される回転は、前記２つの加速度計によって測定される正味の加速度をもたらす。したがって、同一の軸に沿って対向して位置合わせされた２つの変位された単軸加速度計は、回転、すなわち角速度および／または角加速度を検出または測定することができる。
一般的に言えば、図１Ａ〜図２Ｃを参照すると、（例えば、加速度計、傾斜計、ジャイロスコープなどの）センサは、表皮エレクトロニクスデバイス１００のエレクトロニクス層１０７内に配置され、配向され、その結果、前記デバイスの角運動および方向が測定され得る。多くの構成が可能であり、本明細書に記載される実施形態は、限定することを意図しない。上述したタイプの対向する、またはわずかに対向する単軸センサを使用することによって、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、前記デバイスの、したがって表皮エレクトロニクスデバイス１００が取り付けられる取り付け面１０３（例えば、四肢などの身体部分）の方向および／または角運動を測定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、複数の単軸センサが、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を測定するために使用される。例えば、６つの単軸加速度計１０３を使用して、合計６つの自由度を測定することができる。６つの単軸加速度計は、X軸加速度、Y軸加速度、およびZ軸加速度を、それらの軸の周りのピッチ角加速度、ロール角加速度、およびヨー角加速度と共に測定することができる。いくつかの実施形態では、複数のセンサタイプの組み合わせが、同一の機能を達成するために使用される。例えば、３つの単軸加速度計は、X軸加速度、Y軸加速度、およびZ軸加速度を測定するように構成されてもよく、追加の３つの単軸ジャイロスコープは、それらの軸の周りのピッチ角速度、ロール角速度、およびヨー角速度を測定するように構成される。他のセンサを使用して、表皮エレクトロニクスデバイス１００および取り付け面１０３の方向、回転、および／または位置を測定することもできる。例えば、X軸加速度、Y軸加速度、およびZ軸加速度を測定する多軸加速度計を、多軸ジャイロスコープと共に使用して、これらの軸の周りのピッチ角速度、ロール角速度、およびヨー角速度を測定することができる。
図３Ａは、表皮エレクトロニクスデバイス１００の一実施形態の分解概略図を示す。この実施形態は、基板層１０５と、材料層１１１を含むエレクトロニクス層１０７と、障壁層１０９とを含む。さらに、障壁層１０９内には、障壁開口部１１９が含まれる。基板層１０５は、基板エレクトロニクス層１０７を物理的に支持することができる。基板層１０５はまた、表皮エレクトロニクスデバイス１００であってエレクトロニクス層１０７および障壁層１０９を含む表皮エレクトロニクスデバイスの、取り付け面１０３への取付けを容易にすることができる。いくつかの実施形態では、基板層１０５は、表皮エレクトロニクスデバイス１００が取り付け面１０３へ取り付けられた後に廃棄または溶解されてもよい。
エレクトロニクス層１０７は、材料層１１１上に構成要素を含むものとして図示されている。層１１１は、エレクトロニクス層１０７の構成要素を機械的に支持するために使用することができる。それはまた、エレクトロニクス層１０７の製造を容易にするために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、エレクトロニクス層１０７は、その中の電子部品のみから構成される（例えば、材料の支持層がない）。このような場合、エレクトロニクス層１０７は、基板層１０５または障壁層１０９上に製造することができる。基板層１０５または障壁層１０９は、表皮エレクトロニクスデバイス１００を作製し、使用するために必要な機械的支持を提供する。
基板エレクトロニクス層１０７の構成要素を保護する。基板層１０５は、外力および要素がエレクトロニクス層１０７の機能に干渉するのを防止することができる。例えば、基板層１０５は、水分がエレクトロニクス層１０７に到達するのを防止することができる。いくつかの実施形態では、基板層１０５はまた、エレクトロニクス層１０７の構成要素に対する物理的損傷を防止することができる。基板層１０５はまた、外部の放射源、磁場、光などからエレクトロニクス層１０７を遮蔽することができる。いくつかの実施形態では、障壁層１０９は、透過性または半透性である。例えば、障壁層１０９は、障壁層１０９を通る薬物の移送を可能にするように半透性であってもよい。障壁層１０９は、図示のように、１つ以上の障壁開口部１１９を含み得る。一実施形態では、障壁開口部１１９は、特定セルまたはセル１２０のグループに対応する。障壁開口部１１９は、エレクトロニクス層１０７の要素が取り付け面１０３と直接接触することを可能にする。センサ７７０は、障壁開口部１１９を介して取り付け面１０３と直接接触することができる。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、１つ以上のセンサ７７０の動作をより容易にするような、障壁開口部１１９を備えて構成されてもよい。例えば、取り付け面１０３との直接接触を可能にすることにより、加速度計などの方向センサの精度を向上させることができる。同様に、湿度センサのようなセンサは、取り付け面１０３と接触している場合、改善された読取り値を有することができる。障壁開口部１１９はまた、相互作用装置７８０の動作を容易にする。相互作用装置７８０は、取り付け面１０３と直接接触する場合、より効率的に動作し得る。
図３Ｂは、一実施形態に係るエレクトロニクスアセンブリ１１３を示す。エレクトロニクスアセンブリ１１３は、エレクトロニクス層１０７内に配置された構成要素を含む。図示のように、エレクトロニクスアセンブリ１１３およびその中の構成要素は、追加の材料層１１１によって支持されなくてもよい（例えば、エレクトロニクスアセンブリ１１３は、支持材料または基板なしで回路および構成要素のみを含んでもよい）。いくつかの実施形態では、エレクトロニクスアセンブリ１１３は、基板層１０５（図３Ｂには図示せず）上に製作される。エレクトロニクスアセンブリ１１３は、セル１２０、センサ７７０、相互作用装置７８０、電力接続７４１を介して他の構成要素に接続された電源７４０、通信接続７５３を介して他の構成要素に接続された通信装置７５０、制御回路７６０、および入出力接続７５１を含み得る。いくつかの実施形態では、制御回路７６０は、メモリ７６１、プロセッサ７６３、およびマルチプレクサ７６５をさらに含む。
相互作用装置７８０は、表皮エレクトロニクスデバイス１００が取り付け面１０３と相互作用することを可能にする。相互作用装置７８０は、印加電圧および／またはドラッグデリバリーの形態で、取り付け面に刺激装置を提供するように構成され得る。例えば、相互作用装置７８０は、MEMSドラッグデリバリーであってもよい。あるいは、相互作用装置７８０は、取り付け面に印加電圧を送達するための電極であってもよい。相互作用装置はまた、外部の装置が表皮エレクトロニクスデバイス１００と相互作用することを可能にする。例えば、カメラまたはモーションキャプチャシステムは、表皮エレクトロニクスデバイスの位置をモニタリングすることができる。相互作用装置７８０は、パッシブモーションキャプチャマーカであってもよい。相互作用装置７８０はまた、アクティブモーションキャプチャマーカであってもよい。いくつかの実施形態では、相互作用装置７８０は、制御回路７６０によって制御される発光ダイオード（LED）である。LEDは、モーションキャプチャシステムが表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向および／または動作を記録することを可能にするように、断続的に点灯されてもよい。このデータは、表皮エレクトロニクスデバイス１００を較正するために使用することができる。それはまた、センサ７７０によって収集されたデータから表皮エレクトロニクスデバイスの方向および動作を推定するときの制約条件として使用されてもよい。例えば、モーションキャプチャシステムからの方向データは、表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して身体部分の方向を計算するときに、境界または制限として使用されてもよい（例えば、モーションキャプチャシステムが、腕が３０度回転されたと決定した場合、表皮エレクトロニクスデバイス１００によって行われる対応する計算は、３０度に制限されてもよい）。さらなる実施形態では、相互作用装置７８０は、生理学的センサを含む。生理学的センサは、ウェアラブルセンサとすることができる。生理学的センサは、ユーザの皮膚との接触またはユーザの皮膚への近接を通じて、ユーザに関する情報を提供することができる。例えば、生理学的センサは、心拍数センサ、呼吸センサ、熱センサ、血圧センサ、水和センサ、酸素測定センサ、心電計、脳波計、および／または筋電計を含み得る。
複数の相互作用装置７８０は、表皮エレクトロニクスデバイス１００の単一のエレクトロニクス層１０７に含まれてもよい。また、複数の相互作用装置７８０を２つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００上に配置することも可能である。複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００および対応する複数の相互作用装置７８０は、各表皮エレクトロニクスデバイス１００上の通信装置７５０ならびに各表皮エレクトロニクスデバイス１００上の制御回路７６０を使用して、調整および制御され得る。
通信装置７５０は、エレクトロニクスアセンブリ１１３に含まれてもよい。通信装置７５０は、通信接続７５３を介して表皮エレクトロニクスデバイス１００との間のデータ転送を提供する。通信接続７５３は、通信装置７５０と、データの別のソースまたは受信機との間の有線または無線接続であってもよい。例えば、通信接続７５３は、無線ネットワーク（例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）、有線インターフェース（例えば、イーサネット（登録商標）、USB、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）など）、または他の通信接続（例えば、赤外線、光、超音波など）上の接続であってもよい。いくつかの実施形態では、通信装置７５０は、通信接続７５３を確立し、通信接続７５３を介してデータ／信号を伝送および／または受信する無線ネットワーキングデバイスまたは有線ネットワーキングデバイスである。電源接続７４１は、電源７４０からの電力をエレクトロニクス層１０７内の他の構成要素に伝達する。電源接続７４１は、電源７４０から通信装置７５０、制御回路７６０、セル１２０、および相互作用装置７８０およびセンサ７７０などのセル１２０内の構成要素に電力を供給する。電力接続７４１は、有線または無線接続であってもよい。電力接続７４１は、導電性ワイヤ（例えば、銅、アルミニウムなど）であってもよく、電力接続７４１は、半導体であってもよい。電力接続７４１が有線接続である場合、電力接続７４１は、エレクトロニクス層１０７の構成要素が互いに対して移動するときに機械的統合を維持するように構成される。例えば、電力接続部７４１は、接続部を破壊するのに十分な電力接続部７４１の変形を引き起こすことなく、構成要素の動作を可能にするのに十分な長さのワイヤの長さであってもよい。電力接続７４１はまた、電力を送達するためのワイヤレス接続（例えば、直接誘導、共振磁気誘導など）であってもよい。
電源７４０は、エレクトロニクス層１０７内の構成要素に電力を供給する。一実施形態では、電源７４０はバッテリである。例えば、電源７４０は、使い捨て電池、再充電可能電池、および／または取り外し可能電池であってもよい。いくつかの実施形態では、電源７４０は、電源７４０をエレクトロニクス層１０７から取り外すことなく、電源７４０の再充電を可能にするように構成される。例えば、電源７４０は、無線変更（例えば、誘導充電）によって再充電されるように構成された再充電可能なバッテリであってもよい。他の実施形態では、電源７４０は、エレクトロニクス層１０７の外側の電源から直流電流を受け取るように構成される。さらなる実施形態では、電源７４０は、エレクトロニクス層１０７の外側の電源から交流電流を受け取るように構成される。電源７４０は、変圧器を含み得る。いくつかの実施形態では、電源７４０は、ワイヤレス電源から電力を受け取るように（例えば、電源７４０が誘導によって電力を受け取るように構成されたコイルであるように）構成される。様々な代替実施形態によれば、電源７４０は、有線または無線の電源、１つ以上の太陽電池、またはマイクロ波を介して電力を提供するように構成されたメタマテリアルによって充電されるように構成され得るコンデンサであり得る。
引き続き図３Ｂを参照すると、入力／出力接続７５１は、セル１２０と制御回路７６０との間のワイヤ接続であってもよい。入力／出力接続部７５１は、機械的故障を被ることなく、接続部が屈曲および変形することを可能にするように構成されてもよい。このような場合、入力／出力接続７５１は、取り付け面１０３の動作による表皮エレクトロニクスデバイス１００の変形中に、セル１２０と制御回路７６０との間の接続を維持するように構成される。いくつかの実施形態では、入力／出力接続７５１は、接続点が互いに分離することを可能にする追加の長さのワイヤを含むことによって、機械的統合を維持しながら、変形を可能にする。例えば、入力／出力接続７５１は、２つ以上の構成要素が互いに対して移動することを可能にし、入力／出力接続の機械的劣化を引き起こさないように、弛みを有するワイヤであってもよい。いくつかの実施形態では、入力／出力接続７５１は、導電性ワイヤ（例えば、銅、アルミニウムなど）である。入出力接続７５１は、半導体であってもよい。いくつかの実施形態では、入力／出力接続７５１は、無線接続である。
入力／出力接続７５１は、セル１２０内の構成要素が制御回路７６０にデータを通信することを可能にする。セル１２０内の構成要素は、入力／出力接続７５１を介して制御回路にデータを出力させることができる。例えば、セル１２０内に配置されたセンサ７７０は、入力／出力接続７５１を介して制御回路７６０に、電圧の形態で、測定データを出力することができる。入力／出力接続７５１はまた、制御回路がセル１２０内の構成要素と通信することを可能にする。制御回路７６０は、入力／出力接続７５１を介してセル１２０内の構成要素へ入力を送信することができる。例えば、制御回路７６０は、相互作用装置７８０へ入力信号を送信し、相互作用装置７８０に薬物または化学物質を取り付け面１０３へと送達させることができる。セル１２０はまた、通信を容易にすることができる。制御回路７６０はまた、入力／出力接続７５１を使用して、較正信号をセンサ７７０または相互作用装置７８０へ送信し得る。いくつかの実施形態では、電力接続７４１および入力／出力接続７５１は、単一の接続に統合される。例えば、統合された接続は、変調された、または他の方法で変更可能な信号を介して、電力および入力／出力を提供することができる。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクスアセンブリ１１３は、制御回路７６０を含む。制御回路７６０は、マルチプレクサ７６５、プロセッサ７６３、およびメモリ７６１をさらに含み得る。プロセッサ７６３は、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、デジタル信号プロセッサ（DSP）、処理コンポーネントの群、または他の適切な電子処理コンポーネントとして実装され得る。メモリ７６１は、本明細書で説明される様々なプロセスを容易にするためのデータおよび／またはコンピュータコードを格納するための１つ以上のデバイス（たとえば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、ハードディスクストレージなど）である。メモリ７６１は、非一時的揮発性メモリまたは不揮発性メモリであってもよく、または含んでもよい。メモリ７６１は、データベース構成要素、オブジェクトコード構成要素、スクリプト構成要素、または本明細書で説明する様々なアクティビティおよび情報構造をサポートするための任意の他のタイプの情報構造を含み得る。メモリ７６１は、プロセッサ７６３に通信可能に接続され、本明細書で説明されるプロセスを実行するためのコンピュータコードまたは命令をプロセッサ７６３に提供することができる。マルチプレクサ７６５は、複数のセンサ７７０および／または相互作用装置７８０が入力／出力接続７５１を共有することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、セル１２０はまた、複数のコンポーネントからの信号の多重化を容易にする。
いくつかの実施形態では、制御回路７６０は、センサ７７０からデータを受信するように構成される。例えば、制御回路７６０は、加速度センサから測定電圧の形態の加速度データを受け取ることができる。このデータは、マルチプレクサ７６５を介して制御回路７６０によって受信される。制御回路７６０は、センサデータをメモリ７６１に格納することができる。制御回路７６０は、センサデータを通信装置７５０へ出力することができる。いくつかの実施形態では、制御回路７６０はまた、センサ７７０へ制御信号を送信するように構成される。例えば、制御回路７６０は、前記センサへ制御信号を送信することによってセンサ７７０を較正することができる。制御回路７６０は、センサ７７０をオフまたはオンにすることもできる。例えば、制御回路７６０は、セル１２０に電力接続７４１からセンサ７７０を切断させる制御信号を送信することができる。制御回路７６０はまた、プロセッサ７６３およびメモリ７６１を使用して、どのセンサからデータを受信するかを選択し得る。制御回路７６０は、通信装置７５０からの制御信号を受信することができる。いくつかの実施形態では、制御回路７６０はまた、プロセッサ７６３およびメモリ７６１を用いて制御信号を生成する。例えば、制御回路７６０は、前記センサから受信した異常データに応答してセンサ７７０をオフにするための制御信号を送信することができる。制御回路７６０はまた、他のセンサ７７０からのデータに応答して、センサ７７０をオフにするための制御信号を送信してもよい。例えば、いくつかのセンサ７７０は、最小の加速度が検出された場合、電源７４０を節約するためにオフにされてもよい。複数のセンサを使用する場合、１つのセンサ７７０をオン位置に維持することができる。加速度活動の増加が検出されると、制御回路７６０は、残りのセンサ７７０を再起動するか、またはオンにすることができる。
いくつかの実施形態では、制御回路７６０はまた、相互作用装置７８０からデータを受信するように構成される。例えば、制御回路７６０は、ドラッグデリバリー装置からドラッグデリバリーデータを受信し得る。このデータは、マルチプレクサ７６５を介して制御回路７６０によって受信される。制御回路７６０は、このデータをメモリ７６１に格納することができる。制御回路７６０は、相互作用装置データを通信装置７５０へ出力することができる。いくつかの実施形態では、制御回路７６０はまた、制御信号を相互作用装置７８０へ送信するように構成される。例えば、制御回路７６０は、ドラッグデリバリー装置へ制御信号を送信して、前記デバイスに取り付け面１０３へと薬物を投与させてもよい。また、制御回路７６０は、相互作用装置７８０をオフおよびオンにすることもできる。
制御回路７６０は、エレクトロニクス層１０７内の他の構成要素からの信号を受信することができる。例えば、制御回路７６０は、通信装置７５０からの信号を受信することができる。制御回路７６０はまた、電源７４０からの信号を受信してもよい。例えば、制御回路７６０は、どれだけの電力が利用可能であるかを示す信号を電源７４０から受信することができる。制御回路７６０は、これを使用して、さらなる動作を行うことができる。例えば、制御回路７６０は、通信装置７５０を使用して、この情報または他の情報を別のデバイスに通信し得る。また、制御回路７６０は、セル１２０、相互作用装置７８０、および／またはセンサ７７０を含むエレクトロニクス層１０７の構成要素を制御することによって動作を行うこともできる。いくつかの実施形態では、制御回路７６０の機能は、セル１２０の回路によって実行される。例えば、セル１２０は、セル１２０またはセル１２０のネットワークが制御回路７６０の上述の機能を実行することを可能にするトランジスタおよび／または追加の構成要素を含み得る。他の実施形態では、制御回路７６０は、エレクトロニクス層１０７内にない領域に配置される。一実施形態では、通信装置７５０は、制御信号およびデータを送信および受信することができる。例えば、外部の制御回路は、エレクトロニクス層１０７の構成要素（例えば、センサ７７０および相互作用装置７８０）と外部の制御回路との間でデータを中継する通信装置７５０を用いて、上記の機能を実行し得る。
エレクトロニクスアセンブリ１１３内のセンサ７７０は、方向データを測定するように構成されたセンサを含み得る。方向データは、取り付け面１０３の加速度、方向、動作、角運動、および／または回転に関するデータを含み得る。例えば、センサ７７０は、単軸加速度計、多軸加速度計、単軸ジャイロスコープ、多軸ジャイロスコープ、単軸傾斜計、または多軸傾斜計のうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、これらのセンサの組み合わせは、加速度、方向、動作、角運動、および／または回転を測定するために使用される。いくつかの実施形態では、センサ７７０は、取り付け面１０３の特性を測定するセンサを含む。例えば、センサ７７０は、水分センサ、電極、（例えば、サーミスタ、熱電対等）温度センサ、光センサ、水和センサ等であってもよい。相互作用装置７８０は、取り付け面１０３を変更するか、またはデータを制御回路７６０に提供するように構成されたデバイスを含み得る。例えば、相互作用装置７８０は、ドラッグデリバリー装置、化学送達デバイス、電極、モーションキャプチャセンサ、LEDなどを含み得る。
図４Ａは、表皮エレクトロニクスデバイス１０１として示される別の表皮エレクトロニクスデバイスの一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１０１は、エレクトロニクスアセンブリ１１３内のセンサおよび／または相互作用装置とは別個のハウジング内に大型の構成要素を収容する。これらの大型の構成要素は、エレクトロニクス層１０７および障壁層１０９を含む可撓性パッチの外側に配置することができる。これは、エレクトロニクス層１０７内に構成要素の大部分を含む（例えば、構成要素の大部分が可撓性パッチ内にある）表皮エレクトロニクスデバイス１００とは異なる。表皮エレクトロニクスデバイス１０１は、エレクトロニクスモジュール６１０と共に示されている。エレクトロニクスモジュール６１０は、電源７４０、通信装置７５０、および／または制御回路７６０のいずれかまたはすべてを保持することができる。一実施形態では、エレクトロニクスモジュール６１０は、ビュー１１０で示されるエレクトロニクス層１０７とは別個である（例えば、エレクトロニクスモジュール６１０は、エレクトロニクスアセンブリ１１３の外側の構成要素を収容することができ、エレクトロニクスアセンブリ１１３への接続を提供することができる）。エレクトロニクスモジュール６１０は、上述の構成要素を含むハウジングであってもよい。例えば、エレクトロニクスモジュール６１０は、内部に収容された構成要素へのアクセスを有するプラスチックまたはポリマーハウジングであってもよい。エレクトロニクスモジュール６１０は、フィルムまたは他の保護ケースであってもよい。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクスモジュール６１０は、電源７４０、通信装置７５０、および／または制御回路７６０がエレクトロニクス層１０７内にある場合よりも大規模であることを可能にする。例えば、電源７４０は、より大きなバッテリであってもよい。処理回路７６０は、集積回路またはSOCであってもよい。いくつかの実施形態では、エレクトロニクスモジュール６１０は、電力接続７４１によってエレクトロニクス層１０７に接続される。エレクトロニクスモジュール６１０は、電源７４０からの電力を、電力接続７４１を介してエレクトロニクス層１０７の構成要素（例えば、センサ、対話デバイスなど）に供給することができる。さらなる実施形態では、エレクトロニクスモジュール６１０はまた、入力／出力接続７５１によってエレクトロニクス層１０７に接続される。エレクトロニクスモジュール６１０は、１つ以上の入力／出力接続７５１によって、エレクトロニクス層１０７および／またはエレクトロニクスアセンブリ１１３に接続され得る。これは、追加の構成要素（例えば、センサ、相互作用装置など）の使用を容易にし得る。複数の入力／出力接続７５１の使用は、部分的にまたは完全に、多重化の必要性を低減することができる。
図４Ａ〜図４Ｂを参照すると、表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１は、多軸加速度計７１０、多軸ジャイロスコープ７１５、および多軸傾斜計７１３の組合せを使用して、取り付け面の一点における方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置（例えば、方向データ）を測定することができる。これらのセンサの組合せを使用して、取り付け面の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を６つの自由度で決定することができる。センサの複数の組合せを使用して、６つの自由度の測定を達成することができる。
いくつかの実施形態では、１つの他の種類のセンサが、別のセンサの測定に対する制約条件として使用される。例えば、多軸傾斜計７１３から収集されたデータは、多軸加速度計７１０または多軸ジャイロスコープ７１５によって収集されたデータに対する制約条件として使用されてもよい。多軸傾斜計の重力測定値に対する角度は、加速度計またはジャイロスコープデータ積分に対する制約条件として使用することができる。いくつかの実施形態では、センサは、積分加速度計である。いくつかの実施形態では、傾斜計からの測定値は、（例えば、重力に対する角度について）直接使用されてもよい。傾斜計測定値はまた、多軸加速度計７１０からのデータの積分から、または多軸ジャイロスコープ７１５からのデータの積分から導出される方向の照合基準として使用されてもよい。これは、誤差伝搬を制限するために使用することができる。これはまた、他のセンサからのデータを検証するために、および／または他のデータを使用して決定されるように表皮エレクトロニクスデバイスの方向を検証するために、傾斜計測定データを使用することを含み得る。
表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１は、センサの追加のセットを使用して、取り付け面の追加の点における方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を測定することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１は、これらの付加的なセンサ（例えば、多軸加速度計、多軸ジャイロスコープ７１５、および／または多軸傾斜計７１３）を使用して、１つの表皮エレクトロニクスデバイス１００を用いて、取り付け面１０３の複数ポイントにおける方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を測定し得る。
いくつかの実施形態では、方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置は、複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して複数の点で測定される。複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１からの測定値（表皮内エレクトロニクスデバイス測定値）を、他のセンサ測定値および積分に対する制約条件として使用することができる。制約条件は、処理回路５１３によって適用することができる。いくつかの実施形態では、制約条件は、制御回路７６０によって適用される。
いくつかの実施形態では、それぞれがそれ自体の別個の障壁層１０９および基板層１０５（例えば、複数の表皮エレクトロニクスパッチ）を有する複数のエレクトロニクス層１０７が、同一のエレクトロニクスモジュール６１０に接続される。これは、単一のサポート電源７４０、通信装置７５０、および制御回路６１０を備えた、取り付け面１０３上の複数ポイントにおける測定および相互作用を可能にし得る。
引き続き図４Ｂを参照すると、エレクトロニクスモジュール６１０は、通信接続７５３を介してデータ収集および処理装置５１０に接続することができる。データ取得および処理装置５１０は、通信装置７５０を含む。通信装置７５０は、データ取得および処理装置５１０が、エレクトロニクスモジュール６１０内の通信装置７５０に対してデータおよび／または制御信号を受信および送信することを可能にする。いくつかの実施形態では、データ収集および処理装置５１０内の通信装置７５０は、表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１のエレクトロニクス層１０７内の通信装置７５０に対してデータおよび／または制御信号を受信および送信することができる。
いくつかの実施形態では、データ取得および処理装置５１０はまた、処理回路５１３を含む。処理回路５１３は、表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１からデータを受信する。処理回路５１３は、データを分析する。例えば、処理回路５１３は、表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１の方向、加速度、動作、回転、角速度、および／または位置を計算または推定するためにアルゴリズムを使用することができる。これらのアルゴリズムは、カルマンフィルタ、動的フィルタ、カスタマイズされたアルゴリズムなどを含み得る。処理回路５１３は、表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１または複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１上の１つ以上の位置の方向、加速度、動作、角運動、角加速度、回転、角速度、および／または位置を計算または推定することができる。
いくつかの実施形態では、処理回路５１３はまた、表皮エレクトロニクスデバイス１００へ制御信号を送信する。例えば、データ収集および処理装置５１０の処理回路５１３は、通信装置７５０を用いて表皮エレクトロニクスデバイス１００へ制御信号を送信し、センサ７７０を較正することができる。上記の機能を容易にするように、処理回路５１３および／またはデータ取得および処理装置５１０は、プロセッサおよびメモリのうちの１つ以上を含み得る。
データ取得および処理装置５１０は、方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置に関するデータ、制御信号、および／または推定値または計算値を、追加のコンピューティングデバイスへ出力することができる。データ収集および処理装置５１０はまた、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００および／または１０１へ出力してもよい。これは、１つの表皮エレクトロニクスデバイス１００または１０１によって収集されたデータを第２の表皮エレクトロニクスデバイス１００または１０１へ出力することを含み得る。いくつかの実施形態では、データ取得および処理装置５１０は、ユーザインターフェースを含む。他の実施形態では、データ取得および処理装置５１０は、追加のコンピュータによって制御される。いくつかの実施形態では、データ取得および処理装置５１０は、別のコンピュータにデータを出力することもできる。いくつかの実施形態では、電源７４０、通信装置７５０、およびエレクトロニクス層１０７に統合された制御回路７６０を有する表皮エレクトロニクスデバイス１００は、データ収集および処理装置５１０に接続される。
図５は、互いに通信する表皮エレクトロニクスデバイス１００および１０１の一実施形態を示す。２つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００または１０１は、通信接続７５３および通信装置７５０を介して互いに通信し得る。通信接続７５３は、無線接続であっても有線接続であってもよい。また、複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００は、データ収集および処理装置５１０と通信することができる。２つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００または１０１を使用することにより、複数ポイントを同時に測定するステップが可能になる。例えば、１つの点の方向、加速度、動作、回転、角速度、角加速度、および／または位置は、２つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用することによって、別の点の位置に対して測定され得る。
図６は、ユーザ６８０と共に使用される複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００の一実施形態を示す。一実施形態では、複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００がユーザ６８０に取り付けられる。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、無線通信接続７５３を使用して通信することができる。データは、処理回路５１３を含み得るデータ収集および処理装置５１０に通信することができる。外部の検知装置５５０はまた、ユーザ６８０および／または表皮エレクトロニクスデバイス情報を収集するために使用されてもよい。外部の検知装置５５０は、無線通信接続７５３とデータを通信することもできる。
一実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、ユーザ６８０の様々な身体部分に配置される。例えば、表皮エレクトロニクスデバイスは、指、手、前腕、上腕、足、脚、頭などに配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザ６８０の取り付け面１０３は、彼または彼女の皮膚である。各表皮エレクトロニクスデバイスは、単軸または多軸加速度計、単軸または多軸傾斜計、または単軸または多軸ジャイロスコープのうちの１つ、またはそれらの組み合わせを用いて、方向を測定することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、通信接続７５３および通信装置７５０を使用して、互いに、および／またはデータ収集および処理装置５１０と通信し得る。この実施形態では、通信接続７５３は、無線接続として示されている。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、ネットワーク（例えば、アドホックネットワーク）を形成することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００のネットワークは、表皮エレクトロニクスデバイス１００の他のネットワークにデータおよび制御信号を通信することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００の複数のネットワークは、情報を共有することができる。これは、単一のデータ取得および処理装置５１０によって、複数のネットワーク（例えば、複数のユーザを有するユーザごとに１つのネットワーク）からデータが収集されることを可能にし得る。
図６は、２つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して、互いに対する取り付け面パラメータ（例えば、方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置）を測定し得ることをさらに示す。図示のように、前腕の取り付け面パラメータは、上腕の取り付け面パラメータに対して測定することができる。これにより、表皮エレクトロニクスデバイス１００およびデータ収集および処理装置５１０は、上腕に対する前腕の方向または動作を決定することができる。１つの身体部分の他の部分に対する相対的な方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置は、このようにして測定されてもよい。さらなる例として、指の方向は、手に対して決定されてもよい。また、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、取り付け面パラメータにおける変化を測定するために使用されてもよい。そのような変化は、足取り、ジェスチャー、（例えば、ゴルフスイング、ピッチングモーション等）の運動競技モーション、等のようなユーザの運動を決定するように使用されてもよい。この測定は、単一の表皮エレクトロニクスデバイス１００によって絶対的に、または追加の１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００に相対的に行うことができる。例えば、ユーザの脚が動くにつれて、方向および角速度における変化が測定されてもよい。この測定は、表皮エレクトロニクスデバイス１００によって絶対的に行うことができる。測定はまた、ユーザ６８０の移動する胴に相対的に行われてもよい。その場合、測定値は、胴体上の表皮エレクトロニクスデバイス１００および脚上の表皮エレクトロニクスデバイス１００によって収集される。相対的な方向および角速度は、データ取得および処理装置５１０によって計算されてもよい。いくつかの実施形態では、単一の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して、複数場所での取り付け面パラメータを測定することができる。これは、複数の身体部分にわたる複数の位置を含み得る。例えば、単一の表皮エレクトロニクスデバイス１００は、ユーザ６８０の胴および脚の方向を測定することができる。
データ取得および処理装置５１０は、ユーザ６８０の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を決定または推定するために、様々な技法を使用することができる。データ取得および処理装置５１０は、ユーザ６８０の体位および／またはジェスチャを決定するように、同一のまたは他の技法を使用することもできる。これらの技術は、アルゴリズム、カルマンフィルタ、および／または他の動的フィルタを測定値に適用すること、および／または１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００によって提供される制約条件を適用することを含み得る。例えば、カルマンフィルタを使用して、ユーザの身体部分に取り付けられた表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を推定することができる。方向は、オイラー角、四元数などの様々なタイプの状態ベクトルによって記述することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００によって使用されるセンサのいくつかは、（例えば、傾斜計、フィールドセンサなどを介して）方向を直接測定するのではなく、角運動（例えば、ジャイロスコープを介して角速度、加速度計を介して角加速度）を測定するので、物理ベースの動的フィルタ（例えば、カルマンフィルタ）を使用して、方向を推定することができる。そのようなフィルタは、状態伝播モデル（例えば、微分方程式を介した連続伝播、状態遷移行列を介したディスクリート伝播）を介してリンクされる追加の状態変数（角速度および／または角加速度など）を組み込むことができる。動的フィルタは、状態変数に関連する測定値（例えば、角加速度のための対向加速度計測定値、角速度のためのジャイロスコープ測定値、傾斜計、または角方向のためのフィールド測定値など）を組み込み、その各々は、単一の状態変数または複数の状態変数に依存し得る（例えば、角運動測定値は、しばしば、センサの方位に、したがって方向にも依存する）。動的フィルタは、そのような測定における雑音の推定値を含むことができ、したがって、各状態変数のその推定値における不確実性を含むことができ、これらの不確実性推定値は、当該フィルタによって時間を通じて追跡することができる。動的フィルタは、異なる状態ベクトル表現（例えば、角度対四元数）、異なる測定タイプ（直接角度測定および／または角速度および／または角加速度の組合せ）、および異なるセンサ（例えば、磁力計対傾斜計、回転ジャイロスコープ対レーザジャイロ対振動ジャイロスコープ）を扱うように容易に定式化することができる。身体センサネットワークで使用するための様々な動的フィルタの比較は、Ｗｅｉ−ｚｈｏｎｇ Ｗａｎｇ、Ｂａｎｇ−ｙｕ Ｈｕａｎｇ、Ｌｅｉ Ｗａｎｇ、による、「Analysis of Filtering Methods for ３D Acceleration Signals in Body Sensor Network」（Bulletin of Advanced Technology Sensors, Vol ５, No ７, ２０１１）に示されている。３D方向推定のために使用されるカルマンフィルタの提示には、Ｘｉａｏｐｉｎｇ Ｙｕｎ、
Ｅｒｉｃ Ｂａｃｈｍａｎｎによる「Design, Implementation, and Experimental Results of a Quaternion-Based Kalman Filter for Human Body Motion Tracking」（IEEE Transactions on Robotics, Vol ２２, No ６, ２００６;）、Ａｎｇｅｌｏ Ｓａｂａｔｉｎｉによる「Kalman-Filter-Based Orientation Determination Using Inertial/Magnetic Sensors: Observability Analysis and Performance Evaluation」（Sensors, September ２７, ２０１１;）、Kjartan Halvorsenらによる「Using an Extended Kalman Filter for Rigid Body Pose Estimation」（Journal of Biomechanical Engineering, Vol １２７, p ４７５ （２００５）;）、およびＪｏａｏ Ｍａｒｉｎｓらによる「An Extended Kalman Filter for Quaternion-Based Orientation Estimation Using MARG Sensors」（２００１ IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Maui Oct ２９ − Nov ３, ２００１.）、が含まれる。いくつかの実施形態では、制約条件は、人間の動作のモデル、外部の検知装置などの他のソースによって供給される。いくつかの実施形態では、制約条件は、表皮エレクトロニクスデバイス１００の測定が有効であるとみなされ得る範囲を規定し得る。データ取得および処理装置５１０は、カルマンまたは他の動的フィルタを使用して、様々な測定値および／または制約条件を組み合わせることができる。これは、１つの測定値またはデータ点に基づくものよりも、未知の変数のより良好な推定をもたらし得る。さらに、信号雑音および不正確さを低減することができる。
Ｅｒｉｃ Ｂａｃｈｍａｎｎによる「Design, Implementation, and Experimental Results of a Quaternion-Based Kalman Filter for Human Body Motion Tracking」（IEEE Transactions on Robotics, Vol ２２, No ６, ２００６;）、Ａｎｇｅｌｏ Ｓａｂａｔｉｎｉによる「Kalman-Filter-Based Orientation Determination Using Inertial/Magnetic Sensors: Observability Analysis and Performance Evaluation」（Sensors, September ２７, ２０１１;）、Kjartan Halvorsenらによる「Using an Extended Kalman Filter for Rigid Body Pose Estimation」（Journal of Biomechanical Engineering, Vol １２７, p ４７５ （２００５）;）、およびＪｏａｏ Ｍａｒｉｎｓらによる「An Extended Kalman Filter for Quaternion-Based Orientation Estimation Using MARG Sensors」（２００１ IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Maui Oct ２９ − Nov ３, ２００１.）、が含まれる。いくつかの実施形態では、制約条件は、人間の動作のモデル、外部の検知装置などの他のソースによって供給される。いくつかの実施形態では、制約条件は、表皮エレクトロニクスデバイス１００の測定が有効であるとみなされ得る範囲を規定し得る。データ取得および処理装置５１０は、カルマンまたは他の動的フィルタを使用して、様々な測定値および／または制約条件を組み合わせることができる。これは、１つの測定値またはデータ点に基づくものよりも、未知の変数のより良好な推定をもたらし得る。さらに、信号雑音および不正確さを低減することができる。
複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して、ユーザ６８０の状態を測定することもできる。表皮エレクトロニクスデバイスを使用して、ユーザ６８０の体位を測定することができる。方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または１つ以上の位置での位置を測定することによって、ユーザの体位を決定することができる。例えば、ユーザ６８０が、様々な身体部分を測定する傾斜計および加速度計を使用して、座っているか、立っているか、または横たわっているかどうかを判定することができる。人が座っている場合、胴および脚の傾斜計は、重力に対する角度の異なる読み取り値を与える。加速度がほとんどまたは全くないことを示す対応する加速度計またはジャイロスコープの読み取り値は、ユーザ６８０が座っていることを示すことができる。様々な体位を検出するために、代替の構成およびセンサを使用することができる。いくつかの実施形態では、測定される体位は、動作中または特定のタイプの動作中の１つ以上の身体部分の位置決めを含む。例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、適切な形態を確実にするために、またはフォームを改善するために使用されるように、走行中にユーザ６８０の体位を測定することができる。例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、ゴルフクラブをスイングする間にユーザ６８０の体位を測定して、適切なフォームを保証するか、またはフォームを改善するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、単一の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して、複数場所での取り付け面パラメータを測定することができる。
複数の表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して、ユーザ６８０によって行われたジェスチャを測定することができる。特定の身体部分の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置は、同一のパラメータにおける変化と共に測定されてもよい。例えば、指、手、および腕に配置された表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用して、これらの身体部分を使用して行われたジェスチャを検出することができる。例えば、これらの身体部分の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を、同一のパラメータにおける変化と共に測定することにより、手話を解釈することができる。いくつかの実施形態では、ジェスチャは、１つ以上の身体部分の動作または任意の特定の動作として規定される。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、動作を測定することができ、データ取得および処理装置５１０は、動作をジェスチャのライブラリと比較することができる。ジェスチャのライブラリは、ジェスチャを含む動作を含み得る。比較を使用して、データ取得および処理装置５１０は、ジェスチャが行われたかどうかを推定または決定することができる。
ユーザ６８０の体位および／またはジェスチャを決定する際に、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００およびデータ取得および処理装置５１０と共に人間モデルを使用することができる。人間モデルは、人間の動作のコンピュータモデルであってもよく、全ての可能な動作のモデルに対して測定された動作を照合する方法を提供する。人間モデルは、人間接続性モデル、筋骨格モデル、または他の動作モデルを含み得る。人間接続性モデルは、規定された角度制約条件を有する関節を介して接続された、規定された形状を有する剛体の相互接続された組としてヒトをモデル化することができる。このようなモデルの提示には、David Fleetの「Motion Models for People Tracking」（Visual Analysis of Humans、Chapter １０, Springer-Verlag （２０１１））、およびMoreno D'Amicoらによる「A ３−D Biomechanical Skeleton Model for Posture and Movement Analysis」（Research into Spinal Deformities ５, IOS Press （２００６））が含まれる。この規定された剛体、相互接続、および関節のシステムは、１つ以上の身体部分上の方向検知表皮エレクトロニクスデバイスに基づいて、体位および体位性の運動をモデル化するために使用され得る。モデルは、一般的であってもよいし、個々のユーザに合わせて個人化されてもよい。いくつかの実施形態では、一般的または個人化されたモデルは、表皮エレクトロニクスデバイス１００によって提供される測定値を使用して調整される。人間モデルは、ユーザ６８０の体位および／またはジェスチャの決定または推定を支援するために、データ取得および処理装置によって使用されてもよい。例えば、人間接続性モデルは、表皮エレクトロニクスデバイス１００によって測定された点の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を決定または推定するときに、センサ測定値および積分に対する制約条件として使用され得る。いくつかの実施形態では、さらなる制約条件は、傾斜計などの付加的なセンサからの測定値を含む。１つ以上の傾斜計または磁力計からの測定値は、加速度計から推定された方向の照合基準として使用することができる。この技術は、誤差伝搬を制限するために使用することができる。いくつかの実施形態では、さらなる制約条件はまた、表皮内エレクトロニクスデバイス測定値を含み得る。
引き続き図６を参照すると、１つ以上の外部の検知デバイス５５０は、表皮エレクトロニクスデバイス１００と共に、使用され得る。いくつかの実施形態では、外部の検知装置５５０は、方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を測定するために使用される表皮エレクトロニクスデバイス１００の外部のデバイスである。外部の検知デバイス５５０は、カメラまたはモーションキャプチャイメージセンサであってもよい。外部の検知装置５５０は、体位を決定するための測定を断続的に行うために使用されてもよい。例えば、外部のカメラからの画像を使用して、ユーザ６８０の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を測定することができる。いくつかの実施形態では、アクティブまたはパッシブ相互作用装置７８０のモーションキャプチャイメージセンサからの測定値を使用して、ユーザ６８０の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を決定する。１つ以上の外部の検知装置５５０からの測定値は、表皮エレクトロニクスデバイス１００に基づく決定をリセットするために使用され得る。例えば、外部の検知装置５５０から得られた測定値を用いて、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００のセンサを較正することができる。いくつかの実施形態では、外部の検知装置５５０からの測定値を使用して、ユーザ６８０の人間モデルを更新または個別化することができる。人間モデルはまた、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００のセンサの較正点として機能することができる。相互作用装置７８０も同様に較正することができる。いくつかの実施形態では、外部の検知装置５５０は、通信接続７５３を介してデータ収集および処理装置５１０に接続される。外部の検知デバイス５５０は、通信接続７５３を介した通信を容易にするような、通信装置７５０を含み得る。いくつかの実施形態では、外部の検知装置５５０は、通信接続７５３および通信装置７５０を介して制御回路７６０に接続されてもよい。
一実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、アンテナおよび他の場所の界磁源（field source）を使用して、他の場所に対してのその位置および／または動作を決定する。センサ７７０は、１つ以上のアンテナであってもよく、または１つ以上のアンテナを含んでもよい。例えば、前記アンテナまたは1つ以上のアンテナは、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、プレートアンテナ、磁力計、ベクトル磁力計、および／または他のタイプのアンテナのうちの１つ以上とすることができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、界磁源を測定するために１つ以上のアンテナを使用してもよい。１つ以上の界磁源の測定に基づいて、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、界磁源に対する表皮エレクトロニクスデバイス１００の位置、方向、角運動、回転、および／または他の動作を推定することができる。
界磁源は、任意の測定可能な場のソースであってもよい。例えば、界磁源は、磁場、電磁放射（例えば、マイクロ波、電波など）、および／または測定可能な場の他のソース、であってもよい。界磁源は、マイクロ波発生器および／またはアンテナ、無線伝送機および／またはアンテナ、または測定可能な場を生成するように構成されたハードウェアの他の組合せであってもよい。いくつかの実施形態では、自然の界磁源を使用することができ、例えば、表皮エレクトロニクスデバイスは、地球の磁場を測定するために磁力計を使用することができ、したがって、その方向の１つ以上の角度成分を決定することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、界磁源によって生成される電界の種類を測定するための１つ以上のアンテナを含み得る。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、１つ以上の界磁源の受信および／または測定のための追加のハードウェアを含み得る。例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、受信機、信号処理ハードウェア、および／または他のハードウェアを含み得る。
一実施形態では、界磁源は、第２の表皮エレクトロニクスデバイス１００によって放出される。これにより、第１の表皮エレクトロニクスデバイス１００は、界磁源を放射する第２の表皮エレクトロニクスデバイス１００に対するその位置、方向、角運動、回転、および／または他の動作を決定することができる。方向情報は、他の位置から、（例えば、種類、空間フィールドパターン、周波数、ソースの方向など）界磁源に関する情報を含んで、表皮エレクトロニクスデバイス１００へ送信されてもよい。界磁源は、相互作用装置７８０であってもよいし、含まれてもよい。他の実施形態では、界磁源は固定されてもよい。例えば、界磁源は、１つ以上の別個の表皮エレクトロニクスデバイス１００を包囲する場を生成する固定エミッタであってもよい。界磁源が固定されると、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００は、前記固定界磁源に対する個々の絶対位置、方向、角運動、回転、および／または他の動作を測定し得る。固定界磁源は、データ取得および処理装置５１０または別の固定デバイスに含まれてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００は、他の表皮エレクトロニクスデバイス１００に対するそれらの位置、方向、回転、角運動、および／または他の動作を決定することができる。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイスは、相対情報を他の表皮エレクトロニクスデバイスの対応する絶対情報と組み合わせることによって、その絶対位置、方向、回転、角運動、および／または他の動作を推定することができる。
一実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、他の位置における距離センサおよび距離決定ソースを使用して、他の位置（例えば、第２の表皮エレクトロニクスデバイス）と相対的なその位置および／または方向を決定する。距離センサは、距離決定ソースによって生成された距離信号を検出するための１つ以上の受信機を含み得る。例えば、距離決定ソースは、パルス化された超音波またはパルス化された電磁波を含む範囲信号を生成することができる。距離センサ（それぞれ超音波または電磁検出器）は、入射波を検出することができ、到着時間に基づいて、距離決定ソースと距離センサとの間の距離を決定する。単一の距離センサを使用して、距離自体を検出することができる。しかし、いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、複数の距離センサを備え、距離決定ソースに対する表皮エレクトロニクスデバイスの方向を決定するように、距離決定ソースからの各差分距離を使用する。方向情報は、他の位置から、（例えば、パルスタイミング、波周波数、放射パターン、ソースの方向など）距離決定ソースに関する情報を含んで、表皮エレクトロニクスデバイス１００へ送信されてもよい。例えば、２つの距離センサを使用して、方向の１つの角度成分を決定することができ、一方、３つの距離センサを使用して、方向の２つの角度成分を決定することができる。一実施形態では、距離センサおよび距離決定ソースの役割を逆にすることができ、ここで、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、複数の（例えば、２つまたは３つの）距離決定ソースを備えることができ、別の位置（例えば、第２の表皮エレクトロニクスデバイス）は、距離センサを備えることができる。距離センサによる差分距離測定値を使用して、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を決定することができる。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、１つ以上の距離決定ソースと１つ以上の距離センサとの両方を備え、別の位置で反射器（例えば、拡散、鏡面、または逆反射）を使用して、距離決定ソースから距離センサに距離信号を戻し、表皮エレクトロニクスデバイス１００と他の位置との間の距離および／または方向の決定を可能にする。
さらなる実施形態では、複数のフィールドを使用して、複数の界磁源（固定および／または移動）に対する位置、方向、回転、角運動、および／または他の動作を測定することができる。例えば、界磁源は、表皮エレクトロニクスデバイス１００が複数の界磁源を区別することを可能にするように、異なるタイミングまたは周波数を有することができる。これは、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイスの位置、回転、および／または他の動作を推定するための追加の技法を可能にすることができる。例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００は、複数の界磁源を用いてその位置を三角測量することができる。
他の上述の実施形態では、絶対位置および／または相対位置、方向、回転、角運動、および／または他の動作の推定は、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００によって計算することができる。例えば、計算は、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００上の１つ以上の制御回路を使用して実行され得る。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、本明細書で説明される技術のうちの１つ以上を使用して、これらの計算で使用するための情報を通信することができる。他の実施形態では、計算は、表皮エレクトロニクスデバイス１００から離れて実行される。例えば、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイス１００は、本明細書で説明する計算を実行することができるデータ取得および処理装置５１０に情報（例えば、フィールド測定値）を通信することができる。
さらに図６を参照すると、位置、位置、方向、回転、および／または他の動作の測定値および／または推定値は、様々な動作および／またはさらなる計算を実行する際に使用されてもよい。方向、運動、および／または位置は、１つ以上の相互作用装置７８０を制御するためのパラメータとして使用することができる。例えば、方向、運動、または位置を用いて、ドラッグデリバリーシステムを制御することができる。ユーザ６８０が横たわっている場合（例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００および／またはデータ収集および処理装置５１０によって決定されるように）、ドラッグデリバリーシステムは、痛みの薬剤を送達しないように命令され得る。逆に、ユーザ６８０が動いている場合、ドラッグデリバリーシステムは、痛みの薬剤を投与するように、データ取得および処理装置５１０および／または制御回路７６０によって命令され得る。
相互作用装置がトリガされた後に、方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置、および／または前述の変化を測定することによって、相互作用の効果を測定することができる。これはまた、相互作用装置７８０が較正されることを可能にし得る。例えば、測定されたパラメータ（例えば、動作中のユーザ６８０の体位）が改善を示さない場合、相互作用装置７８０が次に作動するときに、より多くの投与量の薬物が使用され得る。
さらに、方向、運動、および／または位置を使用して、センサ７７０を制御することができる。例えば、ユーザが横たわった位置にいる場合、電力を節約するために、センサ７７０および／または相互作用装置７８０をオフにすることができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明するパラメータ（例えば、方向、体位、加速度など）のいずれかを、警告の基礎として使用することができる。表皮エレクトロニクスデバイス１００は、特定の１つ以上のパラメータが閾値を超えると、警告を提供することができる。例えば、自動車の衝突のような事象における急速な加速が検出された場合、表皮エレクトロニクスデバイス上のLEDは、観察者に可能性のある負傷を警告するために、点灯されるか、または重症度に対応する特定の色で点灯され得る。このタイプの構成は、他の設定（例えば、理学療法）でも使用することができる。いくつかの実施形態では、警告は、データ取得および処理装置５１０によって提供される。データ取得および処理装置５１０は、ディスプレイを使用して警告を提供することができる。データ取得および処理装置５１０は、別のデバイスまたはコンピュータにアラートを提供し得る（例えば、演算装置または電話にアラートを提供し得る）。
ここで図７を参照すると、一実施形態に係る、１つ以上の表皮エレクトロニクスデバイスを使用して方向を測定する方法８１０が示されている。表皮エレクトロニクスデバイスが取り付けられる表面の方向および／または角運動に関するデータが提供される（８１２）。これは、先に説明したセンサの任意の組合せで達成することができる。次いで、センサデータが収集される（８１４）。例えば、制御回路は、データを収集／取得することができる。制御回路は、部分的にマルチプレクサを使用して、データを収集／取得することができる。いくつかの実施形態では、セルは多重化を補助する。いくつかの実施形態では、次いで、センサデータは、データ取得および処理装置に通信される。これは、制御回路と通信装置との組み合わせを用いて行われてもよい。アルゴリズムが前記センサデータに適用される（８１６）。いくつかの実施形態では、データ取得および処理装置は、アルゴリズムを適用する。他の実施形態では、制御回路がアルゴリズムを適用する。１つ以上のアルゴリズムを使用することができ、前記アルゴリズムは、様々な機能を実行することができる。例えば、アルゴリズムを使用して、信号雑音を低減し、外来のデータ点を除去し、取り付け面の方向および／または位置を計算するための制約条件を生成するステップなどができる。使用されるアルゴリズムは、カルマンフィルタ、動的フィルタ、または他のカスタムフィルタを含み得る。前記取り付け面および／または表皮エレクトロニクスデバイスの方向、運動、回転、および／または位置が推定または計算される（８１８）。いくつかの実施形態では、前記データ取得および処理装置は、前記センサデータおよび／または制約条件を使用して、前記取り付け面および／または表皮エレクトロニクスデバイスの方向、運動、回転、および／または位置を推定または計算する。他の実施形態では、前記制御回路は、前記センサデータおよび／または制約条件を使用して、前記取り付け面および／または表皮エレクトロニクスデバイスの方向、運動、回転、および／または位置を推定または計算する。さらなる実施形態では、計算を実行するために１つ以上のアルゴリズムもまた使用される。体位は、前記取り付け面および／または表皮エレクトロニクスデバイスの方向、回転、および／または位置に加えて、またはその代わりに推定されてもよい。いくつかの実施形態では、身体部分の位置、方向、運動、および／または回転は、取り付け面、したがって表皮エレクトロニクスデバイス１００の位置とは異なる前記身体部分内／上の位置を基準とすることができる（例えば、前記取り付け面が手首の近くの外側皮膚表面上に位置する一方で、前腕の基準部位は橈骨の中点にあってもよく、このような場合、２つの位置における位置、方向、運動、および回転は、まっすぐに適用されるオフセットだけ異なることができる）。これらの計算を実行する際に（例えば、方向または体位を決定するように）、前記データ取得および処理装置は、他のソースから生成される制約条件または照合基準を使用し得る。例えば、制約条件は、アルゴリズム、傾斜計などの付加的なセンサ、および／またはモーションキャプチャイメージセンサなどの外部の検知デバイスによって供給され得る。前記取り付け面の前記方向、回転、運動、および／または位置の前記推定または計算に続いて、前記表皮エレクトロニクスデバイスは、前記表皮エレクトロニクスデバイスが取り付けられる当該表面の当該方向および／または回転に関するデータを生じさせるようにセンサを使用することによって、前記サイクルを再び開始することができる。いくつかの実施形態では、ステップ（８１２）〜（８１８）は、データパイプライン化の場合と同時に実行される。例えば、第１の組のデータが方向を計算するために使用されているとき、第２の組は、アルゴリズムを使用してフィルタリングされ、第３の組は、前記制御回路によって収集され、第４の組は、前記センサによって生成され得る。
各ステップの次のサイクルと同時に、追加の動作を行うことができる。いくつかの実施形態では、各ステップの次のサイクルが開始する前に、追加の動作が行われる。前記取り付け面の方向、回転、および／または位置の推定または計算の後、センサおよび／または相互作用装置を較正することができる（８２０）。データ取得および処理装置は、センサおよび／または相互作用装置が較正される必要があることを決定することができる。表皮エレクトロニクスデバイスに搭載された他のセンサからのデータ、外部の検知装置からのデータ、モデル、および／または計算された制約条件を使用して、前記データ取得および処理装置は、前記制御回路と共に、センサまたは相互作用装置を較正し得る。いくつかの実施形態では、較正は、制御回路のみによって行われる。データ収集および処理装置は、前記処理回路によって実行される所定の較正アルゴリズムをオーバライドすることができる。センサおよび／または相互作用装置を較正するステップ、および／または相互作用装置を制御するステップに加えて、または単独で、様々なタイプのデータを格納することができる（８２２）。いくつかの実施形態では、データは、データ取得および処理装置によって格納される。他の実施形態では、データは制御回路によって格納される。データは、データ取得および処理装置内にローカルに格納されてもよく、または追加のコンピュータ、表示デバイス、モバイルデバイスなどに転送されてもよい。いくつかの実施形態では、結果および／またはデータの一部のみが格納される。いくつかの実施形態では、データは、デバイスが前記データおよび／または前記データのグラフィカル表現を表示することができるように、一時的に格納される。センサおよび／または相互作用装置を較正するステップ、および／またはデータを格納するステップに加えて、または単独で、１つ以上の相互作用装置を制御することができる（８２４）。データ収集および処理装置は、制御回路と共に、１つ以上の相互作用装置を作動させることができる。例えば、ユーザの特定の方向を決定すると、前記データ取得デバイスおよび制御回路は、相互作用装置を作動させて、薬物を送達し得る。いくつかの実施形態では、相互作用装置は、データ取得および処理装置からの入力なしに、制御回路によって制御される。
ここで図８を参照すると、一実施形態に係る表皮エレクトロニクスデバイスの動作の方法９００が示されている。表皮エレクトロニクスデバイスは、取り付けられる（９０２）。前記表皮エレクトロニクスデバイスは、皮膚、骨、筋肉組織、心臓、肺などを含み得る取り付け面１０３へ取り付けられる。いくつかの実施形態では、取り付け面１０３は、皮膚または他の器官に取り付けられた、または取り付けられようとしている帯具である。センサデータは取得される（９０４）。センサデータを取得するステップは、取り付け面１０３の１つ以上のパラメータを測定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、表皮エレクトロニクスデバイス１００内のセンサ７７０は、取り付け面１０３の１つ以上のパラメータを測定する。例えば、センサ７７０は、表皮エレクトロニクスデバイス１００内のエレクトロニクス層１０７の方向によって近似されるように、取り付け面１０３の方向を測定することができる。センサ７７０はまた、取り付け面１０３の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置における変化率を測定することができる。いくつかの実施形態では、これらのパラメータの変化率は、制御回路７６０またはデータ取得および処理装置５１０のいずれかによって計算される。センサデータが収集される（９０６）。例えば、センサデータは、制御回路によって収集される。これは、制御回路７６０内のマルチプレクサ７６５を使用して達成することができる。データが処理される（９０８）。例えば、制御回路７６０は、プロセッサ７６３およびメモリ７６１を使用して、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を計算し得る。データは、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を推定または計算するために、様々な技法によって処理され得る。例えば、制御回路７６０は、カルマンフィルタ、動的フィルタ、または他のアルゴリズムを使用して、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を計算または推定することができる。制御回路７６０はまた、表皮エレクトロニクスデバイス１００内の他のセンサ７７０からのデータ、別の表皮エレクトロニクスデバイス１００からのデータ、外部の検知装置５５０からのデータ、および／またはモデルなどの計算を行う際に制約条件を使用することができる。制御回路７６０は、変則的な測定のためにセンサ７７０をモニタリングすることもできる。
データを取得し、処理するステップの後、データが表示される（９２２）。いくつかの実施形態では、制御回路７６０は、表示されるべきデータをデータ取得および処理装置５１０へ送信する。他の実施形態では、データ取得および処理装置５１０は、データを表示する。表示されるデータは、前記取り付け面の生のセンサデータ、制約条件、モデル、処理されたデータ、推定された方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置、ならびに位置、方向、足取り、および／または体位のグラフィカル表現など、のうちの１つまたは組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、データは、データ取得および処理装置５１０が関連情報を送信する別のコンピュータまたはデバイス上に表示される。方法９００は、表皮エレクトロニクスデバイス１００のセンサ７７０を用いて１つ以上のパラメータを測定することによって再び開始することができる。いくつかの実施形態では、データの表示の前にいくつかの繰返しが行われる。いくつかの実施形態では、ステップの１回の繰返しのみが行われる。
いくつかの実施形態では、制御回路７６０によってデータを処理するステップに続いて、制御信号が送信される（９１０）。制御信号は、センサ７７０および／または相互作用装置７８０へ送信されてもよい。制御信号がセンサ７７０へ送信される場合、センサ７７０は制御される（９１２）。これは、較正センサ７７０を含み得る。これはまた、センサ７７０をオンまたはオフにするステップを含み得る。制御信号が相互作用装置７８０へ送信される場合、相互作用装置７８０は制御される（９１４）。これは、相互作用装置７８０を作動させること、例えば、ドラッグデリバリー装置を用いて薬物を送達することを含み得る。相互作用装置７８０を制御するステップはまた、相互作用装置７８０をオンまたはオフにするステップを含み得る。センサ７７０を制御するステップ、または相互作用装置７８０を制御するステップの後、本方法は、表皮エレクトロニクスデバイス１００のセンサ７７０を用いて１つ以上のパラメータを測定することによって再び開始することができる。
いくつかの実施形態では、制御回路７６０は、データが処理された後、通信装置７５０および通信接続７５３を使用してデータを出力する。他の実施形態では、出力されるデータは、以前に処理されていなくてもよい（例えば、制御回路７６０は、方向を推定または計算することなく、センサ７７０から測定データを出力してもよい）。データは、データ取得および処理装置５１０へ出力されてもよい。いくつかの実施形態では、データは他のデバイスへ出力される。例えば、データは、他の表皮エレクトロニクスデバイス１００へ、またはデータ収集および処理装置５１０以外のコンピュータへ出力されてもよい。出力データは、取得され、処理されてもよい。いくつかの実施形態では、データは、データ取得および処理装置５１０によって取得され、処理される。データ収集および処理装置５１０は、通信装置７５０および表皮エレクトロニクスデバイス１００との通信接続７５３を介してデータを収集することができる。データは、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置を推定または計算するために、様々な技法によって処理され得る。例えば、データ収集および処理装置５１０は、カルマンフィルタ、動的フィルタ、または他のアルゴリズムを使用して、表皮エレクトロニクスデバイス１００の方向を計算または推定することができる。データ取得および処理装置５１０はまた、表皮エレクトロニクスデバイス１００内の他のセンサ７７０からのデータ、別の表皮エレクトロニクスデバイス１００からのデータ、外部の検知装置５５０からのデータ、および／またはモデルなどの計算を行う際に制約条件を使用することができる。さらなる実施形態では、センサ７７０からのデータの取得、ならびにデータ取得および処理装置５１０によってデータを処理するステップに続いて、制御信号は送信されてもよい。データ取得および処理装置５１０は、データの取得および処理に続いて制御信号を送信することができる。制御信号は、通信装置７５０および通信接続７５３を使用して、制御回路７６０へ送信され得る。いくつかの実施形態では、制御回路７６０は、転送されたデータまたは情報を使用して、データ取得および処理装置５１０によって命令された場合、制御信号を送信する。制御回路７６０はまた、制御回路７６０による計算に基づいて、１つ以上の相互作用装置７８０および／または１つ以上のセンサ７７０へ制御信号を送信することができる。例えば、制御回路７６０は、較正制御信号をセンサ７７０へ送信して、制御回路７６０によって検出された外来の測定値に続いて補正を行うことができる。
図７〜８は、表皮エレクトロニクスデバイス１００を動作させる様々な例を提供するが、他のステップおよび／または構成要素が使用されてもよく、すべてのそのような実施形態は、本開示の範囲内であることに留意されたい。例えば、表皮エレクトロニクスデバイス１００を使用する方法８１０は、追加のステップまたは構成要素を含み得る。センサ７７０は、方向、加速度、動作、角運動、回転、角速度、角加速度、および／または位置、または任意の他の測定された特性（例えば、水分）に関するデータを生じさせ得る。いくつかの実施形態では、セル１２０は、センサ出力を多重化する機能を実行する。この場合、制御回路７６０の機能は、セル１２０および／またはデータ収集および処理装置５１０によって実行され得る。いくつかの実施形態では、データ取得および処理装置５１０の機能は、制御回路７６０によって実行される。例えば、制御回路７６０は、センサデータにアルゴリズムを適用し、取り付け面１０３の方向、回転、および／または位置を推定または計算するように構成されてもよい。さらなる例では、表皮エレクトロニクスデバイスの動作の方法９００は、追加のステップまたは構成要素を含み得る。方法９００の個々のステップは、（例えば、パイプライン化におけるように）同時に実行されてもよい。他のステップおよび構成要素は、構成要素ならびにそれらの機能および表皮エレクトロニクスデバイスの機能に関して本明細書で行われる開示と一致する、図７および図８に示される方法で使用されてもよい。
反復性ストレス傷害および関節炎をモニタリングするためのシステムおよび方法もまた記載される。反復性ストレス傷害は、腱、神経、および他の軟組織への損傷であって反復的かつ強力な肉体動作または振動、および生体力学的に有害な位置における身体部分の持続的な配置によって引き起こされる損傷を含み得、しびれ、疼痛、ならびに筋肉の消耗および衰弱によって特徴付けられ得る。このシステムおよび方法は、被験者の身体部分に近接して配置された１つ以上の生理学的センサおよびモーションセンサからの検知信号を生成するステップを含む。一実施形態では、本明細書で説明するシステムおよび方法を使用して、被験者の１つ以上の生理学的状態および被験者の身体部分の１つ以上の動作または位置をモニタリングするように構成されたように構成された１つ以上の生理学的センサおよびモーションセンサからの検知信号の生成によって、病状をモニタリングおよび治療すること、ならびに１つ以上のエフェクタの動作によって身体部分に効果を提供することができる。病状には、関節ベースの非炎症状態（例えば、関節痛、変形性関節症）、関節ベースの炎症状態（例えば、リウマチ性関節炎、乾癬性関節炎、関節炎、強直性脊椎炎、若年性特発性関節炎および全身性エリテマトーデス）、腱付着部ベースの状態（例えば、腱付着部炎）、腱ベースの状態（例えば、腱炎、腱滑膜炎）、靭帯ベースの状態（例えば、歪み）、神経エントラップメントまたは圧迫ベースの状態または症候群（例えば、手根管エントラップメント、肘部管エントラップメント、足根管エントラップメント、放射神経エントラップメント、感覚異常性大腿神経痛、）などが含まれ得るが、これらに限定されない。例えば、手根管症候群、手根管エントラップメントの一種は、手根管を通過して手首に入るような正中神経の圧迫に関連し、職業的要因に関連し得る（例えば、Palmer、Best Pract Res Clin Rheumatol。Feb ２０１１； ２５（１）： １５−２９（これは、本明細書中に参考として援用される）を参照のこと）。
一実施形態では、本明細書で説明するシステムおよび方法は、１つ以上の生理学的センサを使用して、被験者の１つ以上の生理学的状態をモニタリングし、それに応答して検知信号を生成する。生理学的センサは、筋電計、歪みセンサ、温度センサ、光学センサ（例えば、LED）、および音響センサを含むが、これらに限定されない。
一実施形態では、本明細書で説明するシステムおよび方法は、１つ以上のモーションセンサを使用して、被験者の身体部分の動作または位置をモニタリングし、それに応答して検知信号を生成する。モーションセンサは、身体部分の反復運動を測定するように構成されたセンサ、身体部分の動作の反復の回数を測定するように構成されたセンサ、身体部分の動作の速度を測定するように構成されたセンサ、身体部分の動作の持続時間を測定するように構成されたセンサ、第２の身体部分に対する身体部分の配置を測定するように構成されたセンサ、および身体部分の動作の角度を測定するように構成されたセンサ、を含むがこれらに限定されない。
一実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、１つ以上のエフェクタを使用して、センサアセンブリによって生成された検知信号の処理に応答して身体部分に影響を及ぼす。エフェクタは、触覚刺激器（例えば、身体部分の位置に関する触覚指標を提供するように構成された触覚刺激器）および神経刺激器（例えば、治療刺激または神経伝導の電気的遮断を提供するように構成された神経刺激器）を含むが、これらに限定されない。
図９に示す実施形態では、システム１０００は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリングし、治療するように構成される。システム１０００は、基板１００２と、センサアセンブリ１００４と、プロセッサ１００６と、エフェクタ１００８とを含む。一実施形態では、システム１０００は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療するために、生理学的状態、位置状態、および動作状態をモニタリングする表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を含む。ＥＥＳは、皮膚表面とのインターフェースに適した厚さ、有効弾性率、および可撓性を提供するエレクトロニクスシステムの種類を記載し、（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、KimらのEpidermal Electronics、Science、Vol．３３３、８３８−８４３ （２０１１）および、Yeoらの、「Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin, Advanced Materials Vol. ２５（２０）, ２７７３−２７７８ （２０１３）」）、（例えば、生理学的、温度、歪み）センサ、および関連する回路（例えば、トランジスタ、ダイオード、光検出器、無線周波数構成要素、コンデンサ、発振器）を組み込むことができる。
基板１００２は、被験者の皮膚表面とインターフェースするように構成された変形可能（例えば、可撓性、伸縮性）基板である。基板１００２の変形可能な性質は、皮膚表面、一般に低弾性率で変形可能な自然表面との相互作用／インターフェースを容易にする。例えば、基板１００２は、エラストマーポリマー、親水コロイドフィルム、ナノメンブレン（例えば、シリコンナノメンブレン）、または他の変形可能な材料、のうちの１つ以上を含み得る。例えば、基板１００２は、１つ以上のコーティングを含み得る。基板１００２は、限定されるものではないが、接着材料を介して皮膚に貼り付けられ、身体部分の周りに巻き付けられた材料（例えば、生地、衣類など）によって提供される圧力などの外部の圧力によって適所に保持されることを含むがそれに限定されない様々な機構に従って、皮膚表面に近接して配置することができる。一実施形態では、基板１００２は、基板１００２が取り付けられる身体部分の皮膚表面の変形と協調するように可逆的に変形するように構成される。一実施形態では、基板１００２は、皮膚表面とインターフェースするように構成された、ＥＥＳの電子部品がその上に存在するガス透過性エラストマーシートを含む（例えば、参照により本明細書に組み込まれるKimらを参照のこと）。一実施形態では、基板１００２は、対向する構造化エラストマー基板によって規定されるマイクロ流体エンクロージャを含み、その間にＥＥＳの電子部品が存在する（例えば、参照により本願に編入される、Xuらの「Soft Microfluidic Assemblies of Sensors, Circuits, and Radios for the Skin」（Science, Vol. ３４４, ７０-７４ （２０１４）を参照のこと）。
基板１００２は、特定の身体部分の皮膚表面と相互作用するように構成することもできる。例示的な実施形態では、身体部分は、指、手、手首、足、足首、踝、腕、肘、脚、膝、肩、臀部、脊柱部分（例えば、頸椎、胸椎、腰椎、仙骨脊椎、および尾骨脊椎のうちの１つ以上に近接する領域）、リブ部分（例えば、リブが脊椎を取り付ける場所などのリブに近接する領域）、胴体、首、および頭部領域（例えば、顔、頭皮）のうちの１つ以上を含む。例えば、基板１００２は、指またはつま先との相互作用を容易にするために管状構造に適合することができる（例えば、参照により本明細書に組み込まれるYingらの「Silicon nanomembranes for fingertip electronics」（Nanotechnology、Vol．２３、No．３４，１-７ （２０１２）を参照）。図１０に示す実施形態では、システム１０００は、反復性ストレス傷害、関節炎、または手首または手首に近接する他の身体部分（手、１つ以上の指、および腕を含むが、これらに限定されない）に関連する他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療するために、被験者の手首１１００上に配置される。
図９から図１４を参照すると、センサアセンブリ１００４は、モーションセンサ１０１０および生理学的センサ１０１２を含む。センサアセンブリ１００４は、モーションセンサ１０１０による身体部分の動作の検出、および生理学的センサ１０１２による身体部分の生理学的パラメータに基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作を検出し、それに応答して検知信号を生成するような、加速度計（例えば、加速度計１４００）および近接センサ（例えば、近接センサ１４０２）のうちの１つ以上を含む。近接センサは、赤外線センサ（例えば、赤外線センサ１４０４）および光センサ（例えば、光センサ１４０６）のうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、近接センサは、システム１０００が配置される身体部分に近接する第２の身体部分を検知するように構成される。例えば、システム１０００は、被験者の手首に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、手、手のひら、腕、指、肩など、手首に近接する別の身体部分の存在、位置、角度、および動作のうちの１つ以上を検出するように構成された近接センサを含み得る。一実施形態では、近接センサは、皮膚表面の別の部分または別の身体部分とインターフェースする装置を検知するように構成される。例えば、システム１０００は、被験者の身体部分に配置することができ、第２のシステム１０００は、前記身体部分に近接して、または別の身体部分に配置することができ、ここでシステム１０００のモーションセンサ１０１０の近接センサは、第２のシステム１０００の存在、位置、角度、および動作のうちの１つ以上を検知することができる。
モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作および身体部分の位置のうちの１つ以上を検出するように構成される。前記身体部分は、システム１０００がインターフェースする部分であってもよく、またはシステム１０００がインターフェースする部分に近接する部分であってもよい。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の反復運動に基づいて検知信号を生成する。例えば、システム１０００は、被験者の手首に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、手または１つ以上の指を動かすように、手首の反復性の屈曲または屈曲を測定する。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の反復の回数を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の指の上に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、特定の指が屈曲または屈曲される反復の回数を測定する。反復回数の測定は、ゼロ反復が生じたことを測定するステップ、有限回数の反復を測定するステップ、特定された期間にわたって行われた反復回数を測定するステップ、および反復回数が閾値回数（例えば、被験者が反復性挫傷の危険性である閾値）を超えることを決定すること、を含み得るがこれらに限定されない。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の速度を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の足首に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、歩行運動中の足首の屈曲中の動作速度、歩行運動中の地面に対する動作速度、または他の動作のうちの１つ以上など、足首の運動速度を測定する。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の持続時間を測定する。持続時間は、ある期間内の動作の総持続時間（例えば、動作の複数の繰り返しを包含する持続時間）と、動作の単一の繰り返しについての動作の総持続時間とのうちの１つ以上を含み得る。例えば、システム１０００は、被験者の指に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、ある期間にわたって指を屈曲または屈曲させる運動の持続時間と、手のひら、手、または手首に対するような、指の動作の単一反復の運動の持続時間とのうちの１つ以上を測定する。動作が測定される期間は、分、時間、被験者が覚醒して活動している１日の一部、１日、またはより長い持続時間を含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、センサアセンブリ１００４は、ある期間にわたって身体部分の配置を測定するように構成される。例えば、センサアセンブリ１００４は、身体部分が休止している、運動中、および休止位置ではない（例えば、緊張した）位置に保持されている、のうちの１つ以上である間、経時的に身体部分の配置を測定することができる。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、前記身体部分および前記第２の身体部分のうちの１つ以上の動作中に、システム１０００が第２の身体部分に対して配置される身体部分の配置を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の指骨上に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、指骨または手首／足首の運動中に、被験者の手首または足首に対する指骨の配置を測定する。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の角度を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の腕に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、（例えば、胴に対する、腕の休止位置に対する、別の身体部分に対する、等々の）腕の動作の角度を測定する。モーションセンサ１０１０による、身体部分の反復運動、身体部分の動作の反復の回数、身体部分の動作の速度、身体部分の動作の持続時間、第２の身体部分に対する身体部分の配置、および身体部分の動作の角度のうちの１つ以上の測定は、被験者が反復性ストレス傷害を有するか、または反復性ストレス傷害の危険性があるかどうかのシステム１０００による決定を助けることができる情報を提供し、システム１０００による特定の反復性ストレス傷害を治療または回避するための動作に関するデータを提供することができる。
生理学的センサ１０１２は、システム１０００が配置される被験者の生理学的パラメータを検出するように構成される。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、システム１０００がインターフェースする身体部分と、システム１０００がインターフェースする部分に近接する身体部分とのうちの１つ以上によって提供される局所的な生理学的パラメータを検出する。生理学的センサ１０１２はまた、システム１０００が配置される被験者の全身生理学的パラメータを検出するように構成され得る。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、筋電計（EMG） （図１３は筋電計１４０８を示す）を含み、センサ電極は、システム１０００が配置されている身体部分に近接する筋肉組織の電気生理学的活動をモニタリングするように構成されている。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、歪みセンサ（例えば、歪みセンサ１４１０）を含む。例えば、歪みセンサは、歪みベースの生理学的パラメータ（例えば、Sonらによる、「Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders」（Nature Nanotechnology、Ｖｏｌ．９、３９７−４０４（２０１４））、を参照のこと。これは参照により本明細書に組み込まれる。）を測定するように皮膚表面上に配置されたシリコンナノ膜ベースのセンサであってもよい。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、温度センサ（例えば、温度センサ１４１２）を含む。例えば、温度センサは、単一点温度センサ、空間画像温度センサ、および、ナノスケール膜を有する薄い金属またはPINダイオードの薄い蛇行特徴を組み込んだ１つ以上のマイクロスケール温度センサなどの、マイクロスケール加熱要素またはアクチュエータとして構成されたマイクロスケール温度センサを含み得るが、これらに限定されない（例えば、Webbら、Ultrathin conformal devices for cresent and continuous thermal characterization of human skin、Nature Mat一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、システム１０００が配置される身体部分の光学特性を測定するように構成された光学センサ（例えば、光学センサ１４１４）を含む。例えば、光センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば、発光ダイオード１４１６）、光センサとのLED座標、カメラなどの撮像デバイスなどを含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、音響センサ（例えば、音響センサ１４１８）を含む。音響センサは、手首、肘、肩、足首、膝、および臀部を含むがこれらに限定されない関節の運動に関するデータを提供することができる。
プロセッサ１００６は、センサアセンブリ１００４からの１つ以上の検知信号を受信し、検知信号を処理して、システム１０００の部分（例えば、エフェクタ１００８）へ制御信号を提供するように構成される。一実施形態では、プロセッサ１００６は、基板１００２に結合された常駐デバイス構成要素である。あるいは、プロセッサ１００６は、基板１００２から離れて配置することができ、音響通信信号、光通信信号、無線通信信号、赤外線通信信号、超音波通信信号などを含むが、これらに限定されない、関連する無線通信方法を介して信号を送信および受信することができる。プロセッサ１００６は、マイクロプロセッサ、中央処理装置（CPU）、デジタル信号プロセッサ（DSP）、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイゲートエントリ（FPGA）など、またはそれらの任意の組合せを含むことができ、ディスクリートデジタルまたはアナログ回路要素またはエレクトロニクス、またはそれらの組合せを含み得る。一実施形態では、演算装置は、複数の所定の論理コンポーネントを有する１つ以上のASICを含む。一実施形態では、演算装置は、複数のプログラマブル論理コマンドを有する１つ以上のFPGAを含む。
エフェクタ１００８は、プロセッサ１００６に動作可能に結合され、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状を予防および治療することのうちの１つ以上のために、プロセッサ１００６による制御に応答して身体部分に影響を及ぼす。一実施形態では、エフェクタ１００８は、触覚刺激器（例えば、触覚刺激器１４２０）および神経刺激器（例えば、神経刺激器１４２２）のうちの１つ以上を含む。触覚刺激器は、身体部分の位置に関する指標を被験者に提供することができる。例えば、センサアセンブリ１００４は、システム１０００が配置される身体部分の位置に関する１つ以上の検知信号を生成することができ、プロセッサ１００６は、前記検知信号を受信し、ユーザへ振動応答を提供するステップなどによって、位置に関する指標をユーザに提供するようにエフェクタ１００８（例えば、触覚刺激器）に命令する。一実施形態では、プロセッサ１００６は、身体部分の位置が生体力学的に有害な位置であると判定する。例えば、プロセッサ１００６は、センサアセンブリ１００４によって生成された１つ以上の検知信号を、常駐または遠隔メモリデバイスに格納された挫傷を示す基準データと比較することができる。次いで、プロセッサ１００６は、例えば、振動効果を提供することによって、身体部分に影響を及ぼすように触覚刺激器に命令して、前記身体部分の位置が生体力学的に有害な位置であることを示す指標を提供することができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、身体部分が閾期間よりも長い持続時間の間、現在位置を維持したと判定する。例えば、プロセッサ１００６は、特定の位置における身体部分の持続時間に関するセンサアセンブリ１００４によって生成された１つ以上の検知信号を、常駐または遠隔メモリデバイスに格納された閾期間と比較することができる。閾期間は、反復性ストレス傷害がいつ起こる可能性があるかを示す生体力学的データに基づくことができる。次いで、プロセッサ１００６は、例えば、振動効果を提供することによって、身体部分に影響を及ぼすように触覚刺激器に命令して、前記身体部分が前記閾期間より長い持続時間の間、現在の位置を維持したことの指標を提供することができる。
エフェクタ１００８は、システム１０００が配置される被験者の１つ以上の神経に電気刺激を提供するように構成された神経刺激器を含み得る。一実施形態では、神経刺激装置は、システム１０００が配置される身体部分に近接する神経を治療的に刺激するための電流またはインパルスを生成する。治療的刺激装置は、被験者の反復性ストレス傷害を治療または回避するために利用することができる。一実施形態では、神経刺激装置は、システム１０００が配置される前記身体部分に近接する神経の神経伝導を刺激するように構成される。神経伝導を刺激することは、身体部分の動作または身体部分の感覚を誘発する。例えば、センサアセンブリ１００４は、モーションセンサ１０１０による身体部分の動作または位置の検出、および生理学的センサ１０１２による身体部分の生理学的パラメータに基づいて、１つ以上の検知信号を生成し、プロセッサ１００６は、１つ以上の検知信号を受信し、電流またはインパルスを生成することによって身体部分に影響を及ぼすようにエフェクタ１００８に指示して、前記身体部分の動作を引き起こすか、または身体部分の感覚を誘発するように、システム１０００が配置される前記身体部分に近接する神経の神経伝導を刺激する。一実施形態では、神経刺激器は、身体部分が特定の位置に保持される閾値時間の後に神経伝導を刺激するように構成される。例えば、モーションセンサ１０１０は、時間的持続時間にわたる身体部分の位置に関する１つ以上の検知信号を提供してもよい。システム１０００は、１つ以上の検知信号が、閾期間に対応する時間持続時間の期間にわたって有意に逸脱しない場合、身体部分が特定の位置内に留まることを推測することができる。閾期間は、身体部分が挫傷のリスクまたは挫傷の増加したリスクを受けるようになる時間に対応することができる。
一実施形態では、神経刺激装置は、システム１０００が配置される身体部分に近接する神経の神経伝導を電気的に遮断するように構成される。例えば、前記神経刺激装置は、神経の神経伝導を妨害し、遮断し、変化させるなどのための電流またはインパルスを生成する。神経伝導の遮断は、被験者の痛みの受容体を阻害することができる。例えば、センサアセンブリ１００４は、モーションセンサ１０１０による身体部分の動作の検出、および生理学的センサ１０１２による身体部分の生理学的パラメータに基づいて、１つ以上の検知信号を生成し、ここでプロセッサ１００６は、前記１つ以上の検知信号を受信し、前記被験者の痛みの受容体を阻害するなど、システム１０００が配置される前記身体部分に近接する神経の神経伝導を遮断するように、電流またはインパルスを生成することによって、前記被験者の身体領域に影響を与えるようにエフェクタ１００８に指示する。一実施形態では、神経伝導の遮断は、身体部分の動作を阻害することができる。例えば、センサアセンブリ１００４が、身体部分が生体力学的に有害な位置に維持されていることを示す１つ以上の検知信号を生成する場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を制御して、前記身体部分に近接する神経の神経伝導を遮断し、身体部分が生体力学的に有害な位置に維持または再配置される動作を阻害することができる。身体部分の動作を阻害するための他のインジケータとしては、反復性ストレス傷害を示す反復的な動作、閾期間を超える位置に身体部分を維持することなどが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、図１１に示すように、システム１０００は、センサアセンブリ１００４、プロセッサ１００６、およびエフェクタ１００８を含むがこれらに限定されない、システム１０００の１つ以上の構成要素に電力を供給するように構成された電源１２００を含む。一実施形態では、電源１２００は、基板１００２に結合された常駐デバイス構成要素である。常駐デバイス構成要素の例には、システム１０００の構成要素が使用するために光エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されたバッテリ（例えば、薄膜バッテリ）および太陽電池（例えば、シリコンベースの太陽電池）が含まれるが、これらに限定されない。一実施形態では、電源１２００は、関連付けられた（電力信号の誘導結合を含むが、これに限定されない）無線電力方法を介して電力信号を伝送する、基板１００２から遠隔に配置された１つ以上の構成要素を含む。そのような実施形態では、システム１０００は、基板１００２から離れて配置された構成要素から生じる電力信号を受信し、処理し、分配することのうちの１つ以上を行うように構成された、基板１００２上に配置された１つ以上の構成要素を含む。例えば、システム１０００は、遠隔伝送コイルから生じる遠隔電力信号などの遠隔電力信号を受信するように構成された、基板１００２に結合された無線電力コイルを含み得る（例えば、参照により本明細書に組み込まれるKimらを参照されたい）。
一実施形態では、図１２に示すように、システム１０００は、センサアセンブリ１００４のモーションセンサ１０１０によって検出された身体部分の動作と、センサアセンブリ１００４の生理学的センサ１０１２によって検出された身体部分の生理学的パラメータとを、挫傷を示す基準データと比較するために、プロセッサ１００６によってアクセス可能な比較モジュール１３００を含む。一実施形態では、プロセッサ１００６は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、リードオンリメモリ（ROM）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、CD−ROM、デジタル多用途ディスク（DVD）、または他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、または他の磁器ストレージ装置、あるいは比較モジュール１３００によって維持され、プロセッサ１００６または他のアクセスデバイスによってアクセスされ得る所望の情報を格納するために使用され得る任意の他の媒体を含み得るが、これらに限定されない、コンピュータメモリ１３０２にアクセスすることによって、比較モジュール１３００にアクセスする。基準データは、システム１０００のコンピュータメモリ１３０２によって格納されてもよく、ワイヤレス手段を介してプロセッサ１００６によってアクセス可能であってもよく、または別の方法を介してプロセッサ１００６に利用可能であってもよい。基準データは、筋肉または軟組織（例えば、靭帯、腱、腱付着部、または他の結合組織）の歪、痙攣、または断裂を含むが、これらに限定されない、急性または外傷性傷害に関する生理学的および生体力学的情報を含み得る。基準データは、関節に基づく非炎症状態（例えば、関節痛、変形性関節症）、関節に基づく炎症状態（例えば、関節リウマチ、乾癬性関節炎、関節炎、強直性脊椎炎、若年性特発性関節炎、および全身性エリテマトーデス）、腱付着部にもとづく状態（例えば、腱付着部炎）腱に基づく状態（例えば、腱炎、腱鞘炎）、靭帯に基づく状態（例えば、慢性緊張）、神経エントラップメントまたは圧迫に基づく状態または症候群（例えば、手根管エントラップメント、肘部管エントラップメント、足根管エントラップメント、放射神経エントラップメント、感覚異常性大腿神経痛、など）を含み得るが、これらに限定されない、長期または慢性の病状に関する生理学的および生体力学的情報を含み得る。麻痺）等比較モジュール１３００のプロトコルを実施することによって、プロセッサ１００６は、センサアセンブリ１００４によって取得された身体部分に関する動作、位置、および生理学的データを、挫傷を示す基準データと比較し、身体部分に生じる挫傷のリスクまたは可能性に関する決定を行うことができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、センサアセンブリ１００４から受信したデータと基準データとの間で行われた比較に基づいて、エフェクタ１００８によって実行されるべき動作をさらに決定する。例えば、プロセッサ１００６が、身体部分が挫傷を受けるリスクが比較的高いと判断した場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を制御して第１の動作をとる（例えば、神経伝導に電気的に影響を及ぼす）ことができ、一方、プロセッサ１００６が、身体部分が挫傷を受けるリスクが低いと判断した場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を制御して第２の動作をとる（例えば、被験者に可視、可聴、または触覚の警告を与える）ことができる。
一実施形態では、図１４に示すように、システム１０００は、システム１０００から情報を伝達するように構成されたレポータ１５００をさらに含む。レポータ１５００からの情報は、視覚的（例えば、視覚的情報）、聴覚的（例えば、聴覚的情報）、およびデータ（例えば、伝達する情報に関連する１つ以上のデータ信号）のうちの１つ以上として提供され得る。一実施形態では、レポータ１５００は、エフェクタ１００８の作動、身体部分の検出された動作または位置、および検出された生理学的状態のうちの１つ以上を報告する。レポータ１５００は、身体部分の動作、位置、および生理学的状態に関する警告または命令を提供することができる。例えば、レポータ１５００は、身体部分の生体力学的に有害な位置決めのリスクの警告を報告するように構成されてもよい。生体力学的に有害な位置決めは、（例えば、比較モジュール１３００を実装するプロセッサ１００６によって決定されるような）反復性挫傷のリスクに影響を及ぼし得る。一実施形態では、レポータ１５００は、身体部分を移動させる命令を報告するように構成される。レポータ１５００は、エフェクタ１００８の触覚刺激器を介して触覚刺激が発生する場合など、エフェクタ１００８の動作によって被験者に視覚的または聴覚的文脈を提供するために、エフェクタ１００８と組み合わせて機能することができる。一実施形態では、レポータ１５００は、システム１０００を利用して被験者に情報を報告、通信、または他の方法で提供するように構成されたディスプレイ１５０２を含む。ディスプレイ１５０２は、グラフィカルユーザインターフェース（GUI）、タッチスクリーンアセンブリ（例えば、容量性タッチスクリーン）、液晶ディスプレイ（LCD）、発光ダイオード（LED）ディスプレイ、および投影ベースのディスプレイを含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、レポータ１５００は、システム１０００から遠隔地１５０６（例えば、遠隔エンティティ、遠隔デバイスなど）に情報を伝送するように構成された伝送機１５０４を含む。一実施形態では、遠隔地は、モバイルコンピューティングデバイス（たとえば、ハンドヘルドポータブルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレットコンピュータなど）、モバイル電話デバイス（たとえば、セルラーフォンおよびスマートフォン）、スマートフォンおよびタブレットコンピュータに関連する機能を含むデバイス（たとえば、ファブレット（phablet））、ポータブルゲームデバイス、ポータブルメディアプレーヤ、マルチメディアデバイス、衛星ナビゲーションデバイス（たとえば、測位システム（GPS）ナビゲーションデバイス）、電子ブックリーダデバイス（eReader）、スマートテレビ（TV）デバイス、サーフェスコンピューティングデバイス（例えば、テーブルトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータ（PC）デバイス、およびタッチベースのヒューマンインターフェースを使用する他のデバイス、を含むがこれらに限定されない、モバイル通信デバイスおよびコンピュータシステムのうちの１つ以上などの通信デバイスを含む。レポータ１５００は、１つ以上の接続された無線通信機構（図１４は、無線通信手段を表示する）を介して、前記遠隔地１５０６と通信（例えば、通信信号を送信および受信する）ことができ、前記無線通信機構は音響通信信号、光通信信号、無線通信信号、赤外線通信信号、超音波通信信号などを含むが、これらに限定されない。
一実施形態では、遠隔地１５０６は、１つ以上のコンピュータ実行可能プログラムを格納し実行するように構成されたコンピュータシステムを含み、それによって、レポータは、コンピュータシステム上に格納されたプログラムと対話し（たとえば、リモートアクセスし、実行し、など）、修正する。例えば、図１４は、コンピュータ実行可能プログラム６１２が格納されたコンピュータシステム６１０を含む遠隔地１５０６を表示する。一実施形態では、レポータ１５００によってコンピュータシステム６１０に提供される情報は、反復性ストレス傷害のリスクに関連するフィールドなど、プログラムのフィールドを埋めるために使用される。一実施形態では、プログラム６１２は、人員スケジューリング機能を提供するように構成されたスケジューリングソフトウェアを含み、例えば、組織構造内の特定のタスクに人員をスケジューリングする一方で、システム１０００とインターフェースする個人の反復性ストレス傷害の実際のリスクの、人員によって関与され、レポータ１５００によって提供される実際のデータを含む様々なタスクに関連する反復性ストレス傷害のリスクを考慮するように構成される。例えば、スケジューリングソフトウェアは、コンピュータシステム６１０上のコンピュータプロセッサによって実行されると、コンピュータシステム６１０にリアルタイム人員スケジューリングを提供させる命令を含み得る。レポータ１５００は、測定された動作、位置、および生理学的状態に基づいて、システム１０００とインターフェースする１人または複数の個人の反復性ストレス傷害のリスクに関連する情報を提供して、プログラム６１２が、個人ベース、組織ベースなどで反復性ストレス傷害のリスクを最小限に抑えるために、実質的に瞬間的またはリアルタイムの人員割当ての決定を行うなど、リアルタイムの人員スケジューリング割当てを行うことができる。
別の例として、スケジューリングソフトウェアは、コンピュータシステム６１０上のコンピュータ・プロセッサによって実行されると、コンピュータシステム６１０に長期の人員スケジューリングを提供させる命令を含み得る。レポータ１５００は、測定された動作、位置、および生理学的状態に基づいて、システム１０００とインターフェースする１人または複数の個人の反復性ストレス傷害のリスクに関連する情報を提供することができ、これにより、プログラム６１２は、個人ベース、組織ベースなどで反復性ストレス傷害のリスクを最小限に抑えるために、経時的な人員割り当ての決定を行うなど、長期的な人員スケジューリング割り当てを行うことができる。
別の例として、スケジューリングソフトウェアは、コンピュータシステム６１０上のコンピュータプロセッサによって実行されると、コンピュータシステム６１０に人員追跡を提供させる命令を含み得る。レポータ１５００は、測定された動作、位置、および生理学的状態に基づいて、システム１０００とインターフェースする１人または複数の個人の反復性ストレス傷害のリスクに関連する情報を提供することができ、プログラム６１２は、個人によって取り扱われる特定の割当てに基づいて個人の反復性ストレス傷害のリスクの決定を行うなど、個人の特定の割当ての追跡と調整することができる、特定の個人に関連する反復性ストレス傷害のリスクを追跡することができる。レポータ１５００によって提供される情報は、特定の個人が群よりも生体力学的に有害な活動に従事するかどうかを決定するため、特定の個人が群よりも生体力学的に有害な位置付けに従事するかどうかを決定するため（例えば、個人は、特定の仕事割り当てに関連する様々な仕事を実行するために不適切なフォームを有する）など、個人の群と比較して、反復性ストレス傷害のリスクに対する個人の傾向を追跡するために使用することができる。
図１５Ａは、システム１０００の実施形態が実装され得る例示的な環境を示す。図示のように、システム１０００は、被験者の指１６００a上に配置される。一実施形態では、システム１０００は、第２のデバイスが配置される身体部分の検出された動作、位置、および生理学的パラメータに基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成された第２のデバイスをさらに含む。次いで、第２のデバイスは、システム１０００のエフェクタ１００８に関して本明細書に記載されるように、それが配置された身体部分に影響を及ぼし得る。例えば、図１５Ａに示されるように、システム１０００は、被験者の同じ手の別の指１６００b上に配置された第２の装置１６０２を含むが、他の位置構成が利用され得、これには、第２の装置１６０２を同じ指１６００aの異なる部分上に配置すること、または第２の装置１６０２を手、手首、足、足、足首、腕、肘、脚、膝、肩、臀部、脊柱部分、頸椎、胸椎、腰椎、仙骨脊椎、および尾骨脊椎のうちの１つ以上に近接する領域）、リブ部分（例えば、リブが脊椎を取り付ける場所などのリブに近接する領域）、胴体、首、および頭部領域（例えば、顔、頭皮）が含まれるが、これらに限定されない。
一実施形態では、その一例が図１５Ｂに示されており、第２の装置１６０２は、変形可能な基板１６０４と、センサアセンブリ１６０６と、プロセッサ１６０８と、エフェクタ１６１０とを含む。第２の装置１６０２は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療するために、生理学的、位置的、および動作状態をモニタリングするための表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を組み込む。変形可能な基板１６０４は、被験者の皮膚表面とインターフェースするように構成された（例えば、可撓性、伸縮性などの）変形可能な基板である。基板１６０４の変形可能な性質は、皮膚表面、一般に低弾性率で変形可能な自然表面、との相互作用／インターフェースを容易にする。一実施形態では、基板１６０４の構造は、本明細書で説明する基板１００２の構造と同様であるか、または同一であり、対応する機能を有する。
図１５Ｂに示されるように、第２の装置１６０２のセンサアセンブリ１６０６は、モーションセンサ１６１２および生理学的センサ１６１４を含む。センサアセンブリ１６０６は、モーションセンサ１６１２による身体部分の動作または位置の検出、および生理学的センサ１６１４による身体部分の生理学的パラメータに基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される。一実施形態では、センサアセンブリ１６０６、モーションセンサ１６１２、および生理学的センサ１６１４の構造は、本明細書で説明されるセンサアセンブリ１００４、モーションセンサ１０１０、および生理学的センサ１０１２の構造とそれぞれ同様であるか、または同一であり、加速度計、近接センサ、筋電計（EMG）、歪みセンサ、温度センサ、光学センサ、および音響センサを含むが、これらに限定されない、対応する機能を有する。
プロセッサ１６０８は、センサアセンブリ１６０６からの１つ以上の検知信号を受信し、検知信号を処理して、第２の装置１６０２の部分（例えば、エフェクタ１６１０）へ制御信号を提供するように構成される。一実施形態では、プロセッサ１６０８の構造は、本明細書で説明するプロセッサ１００６の構造と同様であるか、または同一であり、対応する機能を有する。
エフェクタ１６１０は、プロセッサ１６０８に動作可能に結合され、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状を予防および治療することのうちの１つ以上に影響を及ぼすようなプロセッサ１６０８による制御に応答して、身体領域に影響を及ぼす。例えば、エフェクタ１６１０は、センサアセンブリ１６０６からの１つ以上の検知信号の処理に基づいて、プロセッサ１６０８の制御下で指１６００bに影響を及ぼす。一実施形態では、エフェクタ１６１０の構造は、本明細書に記載のエフェクタ１００８の構造と同様であるか、または同一であり、触覚刺激器および神経刺激器を含むが、これらに限定されず、対応する機能を有する。
一実施形態では、システム１０００の１つ以上の構成要素は、第２の装置１６０２と対話する。システム１０００および第２の装置１６０２の１つ以上の構成要素は、システム１０００および第２の装置１６０２のそれぞれの他の構成要素の存在を検出するように構成される。例えば、システム１０００のモーションセンサ１０１０は、指１６００b上の第２の装置の存在を検出するために、第２の装置１６０２の１つ以上の特性を検知してもよく、第２の装置１６０２のモーションセンサ１６１２は、システム１０００の存在を検出するために、指１６００a上に配置された基板１００２の存在など、システム１０００の１つ以上の特性を検知してもよい。一実施形態では、システム１０００のモーションセンサ１０１０は、指１６００bの１つ以上の特性を検知して、指１６００bの存在、指１６００aに対する指１６００bの近接、および指１６００aに対する指１６００bの配置の１つ以上を検出することができる。一実施形態では、第２の装置のモーションセンサ１６１２は、指１６００aの１つ以上の特性を検知して、指１６００aの存在、指１６００bに対する指１６００aの近接、および指１６００bに対する指１６００aの配置の１つ以上を検出することができる。
一実施形態では、図１５Ｂに示されるように、第２の装置１６０２は、第２の装置１６０２からの通信信号を送信し、１つ以上の接続された（たとえば、有線接続）と、音響通信信号、光通信信号、無線通信信号、赤外線通信信号、超音波通信信号などを含むがこれらに限定されない無線通信機構とを介して、遠隔地または装置からの通信信号を受信する通信インターフェース１６１６を含む。図１５Ｂは、通信インターフェース１６１６が、第２の装置１６０２から情報を伝達するように構成されたレポータ１６１８を含む一実施形態を示す。レポータ１６１８からの情報は、視覚的（例えば、視覚的情報）、聴覚的（例えば、聴覚的情報）、およびデータ（例えば、伝達する情報に関連する１つ以上のデータ信号）のうちの１つ以上が提供されてもよい。一実施形態では、レポータ１６１８の構造および機能は、本明細書に記載のレポータ１５００の構造および機能と同様であるか、または同一である。
一実施形態では、第２の装置１６０２の通信インターフェース１６１６は、第２の装置１６０２と、プロセッサ１００６およびレポータ１５００を含むがこれらに限定されないシステム１０００の他のコンポーネントとの間の通信および相互作用を容易にする。したがって、通信インターフェース１６１６は、第２の装置１６０２とシステム１０００の他のコンポーネントとの間のデータの転送を容易にする。データは、エフェクタ（例えば、エフェクタ１００８、エフェクタ１６１０）の作動、身体部分の検出された動作または位置（例えば、モーションセンサ１０１０、モーションセンサ１６１２によって検知される）、検出された生理学的状態（生理学的センサ１０１２、生理学的センサ１６１４によって検知される）、身体部分の動作、位置、および生理学的状態に関する警告または命令、身体部分の動作、位置、および生理学的状態に関する警告または命令が報告されたという指標、別の身体部分に対する身体部分の位置、およびシステム１０００の１つ以上の構成要素の位置に対する第２の装置１６０２の位置、のうちの１つ以上に関連するデータを含み得るが、これに限定されない。
次に図１６を参照すると、実施形態を実施することができる例示的な環境１７００が示されている。環境１７００は、第１のシステム１７０２と、第２のシステム１７０４と、第１のシステム１７０２と第２のシステム１７０４との間に結合された通信インターフェース１７０６とを含む。第１のシステム１７０２および第２のシステム１７０４は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療するように構成され、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療するために、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を使用して、生理学的、位置的、および動作状態をモニターする。通信インターフェース１７０６は、第１のシステム１７０２と第２のシステム１７０４との間の１つ以上の通信信号の転送を容易にする。図示のように、第１のシステム１７０２は、特定の身体部分の皮膚表面と相互作用するように構成された変形可能な基板１７０８と、モーションセンサ１７１２による身体部分の動作および生理学的センサ１７１４による前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて１つ以上の検知信号を生成するように構成されたモーションセンサ１７１２および生理学的センサ１７１４を含むセンサアセンブリ１７１０と、センサアセンブリ１７１０からの１つ以上の検知信号を受信し、第１のシステム１７０２の部分へ制御信号を提供するために前記検知信号を処理するように構成されたプロセッサ１７１６と、プロセッサ１７１６による制御に応答して身体部分に作用して、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状のうちの１つ以上を予防および治療するようにプロセッサ８１６に動作可能に結合されたエフェクタ１７１８とを含む。基板１７０８、センサアセンブリ１７１０、プロセッサ１７１６、およびエフェクタ１７１８は、それぞれ、基板１００２、センサアセンブリ１００４、プロセッサ１００６、およびエフェクタ１００８に対応し得る。第２のシステム１７０４は、特定の身体部分の皮膚表面と相互作用するように構成された変形可能な基板１７２０と、モーションセンサ１７２４による身体部分の動作および生理学的センサ１７２６による前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて１つ以上の検知信号を生成するように構成されたモーションセンサ１７２４および生理学的センサ１７２６を含むセンサアセンブリ１７２２と、センサアセンブリ１７２２からの１つ以上の検知信号を受信し、第２のシステム１７０４の部分へ制御信号を提供するために前記検知信号を処理するように構成されたプロセッサ１７２８と、プロセッサ１７２８によって制御に応答して身体部分に作用して、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状のうちの１つ以上を予防および治療するようにプロセッサ１７２８に動作可能に結合されたエフェクタ１７３０とを含む。基板１７２０、センサアセンブリ１７２２、プロセッサ１７２８、およびエフェクタ１７３０は、それぞれ、基板１６０４、センサアセンブリ１６０６、プロセッサ１６０８、およびエフェクタ１６１０に対応し得る。通信インターフェース１７０６は、第１のシステム１７０２と第２のシステム１７０４との間の通信を促進し、第１のシステム１７０２および第２のシステム１７０４のうちの１つ以上からリモートデバイスまたはロケーションとの通信を容易にすることができる。一実施形態では、通信インターフェース１７０６は、レポータ１５００およびレポータ１６１８を参照して説明したように、第１のシステム１７０２および第２のシステム１７０６のうちの１つ以上に関連付けられたレポータを含む。一実施形態では、例示的な環境１７００は、第１のシステム１７０２、第２のシステム１７０４、および通信インターフェース１７０６のうちの１つ以上と電力通信する電源を含む。例えば、電源は、第１のシステム１７０２、第２のシステム１７０４、および通信インターフェース１７０６から離れて配置され、第１のシステム１７０２、第２のシステム１７０４、および通信インターフェース１７０６へ１つ以上の無線電力信号を提供することができる。
図１７は、反復性ストレス傷害、関節炎、または他の病状に関連する病状をモニタリング、予防、および治療するための方法１８００を示す。方式１８００は、ブロック１８０２において、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の位置および動作のうちの少なくとも１つを検出するステップを示す。例えば、システム１０００のようなＥＥＳベースのシステムに設けられたモーションセンサ１０１０は、本明細書に記載されるように、身体部分の位置および動作の少なくとも１つを検出することができる。方法１８００はまた、ブロック１８０４において、身体部分の位置および動作のうちの前記少なくとも１つの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するステップを含む。例えば、モーションセンサ１０１０は、本明細書で説明するように、身体部分の位置および動作のうちの少なくとも１つを検出するステップに基づいて、１つ以上の検知信号を生成することができる。方法１８００は、ブロック１８０６において、反復性ストレス傷害を誘発するリスクを決定するように、前記１つ以上の検知信号を処理するステップをさらに含む。例えば、プロセッサ１００６は、センサアセンブリ１００４のモーションセンサ１０１０から生成された前記１つ以上の検知信号を受信することができ、本明細書で説明されるように、比較モジュール１３００にアクセスし、実行することなどによって、前記１つ以上の検知信号を処理して、反復性ストレス傷害を誘発するリスクを決定することができる。方法１８００は、ブロック１８０８において、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップをさらに含む。例えば、プロセッサ１００６は、１つ以上の制御信号をエフェクタ１００８に提供して、身体部分に影響を与え、本明細書に記載されるように、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減することができる。
図１８は、図１７に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０６は、反復性ストレス傷害を誘発するリスクを決定するように１つ以上の検知信号を処理するステップを示し、挫傷を誘発するリスクを決定するように、前記１つ以上の検知信号を挫傷を示す基準データと比較することを示す任意選択のブロック１９００を含む。例えば、プロセッサ１００６は、比較モジュール１３００にアクセスして実行させ、センサアセンブリ１００４によって生成された前記１つ以上の検知信号を、挫傷を示す基準データと比較することができる。ブロック１９００はまた、前記１つ以上の検知信号と挫傷を示す基準データとを比較することに基づいて、実行する動作を決定することを示す任意選択のブロック１９０２を含む。例えば、プロセッサ１００６は、１つ以上の検知信号と挫傷を示す基準データとの比較に基づいて、エフェクタ１００８がどの動作を行うべきかを決定することができ、即時動作が保証される場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を介して神経伝導を刺激して身体部分の動作を誘発することを決定することができ、反復性ストレス傷害のリスクがより低い場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を介して触覚シミュレーションを提供するステップを決定することができる。
図１９は、図１７に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０６は、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップを示し、任意選択のブロック２０００であって前記リスクを低減するように反復性挫傷を誘発する前記リスクの決定を報告するステップを示すブロックを含む。ブロック２０００は、前記リスクの触覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２００２を含む。ブロック２００２は、振動に基づくリスクの指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２００４と、前記身体部分の位置に関する触覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２００６とを含む。ブロック２００６は、前記位置が生体力学的に有害な位置であるという触覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２００８と、前記身体部分が閾期間よりも長い間前記位置にあったという触覚指標を提供するステップを示すブロック２０１０とを含む。
図２０は、図１９に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０６は、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップを示し、前記リスクを低減するように反復性挫傷を誘発する前記リスクの決定を報告するステップを示す任意選択のブロック２０００を含む。ブロック２０００は、前記リスクの視覚的指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２１００を含む。ブロック２１００は、身体部分の位置に関する視覚的指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２１０２を含む。ブロック２１０２は、前記位置が生体力学的に有害な位置であるという視覚的指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２１０４と、前記身体部分が閾期間よりも長い間前記位置にあったという視覚的指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２１０６とを含む。
図２１は、図１９に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０６は、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップを示し、前記リスクを低減するように反復性挫傷を誘発する前記リスクの決定を報告するステップを示す任意選択のブロック２０００を含む。ブロック２０００は、リスクの聴覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２２００を含む。ブロック２２００は、身体部分の位置に関する聴覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２２０２を含む。ブロック２２０２は、前記位置が生体力学的に有害な位置であるという聴覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２２０４と、前記身体部分が閾期間よりも長い間前記位置にあったという聴覚指標を提供するステップを示す任意選択のブロック２２０６とを含む。
図２２は、図１９に例示されている方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０６は、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップを示し、前記リスクを低減するように反復性挫傷を誘発する前記リスクの決定を報告するステップを示す任意選択のブロック２０００を含む。ブロック２０００は、任意選択のブロック２３００、２３０２、２３０４、および２３０６を含む。ブロック２３００は、前記動作を実行するように構成されたエフェクタの作動、身体部分の検出された動作、または検出された生理学的状態のうちの少なくとも１つを報告するステップを示す。ブロック２３０２は、前記身体部分の生体力学的に有害な位置決めのリスクの警告を提供するステップを示す。ブロック２３０４は、身体部分を移動させる命令を提供するステップを示す。ブロック２３０６は、前記決定を遠隔地に連絡することを示し、前記コンピュータシステムに格納されたプログラムと対話することを示す任意選択のブロック２３０８と、前記コンピュータシステムに格納されたプログラムを修正することを示す任意選択のブロック２３１０とを含む。
図２３は、図１７に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０８は、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップを示し、前記身体部分に近接する神経を刺激することを示す任意選択のブロック２４００を含む。ブロック２４００は、前記身体部分に近接する神経の神経伝導を刺激することによって、前記身体部分の動作または感覚のうちの少なくとも１つを誘発することを示す、任意選択のブロック２４０２を含む。ブロック２４０２は、前記身体部分が特定の位置に保持される閾値時間の後に神経の神経伝導を刺激することによって、前記身体部分の動作または感覚のうちの少なくとも１つを誘発することを示す、任意選択のブロック２４０４を含む。
図２４は、図１７に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０８は、前記反復性ストレス傷害を誘発するリスクを低減するための動作を実行するステップを示し、前記身体部分に近接する神経の神経伝導を電気的に遮断することを示す任意選択のブロック２５００を含む。ブロック２５００は、痛みの受容体を阻害するように前記身体部分に近接する神経の神経伝導を電気的に遮断することを示す任意選択のブロック２５０２と、前記身体部分の動作を阻害するように前記身体部分に近接する神経の神経伝導を電気的に遮断することを示す任意選択のブロック２５０４とを含む。
図２５は、図１７に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック１８０２は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の位置および動作のうちの少なくとも１つを検出するステップを示し、任意選択のブロック２６００、２６０２、２６０４、２６０６、２６０８、および２６１０を含む。ブロック２６００は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、前記身体部分の反復運動を測定するステップを示す。ブロック２６０２は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の動作の反復の回数を測定するステップを示す。ブロック２６０４は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の動作の速度を測定するステップを示す。ブロック２６０６は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の動作の持続時間を測定するステップを示す。ブロック２６０８は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、第２の身体部分に対する身体部分の配置を測定するステップを示す。ブロック２６１０は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の動作の角度を測定するステップを示す。
図２６は、図１７に示す方法１８００のさらなる態様を示し、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して前記身体部分の生理学的パラメータを検出するステップを示す任意選択のブロック２７００と、前記身体部分の前記生理学的パラメータの検出に基づいて１つ以上の検知信号を生成するステップを示す任意選択のブロック２７０２とを含む。
図２７は、図２６に示す方法１８００のさらなる態様を示す。ブロック２７００は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、前記身体部分の生理学的パラメータを検出するステップを示し、任意選択のブロック２８００、２８０２、２８０４、２８０６、および２８０８を含む。ブロック２８００は、前記身体部分の温度を検出するステップを示す。ブロック２８０２は、前記身体部分の歪みを検出するステップを示す。ブロック２８０４は、前記身体部分の血流を検出するステップを示す。ブロック２８０６は、前記身体部分の血液酸素飽和レベルを検出するステップを示す。ブロック２８０８は、前記身体部分の電気的活動を検出するステップを示す。
図２８は、図１７に示される方法１８００のさらなる態様を示し、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して前記身体部分の配置を検出するステップを示す任意選択のブロック２９００を含む。ブロック２９００は、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、前記身体部分に近接する関節の角度を検出するステップを示す任意選択のブロック２９０２と、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、ある期間にわたる前記身体部分の配置を検出するステップを示す任意選択のブロック２９０４とを含む。
図２９は、図１７に示される方法１８００のさらなる態様を示し、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、前記身体部分および別の身体部分のうちの少なくとも１つとインタフェースしているデバイスを検出するステップを示す任意選択のブロック３０００と、前記デバイスに通信信号を伝送するステップを示す任意選択のブロック３００２とを含む。ブロック３００２は、前記身体部分の位置および動作のうちの少なくとも１つの検出に基づいて生成された前記１つ以上の検知信号を前記デバイスに伝送するステップを示す、任意選択のブロック３００４を含む。
図３０は、図１７に示される方法１８００のさらなる態様を示し、表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、前記身体部分に近接する第２の身体部分の位置および動作のうちの少なくとも１つを検出するステップを示す、任意選択のブロック３１００を含む。
痛みおよび関連疾患をモニタリングおよび治療するためのシステム、装置、および方法も記載される。痛みは、多数の生理学的および神経学的状態に起因し得、そして種々の痛みの状態に従って個々の被験者によって経験され得る。一実施形態では、痛みの状態は、痛みの種類、痛みのレベル、痛みの質、またはそれらの組み合わせを含む。例えば、痛みの状態は、無痛状態、痛みの開始、痛みのパターン、慢性の痛み、急性の痛み、痛みの混合状態、痛覚過敏状態、異痛状態、突破痛状態、神経障害性の痛みの状態、侵害受容性の痛みの状態、非侵害受容性の痛みの状態、それらの組み合わせなどを含み得る。痛みの状態は、例えば、侵害受容性の痛み（例えば、機械的、熱的、および／または化学的相互作用による）、体性の痛み、神経障害性の痛み、内臓痛、表在性の痛み、および心因性の痛みを含み得、ここで、種々の痛みの種類は、特定の生物学的系または位置（例えば、筋骨格、神経障害など）に従って経験され得るか、または非局在化され得る。例えば、痛みの種類は、自発的な痛み（例えば、刺激がない場合に生じる）、誘発された痛み（例えば、刺激に応答して生じる）、連続的な痛み、または断続的な痛みを含み得る。例えば、痛みのレベルは、痛みの強度、重症度、または規模を含み得る。痛みの質には、強度、鋭さ、鈍さ、灼熱感、寒さ、圧痛、かゆみ、痙攣、放散、刺痛、拍動、痛み、疲れ、深さ、ショックまたは電気、刺痛など、およびこれらの組み合わせが含まれ得るが、これらに限定されない。痛みの状態を評価するための評価ツールは、例えば、化学変化、生体電位、筋肉活性化、およびそれらの変化を含む生理学的反応をモニタリングするように設計された器具または器具と関連ソフトウェアとの組合せを含み得る。痛みの状態を評価するための評価ツールは、例えば、器具または器具の組み合わせ（例えば、モーションセンサ、生理学的センサ、またはそれらの組み合わせ）、および本明細書に記載されるように自律反応をモニタリングするように設計された関連ソフトウェアを含み得る。痛みの状態を評価するための評価ツールは、例えば、痛みの質評価スケールおよびマクギル痛みアンケートなどの主観的ツールを含み得る。一実施形態では、主観的ツールは、ベースラインまたは比較痛みのレベルに関連するデータをシステム１０００に提供することができ、次いで、閾値痛みのレベルまたは他の比較痛みインジケータとして機能することができる。
痛みは、ヒトおよび動物集団において広くみられる。ほんの少数の例として、ヒト集団の大部分（６０％〜８５％）は、その生涯のある時点で筋肉起源の背部痛を経験することが報告されており、筋膜トリガーポイントによって誘発される痛みは、集団の約３０％によって経験され、約５０００万人の米国人が関節炎（変形性関節症または炎症性関節炎など）を経験するのに対して、中等度の慢性の痛みを有する患者の少なくとも３０％および重度の慢性の痛みを有する患者の５０％を超える患者は、適切である。このように、痛みは、医師の治療を求める個人等にとって共通の要因である。痛みの伝統的な治療および痛みの治療の欠如に関連する費用（例えば、失われた賃金、障害、医療施設の費用など）は、社会全体に大きな影響を及ぼす。例えば、２００３年の関節炎だけの経済的影響の総額は、障害などの間接的なコストによる賃金の損失に基づいて、１，２８０億ドルであったと報告されている。さらに、痛みおよび動作は、本質的に相互に関連する。動作は、痛みおよびその障害の原因、効果、予防、および療法に関連することが知られている。本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、個々の被験者の生理学的状態（例えば、痛みの状態）のインジケータを提供するために、被験者の身体部分に近接して配置された１つ以上の生理学的センサおよびモーションセンサからの検知信号を生成する。一実施形態では、本明細書で説明するシステムおよび方法を使用して、個々の被験者の１つ以上の生理学的パラメータと、個々の被験者の身体部分の１つ以上の動作または位置とをモニタリングし、１つ以上のエフェクタの動作によって身体部分に効果を提供するように構成された１つ以上の生理学的センサおよびモーションセンサからの検知信号の生成を介して、個々の被験者が経験する痛みをモニタリングおよび治療することができる。例えば、システム、装置、および方法は、身体部分の動作に関連する痛み、生理学的パラメータに関連する痛み、またはそれらの組み合わせを治療するなど、個々の被験者に影響を及ぼすためのエフェクタとして超音波トランスデューサを使用することができる。
実施形態では、身体部分の動作は、個々が経験する痛みを示すことができる。例えば、運動が痛みを誘発するという意識的または無意識的な恐怖は、身体部分の運動を変化させ得、急性または慢性の痛みを示す。例えば、急性の痛みまたは慢性の痛みに対する生理的適応は、身体部分の動作機能における短期または長期の変化（例えば、筋肉活性化の増加または阻害）を引き起こし得、そしてそのようなものとして、痛みを示し得る。身体部分の動作の変化は、例えば、身体部位（例えば、筋肉）に影響を及ぼす運動または興奮の顕著な最小化、防御運動、不器用な足取り、跛行、活動またはストレスの再分配、負荷の変化、非優性四肢顕著な使用、力出力の減少、身体部分の使用の欠如、呼吸機能不全、スプリンティングなどを提示することができる。例えば、意識的または無意識的な対処メカニズム（例えば、身体部分のグリマッシング、顕著な摩擦またはマッサージなど）は、痛みを示し得る。例えば、不随意反応（例えば、反射、痙攣など）は、痛みを示し得る。実施形態では、個々の身体部分の動作は、痛みのソース、痛みの原因、または痛みを誘発または悪化させることができ、したがって、特定の動作は、前記痛みに関連すると決定することができる。例えば、（例えば、化学センサ、電気生理学的センサ、生体電位センサなどによって、または主観的報告によって測定される自律反応の変化によって示されるように）ある運動は、痛みの増大と時間的に繰り返し関連付けられ得る。実施形態において、個々の身体部分の動作は、痛みの予防的処置または治療的処置であり得る。例えば、動作の欠如または動作の反復は、痛みのリスクの増大を示すことができ、一方、適切な治療的または予防的動作を示す検知および記録された運動は、痛みのリスクの低下を示すことができる。一実施形態では、筋肉疲労は、筋肉痛に関連し得るか、筋肉痛を誘発し得るか、または筋肉痛のインジケータであり得る。
一実施形態では、身体部分の運動は、エフェクタによる治療をいつ使用することができるか、またはいつ使用すべきかに関する指標を提供することができる。例えば、システム、装置、および方法は、身体部分が、例えば、対症療法の間に、（例えば、以前にまたは同時に）痛みの増大に関連すると決定された運動を受けている場合、個々の被験者に処置を提供するように、エフェクタを使用してもよい。例えば、システム、装置、および方法は、個々の被験者の身体部分に運動の欠如があった場合、または個々の被験者が閾値期間を超える期間休止していた場合に、個々の被験者に治療を提供するようにエフェクタを使用してもよい。動作を誘発するための個々の被験者の処置は、（例えば、関節痛、筋肉痛、または褥瘡の発症を予防するための動作を誘発するような）予防手段であり得る。例えば、システム、装置、および方法は、個々の被験者が休止している（例えば、エクササイズ、歩行、合図などの実質的な動作を現在受けていない）場合に、個々の被験者に治療を提供するようにエフェクタを使用し得る。休止状態の間の個々の被験者の処置は、個々の被験者によって経験される痛み（例えば、慢性または長期の痛み）を処置するための便利で非中断的な機構を提供し得る。
一実施形態では、本明細書で説明するシステムおよび方法は、１つ以上の生理学的センサを使用して、被験者の１つ以上の生理学的状態をモニタリングし、それに応答して検知信号を生成する。生理学的センサは、電気生理学的センサ、心電計、眼球運動計、マイクロニューログラフィ電極、ミオグラフ、筋電計（例えば、表面筋電計）、音響ミオグラフセンサ、機械ミオグラフセンサ、加速度計ミオグラフセンサ、歪みセンサ、圧力センサ、温度センサ、光学センサ（例えば、LED、パルス酸素濃度計等）、近赤外線センサ、皮膚コンダクタンスセンサ、生体インピーダンスセンサ、pHセンサ、音響センサ、化学センサを含み得るが、これらに限定されない。
一実施形態では、本明細書で説明するシステムおよび方法は、１つ以上のモーションセンサを使用して、個々の被験者の身体部分の動作または位置をモニタリングし、それに応答して検知信号を生成する。モーションセンサは、方向センサ、加速度計、近接センサ（例えば、赤外線センサ、光学センサ等）、力センサ、圧力センサ、身体部分の反復運動を測定するように構成されたセンサ、身体部分の動作の反復の回数を測定するように構成されたセンサ、身体部分の動作の速度を測定するように構成されたセンサ、身体部分の動作の持続時間を測定するように構成されたセンサ、第２の身体部分に対する身体部分の配置を測定するように構成されたセンサ、および身体部分の動作の角度を測定するように構成されたセンサを含み得るが、これらに限定されない。身体部分の運動は、個々が経験する痛みを示すことができ、痛みのリスクを示すことができ、痛みの原因を示すことができ、いつ治療を用いることができるかについての指標を提供することができ、またはそれらの組み合わせであり得る。
一実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、１つ以上のエフェクタを使用して、センサアセンブリによって生成された検知信号の処理に応答して身体部分に影響を及ぼす。例えば、１つ以上のエフェクタは、超音波トランスデューサのアレイ、低強度超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、焦点式高密度超音波療法超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、低線量、高周波数超音波信号として超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、パルスベースで超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、連続ベースで超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、複数の治療パターンに従って超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、複数の超音波周波数に従って超音波信号を生成するように構成された超音波トランスデューサ、個々の被験者の身体部分上の異なる位置に配置されるように構成された超音波トランスデューサ、を含むがこれらに限定されない、１つ以上の超音波トランスデューサを含み得る。１つ以上のエフェクタは、電極、磁気刺激器、光学刺激器（例えば、赤外光を生成するように構成された光学刺激器、低強度、パルス赤外光などを生成するように構成された光学刺激器、およびそれらの組合せ）、熱刺激器、およびそれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。
一実施形態では、図９〜図１４および図３１〜図３６を全体的に参照すると、システム１０００（または疼痛療法装置）は、個々の被験者が経験する痛みをモニタリングおよび治療するように構成される。システム１０００は、基板１００２、センサアセンブリ１００４、プロセッサ１００６、およびエフェクタ１００８を含み、個々の被験者に配置されて、痛みの徴候について個々の被験者をモニタし、エフェクタ１００８の動作によって痛みを治療する。一実施形態では、システム１０００は、個々の被験者が経験する痛みをモニタリング、予防、および治療するための生理学的、位置、および動作状態をモニタリングするための表皮エレクトロニクスデバイスを組み込んだ表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）または装置を含む。基板１００２は、個々の被験者の身体部分の輪郭（例えば、四肢の曲率）に適合するように、前記身体部分の皮膚表面とインターフェースするように、またはそれらの組み合わせに適合するように構成される。例えば、基板１００２は、身体部分の皮膚表面を含むが、これに限定されない、身体部分とインターフェースし、身体部分に適合するように構成された（例えば、適合可能、可撓、伸縮可能など）変形可能な材料を含み得る。身体部分は、手首１１００として図１０に示されるが、システム１００は、腕、肘、手首、手、指、脚、臀部、膝、足首、足、足指、顔面領域、頭部領域（例えば、顔または頭部の１つ以上の頭蓋筋に近接する）、首領域、胴領域、脊柱部分、仙腸骨間接、など、またはそれらの皮膚部分を含むが、これらに限定されない任意の身体部分上に配置され得る。基板１００２の柔軟な性質（例えば、可撓性および伸縮性）は、一般に低弾性率で変形可能な自然の皮膚表面を含む身体部分との相互作用／インターフェースを容易にする。一実施形態では、基板１００２は、伸縮性／可撓性の生地、紙、またはポリマー（例えば、天然または合成エラストマーポリマー、ポリイミド、ポリビニル、PDMS、キシリレン、パリレンなどの有機ポリマー、無機ポリマー、バイオポリマー、複合材料、またはそれらの任意の組み合わせ）、フィルム（例えば、親水コロイドフィルム）、膜（例えば、シリコンナノ膜などのナノ膜）、ガス透過性エラストマーシート、または他の変形可能な（例えば、伸縮性、可撓性、柔軟性）材料のうちの１つ以上を含み得る。基板１００２は、接着材料を介して皮膚に貼り付けられること、身体部分の周りまたは周りに巻き付けられる材料（例えば、生地、衣類、手袋、帯具など）によって提供される圧力などの外部の圧力によって適所に保持されること、織物、生地、衣類、アクセサリ（例えば、手袋、靴下、指サックなど）に貼り付けられることなどを含むがそれに限定されない様々な機構に従って、皮膚表面に近接して配置することができる。
一実施形態では、システム１０００は、少なくとも１つの可撓性または伸縮性の電子部品を含む。例えば、センサアセンブリ１００４（例えば、本明細書に記載されるようなモーションセンサ１０１０、生理学的センサ１０１２など）、プロセッサ（および関連する回路）１００６、またはエフェクタ１００８のうちの少なくとも１つは、基板１００２に結合される可撓性または伸縮性のエレクトロニクスを含むか、またはそれらから形成され得る。例えば、これらの構成要素間または回路内の相互接続（図示せず）は、可撓性または可撓性または伸縮性のエレクトロニクス（例えば、伸縮性相互接続を可能にする蛇行導電トレーシング）を含むか、またはそれから形成され、基板１００２に結合され得る。例えば、電源（例えば、本明細書に記載される電源１２００）は、可撓性または伸縮性のエレクトロニクスを含むか、またはそれらから形成され得、基板１００２に結合され得る。一実施形態では、少なくとも１つの可撓性または伸縮性の電子部品は、波状、屈曲、メッシュ（例えば、オープンメッシュ）、座屈、または蛇行形状のうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、少なくとも１つの可撓性または伸縮性の電子部品は、少なくとも１つのナノワイヤ、少なくとも１つのナノリボン、または少なくとも１つのナノ膜を含む。例えば、システム１０００は、変形可能な基板（例えば、基板１００２）内または上に存在する相互接続を含む、関連する回路（例えば、プロセッサ１００６）を介して通信する、センサアセンブリ（例えば、センサアセンブリ１００４）、エフェクタ（例えば、エフェクタ１００８）、および電源（例えば、電源１２００）を含む伸縮性／可撓性システムを含む１つ以上の多機能電子ユニットを含み得る。
一実施形態では、システム１０００は、少なくとも１つの極薄電子部品を含み得る。例えば、極薄（例えば、２０マイクロメートル未満）の電子部品は、薄化されたウェーハ（例えば、ポリマー基板に接合された薄化されたシリコンウェーハ）、極薄チップなどを含み得る。例えば、極薄回路は、紫外線（UV）リソグラフィおよびエッチングによるデポジションによってパリレンなどの変形可能な基板（例えば、基板１００２）上に形成された導電層を含み得る。例えば、知覚アセンブリ１００４、プロセッサ１００６、またはエフェクタ１００８のうちの少なくとも１つは、極薄エレクトロニクスを含み得る。
一実施形態では、システム１０００は、少なくとも１つの導電性縫い糸、織り糸、または織物を含み得る。例えば、知覚アセンブリ１００４、プロセッサ１００６、またはエフェクタ１００８は、少なくとも１つの導電性縫い糸または織り糸を含み得る。導電性縫い糸、織り糸、または織物は、例えば電子部品間の有線または無線結合のうちの少なくとも１つを誘導するのに十分な電流を提供するように構成することができる。例えば、導電性縫い糸、織り糸、または織物は、１つ以上のセンサアセンブリ１００６、１つ以上のエフェクタ１０８、またはシステム１０００の他の回路、の間の通信において機能するように構成されるプロセッサ１００６（またはその回路）、または他の回路を形成し得る。例えば、導電性縫い糸、織り糸、または織物は、１つ以上のセンサアセンブリ１００６、１つ以上のエフェクタ１００８、およびプロセッサ１００６を各々含む複数の多機能電子ユニット、の間の通信において機能するように構成される回路の少なくとも一部を形成し得る。導電性繊維、縫い糸、および織り糸は、金属材料、半金属材料、半絶縁性材料、半導電性材料（例えば、ケイ素およびガリウムヒ素）、または透明導電性材料（例えば、インジウム錫酸化物（ITO）材料）を含み得る。電気縫い糸または織り糸は、例えば、製織、編み、または刺繍を使用して織物に埋め込むことができ、または接着などの不織布製造技術を使用して取り付けることができる。例えば、湾曲形状を有する導電性織り糸は、（例えば、縫製または接着によって）弾性織物に取り付けることができ、例えば、特定の皮膚トポグラフィ等によって湾曲形状が変更されると、個々の１つまたは複数の物理的特性を測定するセンサアセンブリ１００４の全部または一部を形成することができる。センサアセンブリ１００４は、基板１００２に結合され、モーションセンサ１０１０および生理学的センサ１０１２を含む。
センサアセンブリ１００４は、モーションセンサ１０１０による身体部分の動作の検出と、生理学的センサ１０１２による前記身体部分の生理学的パラメータの検出とに基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される。１つ以上の検知信号は、身体部分の１つ以上の動作、身体部分の１つ以上の生理学的パラメータ、またはそれらの組み合わせに関連付けることができる。図３１に示す実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作を検出し、それに応答して検知信号を生成するような、方向センサ３２００（例えば、図１Ａ〜図８を参照して説明したセル１２０）、加速度計（例えば、加速度計１４００）、および近接センサ（例えば、近接センサ１４０２）のうちの１つ以上を含む。例えば、方向センサ３２００は、身体部分の方向または方向の変化に基づいて身体部分の動作を測定するために、単軸加速度計、一対の対向して位置合わせされた単軸加速度計、界磁源を測定するように構成されたアンテナ、距離センサ、多軸加速度計、ジャイロスコープ、傾斜計、または本明細書で説明されるようなそれらの組合せのうちの１つ以上を含み得る。近接センサ１４０２は、赤外線センサ（例えば、赤外線センサ１４０４）および光センサ（例えば、光センサ１４０６）のうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、近接センサは、システム１０００が配置される身体部分に近接する第２の身体部分を検知するように構成される。例えば、システム１０００は、個々の被験者の手首に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、手、手のひら、腕、指、肩など、手首に近接する別の身体部分の存在、位置、角度、および動作のうちの１つ以上を検出するように構成された近接センサを含み得る。一実施形態では、近接センサ１４０２は、皮膚表面の別の部分または別の身体部分とインタフェースしているデバイスを検知するように構成される。例えば、システム１０００は、個々の被験者の身体部分に配置することができ、第２のシステム１０００は、身体部分に近接して、または別の身体部分に配置することができ、システム１０００のモーションセンサ１０１０の近接センサは、第２のシステム１０００の存在、位置、角度、および動作のうちの１つ以上を検知することができる。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、圧力センサを含み、圧力センサは、個々のセンサであってもよく、または、方向センサ３２００または近接センサ１４０２のうちの１つ以上の構成要素として組み込まれてもよい。圧力センサは、個人またはその身体部分が、閾期間を超える期間にわたってアイドル状態であったかどうかに関する指標を（例えば、検知信号を介して）提供することができ、これは、次に、エフェクタ１００８の動作のためのインジケータを提供することができる。例えば、動作を誘発するための個々の被験者の処置は、（例えば、関節痛、筋肉痛、または褥瘡の発症を予防するための運動を誘発するための）予防手段であり得る。
モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作および身体部分の位置のうちの１つ以上を検出するように構成される。身体部分の動作、身体部分の位置、またはそれらの組み合わせは、個々の被験者の痛みの状態を示すことができる。例えば、運動が痛みを誘発するという意識的または無意識的な恐怖は、身体部分の運動を変化させ得、急性または慢性の痛みを示す。例えば、急性の痛みまたは慢性の痛みに対する生理的適応は、身体部分の運動機能における短期または長期の変化（例えば、筋肉活性化の増加または阻害）を引き起こし得、そしてそのようなものとして、痛みを示し得る。身体部分の動作の変化は、例えば、身体部位（例えば、筋肉）に影響を及ぼす運動または興奮の顕著な最小化、防御運動、不器用な足取り、跛行、活動またはストレスの再分配、負荷の変化、非優性四肢顕著な使用、力出力の減少、身体部分の使用の欠如、呼吸機能不全、スプリンティングなどを提示することができる。例えば、意識的または無意識的な対処メカニズム（例えば、身体部分のグリマッシング、顕著な摩擦またはマッサージなど）は、痛みを示し得る。例えば、不随意反応（例えば、反射、痙攣など）は、痛みを示し得る。実施形態では、個々の身体部分の動作は、痛みのソース、痛みの原因、または痛みを誘発または悪化させることができ、したがって、特定の動作は、前記痛みに関連すると決定することができる。身体部分の動作、身体部分の位置、またはそれらの組み合わせは、例えば、動作が痛みに時間的に関連すると決定された場合（例えば、自律反応の変化によって示されるように）、または動作（例えば、動作の欠如）または動作の繰り返しが痛みのリスクを示す場合、個々の被験者によって経験される痛みの増加のリスクを示すことができる。これらの動作の検出は、プロセッサ１００６による個々の被験者の生理学的状態の決定を容易にすることができ、これは、エフェクタ１００８の動作を通して個々の被験者を治療するかどうかを決定するのに役立つことができる。さらに、身体部分の運動は、エフェクタ１００８による治療をいつ採用することができるかについての指示を提供することができる。例えば、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８に、個々の被験者が休止している（例えば、エクササイズ、歩行、合図などの実質的な動作を現在受けていない）場合に、個々の被験者に治療を提供するように（例えば、電気制御信号などの１つ以上の制御信号を介して）命令することができる。例えば、プロセッサ１００６は、身体部分が、例えば、対症療法の間に、（例えば、以前にまたは同時に）痛みの増大に関連すると決定された運動を受けている場合、個々の被験者に処置を提供するように、エフェクタ１００８に命令してもよい。例えば、プロセッサ１００６は、個々の被験者の身体部分に運動の欠如があった場合、または個々の被験者が閾値期間を超える期間休止していた場合に、個々の被験者に治療を提供するようにエフェクタ１００８に命令してもよい。動作を誘発するための個々の被験者の処置は、（例えば、関節痛、筋肉痛、または褥瘡の発症を予防するための動作を誘発するような）予防手段であり得る。
身体部分は、システム１０００がインターフェースする部分であってもよく、またはシステム１０００がインターフェースする部分に近接する部分であってもよい。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の反復運動に基づいて検知信号を生成する。例えば、システム１０００は、被験者の手首に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、手または１つ以上の指の動作の間などに、手首の反復性の屈曲または屈曲を測定する。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の反復の回数を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の指の上に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、特定の指が屈曲または屈曲される反復の回数を測定する。反復回数の測定は、ゼロ反復が生じたことを測定するステップ、有限回数の反復を測定するステップ、特定された期間にわたって行われた反復回数を測定するステップ、および反復回数が閾値回数（例えば、被験者が痛覚）を超えることを決定することを含み得るが、これらに限定されない。繰り返し数の測定は、例えば、モーションセンサ１０１０、プロセッサ１００６、またはそれらの組み合わせに存在するカウンタ３２０２またはタイマ３２０４のうちの１つ以上によって容易にすることができる。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の速度を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の足首に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、歩行運動中の足首の屈曲中の動作速度、歩行運動中の地面に対する動作速度、または他の動作のうちの１つ以上など、足首の動作速度を測定する。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の持続時間を測定する。持続時間は、ある期間内の動作の総持続時間（例えば、動作の複数の繰り返しを包含する持続時間）と、動作の単一の繰り返しについての動作の総持続時間とのうちの１つ以上を含み得る。タイマ３２０４は、そのような持続時間測定を容易にすることができる。例えば、システム１０００は、個々の被験者の顔面筋肉に近接してまたは頬に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、前記頬または顔面筋肉の収縮の持続時間を測定する（例えば、しかめ面、または身体部分の痛みに関連する他の動作を示すような）。動作が測定される期間は、秒（例えば、１０秒、３０秒）、分、２０分、３０分、１時間、被験者が覚醒して活動している日の一部、被験者が眠っている、または他の方法で活動していない日の一部、１日、またはより長い持続時間を含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、センサアセンブリ１００４は、ある期間にわたって身体部分の配置を測定するように構成される。例えば、センサアセンブリ１００４は、身体部分が休止している、運動中、および休止位置ではない（例えば、緊張した）位置に保持されている、のうちの１つ以上である間、経時的に身体部分の配置を測定することができる。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、前記身体部分および前記第２の身体部分のうちの１つ以上の動作中に、システム１０００が第２の身体部分に対して配置される身体部分の配置を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の指骨上に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、指骨または手首/足首の運動中に、被験者の手首または足首に対する指骨の配置を測定する。一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、身体部分の動作の角度を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の腕に配置することができ、モーションセンサ１０１０は、（例えば、胴に対する、腕の休止位置に対する、別の身体部分に対する、等々の）腕の動作の角度を測定する。モーションセンサ１０１０による、身体部分の反復運動、身体部分の動作の反復の回数、身体部分の動作の速度、身体部分の動作の持続時間、第２の身体部分に対する身体部分の配置、および身体部分の動作の角度のうちの１つ以上の測定は、被験者が痛みを経験しているか、または痛み（例えば、遅延開始痛または反復性損傷痛）を経験する危険性があるかどうか、例えば、動作が痛みの徴候であるか、または痛みの原因因子であるかどうかのシステム１０００による決定を助けることができる情報を提供する。
一実施形態では、モーションセンサ１０１０は、個々の被験者の運動状態、個々の被験者の休止状態、または個々の被験者の休止状態の持続時間を示す１つ以上の検知信号をプロセッサ１００６に伝送するように構成される。例えば、個々の被験者の運動状態は、個々の被験者（またはその身体部分）が現在動いていることを示すことができ、一方、個々の被験者の休止状態は、個々の被験者（またはその身体部分）が動いていないこと、または閾値速度を超えない速度で、またはその間で動いていることを示すことができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、モーションセンサ１０１０からの検知信号に基づいて個々の休止状態を決定する。例えば、プロセッサ１００６は、モーションセンサ１０１０からの検知信号を、休止している身体部分を示す基準データと比較して、個々の被験者の身体部分が休止状態（例えば、基準データに対する運動閾値であるか、またはその下である）を経験しているか、またはアクティブ状態（例えば、基準データに対する運動閾値を超える）を経験しているかを判定することができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、身体部分が休止しているときにのみ、（例えば、本明細書でさらに説明するように、超音波、電気、磁気、光学、または熱刺激を介して）身体部分に影響を及ぼすようにエフェクタ１００８を作動させるように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、モーションセンサ１０１０からの検知信号が、身体部分が休止状態を経験していることを示すときに、前記身体部分に影響を及ぼすように作動するよう、エフェクタ１００８に（例えば、１つ以上の電気制御信号を介して）命令することができる。一例として、エフェクタ１００８は、個々の被験者が眠っている、家具上に休んでいる、車両内で運転している、または乗っている等のように、個々の被験者、または治療する特定の身体部分が休止している場合にのみ動作することができる。別の例として、エフェクタ１００８は、個々の被験者、または治療すべき特定の身体部分が、所定の時間長を超える期間、休止しているか、または同一の位置にあった後に動作してもよい。一実施形態では、プロセッサ１００６は、身体部分の所定の動作量に応答して身体部分に作用するようにエフェクタ１００８を作動させるように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、前記身体部分の移動の閾値距離、前記身体部分の動作の閾値期間、前記身体部分の方向閾値などを超えることなどによって、前記身体部分が所定の動作量を満たした、または超えたことをモーションセンサ１０１０からの検知信号が示すときに、前記身体部分に影響を及ぼすように作動させるようにエフェクタ１００８に（例えば、１つ以上の電気制御信号を介して）命令することができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、身体部分の所定のタイプの動作に応答して身体部分に影響を及ぼすようにエフェクタ１００８を作動させるように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、モーションセンサ１０１０からの検知信号が、前記身体部分が特定のタイプの動作を経験したことを示すとき、前記身体部分に影響を及ぼすように作動するよう、エフェクタ１００８に（例えば、１つ以上の電気制御信号を介して）命令することができる。例えば、モーションセンサ１０１０からの検知信号は、所定の高速の動作、高レベルの力出力、（例えば、つまづき（tripping）を示す）速すぎるステップ、（例えば、関節のねじれを示す）特定の方位への動作、などの特定のタイプの動作を身体部分が経験したことを示すことができ、これは、痛みのリスクの増大を示すことができる。例えば、モーションセンサ１０１０からの検知信号は、身体部位（例えば、筋肉）に影響を及ぼす運動または興奮の顕著な最小化、例えば、「防御」を示し得る。例えば、モーションセンサ１０１０からの検知信号は、身体部分が、動作の所定の速度（例えば、個々の被験者が減速している）、しかめ面、不器用な足取り、跛行、非優性肢の顕著な使用、身体部分の顕著な擦りまたはマッサージ（例えば、繰り返しまたは深いマッサージ）を経験している等、特定のタイプの動作を経験したことを示すことができ、これは、個々の被験者が経験する不快または痛みのレベルを示すことができる。そのような出来事は、エフェクタ１００８が作動するべきであるというプロセッサ１００６に対するインジケータとしての役割を果たすことができる。
生理学的センサ１０１２は、システム１０００が配置される個々の被験者の１つ以上の生理学的パラメータを検出するように構成され、そのような生理学的パラメータは、個々の被験者が痛みを経験しているかどうか、または個々の被験者がどの程度痛みを経験しているかに関する指標を提供することができる。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、システム１０００がインターフェースする身体部分と、システム１０００がインターフェースする部分に近接する身体部分とのうちの１つ以上によって提供される局所的な生理学的パラメータを検出する。生理学的センサ１０１２はまた、またはその代わりに、システム１０００が配置される被験者の全身生理学的パラメータを検出するように構成され得る。図３２に示す実施形態では、生理学的センサ１０１２は、電気生理学的センサ３３００、心電計３３０２、眼球運動計３３０４、マイクロニューログラフ３３０６、ミオグラフ３３０８、筋電計（EMG）３３１０、表面筋電計３３１２、音響ミオグラフセンサ３３１４、機械ミオグラフセンサ３３１６、加速度計ミオグラフセンサ３３１８、歪みセンサ３３２０、温度センサ３３２２、光学センサ３３２４、発光ダイオード（LED）３３２６、酸素濃度計３３２８、近赤外線センサ３３３０、皮膚コンダクタンスセンサ３３３２、生体インピーダンスセンサ３３３４、pHセンサ３３３６、音響センサ３３３８、化学センサ３３４０、圧力センサ３３４２、またはそれらの組み合わせを含み得る。例えば、生理学的センサ１０１２は、（例えば、１つ以上のリード線および／またはセンサ位置間などの無線結合を介して）アレイに配置されるか、または他の方法で通信可能に結合される、複数の単一のセンサタイプまたは異なるセンサタイプの組合せなどの複数のセンサを含み得る。
電気生理学的センサ３３００は、例えば、生物学的細胞または組織に関連する１つ以上の電気的特性を検出することによって、前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて１つ以上の検知信号を生成することができ、（例えば、脳の電気的活動を測定するための）脳波計（EEG）、（例えば、脳の電気的活動を測定するための）シリコン金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）を組み込む増幅センサ電極、（例えば、心臓の電気的活動測定のための）心電計（ECG）３３０２、（例えば、眼の電気的活動測定のための）眼球運動計（EOG）３３０４、（例えば、筋肉の電気的活動を測定するための）筋電計（EMG）３３１０、（例えば、非侵襲性種類のEMG）表面のEMG ３３１２、（例えば、神経線維における電気的活動測定のための）マイクロニューログラフ３３０６、皮膚コンダクタンスセンサ３３３２、生体インピーダンスセンサ３３３４などのうちの１つ以上を含み得る。例えば、EEG、ECG、EOG、またはEMG（例えば、表面のEMG）などのプレチスモグラフセンサは、１つ以上の容量センサまたはシリコン金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）を含み得る。容量検知のために、プレチスモグラフセンサ３３００は、測定電極、測定電極と容量的に結合された基準電極、およびグランド電極を含むことができ、それによって、電極に誘導された変位電流は、ECG、EMG、EOCなどに関連するデータを提供する。一実施形態では、電極のうちの１つ以上は、高誘電率、伸縮性、および接着性を有する絶縁層（例えば、ポリジメチルシロキサン）などを用いて、個々の皮膚表面から絶縁されたフィラメント状蛇行メッシュ構造を含む。例えば、ECGなどのプレチスモグラフセンサは、銀微小球、銀ナノワイヤ、または炭素構造（例えば、カーボンナノ構造を含む）などの導電性材料と混合された、１つ以上の乾燥電極、または接着性ポリマー（例えば、ポリジメチルシロキサン）を含む導電性ポリマーを含み得る。例えば、EOG ３３０４は、眼および瞼の動作を制御する筋肉における活動を検出するように構成された皮膚常駐装置であり得る。例えば、表面のEMGは、圧電薄膜センサを含み得る。一実施形態では、電気生理学的センサ３３００は、電気生理学的センサのアレイであり得る。一実施形態では、電気生理学的センサ３３００は、身体部分の動作中、動作の欠如中、またはそれらの組合せなど、システム１０００がその上にある身体部分の筋肉活動を測定する。例えば、システム１０００は、被験者の指骨上に配置することができ、プレチスモグラフセンサ３３００（例えば、ＥＭＧ ３３１０）は、指骨または手首／足首の運動中または運動欠如中の指骨の筋肉活動を測定する。
ミオグラフ３３０８は、例えば、１つ以上の筋肉に関連する１つ以上の特性を検出することによって、前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて１つ以上の検知信号を生成することができ、EMG ３３１０、表面のEMG ３３１２、音声ミオグラフセンサ３３１４（例えば、筋肉動作における音を測定するための）、機械ミオグラフセンサ３３１６（例えば、筋肉収縮における振動を測定するための）、加速度計ミオグラフセンサ３３１８などのうちの１つ以上を含み得る。例えば、機械ミオグラフセンサ３３１６は、検出器として、コンデンサマイクロフォン、加速度計、レーザベースの機器などを含み得る。例えば、音響ミオグラフセンサ３３１４は、音響トランスデューサを含み得る。例えば、音響ミオグラフセンサ３３１４は、マイクロフォンを有する音響センサを含み得る。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、生体電気信号を測定するように構成された電気生理学的センサ３３００（例えば、EEG、ECG ３３０２、EOG ３３０４、マイクロニューログラフ３３０６、EMG ３３１０、表面のEMG ３３１２、音響ミオグラフセンサ３３１４、機械ミオグラフセンサ３３１６、加速度計ミオグラフセンサ３３１８など）を含み、生体電気信号は、個々の被験者の痛みの状態を示すことができる。一実施形態では、プレチスモグラフセンサ３３００は、痛みの局所的または全身的インジケータとして筋肉内の生体電気的信号を検出するためのＥＭＧを含む。例えば、被験者の顔の頬骨筋上に配置された表面のEMG（例えば、表面のEMG ３３１２）は、対象が体内のどこかで痛みを感じるとき、例えば、グリメースまたは顎の締め付けの間、収縮するとき、筋肉の生体電気信号を検出することができる。例えば、トラズペジウス筋上に配置された表面のEMGは、痛みを経験することに関連する高いストレスレベルの指標である高い生体電気活動を測定することができる。例えば、二頭筋上に配置された表面のEMGは、痛みに、または痛みのリスクに関連する過剰使用および疲労を示す生体電気活動を測定することができる。例えば、反復作業中に筋肉上に配置された表面のEMGは、反復的な損傷ストレスおよび関連する痛みに、または痛みのリスクを示す生体電気活動を測定することができる。例えば、エクササイズ中に筋肉上に配置された表面のEMGは、関連する痛みを伴う持続的な筋肉収縮（例えば、筋痙攣または痙攣）を示す生体電気信号を検出することができる。例えば、１つ以上の顔面筋肉または１つ以上の頸部筋肉上に配置された表面のEMG（例えば、表面のEMG ３３１２）は、可聴または非可聴発話（例えば、痛み関連発声）に関連する筋肉動作を検出し得る。一実施形態では、電気生理学的センサ３３００は、身体部分および第２の身体部分のうちの１つ以上の運動中に、第２の身体部分に対して位置決めされた筋肉内の生体電気的信号を検出するためのＥＭＧを含む。例えば、システム１０００は、個々の被験者の手首に配置することができ、プレチスモグラフセンサ３３００は、１つ以上の指の運動を検出するように構成された筋電計（図示せず）を含み得る。
一実施形態では、センサアセンブリ１００４は、Aδ（Aδ）神経線維（例えば、鋭い、局所的な痛みを示す）によって媒介される電気的活動を明確に測定するように構成された電気生理学的センサ３３００、マイクロニューログラフ３３０６、またはミオグラフ３３０８を含む。一実施形態では、センサアセンブリ１００４は、C神経線維によって媒介される電気的活動（例えば、炎症に関連するものなどのびまん性痛みを示す）を明確に測定するように構成された電気生理学的センサ３３００、マイクロニューログラフ３３０６、またはミオグラフ３３０８を含む。一実施形態では、プレチスモグラフセンサ３３００、マイクロニューログラフ３３０６、またはミオグラフ３３０８は、Aデルタ（Aδ）ファイバおよびCファイバによって媒介される電気的活動を測定するように構成され、センサアセンブリ１００４からの１つ以上の検知信号が、Aデルタ（Aδ）ファイバまたはCファイバのうちの１つがアクティブである場合にのみ、プロセッサ１００６へ伝送される。あるいは、センサアセンブリ１００４は、Aデルタ（Aδ）ファイバおよびCファイバの各々がアクティブであるときに、１つ以上の検知信号を伝送することができ、それによって、プロセッサ１００６は、Aデルタ（Aδ）ファイバまたはCファイバのうちの１つに対応する検知信号の部分を無視するように構成される。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、筋収縮に関連する信号（例えば、音響信号または機械信号）を測定するように構成されたミオグラフ（例えば、EMG ３３１０、表面のEMG ３３１２、音響ミオグラフセンサ３３１４、機械ミオグラフセンサ３３１６、加速度計ミオグラフセンサ３３１８など）を含み、筋収縮に関連する信号は、個々の被験者の痛みの状態を示すことができる。例えば、音響ミオグラフセンサ３３１４は、筋繊維の収縮から生じる音波を測定して、筋肉活動を評価し、筋肉または筋肉群が誤用され、痛みおよび損傷につながるときを決定することができる。
シリコンナノ膜歪みセンサ３３２０は、金属スタック歪みセンサ、シリコンナノ膜歪みセンサ、圧電抵抗歪みセンサ、結合金属歪みセンサ、波構造歪みセンサ、オープンメッシュ構造歪みセンサ、インターロック金属被覆ナノファイバ歪みセンサ、などのうちの１つ以上を含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、歪みセンサは、炎症、腫脹、などを含むがこれらに限定されない、身体部分の生理学的特性を測定するように構成される。金属スタック歪みセンサは、第２の金属材料上に配置された第１の金属材料を含むことができ、第１の金属材料と、関心のある表面に取り付けられている間に材料の屈曲または屈曲中に受ける第２の金属材料との間の電気抵抗率の差は、表面によって受ける歪みの指標を提供することができる。例えば、一実施形態では、金属スタック歪みセンサは、６０ナノメートルの金当たり１０ナノメートルのチタンの厚さを有するチタン／金スタック（Ti／Au）スタックを含む。Ti／Auスタックは、約０．５％〜３．０％の歪みパーセンテージに対して約３０５オーム〜３３０オームの電気抵抗を提供することができ、これを使用して、スタックの電気抵抗における変化を身体部分が受ける歪みに関連付けることができる。
シリコンナノ膜歪みセンサは、薄い結晶半導体帯を提供するために、シリコンの薄い帯を含むことができ、関心のある表面に取り付けられている間に、シリコンの屈曲または屈曲の間に経験されるシリコンナノ膜の相対抵抗における変化は、表面によって経験される歪みの指標を提供することができる。例えば、一実施形態では、シリコンナノ膜歪みセンサは、約１００nm〜約４００nmの厚さ、約１０μm〜約１００μmの幅、および約１００μm〜約１０００μmの長さを有するシリコンナノ膜を含む。シリコンナノ膜の複数のストリップは、身体部分の縦軸に沿ってシリコンナノ膜を使用し、身体部分の横軸に沿ってシリコンナノ膜を使用する（例えば、シリコンナノ膜の最長寸法がそれぞれの軸に平行である）ことなどによって、異なる軸に沿って身体部分に関連する歪みをモニタリングするために利用することができる。例えば、シリコンナノ膜は、アレイ状に配置することができる。
圧電抵抗歪みセンサは、変形時に通電を発生する材料を含み得る。一実施形態では、圧電抵抗器歪みセンサは、機械的歪み（例えば、曲げ、屈曲など）を受けると電気抵抗における変化をもたらす材料の中間点付近で先細になる（例えば、「ドッグボーン」形状構造を提供するために）材料のストリップ（例えば、シリコンナノ膜、半導体材料、金属材料など）を含む。例えば、圧電抵抗歪みセンサは、身体部分に結合されたテーパ付きシリコンナノ膜を含み、シリコンナノ膜の発生電気を前記身体部分が受ける歪みに関連付けることができる。一実施形態では、圧電抵抗歪みセンサは、金電極と白金電極との間に結合されたジルコン酸チタン酸鉛（PZT）のナノリボンを含み、ナノリボンは、変形時に通電を生成する。例えば、一実施形態では、圧電抵抗歪みセンサは、身体部分に結合されたジルコン酸チタン酸鉛ナノリボンを含み、ナノリボンの発生電気を前記身体部分が受ける歪みに関連付ける。
結合された金属歪みセンサは、基板上のグリッドに配置された金属材料を含み得る。金属材料は、細いワイヤまたは箔として構成することができる。一実施形態では、グリッドの少なくとも一部分は、身体部分に直接固定される。前記グリッドは、機械的歪み（例えば、曲げ、屈曲など）を受けると電気抵抗において線形変化を示すことができる。例えば、一実施形態では、前記接合された金属歪みセンサは、金属グリッドの電気抵抗の変化を前記身体部分が受ける歪みに関連付けるように、前記身体部分に適用される。
波構造歪みセンサは、弾性支持材料上に結合された比較的脆い波構造物質、単結晶シリコン）を含み得る。一実施形態では、波状構造物質は、実質的に連続的に弾性支持材料に機械的に結合するために、実質的に平坦なベース層を含む。一実施形態では、波状構造物質は、不連続な結合部分（例えば、波の「谷」）で弾性支持材料に機械的に結合する。波構造物質は、マイクロスケールまたはナノスケール構造（例えば、リボン、膜、ワイヤなど）であってもよく、前記波構造物質の振幅および波長は、機械的歪みに応答して変化し得る。例えば、一実施形態では、波状構造化歪みセンサは、波状構造物質の電気抵抗における変化を身体部分が受ける歪みに関連付けるように、前記身体部分に適用される。
オープンメッシュ構造歪みセンサは、架橋要素にメッシュ接続を有するオープンメッシュ材料を含み、機械的歪み（例えば、曲げ、屈曲など）を受けるとメッシュ材料の面内回転を提供することができる。引張歪みは、オープンメッシュ材料の端部に加えられて、架橋要素において面内回転を引き起こすことができ、これは、メッシュ内の開口部の形状を変更することができる（例えば、開放正方形と開放菱形との間で移行する）。例えば、オープンメッシュ材料の接続ブリッジに位置合わせされていない方位に加えられる歪みは、接続点の周りの接続ブリッジの回転をもたらし、伸縮性歪みセンサを提供することができる。一実施形態では、オープンメッシュ構造歪みセンサは、オープンメッシュ材料の電気抵抗における変化を身体部分が受ける歪みに関連付けるために身体部分に適用される。
インターロックされた金属被覆ナノファイバー歪みセンサは、金属被覆ナノファイバーのインターロックされたアレイを含むことができ、各アレイは、基板材料によって支持されて、外部のひずみが印加されたときのアレイ間に異なるレベルの相互接続および電気抵抗を提供する。例えば、インターロックされた金属被覆ナノファイバー歪みセンサは、各々が薄いポリジメチルシロキサン（PDMS）基板上に支持された高アスペクト比の白金被覆ポリマーナノファイバーの２つのアレイを含むことができ、機械的歪みが加えられると、ナノファイバーの相互接続の程度およびセンサの電気的抵抗が可逆的な方向性の様式において変化する。一実施形態では、インターロックされた金属被覆ナノファイバ歪みセンサは、アレイの電気抵抗における変化を身体部分が受ける歪みに関連付けるように前記身体部分に適用される。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、温度センサ３３２２を含む。例えば、温度センサ３３２２は、単一点温度センサ、空間画像温度センサ、および、ナノスケール膜を有する薄い金属またはPINダイオードの薄い蛇行特徴を組み込んだ１つ以上のマイクロスケール温度センサなど、マイクロスケール加熱要素またはアクチュエータとして構成されたマイクロスケール温度センサを含み得るが、これらに限定されない。例えば、熱センサおよび／または光学センサを備える温度センサは、例えば、エクササイズ後の最初の２４時間以内に、発症遅延筋肉痛（DOMS） （運動誘発筋肉損傷と呼ばれることもある）に関連する（例えば、筋肉または隣接皮膚における）組織温度の上昇を検出することができる。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、生理学的事象の１つ以上の音響シグネチャーを測定するように構成された前記音響センサ３３３８を含む。例えば、前記音響センサ３３３８は、少なくとも１つのマイクロフォンまたは音響トランスデューサを含み得る。例えば、前記音響センサ３３３８は、動作に関連する痛みを経験する関節炎関節における関節雑音（例えば、クリーキングまたはポッピング）を検出するように構成することができる。例えば、前記音響センサ３３３８は、筋骨格音響シグネチャを検出するように構成された音響センサ（例えば、音響ミオグラフセンサ３３１４）を含み得る。例えば、音響センサ３３３８は、痛みを示す音声イベントなどの音声イベント（例えば、グローン、発声、または発話）を検出するように構成することができる。例えば、音響センサ３３３８は、心拍、弁閉鎖、血流、呼吸などの自律反応を示す生理学的事象の音響シグネチャを検出するように構成することができる。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、システム１０００が配置される身体部分の光学特性を測定するように構成された光学センサ３３２４を含む。一実施形態では、光学センサ３３２４は、身体部分に関連する血流特性を測定するように構成される。一実施形態では、光学センサ３３２４は、身体部分に関連する温度特性を測定するように構成される。一実施形態では、光学センサ３３２４は、身体部分（例えば、膨潤した組織）に関連する圧力、歪み、または変形特性を測定するように構成される。一実施形態では、光学センサ３３２４は、心拍数または呼吸数を測定するように構成される。一実施形態では、光学センサ３３２４は、透過光または反射光のうちの少なくとも１つを測定するように構成される。例えば、光センサ３３２４は、フォトダイオード、発光ダイオード（LED） （例えば、発光ダイオード３３２６）、光センサ（例えば、光検出器）と協働するLED、光ファイバセンサ（例えば、光ファイバストランド、ファイバブラッググレーティングセンサ、蛍光センサ等）、フレキシブルフォトニックセンサ、オキシメータ３３２８（例えば、パルスオキシメータ、近赤外オキシメータ等）、カメラ等の撮像装置、またはこれらの組合せを含み得るが、これらに限定されない。光ファイバセンサは、（例えば、光ファイバセンサが検知要素を代表する）固有光ファイバセンサと、外因性光ファイバセンサ（例えば、その特性が測定対象によって影響を受けるか、または変調されて別個の検出器によって受け取られる光のコンベア）とを含むことができ、温度、力、トルク、歪み、位置など（ただし、これらに限定されない）の物理パラメータの測定値を提供することができる。一実施形態では、光ファイバセンサは、心臓組織または呼吸組織のうちの１つ以上を測定するように構成され、例えば、それぞれの組織の温度、歪み、変形（例えば、腫脹）などを検知するように構成され、これは、痛みのインジケータとして働くことができる。例えば、光ファイバセンサ（例えば、単一の光ファイバ線、平行な複数の光ファイバ線、マトリックス内の複数の光ファイバ線、螺旋、ハニカムまたは他の構成など、またはそれらの組合せ）は、織物、テープ、またはリボンなどを介して、身体部分に対して支持され得、それによって、光ファイバから放出された光は、その光特性（例えば、波長、強度など）の決定のために、（例えば、身体部分から、織物からなど）反射または透過の際コントローラによって収集され得る。異なる期間におけるそのような特性間の比較は、温度変化、歪み、組織変形などを介するなど、身体部分の生理学的状態における変化に関する指標を提供することができる。一実施形態では、光学センサ３３２４は、個々の被験者の１つ以上の物理的特性の測定または検知に基づいて１つ以上の検知信号を生成するための１つ以上のオプトエレクトロニクスを含む。例えば、オプトエレクトロニクスは、１つ以上のポリマー発光ダイオード（PLED）、１つ以上の有機光検出器（OPD）、またはそれらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、オプトエレクトロニクスは、異なる波長（例えば、緑色、赤色、青色など）の光を放出するように構成された複数のポリマー発光ダイオード（PLED）を含み、これらは、１つ以上の有機光検出器（例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（P３HT）：（６、６）−フェニル−C６１−酪酸メチルエステル（PCBM）の活性層を有する）と組み合わせて、超可撓性の反射パルスオキシメータとしてアレンジされる。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、組織酸素飽和、酸素、一酸化炭素、メトヘモグロビン、総ヘモグロビン、グルコース、タンパク質、または脂質などであるがこれらに限定されない血液分析物などの身体部分の生理学的特性を測定するように、または脳活動（侵害受容に関連する前頭前皮質活動）を測定するように構成された近赤外線センサ３３００を含む。例えば、NIR酸素測定によって検出可能な筋肉の低酸素血症は、神経受容体の活性化および痛みの増大に関連する。例えば、生理学的センサ１０１２は、耳たぶまたは耳の他の部分の周りを包むように基板１００２を構成することなどによって、耳たぶ内の酸素飽和を測定することができ、それによって、前記生理学的センサは、透過率を介して酸素飽和を測定することができる。例えば、パルスオキシメータセンサ３３２８によって検出されるような低酸素血症または虚血をもたらす皮膚における血流の減少は、痛みまたは、例えば、褥瘡による痛みのリスクの指標であり得るか、またはそれに関連し得る。一実施形態では、圧力センサ３３４２は、痛みに関連し得る、身体部分の腫脹または硬直のうちの１つ以上を検知するように構成される。例えば、生理学的センサ１０１２またはプロセッサ１００６のうちの少なくとも１つは、１つ以上の検知信号（例えば、圧力センサ３３４２または他の生理学的センサからの）と虚血性危険因子を示す基準データとの比較などによって、身体部分の虚血の危険性を判定するように構成された回路を含む。例えば、生理学的センサ１０１２またはプロセッサ１００６のうちの少なくとも１つは、１つ以上の検知信号（例えば、圧力センサ３３４２または他の生理学的センサからの）と、圧力に基づく危険因子を示す基準データとの比較などによって、身体部分に及ぼされる長期の圧力の危険性を決定するように構成された回路を含む。一実施形態では、圧力センサ３３４２は、痛みに関連し得る身体部分の圧痛または剛性を測定するために、１つ以上の圧力（例えば、機械的プローブを介して）または電気信号（例えば、電極動作を介して）で身体部分を刺激することができる。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、生体電位、電気生理学的信号、心拍数、心拍変動、動脈血圧、プレチスモグラフ波振幅、皮膚コンダクタンスレベル、皮膚コンダクタンス変動の数、およびそれらの時間導関数などにおける変化を含むが、これらに限定されない、自律神経系反応を示す１つ以上の生理学的パラメータにおける変化を検出するように構成される。生体電位および電気生理学的信号における変化を含む自律神経系の変化は、痛みの存在のインジケータであり得る。例えば、ECG ３３０２は、心拍変動を測定するように構成することができ、高周波数帯域（すなわち、０．１５〜０．４Hz）における心拍変動パワーの減少は、痛みの発症を示すことができる。例えば、酸素濃度計３３２８（例えば、パルス酸素濃度計または光プレチスモグラフ）は、血管収縮を評価するように構成することができ、末梢血管収縮によって引き起こされ、酸素濃度計３３２８によって検出可能な光プレチスモグラフ波形振幅の減少は、痛みを示すことができる。例えば、皮膚コンダクタンスセンサ３３２０は、皮膚コンダクタンスにおける変化を検出するように構成することができ、皮膚コンダクタンス変動のレベルおよび数における変化によって測定することができる電気ガルバニック皮膚特性の変化は、痛みの存在を示すことができる。例えば、表面のEMG ３３１２は、波形筋における生体電気信号における変化を検出するように構成することができ、自律神経系によって指示される筋緊張における変化は、痛みの存在を示すことができる。
一実施形態では、センサアセンブリ１００４またはプロセッサ１００６のうちの１つ以上は、検出された信号に含まれる全情報のサブセットを処理、分析、受信、または伝送するなどのために、検出された信号、たとえば検出された電気生理学的信号から情報を抽出するように構成することができる。例えば、ECG ３３０２は、心臓からの電気生理学的信号を捕捉することができ、信号は、独立して評価することができる心拍数、拍動間間隔、および心拍数変動性などの特徴を含む、例えば、心拍数変動性の低減は、痛みの発症を示すことができる。例えば、ＥＭＧ３３１２は、波形筋から信号を捕捉することができ、信号は、独立して評価することができる振幅、周波数などのような特徴を含み、例えば、ＥＭＧ信号の振幅およびエントロピーにおける変化は、痛みの存在を示すことができる。
一実施形態では、１つ以上の生理学的センサ１０１２は、２つ以上の生理学的パラメータ（例えば、自律反応パラメータ）を組み合わせ、単一のマルチパラメータ検知信号を提供するように構成される。一実施形態では、１つ以上の生理学的センサ１０１２は、２つまたは複数の生理学的パラメータに関する信号をプロセッサ１００６に提供するように構成され、プロセッサ１００６は、情報を単一のマルチパラメータ信号に結合する。一実施形態では、システム１０００は、痛みの存在の指標を決定するように、自律神経信号の複数パラメータ複合材料を評価するように構成される。一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、痛みの状態を定量化する際に使用するための自律神経系における反応を示す１つ以上の生理学的パラメータにおける変化を検出するように構成される。例えば、生体電位および電気生理学的信号における定量可能な変化は、痛みの強度のインジケータであり得る。例えば、皮膚コンダクタンスセンサ３３２０によって測定される、より高い皮膚コンダクタンスレベルは、高強度の痛みを示し得る。
一実施形態では、生理学的センサ１０１２は、分析物を測定するように構成された化学センサ３３４０を含み、そのような分析物は、個々の被験者の痛みの状態を示すことができる。一実施形態では、化学センサ３３４０は、汗中の分析物を検出するためのセンサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、グルコースなどの糖類、乳酸塩またはグルタミン酸塩などの塩の汗中のレベルの上昇を検出するためのセンサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、ホルモン（例えば、コルチゾールまたはアドレナリン）を検出するためのセンサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、炎症メディエータ（例えば、プロスタグランジン（例えば、PGE２）、ブラジキニン、セロトニン、アデノシン三リン酸、ピルビン酸、など）または炎症誘発性サイトカイン（IL−１α、IL−β、IL−６、TNFα、IL−８）、を検出するためのセンサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、pHにおける変化を検出するためのセンサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、イオンまたは電解質（例えば、水素、ナトリウム、カリウム、塩化物、カルシウム、マグネシウム、リン酸塩など）を検出するためのセンサを含み得る。一実施形態では、化学センサ３３４０は、機械的に可撓性のポリエチレンテレフタレート（PET）基板上に作製された多重スイートセンサアレイを含む。多重化された汗センサアレイは、電流測定用グルコースセンサ、電流測定用乳酸センサ、またはそれらの組合せを含み得、これらは、電流測定用グルコースセンサのための基準電極および対極、電流測定用グルコースセンサ、電流測定用乳酸センサ、またはそれらの組合せを容易にするような、透過性膜（例えば、多糖キトサンの膜）内に銀／塩化銀（Ag／AgCl）電極で固定されたグルコースオキシダーゼおよび乳酸オキシダーゼを含み得る。センサは、作用極と銀／塩化銀基準電極との間の代謝物（例えば、グルコース、乳酸など）の存在量に比例する電流信号を発生することができる。多重化汗センサアレイは、追加的にまたは代替的に、ポリビニルブチラール（PVB）被覆電極を含み得る基準電極を有するイオン選択電極（例えば、ナトリウムおよびカリウムレベルの測定のための）を含み得る。多重化汗センサアレイは、それに加えて、またはその代わりに、抵抗ベースの温度センサ（例えば、パリレン層などの絶縁層によって支持されたクロム／金（Cr／Au）マイクロワイヤ）を含むが、それに限定されない、温度センサを含み得る。一実施形態では、化学センサ３３４０は、金メッシュおよび金ドープグラフェンの蛇行二重層を有するグラフェンベースの汗センサ（例えば、化学蒸着（CVD）による金ドープグラフェン製作）を含む。グラフェンベースの汗は、防水膜（例えば、シリコン層）、湿度センサ（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン電極）、グルコースセンサ（例えば、プルシアンブルー充電ベースのトランスファセンサ）、pHセンサ（例えば、ポリアニリン）、対電極（例えば、Ag／AgCl）、振戦センサ（例えば、グラフェン）、汗取り込み層（例えば、ナフィオン層）、またはこれらの組み合わせ、を含むこともできる。例えば、化学センサ３３４０は、タンパク質（例えば、炎症誘発性サイトカイン、炎症性メディエータ、ホルモンなど）またはそのペプチドを汗中で検出するためのセンサを含み得る。一実施形態では、化学センサ３３４０は、組織液（例えば、血液）中の検体を検知するための経皮センサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、皮膚を穿刺することなく間質空間から分析物（例えば、グルコース）を引き出すために、逆イオン導入（例えば、逆イオン導入抽出）のために構成されたセンサを含み得る。例えば、化学センサ３３４０は、組織空間にアクセスするためのマイクロニードルを含み得る。
化学センサ３３４０は、個々の被験者の痛みの状態の決定を容易にすることができる。例えば、生理学的化学物質のレベルにおける変化は、筋肉使用の増加または痛みの状態の存在と関連と関連付けられてきた。例えば、汗または身体組織（例えば、間質組織）において測定可能な乳酸レベルまたはグルコースレベル（例えば、放出されたホルモンに応答して）の増加は、筋肉使用の増加または痛みの存在と関連している。例えば、痛みに応答して放出されるホルモン（例えば、コルチゾール、プレグネノロン、DHEA、副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）、カタコールアミン（例えば、アドレナリンまたはノルアドレナリン）テストステロン、プロゲステロン、エストロゲン、甲状腺放出ホルモン（TRH）、トリヨードチロニン（T３）、チロキシン（T４））の１つ以上のレベルの増加は、汗または他の体液において測定可能である。例えば、痛みに応答して放出される神経ペプチド（例えば、ニューロペプチドY、サブスタンスPおよびカルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP））または他の神経伝達物質（例えば、グルタミン酸）は、汗または他の体液中で測定可能である。例えば、痛み（例えば、圧痛、異痛、および痛覚過敏）は、動作またはエクササイズ中に放出されるブラジキニンおよびPGE２などの内因性メディエータによる筋肉侵害受容器の感作と関連する。例えば、アデノシン三リン酸（ATP）および電解質のレベルの増加または不均衡、ならびに低pHは、一般に、個々の被験者が経験する痛みの増加と関連し得る。 ATPおよび水素イオンは、受容体分子に結合することによって神経終末を活性化する刺激物であり、骨格筋の病理学的および病態生理学的変化は、pHの低下を伴う。例えば、エクササイズ中の組織代謝の増加は、酸素レベルの低下（酸素測定によって検出可能）をもたらし、pHの低下および水素原子の蓄積（上記のように検出可能）を引き起こし、これは、神経終末を活性化して痛みを誘発し得る。例えば、筋痙攣（持続性の不随意筋収縮）は、筋虚血を伴い、これは、pHの低下およびブラジキニン、ATP、および水素イオンのような発痛物質の放出を導く。例えば、電解質のレベルの変化は、侵害受容受容体の活性化におけるイオンチャネル（例えば、一過性受容体電位ファミリーメンバー）に関連し得る。
一実施形態では、化学センサ３３４０は、電気化学センサを含む。例えば、電気化学センサは、グルコースオキシダーゼを利用してグルコースまたは乳酸オキシダーゼを検出して乳酸を検出する電流測定酵素電極、または電解質（例えば、ナトリウム、カリウム）を検出することができ、pHモニタリングに利用することができる１つ以上のイオン選択電極（例えば、電位差測定）を含み得るが、これらに限定されない。一実施形態では、電気化学センサは、逆イオン導入を利用する。例えば、電気化学物質は、選択的電流計測バイオセンシング（例えば、グルコースオキシダーゼで処理される）のために修飾され得る一対の逆イオン導入電極（例えば、Ag／AgCl）、基準電極（Ag／AgCl）、および作用電極（例えば、プルシアンブルー）を含み得る。一実施形態では、電気化学センサは、アプタマーなどのリガンドを含む。例えば、金ナノ粒子／アプタマー修飾電極を用いてタンパク質を検出することができる。一実施形態では、化学センサ３３４０は、マイクロ流体チャネル（例えば、基板１００２または他の支持基板内またはそれによって形成される）を通るマイクロ流体流体輸送を含む。例えば、マイクロ流体チャネルは、身体部分から、基板１００２上に配置された検出器に、またはその後の遠隔分析のためにシステム１０００によって封じ込められるように、関心のある検体を輸送することができる。実施形態では、システム１０００は、痛覚計または痛み計のうちの１つ以上を含み得る。例えば、生理学的センサ１０１２は、（例えば、痛覚計または痛み計の動作とは無関係に経験される痛みと比較して、痛覚計または痛み計の動作の結果として）個々の被験者によって経験される痛みに関する指標を提供するような、痛覚計または痛み計のうちの１つ以上を含み得る。
プロセッサ１００６は、運動検出器１０１０による身体部分の動作の検出、または生理学的センサ１０１２によってシステム１００が配置される個々の被験者の１つ以上の生理学的パラメータの検出のうちの１つ以上に関連する（例えば、センサアセンブリ１００４からの）１つ以上の検知信号を受信し、１つ以上の検知信号の分析を提供するように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、１つ以上の検知信号の分析に基づいて、個々の被験者の生理学的状態（例えば、痛みの状態）を識別するように構成された回路を含む。一実施形態では、プロセッサ１００６は、モーションセンサ１０１０によって検出された身体部分の動作に基づいて、個々の被験者の生理学的状態（例えば、痛みの状態）を識別するように構成された回路を含む。一実施形態では、プロセッサ１００６は、１つ以上の生理学的センサ１０１２によって検出された１つ以上の生理学的パラメータに基づいて、個々の被験者の生理学的状態（たとえば、痛みの状態）を識別するように構成された回路を含む。一実施形態では、プロセッサ１００６は、モーションセンサ１０１０によって検出された身体部分の動作、および生理学的センサ１０１２によって検出された１つ以上の生理学的パラメータのそれぞれに基づいて、個々の被験者の生理学的状態（例えば、痛みの状態）を識別するように構成された回路を含む。例えば、一実施形態では、プロセッサ１００６は、運動検出器１０１０または生理学的センサ１０１２のうちの１つ以上からの１つ以上の検知信号を受信するようにプロセッサ１００６が構成されるように、センサアセンブリ１００４に動作可能に結合される。
図１２に示す実施形態では、システム１０００は、プロセッサ１００６によってアクセス可能な比較モジュール１３００を含み、センサアセンブリ１００４のモーションセンサ１０１０によって検出された身体部分の動作、またはセンサアセンブリ１００４の１つ以上の生理学的センサ１０１２によって検出された身体部分の１つ以上の生理学的パラメータのうちの１つ以上を、生理学的状態を示す基準データと比較する。一実施形態では、生理学的状態は、痛みの状態、痛みの種類、痛みのレベル、または痛みの質のうちの少なくとも１つを含む。例えば、基準データは、運動データまたは生理学的パラメータデータのうちの１つ以上を含むことができ、そのようなデータは、痛みの状態、無痛状態、痛みの開始、痛みのパターン、慢性の痛み、急性の痛み、痛みの混合状態、痛覚過敏状態、異痛状態、突破痛状態、神経障害性の痛みの状態、侵害受容性の痛みの状態、非侵害受容性の痛みの状態、それらの組合せ、などの痛みの状態に関連付けることができるが、これらに限定されない。例えば、基準データは、運動基準データであって、身体部分の運動機能における短期または長期の変化（例えば、急性の痛みまたは慢性の痛みへの生理学的適応の結果としての筋肉活性化の増加または阻害）、防御運動、しかめ面、不器用な足取り、跛行、活動またはストレスの再分配、負荷の変化、非優性肢の顕著な使用、身体部位（例えば、筋肉）に影響を及ぼす運動または興奮の顕著な最小化、身体部分の顕著な摩擦またはマッサージ（例えば、反復性のまたは深部マッサージ）、低減された力出力、身体部分の使用の欠如、呼吸機能不全、スプリンティング、不随意反応（例えば、反射、痙攣など）、など、またはそれらの組合せ、を示す運動基準データ、または生理学的基準データであって（痛みを示す心拍数または心拍数における変化を含む）心拍数、運動（痛みを示す血圧における変化を含む）血圧、（心臓の電気的活動、眼の電気的活動（例えば、角膜網膜定常電位、瞳孔径など）、を含むが、これらに限定されない）電気生理学的データ）、神経インパルス、筋骨格圧力または電気的活動（（筋肉細胞によって生成される電位、筋骨格音響的または機械的特性（例えば、振動）など）を含むが、これらに限定されない）、歪みデータ（例えば、筋肉に関連する電位）、温度（痛みを示す温度における変化を含む）、血液酸素飽和データ（痛みを示す血液酸素飽和における変化を含む）、皮膚コンダクタンスデータ（痛みを示す皮膚コンダクタンスにおける変化を含む）、生体インピーダンスデータ（痛みを示す生体インピーダンスにおける変化を含む）、pHデータ（痛みを示すpHにおける変化を含む）、を含むがこれに限定されない生理学的基準データ、または化学データであって、汗の分析物、組織の分析物、糖類（例えば、グルコース）、塩（例えば、塩化ナトリウム）、乳酸塩、電解質（例えば、ナトリウム、塩化物、カリウム、など）、ホルモン（例えば、コルチゾール、アドレナリン、プレグネノロン、DHEA、テストステロン、プロゲステロン、エストロゲン、トリヨードチロニン（T３）、およびチロキシン（T４））、ニューロペプチド（例えば、ニューロペプチドY、サブスタンスPおよびカルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP））、ペプチド、タンパク質、またはヌクレオチドもしくは修飾ヌクレオチド（例えば、アデノシン三リン酸）、炎症性メディエーター（例えば、プロスタグランジン（例えば、PGE２）、ブラジキニン、セロトニン、アデノシン三リン酸、ピルビン酸など）、炎症誘発性サイトカイン（ＩＬ−１α、ＩＬ−β、ＩＬ−６TNFα、ＩＬ−８）、を含むがこれに限定されない、（痛みを示す化学分析物の濃度における変化を含む）化学データ、もしくは本明細書中に提供される他の運動または生理学的因子、のうちの１つ以上を含み得る。一実施形態では、基準データは、痛みの種類に関連する運動データまたは生理学的パラメータデータのうちの１つ以上を含むことができ、そのようなデータは、侵害受容性の痛み（例えば、機械的、熱的、および／または化学的相互作用による）、体性の痛み、神経因性の痛み、内臓痛、表在性の痛み、および心因性の痛みに関連し得るが、これらに限定されない。一実施形態では、基準データは、痛みのレベルに関連する運動データまたは生理学的パラメータデータのうちの１つ以上を含むことができ、このようなデータは、痛みの強度、痛みの重症度、または痛みの規模に関連し得るが、これらに限定されない。一実施形態では、基準データは、痛みの質または痛みの量に関連する運動データまたは生理学的パラメータデータのうちの１つ以上を含むことができ、そのようなデータは、個々の被験者によって識別されるものなど、痛みの主観的特性（たとえば、主観的痛みの閾値または耐性閾値）に関連し得るが、それらに限定されない。痛みの種類はまた、自発的な痛み（例えば、刺激の非存在下で生じる）、誘発された痛み（例えば、刺激に応答して生じる）、連続的な痛み、または断続的な痛みを含み得る。一実施形態では、モーションセンサ１０１０、生理学的センサ１０１２、またはそれらの組合せは、個々の被験者からの誘発反応を評価するための刺激装置を含み得る。例えば、刺激装置は、電気刺激装置、熱刺激装置、光刺激装置などを含み得る。痛みの種類には、頭痛または頭痛も含まれ得、これには、緊張性頭痛、頸部起因性頭痛、片頭痛、またはこれらの組み合わせが含まれ得るが、これらに限定されない。
一実施形態では、基準データは、ユーザ固有の閾値または許容度情報を含み得る。例えば、個人は、当該個人がいつ痛みを感じるかをシステム１０００に（例えば、本明細書に記載のユーザインターフェース３６００を介して）示すことができる。次いで、システム１０００は、個々の生理学的状態、運動状態、位置状態などのうちの１つ以上のスナップショットを取得して、閾値痛みのレベルを設定し、生理学的または運動パラメータを個々が経験する痛みなどにリンクすることができ、これは、個々が経験する自律神経パラメータに対する比較器として働くことができる。システム１０００は、個人をモニタリングし、痛みが強まるか、消散するか、タイプ、場所、年代順などが異なるかどうか、に関する追加の個人入力を受信することができる。
一実施形態では、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を作動させて、個々の被験者が経験する痛みの状態に対応する生理学的状態に応答して身体部分に影響を及ぼすように構成される。例えば、システム１０００は、（プロセッサ１００６、センサアセンブリ１００４、またはそれらの組み合わせを介して）個々の被験者の生理学的状態を識別することができ、特定の痛みの状態に対応する生理学的状態が、プロセッサ１００６がエフェクタ１００８を作動させて身体部分を治療するためのトリガとして使用される。例えば、プロセッサ１００６は、生理学的状態を、トリガー条件を示す基準データと比較して、エフェクタ１００８を作動させることができ、そのようなトリガー条件は、限定されるものではないが、無痛状態、痛みの開始、痛みのパターン、慢性の痛み、急性の痛み、痛みの混合状態、痛覚過敏状態、異痛状態、突破痛状態、神経障害性の痛みの状態、侵害受容性の痛みの状態、非侵害受容性の痛みの状態、それらの組合せ、を含む、特定された痛みの状態であり得る。一実施形態では、プロセッサ１００６は、個々の被験者によって経験される痛みのレベル、個々の被験者によって経験される痛みのタイプ、個々の被験者によって経験される痛みの質、またはそれらの組み合わせに対応する生理学的状態に応答してエフェクタ１００８を作動させるように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、生理学的状態と、トリガー条件を示す基準データとを比較して、エフェクタ１００８を作動させることができ、このトリガー条件は、特定された痛みのレベル、痛みの種類、または痛みの質であり得、（例えば、機械的、熱的、および／または化学的相互作用による）侵害受容性の痛み、体性の痛み、神経障害性の痛み、内臓痛、表在性の痛み、心因性の痛み、痛みの強度、痛みの重症度、痛みの規模、筋筋膜疼痛症候群または状態、鋭さ、鈍さ、灼熱感、寒さ、圧痛、かゆみ、痙攣、放散、刺痛、拍動、痛み、疲れ、深さ、ショックまたは電気、刺痛、またはそれらの組み合わせ、を含むが、これに限定されない。一実施形態では、プロセッサ１００６は、身体部分上の痛みの位置に関する生理学的センサ１０１２からの情報に応答して、エフェクタ１００８を作動させて身体部分に影響を及ぼすように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、１つ以上のEMG ３３１０または表面のEMG ３３１２からの情報に応答してエフェクタ１００８を作動させて、特定の筋肉、例えば、解剖学的にまたは歴史的に知られている筋肉における活性化を決定し、局所的な痛みを誘発することができる。例えば、プロセッサ１００６は、どの筋肉が痛みを経験しているかを示す２つ以上のEMG ３３１０または表面のEMG ３３１２センサのサブセットからの情報に応答して、エフェクタ１００８を作動させることができる。
一実施形態では、プロセッサ１００６は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、リードオンリメモリ（ROM）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、CD−ROM、デジタル多用途ディスク（DVD）、または他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、または他の磁器ストレージ装置、あるいは比較モジュール１３００またはメモリマネージャによって維持され、プロセッサ１００６または他の関連するアクセスデバイスによってアクセスされ得る所望の情報を格納するために使用され得る任意の他の媒体を含み得るが、これらに限定されない、コンピュータメモリ１３０２にアクセスすることによって、比較モジュールまたは基準データのうちの１つ以上にアクセスする。
プロセッサ１００６は、センサアセンブリ１０４からの１つ以上の検知信号を処理し、エフェクタ１００８などのシステム１０００の１つ以上の構成要素に命令を提供するための構成要素を含む。例えば、プロセッサ１００６は、マイクロプロセッサ、中央処理装置（CPU）、デジタル信号プロセッサ（DSP）、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイゲートエントリ（FPGA）など、またはそれらの任意の組合せを含むことができ、ディスクリートデジタルもしくはアナログ回路要素もしくはエレクトロニクス、またはそれらの組合せを含み得る。一実施形態では、プロセッサ１００６は、複数の所定の論理構成要素を有する１つ以上のASICを含む。一実施形態では、プロセッサ１００６は、複数のプログラマブル論理コマンドを有する１つ以上のFPGAを含む。コンピュータメモリ装置は、システム１０００と統合することができ、外部の装置と関連付けることができ、無線または有線通信プロトコル、またはそれらの組み合わせを介してシステム１０００によってアクセス可能である。例えば、基準データは、システム１０００の基板１００２に結合されたコンピュータメモリ１３０２によって格納されてもよく、無線手段を介してプロセッサ１００６によってアクセス可能であってもよく、リモートネットワーク、クラウドネットワークなど、またはそれらの組み合わせなどの別の方法を介してプロセッサ１００６に利用可能であってもよい。図３３に示す実施形態では、プロセッサ１００６は、無線または有線通信プロトコルを介してシステム１０００の動作または制御を容易にするような、基準データ情報または他の情報（例えば、対応閾値情報、プログラミング情報）を受信するために、受信機３４００またはトランシーバ３４０２（例えば、アンテナなど）、またはそれらの組合せを含むか、またはそれらに動作可能に結合される。例えば、受信機３４００は、制御プログラム、基準データ、クエリ（例えば、システム１０００から外部の装置３４０６に情報を伝送するためのクエリ、個々の被験者の運動状態を決定するためのクエリ、個々の被験者の電流生理学的状態（例えば、痛みの状態）を決定するためのクエリなど）、またはそれらの組み合わせ、に関連するがそれらに限定されない、外部の装置３４０６からの１つ以上の通信信号を受信することができる。実施形態では、プロセッサ１００６には、システム１０００の構成要素間で、または外部の装置３４０６と通信するなど、システムの外部の構成要素へ情報を送信するような伝送機３４０４またはトランシーバ３４０２（例えば、アンテナなど）が、さらに、もしくは代替的に、含まれ得る。そのような通信は、例えば、プロセッサ１００６が、基準データまたはプログラムデータ、計算プロトコル、システム更新などを格納する１つ以上のデータベースまたはメモリデバイスにアクセスしているという指標を含み得る。外部の装置３４０６は、システム１０００の構成要素との通信を容易にするように、受信機３４０８、トランシーバ３４１０、または伝送機３４１２のうちの１つ以上を含み得る。例えば、外部のデバイス３４０６は、限定はしないが、１つ以上のモバイルコンピューティングデバイス（例えば、ハンドヘルドポータブルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレットコンピュータなど）、モバイル電話デバイス（例えば、セルラーフォンおよびスマートフォン）、スマートフォンおよびタブレットコンピュータに関連する機能を含むデバイス（例えば、ファブレット）、ウェアラブルまたはポータブルデバイス（例えば、システム１０００と同一の身体部分に配置されたセンサ、システム１０００とは異なる身体部分に配置されたセンサ、個々の被験者から離れて配置されたセンサ、異なる個々の被験者に配置されたセンサなどを含むセンサ）、ポータブルゲームデバイス、ポータブルメディアプレーヤ、マルチメディアデバイス、拡張または仮想現実（VR）システム（例えば、VRヘッドセット、VR没入経験システムなど）衛星ナビゲーション装置（例えば、GPS（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）ナビゲーション装置等）、電子書籍リーダ装置（eReaders）、スマートテレビ（TV）装置、表面コンピューティング装置（例えば、テーブルトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータ（PC）装置、およびタッチベースのヒューマンインターフェースを採用する他のデバイス、を含むがそれに限定されない、モバイル通信装置またはコンピュータシステムの1つ以上のような、通信装置または電子機器、を含み得る。システム１０００および外部の装置３４０６は、音響通信信号、光通信信号、無線通信信号、赤外線通信信号、超音波通信信号などを含むが、これらに限定されない、１つ以上の接続された無線通信機構などを介して、受信機３４００、３４０８、トランシーバ３４０２、３４１０、および伝送機３４０４、３４１２を介してそれぞれ互いに通信する（たとえば、通信信号を送信および受信する）ことができる。一実施形態では、システム１０００は、外部の装置３４０６からの通信を動作インジケータとして利用することができる（例えば、いつエフェクタ１００８に係合するか、いつセンサアセンブリ１００４を介して検知を開始するか等）。
プロセッサ１００６は、１つ以上の検知信号に基づいてシステム１０００の動作を調整し、１つ以上の検知信号に基づいて個々の被験者の生理学的状態（例えば、痛みの状態）を識別することができる。例えば、プロセッサは、個々の被験者の生理学的状態（例えば、痛みの状態）および個々の被験者が経験する状態（例えば、休止状態、運動状態など）の識別に基づいて、エフェクタ１００８の動作を調整することができる。エフェクタ１００８は、プロセッサ１００６に動作可能に結合され、プロセッサ１００６による制御に応答して、個々の被験者の身体部分に構成される。図３４に示す実施形態では、エフェクタは、超音波トランスデューサ３５００、電極３５０２、磁気刺激器３５０４、光刺激器３５０６、熱刺激器３５０８、音響刺激器３５１０、機械的刺激器３５１２、振動刺激器３５１４、またはそれらの組み合わせ、を含み得るが、これらに限定されない。
超音波トランスデューサ３５００は、身体部分の治療的処置などのために、個々の被験者の身体部分に向けられた超音波（または信号）を生成する。一実施形態では、エフェクタ１００８は、超音波トランスデューサのアレイを含む。例えば、エフェクタ１００８は、個々の被験者の身体部分上の第１の位置に配置するように構成された第１の超音波トランスデューサと、個々の被験者の身体部分上の第２の位置に配置するように構成された第２の超音波トランスデューサとを含み得る。超音波トランスデューサのアレイは、トランスデューサの異なる位置に基づいて、超音波トランスデューサによって生成される超音波の異なるパターンに基づいて、または同様のものに基づいて、局所的な治療を提供することができる。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、低強度超音波（例えば、低強度治療用超音波（LITUS）、低強度、長期間の超音波セラピー）を生成するように構成される。例えば、超音波変換器３５００は、約３０〜約１０００mW／cm2の超音波を生成することができ、そのような低輝度は、約８時間までの間、個々の被験者の身体部分に適用することができる。別の例として、超音波トランスデューサ３５００は、約１８時間未満の治療の間、約０．０３〜約２W／cm2の超音波強さで約２．５〜約３MHzで動作する発散波トランスデューサを含み得る。一実施形態では、低強度超音波は、変換器面における約９０mW／cm2の空間時間強度に対応し、１時間の処置は、約１７９５ Jの超音波エネルギーを身体部分に提供し、６時間の処置は、約９５９６ Jの超音波エネルギーを身体部分に提供する。一般に、より大きな音響エネルギー堆積は、より良好な臨床転帰をもたらすことができ、治療セッション当たり平均４２２８ Jの堆積が臨床的に有意な転帰をもたらすことが明らかにされたが、一方、平均２０１９ Jの堆積は、コントロールまたは擬似治療と、統計的または臨床的に有意な差をもたらさなかった。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、電力制御装置と、周波数３MHz、トランスデューサ当たり０．１３２ W／cm2の強度を有する２つの超音波トランスデューサとを含み、４時間の治療期間の間、約１８７２０ Jの累積超音波エネルギ蓄積を提供する。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、超音波を発散音響治療場に散乱させる発散レンズを含む。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、焦点式高密度超音波療法（例えば、HIFU）を生成するように構成される。例えば、音波トランスデューサ３５００は、約３〜約１５秒の持続時間の間、約１９００〜約２８１０ W／cm2で約２．５〜約３MHzの焦点式高密度超音波療法を生成することができる。一実施形態では、焦点式高密度超音波療法は、神経伝導ブロックを提供することができる。約１０００ W／cm2を超える強さレベルでは、HIFU音波トランスデューサ３５００の焦点治療領域が、治療のために（例えば、神経伝導ブロックなどを提供するために）身体部分の特定の標的部位に生物学的効果を限局することができるように、治療は、局所的な凝固壊死および組織における構造的破壊をもたらすことができる。一実施形態では、焦点治療領域は、約１mm×１０mmである。一実施形態では、エフェクタ１００８は、身体部分のターゲット領域の標的化を容易にするための撮像デバイスを含む。撮像デバイスは、例えば、約５〜約１０MHzの広帯域周波数を有する超音波撮像トランスデューサを含むことができ、超音波撮像トランスデューサとの同期動作中に超音波トランスデューサ３５００の焦点に高エコー領域を提供し、これにより、明領域または光領域を介した標的領域の観察を容易にすることができる。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、低照射量、高周波数の超音波を生成するように構成される。例えば、音波トランスデューサ３５００は、約１：４のパルスパターンで、約１MHzの周波数で、約０．５〜約３W／cm2の低照射量、高周波超音波を生成することができる。一実施形態では、低照射量、高周波超音波の治療期間は、約２０セッションの間、１日当たり５分間の治療を含む。一実施形態では、音波トランスデューサ３５００は、約０．１５ W／cm2で約８MHzの周波数で、約１５秒間、約０．０１％のデューティサイクルおよび後前頭皮質の標的部位で動作する。一実施形態では、音波トランスデューサ３５００は、約０．５MHz、約５．９W／cm2で、約５００ミリ秒間、約３６％のデューティサイクルおよび一次体性感覚皮質S１の標的部位で動作する。一実施形態では、音波トランスデューサ３５００は、約０．２５MHz、約０．３〜約２．５W／cm2で、約３００ミリ秒間、約５０％のデューティサイクルおよび一次体性感覚皮質S１の標的部位で動作する。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、パルスベース、連続ベース、またはそれらの組み合わせで超音波信号を生成するように構成される。
一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、少なくとも第１の治療パターンおよび第２の治療パターンに従って超音波信号を生成するように構成される。治療パターンは、空間パターン（例えば、治療の位置を変化させること、治療の深さを変化させることなど）、タイミングパターン、強度パターン、などに関連し得る。例えば、一実施形態では、プロセッサ１００６は、第１の治療パターンおよび第２の治療パターンに従って前記超音波信号の生成を動的に交互に行うように超音波トランスデューサ３５００に指示する。一実施形態では、第１の治療パターンは、個々の被験者の身体部分の標的部位（例えば、皮膚表面上の位置など、身体または四肢上の部位）または個々の被験者の身体部分の標的深度のうちの少なくとも１つに従って、第２の治療パターンとは異なる。一実施形態では、超音波トランスデューサ３５００は、複数の超音波周波数に従って超音波信号を生成し、前記周波数は、プロセッサ１００６または内部超音波トランスデューサコントローラによる制御に応じて同調または調整することができる。一実施形態では、エフェクタ１００８は、個々の被験者の身体部分上の第１の位置に配置されるように構成された第１の超音波トランスデューサ３５００と、個々の被験者の身体部分上の第２の位置に配置されるように構成された第２の超音波トランスデューサ３５００とを含む。例えば、第１の超音波トランスデューサ３５００および第２の超音波トランスデューサ３５００は、互いに対して（例えば、異なる身体部分、同一の身体部分の異なる領域、同一の身体部分の対向する側などで）間隔を空けて配置することができ、ここで、トランスデューサは、異なるソース周波数を受信して、個々の被験者に治療を提供することができる。
一実施形態では、光刺激装置３５０６は、赤外光を生成するように構成される。例えば、光刺激器３５０６は、低強度のパルス赤外光として赤外光を生成することができる。実施形態では、光刺激装置３５０６は、組織学的組織障害が起こり得る閾値（例えば、約０．８〜約１．０J／cm２）の約２．５分の一未満である、約０．３〜約０．４J／cm２の光を生成する。光刺激装置３５０６は、治療を容易にするためのレーザを含むことができ、レーザは、限定されるものではないが、ホルミウム：イットリウムアルミニウムガーネットレーザ（２．１２μm）、自由電子レーザ（２．１μm）、アレキサンドライトレーザ（７５０nm）、固体レーザ（１．８７μm）、またはそれらの組み合わせを含み得る。一実施形態では、光刺激装置３５０６は、（例えば、末梢神経の刺激を提供するために）約６℃〜約１０℃の皮膚表面温度上昇を提供するように光を生成する。例えば、プロセッサ１００６は、（例えば、約３．８〜約６．４℃の軸索レベルで時間的および空間的に媒介される温度勾配を有する）過渡的な組織加熱からの光熱効果を提供するように光を生成するように、光刺激器３５０６に指示することができる。
一実施形態では、エフェクタ１００８およびそれからの刺激（例えば、振動刺激、超音波刺激、機械的刺激、光学刺激、電気刺激など）は、固有受容体、機械受容体、または光接触受容体と係合することができ、そのような神経を刺激することは、痛みの受容体（例えば、侵害受容体）からの信号と競合する神経系に対する感覚を生じさせることができ、それによって、個々による痛みの神経知覚を低減する。一実施形態では、エフェクタ１００８およびそれからの刺激は、耳の中または上の身体部分に係合することができる（例えば、迷走神経刺激）。一実施形態では、エフェクタ１００８およびそれからの刺激は、１つ以上の筋筋膜トリガ点と係合することができる。
一実施形態では、プロセッサ１００６は、個々の被験者が休止状態（例えば、寝ている間、読んでいる間、TVまたは他のエレクトロニクスを見ている間など）にあるときに、エフェクタ１００８を作動させるように構成される。例えば、エフェクタ１００８は、疼痛療法のために潜在的な筋筋膜トリガポイント（例えば、局所のおよび参照される痛みを誘発し、自発的な局所痛を誘発しない筋線維の病態変化）を脱感作するような、高出力痛み閾値超音波（HPPTUS）用に構成された超音波トランスデューサ３５００を含み得る。一実施形態では、複数のHPPTUS適用が、治療セッションにおいて身体部分に適用される（例えば、個々の被験者が静止しているか、または休止している間）。例えば、HPPTUS適用の数は、潜在的筋筋膜トリガーポイントでの３〜１０回の適用を含み得るが、これらに限定されない。例えば、単一のHPPTUS適用は、１MHz、０．５〜１．２W／cm2、約５分間の持続波での超音波エネルギの適用を含み得るが、これに限定されない。
図３５に示す実施形態では、システム１０００は、ユーザインターフェース３６００も含む。ユーザインターフェース３６００は、システム１０００の動作を容易にするように、プロセッサ１００６に動作可能に結合することができる。例えば、一実施形態では、プロセッサ１００６は、ユーザインターフェース３６００に動作可能に結合され、ユーザインターフェース３６００による表示のための１つ以上の通信信号を生成するように構成される。表示のための通信信号は、例えば、エフェクタ１００８の動作状態に関するユーザ入力のリクエストを含み得る。例えば、システム１０００は、エフェクタ１００８の機能を含むがこれに限定されない、システムの特定の機能を動作させるように、ユーザ（例えば、システム１０００が配置される個人、医療専門家など）による許諾または不許可を求めることができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、ユーザインターフェース３６００を介したユーザコマンドに応答して、エフェクタ１００８の作動を防止するように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を作動させるべきかどうかに関するユーザ入力のリクエストを表示するように、ユーザインターフェース３６００に指示することができる。ユーザは、エフェクタ１００８がその時点で作動させることを防止するために、作動拒否コマンドを選択することができる。一実施形態では、プロセッサ１００６は、ユーザインターフェース３６００を介したユーザコマンドに応答してエフェクタ１００８を作動させるように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８を作動させるべきかどうかに関するユーザ入力のリクエストを表示するように、ユーザインターフェース３６００に指示することができる。ユーザは、作動コマンドを選択するか、または作動許可コマンドを選択して、エフェクタ１００８がその時点で作動することを可能にするか、または前記エフェクタ１００８が作動することを許可される時間または運動状態をスケジュールすることができる。例えば、個人は、ユーザインターフェース３６００を介してユーザコマンドを指示して、個々の被験者が睡眠中または休息中などの休止期間中にのみエフェクタ１００８を作動させることができる。ユーザインターフェース３６００には、グラフィカルユーザインターフェース（GUI）、タッチスクリーンアセンブリ（例えば、容量性タッチスクリーン）、液晶ディスプレイ（LCD）、発光ダイオード（LED）ディスプレイ、または投影ベースのディスプレイ、またはそれらの組み合わせ、が含まれ得るが、これらに限定されない。
図３６に示す実施形態では、システム１０００は、エフェクタ１００８、プロセッサ１００６、またはそれらの組み合わせに動作可能に結合されたタイマ３７００を含む。一実施形態では、プロセッサ１００６は、エフェクタによる治療期間に応答して、エフェクタ１００８の作動を停止するように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、最大持続時間基準時間（例えば、メモリ１３０２に格納されるか、またはプロセッサ１００６によってアクセス可能である）にアクセスすることができ、それによって、プロセッサ１００６は、タイマ３７００によって追跡される治療時間を比較することができる。タイマ３７００によって追跡される治療時間が最大持続時間基準時間を満たす場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８の作動を停止するように指示する。一実施形態では、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８による治療の強度に応答して、エフェクタ１００８の作動を停止するように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、治療基準強度の最大強度（例えば、メモリ１３０２に格納されるか、またはプロセッサ１００６によってアクセス可能な）にアクセスすることができ、それによって、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８の動作によって提供される治療の強度（例えば、「単一の治療セッションの間」、「複数の治療セッションにわたって」、など）を比較することができ、これは、エフェクタ１００８の電力出力、エフェクタ１００８による治療の持続時間、エフェクタ１００８による治療の頻度などに依存し得る。プロセッサ１００６によって決定された治療の強度が処置基準強度の最大強度を満たす場合、プロセッサ１００６は、エフェクタ１００８に活性化を停止するように指示する。
一実施形態では、エフェクタ１００８は、関節炎（例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、乾癬性関節炎など）、関節痛、筋肉痛、神経痛、腱付着部炎、筋肉痛、線維筋痛、頭痛、または外傷性の痛みのうちの少なくとも１つの治療のために身体部分に影響を及ぼすように構成される。一実施形態では、エフェクタ１００８は、能動的治療で身体部分に影響を及ぼすように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、個々の被験者が痛みの状態を経験しているときに、身体部分に影響を及ぼすようにエフェクタ１００８に指示することができる。一実施形態では、エフェクタ１００８は、予防的処置で身体部分に影響を及ぼすように構成される。例えば、プロセッサ１００６は、個々の被験者の痛みの状態が閾値痛みの状態未満である場合、個々の被験者が痛みの状態を経験する前に身体部分に影響を及ぼすように、または個々の被験者が痛みの状態を防止すべく動くように誘導するように、エフェクタ１００８に指示することができる。一実施形態では、エフェクタ１００８は、対症療法で身体部分に影響を及ぼすように構成される。
一実施形態では、システム１０００は、システム１０００が配置される個々の被験者の識別を決定または受信して、特定の機能を提供するかまたは可能にするかを決定するように構成される。例えば、システム１０００は、特定の許可された個人に対してのみ動作するように構成することができ、それによって、特定の特徴または特徴は、識別されていない個人または許可されていない個人がシステム１０００を使用しようと試みる場合に無効にされる。一実施形態では、システム１０００は、システム１０００が配置される個々の被験者を識別するように構成され、それによって、システム１０００は、特定のシステム１０００を使用することを許可された個人の肯定的な識別時に、特定のシステム構成要素の動作を可能にする。例えば、センサアセンブリ１００４は、システム１０００が配置される個々の被験者の物理的特性を検出して、物理的特性に関連する１つ以上のアイデンティティ検知信号を生成することができる。物理的特性には、皮膚トポグラフィー特徴（例えば、皮膚表面のパターン、小胞パターン、孔パターン、色素沈着など）、血管特性またはレイアウト（例えば、動脈のパターン、特性、またはレイアウト、静脈のパターン、特性、またはレイアウトなど）、電流パターン（例えば、光起電力電流パターン）、または皮膚抵抗測定値、が含まれ得るが、これらに限定されない。一実施形態では、プロセッサ１００６または他のシステム構成要素は、アイデンティティ検知信号を、システム１０００を使用することを許可された個々に関連する基準データと比較する。アイデンティティ検知信号が基準データに対して肯定的な対応を有する場合、システム１０００は、痛みのモニタリングのためのセンサアセンブリ１００４の動作を可能にすること、（例えば、個人がシステム１０００を動作させることを許可されるように、個人の肯定的な関連付けされた場合にのみ）エフェクタ１００８の動作を可能にすること、（例えば、基準データは、アイデンティティと特定の治療プロトコルとの間の対応を含むことができ、それによって、アイデンティティの確認の際に、特定の治療プロトコルは、エフェクタ１００８の動作のために選択される）特定の治療プロトコルを選択すること、システム１０００の動作に関連する情報または記録（例えば、電子健康記録または他の健康日記）に対する個々の被験者の状態の伝送を可能にすること、などを含むがこれに限定されない、特定のシステム機能の動作を可能にすることができる。
最新技術は、システムの態様のハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア実装の間にほとんど区別が残されていない点まで進歩しており、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの利用は、一般に（ただし、特定の状況において、ハードウェアとソフトウェアとの間の選択が重要になり得るという点で、必ずしもそうではないが）、コスト対効率のトレードオフを表す設計選択である。本明細書で説明されるプロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術を実施することができる様々なビークル（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア）があり、好ましいビークルは、プロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術が展開される状況によって変化することになる。例えば、実装者が、速度および精度が最も重要であると判断した場合、実装者は、主にハードウェアおよび／またはファームウェアの手段を選択することができ、あるいは、柔軟性が最も重要である場合、実装者は、主にソフトウェアの実装を選択することができ、さらに代替として、実装者は、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアのいくつかの組合せを選択することができる。したがって、本明細書で説明されるプロセスおよび／またはデバイスおよび／または他の技術を実施することができるいくつかの可能な車両があり、そのいずれも、利用される任意の車両が、車両が展開されるコンテキストおよび実装者の特定の関心事（たとえば、速度、柔軟性、または予測可能性）に依存する選択であるという点で、他の車両よりも本質的に優れておらず、そのいずれもが変化し得る。当業者は、実施態様の光学的態様が、典型的には、光学指向ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを使用することを認識するであろう。
本明細書で説明するいくつかの実装形態では、論理および同様の実装形態は、ソフトウェアまたは他の制御構造を含み得る。電子回路は、例えば、本明細書に記載されるような様々な機能を実施するように構築され、配置された電流の１つ以上の経路を有してもよい。いくつかの実装形態では、１つ以上のメディアは、そのようなメディアが、本明細書で説明されるように実行するように動作可能なデバイス検出可能命令を保持または伝送するときに、デバイス検出可能実装形態を担持するように構成され得る。いくつかの変形例では、たとえば、実施態様は、本明細書で説明される１つ以上の動作に関連して１つ以上の命令の受信または伝送を実行するステップなどによって、既存のソフトウェアもしくはファームウェア、またはゲートアレイもしくはプログラム可能なハードウェアの更新または修正を含み得る。代替的にまたは追加的に、いくつかの変形例では、実装は、専用ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア構成要素、および／または専用構成要素を実行するか、または他の方法で呼び出す汎用構成要素を含み得る。仕様または他の実装は、本明細書で説明される有形の伝送媒体の１つ以上のインスタンスによって、任意選択でパケット伝送によって、または他の方法で、様々な時間に分散媒体を通過させることによって、伝送することができる。
代替的にまたは追加的に、実施態様は、専用命令シーケンスを実行するステップ、または、上述の任意の機能動作の１つ以上の発生を可能にする、トリガする、調整する、リクエストする、または、そうでなければ引き起こすための回路を呼び出すことを含み得る。いくつかの変形例では、本明細書の動作または他の論理記述は、ソースコードとして直接表現され、コンパイルされるか、または実行可能命令シーケンスとして呼び出され得る。いくつかの文脈では、例えば、C＋＋または他のコード配列は、直接コンパイルされるか、または他の方法で高レベル記述子言語（例えば、論理合成可能言語、ハードウェア記述言語、ハードウェア設計シミュレーション、および／または他のそのような同様の表現モード）で実装され得る。代替的にまたは追加的に、論理式の一部または全部は、特に基本的な動作またはタイミングクリティカルなアプリケーションのために、ハードウェアにおける物理的な実装の前に、Verilogタイプのハードウェア記述または他の回路モデルとして明示されてもよい。当業者は、これらの教示に照らして、適切な伝送または計算要素、材料供給、アクチュエータ、または他の一般的な構造をどのようにして取得、構成、および最適化するかを認識するであろう。
前述の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、および／または例の使用を介して、装置および／またはプロセスの様々な実施形態を説明した。そのようなブロック図、フローチャート、および／または例が、１つ以上の機能および／または動作を含む限り、そのようなブロック図、フローチャート、または例内の各機能および／または動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質的にそれらの任意の組合せによって、個別におよび／または集合的に実装され得ることが、当業者によって理解されるであろう。一実施形態では、本明細書で説明する主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、デジタル信号プロセッサ（DSP）、または他の集積フォーマットを介して実装することができる。しかし、本明細書で開示される実施形態のいくつかの態様は、全体的にまたは部分的に、集積回路において、１つ以上のコンピュータ上で実行される１つ以上のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つ以上のコンピュータシステム上で実行される１つ以上のプログラムとして）、１つ以上のプロセッサ上で実行される１つ以上のプログラムとして（たとえば、１つ以上のマイクロプロセッサ上で実行される１つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、またはそれらの事実上任意の組合せとして、等価に実装することができ、回路を設計すること、および／またはソフトウェアおよび／またはファームウェアを書き込むことは、本開示の開明の中にある当業者らの技能のうちに十分入るであろう。さらに、本明細書で説明される主題の機構は、様々な形態でプログラム製品として配布することができ、本明細書で説明される主題の例示的な実施形態は、配布を実際に実行するために使用される信号担持媒体の特定のタイプにかかわらず適用される。
一般的な意味で、本明細書で説明される様々な実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはそれらの事実上任意の組合せなどの広範囲の電気部品と、剛体、バネまたはトーション体、油圧、電磁作動装置、および／またはそれらの事実上任意の組合せなどの機械力または運動を与えることができる広範囲の構成要素とを有する様々なタイプの電気機械システムによって、個別におよび／または集合的に実装できることを、当業者は認識するであろう。したがって、本明細書で使用される「電気機械システム」は、トランスデューサ（例えば、アクチュエータ、モータ、圧電結晶、微小電気機械システム（MEMS）など）と動作可能に結合された電気回路、少なくとも１つの個別電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用コンピューティングデバイスを形成する電気回路（例えば、本明細書で説明されるプロセスおよび／または装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成される汎用コンピュータ、または本明細書で説明されるプロセスおよび／または装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されるマイクロプロセッサ）、（例えば、メモリの形態（例えば、ランダムアクセス、フラッシュ、読み出し専用など）メモリデバイスを形成する電気回路、通信装置を形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、光学−電気機器等）、および／または、光または他の類似物のような、それに対する任意の非電気的類似物を含み、しかしこれに限定されない。当業者はまた、電気機械システムの例が、様々な家庭用電子システム、医療機器、ならびに電動輸送システム、工場自動化システム、セキュリティシステム、および／または通信／コンピューティングシステムなどの他のシステムを含むが、それらに限定されないことを理解するであろう。当業者は、本明細書で使用される電気機械式は、文脈がそうでないことを指示する場合を除いて、電気的および機械的作動の両方を有するシステムに必ずしも限定されないことを認識するであろう。
一般的な意味で、本明細書で説明される様々な態様は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはそれらの任意の組合せによって、個別におよび／または集合的に実装することができ、様々なタイプの「電気回路」から構成されると見なすことができる。したがって、本明細書で使用される「電気回路」は、トランスデューサ（例えば、アクチュエータ、モータ、圧電結晶、微小電気機械システム（MEMS）など）と動作可能に結合された電気回路、少なくとも１つの個別電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用コンピューティングデバイスを形成する電気回路（例えば、本明細書で説明されるプロセスおよび／または装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成される汎用コンピュータ、または本明細書で説明されるプロセスおよび／または装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されるマイクロプロセッサ）、（例えば、メモリの形態（例えば、ランダムアクセス、フラッシュ、読み出し専用など）メモリデバイスを形成する電気回路、および／または通信装置を形成する電気回路（例えば、モデム、通信スイッチ、光学−電気機器等）、および／または、光または他の類似物のような、それに対する任意の非電気的類似物を含み、しかしこれに限定されない。本明細書で説明される主題は、アナログまたはデジタル方式、またはそれらの何らかの組合せで実施することができる。
当業者であれば、本明細書に記載のシステムおよび／またはプロセスの少なくとも一部を画像処理システムに統合することができることを認識するであろう。典型的な画像処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイデバイス、揮発性または不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、アプリケーションプログラム、１つ以上の相互作用装置（たとえば、タッチパッド、タッチスクリーン、アンテナなど）、フィードバックループおよび制御モータ（たとえば、レンズ位置および／または速度を検知するためのフィードバック、所望の焦点を与えるためにレンズを動かす／歪ませるための制御モータ）を含む制御システムのうちの１つ以上を含む。画像処理システムは、デジタルスチルシステムおよび／またはデジタルモーションシステムに典型的に見られるような、適切な市販の構成要素を利用して実施することができる。
当業者は、本明細書で説明されるシステムおよび／またはプロセスの少なくとも一部がデータ処理システムに統合され得ることを認識するであろう。データ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイデバイス、揮発性または不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、グラフィカルユーザインターフェース、およびアプリケーションプログラムなどの計算エンティティ、１つ以上の相互作用装置（たとえば、タッチパッド、タッチスクリーン、アンテナなど）、および／またはフィードバックループおよび制御モータ（たとえば、位置および／または速度を検知するためのフィードバック、構成要素および／または量を動かすおよび／または調整するための制御モータ）を含む制御システムのうちの１つ以上を含む。データ処理システムは、データ演算／通信システムおよび／またはネットワーク演算／通信システムに典型的に見られるような、適切な市販の構成要素を利用して実装することができる。
当業者は、本明細書に記載されるシステムおよび／またはプロセスの少なくとも一部が、リモートシステムに統合され得ることを認識するであろう。当業者は、一般に、揮発性または不揮発性メモリなどの１つ以上のメモリ、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算エンティティ、ユーザインターフェース、ドライバ、センサ、アクチュエータ、アプリケーションプログラム、１つ以上の相互作用装置（たとえば、アンテナUSBポート、音響効果ポートなど）、フィードバックループおよび制御モータ（たとえば、位置および／または速度を検知または推定するためのフィードバック、構成要素および／または量を動かすおよび／または調整するための制御モータ）を含む制御システムを含むことを認識するであろう。リモートシステムは、リモートコンピューティング／通信システムに見られるような適切な構成要素を利用して実装することができる。そのような構成要素の具体例は、Intel Corporationおよび／またはCrossbow Corporationのリモート構成要素、ならびにサポートするハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアなどを必要とする。
場合によっては、システムまたは方法の利用は、構成要素が領域の外側に位置する場合であっても、領域内で起こり得る。例えば、分散コンピューティング文脈では、システムの一部が領域外に配置されていても（例えば、領域外に配置されたリレー、サーバ、プロセッサ、信号担持媒体、伝送コンピュータ、受信コンピュータなど）、分散コンピューティングシステムの使用が領域内で行われてもよい。システムまたは方法の販売は、システムまたは方法の構成要素が領域外に位置し、かつ／または領域外で使用される場合であっても、同様に領域内で行われ得る。
さらに、１つの領域内で方法を実行するためのシステムの少なくとも一部の実装は、別の領域内でのシステムの使用を排除しない。
当業者であれば、本明細書で説明される構成要素（例えば、動作）、装置、物体、およびそれらに付随する説明は、概念を明確にするための例として使用され、様々な構成変更が企図されることを認識するであろう。したがって、本明細書で使用されるように、記載された特定の例および付随する議論は、それらのより一般的なクラスの代表であることが意図される。一般に、任意の特定の標本の使用は、そのクラスの代表であることが意図され、特定の構成要素（例えば、動作）、装置、およびオブジェクトの非包含は、限定的に解釈されるべきではない。
本明細書における実質的に任意の複数および／または単数の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に適切であるように、複数から単数へ、および／または単数から複数へと翻訳することができる。様々な単数／複数の順列は、明確にするために本明細書では明示的に説明されていない。
本明細書で説明される主題は、異なる他の構成要素内に含まれるか、または異なる他の構成要素と接続される異なる構成要素を示すことがある。そのように描かれたアーキテクチャは、単に例示的なものであり、実際には、同一の機能を達成する多くの他のアーキテクチャを実装することができることを理解されたい。概念的な意味では、同一の機能を達成するための構成要素の任意の配置は、所望の機能性が達成されるように、効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するために本明細書で組み合わされる任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず、所望の機能が達成されるように、互いに「動作可能に結合される」と見なすことができる。同様に、そのように関連する任意の２つの構成要素はまた、所望の機能を達成するために、互いに「動作可能に接続される」または「動作可能に結合される」と見なすことができ、そのように関連し得る任意の２つの構成要素はまた、所望の機能を達成するために互いに「動作可能に結合可能」であると見なすことができる。動作可能に結合可能な具体例としては、物理的に材料可能な、および／または物理的に相互作用する構成要素、および／または無線で相互作用可能な、および／または無線で相互作用する構成要素、および／または論理的に相互作用可能な、および／または論理的に相互作用可能な構成要素が挙げられるが、これらに限定されない。
場合によっては、１つ以上の構成要素は、本明細書では、「構成される」、「構成される」、「構成可能な」、「動作可能な／動作可能な」、「適合可能な／適合可能な」、「適合可能な」、「適合可能な／適合した」などと呼ばれることがある。当業者は、そのような用語（例えば、「構成される」）が、文脈上別段の必要がない限り、一般に、アクティブ状態構成要素および／または非作動状態構成要素および／またはスタンバイ状態構成要素を包含することができることを認識するであろう。
本明細書で説明した本主題の特定の態様を示し、説明したが、本明細書の教示に基づいて、本明細書で説明した主題およびそのより広い態様から逸脱することなく、変更および修正を行うことができ、したがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書で説明した主題の真の精神および範囲内にあるすべてのそのような変更および修正をその範囲内に包含するものとすることが当業者には明らかであろう。
当業者であれば、一般に、本明細書で、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の身体）で使用されるタームは、（例えば、「含んでいる」というタームは、「含んでいるが、これに限定されない」と解釈されるべきであり、「有する」というタームは、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む」というタームは、「含むが、これに限定されない」と解釈されるべきであるなど）一般に、「開いた」タームである。導入された特定の数の請求項の列挙が意図される場合、そのような意図は、請求項に明示的に列挙され、そのような列挙がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者によってさらに理解されるであろう。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の記載を導入するために、導入語句「少なくとも１つ」および「１つ以上」の使用を含み得る。しかし、そのような語句の使用は、「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞による特許請求の範囲記載の導入が、そのような導入された特許請求の範囲記載を含む任意の特定の特許請求の範囲を、そのような記載の１つのみを含む特許請求の範囲へと限定する、と解釈されるべきではない。当該同一の特許請求の範囲が、導入句「１つ以上」または「少なくとも１つ」および「ａ」「ａｎ」のような不定冠詞を含むとしても（例えば、「a」および／または「an」は、典型的には、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである）。同様のことは、特許請求の範囲の記載を導入するように使用される定冠詞の使用に対しても成り立つ。加えて、導入された特許請求項の範囲の記載の特定の数が明示的に列挙されたとしても、当業者は、そのような列挙が、典型的には、少なくとも列挙された数を意味すると解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、他の修飾語なしの「２つの列挙」の裸の列挙は、典型的には、少なくとも２つの列挙、または２つ以上の列挙を意味する）。さらに、「A、B、およびCなどのうちの少なくとも１つ」に類似した規則が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者が規則（例えば、「A、B、およびCのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびBを一緒に、AおよびCを一緒に、BおよびCを一緒に、および／またはA、B、およびCを一緒に、などを含むという規則）を理解するという意味で意図される。「A、B、またはCなどのうちの少なくとも１つ」に類似した規則が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者が規則（例えば、「A、B、またはCのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびBを一緒に、AおよびCを一緒に、BおよびCを一緒に、および／またはA、B、およびCを一緒に、などを含むという規則）を理解するという意味で意図される。さらに、説明、特許請求の範囲、または図面のいずれにおいても、典型的には、２つ以上の代替用語を提示する単語および／または句は、文脈上別段の指示がない限り、用語のうちの１つ、用語のいずれか、または両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、句「AまたはB」は、典型的には、「A」または「B」または「AおよびB」の可能性を含むと理解される。
本開示は、様々な例示的な実施形態を参照してなされた。しかし、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、実施形態に変更および修正を加えることができることを認識するであろう。例えば、様々な動作ステップ、ならびに動作ステップを実行するための構成要素は、特定のアプリケーションに応じて、またはシステムの動作に関連する任意の数のコスト関数を考慮して、代替の方法で実施することができ、例えば、ステップのうちの１つ以上を削除、修正、または他のステップと組み合わせることができる。
さらに、当業者によって理解されるように、コンポーネントを含む本開示の原理は、記憶媒体に具現化されたコンピュータ読み取り可能プログラムコード手段を有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品に反映され得る。磁気記憶デバイス（ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスクなど）、光記憶デバイス（CD−ROM、DVD、ブルーレイディスクなど）、フラッシュメモリなどを含む、任意の有形の非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体を利用することができる。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピューター、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置にロードして、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上で実行する命令が、特定された機能を実施するための手段を生じさせるように、マシンを製作することができる。これらのコンピュータプログラム命令は、特定の方法で機能するようにコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に指示することができるコンピュータ読み取り可能メモリに格納するステップもでき、その結果、コンピュータ読み取り可能メモリに格納された命令は、特定された機能を実施する実施手段を含む製品を製作する。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされて、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行される一連の動作ステップをコンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行させて、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行される命令が、特定された機能を実装するためのステップを提供するように、コンピュータ実装プロセスを製作することができる。
前述の明細書は、様々な実施形態を参照して説明されてきた。しかし、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行うことができることを理解するであろう。したがって、本開示は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきであり、すべてのそのような修飾は、その範囲内に含まれることが意図される。同様に、利益、他の利点、および問題に対する解決策が、様々な実施形態に関して上述されてきた。しかし、利益、利点、問題に対する解決策、および任意の利益、利点、または解決策を生じさせ得る、またはより顕著になり得る任意の要素は、重要な、必要な、または本質的な特徴または要素として解釈されるべきではない。本明細書で使用されるように、用語「備える」、「備える」、およびそれらの任意の他の変形は、素子のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置が、それらの素子を含むだけでなく、そのようなプロセス、方法、システム、物品、または装置に明示的に列挙されていないか、または固有の他の素子を含み得るように、非排他的に包含される。
一実施形態では、システムは、システムが、疼痛療法装置またはシステム（例えば、システム１０００）の機能のために特に構成された一意のシステムとして動作し、システムの任意の関連する演算装置が、特許請求されるシステムの目的のための特定用途コンピュータとして動作し、汎用コンピュータではないように、統合される。一実施形態では、システムの少なくとも１つの関連する演算装置は、特許請求の範囲に記載のシステムの目的のための特定用途コンピュータとして動作し、汎用コンピュータとして動作しない。一実施形態では、システムの関連する演算装置のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの演算装置に命令するために、特定のROMとハード結線される。一実施形態では、当業者は、疼痛療法装置またはシステム（例えば、システム１０００）が、少なくとも痛みの検知および疼痛療法の技術分野において改善をもたらすことを認識する。
様々な態様および実施形態が本明細書で開示されてきたが、他の態様および実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書で開示される様々な態様および実施形態は、例示の目的のためであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示される。
Claims (49)
- 個々の被験者の身体部分の皮膚表面とインターフェースするように構成された変形可能な基板と、
前記変形可能な基板に結合されたセンサアセンブリであって、前記センサアセンブリはモーションセンサおよび生理学的センサを含み、前記モーションセンサによる前記身体部分の動作および前記生理学的センサによる前記身体部分の生理学的パラメータの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するように構成される前記センサアセンブリと、
前記センサアセンブリに動作可能に結合され、前記１つ以上の検知信号を受信するように構成されるプロセッサであって、前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の生理学的状態を識別するように構成された回路を含む前記プロセッサと、
前記プロセッサに動作可能に結合され、前記プロセッサによる制御に応答して前記身体部分に影響を及ぼすように構成されたエフェクタと、を含むシステム。 - 前記エフェクタは、少なくとも１つの超音波トランスデューサを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、少なくとも第１の治療パターンおよび第２の治療パターンに従って超音波信号を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサに、前記第１の治療パターンおよび前記第２の治療パターンに従って前記超音波信号の生成を動的に交互に行うように指示するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記第１の治療パターンは、前記個々の被験者の前記身体部分の標的部位または前記個々の被験者の前記身体部分の標的深度のうちの少なくとも１つに従って、前記第２の治療パターンと異なる、請求項４に記載のシステム。
- 前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、複数の超音波周波数に従って超音波信号を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記個々の被験者の前記身体部分上の第１の位置に配置されるように構成された第１の超音波トランスデューサと、前記個々の被験者の前記身体部分上の第２の位置に配置されるように構成された第２の超音波トランスデューサとを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記エフェクタは、電極、磁気刺激器、光学刺激器、熱刺激器、音響刺激器、機械刺激器、または振動刺激器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記生理学的センサは、電気生理学的センサ、心電計、眼球運動計、マイクロニューログラフ、ミオグラフ、または筋電計のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記生理学的センサは、歪みセンサ、温度センサ、光学センサ、または圧力センサを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記生理学的センサまたは前記プロセッサのうちの少なくとも１つは、前記身体部分に及ぼされる延長された圧力のリスクを決定するように構成された回路を含む、請求項１０に記載のシステム。
- 前記生理学的センサは、近赤外線センサ、皮膚コンダクタンスセンサ、生体インピーダンスセンサ、pHセンサ、化学センサ、モーションセンサ、方向センサ、または音響センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載のシステム。
- 前記化学センサは、生体マーカ特有のセンサ構成要素を含む、請求項１２に記載のシステム。
- 前記化学センサは、汗中の分析物を検出するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
- 前記方向センサは、単軸加速度計、一対の対向して位置合わせされた単軸加速度計、界磁源を測定するように構成されたアンテナ、距離センサ、多軸加速度計、ジャイロスコープ、または傾斜計のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のシステム。
- 前記モーションセンサは、加速度計、圧力センサ、または近接センサを含む、請求項１２に記載のシステム。
- 前記近接センサは、前記身体部分に近接する第２の身体部分を検知するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
- 前記モーションセンサは、前記身体部分の反復運動を測定するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
- 前記モーションセンサは、前記身体部分の前記動作の反復の回数を測定するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
- 前記モーションセンサは、前記身体部分の前記動作の速度、前記身体部分の前記動作の持続時間、または前記身体部分の前記動作の角度のうちの少なくとも１つを測定するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
- 前記モーションセンサは、前記個々の被験者の運動状態を示す１つ以上の信号を前記プロセッサに伝送するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
- 前記モーションセンサは、前記個々の被験者の休止状態を示す１つ以上の信号を前記プロセッサに伝送するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記身体部分が休止しているときにのみ、前記身体部分に影響を及ぼすように前記エフェクタを作動させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
- ユーザインターフェースをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記ユーザインターフェースに動作可能に結合され、前記ユーザインターフェースによる表示のための１つ以上の通信信号を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記１つ以上の通信信号は、前記エフェクタの動作状態に関するユーザ入力のリクエストを含む、請求項２５に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記ユーザインターフェースを介したユーザコマンドに応答して前記エフェクタの活性化を防止するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記ユーザインターフェースを介したユーザコマンドに応答して前記エフェクタを作動させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記エフェクタに動作可能に結合されたタイマをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記エフェクタは、関節炎、関節痛、神経炎、神経痛、腱付着部炎、腱付着部痛、筋炎、筋痛、線維筋痛、頭痛、または外傷性の痛みのうちの少なくとも１つの治療のために、前記身体部分に影響を及ぼすように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 前記身体部分は、関節、結合組織、神経組織、または筋肉のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のシステム。
- 前記身体部分は、指、手、手首、つま先、足、足首、踝、腕、肘、脚、膝、肩、耳、首、頭部、臀部、脊柱部分、仙腸関節、または胴体、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記変形可能な基板は、エラストマーポリマー、親水コロイドフィルム、膜、ナノ膜、またはガス透過性エラストマーシートのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記変形可能な基板は、手袋部分、指サック部分、ラップ部分、ジョイントブレース部分、または衣類部分のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
- 外部の装置からの１つ以上の通信信号を受信するように構成された受信機またはトランシーバのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記外部の装置は、前記個々の被験者に配置されたセンサを含む、請求項３５に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記外部の装置からの前記１つ以上の通信信号に応答して、前記身体部分に影響を及ぼすように前記エフェクタを作動させるように構成される、請求項３５に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記外部の装置からの前記１つ以上の通信信号に応答して前記エフェクタの活性化を防止するように構成される、請求項３５に記載のシステム。
- 前記外部の装置は、前記個々の被験者から離れたセンサを含む、請求項３５に記載のシステム。
- 前記エフェクタによる動作のため神経標的を識別するように構成された神経センサをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
- 方法であって、
表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の動作および前記身体部分の生理学的パラメータを検出するステップと、
前記身体部分の動作および前記身体部分の前記生理学的パラメータの検出に基づいて、１つ以上の検知信号を生成するステップと、
前記１つ以上の検知信号をコンピュータプロセッサで受信するステップと、
前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータの少なくとも１つに基づいて前記個々の被験者の生理学的状態を識別するステップと、
前記生理学的状態を識別すると、前記身体部分に作用するようにエフェクタを作動させるための制御信号を伝送するステップと、を含む方法。 - 前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて、前記個々の被験者の生理学的状態を識別するステップは、
前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータのうちの少なくとも１つに基づいて、前記個々の痛みの状態、痛みのレベル、痛みの種類、または痛みの質のうちの少なくとも１つを識別するステップを含む、請求項４１に記載の方法。 - 前記身体部分の動作または前記生理学的パラメータの少なくとも１つに基づいて個々の被験者の前記生理学的状態を識別すると、前記身体部分に作用するようにエフェクタを作動させるための制御信号を伝送するステップは、
前記個々の被験者の前記生理学的状態を識別すると、前記身体部分に作用するように少なくとも１つの超音波トランスデューサを作動させるための制御信号を伝送するステップを含む、請求項４１に記載の方法。 - 前記個々の被験者の前記少なくとも１つの痛みの状態を識別すると、前記身体部分に作用するように少なくとも１つの超音波トランスデューサを作動させるための制御信号を伝送するステップは、
前記個々の被験者の前記少なくとも１つの痛みの状態を識別すると、前記身体部分に作用するようにアレイ超音波トランスデューサを作動させるための制御信号を伝送するステップを含む、請求項４３に記載の方法。 - 前記第１の治療パターンと前記第２の治療パターンとの間の前記超音波信号の生成を動的に交互に行うステップをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
- 前記身体部分の反復運動または身体部分の動作の反復の回数のうちの少なくとも１つを測定するステップをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
- 前記身体部分の動作の速度、
前記身体部分の動作の持続時間、
第２の身体部分に対する前記身体部分の配置、
前記身体部分が前記第２の身体部分から閾値距離内にある場合の数、
前記身体部分の動作の角度、または
前記身体部分の動作に関連する力、のうちの少なくとも１つを測定するステップをさらに含む、請求項４１に記載の方法。 - 表皮エレクトロニクスシステム（ＥＥＳ）を介して、身体部分の動作および前記身体部分の生理学的パラメータを検出するステップは、
前記個々の被験者の運動状態、前記個々の被験者の休止状態、または前記個々の被験者の休止状態の持続時間、のうちの少なくとも１つを示す１つ以上の信号を前記コンピュータプロセッサに伝送するステップを含む、請求項４１に記載の方法。 - 前記エフェクタによる治療期間、前記エフェクタによる治療強度、または外部の装置からの１つ以上の通信信号のうちの少なくとも１つに応答して、前記エフェクタの活性化を停止するステップをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
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