JP2023539889A - 筋肉刺激 - Google Patents

Abstract

ウェアラブル物品に用いる刺激システムは、物品の着用者の筋肉に機械的刺激を送達するように制御可能なアクチュエータと、着用者からの筋肉活動を感知するように動作可能な１つまたは複数の電気診断センサーとを備える。アクチュエータは、圧電ナノファイバーメッシュで形成された構造を含んでもよい。また、ウェアラブル物品、筋肉に刺激を与える方法、およびアクチュエータを製造する方法も記載されている。【選択図】図１

Description

本発明は、着用者の筋肉に刺激を与えるように構成されたウェアラブル物品、およびそのような刺激を与える方法に関する。本発明は、限定するわけではないが、特に、筋肉の衰弱に苦しむ着用者に筋肉刺激を与えるように構成された衣服に関する。

上肢の衰弱などの手足の衰弱は、脳卒中やその他の神経障害による衰弱の結果である。脳卒中生存者の８７％はこのような筋力低下の影響を受けており、生存者の４０％以上に筋力低下が残る。治療せずに放置すると、弱った筋肉がさらに硬直し、動きにくくなり、生存者の痛みが増加し、時間の経過とともに障害が増加する可能性がある。強度、制御、及び、反射の低下は、場合によっては反射亢進／緊張の増加につながり、痛みと衰弱の両方をもたらし得る手足の姿勢及び位置の明確な変化をもたらす。

手足の衰弱に苦しむ人の罹患筋を刺激すると、柔軟性、強度、及び、整合性が向上する。しかし、大規模な理学療法は、すべての罹患患者にとって利用可能および／または実用的ではない。理学療法士が患肢を物理的に作用することなく、着用者の筋肉の緊張、柔軟性、および／または強度を改善しようとするために、患部の感覚系を刺激することを目的とするシステムが提案されている。例えば、電極を着用者の皮膚の表面に配置して、皮膚の感覚神経（求心性神経）を刺激することがある。

米国特許出願公開第２０１３／０１８２８９号は、治療される脳卒中患者の手などの体の一部に適用される、手袋などの衣服を含む脳卒中後刺激デバイスを記載している。脳卒中後刺激デバイスは、脳卒中患者の皮膚に触覚刺激を供給するように適合された少なくとも１つの触覚アクチュエータを含む。このようなアクチュエータの例には、膨張時に空気の噴流または軽い圧力を生成する空気圧パッド、または回転時に穏やかな圧力を加えるように動作可能な小さなローラーが含まれる。触覚アクチュエータは、ランダムなパターンまたは医療専門家によって選択されたパターンで動作および停止するように制御され、治療される体の部分のさまざまな場所に穏やかな刺激を加える。

国際特許出願公開ＷＯ２００８／０８８９８５は、電極デバイスおよび／または振動要素を含み得る刺激器を使用する脳卒中患者治療のための神経刺激システムを記載している。電気信号に応じて、刺激要素は、電気的および／または機械的刺激を着用者の身体部分に送達する。刺激は、閾値下刺激、すなわち、着用者の感覚細胞を活性化するには不十分であるが、それらの細胞を活性化に向けて偏らせると考えられる刺激であってもよい。

患者の筋紡錘求心性神経（すなわち、患者の筋肉の奥深くの内部にある神経求心性神経）を標的とすることが、衰弱を治療および予防する効果的な方法であることが示されている。しかしながら、脳卒中後の衰弱の治療のために現在提案されている刺激システムの大部分は、着用者の皮膚内の求心性神経を刺激することしかできない。

本発明の第１の態様によれば、ウェアラブル物品に用いる刺激デバイスを提供する。この刺激デバイスは、物品の着用者の筋肉に機械的刺激を送達するために変形するような制御可能な圧電アクチュエータを有する。

本発明の別の態様によれば、ウェアラブル物品に用いる刺激システムが提供される。この刺激システムは、物品の着用者の筋肉に機械的刺激を送達するように制御可能なアクチュエータと、着用者から筋肉活動を感知するように動作可能な１つまたは複数の電気診断センサー、例えば、筋電計センサーとを備える。アクチュエータは、機械的刺激を送達するように変形することができ、アクチュエータは、機械的刺激を送達するために移動してもよく、または両者を組み合わせてもよい。

アクチュエータは、圧電アクチュエータであってもよい。圧電アクチュエータは、管状構造または部分管状構造を備えてもよい。部分管状構造は、半円筒、または、半径が変化する半円筒であってもよい。管状／部分管状構造は、圧電ナノファイバーで構成されてもよく、圧電ナノファイバーメッシュで形成されてもよい。この構造は編まれていてもよい。

圧電アクチュエータは、第１の電極および第２の電極をさらに備えてもよい。第１の電極は、管状または部分管状構造の内側に配置されてもよく、第２の電極は、管状または部分管状構造の外側に配置されてもよい。構造の内側とは、部分管状構造の凹面を指し得る。構造の外側とは、部分管状構造の凸面を指し得る。

第１の電極は、導電性ナノファイバーメッシュなどの導電性ナノファイバーから形成され得る第１の管状電極構造を備えてもよい。第２の電極は、導電性ナノファイバーメッシュなどの導電性ナノファイバーから形成され得る第２の管状電極構造を備えてもよい。第１の管状電極構造は、少なくとも部分的に第２の管状電極構造の内側に位置してもよく、第２の管状電極構造からオフセットされてもよい。第１および第２の管状電極構造は編まれていてもよい。管状ではなく、第１および第２の電極は部分的に管状であってもよい。

あるいは、アクチュエータは、ソレノイドまたはボイスコイルなどの電磁アクチュエータを備えてもよい。刺激デバイスは、アクチュエータを取り囲むケーシングをさらに備えてもよい。ケーシングは硬質ケーシングであってもよく、絶縁性（すなわち非導電性）であってもよい。ケーシングは、筋電図センサーなどの１つまたは複数の電気診断センサーを取り囲んでもよい。ケーシングは、１つまたは複数のセンサーを備えてもよい。ケーシングは、１つまたは複数のＥＭＧセンサーを備えてもよい。１つまたは複数のＥＭＧセンサーはケーシングの外部にあってもよい。ＥＭＧセンサー（複数可）は、ｓＥＭＧ（表面ＥＭＧ）センサーであってもよい。ケーシングは、１つまたは複数のＥＣＧ（心電図）センサーを備えてもよい。１つまたは複数のＥＣＧセンサーはケーシングの外部にあってもよい。ケーシングは、１つまたは複数のＥＥＧ（脳波）センサーを備えてもよい。１つまたは複数のＥＥＧセンサーはケーシングの外部にあってもよい。

ケーシングは、着用者の筋肉をくぼませるように動作可能であり得るくぼみ領域を備えてもよい。アクチュエータは、アクチュエータが移動および／または変形して機械的刺激を送達するときに、少なくともくぼみ領域でケーシングの内側をタップするように動作可能であり得る。

刺激デバイスまたはシステムは、アクチュエータとケーシングとの間に少なくとも１つの導電板をさらに備えてもよい。ケーシングはフレキシブルケーシングであってもよい。

ケーシングは、ビーズ形状であってもよい。ケーシングは、縦軸に関して回転対称であってもよい。あるいは、ケーシングは非対称であってもよく、くぼみ領域の反対側に平坦領域を含んでもよい。

ケーシングは、着用者の筋肉にくぼむように成形されてもよく、概して楕円体または部分楕円体（例えば、平坦領域を有する楕円体）の形状であってもよい。ケーシングは、ケーシングのくぼみ領域に配置され得る、環状または部分環状の隆起部などの隆起部を備えてもよい。ケーシングは、第１及び第２の端部を備えてもよく、隆起部は、ケーシングのこれらの端部の間の中間に設けられてもよい。

ケーシング（または少なくともそのくぼみ領域）は、その中に受容される管状または部分管状アクチュエータの形状と協働するような、内部が管状または部分管状であってもよい。

ケーシングは、ケーシングをウェアラブル物品に接続できるようにするために糸を通すことができる１つまたは複数の糸穴を備えてもよい。平坦領域を有するビーズの場合、糸穴は平坦領域に隣接していてもよい。

ケーシングは、ウェアラブル物品への接続を可能にするために糸の周りをクリップするように構成されてもよい。ケーシングは、互いにヒンジ接続され得る第１の部分および第２の部分を備えてもよい。第１および第２の部分のそれぞれは、ケーシングが閉じられたときに整列するように構成され、１つまたは複数の糸穴を画定するような１つまたは複数の凹部を備えてもよい。

ケーシングは、複数の部品を含んでもよい。ケーシングは、（衣服に取り付けるように構成され得る）第１の部分と、第１の部分に対して移動して着用者の筋肉に機械的刺激を送達するように構成される第２の部分とを備えてもよい。

刺激デバイスまたはシステムは、第１および第２の電極を電源に接続するように動作可能な、少なくとも１つ、例えば２つの電気コネクタを備えてもよい。

刺激デバイスまたはシステムは、以下の詳細な説明のセクションで説明される特定の例の特徴のいずれかを追加的にまたは代替的に含んでもよい。

本発明の第２の態様によれば、ウェアラブル物品に用いる刺激デバイスまたはシステムを備えるウェアラブル物品を提供する。刺激デバイスは、物品の着用者の筋肉に機械的刺激を送達するように、変形するように制御可能な圧電アクチュエータを備えてもよい。刺激システムは、機械的刺激を物品の着用者の筋肉に送達するように制御可能なアクチュエータと、着用者からの筋肉活動を感知するように動作可能な１つまたは複数の筋電図センサーとを備えてもよい。

ウェアラブル物品は、刺激デバイスおよび／またはシステムに関連して上述した特徴のいずれか、および／または以下の詳細な説明から選択された特徴のいずれかを含んでもよい。

ウェアラブル物品は、着用者からの筋肉活動を感知するように動作可能な１つまたは複数の筋電図センサーを備えてもよい。ＥＭＧセンサーのうちの１つまたは複数は、ケーシング内に含まれる、またはケーシング内に配置されてもよい。ウェアラブル物品は、電流を刺激デバイスおよび／または１つまたは複数の筋電図センサーに供給するように動作可能な電源を備えてもよい。電源は、ケーシング内に含まれる、またはケーシング内に配置されてもよい。

電源は、１つまたは複数のエネルギー獲得糸を備えてもよく、１つまたは複数のエネルギー獲得糸によって獲得された電気エネルギーを蓄えるように動作可能な少なくとも１つのコンデンサをさらに備えてもよい。エネルギー獲得糸は、圧電ナノファイバーにより構成されてもよい。ウェアラブル物品は２つの層を含んでもよく、エネルギー獲得糸は、着用者の皮膚がエネルギー獲得糸と接触しないように、および／またはエネルギー獲得糸が衣服の外側上に見えないように、２つの層の間に配置されてもよい。

ウェアラブル物品は、刺激デバイスを制御して機械的刺激を着用者の筋肉に送達するように制御するように動作可能なコントローラをさらに備えてもよい。コントローラは、１つまたは複数の筋電図センサーから筋電図信号を受信するように動作可能であってもよく、コントローラは、受信した筋電図信号に応じて機械的刺激を送達するように動作可能であってもよい。コントローラは、ケーシング内に含まれる、またはケーシング内に配置されてもよい。あるいは、コントローラは、ケーシングの外部、例えばウェアラブル物品のどこかに、および／またはコントローラの部品を収容するように成形された別のビーズ（複数可）内に配置されてもよい。代替的または追加的に、ウェアラブル物品はスイッチを備えてもよく、コントローラは、スイッチの操作などの着用者の入力に応じて機械的刺激を送達するように動作可能であってもよい。

ウェアラブル物品は、選択された筋肉刺激部位に隣接して着用されるように成形されてもよく、刺激デバイスは、ウェアラブル衣服が着用者によって着用されたときに選択された筋肉刺激部位に機械的刺激を送達するように、ウェアラブル物品上の選択された位置に配置されてもよい。「着用者により着用される」とは、この文脈では、例えば、ウェアラブル物品が着用者にフィットする正しいサイズになる（例えば、選択された位置と選択された筋肉刺激部位との間の関係が変化するように、大きすぎず、したがって緩すぎず、または小さすぎない）ように、設計者により意図された方法で着用することを意味する。

ウェアラブル物品は衣服であってもよい。刺激デバイスは、機械的刺激を着用者の上肢の選択された筋肉刺激部位に送達するように、衣服の袖の選択された位置に配置されてもよい。選択された筋肉刺激部位は、前腕の筋肉であってもよい。刺激デバイスは、衣服の袖の肘の下の選択された位置に配置されてもよい。刺激デバイスは、身体の別の領域の選択された筋肉刺激部位に刺激を送達するように、衣服内の他の選択された位置に配置されてもよい。

ウェアラブル物品は、第１の張力を有する第１の領域および第２の張力を有する第２の領域を含んでもよく、選択された位置は第１の領域に設けられ、第１の張力は第２の張力よりも高い。例えば、第１の領域は、衣服の袖の肘領域により構成されてもよい。第２の低張力領域は、袖の頭部および／または肩および／または衣服の身頃部に設けられてもよい。第１の領域は、その圧縮強度を高めるために別の糸の組み合わせにより構成されてもよい。これにより、ビーズおよび／またはＥＭＧセンサー（複数可）と身体との接触が増してもよい。

ウェアラブル物品は、以下の詳細な説明のセクションで説明される特定の例の特徴のいずれかを追加的にまたは代替的に含んでもよい。

本発明の第３の態様によれば、圧電アクチュエータの製造方法を提供する。この方法は、１つまたは複数の圧電ナノファイバー糸を管状のメッシュに編んで、圧電管状または部分管状構造を生成することを含む。

この方法は、１つまたは複数の圧電ナノファイバー糸を電界紡糸することを含んでもよく、圧電ナノファイバー糸をコーティングすることをさらに含んでもよい。

この方法は、管状メッシュを編む前に、例えば、２、３、４、５、６、７本またはそれ以上の圧電ナノファイバー糸を一緒にねじるなど、１つまたは複数の圧電ナノファイバー糸を一緒にねじることを含んでもよい。

この方法は、第１および第２の管状または部分管状電極構造を生成するために、１つまたは複数の導電性ナノファイバー糸をそれぞれ管状のメッシュに編むことを含んでもよい。第１の管状または部分管状の電極構造は、圧電管状または部分管状構造の内側で編まれてもよく、第２の管状または部分管状電極構造は、圧電管状または部分管状構造の外側で編まれてもよく、これにより、圧電管状または部分管状構造は、第１および第２の管状または部分管状または部分管状電極構造の間に位置する。

この方法は、１つまたは複数の導電性ナノファイバー糸を別の形状に編むことをさらに含んでもよい。ナノファイバー糸は、非管状のメッシュに編まれてもよい。

編むことは、張力が管状構造の始点および終点よりも管状構造の中心で小さくなるように、ナノファイバー糸の張力を変化させることを含んでもよい。

この方法は、圧電管状構造に対して第１および第２の電極構造をオフセットすることをさらに含んでもよい。

この方法は、圧電アクチュエータをケーシング内に配置することをさらに含み、任意で、圧電アクチュエータとケーシングとの間に１つまたは複数の導電板を配置することをさらに含んでもよい。

この方法は、第１および第２の管状電極構造を電源に接続することを含んでもよい。

この方法は、以下の詳細な説明のセクションで説明される特定の例の特徴のいずれかを追加的にまたは代替的に含んでもよい。

本発明の第４の態様によれば、着用者に刺激を送達する方法が提供される。この方法は、刺激デバイスまたは刺激システムを含むウェアラブル物品を提供すること、および刺激デバイスまたは刺激システムを使用して着用者の筋肉に刺激を送達することを含んでもよい。この方法は、本明細書に記載の刺激デバイスまたはシステムまたはウェアラブル物品を使用して実行してもよい。

本明細書に記載の装置および方法は、脳卒中後の手足衰弱に冒された患者などの患者の求心性筋を刺激してもよい。このようなシステムおよび方法は、脳性麻痺などの他の神経障害に存在するものなど、他の形態の手足の衰弱または痙性を治療するのに有用であり得ることが理解されるであろう。また、このシステムおよび方法は、例えば循環および／またはリンパドレナージを改善するため、および一般的なスポーツパフォーマンスのための筋肉トレーニングのために、他の着用者に筋肉刺激を提供する上で有用性を見出すことができる。

ここで、以下の図面を参照して、例としてのみ、本発明をより詳細に説明する。

筋肉刺激デバイスの概略的に示し、特に、（ａ）はデバイスの断面図、（ｂ）はデバイスの端面図、および（ｃ）はデバイスの側面図である。 図１の筋肉刺激デバイス内の構成要素のさらなる詳細を示す図である。 （ａ）は圧電アクチュエータの概略断面図であり、（ｂ）は圧電メッシュの構造を示す画像である。 例示的な編み構造を概略的に示す図である。 ねじられたナノファイバー糸の断面図である。 代替的な糸構造の選択枝を示す図である。 電界紡糸装置の例を示す図である。 刺激デバイスのケーシングの９つの取り得る形状を示す図である。 筋肉刺激デバイスを含む衣服を概略的に示す図である。 （ａ）は衣服内の電気接続を示す画像であり、（ｂ）は筋肉刺激デバイスへの電気接続を概略的に示す図である。 電気的な構成要素のレイアウトを含む衣服パターンの例を示す図である。 ネックラインの導電路を示す例示的な衣服の前身パネルの内側図、および導電路の拡大図である。 （ａ）導電路を示す第１の例示的な衣服の袖パネルの内側図、および（ｂ）同じ袖パネルの外側図を示す。 導電路を示す第２の例示的な衣服の袖パネルの内側図を示す図である。 （ａ）はエネルギー獲得糸、（ｂ）はスーパーキャパシタ、（ｃ）は筋電図（ＥＭＧ）センサーおよびスイッチの例示的な構成図である。 衣服の袖頭のパターンの代替例を示す。 衣服パターンの別の例を示す図である。 衣服パターンのさらなる例を示す図である。 袖の頂部における例示的なスリーブ構造を示す図である。なお、袖の底部は図１７に示されている。 袖の底部における例示的な袖構造を示す図である。 センサーを含む例示的な袖構造を示す図である。 袖内で分岐する導電路の一例を示す。 代替的な刺激システムの例を示す図である。 編まれたアクチュエータを有する代替的な刺激デバイスを示す図である。 複合アクチュエータを有するさらなる代替的な刺激デバイスを示す図である。 代替的なケーシングのデザインを示す図である。 さらに代替的なケーシングのデザインを示す図である。 さらに代替的なケーシングのデザインを示す図である。 刺激デバイスの別の代替的なケーシングのデザインを示す図である。 刺激でバイオスのためのさらなる代替的なケーシングのデザインを示す図である。 図２３のケーシングのデザインのいくつかのさらなる詳細を示す図である。 衣服のための代替的な構造を示す図である。 衣服のための代替的な構造を示す図である。 衣服の袖構造の断面を示す図である。 アクチュエータの例を示す図である。 アクチュエータのさらなる例を示す図である。 アクチュエータの力がくぼみにどのように影響するかを示すグラフである。

詳細な説明
図１は、ウェアラブル物品のための刺激デバイス１０を示す。刺激デバイスは、物品の着用者の筋肉に機械的刺激を与えるように変形するような制御可能な圧電アクチュエータ１２を有する。

圧電効果とは、機械的応力を作用させたときに電荷を獲得するいくつかの材料の能力を指す。圧電材料に機械的応力が作用すると、その材料の結晶構造が分極し、その結果、材料の反対側の間に電荷が発生し、電流が流れる。圧電効果は可逆的であり、圧電材料に電流を印加すると、材料に機械的応力が発生するという反対の効果があり、その結果、材料が変形する。したがって、圧電材料は、電流がそのような材料に印加される時に変形する（すなわち、物理的形状が変化する）という動作が可能である。

図１に示される圧電アクチュエータ１２は、アクチュエータ１２に電流が印加されると、物品の着用者の求心性筋に機械的刺激を送達するのに十分な程度まで変形するように成形される。このような刺激は、本明細書では「タップ（叩く）」と称される。

単に着用者の皮膚の表面ではなく、着用者の求心性筋に刺激を与えるのに効果的であるように、刺激デバイス１０は、着用者の手足の肉をくぼませるように成形される。この目的のために、刺激デバイスは、圧電アクチュエータを実質的に取り囲むケーシング３４（後でより詳細に論じる）を含む。圧電アクチュエータ１２は、刺激デバイスのケーシングを叩くのに十分な量だけ変形するように操作可能である。したがって、タップによって生成された力は、成形されたケーシングによって着用者の筋肉、腱、または神経内の所望の位置に送達される。

圧電アクチュエータ１２は、図２により詳細に示され、圧電アクチュエータ１２は、形状が実質的に管状である圧電構造１４を含むことが分かる。すなわち、圧電構造１４は、中空の内側を画定する圧電材料のチューブから形成される。図２に示す圧電材料のチューブは、圧電ナノファイバーメッシュで形成されている。このようなメッシュの構造の画像の例は、図２の画像（ｂ）に示される。

圧電アクチュエータ１２は、第１の電極１６および第２の電極１８をさらに含む。電極は、逆圧電効果に従って圧電材料を変形させるために、圧電構造１４に電流を供給するように操作可能である。

第１の電極１６は、示された例では導電性ナノファイバーメッシュで成形されており、圧電管状構造１４の内側の上に配置されている。第２の電極１８は、示された例では、これも導電性ナノファイバーメッシュで形成されており、圧電管状構造１４の外側上に配置されている。

図２ａは、１つの例示的な編み構造を概略的に示しており、これによれば、圧電構造１４は、内側および外側電極（不図示）を圧電構造１４に接続するためのタックスペーサ１５を有する部分インターロック１４ａ、および管１４ｂの構造として編成される。

両方の電極１６、１８は、圧電構造と同様に実質的に管状であり、それぞれがそれぞれの第１および第２の端部を有する。したがって、圧電アクチュエータ１２は、入れ子になった３つの管状層、第１の電極１６を含む第１の内側層、第２の電極１８を含む第２の外側層、及び、圧電構造１４を含む層であって２つの電極間に挟まれる第３の中間層を含む。示された例では、３つの層すべてが略楕円体の形状であり、すべてナノファイバーメッシュから形成されている。

ケーシング３４は、圧電アクチュエータ１２を取り囲む。ケーシングは、圧電アクチュエータ１２が変形するときに、圧電アクチュエータがタップするための硬い表面を提供する。デバイスの導電性部分（すなわち、電極、圧電構造）から物品の着用者を保護するために、ケーシングは導電性ではない。ケーシングは、炭素繊維、ナイロン、弾性ポリウレタン、または柔軟なポリウレタン樹脂など、その形状を保持するのに十分に硬い任意の非導電性材料から形成し得る。ケーシングは、刺激デバイスが衣服などの、使用者の皮膚にぴったりと密着して着用されることを意図した物品に組み込まれたときに（以下でさらに詳細に説明するように）、物品が正しく着用された状態で（つまり、意図したとおりに着用されたとき）ケーシングの少なくとも一部が着用者の肉をくぼませるように形成される。ケーシングのくぼみ部分は、着用者の筋肉にタップの力を伝えるために、着用者の肉を少なくとも１ｍｍ、好ましくは、例えば１ｍｍから２０ｍｍの間、または１ｍｍから１６ｍｍの間、くぼませる。

図２に示すナノファイバーメッシュは、電極と圧電構造の両方で、１つまたは複数のナノファイバーから構成してもよい。適切なナノファイバーは、所望の圧電特性および／または導電特性を有するポリマー溶液またはポリマー溶融物からの電界紡糸などのような、任意の適切なナノファイバー形成方法を使用して作成してもよい。

初期のサンプルでは、電界紡糸の従来の方法を使用して、ＰＶＤＦナノファイバー（溶液から）を導電性糸の基材に直接堆積させていた。しかし、これでは大量の廃棄ＰＶＤＦナノファイバーが生じ、大規模化が困難であった。したがって、プル（引っ張り）アンドツイスト（ねじり）電界紡糸方法（金属漏斗と糸スプールのセットアップを使用する、図４を参照）がその後使用されていた。これにより、連続的なナノファイバー糸の形成が可能になるだけでなく（糸の量はシリンジに含まれる溶液の量に依存し、そのためシリンジのサイズにも依存する）、この方法はより大きな圧電応答を生みだすとみられている。金属漏斗コーンからのナノファイバーのねじれと引っ張りにより、ナノファイバーが外見的に整列し、それらの配向が改善される。いくつかの研究では、この方法は、ＰＶＤＦの共重合体、ＰＶＤＦ－ＴｒＦｅを使用して、ポーリングを必要とせずに効果的な圧電特性を生成することがわかっている。

実際、引っ張り、溶融押出を含む所与の温度での繊維形成、または引っ張りとポーリングの組み合わせなどの技術を用いて、そのようなポリマーのβ相含有量を増加させることができる。電界紡糸は、「帯電した溶液ジェットにかかる高い引っ張り力」と称されるもののおかげで、最も効果的な方法である。

例示的な電界紡糸プロセスでは、２つのシリンジ４００ａ、４００ｂ内に保持された電界紡糸溶液が規定の流速で放出される。これが起こっている間、溶液は高電圧接続４０２ａ、４０２ｂによって各シリンジ針に接続された高電圧計（不図示）によってポーリングされ、（この例では）それぞれのシリンジの針に取り付けられたワニ口クリップで終端する。印加電圧は変化させることができるため、異なる結果が得られる（特に、双極子の配向と糸の圧電出力に影響を与える）。ナノファイバーは、回転する金属ファンネルコーン４０４に蓄積され、そこから回転糸スプール４０６に引っ張られてねじられる。シリンジ先端から金属ファンネルコーン４０４までの距離（先端から捕集器までの距離）、ならびに、捕集器（金属ファンネルコーン４０４）および糸スプール４０６の回転速度はすべて変更可能である。これらの変数のそれぞれが、生産される糸の品質に直接影響する。

適切な電界紡糸のパラメータの２つの例を、２つの異なるソリューションについて、以下の表１に示す。

どちらのソリューションにも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの圧電材料が含まれている。他の圧電材料を使用してもよい。

上記の溶液から多数のサンプルを作成した。その詳細を以下の表２に示す。サンプルのナノファイバーは、上記のように変更された電界紡糸技術を使用して作成された。

金属漏斗コーンとスプールを使用すると、前述のように、連続ナノファイバー糸を紡糸しながら、銀やグラフェンなどの導電性粒子をＰＶＤＦに組み込むことができる。一体化できる充填材の量は、一体化する粒子によって異なる。グラフェンを使用する場合、グラフェンを充填材として使用するための最大飽和点は現時点では０．１重量％である。また、０～１６重量％のＮｉＯ／ＳｉＯ２ナノ粒子が圧電効果を高めることがわかっている。さらに別の方法として、Ａｇ粒子糸に組み込んでもよく、３重量％から圧電効果が増加する。

圧電材料内の分極は、電極においてや、粒界などの不均一性において発生する界面空間電荷の結果として発生する。これは、グラフェンナノ粒子が「全トランス」（ＴＴＴ）配座に整列した結果として、ベータ相の割合が増加することを示唆するために用いることができる。ナノ粒子の表面電荷とポリマーマトリックスの炭素骨格に存在する双極子との間の静電相互作用は、この整列を促進する上で重要な役割を果たすと考えられている。

「純粋な」ＰＶＤＦと比較して、グラフェンを追加すると、－ＣＨ２－振動バンドが低周波数領域に向かってシフトし、－ＣＨ２－双極子とグラフェンナノ粒子との間の界面相互作用の存在が確認される。

フィラー濃度（グラフェン）を増加させると、－ＣＨ２－双極子の振動の減衰により、ピーク位置のシフト量が増す。

グラフェン含有量を増やすと、「ＴＧＴＧ」配座のアルファ相から「ＴＴＴ」のベータ相への変換が増加する。その後、圧電特性を高めるために必要と考えられるベータ結晶を形成するために、局所的に配向化されたベータ結晶を凝集させる。さらにフィラーを追加すると、この研究では１重量％で観察される飽和点まで、すべてのベータ結晶がアルファ多形からベータ多形に凝集する。

上記の表に記載されているナノファイバーのいずれも、圧電構造１４を構築するのに適しているかもしれない。例えば、サンプル（Ｓｉ－３）を使用して、０．１％重量のグラフェンが追加された、図２の写真（ｂ）に示す圧電ニット構造の例を作成した。

電極１６、１８は、圧電ナノファイバーにより構成されないが、例えば、ステンレス鋼糸、例えば１００％イノックス導電糸などの任意の導電性ナノファイバー糸により構成されてもよい。代替の導電糸には、銅、および／または銀、および／または９７％イノックス／３％銅または９７％銀／３％ナイロンを含む糸などの複合糸が含まれる。

得られるナノファイバー糸は、強度および／または耐久性を向上させるために、ポリビニルブチロール（ＰＶＢ）などでコーティング、例えば浸漬コーティングされてもよい。外側の電極メッシュから内側の圧電（例えば、ＰＶＤＦ／グラフェン）メッシュへの電荷の伝達を向上させるために、銀粒子をコーティング内に含めてもよい。したがって、ＰＶＢ（Ａｇ粒子を含む）を使用して、ナノファイバーを固定し、着用や洗濯時に発生するような引張応力に応じた分解速度を低下させることができる。

複数のナノファイバー糸を一緒に組み合わせて、最終の糸の強度を改善し、および／または直径を増大させてもよい。そのような複合ナノファイバー糸３５の例を図３に示す。複合糸３５は、互いにねじり合わされた複数のナノファイバー、特に互いにねじり合わされた７本のナノファイバーから形成される。コアナノファイバー糸３７は、ねじられていなくてもよい。複数の更なるナノファイバー糸３９（６本が示されている）は、概してらせん状にコアナノファイバーの周りにねじられていてもよい。糸の重さ／太さの尺度はｄｔｅｘ（デシテックス）である。図３に示される糸は、糸が少なくとも２００、例えば２２０のｄｔｅｘに達するまでねじられた。

このような複合糸３５中のすべてのナノファイバー糸は、同じ組成を有していてもよいし、異なる組成を有していてもよい。図３に示す複合糸は、導電性材料のコアを有する。例えばスチールなどの金属で、この特定の例では１００％イノックス糸で構成されている。周囲のナノファイバー糸は、０．１重量％のグラフェン粒子フィラーを含むねじれた電界紡糸ＰＶＤＦナノファイバーで構成され、ＰＶＢ／Ａｇカプセル化層で浸漬コーティングされている。特に、ナノファイバーは、上記表２のサンプル（Ｓｉ－３）から電界紡糸され得るが、０．１重量％のグラフェンが添加される。必要に応じて、より多くのまたはより少ないナノファイバーを一緒にねじってもよいことが理解されよう。

図３ａは、複数の他のありえる複合ナノファイバー糸の構造を示す。示された糸構造の構成は、以下の表３に概説されている。これらは糸構造の例に過ぎず、他の圧電糸構造を、本明細書で論じるタイプの圧電構造１４の作成に使用でき得ることが理解されよう。

上述の圧電アクチュエータ１２を形成するメッシュなどの管状ナノファイバーメッシュは、複合ナノファイバー糸３５などのナノファイバー糸から作成してもよい。このようなメッシュを作成する１つの方法は、例えば編み機を使用して連続的に円状チューブを編むことである。「マルチゲージストール ＣＭＳ ＡＤＦ ３２Ｗ」などの機械を使用することができる。同様またはより細かいゲージの他のマシンも使用できる。

糸のテンションは、編み始点で高く設定し、編みの中央に向かって下げ、編み終点に向かって再び高くしてもよい。編みのテンションを下げると、編まれたチューブの直径が大きくなる効果があり、したがって、管状構造の中心に向かってテンションを下げると、略楕円体の形状にすることができる。再び図２を参照すると、そこに示される圧電構造１４および電極１６、１８の管状形状は、編みの始点および終点（位置ｔ_１）で８のテンションを使用し、中央（位置ｔ_２）で１０．５のテンションを使用して作成してもよい。機械によってテンションがわずかに異なる可能性があるため、使用する機械に応じて他のテンションを選択できることが理解されよう。滑らかな形状を確保するために、これらの位置の間でテンションが徐々に変化してもよい。

着用者の皮膚の表面だけでなく、着用者の筋肉をくぼませるように操作可能な筋肉刺激デバイスを設計する際に出願人が直面した１つの問題は、デバイスが十分な力（例：６～１０Ｎ）のタップを提供できるように操作可能であることを確実にすることであった。上述のタイプの圧電メッシュは、十分な力のタップを送達できることが分かった。上述の楕円体の形状は、大きなくぼみを与えるのに特に有用であることが分かった。上述のタイプの形状は、電荷が加えられると最大２ｍｍ、例えば１ｍｍから２ｍｍの間で変形するように操作可能であってもよく、その結果、６～１０Ｎの間の力がデバイスのケーシングに伝達され、次いでタップの力を着用者の筋肉に伝達する。変形量、したがってタップの力は、追加の圧電層を設けることによって増加させることができる。

第１および第２の電極はそれぞれ、電気接続２４ａ、２４ｂおよび２６ａ、２６ｂのそれぞれの対を含む。電気接続を使用して、刺激デバイスは、１つまたは複数の導電糸２８を介して電源（不図示）に接続されてもよい。

示された例では、第１の電極は、分離距離ｄだけ第２の電極からオフセットされている。このオフセットにより、第１の電極の第１の端部が第２の電極の内側から外に延びる。第１の電極１６への第１の電気接続２４ａは、突出した第１端に設けられ、第１の電極への第２の電気接続２４ｂは、反対側の入れ子状の第２端に設けられる。逆に、第２電極への第１電気接続２６ａは、第２の電極の第１端に設けられ、第２の電極１８への第２の電気接続２６ｂは、第２電極の反対端に設けられる。電極をオフセットすることで、電気接続へのアクセスが容易になる。

導電性コネクタ３０ａは、第１の接続ループ３１ａを介して第１の電極１６の第１の電気接続２４ａに電気的に接続され、第２の接続３１ｂを介して第２の電極１８の第１の電気接続２６ａに電気的に接続され得る。同様に、第２の導電性コネクタ３０ｂは、第３の接続ループ３１ｃを介して第１の電極１６の第２の電気接続２４ｂに電気的に接続され、第４の接続ループ３１ｄを介して第２の電極１８の第２の電気接続２６ｂに電気的に接続され得る。そして、刺激デバイス１０を電源に接続するために、導電糸２８を各コネクタ３０のそれぞれの接触ループ３２に接続し得る。コネクタは、銀などの任意の適切な導電性材料で形成し得る。

上述のように、圧電構造１４および電極１６、１８を含む圧電アクチュエータ１２は、ケーシング３４内に封入されている。装置の導電性部分（すなわち、電極、圧電構造）から物品の着用者を保護するために、ケーシング３４は導電性ではない。導電糸２８に接続するためにケーシングを通して露出される刺激デバイスの導電領域（例えば、コネクタ３０の部分および／または電極１６、１８の部分）も絶縁され得る。例えば、圧電アクチュエータがケーシング内に封入された後、刺激デバイスの導電性部分の上に絶縁コーティングを施してもよい。

圧電アクチュエータとケーシング３４との間に１つまたは複数の中間プレート３６を配置してもよい。中間プレート３６（複数可）は、変形可能な材料、この場合は鋼などの導電性材料で形成され、タップの力を高めるのに役立てることができる。中間プレート３６は、圧電構造の変形によって外側に押され、および／または変形できるように、刺激デバイス内で自由に浮遊してもよい。図１ａは、２つの湾曲した中間プレート３６を含む例示的な刺激デバイス１０を示し、明確にするためにこれらも斜視図で示されている。各中間プレート３６は、刺激デバイスの両側で圧電アクチュエータ１２とケーシング３４との間に適合するように成形される。この目的のために、中間プレートは、圧電アクチュエータ１２の断面に似せるために、端部に向かって先細となるような直径である略Ｃ字形の断面を有する。

必要に応じて、２つ以上の中間プレートを設けてもよいことを理解できよう。さらに、タップが対称的である必要がない場合、例えば刺激デバイスの半分に、中間プレートを１つだけ設けてもよいことが理解できよう。

刺激デバイスには少なくとも１つの糸穴３８が設けられており、そこにベース糸４０を通し得る。以下により詳細に説明するように、糸穴３８により、刺激デバイス１０をウェアラブル物品に接続することが可能になる。ベース糸４０は、コットン、シルク、ビスコース、ポリコットン、ウールなど、ウェアラブル物品を構成し得る任意の糸であってもよく、例えばライクラまたはエラスタンの配合を有する糸のような伸縮性糸であってもよい。糸には、酸化亜鉛などの抗菌剤を含浸させてもよい。これにより、抗菌性と防臭性の特性により、衣服を洗う必要性が減少する。これは、移動性の問題が衣服の洗濯を含む日常生活動作（ＡＤＬｓ）に影響を与える可能性がある脳卒中のリハビリに使用される衣服に特に有益である。したがって、最適な衛生基準を維持しながら衣服を洗う必要性を減らすことは、家庭でも、衣服が病院で使用される場合でも役立つ。

刺激デバイス１０は、好ましくは湾曲した外面を有し、タップの送達中に痛みを引き起こし得る鋭いエッジを避けている。刺激デバイスは、形状が略楕円体の形状であってもよく、ビーズの全体的な外観を与える。９個のそのようなビーズの例が図５に示されている。各ビーズは、刺激デバイスがウェアラブル物品に組み込まれたときに着用者の肉に押し込まれるように成形されたビーズの部分となる、１つまたは複数のくぼみ部分４１を有する。示されているビーズはすべて、ベース糸４０上のビーズの向きに関係なく、等しいくぼみを確実にするために、実質的に同じ形状を有する少なくとも１対の直径方向に対向するくぼみ部分を有する。

示された例のように、刺激デバイス１０は、長手軸４２を中心に回転対称性を有し、長手軸４２は、１つまたは複数の糸穴３８の間に位置する糸軸であってもよい。刺激デバイスの形状は、刺激デバイスにより生じるくぼみの量を制御するために選択される。例えば、列Ａのビーズの場合のように、穴軸に垂直な長軸を有する楕円体は、列Ｃに示すように、実質的に球状のビーズよりも多くのくぼみを生じさせる。列ＢとＣの両方のビーズは、全て、列Ｂのビーズの場合のように、穴軸に平行な長軸を有する楕円体よりも多くのくぼみを生じさせる。したがって、刺激デバイスによるくぼみの量は、穴軸に垂直な刺激デバイスの寸法のサイズを選択することによって制御でき得る。寸法は、穴軸に垂直な半径であってもよく、半径のサイズは、１ｍｍから２０ｍｍの間、例えば、１ｍｍから１６ｍｍの間、１ｍｍから１０ｍｍの間、または１ｍｍから５ｍｍの間であってもよい。

図示の例では、回転対称軸４２は、糸穴３８のそれぞれの対の間に配置された導電糸の接触点３２と同様に、糸軸と実質的に一致する。回転対称性は、送達されるタップの強度が、刺激デバイスがウェアラブル物品に縫い付けられるときの刺激デバイスの向きとは無関係であることを保証するのにさらに役立つ。

図５の最初の行は、２つの実質的に楕円体のビーズと１つの実質的に球状のビーズを示している。第２列と第３列は同様の楕円体のビーズを示しており、楕円体の最も広い部分に隣接する環状リッジ４４をさらに含む。環状リッジは、くぼみ部分においてよりタップの力を小さな表面積に集中させることによって、刺激デバイスによって送達されるタップの強度を増加させることができる。

図１から５に関して上述したタイプの刺激デバイス１０は、２ｍｍから２０ｍｍの間、例えば３ｍｍから１０ｍｍの間の最大直径を有するようにサイズ決めされ得る。このようなデバイスは、ウェアラブル物品５０に含まれてもよい。

ウェアラブル物品５０は、着用者の手足の選択された筋肉刺激部位５１に隣接して着用されるように成形される。したがって、刺激デバイス１０は、ウェアラブル物品の選択された位置５２に配置され、着用者がウェアラブル衣服を着用するときに、刺激デバイス１０は、選択された筋肉刺激部位５１の隣に配置され、必要に応じて、選択された筋肉刺激部位５１に機械的刺激を与える。ウェアラブル物品は衣服であってもよい。

刺激デバイスが組み込まれる衣服は、刺激を与える必要がある手足により決まることが理解されよう。図６に示される例では、ウェアラブル物品は長袖の衣服５４であり、治療される手足は着用者の上肢である。

人間の手の機能の制御は皮質脊髄路（ＣＳＴ）によって支配され、網状脊髄路（ＲＳＴ）などの他の経路が手の制御に寄与している。ＲＳＴが部分的に回復を促進し、運動回復において特に重要であるように、脳卒中などに起因し得る皮質脊髄の損傷後において、ＣＳＴおよびＲＳＴから上肢および手の機能への入力レベルが変化する。伸筋は弱いままであるが、屈筋は選択的に強化されることが見られる。これは、ＲＳＴからの入力の増加が回復した動きの質を制限し得るだけでなく、上肢のトレーニングに従事することへの障壁が存在する可能性があることを示唆している。結果として長期間使用しないと、拘縮や痛みの増大につながり、さらに手足の使用や身体の物理的アイデンティティーや行動に影響を与える可能性がある。

損傷後最初の６週間以内に、自然な生物学的回復が見られ、ある種のニューロンの可塑的変化が観察される。可塑的プロセスの結果として、筋肉の過活動、反射亢進、ひいては痙性が生じる。したがって、ＲＳＴのレベルを変更すると、上肢の機能回復が改善できると考えられ、実証されている。

図６に示す例では、着用者の腕の選択された筋肉刺激部位での筋紡錘求心性神経の機械的活性化を介してＲＳＴに刺激を与えることができる。選択された筋肉刺激部位５１は、着用者の下腕の筋肉に設けてもよい。したがって、刺激デバイスは、衣服が着用されたときに、手の機能を制御する筋肉のうちの１つまたは複数など、着用者の肘に隣接する筋肉にタップを送達するために刺激デバイスを制御可能なように、衣服上に配置され得る。代替的な（または追加的な）筋肉刺激部位５３は、着用者の上腕、肩のすぐ下に選択することができる。刺激デバイスが半袖の衣服に組み込まれる場合、刺激部位５３が好ましいかもしれない。例えば、下肢に刺激を与えることが望まれる場合、異なる筋肉刺激部位を選択することができ、それらの刺激部位はＲＳＴと無関係であってもよいことが理解されるであろう。

ウェアラブル物品５０は、１つまたは複数の筋電図（ＥＭＧ）センサー５６をさらに含む。ＥＭＧセンサー５６は、筋肉活動を感知するように動作可能である。特に、ＥＭＧセンサー５６は、着用者が動いていること、または１つまたは複数の筋肉を動かそうとしていることを感知するように動作可能であり得る。したがって、ＥＭＧセンサー５６（複数可）による筋肉活動の検出は、刺激デバイスの動作をトリガに使用されてもよい。

衣服は、筋肉刺激を送達することが望まれる場合、刺激デバイス１０に電流を供給するように動作可能な電源をさらに含む。図６から１１に示される例では、電源は、１つまたは複数のエネルギー獲得糸５８と、１つまたは複数のエネルギー獲得糸によって獲得された電気エネルギーを蓄えるように動作可能な、スーパーキャパシタなどの少なくとも１つのコンデンサ６０とを含む。エネルギー獲得糸５８は、圧電材料を含んでもよく、これにより、衣服の着用者が動いたときにエネルギー獲得糸が電気を生成するように動作可能となる。適切なエネルギー獲得糸は、圧電構造に関して上述と同じ方法で、ナノファイバーから構築してもよい。すなわち、圧電構造１４を構築するのに適した圧電糸は、エネルギー獲得糸と等価に使用することができる。

エネルギー獲得糸５８は、ウェアラブル物品のエネルギー獲得領域６２のうちの１つにまたは複数に設けられてもよい。エネルギー獲得糸は、着用者の皮膚との直接接触から保護されてもよい。これは、例えば、ウェアラブル物品を２つの層から構成し、これらの２つの層の間にエネルギー獲得糸を配置することによって達成され得る。このような構成の例が図７に示され、そこでは、ライクラなどの非導電性ベース生地６４の２つの外層の間にエネルギー獲得糸が織り込まれている。

エネルギー獲得糸は、圧電ナノファイバー、例えば、上述のタイプの複合圧電ナノファイバーを含んでもよい。ナノファイバーは、上述のように、耐久性を改善するためのコーティングと同様に（またはその代わりに）、着用者を保護するために絶縁材料でコーティングされてもよい。

ウェアラブル物品のすべての領域にエネルギー獲得糸を含める必要はない。したがって、ウェアラブル物品は、ベース生地だけで形成される非エネルギー獲得領域６６を含んでもよい。エネルギー獲得糸を動力源として使用することで、着用者の身体の可動性が向上し、脳卒中やリンパ浮腫に苦しむ人々に有益となる可能性がある。

ウェアラブル物品は、マイクロコントローラなどのコントローラ６８をさらに含む。コントローラは、刺激デバイス１０を制御して機械的刺激を着用者の筋肉に送達するように操作可能である。コントローラは、例えば銀糸などの導電糸７０によって、刺激デバイスに電気的に結合される。

スイッチ７２が設けられてもよい。スイッチは、コントローラおよび刺激デバイスに電気的に結合される。スイッチ７２は、衣服の着用者により操作可能であってもよく、これにより、コントローラにより刺激デバイスが作動される。代替的または追加的に、スイッチは、刺激デバイスを無効にするように操作可能であってもよい。

すべての電気的な構成要素及び接続は、例えば導電性部品を絶縁することによって、着用者からシールドされている。デバイスに電気的接続を取り付ける前に、刺激デバイスの導電接続から絶縁コーティングを除去する必要があるかもしれない。このような絶縁コーティングは、接続後に再適用してもよい。

ここで図８を参照すると、図６の衣服５４などの長袖衣服について、パターン７４が示されている。パターンは、前身頃部７６、後身頃部７８、および左および右それぞれの袖部８０ａおよび８０ａを含む。袖部は、前後身頃部と同じ材料片から形成される（例えば、カットされる）という点で、「成長」する。したがって、２つの袖部８０ａ、８０ｂは、衣服パターンの袖頭部領域８２で前後部７６、７８に接続される。したがって、エネルギー獲得糸および／または導電糸は、衣服の肩の縫い目で接合する必要はなく、接続された袖頭部領域８２を通って衣服の袖と身頃部との間をくぐらせることができる。

図９は、衣服の電気的な構成要素を接続するように使用可能な導電路を特徴とする丸首ジャンパーの形態の代替例の衣服の正面内側図を示す。ネックラインの肩の縫い目に隣接する第１の導電路８４は、衣服の後部への電気的接続を提供し、それぞれの袖の縫い目に隣接する第２および第３の導電路８６、８８は、衣服の袖への電気的接続を提供する。第２の導電路８６は、例えば、第１の袖内のエネルギー獲得糸から電力を供給し、第３の導電路８８は、第２の袖に設けられた刺激デバイスに電力を供給してもよい。生地スイッチを組み込むために空間９０が導電路に設けられる。同様に、マイクロコントローラを組み込むための別の空間９２が設けられる。導電路は衣服の外側には見えない。示されている例では、衣服の外側は無地の黒であり、機能が見える場合の医療機器の審美性に関連する汚点（スティグマ）を減らすために、通常の衣服と区別がつかないようになっている。

図１０は、２番目の袖の内側及び外側から見た図を示している。図１１は、第１の袖の内側から見た図を示している。いずれかの袖は、刺激を送達することが望まれる手足に応じて、左手または右手の袖であり得る。繰り返しになるが、ＰＶＤＦ糸編体から獲得されるエネルギーを収集する働きをする導電路９４が、両方の袖の内側に見える。図１０は、前身頃のマイクロコントローラを袖の構成要素（ＥＭＧセンサー及び刺激ビーズ）に接続するために使用可能な導電路をさらに示している。対照的に、図１１の袖には、袖全体にわたってＰＶＤＦ糸編体から獲得されたエネルギーを収集するための導電路を特徴としているが、刺激デバイスの接続ポイントはない。この袖は体の非罹患側に着用でき、したがって、罹患側よりも自由に移動でき、罹患した腕の能力の損失を補うために通常よりも移動し得るため、罹患側よりも多くのエネルギーを獲得し得る。

図１２は、（ａ）エネルギー獲得糸、（ｂ）スーパーキャパシタ、および（ｃ）筋電図（ＥＭＧ）センサー及びスイッチの構造例を示している。これらは文脈上含まれているが、任意の適切なコンデンサ、センサー、および／またはスイッチを使用できることが理解できよう。

図１３は、３つの代替的な袖頭パターンに加えて、袖部と身頃部が分離しているもう１つの従来のパターンを示している。図１４及び１５は、パターンのさらなるバリエーションを示している。衣服の完成される外観の要件に応じて、多数のパターンの変形が利用可能であることが理解されよう。袖は衣服パターンの身頃部に接続される必要はない。しかしながら、別個の袖を設けると、（電気接続を接合する必要があるため）衣服の製造プロセスが複雑になり、導電糸が縫い目で接合される場所にホットスポットが形成される可能性がある。

刺激デバイスが選択された筋肉刺激部位に刺激を送達できること、および筋肉をへこませるのに十分な刺激が送達されることを確実にするために、衣服は刺激デバイスを着用者の手足に密着させて保持するように使用可能であり、これにより、着用者が手足を動かしても、刺激デバイスは刺激部位に対して動かない。これは、衣服に張力をかけることによって、またはこれらに限定されないがエラスタンまたはライクラを含む糸の組み合わせを変えることによって、刺激デバイスが取り付けられている衣服の伸縮率に影響を与え、衣服の着用中に経験すると予想され得る動きの範囲を通じて、刺激デバイスを着用者の手足に対して保持するのに十分なレベルに達することができる。ただし、衣服のテンションと伸縮率によって、手足を衣服に押し込むのに必要な力が大きくなる可能性がある。これは、特に手足の衰弱に苦しんでいる人にとって、着用を困難にする可能性がある。

この潜在的な問題を軽減するために、衣服は、糸の張力および／または伸縮率が衣服の異なる領域で異なるように構成されてもよい。特に、より高い張力および／または伸縮率の領域が、選択された刺激デバイス位置５２の周りのバンドに設けられてもよく、衣服の袖頭、袖口および／または身頃などの衣服の他の部分は、より低い張力および／または伸縮率を有してもよい。異なるテンションの領域は、編み工程中に糸の張力および／または伸縮率が変化する編み機を使用して衣服を編むことによって作成され得る。

衣服において張力および／または伸縮率を変えると、衣服、特に袖の形や全体的なシルエットに影響を与える可能性がある。滑らかな袖のシルエットを維持するために、異なる生地、糸の組み合わせ、生地構造、機械の設定を張力の高い領域に使用することから、これらを張力の低い領域に使用することまででき得る。例えば、より高い伸縮生地構造とよりきつい張力（例えば８）を使用して、よりタイトなフィット感を提供してもよく、伸縮性を減らす、または伸縮性がなく緩い張力の生地構造（例えば１２．５）を使用して、より緩いフィット感を提供してもよい。

上述のように、ビーズは好ましくは筋肉腹を少なくとも１ｍｍだけへこませる必要があり、したがって刺激デバイスの領域にきつくフィットすることが必要である。しかし、手足の衰弱やその他の併存疾患や運動障害のために、タイトな衣服は罹患した手足を袖から押し出すのが難しく、衣服を着るのが難しい可能性がある。その結果、さまざまな程度の伸縮と張力が袖の異なる領域に適用されてもよい。例えば、タイトフィットは、ビーズとＥＭＧセンサーが接触するために配置される限られたバンド／周／領域に割り当てることができる。フィット感の調整や緩めることは、（全体のシルエットに影響を与えないように注意しながら）肘を越えて行うことができる。これにより、手足を袖に通して押し込むためにより大きなエネルギーが必要な領域を限定できる。

ビーズとセンサーの周りのタイトフィットは、袖が動き回ってビーズの位置が変わるのを防ぐためにも役立つ。袖の配置をサポートするために、袖の縫い目（腕の下）がガイドを提供し、これにより、袖が腕の下で一直線になるようになることを確実にし、ビーズが簡単に（そして直感的な着用方法で）正しく配置される。したがって、衣服の成形は、ベース糸タイプおよびベース糸張力を変数として利用することによって制御し得る。

図１６～１７は、袖の上部（図１６）および袖の下部（図１７）における例示的な袖構造を示す。図１８はセンサー構造の例を示し、図１９は、ＥＭＧセンサーのすぐ下のビーズ位置にエネルギーを向かわせるために分岐する導電路の例を示す。図１６～１９に示される衣服部分を構築するために使用されるパラメータは、以下の表４で説明される。

繰り返しになるが、そのような衣服は、必要に応じて編むことができる。あるいは、異なる生地のパネルを縫い合わせて、異なる伸縮／張力の領域を作成することもできる。

刺激デバイス１０を含む衣服５０は、例えば、着用者が通常の生活を送る際に、着用者によって着用され得る。運動中、エネルギー獲得糸５８は、動きから電気を生成し、その電気をコンデンサ６０に蓄える。

ＥＭＧセンサー５６は、着用者の筋肉の電気活動を監視し、感知したデータをマイクロコントローラ６８に返す。マイクロコントローラ６８は、感知したデータに応じて、刺激を着用者の筋肉に送る必要があると判断し得る。感知されたデータは、例えば、着用者が刺激部位で筋肉を動かすことができる、または刺激部位で筋肉を動かそうとしていることを示し得る。

筋肉タッパーは、筋電図（ＥＭＧ）によって検出されるように、筋肉がアクティブになったときにのみタップしてもよい。筋肉長及び筋肉長の変化率は、ミクロンの感度で迅速なタップを送達するために使用される。ＥＭＧ記録は、提供された刺激（タップ）に対する筋肉の反応を介して回復率を定量化するために使用し得る。ＥＭＧ記録は対象の筋肉から取得され、そこからタップ刺激に続く短い遅延応答を探すことができる。これらは随意収縮とともに成長し、拮抗筋の振動によって減少する。これは、腱タップ反射に期待される特性である。

長潜時伸張反射（ＬＬＳＲ）のさらなる評価は、ＲＳＴへの影響に関する情報を提供を可能にする。ＬＬＳＲは一次運動皮質とＣＳＴに実質的に接続していると見られているため、ＬＬＳＲの評価は、細網脊髄出力を部分的に測定するためにセンサーによって行われる。

着用者の筋肉を刺激したい場合、マイクロコントローラは刺激デバイス１０を起動する。コンデンサ６０から電極１６、１８に電気が供給され、圧電構造を変形させてタップを送達する。

あるいは、着用者は、自分の筋肉に刺激が必要であると判断する場合がある。このような場合、着用者は、スイッチを使用して直接刺激デバイスを作動させる可能性がある。

以前の研究では、経皮的電気刺激法によるクリックとショックのペアは、運動経路の塑性変化を誘発する能力が示されている。筋肉の活性化をさらに高めるために、本明細書に記載の刺激デバイスによって送達されるタップを、イヤホンを介して提供される音響キューとペアにすることが可能であってもよい。例えば、鋭いタップ（例えば持続時間１０ｍｓ）の直後（例えば１０ｍｓ後）に音響キューが続くことがある。この組み合わせは、例えば１．５秒、間隔を置いて再び繰り返される。

また、刺激デバイスを継続的に作動させて振動を発生させることは、筋肉の反応を誘発する可能性がある。

刺激デバイスは、次のパラメータの一部またはすべてを使用して、またはまったく使用しないで駆動する。
－０．００２秒の応答速度で、０～３００Ｈｚの範囲
－１ｋＨｚ、３ｋＨｚ、６ｋＨｚの間での周波数範囲の調整
－２５～２９０Ｖの範囲の駆動電圧
－マイクロコントローラボタンに含まれる電圧増幅器を使用して、（電極への損傷を防ぐために）熱の５０℃制限への制限

上述のタイプのウェアラブル物品は、手足の衰弱に苦しむユーザが、必要に応じてその手足に刺激を受けることを可能にし得る。定期的な筋肉刺激は、時間の経過とともに可動性と生活の質を向上させ、長期的な予後を改善し得る。

本明細書に記載の刺激デバイスは、上半身の衣服（シャツ、ブラウス、Ｔシャツ、ベースレイヤー、ドレスなど）、下半身の衣服（レギンス、タイツ、ズボン、ショーツ、靴下、下着など）、包帯／包帯を含む任意のウェアラブル物品に組み込むことができるが、これらに限られてものではない。

上述の刺激デバイスは、編機を使用して作成された１つまたは複数の圧電構造および電極を含む。同等の圧電構造が、上述の例の方法以外の方法によって作成され得ることが理解されるであろう。例えば、管状の形状は、ロールされてチューブを生成するメッシュのシートから作成できる。連続丸編みメッシュを使用する利点は、メッシュが途切れたり結合したりせずに連続していることである。これにより、この構造に電流を流してタップを作成する際に、機械力の均等の分散を確実にできる。さらに、結合はナノファイバーの導電率に影響を与える可能性があり、ヒートスポットが発生する可能性がある。

上述のエネルギー獲得システムに代替電源を設けてもよい。例えば、バッテリを介してマイクロコントローラに電力を供給してもよい。そのような変形例では、エネルギー獲得糸および蓄電コンデンサを省略してもよい。小型化のために、電源は刺激デバイスの内部に設けることができる。

コントローラ、コンデンサ（存在する場合）、およびスイッチ（存在する場合）は、添付の図に示されているように配置する必要はないが、所望の完成した衣服の外観を考慮して衣服の適切な任意の位置に配置できることが理解されよう。エネルギー獲得が使用されない場合、コントローラなどは、刺激デバイスと同じパターン部分（例えば、袖部）に配置されてもよい。

いくつかの状況において、上述のタイプの圧電アクチュエータの代わりに別のアクチュエータを使用してもよいことが理解されよう（上述のように、これらのアクチュエータが、着用者の筋肉に刺激を送達するのに十分な力のタップを送達するように構成され得る場合に限る）。

図２０は、ウェアラブル物品のための刺激システム１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの例を示す。各刺激システム１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、機械的刺激を物品の着用者の筋肉に送達するように制御可能なアクチュエータ１２０と、着用者からの筋肉活動を感知するように動作可能な１つまたは複数の筋電図センサー１３０とを備える。

アクチュエータ１２０は、上述のタイプの圧電アクチュエータ１２であってもよい。しかしながら、以下でより完全に論じるように、刺激を着用者の筋肉に送達するように構成された他のアクチュエータを使用してもよい。

刺激システム１１０ｃ、１１０ｂ、１１０ａはそれぞれケーシング３４を備える。アクチュエータ１２はケーシング３４内に封入され、上述の方法でケーシングを介して着用者の筋肉に刺激を送達するように動作可能である。

システム１１０ａに示されるように、ＥＭＧセンサー１３０は、ケーシング内に封入されてもよいし、ケーシングの一部として構成されてもよい。あるいは、システム１１０ｂおよび１１０ｃのように、ＥＭＧセンサーをケーシング３４の外側に配置してもよい。

上述のように、システムはコントローラ１４０を含んでもよい。コントローラ１４０は、システム１１０ａおよび１１０ｂに示すように、ケーシング内に封入されるか、またはケーシングの一部として構成されてもよい。あるいは、コントローラは、システム１１０ｃのようにケーシング３４の外に配置されてもよい。必要に応じて、追加のＥＭＧセンサーがシステムに含まれてもよい。

図１、１ａ、および５に関して上述した例のように、図２０に示す刺激デバイスのケーシング３４は、着用者の筋肉内にくぼむように成形され、したがって、所定量だけ着用者の筋肉をくぼませるように成形されたくぼみ領域１４１を備える。図２０に示される刺激システムのそれぞれにおいて、ケーシング３４は、略部分楕円体の形状を有する。すなわち、上記の図１、１ａおよび５に示されるような略球形または楕円体ではなく、ケーシング３４は平坦領域１３４を有する。平坦領域は、くぼみ領域１４１とは反対側のケーシングの一部に位置する。平坦領域により、ケーシング３４そして刺激システムは、衣服に取り付けられたとき、より低いプロファイルを有するようになる。

別の刺激システム１０ａ、１０ｂが図２０Ａおよび２０Ｂに示されている。簡潔にするために、図１の刺激デバイス内の同様の要素を指すために同様の参照番号が使用されている。刺激システム１０ａ、１０ｂは、ウェアラブル物品２００に接続されて示されている。

図１のデバイス１０と同様に、システム１０ａ、１０ｂは圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂを備える。しかしながら、対照的に、圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂは、完全に管状ではなく部分管状である。部分管状のアクチュエータを使用することにより、上述のように、システムのビーズ部のケーシング３４の部分１３４を平坦にすることができる。図２０Ａおよび２０Ｂに示される例では、圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂは部分楕円体であり、特にほぼ半球である。

図２０Ａのデバイスの圧電アクチュエータ１２ａは、上述のアクチュエータと同様に、圧電ナノファイバーメッシュで形成され、上述と同様の方法で編まれでもよい。対照的に、図２０Ｂの圧電アクチュエータ１２ｂは、複合材で形成される。

図２０Ａおよび２０Ｂに示される刺激システム１０ａ、１０ｂはそれぞれ、示された特定の例において実質的に半球であるケーシング３４を有する。このような半球のケーシングは、平坦部１３４と、所定量（例えば、上述のように少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ）だけ着用者の肉にへこむように構成されたくぼみ領域１４１とを備える。

各刺激システム１０ａ、１０ｂにおいて、部分管状の圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂは、半球ケーシング３４の湾曲部内に入れ子にされる。したがって、アクチュエータが使用中に変形すると、アクチュエータは、くぼみ領域に隣接するケーシングの内側に対して（おそらく上述のタイプの中間プレートを介して）タップを与えるように操作可能である。

図１および１ａに関連して上述した刺激デバイス１０と同様に、図２０Ａおよび２０Ｂの刺激システム１０ａ、１０ｂは両方とも、圧電アクチュエータの内側に配置された第１の電極と、圧電アクチュエータの外側に配置される第２の電極とを備える。部分管状のアクチュエータの文脈では、「内側」という用語は圧電アクチュエータの凹側を指し、「外側」という用語は圧電アクチュエータの凸側を指す。電極は、上述のように導電性ナノファイバーメッシュで編まれてもよく、または別の方法（例えば、ワイヤーまたはホイル）で構築されてもよい。

図１に示されるデバイスとは異なり、両方の刺激システム１０ａ、１０ｂは、一体型ＥＭＧセンサー１３０をさらに備える。

図２０Ａの場合、ＥＭＧセンサー１３０は、刺激デバイス１０ａのケーシング３４内、特に平坦領域に隣接するケーシングの一部内に筋電図（ＥＭＧ）センサー層１３０として設けられる。図２０Ｂの場合、ＥＭＧセンサー１３０は、ケーシング３４のくぼみ領域１４１内に埋め込まれている。したがって、ＥＭＧセンサーは、両方の刺激デバイス１０ａ、１０ｂにおいて、（異なる部分ではあるが）ケーシング３４内に含まれる。各システム１０ａ、１０ｂでは、コントローラ１４０は、刺激デバイス１０ａ、１０ｂのコア内に埋め込まれている。コントローラ１４０は、導電素子１５０を介してＥＭＧセンサー層１３０に接続される。

電力は、（上述のように）エネルギー獲得糸を介して、および／またはバッテリを介してのような任意の適切な方法でアクチュエータ１２ａ、１２ｂに提供され得る。図２０Ｂに示される刺激システム１０ｂの場合、ケーシング３４は、外部エネルギー源に加えて、またはその代わりに提供され得るエネルギー獲得部１５５を備える。ケーシングのエネルギー獲得部１５５は機械的刺激からエネルギーを獲得するように動作可能なＰＶＤＦなどの材料を含む。ＰＶＤＦケーシングから電荷を抽出し、それをマイクロコントローラ要素１４０に供給するように構成された追加電極１６０が、ケーシング内に設けられる。必要に応じて、ケーシング全体をエネルギー獲得材料で作るか、ケーシングの複数の部分をそのような材料で作ってもよい。筐体は３Ｄプリントで製作してもよい。

両方の刺激システム１０ａ、１０ｂは、ばね１７０をさらに含んでもよい。ばね１７０は、圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｎに当接し、それにより、圧電アクチュエータ１２が機械的に変形するときに、ばね２を圧縮する。ばね２は、圧電アクチュエータからのエネルギーを蓄え、それを突然解放してケーシング３４に力を送達する。

図２０Ｃは、平坦領域を有するケーシング３４の３つのさらなる変形を示す。これらの例では、平坦領域は、くぼみ領域の最も幅広部の直径よりも広い直径まで広がっている（これは、示されている例では楕円体である）。したがって、図示の例は、ケーシングに略ベル形状の断面を与えるフレア状の平坦領域１３５を有する。フレア状の平坦領域の目的は、使用時にケーシングが横に回転するのを防ぎ、リムへのタップを垂直方向に維持することにより、ビーズとして使用するときにケーシングにさらなる安定性を提供することである。フレア領域はまた、糸穴を収容するためのより大きな領域を提供する。

図２１Ａおよび２１Ｂは、ケーシング３４ａ、３４ｂの代替的な実施形態を示す。左端の図は、ケーシング３４ａ、３４ｂの上面図を示す。中央および右端の図はケーシング３４ａ、３４ｂの側面図を示し、右端の図はケーシングを開いた状態を示す。ケーシング３４ａ、３４ｂは、２つの部分で形成され、衣服に接続できるように開閉するように構成されている。例えば、ケーシングの２つの部分は、糸の周りでクリップまたはスナップで閉じられるように蝶番で一体的に留められてもよい。２つの部分は、任意の適切な方法、例えば、圧入、ねじ込み、または接着剤により、一体的に接続してもよい。

ケーシング３４ａ、３４ｂは、ケーシングを衣服の糸に接続するための糸穴３８を含む。糸穴３８は、ケーシングの各部分の凹部が２つの部品が接合されるときに協働して糸穴を形成するように、ケーシングの継ぎ目で画定されてもよい。このようにして、ケーシングは糸の周りでクリップされ、閉じられると糸上を自由に動くことができる。あるいは、上記の例で説明したように、ケーシングの一部または他の部分に糸穴を設けてもよい。

ケーシング３４ａおよび３４ｂはさらに、中心穴４３を含む。中心穴は、例えば電気接続のために、導電糸２８が、例えば、ケーシングの中におよび／または外に通過することを可能にしてもよい。

図２２は、刺激デバイス１０に使用できるケーシング３４のさらなる例を示す。図２０、２０Ａ、および２０Ｂのケーシングと同様に、ケーシング３４ｃは部分楕円体であり、平坦領域に隣接して糸穴を有する平坦領域を含む。図２１Ａおよび２１Ｂのケーシング３４ａおよび３４ｂと同様に、ケーシング３４ｃは、圧入によってクリップで閉じられるように構成された２つのヒンジ部から構成される。糸穴３８は、２つの部分の間の継ぎ目上ではなく、ケーシングの湾曲部分に位置する。ケーシング３４は、くぼみ領域１４１に隆起したリブ４４を備える。

図２３は、刺激デバイス１０のための５つの代替ケーシング３４のデザインを示す。

図２３のデザイン（ａ）は、単純な半球のケーシング３４を示す。ケーシング３４は、アクチュエータがタップするための硬質表面または軟質表面のいずれかを有する。この実施形態では、ケーシングは単一である。ケーシング３４のくぼみ領域は、アクチュエータがケーシング３４の内側をタップするときに、ユーザに力を伝達するように形成されている。

図２３のデザイン（ｂ）は、互いに対して移動可能な２つの部分２３４ａおよび２３４ｂから形成された半球のケーシング２３４を示す。先端部２３４ｂは、ベース部２３４ａ内に捕捉され、ベース部に出入りするように構成される。使用中、ベース部３４ａは衣服に固定されてもよい。ケーシング内のアクチュエータは、可動の先端部２３４ｂを介してユーザにタップを送達することができる。このようにケーシングの構成要素間の相対運動を可能にすることにより、与えられるタップ力に対してよりコンパクトなシステムを提供することが可能になる。

図２３のデザイン（ｃ）はデザイン（ｂ）と同様であるが、追加の平坦剛性面２３４ｃがケーシング２３４の下に配置されている。ケーシング２３４は、平坦剛性面をヒットまたはタップすることができ、それによりユーザに力を送達する。

図２３のデザイン（ｄ）はデザイン（ｃ）に似ているが、平坦剛性表面が衣服の素材である生地２００に置き換えられている。すなわち、ケーシング２３４は、多層衣服の２つの層の間に配置してもよい。糸の組成は、力またはタップを使用者に送達するのを助けるために、少なくとも衣服の下層（それを通してタップが送達される）の材料を硬化させるように構成されてもよい。

図２３の設計（ｅ）は、変形可能なケーシング３３４を示しており、アクチュエータからのタップまたは力を受けると、ケーシングの先端が変形する。ケーシング３４は、エラスタン、または変形するのに十分柔軟であるがタップの力を吸収しないほど十分に硬い他の適切な材料から形成される、またはそれらを含んでもよい。

図２３Ａは、図２３のデザイン（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示されるものと同様に、先端部２３４ｂとベース部２３４ａとの間の相対運動を有する２部品のケーシング２３４をより詳細に示す。図２３Ａは、くぼみ位置（写真（ａ））および後退位置（写真（ｂ））における例示的な２部品のケーシングの断面図を示す。アクチュエータ（不図示）によって外側に押し出されたときのビーズ先端の機械的変形は、内部アクチュエータによって変形していないときの収縮位置とは対照的に、写真（ａ）で明確に示されており、代わりに先端部２３４ｂは着用者の筋肉との接触によって内側に押される。ケーシングは、ビーズの内部構成要素への損傷を回避するように、先端部２３４ｂの内側への移動の範囲を制限する内部停止機能２３６をさらに含む。ベース部は、図２２に関連した上述のタイプのヒンジ構造を有するか、または単一部品として形成され得る。

図２４ａおよび２４ｂは、図８、１３、１４および１５に示したものの代替の衣服パターン７４を示す。図２４ａでは、ＥＭＧおよびコントローラの構成要素が刺激デバイス１０内に含まれているため、パターン７４は、図８のパターン７４と比較して大幅に単純化されている。図２４ｂでは、パターン７４は図２４ａのものと同様であるが、ＥＭＧセンサー３は刺激デバイス１０の外部にある。各パターンの特徴は、上述のパターンと置換可能であり、例えばコントローラは、図２４ａおよび２４ｂに示すパターンでは衣服の他の場所に配置することができる。さらに、必要に応じて、１つまたは複数のエネルギー獲得ワイヤを含めることができる。

図２５は、本発明の一実施形態による袖衣服構造８０の断面を示す。この構造は、上部８と下部９とを含み、上部８は衣服の身頃に近く、下部は袖の袖口に近い。上部８と下部９は、袖構造の中央部よりも張力が低く、伸縮率が異なる。この構造は、詳細に上述したように、上部８および底部９よりも中央部が使用者にぴったりとフィットするように設計されている。中央部のタイトフィットにより、ＥＭＧセンサー３とビーズがユーザに密着する。ＥＭＧセンサーの第１および第２の導電路は、フロートスイッチ９３を介して接続される。

上述のように、本明細書で説明されるタイプの刺激システムは、圧電アクチュエータがなくても有益な筋肉刺激を提供するように構成されてもよく、代わりに他のアクチュエータが使用されてもよい。図２６および２７は、そのような代替的なアクチュエータの例を示している。

例えば、電子アクチュエータの例が図２６の（ａ）部に示されている。電子アクチュエータは、ソレノイドまたはモーターを使用して駆動されてもよい。ソレノイド駆動のアクチュエータは、他のアクチュエータよりも高い初期力を提供し得るが、腕に隣接して衣服内に保持されたシステムと皮膚の下の筋肉との間で必要となるような、より短い距離を上回るかもしれない。ボイスコイル駆動のアクチュエータは、提供するピーク力はより低いかもしれないが、ストローク全体にわたって（作動中を通じて）一定の力を維持する。ソレノイドアクチュエータは図２６の（ｂ）部に示されている。ボイスコイルアクチュエータは図２６の（ｃ）部に示されている。

あるいは、流体アクチュエータを使用してもよい。そのようなアクチュエータは、流体の動きによって駆動され得る。アクチュエータは、圧力リザーバによって動力が供給され得る。アクチュエータは、ポンプによって動力が供給され得る。複数の流体アクチュエータを使用してもよく、それらはすべて単一のポンプまたは圧力リザーバを使用して動力を供給してもよい。流体アクチュエータの例は図２７の（ａ）部に示されている。

空気圧アクチュエータを使用してもよい。空気圧アクチュエータは通常、加圧ガスを使用してピストンを駆動したり、キャビティを膨張させたりする。作動頻度が低い場合、ＣＯ２カートリッジなどの単一の加圧ガスカートリッジで、数時間の連続作動が可能になり得る。空気圧アクチュエータの例は図２７の（ｂ）部に示されている。

クランクアームアクチュエータを使用してもよい、このようなアクチュエータでは、回転ホイールが回転してピストンを駆動し、衝撃を与え得る。クランクアームアクチュエータの例は図２７の（ｃ）部に示されている。

スプリング解放アクチュエータを使用してもよい。このようなアクチュエータでは、モーターは必要な時に解放機構を介して衝撃を与えるように構成されたばねを圧縮し得る。スプリング解放アクチュエータの例は図２７の（ｄ）部に示されている。

湾曲アクチュエータを使用してもよい。このアクチュエータによって作動されるピストンは、刺激デバイスの全体のサイズを縮小するために湾曲し得る。湾曲アクチュエータを有することで、刺激デバイスを体に対して平らに置くことができる。アクチュエータを湾曲させることによって生じる力の減少を補償するために、複数の湾曲アクチュエータを使用してもよい。より大きな累積合力を提供するために、複数の湾曲アクチュエータを同時に操作してもよい。湾曲アクチュエータの例は図２７の（ｅ）部に示されている。

システム内で使用される任意のアクチュエータは、本明細書に記載されているタイプが、着用者の筋肉を刺激するのに十分なタップを送達するために、少なくとも１ミリ分（ｍｍｉｎ）の変位に対して１ニュートンの力を送達できる必要がある。

以下の表は、アクチュエータの基準の例を示す。

上述のケーシングは、主楕円体または部分楕円体であった。これらの形状は、着用者の筋肉に良好なくぼみを提供すると同時に、内部が管状または部分管状のアクチュエータによってケーシングに送達される力を最大化するように選択されている。しかしながら、必要に応じて、特に非管状アクチュエータを収容する場合には、ケーシングは他の形状を有してもよいことが理解されよう。管状または部分管状のアクチュエータの場合、ケーシングは内部が管状または部分管状であってもよいが、外形は異なってもよい。

このような外形は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、またはそれ以上など、事前の指定量だけユーザの筋肉にくぼむように操作可能なくぼみ領域を含む必要がある。これは、ユーザが着用する衣服に組み込まれたときにユーザの筋肉にケーシングのくぼみ領域を押し込めることを確実にするために、糸穴などの衣服の任意の接続部が、ケーシングの先端から少なくとも１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、またはそれ以上離して配置する必要があることを意味する。

好ましくは、このようなケーシング形状のいずれも、くぼみ領域の鋭利なエッジを避けるべきである。

Claims (33)

1. ウェアラブル物品に用いる刺激システムであって、前記刺激システムは、前記物品の着用者の筋肉に機械的刺激を送達するように制御可能なアクチュエータと、着用者からの筋肉活動を感知するように動作可能な１つまたは複数の電気診断センサーとを備える刺激システム。
2. １つまたは複数の前記電気診断センサーは、筋電図センサーである、請求項１に記載の刺激システム。
3. 前記アクチュエータは、圧電アクチュエータである、請求項１または請求項２に記載の刺激システム。
4. 前記アクチュエータは、圧電ナノファイバーメッシュで形成された構造を備える、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の刺激システム。
5. 前記構造は、
   （ｉ）管状、または、
   （ｉｉ）部分管状
   の少なくとも一方である請求項４に記載の刺激デバイス。
6. 前記圧電アクチュエータは、第１の電極および第２の電極をさらに含み、前記第１の電極は、管状構造の内側に配置され、前記第２の電極は、前記管状構造の外側に配置される、請求項２から５のいずれか１項に記載の刺激システム。
7. 前記第１の電極は、導電性ナノファイバーメッシュで形成された第１の電極構造を含み、前記第２の電極は、導電性ナノファイバーメッシュで形成された第２の電極構造を含み、前記第１の電極構造は、少なくとも部分的に前記第２の電極構造の内側に位置し、前記第２の電極構造からオフセットされている、請求項６に記載の刺激システム。
8. 前記刺激システムは、前記アクチュエータを取り囲むケーシングをさらに備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の刺激システム。
9. 前記ケーシングは、１つまたは複数の前記電気診断センサーを取り囲むまたは備える、請求項８に記載の刺激システム。
10. 前記ケーシングは、１つまたは複数の筋電図センサーを取り囲むまたは備える、請求項８または請求項９に記載の刺激システム。
11. 前記ケーシングは、着用者の筋肉をくぼませるように操作可能なくぼみ領域を備え、前記アクチュエータは、少なくとも前記くぼみ領域で前記ケーシングの内側をタップするように操作可能である、請求項８、請求項９、または請求項１０に記載の刺激システム。
12. 前記刺激システムは、前記アクチュエータと前記ケーシングとの間に少なくとも１つの導電板をさらに備える、請求項８から１１のいずれか１項に記載の刺激システム。
13. 前記ケーシングは少なくとも部分的に楕円体であり、任意に、前記ケーシングが楕円体の最も幅広な部分の周りに環状リッジを備える、請求項８から１２のいずれか１項に記載の刺激システム。
14. 前記ケーシングは、前記ケーシングを前記ウェアラブル物品に接続できるようにする１つ以上の糸穴を備える、請求項８から１３のいずれか１項に記載の刺激システム。
15. 前記ケーシングは、前記ケーシングを前記ウェアラブル物品に接続するために糸の周りをクリップするように構成される、請求項８から１４のいずれか１項に記載の刺激システム。
16. 前記ケーシングは、平坦領域を有する楕円体であり、前記糸穴は、前記平坦領域に隣接する、請求項１４または請求項１５のいずれかに記載の刺激システム。
17. 前記刺激システムは、前記第１の電極および前記第２の電極を電源に接続するように使用可能な１つまたは複数の電気コネクタを備える、請求項６または請求項６に従属する任意の請求項のいずれか１項に記載の刺激システム。
18. 前記ケーシングは、前記ユーザに提供される前記機械的刺激の強度を増加させるように構成された可動部を備える、請求項８から１７のいずれか１項に記載の刺激システム。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の前記刺激システムを備えるウェアラブル物品。
20. １つまたは複数のエネルギー獲得糸と、前記１つまたは複数のエネルギー獲得糸によって獲得された電気エネルギーを蓄えるように動作可能な少なくとも１つのコンデンサとを備える電源を備える、請求項１９に記載のウェアラブル物品。
21. 前記物品は２つの層を含み、前記エネルギー獲得糸が前記２つの層の間に位置する、請求項２０に記載のウェアラブル物品。
22. 前記刺激システムを制御して前記機械的刺激を前記着用者の前記筋肉に送達するように操作可能なコントローラをさらに備える、請求項１９から２１のいずれか１項に記載のウェアラブル物品。
23. 前記ウェアラブル物品は選択された筋肉刺激部位に隣接して着用されるように成形され、前記ウェアラブル衣服が前記着用者によって着用されたときに、前記刺激システムは前記ウェアラブル物品の選択された位置に配置され、前記選択された筋肉刺激部位に機械的刺激を送達する、請求項１９から２２のいずれか１項に記載のウェアラブル物品。
24. 前記ウェアラブル物品は、衣服であり、袖が伸びた衣服であってもよい、請求項１９から２３のいずれか１項に記載のウェアラブル物品。
25. 前記刺激システムは、前記着用者の上肢の選択された筋肉刺激部位に機械的刺激を送達するように、前記衣服の袖の選択された位置に配置される、請求項２４に記載のウェアラブル物品。
26. 前記ウェアラブル物品は、第１の張力を有する第１の領域および第２の張力を有する第２の領域を含み、前記選択された位置は前記第１の領域に設けられ、前記第１の張力は前記第２の張力よりも高い、請求項２３または２５に記載のウェアラブル物品。
27. 圧電アクチュエータを製造する方法であって、１つまたは複数の圧電ナノファイバー糸を管状または部分管状のメッシュに編んで、圧電管状または部分管状構造を生成することを含む方法。
28. 前記管状または部分管状のメッシュを編む前に、
    前記１つまたは複数の圧電ナノファイバー糸を電界紡糸すること、
    前記圧電ナノファイバー糸をコーティングすること、および、
    １つまたは複数の圧電ナノファイバー糸を一緒にねじることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. １つまたは複数の導電性ナノファイバー糸を編んで第１および第２の管状または部分管状電極構造を生成することをさらに含み、前記第１の管状または部分管状電極構造は前記圧電管状または部分管状構造の内側で編まれ、前記第２の管状または部分管状構造は前記圧電管状または部分管状構造の外側で編まれ、前記圧電管状または部分管状構造は前記第１及び第２の管状または部分管状電極構造の間に配置される請求項２７または請求項２８に記載の方法。
30. 前記方法は、前記圧電構造に対して前記第１および第２の電極構造をオフセットすることをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
31. 編むことのステップは、得られる編まれた管状または部分管状構造の中心で、前記管状または部分管状構造の始点及び終点よりも張力が低くなるように、前記編むことの間に前記ナノファイバー糸の張力を変化させることを含む、請求項２７から３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記方法は、前記圧電アクチュエータをケーシング内に配置すること、任意で、前記圧電アクチュエータと前記ケーシングとの間に１つまたは複数の導電板を配置することをさらに含む、請求項２７から３１のいずれか１項に記載の方法。
33. 着用者に刺激を送達する方法であって、
    請求項１９から２６のいずれか１項に記載のウェアラブル物品を提供すること、および、
    前記刺激デバイスを装着した前記着用者の筋肉に刺激を送達すること、を含む方法。

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