JP7194700B2 - 生体データのマルチモーダル・センシングのためのセンサバンド - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１７年６月６日に出願された米国特許出願第１５／６１５，０３５号からの優先権を主張するものであり、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、生体データのためのセンシングシステムに関する。

今日の技術に基づく環境における生体データのセンシングは、身体状況を理解するための鍵である。特に、運動選手および医療上の患者は、多くの他の消費者の中でも、正確で最新の（すなわちリアルタイムの）生体センシングをより必要とする重要な個人である。しかしながら、最新技術のセンサ装置は標準的な着用者にとってかさばるものであり、不快を感じる可能性がある。さらに、各身体活動及び／又は健康状態は、カスタマイズされたセンサ装置および着用者への取り付けモードを必要とし得るものであり、これは各個人／疾患に合わせて調整された複数のセンサプラットフォームをいたずらに必要とし得る。

本発明の目的は、上記の様な欠点の少なくとも１つを除去または軽減するための生体センシングプラットフォームを提供することである。

提供されるある態様は、複数の生体データを感知するために、着用者のためのセンサプラットフォームを提供する弾性織物バンドであって、当該バンドはバンド本体の内面に結合される一対のＥＣＧセンサであって、その各々が該本体の前後方向の中心線のそれぞれの側に配置される一対のＥＣＧセンサと、バンド本体の内面に結合される一対のバイオインピーダンスセンサであって、その各々が前後方向の中心線のそれぞれの側に配置される一対のバイオインピーダンスセンサと、バンド本体に結合された歪みゲージセンサと、ハウジングを介してバンド本体に取り付けられたコンピュータ装置であって、電源と、コンピュータプロセッサと、該コンピュータプロセッサによって実行される命令を記憶するためのメモリと、該センサによって感知されたデータを送信するためのネットワークインターフェースとを含むコンピュータ装置と、コンピュータ装置をセンサの各々に接続する複数の通信経路であって、該コンピュータプロセッサによって制御されるように該電源からセンサに電力を送り、また該コンピュータプロセッサによってセンサから感知されたデータを受信するための通信経路と、を備えるバンドである。

提供されるさらなる態様は、生体データを感知するために着用者の身体のためのセンサプラットフォームを提供する弾性織物バンドであって、当該バンドはハウジングを介してバンドの本体に取り付けられたコンピュータ装置であって、電源と、コンピュータプロセッサと、コンピュータプロセッサによって実行される命令を記憶するためのメモリと、センサによって感知されたデータを送信するためのネットワークインターフェースとを含むコンピュータ装置と、コンピュータ装置を該センサの各々に接続する複数の通信経路であって、コンピュータプロセッサによって制御されるように電源からセンサに電力を送り、またコンピュータプロセッサによってセンサから感知されたデータを受信するための通信経路と、センサの電気筋肉刺激センサであって、該バンドの着用者の身体に対して前後に延びるバンドの中心線の少なくとも１つの側の各位置に配置される電気筋肉刺激センサと、を備えるバンドである。

上記および他の態様は、添付の図面を参照してのみ、例として以下に記載される：

図１は、複数のセンサを含むバンドの斜視図である；

図２は、衣料品に組み込まれた図１に示すバンドの図である；

図３は、図１に示すバンドの一実施形態を、関連する電気部品と共に示す；

図４は、生体データの組み合わせの適用例を示す；

図５は、図１のバンドのさらなる実施形態の正面斜視図を示す；

図６は、図５のさらなる実施形態の後方斜視図を示す；

図７は、図５のバンドに取り付けられたセンサの側面図を示す；

図８は、図１のセンサのさらなる実施形態を示す； 図９は、図１のセンサのさらなる実施形態を示す；

図１０は、図１のバンドの着用者の身体の例示的な側面図を示す；

図１１は、図１のバンドを組み込んだ例示的な衣類の背面斜視図を示し；

図１２は、図２のバンドおよび衣類の織物のための例示的な縫い目パターンを示す； 図１３は、図２のバンドおよび衣類の織物のための例示的な縫い目パターンを示す。

図１を参照すると、織物バンド１０が示されており、これは、好ましくは弾性ニットタイプを有し、バンド１０の本体を構成する織物に配置されるか、または編まれる／織られる（例えば、刺繍される）センサ１２のタイプ／数に基づいて、異なるモード／タイプの生体データを収集するために着用者（図示せず）の身体部分の周りにフィットするようにされている。身体部分は以下に限定されるものではないが、腰又は腹部、脚又は腕のような四肢、胴体／体幹、臀部、足又は足首、手首又は手、及び／又は頭部とすることができることが認識される。織物バンド１０は独立した物品として提供することができ、または、これらに限定されないが、下着１１（これらに限定されないが、ジョッキーショーツ、パンティ、アンダーシャツ、およびブラジャーを含む任意のタイプの下着など、図２を参照されたい）、靴下、肢バンド（例えば、膝バンド）、シャツ（例えば、アンダーシャツ）などのような衣料品に組み合わせる／組み合わせることができる。衣料品（すなわち、衣類１１）に組み合わされることに関して、バンド１０は、衣類１１を構成する繊維を織り合わせて一体化される構成要素として形成し得る。バンド１０の本体の織物は、織り合わされた弾性繊維（例えば、伸縮性の天然及び／又は合成材料、及び／又は伸縮性および非伸縮性材料の組み合わせ）から構成され得る。

再び図１を参照すると、ＥＣＧセンサ１２ａ、バイオインピーダンスセンサ１２ｂ、および歪みゲージセンサ１２ｃを含む一連のセンサ／電極１２が、バンド１０の周りに分配されて設けられ、例えば、内面１１１（すなわち、着用者の身体に向かって内側に面している）に取り付けられる。センサ１２は電気活性ポリマー、すなわちＥＡＰ、及び／又はセンサ／電極構成（例えば、パッチ）に構築された複数の導電性繊維の織物または編物から構成され得ることが認識されている。

また、バンド１０上、例えば、外面１３（すなわち、着用者から外向きに面している）には、コンピュータプロセッサ１６、センサ１２から得られたデータを受信し処理するための記憶された命令を実行し、ネットワークインターフェース２０（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、取り付けられた有線ケーブルなど）を介してネットワーク２２と通信し、センサ１２から電気信号を送受信するためのメモリ１８を含むコンピュータ装置１４（図３参照）を含む一連の電気部品１５が配置されている。プロセッサ１６、メモリ１８及びネットワークインターフェース２０は、バンド１０に取り付けられたハウジング２４内に収容されたプリント回路基板２６上に取り付けられている。また、ＰＣＢ２４には、着用者の体温を測定するための温度センサ１２ｄも接続されている。また、ハウジング内には、ハウジング２４内の様々な電気部品１５に電力を供給するための電源２８（例えば、バッテリ）と、ハウジング２４の外部のセンサ１２ａ、ｂ、ｃとが取り付けられており、これらのセンサは導電性通信経路３０（例えば、ワイヤ（図１参照）であって、バンド１０布地の織物／編物に織り込まれている）を介して接続されている。経路３０は、必要に応じて、導電性はとめを用いてセンサ１２に連結することができる。また、以下でさらに説明する姿勢を含む着用者の動きを決定するための一連の運動センサ３６（例えば、加速度計およびジャイロスコープ）も提供される。センサ１２はまた、スピーカ／マイクロフォン（例えば、着用者との聴覚信号／通信のための）、照明センサ（例えば、着用者との視覚信号／通信のためのＬＥＤ）、および触覚／振動センサ（例えば、動作／タッチ信号／着用者との通信のためのアクチュエータ）として提供されてもよい。
センサ例

センサ１２は電気活性ポリマー、すなわちＥＡＰから構成することができ、これは電界によって刺激されたときにサイズまたは形状の変化を示すポリマーである。ＥＡＰＳはまた、機械的変形によって刺激される場合、電場の変化も示し得る。このタイプの材料の最も一般的な用途は、アクチュエータおよびセンサである。ＥＡＰの標準的な特性は、それらが力を支持しながら変形を受けることである。例えば、最適な導電率、柔軟性、および製造の容易さのための様々な添加剤を含有するＥＰＤＭゴムを、着用者の人間の皮膚上で測定される電極インピーダンスを測定するためのセンサ１２材料として使用することができる。さらに、ＥＡＰを用いて、ＥＣＧを測定し、また変形を測定することができる（すなわち、ウエストの拡張、したがって呼吸をＥＡＰから推測することができる）。ＥＣＧは、所望に応じて、表面電極、織物またはポリマーを用いて測定することができる。

これらの電極１２は、経路３０を介してハウジング２４内の電気部品１５の能動回路に結合されたときに、ＥＣＧのような生体電位信号を記録することができ、一方ＥＥＧのような低振幅信号用でもある。ＥＣＧセンサ１２ａは着用者の心拍数を反映するコンピュータプロセッサ１６への信号を収集し送信するために使用することができる。そのようなものとして、センサ１２としての電極は、所望に応じて、バンド１０の導電性糸／繊維（例えば、導電性繊維（例えば、銀線／糸）を使用する、編まれた、織られた、刺繍）から構成され得ることが認識されている。

生体電気インピーダンスに関して、これらのセンサ１２ａ、ｂおよびそれらの測定値は、身体組成、特に体脂肪を推定するためのプロセッサ１６およびメモリ１８の命令を介して分析（ＢＩＡ）に使用することができる。体脂肪を推定することに関して、ＢＩＡは実際に、電気インピーダンス、またはセンサ１２（例えば、１２ａ、ｂ）の間に挿入された着用者の身体組織を通る電流の流れに対する抵抗を決定し、次いで、これを使用して総体水分（ＴＢＷ）を推定することができ、これは、除脂肪体重、および体重との違いにより、体脂肪を推定するために使用することができる。

歪み感知に関しては、これらのセンサ１２ｃが電気伝導度の物理的特性および導体の幾何学的形状への依存性を利用する歪みゲージとして動作させることができる。導電体１２ｃがその弾性の限界内で伸張されて、それが破損したり永久的に変形したりしないとき、センサ１２ｃはより狭まり、より長くなり、その電気抵抗を端から端まで増大させるように変化する。逆に、センサ１２ｃが座屈しないように圧縮されると、センサ１２ｃは広がり、短くなり、その電気抵抗を端から端まで減少させるように変化する。歪みゲージの測定された電気抵抗から、記憶された１８個の命令に作用するコンピュータプロセッサ１６を介してセンサ１２に与えられる電力２８を介して、誘起された応力の量を推定することができる。例えば、平行線のジグザグパターンの長くて薄い導電性繊維として配置された歪みゲージ１２ｃは、平行線の向きの方向の少量の応力が、単一の直線導電性ワイヤで観察されるよりも、導電性線のアレイ内の導体表面の有効長さにわたって、倍数的に大きい歪み測定値をもたらし、したがって、倍数的に大きい抵抗変化をもたらすようである。歪みゲージ１２ｃの位置／構造に関して、歪みゲージはバンド１０の周囲に配置することができる。さらなる実施形態では、歪みゲージ１２ｃがバンド１０の前５２の部分（着用者の前部に隣接して配置される）に配置される、周囲の一部、例えば蛇行配置に位置する場合である。歪みゲージ１２ｃは、ｋオームの範囲で感知するように構成することができる。

温度センサ１２ｄに関しては、このセンサは着用者の動的体温を測定するために使用される。例えば、温度センサ１２ｄはサーミスタタイプのセンサであってもよく、それはその主要な機能が体温の対応する変化を受けたときに、大きく予測可能で正確な電気抵抗の変化を示すことである感熱抵抗器である。例は、体温の上昇を受けたときに電気抵抗の減少を示す負温度係数（ＮＴＣ）サーミスタ、および体温の上昇を受けたときに電気抵抗の増加を示す正温度係数（ＰＴＣ）サーミスタを含み得る。他の温度センサタイプは、所望に応じて、熱電対、抵抗温度計、及び／又はシリコンバンドギャップ温度センサを含み得る。センサ１２は、プロセッサ１６によってオンボードで処理された感知データ４４、及び／又はインターフェース２０を介してサードパーティ装置６０または着用者（コンピュータ装置４０の操作者）から受け取った命令に応答して、コンピュータプロセッサ１６を介して作動させることができる触覚フィードバックセンサを含むことができることも認識されている。温度センサ１２ｄの別の例は、より正確な温度読み取り値を得るために、織物を使用して熱電対をバンド１０の織物に編み込み、密接／接触によって着用者の身体に直接結合することができる場合である。
検出されたデータおよび処理

再び図２および図３を参照すると、プロセッサ１６（記憶された１８個の命令に基づいて動作する）は収集されたデータ４４を（生のフォーマットで、及び／又はセンサ１２からの前処理されたフォーマットで）外部コンピュータ装置４０（例えば、スマートホンまたは他のデスクトップアプリケーション）に送信して、感知データを閲覧及び／又はさらなる処理することができる。例えば、装置４０のアプリケーションは、着用者（またはデータ４４へのアクセスが提供された着用者以外の別の人物）が見るために、感知されたデータ４４をディスプレイ４２（または他のタイプのＧＵＩインターフェース）上にダッシュボードタイプフォーマット４６で表示することができる。例えば、感知されたデータ４４は：皮膚温度の変動を示すための体温；着用者の身体活動（すなわち、感知された動きを介して）の量／程度を示すため、及び着用者の姿勢のジャイロスコープ読み取り値（例えば、バンド１０が着用者の腰に位置する場合）ならびに消費されたカロリー数の決定された計算を介して寄与する、ジャイロスコープ／加速度計測定値；バンド１０が拡張および収縮するときの着用者のリアルタイム呼吸を示すための歪みゲージ測定値（例えば、導電性糸を介して）ならびに姿勢角に寄与する歪みの程度を区別する能力（すなわち、図２の下着１１の例の場合、腰での屈曲による着用者の姿勢の変化に伴って長さが変化するときのバンドおよび関連する歪みセンサ１２ｃ）；センサ１２ａを使用して感知されたＥＣＧデータに基づくリアルタイム心拍数測定値；およびセンサ１２ｂ（および任意選択的に、以下でさらに説明する１２ａ）を使用するガルバニックセンシングに基づくリアルタイム水分量／体脂肪測定；のリアルタイム（または他の選択された動的周期周波数）を示すダッシュボードフォーマットで提供され得る。

感知されたデータの複数のソース（例えば、活動／運動センサ３６を有する温度センサ１２ｄは体温と組み合わされた活動に基づいて消費されたカロリーを計算するために、メモリ１８に記憶されたアルゴリズムにおいて使用され得る）が認識されている。感知されたデータタイプの他の組み合わせは以下に限定されるものではないが、活動データと心拍数；温度を有する活動データと心拍数；生体インピーダンスデータと活動データ；運動レベルの決定のための活動データ及び心拍数データと、呼吸数データ決定のための歪みゲージ；などの組み合わせを含むことができる。また、センサタイプの読み取り値の組み合わせをコンピュータプロセッサ１６で使用して、標準的な感知データを有する活動タイプのコンピュータモデルに基づいて、着用者によって実行されている運動活動タイプを決定することができ、例えば、心拍数および呼吸がより低いレベルが検出される身体姿勢の漸進的な変化は、着用者がヨガを練習していることを示すことができることが理解される。さらなるタイプの複数の感知データの用途は、加速度計およびジャイロスコープデータのためであり得、その結果、両方が使用され得るか、または一方が使用され得、そして他方がダッシュボード４６の選択されたメトリックの決定の間には考慮されない。例えば、バンド１０が過体重の人の腰に位置している場合、ジャイロスコープの「垂直から外れた」読み取り値は、身体組成のために折り畳まれたウエストバンドによるものではなくむしろ、（垂直からの）曲がった姿勢を示すものではない。したがって、ジャイロスコープの読み取り値の程度は、姿勢決定の計算から割り引かれる。

図１を再度参照すると、センサ１２ａ，ｂの位置はセンサ１２ａ，ｂの間に適切な量の体格を位置づけるとともに、着用者の体格（例えばクロスボディ測定）を通る適切な導電性経路を提供するために、中心線５０のそれぞれの側にペアとして位置づけられるようになっている。また、筋肉ノイズ（筋肉の作用が隣接するセンサ１２に信号ノイズを導入する可能性がある）が最小限に抑えられる身体領域にセンサ１２ａ、ｂを配置することが好ましいことも認識されている。したがって、センサ１２ａ、ｂはバンド１０が腰部に配置される場合に、着用者の股関節及び／又は腎臓に隣接して配置する位置でバンド１０内に配置することができる。着用者のどちらかの腰に隣接するようにバンド１０内にセンサ１２ａ、ｂを配置すること、すなわち、バンド１０の中心線５６の一方の側に対の両方のセンサ１２ａ、ｂを配置することは、着用者の活動が抑制されている（例えば、休息している）ときに、より低い信号振幅／品質を提供するが、着用者が活動しているときに（腰部領域に隣接する利用される筋肉塊の存在が腰部の周りの他の領域と比較して最小であるため）、信号品質の向上を有利に提供することも認識されている。

センサ１２ａ、ｂの位置は、標準的な着用者のための分離距離が前から後ではなく、側部から側部へと大きくなっている（つまり、脊柱とへそとの間に対して腰の間が広い）ので、（着用者の）左右に延びる中心線５６のそれぞれの側ではなく、前後へ延びる中心線５０のそれぞれの側に配置することができることも認識されている。

さらに、センサ構成の１つの例示的な選択肢は、４電極ＥＣＧセンサ構成である。このようなＥＣＧ設計のコストは要因となり得るが、この設計は潜在的に、より良好な信号性能を与え得る。４センサＥＣＧ設計の背後にある理論は、プロセッサ１６が（複数対ＥＣＧセンサ構成の）各センサ対の間で切り替えて、最良の信号品質を有するセンサを見つけ、着用者の感知された動きの間にそのセンサを使用することができるということである。

再び図３を参照すると、プロセッサ１６および関連する記憶された１８個の命令は、ＥＣＧセンサ１２ａおよびセンサ１２ｂの両方を同時に利用することによって、（受信されたセンサ１２の読み取り値に基づいて）バイオインピーダンス値を決定するために使用され得る。これは、センサ１２ｂによって生成される信号振幅がＥＧＣセンサ１２ａを過飽和にするために、（センサ１２ａを使用する）ＥＧＣ感知が（センサ１２ｂを使用する）生体インピーダンス感知と同時に起こることができないので、有利である。したがって、プロセッサ１６はＥＣＧ読み取り値と生体インピーダンス読み取り値との間を循環する（すなわち、これらの読み取り値は、並列ではなく連続して行われる）ことが認識されている。このように、プロセッサは、生体インピーダンスの読み取りを行う間、ドライバとして中心線５０の一方の側のセンサ１２ａ、ｂと、コレクタとして中心線５０の他方の側のセンサ１２ａ、ｂの両方に電力を指示する。したがって、センサ対１２ａおよびセンサ対１２ｂの位置決めは、中心線５０、５６に関して対称であり得ることが認識されている。

図３及び図４を参照すると、コンピュータ装置１４は、検出されたデータ４４をバンド外のコンピュータ装置４０に送るために使用することができ、その後、自らカスタマイズされたアプリケーション４３を使用して、検出されたデータ４４を処理し、着用者が能動的に行うことができる可能性のある適応／変更について、身体的／精神的状態を着用者に知らせることができる。例えば、アプリケーション４３は、着用者の睡眠の質の指標として、経時的な温度と活動の組み合わせに関する感知データ４４を報告することができる。さらに、アプリケーション４３は（例えば、呼吸データおよび活動データと任意のＥＣＧデータとの組み合わせに基づいて）着用者の決定された感情状態を着用者に通知することができ、さらに、着用者によって行われたステップが決定された感情状態に積極的に影響を及ぼしているかどうかを着用者に通知するために、データの組み合わせの継続的な監視を着用者に通知することができる。さらに、アプリケーション４３は例えば、ひずみゲージデータと活動データとの組み合わせに基づいて、着用者の活動の程度ならびに品質／性質を追跡し、報告することができる。さらに、アプリケーションは感知されたデータ（例えば、活動、心拍数など）の組み合わせに基づいて、着用者の決定された気分及び／又は温度に応答して、これらに限定されないが音楽システム、暖房システム、照明システムなど、他の外部コンピュータネットワーク装置６０（図３を参照のこと）と対話することができる。

図５及び図６を参照すると、バンド１０の別の実施態様が分解図で示されている。特に、バンド１０は前バンド部６０と後バンド部６２から構成され、この部分６０が通信経路３０を備えたセンサ１２ａ、ｂを有し、通信経路３０はセンサ１２ａ，ｂをそれぞれコネクタ６４に電気的に接続する（センサ１２ａ，ｂをネットワークインターフェース２０に電気的に接続するために、ＰＣＢ２６の各コネクタ部分に接続する（図３を参照））。バンド部分６２はバンド部分６０、６２が互いに組み立てられたときに（例えば、隣接して配置された表面７０を介して縫い合わせることによって互いに結合されたときに）センサ１２ａ、ｂが切欠き６６内に受け入れられるようにするための切欠き６６を有し、したがって、表面１１１が皮膚と接触するので、センサ１２ａ、ｂの表面６８が着用者の皮膚と接触するようになる。導電性経路３０は、バンド部分６０の材料を構成する電気絶縁性繊維と織り合わされた導電性繊維とすることができることが認識されている。

図７を参照すると、部分６０、６２が組み立てられ、センサ１２ａ、ｂが切欠き６６（図５、６参照）に受け入れられるように、センサ１２ａ、ｂの一方の例示的な側面図が示されている。なお、センサ１２ａ，ｂ自体が皮膚接触表面１１１から距離Ｘだけ伸びており、着用者の皮膚への接触が改良されることに留意することが重要である。特に、センサ１２ａ、ｂは表面１１１からのセンサ１２ａ、ｂの導電性部分７２のそれぞれの延長を提供するために、表面６８の導電性部分７２（すなわち、基材７４を通って延在する通信経路３０に結合される）ならびに高くされた基材７４を有することができる。例えば、基材７４はバンド部分６２の材料（すなわち、電気的に絶縁性の繊維）を組み込んだ織物繊維と交互に配置された電気的に絶縁性の織り合わされた繊維から構成することができる。

図８を参照すると、バンド部分６０のさらなる実施形態が示されており、これは、バンド部分６０の材料を構成する他の絶縁性繊維と共に蛇行様式で編まれた／織られた歪みゲージセンサ１２ｃを示す。このように、図７に示すように、一旦組み立てられると、バンド部分６２は歪みゲージセンサ１２ｃを覆い、歪みセンサ１２ｃの導電性繊維との直接的な接触から着用者の皮膚を絶縁することが認識されている。図９は、歪みセンサ１２ｃのさらなる幾何学的構成を示す。

図５～図８を参照すると、それらは、通信経路３０（例えば、配線）および歪みセンサ１２ｃ自体の例示的な幾何学的レイアウトを含むことが認識されている。センサ１２ａ、ｂ、ｃおよびバンド部分６０、６２の図示された構造は、（経路３０およびセンサ１２ｃの）パターン全体が織物の１つの組み立てられた（例えば、織り合わされた）層としてカバー部分６０、６２内に実際に含まれるので有利であるが、（経路３０およびセンサ１２ｃの）配線はニットパターンの内側で編まれ、したがって、その結果として、絶縁され、したがって、配線から着用者の皮膚への望ましくない電荷の印加を抑制するために外部絶縁（接着剤、ラミネートなど）を必要とすることが抑制される。さらに、センサ１２ａ、ｂ自体の３Ｄ形状（例えば、表面１１１からの延長）はセンサ１２ａ、ｂの皮膚との接触を改善することができ、乾燥または湿潤の様々な皮膚状態にわたる生体データの収集を提供することができる。

図２及び図１０を参照すると、下着１１の衣類の着用者の身体８が示されている。身体８は、骨盤内臓神経仙骨神経（Ｓ２～Ｓ４）の刺激位置を示し、これは衣類１１の織物内に配置された（センサ/アクチュエータ１２のプラットフォームの一部として）電気筋肉刺激センサ／アクチュエータ１２を介して刺激することができ、例示によって下着１１の織物の一部として、骨盤内臓神経仙骨神経（Ｓ２～Ｓ４）に隣接して配置された電気筋肉刺激センサ／アクチュエータ１２を作動させるための電気刺激信号を生成するプロセッサ１６およびメモリ１８の動作を介して）ＰＣＢ２６に関して電気信号を送受信するために、衣類１１の織物内の通信経路３０を介して（仮想図における図１および１０を参照）センサバンド１０に結合されている。例えば、骨盤内臓神経仙骨神経（Ｓ２～Ｓ４）に隣接して配置された電気筋肉刺激センサ／アクチュエータ１２の作動は、勃起機能不全を回復および治療するために骨盤内臓神経／仙骨神経（Ｓ２～Ｓ４）の刺激を使用することができるので、勃起機能不全の治療のために行うことができる。図１０のように、骨盤内臓神経または内臓神経は、仙骨脊髄神経Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から生じて後腸に副交感神経支配を提供する内臓神経である。骨盤内臓神経Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は仙骨脊髄神経Ｓ２～Ｓ４の前枝から生じ、仙骨神経叢に入る。それらは、直腸の壁上の両側に位置する、それらの側の対応する下腹神経叢に移動する。

図１１に示されるように、例えば、電気筋肉刺激センサ／アクチュエータ１２の配置８２は、骨盤内臓神経仙骨神経（S2-S4）の位置に隣接して配置されている、すなわち、衣類１１の前後に渡る中心線５０から一方側／両側８０（すなわち、患者の身体８の前面から後面に至る）までのバンド１０の位置及び／又はその下方に位置する。これらの位置８２は骨盤内臓神経Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（図１０参照）の身体８の位置に隣接するように、衣類１１の織物内の電気筋肉刺激センサ／アクチュエータ１２の位置決めを提供する。

上述のように、電気筋肉刺激器（すなわちアクチュエータ）１２は、電気刺激信号（例えばショック）を、電気筋肉刺激器１２に隣接する着用者の皮膚および下にある筋肉に印加するためのものである。電気筋肉刺激器１２は電気筋肉刺激器１２の一方又は両方がバンド１０及び／又は衣類１１の織物の位置８２に存在することができるように、位置８２に配置されることが認識されている。（例えば、中心線５０のそれぞれの側に配置するために）位置８２に配置された電気筋肉刺激器１２を使用して、通信経路３０を介してセンサ１２に伝播される電気刺激信号を印加するために、（プロセッサおよびメモリによって動作するように）コントローラから電気刺激信号を受信することができる。コントローラは、コンピュータプロセッサと、センサ１２から得られたデータを受信し処理し、センサ１２から電気信号を送受信するための記憶された命令を実行するためのメモリと、を含むコンピュータ装置として具現化することができる。プロセッサ、メモリ、およびネットワークインターフェースはプリント回路基板上に取り付けることができ、プリント回路基板はハウジングに取り付けられたときに、コントローラのハウジング内に収容される。

センサ１２の電気刺激繊維は、織物を介した新しい感覚様式として、皮膚への／皮膚からのシームレスで痛みが抑制された電気パルスを提供／受信することができる。電気刺激しやすい糸／繊維はコントローラ１４および関連するデータ処理システムを介して管理される低い（すなわち、適切である）電流信号を介して、所望の位置で衣類１１に組み込まれ、操作され得る。例えば、電気パルスを皮膚に送ることができ、これは、信号を介して着用者から、または着用者へのいずれかで、触覚感覚を引き起こすことができる。センサ１２は、電界によって刺激されたときにサイズまたは形状の変化を示すポリマーである電気活性ポリマー、すなわちＥＡＰから構成することができる。ＥＡＰＳはまた、機械的変形によって刺激される場合、電場の変化も示し得る。このタイプの材料の最も一般的な用途は、アクチュエータおよびセンサである。ＥＡＰの標準的な特性は、それらが力を支持しながら変形を受けることである。例えば、最適な導電率、柔軟性、および製造の容易さのための様々な添加剤を含有するＥＰＤＭゴムを、着用者の人間の皮膚上で測定される電極インピーダンスを測定するためのセンサ１８材料として使用することができる。さらに、ＥＡＰを用いて、ＥＣＧを測定し、また変形を測定することができる（すなわち、ウエストの拡張、したがって呼吸をＥＡＰから推測することができる）。ＥＣＧは、所望に応じて、表面電極、織物またはポリマーを使用して測定することができる。

図１２および図１３を参照すると、センサ／アクチュエータ１２のうちの選択されたものは、一方向（すなわち、着用者からのデータを表す生体信号を収集するために使用される）、または（着用者に表す信号を適用するために使用される双方向であり得ることが認識されている。上述したように、常駐センサ／アクチュエータ１２を備えた織物ベースのバンド１０及び／又は衣類１１の機能は、腰又は腹部、臀部、及び／又は骨盤領域のような着用者の身体８部分を覆うことができるが、これらに限定されない。織物ベースのバンド１０及び／又は衣類１１は、独立した物品として提供されてもよく、または衣類の物品に組み合わされ／組み合わされてもよい。織物ベースのバンド１０及び／又は衣類１１のセンサ／アクチュエータ１２は、織物の本体を構成する繊維の織り合わせの一体構成要素として形成することができる。織物は織り合わされた弾性繊維（例えば、伸縮性の天然及び／又は合成材料、及び／又は伸縮性および非伸縮性材料の組み合わせで、センサ／アクチュエータ１２を構成する繊維の少なくともいくつかは導電性、すなわち金属性であることを認識されている）から構成することができる。

例えば、図１２および図１３を参照すると、１つの例示的な実施形態では、編みを使用して、織物の異なる部分（すなわち、センサ／アクチュエータ１２の繊維を組み込んだ本体繊維）を共通層（例えば、導電性経路および非導電性部分を有する）に一体化することができる。編みは、ステッチと呼ばれる繊維又は糸の複数のループをライン又はチューブに形成することを含む。このようにして、編まれた織物中の繊維または糸は曲がりくねった経路（例えば、コース）をたどり、糸の平均経路の上下にループを形成する。これらの曲がりくねったループは、異なる方向に容易に引き伸ばすことができる。連続するループ列は、繊維または糸の結合ループを使用して取り付けることができる。各列が進行することにつれて、新たに作り出された繊維または糸のループが、前の列から繊維または糸の１つまたは複数のループを通って引っ張られる。別の例示的な実施形態では、織物の異なる部分（すなわち、センサ／アクチュエータ１２の繊維を組み込んだ本体繊維）を共通層（例えば、導電性経路および非導電性部分を有する）に一体化するために使用することができる。織りは織物を形成する方法であり、ここでは２つの別個の組の糸または繊維が互いに対して横方向に（例えば、直角に）織り合わされて、織物を形成する。

図１２は例えば、導電性回路及び／又はセンサ／アクチュエータ１２（図１参照）のセグメント内の導電性繊維３５０５のネットワークの例示的な編み構成を示す。この実施形態では、電気信号（例えば、電流）はコントローラ３５０８（例えば、コントローラ）によって制御されるように、電源（図示せず）から第１のコネクタ３５０５を介して導電性繊維３５０２に送られる。電気信号は、接合点３５１０で非導電性繊維３５０１を通過して、電気経路に沿って導電性繊維３５０２に沿って送られる。非導電性繊維３５０１が電気を伝導することができないため、電気信号は接合点３５１０において非導電性繊維３５０１内に伝播されない。接合点３５１０は、隣接する導電性繊維および非導電性繊維が互いに接触している（例えば、触れてしている）任意の点を指すことができる。図１２に示す実施形態では、非導電性繊維３５０１および導電性繊維３５０２が互いに編まれることによって織り合わされるものとして示される。編みは、隣接する導電性および非導電性繊維を織り合わせる１つの例示的な実施形態にすぎない。非導電性ネットワーク３５０６を形成する非導電性繊維は（例えば、編みなどによって）織り合わせることができることに留意されたい。非導電性ネットワーク３５０６は、非導電性繊維（例えば、３５０１）および導電性繊維（例えば、３５１４）からなることができ、導電性繊維３５１４は電気信号を伝送する導電性繊維（例えば、３５０２）に電気的に接続される。

図１２に示す実施形態では、電気信号は、接続点３５１１に到達するまで、接合点３５１０から導電性繊維３５０２に沿って送られ続ける。ここで、電気信号は、導電性繊維３５０９が電気を伝導することができるので、導電性繊維３５０２から導電性繊維３５０９内に横方向に（例えば、横断方向に）伝播する。接続点３５１１は、隣接する導電性繊維（例えば、３５０２および３５０９）が互いに接触している（例えば、触れている）任意の点を指すことができる。図１２に示す実施形態では、導電性繊維３５０２および導電性繊維３５０９が互いに編まれることによって織り合わされるものとして示されている。この場合も、編みは、隣接する導電性繊維を織り合わせる１つの例示的な実施形態に過ぎない。電気信号は、接続点３５１１から電気経路に沿ってコネクタ３５０４に送られ続ける。電気経路（例えば、ネットワーク３５０５）からコネクタ３５０４に電気信号を送るために、ネットワーク３５０５の少なくとも１つの繊維がコネクタ３５０４に取り付けられる。コネクタ３５０４を電源（図示せず）に接続することで、電気回路が完成される。

図１３は、導電性繊維３５５５のネットワークの例示的な織り構成を示す。この実施形態では、電気信号（例えば、電流）は、コントローラ３５５８（例えば、コントローラ）によって制御されるように、電源（図示せず）から第１のコネクタ３５５５を介して導電性繊維３５５２に送られる。電気信号は、接合点３５６０で非導電性繊維３５５１を通過して電気経路に沿って導電性繊維３５５２に沿って送られる。非導電性繊維３５５１が電気を伝導することができないため、電気信号は接合点３５６０において非導電性繊維３５５１内に伝播されない。接合点３５６０は、隣接する導電性繊維および非導電性繊維が互いに接触している（例えば、触れている）任意の点を指すことができる。図１３に示す実施形態では、非導電性繊維３５５１および導電性繊維３５０２が互いに織られることによって織り合わされるものとして示されている。織りは、隣接する導電性および非導電性繊維を織り合わせる１つの例示的な実施形態に過ぎない。非導電性ネットワーク３５５６を形成する非導電性繊維も（例えば、織ることなどによって）織り合わされることに留意されたい。非導電性ネットワーク３５５６は非導電性繊維（例えば、３５５１および３５６４）からなることができ、電気信号を伝送する導電性繊維に電気的に接続されていない導電性繊維を含むこともできる。電気信号は、接続点３５６１に到達するまで、接続点３５６０から導電性繊維３５０２に沿って送られ続ける。ここで、電気信号は、導電性繊維３５５９が電気を伝導することができるので、導電性繊維３５５２から導電性繊維３５５９内に横方向に（例えば、横断方向に）伝播する。接続点３５６１は、隣接する導電性繊維（例えば、３５５２および３５５９）が互いに接触している（例えば、触れている）任意の点を指すことができる。図１３に示す実施形態では、導電性繊維３５５２および導電性繊維３５５９が互いに織られることによって織り合わされるものとして示されている。この場合も、織りは、隣接する導電性繊維を織り合わせる１つの例示的な実施形態にすぎない。電気信号は、接続点３５６１から電気経路に沿って複数の接続点３５６１を通ってコネクタ３５５４に送られ続ける。電気経路（例えば、ネットワーク３５５５）からコネクタ３５５４に電気信号を送るために、ネットワーク３５５５の少なくとも１つの導電性繊維がコネクタ３５５４に取り付けられる。コネクタ３５５４を、電源（図示せず）に接続することで、電気回路が完成される。

１以上の実施形態によれば、バンド１０及び／又は衣類１１の本体層はシームレス編機上で作製され得、ここで電気回路は同一または類似の物理的特性（延伸、回復、重量、引張強度、屈曲など）を有する、バンド１０及び／又は衣類１１の一体部分である。シームレス編機は、ＳＡＮＴＯＮＩＴＭ社によって製造された丸編機、株式会社ＳＨＩＭＡ ＳＥＩＫＩ（登録商標）によって製造された平編機、シームレス縦編機、および他のシームレス衣類機械、ならびにそれらの任意の同等物を含むことができる。

Claims (13)

1. 複数の生体データを感知するために着用者の身体のためのセンサプラットフォームを提供する衣類のウエストバンドとして使用する弾性織物バンドであって、
   当該バンドは：
   バンド本体の内面に結合される一対のＥＣＧセンサであって、その各々がバンド本体の前後方向の中心線のそれぞれの側に配置される一対のＥＣＧセンサと；
   バンド本体の内面に結合される一対のバイオインピーダンスセンサであって、その各々が前後方向の中心線のそれぞれの側に配置される一対のバイオインピーダンスセンサと；
   複数の導電性繊維として前記バンドの本体の材料に織り合わされる歪みゲージセンサと；
   ハウジングを介してバンド本体に取り付けられたコンピュータ装置であって、電源と、コンピュータプロセッサと、コンピュータプロセッサによって実行される命令を記憶するためのメモリと、センサによって感知されたデータを送信するためのネットワークインターフェースとを含むコンピュータ装置と；
   コンピュータ装置をセンサの各々に接続する複数の通信経路であって、コンピュータプロセッサによって制御されるように電源からセンサに電力を送り、またコンピュータプロセッサによってセンサから感知されたデータを受信するための通信経路と、を備え、
   前記コンピュータ装置は、前記歪みゲージから受信したデータを処理して、前記着用者のリアルタイム呼吸および前記着用者の姿勢を決定するように構成される
   弾性織物バンド。
2. 前記ハウジングの内部または外部に取り付けられ、前記本体の内面に面する温度センサをさらに備える、請求項１に記載のバンド。
3. 衣料品の構成要素として組み込まれたバンドを備える、請求項１に記載のバンド。
4. 前記衣料品は下着であり、前記バンドは前記下着の腰部に配置される、請求項３に記載のバンド。
5. 加速度計およびジャイロスコープからなる群から選択される運動センサをさらに備える、請求項１に記載のバンド。
6. 前記歪みゲージセンサが、複数の導電性繊維として前記バンドの本体の織物に織り合わされている、請求項１に記載のバンド。
7. 前記バイオインピーダンスセンサおよび前記ＥＣＧセンサの双方が、前記バンドの本体の側部から側部への中心線の一方の側に配置される、請求項１に記載のバンド。
8. 前記通信経路は、前記バンド本体の織物に織り合わされた導電性繊維である、請求項１に記載のバンド。
9. 前記センサの電気筋肉刺激センサをさらに備え、当該電気筋肉刺激センサは、前記バンドの着用者の身体に対して前から後に走る前記バンドの中心線の少なくとも１つの側の各位置に配置される、請求項１に記載のバンド。
10. 前記電気筋肉刺激センサの各位置が、前記バンドの織物に一体化されている、請求項９に記載のバンド。
11. 前記各位置は、骨盤内臓神経Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の１以上の神経に隣接する前記中心線のそれぞれの側の一対の位置である、請求項１０に記載のバンド。
12. 前記電気筋肉刺激センサの各位置が、前記バンドに取り付けられた衣類の織物に一体化される、請求項９に記載のバンド。
13. 前記各位置は、前記衣類の織物における骨盤内臓神経Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の１以上の神経に隣接する前記中心線のそれぞれの側の一対の位置である、請求項１２に記載のバンド。

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