TW201825045A - 利用表皮電子裝置監測和治療疼痛 - Google Patents

利用表皮電子裝置監測和治療疼痛 Download PDF

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喬丁 T 卡勒
埃裡克C 魯塔德
馬克 A 馬拉默德
蓋瑞 L. 麥克奈特
世昂 潘
凱薩琳 E 謝拉丁
伊莉莎白A 斯威尼
克拉倫斯 T 特格林
查理斯 惠特默
小洛厄爾 L. 伍德 Jr
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美商脫其泰有限責任公司
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Abstract

本創作描述了用於監測、治療和預防個體的疼痛狀態的系統和方法。在一個方面，一種系統包括但不限於：可變形基底；感測器組件，感測器組件耦合到可變形基底，感測器組件包括運動感測器和生理感測器，感測器組件被配置為基於運動感測器對身體部位的運動的檢測和生理感測器對身體部位的生理參數的檢測來生成一或多個感測信號；處理器，處理器包括被配置為基於身體部位的運動或生理參數中的至少一個來識別個體受試者的生理狀態的電路；以及效應器，效應器可操作地耦合到處理器並且被配置成響應於處理器的控制來影響身體部位。

Description

利用表皮電子裝置監測和治療疼痛
本創作是關於一種監測系統，且特別是有關於表皮電子裝置監測系統及表皮電子系統的監測方法。
一個或多個優先權申請的所有主題均在該主題與本文不矛盾的程度上通過引用的方式併入本文。
在一個方面，一種疼痛治療裝置包括但不限於：可變形基底，其被配置為與個體受試者的身體部位的皮膚表面相接；感測器組件，所述感測器組件耦合到所述可變形基底，所述感測器組件包括運動感測器和生理感測器，所述感測器組件被配置為基於所述運動感測器對所述身體部位的移動的檢測以及所述生理感測器對所述身體部位的生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號；處理器，所述處理器可操作地耦合到所述感測器組件並被配置為接收所述一個或多個感測信號，所述處理器包括被配置為基於所述身體部位的所述運動或所述生理參數中的至少一個來識別包括所述個體受試者的疼痛狀態的至少一個生理狀態的電路；以及效應器，所述效應器可操作地耦合到所述處理器並且被配置為在基於所述身體部位的移動或所述生理參數中的至少一種識別所述個體受試者的所述疼痛狀態後響應於所述處理器的控制來影響所述身體部位。
在一個方面，一種方法包括但不限於：經由表皮電子裝置檢測身體部位的移動和所述身體部位的生理參數；基於對身體部位的移動和身體部位的生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號；用電腦處理器接收所述一個或多個感測信號；基於所述身體部位的所述移動或所述生理參數中的至少一者來識別所述個體受試者的至少一個疼痛狀態；以及在基於所述身體部位的所述移動或所述生理參數中的至少一者識別所述個體受試者的所述至少一個疼痛狀態後，傳送控制信號以啟動效應器來作用於所述身體部位。
前面的概述僅僅是說明性的，並不意圖以任何方式進行限制。除了上面描述的說明性方面、實施方式和特徵之外，通過參考附圖和以下詳細描述，進一步的方面、實施方式和特徵將變得顯而易見。
在下面的詳細描述中，參考形成其一部分的附圖。在附圖中，除非上下文另外指出，否則相似的符號通常標識相似的組件。詳細描述、附圖和申請專利範圍中描述的說明性實施方式並不意味著限制。可以使用其他實施方式，並且可以做出其他改變而不偏離這裡給出的主題的精神或範圍。
通常，表皮電子裝置可以包括薄層的電子電路。該薄層由阻擋層支撐並且可選地由基底層封裝。該裝置被配置為附接到皮膚或其他組織上或以其他方式接合皮膚或其他組織，例如通過黏合材料附接到皮膚上，通過外部壓力保持在適當的位置，所述外部壓力例如由圍繞或包圍身體部位的材料(例如，織物、服裝、手套、繃帶等)提供的壓力，固定在紡織品、織物、服裝、附件(例如手套、襪子、手指套等)中等等。該裝置還被配置成允許電子電路彎曲而不被損壞。表皮電子裝置包括用於測量各種參數的電子元件。通常，表皮電子裝置可以用於各種醫療應用。
參考圖1A，表皮電子裝置100的實施方式被示出為包括基底層105。表皮電子裝置100還包括位於基底層105和阻擋層109之間的電子層107。利用視圖110示出電子層107穿過基底層105。包括在電子層107內的是單元120。表皮電子裝置100被示出為附接於附接表面103。
基底層105促進表皮電子裝置100向附接表面103的轉移。例如，基底層105可以提供用於將電子層107轉移到附接表面103的背襯。然後，基底層105可以從電子層107剝離從而使電子層107經由阻擋層109附接到附接表面103。在處理表皮電子裝置100期間，基底層105還可以為電子層107提供保護。基底層105還為電子層107提供支撐。阻擋層109可以是適用於與有機組織接觸的彈性體或聚合物。在一些實施方式中，阻擋層109是生物相容的或其他惰性的材料。在一些實施方式中，阻擋層109可以具有低彈性模量，例如，阻擋層109的彈性模量顯著小於附接表面103的彈性模量(例如，小於附接表面103的彈性模量的一半)。例如，阻擋層109可以包括低模量聚合物材料，例如PDMS或BASF。例如，基底層105可以是橡膠或矽樹脂材料。在一些實施方式中，基底層105可以是水溶性的。在將表皮電子裝置100轉移到附接表面103上之後，基底層105可以被溶解。在一些實施方式中，基底層105不需要是生物相容的，因為其在將表皮電子裝置100轉移到附接表面103上之後被完全或部分地移除。基底層105為電子層107提供對外部損害源的保護。外部損傷源可能包括濕氣、物理損傷(例如，來自接觸表皮電子裝置100的使用者的物理損傷)、電干擾、磁干擾等。
在一個實施方式中，附接表面103是使用者的皮膚。在其他實施方式中，附接表面103包括其他器官。例如，附接表面103可以是骨骼、肌肉組織、心臟、肺等。在一些實施方式中，附接表面103是附接或將附接於皮膚或其他器官的繃帶。在一些實施方式中，附接表面103是諸如手套，指套等之類的覆蓋物。
通過保形接觸將表皮電子裝置100保持與附接表面103接觸。在一些實施方式中，表皮電子裝置100通過緊密接觸的原子力或范德華相互作用而與附接表面103保持接觸。在其它實施方式中，表皮電子裝置100通過使用黏合劑保持與附接表面103接觸。在將表皮電子裝置100放置在附接表面103上之後可以施加黏合劑。例如，黏合劑可以是繃帶上的噴霧劑或者可以是膠帶。黏合劑也可以被包括作為阻擋層109的成分。
根據一個實施方式，阻擋層109至少部分地包圍電子層107。在一些實施方式中，阻擋層109包括整個表皮電子層107。在其他實施方式中，阻擋層109僅在與基底層105相對的表面上塗覆電子層107。阻擋層109還可以部分地塗覆電子層107以允許電子層107的元件或單元與附接表面103之間的接觸。
繼續參考圖1A，電子層107位於基底層105和阻擋層109之間。阻擋層109和/或基底層105為電子層107的元件提供支撐。如虛線所示的視圖110顯示電子層107穿過基底層105。在一個實施方式中，電子層107包括單元120的陣列。單元120包含單獨的感測器或元件。單元120也與電子層107中的其他元件通訊。在一些實施方式中，單元120可以彼此通訊或者與表皮電子裝置100內的其他單元120的子集通訊。單元120還可以與其他元件通訊。例如，單元120可以與電源、控制電路和/或通訊設備通訊。單元120還可以包含連接以允許供電至單元中的元件、單元中的元件的輸入/單元中的元件的輸出、和/或多工電路。在一些實施方式中，單元120可以包含諸如加速度計、傾斜儀、磁力計或陀螺儀之類的感測器。鑒於表皮電子裝置100和相關組件的小規模，這些感測器可以是微機電系統(MEMS)類型的；MEMS加速度計、陀螺儀和傾斜儀可以從多個供應商商購獲得。感測器也可以是積體電路或系統單晶片(SOC)的一部分或由其支持。單元120還可以包含相互作用裝置，諸如藥物輸送系統、電極、運動捕獲標記等。相互作用裝置也可以是MEMS，是積體電路或SOC的一部分或者由其支持。根據各種替代實施方式，單元120可以包括有助於感測器輸出、變換器、放大器、用於處理資料和控制信號的電路、一個或多個電晶體等的多工的電路。
圖1B示出了表皮電子裝置100的一個實施方式的橫截面示意圖。基底層105是相對於附接表面103的最頂層並且保護電子層107免受外部環境影響。阻擋層109與附接表面103接觸並且保護電子層107不受附接表面103的影響。電子層107位於阻擋層109和基底層105之間。電子層107被示出為具有位於其中的單元120。
如前所述，附接表面103可以是使用者的皮膚。阻擋層109將表皮電子裝置100附接到附接表面103。阻擋層109還保護表皮電子裝置100的電子元件免受由附接表面103引起的損壞。表皮電子裝置100的包括電子元件的電子層107耦合到阻擋層109。最後，基底層105被耦合到電子層107。基底層105可以提供表面，在該表面上構建表皮電子裝置100，該表面進一步保護表皮電子裝置100的電子元件，和/或促進表皮電子裝置100附接到附接表面103(例如，提供可以在附接表皮電子裝置100時抓握的剝離表面) 。
在替代實施方式中，表皮電子裝置可以包括上述層的子集。例如，表皮電子裝置100可以僅包括本文所述的阻擋層109和電子元件。阻擋層109可以保護電子元件，將表皮電子裝置100附接到附接表面103，並且提供表皮電子裝置100被構建在其上的表面。基底層105是表皮電子裝置100的可選元件。
圖2A示出了根據一個實施方式的表皮電子裝置100的一部分的示意圖並且示出了可以使用的感測器和感測器組合。在一些實施方式中，表皮電子裝置100包括一個或多個單軸加速度計700。每個加速度計位於單元120之一內。單軸加速度計700可以以諸如第一角度720和第二角度730的角度定位。表皮電子裝置100的一些實施方式包括多軸加速度計710。
在一個實施方式中，表皮電子裝置100包括兩個或更多個單軸加速度計700。每個加速度計是單個單元120的一部分。單元120促進單軸加速度計700和電子層107的其他元件之間的通訊。單元120可以包括一個或多個電晶體。如用虛線圖示的視圖110所示，單軸加速度計700是電子層107的一部分。單軸加速度計700是測量沿著單個軸的加速度的MEMS加速度計。示出的一個單軸加速度計700以第一角度720定向。示出的另一個單軸加速度計700以第二角度730定向。通過以不同的角度720和730定向兩個單軸加速度計，表皮電子裝置100的旋轉和方位可以根據感測器輸出來確定。不同的角度720和730可能導致單軸加速度計沿著不同的平面定向。單軸加速度計可能稍微或完全相反。表皮電子裝置100的一些實施方式包括多軸加速度計710。
圖2B示出了可以被包括在表皮電子裝置100的一個實施方式中的附加感測器。這些附加感測器可以包括單軸傾斜儀703、多軸傾斜儀713、單軸陀螺儀705和多軸陀螺儀715中的一個或多個。傾斜儀可以用於測量表皮電子裝置100相對於重力方向的方位。一個單軸傾斜儀703可以以第一角度723定向。另一個單軸傾斜儀703可以以第二角度733定向。通過以不同角度723和733定向兩個單軸傾斜儀，表皮電子裝置100相對於重力的方向的方位的兩個分量可以從感測器輸出中確定。不同的角度720和730可能導致單軸傾斜儀沿著不同的軸線定向。單軸傾斜儀可用於測量相對於重力方向的俯仰(pitch)或滾轉(roll)。表皮電子裝置100的一些實施方式包括多軸傾斜儀713，即，以測量俯仰和滾轉。在一些實施方式中，電子層107包括一個或多個陀螺儀以測量表皮電子裝置100的角速度。在一些實施方式中，電子層107包括一個或多個單軸陀螺儀705(例如，MEMS振動結構陀螺儀)。一個單軸陀螺儀705可以以第一角度725定向。另一個單軸陀螺儀705可以以第二角度735定向。通過以不同角度725和735定向兩個單軸陀螺儀，表皮電子裝置100的角速度的兩個分量可以根據感測器輸出來確定。不同的角度725和735可能導致單軸傾斜儀沿著不同的軸線定向。單軸陀螺儀可用於測量俯仰、滾轉和/或偏航(yaw)。表皮電子裝置100的一些實施方式包括多軸陀螺儀715。
圖2C示出了表皮電子裝置100的一個實施方式，其中佈置兩個感測器以測量表皮電子裝置100的運動(角運動和/或平移運動)。單軸加速度計704被示出為定位成其測量軸線平行於三維空間的Z軸並沿著三維空間的Z軸。單軸加速度計704具有第一角度720，第一角度720與軸線Z限定零度角。第二單軸加速度計706示出為其測量軸線不與軸線Z對準。第二加速度計706具有由與Z軸成第二角度730限定的測量軸線。這個角度可能大於零度。第二單軸加速度計706的測量軸線進一步由相對於X-Y平面限定測量軸線的角度731限定。如所示的實施方式所示，單軸加速度計704和706被配置為略微相對(例如，單軸加速度計704與Z軸對準，並且第二單軸加速度計706被定位成具有三十度的第二角度730和十五度的角度731)。在一些實施方式中，多個單軸加速度計703被配置為測量沿著X、Y和Z軸的加速度。在進一步的實施方式中，除了沿著X、Y和Z軸的加速度之外，附加的單軸陀螺儀被配置為還測量圍繞X、Y和Z軸的旋轉。在一些實施方式中，一個或多個單軸傾斜儀代替一個或多個加速度計或陀螺儀。單軸傾斜儀也可用於提供冗餘測量。在一些實施方式中，由一個或多個傾斜儀提供的測量結果被用於驗證使用其他資料確定的表皮電子裝置的方位。在一些實施方式中，單軸陀螺儀替代一個或多個加速度計。單軸陀螺儀也可用於提供冗餘測量。在一些實施方式中，加速度計、傾斜儀和/或陀螺儀包括多軸加速度計、多軸傾斜儀和/或多軸陀螺儀。
在一個實施方式中，單軸加速度計704被定位在軸上。第二單個單軸加速度計706沿著相同的軸線定位，但是相對於加速度計704橫向移位。單軸加速度計704和第二單個單軸加速度計706被定位成沿著相同的軸線但以相反的符號測量加速度。沿著軸的加速度將被讀取為兩個加速度計中的一個加速度計的正加速度以及兩個加速度計中的另一個加速度計的負加速度。因此，當存在沒有旋轉的加速度時，由單軸加速度計704和第二單個單軸加速度計706測量的加速度之和將為零或近似為零(例如，由於測量誤差等而近似為零)。由兩個加速度計測量的旋轉將導致由兩個加速度計測量的淨加速度。因此，沿相同軸線相對對準的兩個移位的單軸加速度計可以檢測或測量旋轉，即角速度和/或角加速度。
一般而言並且參照圖1A-2C，感測器(例如，加速度計、傾斜儀、陀螺儀等)被定位並定向在表皮電子裝置100的電子層107內，使得可以測量該裝置的角運動和定向。許多配置是可能的，並且這裡描述的實施方式不旨在是限制性的。通過使用所討論類型的相對或稍微相對的單軸感測器，表皮電子裝置100可以被配置為測量裝置的定向和/或角運動，並因此測量表皮電子裝置100所附接的附接表面103(例如身體部位，如肢體等)的定向和/或角運動。在一些實施方式中，使用多個單軸感測器來測量表皮電子裝置100的方位。例如，可以使用六個單軸加速度計704來測量總共六個自由度。六個單軸加速度計可以測量X軸加速度、Y軸加速度和Z軸加速度以及圍繞這些軸的俯仰、滾轉和偏航角加速度。在一些實施方式中，使用多種感測器類型的組合來實現相同的功能。例如，三個單軸加速度計可以被配置成測量X軸加速度、Y軸加速度和Z軸加速度，並且三個單軸陀螺儀被配置成測量圍繞這些軸的俯仰、滾轉和偏航角速度。其他感測器也可以用於測量表皮電子裝置100和附接表面103的方位、旋轉和/或位置。例如，測量X軸加速度、Y軸加速度和Z軸加速度的多軸加速度計可以可與測量圍繞這些軸的俯仰、滾轉和偏航角速度的多軸陀螺儀結合使用。
圖3A示出了表皮電子裝置100的一個實施方式的分解示意圖。該實施方式包括基底層105，包括材料層111的電子層107和阻擋層109。阻擋層109還包括阻擋開口119。
基底層105可以為電子層107提供物理支撐。基底層105還可以便於將表皮電子裝置100(包括電子層107和阻擋層109)附接到附接表面103。在一些實施方式中，基底層105可以在表皮電子裝置100已經附接到附接表面103之後被丟棄或溶解。
電子層107被示出為包括材料層111上的元件。層111可以用於向電子層107的元件提供機械支撐。其也可以用於促進電子層107的製造。在一些實施方式中，電子層107僅由其中的電子元件組成(例如，沒有支撐材料層)。在這種情況下，電子層107可以製造在基底層105或阻擋層109上。基底層105或阻擋層109提供製造和使用表皮電子裝置100所需的機械支撐。
基底層105為電子層107的元件提供保護。基底層105可防止外力和元件干擾電子層107的功能。例如，基底層105可防止濕氣到達電子層107。在一些實施方式中，基底層105還可以防止對電子層107的元件的物理損壞。基底層105還可以屏蔽電子層107免受外部輻射源、磁場、光等等的影響。在一些實施方式中，阻擋層109是滲透性的或者半滲透性的。例如，阻擋層109可以是半滲透性的以允許藥物通過阻擋層109的傳輸。如所描繪的，阻擋層109可以包括一個或多個阻擋開口119。在一個實施方式中，阻擋開口119對應於特定的單元或單元組120。阻擋開口119允許電子層107的元件與附接表面103直接接觸。感測器770可以穿過阻擋開口119與附接表面103直接接觸。在一些實施方式中，表皮電子裝置100可以被配置有阻擋開口119以便更好地促進一個或多個感測器770的操作。例如，允許與附接表面103直接接觸可以提高諸如加速度計之類的方位感測器的精度。類似地，諸如濕度感測器之類的感測器如果與附接表面103接觸，則可以具有改進的讀數。阻擋開口119也便於相互作用裝置780(如圖3B所示)的操作。如果與附接表面103直接接觸，則相互作用裝置780可以更有效地操作。
圖3B示出了根據一個實施方式的電子組件113。電子組件113包括位於電子層107中的元件。如所描繪的，電子組件113和其中的元件可以不被另外的材料層111支撐(例如，電子組件113可以僅包括沒有支撐材料或基底的電路和元件)。在一些實施方式中，電子組件113在基底層105(在圖3B中未示出)上產生。電子組件113可以包括單元(cell)120、感測器770、相互作用裝置780、經由功率連接741連接到其他元件的電源740、經由通訊連接753連接到其他元件的通訊設備750、控制電路760和輸入/輸出連接751。在一些實施方式中，控制電路760進一步包括記憶體761、處理器763和多工器765。
相互作用裝置780允許表皮電子裝置100與附接表面103相互作用。相互作用裝置780可被配置成以施加電壓和/或藥物遞送的形式向附接表面提供刺激。例如，相互作用裝置780可以是MEMS藥物輸送系統。可選地，相互作用裝置780可以是用於將施加的電壓傳遞到附接表面的電極。相互作用裝置780還允許外部裝置與表皮電子裝置100相互作用。例如，相機或運動捕捉系統可監測表皮電子裝置的位置。相互作用裝置780可以是被動運動捕捉標記器。相互作用裝置780也可以是主動運動捕捉標記器。在一些實施方式中，相互作用裝置780是由控制電路760控制的發光二極體(LED)。可以間歇地照射LED以允許運動捕捉系統記錄表皮電子裝置100的方位和/或移動。該資料可以被用來校準表皮電子裝置100。當根據由感測器770收集的資料估計表皮電子裝置的方位和運動時，該資料也可以用作約束。例如，來自運動捕捉系統的方位資料可以用作當使用表皮電子裝置100計算身體部位的定向時的邊界或限制(例如，如果運動捕捉系統確定臂已經旋轉了30度，則由表皮電子裝置100進行的對應計算可以被限制為30度)。在進一步的實施方式中，相互作用裝置780包括生理感測器。生理感測器可以是可穿戴感測器。生理感測器可以通過與使用者的皮膚接觸或者與使用者的皮膚接近而提供關於使用者的訊息。例如，生理感測器可以包括心率感測器、呼吸感測器、熱感測器、血壓感測器、水合作用感測器、血氧測定感測器、心電圖儀、腦電圖儀和/或肌電圖儀。
多個相互作用裝置780可以被包括在表皮電子裝置100的單個電子層107中。多個相互作用裝置780也可以位於多於一個的表皮電子裝置100上。多個表皮電子裝置100和對應的多個相互作用裝置780可以使用每個表皮電子裝置100上的通訊設備750以及每個表皮電子裝置100上的控制電路760來協調和控制。
通訊設備750可以包括在電子組件113中。通訊設備750通過通訊連接753提供往返於表皮電子裝置100的資料傳輸。通訊連接753可以是通訊設備750與資料的另一個源或接收器之間的有線或無線連接。例如，通訊連接753可以是通過無線網路(例如，WiFi、Zigbee、藍芽等)的連接、有線界面(例如，以太網、USB、火線等)或其他通訊連接(例如，紅外線、光學、超聲波等)的連接。在一些實施方式中，通訊設備750是建立通訊連接753並通過通訊連接753發送和/或接收資料/信號的無線聯網設備或有線聯網設備。
功率連接741將來自電源740的功率傳輸到電子層107中的其他元件。功率連接741將來自電源740的功率提供給通訊設備750、控制電路760、單元120以及單元120內的元件(例如相互作用裝置780和感測器770)。功率連接741可以是有線或無線連接。功率連接741可以是導線(例如，銅、鋁等)。功率連接741可以是半導體。在功率連接741是有線連接的情況下，功率連接741被配置為當電子層107的元件相對於彼此移動時保持機械完整性。例如，功率連接741可以是長度足夠長以允許元件的移動的導線，而不會導致功率連接741的變形足以中斷連接。功率連接741也可以是用於傳遞功率的無線連接(例如，直接感應、諧振磁感應等)。
電源740向電子層107內的元件提供電功率。在一個實施方式中，電源740是電池。例如，電源740可以是一次性電池、可再充電電池和/或可拆卸電池。在一些實施方式中，電源740被配置成允許在不從電子層107移除電源740的情況下對電源740進行再充電。例如，電源740可以是被配置為通過無線充電(例如，感應充電)來進行再充電。在其他實施方式中，電源740被配置成從電子層107外部的源接收直流電流。在另外的實施方式中，電源740被配置為從電子層107外部的源接收交流電流。電源740可以包括變壓器。在一些實施方式中，電源740被配置為從無線源接收功率(例如，使得電源740是被配置為通過感應接收功率的線圈)。根據各種替代實施方式，電源740可以是可以被配置為通過有線或無線源來充電的電容器、一個或多個太陽能電池、或被配置為通過微波提供功率的超材料。
繼續參照圖3B，輸入/輸出連接751可以是單元120和控制電路760之間的導線連接。輸入/輸出連接751可以被配置成允許連接彎曲和變形而不會遭受機械故障。在這種情況下，輸入/輸出連接751被配置為在表皮電子裝置100由於附接表面103的移動而變形期間維持單元120和控制電路760之間的連接。在一些實施方式中，輸入/輸出連接751允許變形，同時通過包括允許連接點彼此分離的附加長度的線來保持機械完整性。例如，輸入/輸出連接751可以是鬆弛的線以允許兩個或更多個元件相對於彼此移動並且不會導致輸入/輸出連接的機械降級。在一些實施方式中，輸入/輸出連接751是導線(例如，銅、鋁等)。輸入/輸出連接751可以是半導體。在一些實施方式中，輸入/輸出連接751是無線連接。
輸入/輸出連接751允許單元120內的元件將資料傳送到控制電路760。單元120內的元件可通過輸入/輸出連接751將資料輸出到控制電路。例如，位於單元120中的感測器770可以以電壓的形式將測量資料通過輸入/輸出連接751輸出到控制電路760。輸入/輸出連接751還允許控制電路與單元120內的元件通訊。控制電路760可以通過輸入/輸出連接751將輸入發送到單元120內的元件。例如，控制電路760可將輸入信號發送到相互作用裝置780，該輸入信號使得相互作用裝置780將藥物或化學物質遞送到附接表面103。單元120也可促進通訊。控制電路760還可以使用輸入/輸出連接751將校準信號發送到感測器770或相互作用裝置780。在一些實施方式中，功率連接741和輸入/輸出連接751被集成到單個連接中。例如，集成連接可以通過經調制的信號或者其他可改變的信號來提供功率和輸入/輸出。
在一些實施方式中，電子組件113包括控制電路760。控制電路760可以進一步包括多工器765、處理器763和記憶體761。處理器763可以被實現為通用處理器、專用積體電路(ASIC)、一個或多個現場可編程化閘陣列(FPGA)、數位信號處理器(DSP)、處理元件組或其他合適的電子處理元件。記憶體761是用於儲存用以促進在此描述的各種處理的資料和/或電腦代碼的一個或多個設備(例如，RAM、ROM、閃存、硬盤記憶體等)。記憶體761可以是或可以包括非瞬態揮發性記憶體或非揮發性記憶體。記憶體761可以包括資料庫組件、目標代碼組件、腳本組件、或用於支持在此描述的各種活動和訊息結構的任何其他類型的訊息結構。記憶體761可以可通訊地連接到處理器763，並且向處理器763提供電腦代碼或指令以用於執行在此描述的處理。多工器765可以被配置為允許多個感測器770和/或相互作用裝置780共享輸入/輸出連接751。在一些實施方式中，單元120還有助於來自多個元件的信號的多工。
在一些實施方式中，控制電路760被配置為從感測器770接收資料。例如，控制電路760可以從加速度感測器接收測量的電壓形式的加速度資料。該資料可以由控制電路760通過多工器765接收。控制電路760可以將感測器資料儲存在記憶體761中。控制電路760可以將感測器資料輸出到通訊設備750。在一些實施方式中，控制電路760還被配置為將控制信號發送到感測器770。例如，控制電路760可以通過向感測器發送控制信號來校準感測器770。控制電路760也可以關閉或打開感測器770。例如，控制電路760可以發送使單元120斷開感測器770與功率連接741的連接的控制信號。控制電路760還可以選擇使用處理器763和記憶體761從哪個感測器接收資料。控制電路760可以從通訊設備750接收控制信號。在一些實施方式中，控制電路760還利用處理器763和記憶體761生成控制信號。例如，控制電路760可以響應於從感測器接收到的異常資料而發送控制信號以關閉感測器770。響應於來自其他感測器770的資料，控制電路760還可以發送控制信號以關閉感測器770。例如，如果檢測到最小的加速度，則一些感測器770可以被關閉以便節省電源740。當使用多個感測器時，一個感測器770可以保持在開啓位置。當檢測到增加的加速活動時，控制電路760可以重新啟動或打開其餘的感測器770。
在一些實施方式中，控制電路760還被配置為從相互作用裝置780接收資料。例如，控制電路760可以從藥物輸送裝置接收藥物輸送資料。該資料可以由控制電路760通過多工器765接收。控制電路760可以將該資料儲存在記憶體761中。控制電路760可以將相互作用裝置資料輸出到通訊設備750。在一些實施方式中，控制電路760還被配置為發送控制信號到相互作用裝置780。例如，控制電路760可以發送控制信號給藥物輸送裝置，使得該裝置將藥物施用到附接表面103。控制電路760還可以關閉和打開相互作用裝置780。
控制電路760可以從電子層107中的其他元件接收信號。例如，控制電路760可以從通訊設備750接收信號。控制電路760還可以從電源740接收信號。例如，控制電路760可以從電源740接收指示有多少功率可用的信號。控制電路760可以使用其來採取進一步的行動。例如，控制電路760可以使用通訊設備750將該訊息或其他訊息傳送給另一個設備。控制電路760還可以通過控制電子層107的包括單元120、相互作用裝置780和/或感測器770的元件來採取行動。在一些實施方式中，控制電路760的功能由單元120的電路執行。例如，單元120可以包括允許單元120或單元120的網路執行控制電路760的上述功能的電晶體和/或附加元件。在其他實施方式中，控制電路760位於不在電子層107內的區域中。在一個實施方式中，通訊設備750可以發送和接收控制信號和資料。例如，外部控制電路可以利用通訊設備750在電子層107的元件(例如，感測器770和相互作用裝置780)和外部控制電路之間中繼資料來執行上述功能。
電子組件113中的感測器770可以包括被配置成測量方位資料的感測器。方位資料可以包括關於附接表面103的加速度、方位、運動、角運動和/或旋轉的資料。例如，感測器770可以包括單軸加速度計、多軸加速度計、單軸陀螺儀、多軸陀螺儀、單軸傾斜儀或多軸傾斜儀中的一個或多個。在一些實施方式中，這些感測器的組合被用於測量加速度、方位、移動、角運動和/或旋轉。在一些實施方式中，感測器770包括用於測量附接表面103的特性的感測器。例如，感測器770可以是濕度感測器、電極、溫度感測器(例如熱敏電阻，熱電偶等)、光感測器、水合感測器等。相互作用裝置780可以包括被配置為改變附接表面103或向控制電路760提供資料的裝置。例如，相互作用裝置780可以包括藥物輸送裝置、化學物質輸送裝置、電極、運動捕捉感測器、LED等。
圖4A示出了被表示為表皮電子裝置101的另一表皮電子裝置的實施方式。在一些實施方式中，表皮電子裝置101將大的元件容納在與電子組件113中的感測器和/或相互作用裝置分開的殼體中。這些大的元件可以位於包括電子層107和阻擋層109的柔性貼片(flexible patch)之外。這不同於包括電子層107內的大部分組件(例如，大部分組件在柔性貼片內)的表皮電子裝置100。示出了具有電子模組610的表皮電子裝置101。電子模組610可以保持電源740、通訊設備750和/或控制電路760中的任一個或全部。在一個實施方式中，電子模組610與視圖110所示的電子層107分開(例如，電子模組610可以容納電子組件113外部的元件，並且可以使得能夠連接到電子組件113)。電子模組610可以是包含上述元件的殼體。例如，電子模組610可以是塑料或聚合物殼體，其可以接近容納在其中的元件。電子模組610也可以是膜或其他保護套。
在一些實施方式中，電子模組610允許電源740、通訊設備750和/或控制電路760比它們在電子層107內的情況下處於更大的規模。例如，電源740可以是更大的電池。處理電路760可以是積體電路或SOC。在一些實施方式中，電子模組610通過功率連接741連接到電子層107。電子模組610可以通過功率連接741將功率從電源740提供給電子層107的元件(例如感測器、相互作用裝置等)。在進一步的實施方式中，電子模組610還通過輸入/輸出連接751連接到電子層107。電子模組610可以通過一個或多個輸入/輸出連接751連接到電子層107和/或電子組件113。這可以促進附加元件(例如感測器、相互作用裝置等)的使用。使用多個輸入/輸出連接751可以部分地或完全地減少多工的需要。
參照圖4A-4B，表皮電子裝置100和/或101可以在附接表面的一個點處使用多軸加速度計710、多軸陀螺儀715和多軸傾斜儀713的組合測量方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置(例如，方位資料)。使用這些感測器的組合，附接表面的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置可以用六個自由度來確定。可以使用感測器的多種組合來實現六個自由度的測量。
在一些實施方式中，一種類型的感測器被用作對另一感測器的測量的約束。例如，從多軸傾斜儀713收集的資料可以被用作由多軸加速度計710或多軸陀螺儀715收集的資料的約束。相對於多軸傾斜儀的重力測量的角度可以用作加速度計或陀螺儀資料集成的約束條件。在一些實施方式中，感測器是積分加速度計。在一些實施方式中，可以直接使用來自傾斜儀的測量結果(例如，相對於重力的角度)。傾斜儀測量結果還可以用來檢查由來自多軸加速度計710的資料的積分或者來自多軸陀螺儀715的資料的積分導出的方位。這可以用於限制誤差傳播。這還可以包括使用傾斜儀測量資料來驗證來自其他感測器的資料和/或驗證使用其他資料確定的表皮電子裝置的方位。
表皮電子裝置100和/或101可以使用附加的感測器組來測量附接表面的附加點處的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。表皮電子裝置100和/或101可以使用這些附加感測器(例如，多軸加速度計、多軸陀螺儀715和/或多軸傾斜儀713)來利用一個表皮電子裝置100測量附接表面103的多個點處的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。
在一些實施方式中，使用多個表皮電子裝置100在多個點處測量方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。來自多個表皮電子裝置100和/或101的測量(表皮間電子裝置(inter epidermal electronics device)測量)可以被用作對其他感測器測量和積分的約束。約束可以由處理電路513施加。在一些實施方式中，約束由控制電路760施加。
在一些實施方式中，各自具有其自己的單獨的阻擋層109和基底層105的多個電子層107(例如，多個表皮電子貼片)連接到相同的電子模組610。這可以允許在附接表面103的多個點處利用單個支撐電源740、通訊設備750和控制電路760進行測量和相互作用。
繼續參考圖4B，電子模組610可以經由通訊連接753連接到資料採集和處理設備510。資料採集和處理設備510包括通訊設備750。通訊設備750允許資料採集和處理設備510接收資料和/或控制信號以及發送資料和/或控制信號到電子模組610中的通訊設備750。在一些實施方式中，資料採集和處理設備510中的通訊設備750可以接收資料和/或控制信號以及將資料和/或控制信號發送到表皮電子裝置100和/或101的電子層107中的通信設備750。
在一些實施方式中，資料採集和處理設備510還包括處理電路513。處理電路513從表皮電子裝置100和/或101接收資料。處理電路513分析該資料。例如，處理電路513可以使用演算法來計算或估計表皮電子裝置100和/或101的方位、加速度、運動、旋轉、角速度和/或位置。這些演算法可以包括卡爾曼濾波器、動態濾波器、客製化演算法等。處理電路513可以計算或估計一個表皮電子裝置100和/或101或多個表皮電子裝置100和/或101上的一個或多個位置的方位、加速度、移動、角運動、角加速度、旋轉、角速度和/或位置。
在一些實施方式中，處理電路513還將控制信號發送到表皮電子裝置100。例如，資料採集和處理設備510的處理電路513可以使用通訊設備750向表皮電子裝置100發送控制信號以校準感測器770。為了便於上述功能，處理電路513和/或資料採集和處理設備510可以包括一個或多個處理器和記憶體。
資料採集和處理設備510可以向附加計算設備輸出關於定向、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置的資料，控制信號和/或估計或計算。資料採集和處理設備510還可以輸出到一個或多個表皮電子裝置100和/或101。這可以包括將由一個表皮電子裝置100或101採集的資料輸出到第二表皮電子裝置100或101。在一些實施方式中，資料採集和處理設備510包括使用者介面。在其他實施方式中，資料採集和處理設備510由另外的電腦控制。在一些實施方式中，資料採集和處理設備510也可以將資料輸出到另一個電腦。在一些實施方式中，具有集成在電子層107中的電源740、通訊設備750和控制電路760的表皮電子裝置100連接到資料採集和處理設備510。
圖5示出了彼此通訊的表皮電子裝置100和101的實施方式。兩個或更多個表皮電子裝置100或101可以通過通訊連接753和通訊設備750彼此通訊。通訊連接753可以是無線連接或有線連接。多個表皮電子裝置100還可以與資料採集和處理設備510通訊。使用兩個或更多個表皮電子裝置100或101允許同時測量多個點。例如，一個點的定向、加速度、運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置可以通過使用兩個或更多個表皮電子裝置100相對於另一個點來測量。
圖6示出了與使用者680一起使用的多個表皮電子裝置100的一個實施方式。在一個實施方式中，多個表皮電子裝置100附接到使用者680。表皮電子裝置100可以使用無線通訊連接753進行通訊。資料可以被傳送到可以包括處理電路513的資料採集和處理設備510。外部感測裝置550也可以用於收集關於使用者680和/或表皮電子裝置100的訊息。外部感測裝置550還可以利用無線通訊連接753進行資料通訊。
在一個實施方式中，表皮電子裝置100被放置在使用者680的各種身體部位上。例如，表皮電子裝置可以放置在手指、手、前臂、上臂、腳、腿、頭等上。在一些實施方式中，使用者680的附接表面103是他或她的皮膚。每個表皮電子裝置可以利用單軸或多軸加速度計、單軸或多軸傾斜儀、或單軸或多軸陀螺儀中的一個或其組合來測量方位。表皮電子裝置100可以使用通訊連接753和通訊設備750彼此通訊和/或與資料採集和處理設備510通訊。在該實施方式中，通訊連接753被圖示為無線連接。在一些實施方式中，表皮電子裝置100可以形成網路(例如，自組織網路)。表皮電子裝置100的網路可以將資料和控制信號傳送到表皮電子裝置100的其他網路。表皮電子裝置100的多個網路可以共享訊息。這可以允許通過單個資料採集和處理設備510從多個網路(例如，每個使用者一個網路，具有多個使用者)收集資料。
圖6進一步示出了可以使用兩個或更多個表皮電子裝置100來相對於彼此測量附接表面參數(例如，定向、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置)。如圖所示，可以相對於上臂的附接表面參數來測量前臂的附接表面參數。這允許表皮電子裝置100和資料採集和處理設備510確定前臂相對於上臂的方位或運動。以這種方式可以測量一個身體部位相對於另一個身體部位的相對方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。再例如，可以相對於手來確定手指的方位。表皮電子裝置100也可以用於測量附接表面參數的變化。可以使用這樣的改變來確定使用者的運動，諸如步態、手勢、體育活動(例如，高爾夫揮桿、俯仰運動等)等。該測量可以完全地由單個表皮電子裝置100進行或相對於另外的一個或多個表皮電子裝置100來進行。例如，當使用者的腿移動時，可以測量方位和角速度的變化。該測量可以完全通過表皮電子裝置100來進行。也可以相對於使用者680的移動的軀幹進行測量。在這種情況下，測量結果通過軀幹上的表皮電子裝置100和腿上的表皮電子裝置100收集。可以通過資料採集和處理設備510來計算相對方位和角速度。在一些實施方式中，可以使用單個表皮電子裝置100來測量多個位置處的附接表面參數。這可能包括多個身體部位上的多個位置。例如，單個表皮電子裝置100可以測量使用者680的軀幹和腿的方位。
資料採集和處理設備510可以使用各種技術來確定或估計使用者680的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。資料採集和處理設備510還可以使用相同或其他技術來確定使用者680的姿勢和/或手勢。這些技術可以包括將演算法、卡爾曼濾波器和/或其他動態濾波器應用於測量和/或應用於由一個或多個表皮電子裝置100提供的約束。例如，可以使用卡爾曼濾波器來估計附接到使用者的身體部位的表皮電子裝置100的方位。方位可以通過各種類型的狀態向量(例如歐拉角、四元數等)來描述。由於表皮電子裝置100使用的一些感測器測量角運動(例如，經由陀螺儀測量的角速度、經由加速度計測量的角加速度)而不是(例如，經由傾斜儀、場感測器等)直接測量方位，所以可以使用基於物理學的動態濾波器(例如卡爾曼濾波器)來估計方位。這樣的濾波器可以包含經由狀態傳播模型(例如，經由微分方程的連續傳播、經由狀態轉移矩陣的離散傳播)鏈接的附加狀態變量(諸如角速度和/或角加速度)。動態濾波器包含與狀態變量有關的測量(例如角加速度的相反的加速度計測量、角速度的陀螺儀測量、角度定向的傾斜儀或場測量等)，其中每一個都可以取決於單個狀態變量或多個狀態變量(例如，角運動測量通常也取決於感測器的方向，並且因此取決於方位)。動態濾波器可以包括估計這種測量中的雜訊，並且因此包括估計每個狀態變量的該估計的不確定性的雜訊；這些不確定性估計可以通過過濾器在整個過程中被跟蹤。可以容易地制定動態濾波器以處理不同的狀態矢量表示(例如，角度對四元數)、不同的測量類型(直接角度測量和/或角速度和/或角加速度的組合)以及不同的感測器(例如磁力計對傾斜儀，旋轉對環激光對振動陀螺儀)。用於身體感測器網路的各種動態濾波器的比較在“Analysis of Filtering Methods for 3D Acceleration Signals in Body Sensor Network”, Wei-zhong Wang, Bang-yu Huang, Lei Wang, Bulletin of Advanced Technology Sensors, Vol 5, No 7, 2011中介紹。用於3D定向估計的卡爾曼濾波器的演示包括：“Design, Implementation, and Experimental Results of a Quaternion-Based Kalman Filter for Human Body Motion Tracking”, Xiaoping Yun, Eric Bachmann, IEEE Transactions on Robotics, Vol 22, No 6, 2006; “Kalman-Filter-Based Orientation Determination Using Inertial/Magnetic Sensors: Observability Analysis and Performance Evaluation”, Angelo Sabatini, Sensors, September 27, 2011; “Using an Extended Kalman Filter for Rigid Body Pose Estimation”, Kjartan Halvorsen, et al, Journal of Biomechanical Engineering, Vol 127, p 475 (2005); 和“An Extended Kalman Filter for Quaternion-Based Orientation Estimation Using MARG Sensors”, Joao Marins, et al, 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Maui Oct 29 – Nov 3, 2001。在一些實施方式中，約束可以通過其他源(例如人運動模型、外部感測裝置等)來供應。在一些實施方式中，約束可以定義其中表皮電子裝置100的測量結果可被認為有效的範圍。資料採集和處理設備510可以使用卡爾曼或其他動態濾波器來組合各種測量和/或約束。這可能導致比基於一個測量或資料點的未知變量的估計更好的估計。此外，信號雜訊和不準確性可能會降低。
多個表皮電子裝置100也可以用於測量使用者680的狀態。表皮電子裝置可以用於測量使用者680的姿勢。通過測量在一個或多個位置處的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置，可以確定使用者的姿勢。例如，可以使用測量各種身體部位的傾斜儀和加速度計來確定使用者680是坐著、站立還是躺下。如果一個人正在坐著，則軀幹和腿上的傾斜儀將給出相對於重力的角度的不同讀數。指示很少或沒有加速度的對應的加速度計或陀螺儀讀數可以指示使用者680正在坐著。替代配置和感測器可以用來檢測各種姿勢。在一些實施方式中，所測量的姿勢包括在移動期間或特定類型的移動期間對一個或多個身體部位的定位。例如，表皮電子裝置100可以測量使用者680在跑步時的姿勢以確保適當的形式或被用於改善形式。例如，表皮電子裝置100可以在擺動高爾夫球桿的同時測量使用者680的姿勢以確保適當的形式或用於改善形式。在一些實施方式中，可以使用單個表皮電子裝置100來測量多個位置處的附接表面參數。
多個表皮電子裝置100可以用於測量由使用者680做出的手勢。特定身體部位的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置以及相同參數的變化可能會被測量。例如，可以使用放置在手指、手和手臂上的表皮電子裝置100來檢測使用那些身體部位做出的手勢。例如，測量那些身體部位的方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置以及相同參數的改變可以允許解釋手語。在一些實施方式中，手勢被定義為一個或多個身體部位的任何特定的一個或多個運動。表皮電子裝置100可以測量運動，並且資料採集和處理設備510可以將該運動與手勢庫進行比較。手勢庫可以包含包括手勢的運動。使用該比較，資料採集和處理設備510可以估計或確定手勢是否已經被做出。
在確定使用者680的姿勢和/或手勢時，人體模型可以與一個或多個表皮電子裝置100和資料採集和處理設備510結合使用。人體模型可以是人體運動的電腦模型，並提供根據所有可能運動的模型來檢查所測量的運動的方式。人體模型可以包括人體連接模型、肌肉骨骼模型或其他運動模型。人類連接模型可以將人建模為相互連接的一組剛體，其具有限定的形狀、利用具有限定的角度約束的關節連接。這些模型的介紹包括：“Motion Models for People Tracking”, David Fleet, Visual Analysis of Humans, Chapter 10, Springer-Verlag (2011)；和 “A 3-D Biomechanical Skeleton Model for Posture and Movement Analysis”, Moreno D’Amico, et al, Research into Spinal Deformities 5, IOS Press (2006)。基於在一個或多個身體部位上的方位感測表皮電子裝置，該限定的剛體、互連性和關節的系統可用於對姿勢和姿勢運動建立模型。該模型可以是通用的，或者可以針對個人使用者個性化。在一些實施方式中，使用由表皮電子裝置100提供的測量來調整通用或個性化模型。資料採集和處理設備可以使用人體模型來輔助確定或估計使用者680的姿勢和/或手勢。例如，當確定或估計由表皮電子裝置100測量的點的方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置時，可以將人連接模型用作對感測器測量和積分的約束。在一些實施方式中，進一步的約束包括來自諸如傾斜儀之類的附加感測器的測量。來自一個或多個傾斜儀或磁力計的測量結果可以用作對從加速度計估計的方位的檢查。這種技術可以用來限制誤差傳播。在一些實施方式中，進一步的限制還可以包括表皮間電子裝置測量。
繼續參考圖6，一個或多個外部感測裝置550可以與表皮電子裝置100結合使用。在一些實施方式中，外部感測裝置550是表皮電子裝置100外部的裝置，用於測量方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。外部感測裝置550可以是照相機或動作捕捉影像感測器。外部感測裝置550可以被用於間歇地進行測量以確定姿勢。例如，可以使用來自外部相機的影像來測量使用者680的方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。在一些實施方式中，來自無源或有源相互作用裝置780的運動捕獲影像感測器的測量結果被用於確定使用者680的方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。來自一個或多個外部感測裝置550的測量結果可被用於重置基於表皮電子裝置100的確定。例如，從外部感測裝置550取得的測量結果可以用於校準一個或多個表皮電子裝置100的感測器。在一些實施方式中，來自外部感測裝置550的測量結果可以用於更新或個性化使用者680的人體模型。人體模型還可以用作一個或多個表皮電子裝置100的感測器的校準點。相互作用裝置780也可以以相同的方式校準。在一些實施方式中，外部感測裝置550經由通訊連接753連接到資料採集和處理設備510。外部感測裝置550可以包括通訊設備750以促進經由通訊連接753的通訊。在一些實施方式中，外部感測裝置550可以經由通訊連接753和通訊設備750被連接到控制電路760。
在一個實施方式中，表皮電子裝置100使用另一位置處的天線和場源來確定其相對於另一位置的位置和/或移動。感測器770可以是或可以包括一個或多個天線。例如，一個或多個天線可以是偶極天線、環形天線、平板天線、磁力計、矢量磁力計和/或其他類型的天線中的一個或多個。表皮電子裝置100可以使用一個或多個天線來測量場源。基於對一個或多個場源的測量，表皮電子裝置100可以估計表皮電子裝置100相對於場源的位置、方位、角運動、旋轉和/或其他運動。
場源可以是任何可測量場的源。例如，場源可以是磁場源、電磁輻射(例如，微波、無線電波等)源、和/或其他可測量場的源。場源可以是微波發生器和/或天線、無線電發射器和/或天線或被配置為產生可測量場的軟體的其他組合。在一些實施方式中，可以使用自然場源，例如表皮電子裝置可以使用磁力計來測量地球的磁場，並且因此確定其方位的一個或多個角分量。表皮電子裝置100可以包括用於測量由場源生成的場的類型的一個或多個天線。表皮電子裝置100可以包括用於接收和/或測量一個或多個場源的附加軟體。例如，表皮電子裝置100可以包括接收器、信號處理軟體和/或其他軟體。
在一個實施方式中，場源由第二表皮電子裝置100發射。這可以允許第一表皮電子裝置100確定其相對於發射場源的第二表皮電子裝置100的位置、方位、角運動、旋轉和/或其他運動。方位訊息可以從另一位置發送到表皮電子裝置100，該方位訊息包含關於場源的訊息，例如，源的類型、空間場模式、頻率、方向等。場源可以是或可以被包括在相互作用裝置780中。在其他實施方式中，場源可以是固定的。例如，場源可以是產生包圍一個或多個分開的表皮電子裝置100的場的固定發射器。由於場源是固定的，所以一個或多個表皮電子裝置100可以測量相對於固定場源的各個絕對位置、方位、角運動、旋轉和/或其他運動。固定場源可以被包括在資料採集和處理設備510或另一個固定設備中。在一些實施方式中，一個或多個表皮電子裝置100可以確定它們相對於其他表皮電子裝置100的位置、方位、旋轉、角運動和/或其他運動。在一些實施方式中，通過將相關訊息與其他表皮電子裝置的相應絕對訊息相結合，表皮電子裝置可以估計其絕對位置、方位、旋轉、角運動和/或其他移動。
在一個實施方式中，表皮電子裝置100使用距離感測器(range sensor)和另一位置處的距離確定源(range-determination source)來確定其相對於另一位置(例如，第二表皮電子裝置)的位置和/或方位。距離感測器可以包括一個或多個接收器，以用於檢測由距離確定源生成的距離信號(range signal)。例如，距離確定源可以生成包括脈衝超聲波或脈衝電磁波的距離信號。距離感測器(分別為超聲波探測器或電磁探測器)可以檢測入射波，並基於到達時間來確定距離確定源和距離感測器之間的距離。單個距離感測器可以用來檢測距離本身。然而，在一些實施方式中，表皮電子裝置100包括多個距離感測器，並且使用每個與距離確定源的差別距離(differential range)來確定表皮電子裝置相對於距離確定源的方位。方位訊息可以從其他位置發送到表皮電子裝置100，該方位訊息包含關於距離確定源的訊息，例如脈衝定時、波頻率、發射模式、源的方位等。例如，可以使用兩個距離感測器以確定方位的一個角度分量，而三個距離感測器可以用於確定方位的兩個角度分量。在一個實施方式中，距離感測器和距離確定源的角色可以顛倒；這裡表皮電子裝置100可以包括多個(例如2或3個)距離確定源，並且另一位置(例如，第二表皮電子裝置)可以包括距離感測器。由距離感測器進行的差別距離測量可用於確定表皮電子裝置100的方位。在一些實施方式中，表皮電子裝置100包括一個或多個距離確定源和一個或多個距離感測器，其中在另一位置使用反射器(例如，漫射、鏡面的或逆向的(retro))，以將距離信號從距離確定源返回到距離感測器，從而允許確定表皮電子裝置100與另一個位置之間的距離和/或方位。
在進一步的實施方式中，可以使用多個場來測量相對於多個場源(固定和/或移動)的位置、方位、旋轉、角運動和/或其他運動。例如，場源可以具有不同的定時或頻率，以允許表皮電子裝置100在多個場源之間進行區分。這可以允許用於估計一個或多個表皮電子裝置的位置、旋轉和/或其它運動的附加技術。例如，表皮電子裝置100可以使用多個場源對其位置進行三角測量。
在其他上述實施方式中，絕對和/或相對位置、方位、旋轉、角運動和/或其他運動的估計可以由一個或多個表皮電子裝置100來計算。例如，可以使用在一個或多個表皮電子裝置100上的一個或多個控制電路來進行計算。表皮電子裝置100可以使用本文描述的技術中的一種或多種來傳送用於這些計算中的訊息。在其他實施方式中，遠離表皮電子裝置100執行計算。例如，一個或多個表皮電子裝置100可以將訊息(例如，場測量)傳送給資料採集和處理設備510，資料採集和處理設備510可以執行本文描述的計算。
仍然參照圖6，可以使用定位、位置、方位、旋轉和/或其他移動的測量和/或估計來執行各種動作和/或進一步的計算。方位、運動和/或位置可以用作參數來控制一個或多個相互作用裝置780。例如，方位、運動或位置可以用於控制藥物輸送系統。如果使用者680躺下(例如，如由表皮電子裝置100和/或資料採集和處理設備510確定的)，則可以指示藥物輸送系統不輸送止痛藥物。相反，如果使用者680正在移動，則藥物輸送系統可以由資料採集和處理設備510和/或控制電路760指示來施用止痛藥物。
通過在相互作用裝置被觸發之後測量方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置和/或前述項的變化，可以測量相互作用的效果。這也可以允許相互作用裝置780被校準。例如，如果測得的參數(例如，使用者680在移動期間的姿勢)沒有顯示出改善，則可以在下一次啟動相互作用裝置780時使用更大劑量
另外，可使用方位、運動和/或位置來控制感測器770。例如，如果使用者處於躺下位置，則可關閉感測器770和/或相互作用裝置780以節省功率。在一些實施方式中，本文描述的任何參數(例如，方位、姿勢、加速度等)可以被用作警報的基礎。當一個或多個特定參數超過閾值時，表皮電子裝置100可以提供警報。例如，如果檢測到諸如車禍之類的事件中的快速加速，則表皮電子裝置上的LED可以被照亮，或者以對應於嚴重性的特定顏色被照亮，以提醒觀察者關於可能的傷害。這種類型的配置也可用於其他設置(例如物理治療)。在一些實施方式中，警報由資料採集和處理設備510提供。資料採集和處理設備510可以使用顯示器來提供警報。資料採集和處理設備510可以向另一設備或電腦提供警報(例如，向移動計算設備或電話提供警報)。
現在參考圖7，根據一個實施方式示出了使用一個或多個表皮電子裝置來測量方位的方法810。提供關於與表皮電子裝置附接的表面的方位和/或角運動的資料(812)。這可以通過之前描述的任何感測器組合來完成。然後收集感測器資料(814)。例如，控制電路可以收集/獲取資料。控制電路可以部分地使用多工器來收集/獲取資料。在一些實施方式中，單元有助於多工。在一些實施方式中，感測器資料然後被傳送到資料採集和處理設備。這可以使用控制電路和通訊設備的組合來完成。對感測器資料應用演算法(816)。在一些實施方式中，資料採集和處理設備應用該演算法。在其他實施方式中，控制電路應用該演算法。可以使用一個或多個演算法，並且演算法可以執行各種功能。例如，可以使用演算法來減少信號雜訊、消除無關的資料點、生成對計算附接表面的方位和/或位置的約束等。所使用的演算法可以包括卡爾曼濾波器、動態濾波器或其他自定義濾波器。估計或計算附接表面和/或表皮電子裝置的方位、運動、旋轉和/或位置(818)。在一些實施方式中，資料採集和處理設備使用感測器資料和/或約束來估計或計算附接表面和/或表皮電子裝置的方位、運動、旋轉和/或位置。在其它實施方式中，控制電路使用感測器資料和/或約束來估計或計算附接表面和/或表皮電子裝置的方位、運動、旋轉和/或位置。在進一步的實施方式中，還使用一個或多個演算法來執行計算。除了估計附接表面和/或表皮電子裝置的方位、旋轉和/或位置之外或者替代估計附接表面和/或表皮電子裝置的方位、旋轉和/或位置，可以估計姿勢。在一些實施方式中，身體部位的位置、方位、運動和/或旋轉可以參考身體部位中/上的位置，該位置不同於附接表面的位置並因此不同於表皮電子裝置100的位置(例如前臂的參考部位可位於橈骨骨骼的中點，而附接表面位於靠近手腕的外皮膚表面上；在這種情況下，兩個位置處的位置、方位、運動和旋轉可能因直接應用的偏移而不同。在執行這些計算(例如，以確定方位或姿勢)時，資料採集和處理設備可以使用從其它來源產生的約束或檢查。例如，可以由演算法、諸如傾斜儀之類的附加感測器、和/或諸如運動捕獲影像感測器之類的外部感測裝置來提供約束。在估計或計算了附接表面的方位、旋轉、運動和/或位置之後，表面電子裝置可以通過使用感測器產生關於表皮電子裝置所附接的表面的方位和/或旋轉的資料來再次開始該循環。在一些實施方式中，如在資料流水線中那樣同時執行步驟(812)-(818)。例如，當第一組資料被用於計算方位時，第二組可以使用演算法進行過濾，第三組可以由控制電路收集，第四組可以由感測器產生。
與步驟的下一個循環同時，可以採取額外的行動。在一些實施方式中，在步驟的下一個循環開始之前採取額外的動作。在估計或計算附接表面的方位、旋轉和/或位置之後，可以校準感測器和/或相互作用裝置(820)。資料採集和處理設備可以確定需要校準感測器和/或相互作用裝置。使用來自表皮電子裝置上的其他感測器的資料、來自外部感測裝置的資料、模型和/或計算的約束，資料採集和處理設備結合控制電路可以校準感測器或相互作用裝置。在一些實施方式中，校準由控制電路單獨完成。資料採集和處理設備可能能夠覆蓋(override)由處理電路運行的預定校準演算法。除了校準感測器和/或相互作用裝置和/或控制相互作用裝置之外，還可以儲存各種類型的資料，或者可以獨立地儲儲各種類型的資料(822)。在一些實施方式中，資料由資料採集和處理設備儲存。在其他實施方式中，資料由控制電路儲存。資料可以被本地儲存在資料採集和處理設備內，或者可以被傳送到另外的電腦、顯示裝置、移動裝置等。 中，儲存結果和/或僅一部分資料。在一些實施方式中，臨時儲存資料，使得設備可以顯示資料和/或資料的圖形表示。除了校準感測器和/或相互作用裝置和/或儲存資料之外，還可以控制一個或多個相互作用裝置，或者可以獨立地控制一個或多個相互作用裝置(824)。資料採集和處理設備結合控制電路可以啟動一個或多個相互作用裝置。例如，在確定使用者的特定方位時，資料採集設備和控制電路可以啟動相互作用裝置來遞送藥物。在一些實施方式中，相互作用裝置在沒有來自資料採集和處理設備的輸入的情況下由控制電路控制。
現在參考圖8，根據一個實施方式示出了表皮電子裝置的操作方法900。附接表皮電子裝置(902)。表皮電子裝置被附接到附接表面103，該附接表面103可以包括皮膚、骨骼、肌肉組織、心臟、肺等。在一些實施方式中，附接表面103是附接或將附接到皮膚或其他器官的繃帶。獲取感測器資料(904)。獲取感測器資料可以包括測量附接表面103的一個或多個參數。在一些實施方式中，表皮電子裝置100中的感測器770測量附接表面103的一個或多個參數。例如，感測器770可以測量附接表面103的方位，如通過表皮電子裝置100中的電子層107的方位所近似的。感測器770還可以測量附接表面103的方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置的變化率。在一些實施方式中，通過控制電路760或資料採集和處理設備510來計算這些參數的變化率。收集感測器資料(906)。例如，感測器資料由控制電路收集。這可以使用控制電路760內的多工器765來完成。處理資料(908)。例如，控制電路760可以使用處理器763和記憶體761來計算表皮電子裝置100的方位。可以通過各種技術來處理資料以估計或計算表皮電子裝置100的方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。例如，控制電路760可以使用卡爾曼濾波器、動態濾波器或其他演算法來計算或估計表皮電子裝置100的定向。控制電路760還可以使用制定計算中的約束，例如，來自表皮電子裝置100中的其他感測器770的資料、來自另一表皮電子裝置100的資料、來自外部感測裝置550的資料和/或模型。控制電路760還可以監測感測器770以進行不規則的測量。
在獲取和處理資料之後，顯示資料(922)。在一些實施方式中，控制電路760將資料發送到資料採集和處理設備510以進行顯示。在其他實施方式中，資料採集和處理設備510顯示資料。所顯示的資料可以是以下的一個或其組合：附接表面的原始感測器資料，約束，模型，經處理的資料，估計的方位，加速度，運動，角運動，旋轉，角速度，角加速度和/或位置，位置、方位、步態和/或姿勢的圖形表示等。在一些實施方式中，資料顯示在另一電腦或設備上，資料採集和處理設備510發送相關訊息到該另一電腦或設備。方法900可以通過利用表皮電子裝置100的感測器770測量一個或多個參數來再次開始。在一些實施方式中，在顯示資料之前發生若干次迭代。在一些實施方式中，僅發生步驟的一次迭代。
在一些實施方式中，在控制電路760處理資料之後發送控制信號(910)。控制信號可以被發送到感測器770和/或相互作用裝置780。在控制信號被發送到感測器770的情況下，控制感測器770(912)。這可以包括校準感測器770。這還可以包括打開或關閉感測器770。在控制信號被發送到相互作用裝置780的情況下，控制相互作用裝置780(914)。這可以包括啟動相互作用裝置780，例如，用藥物輸送裝置輸送藥物。控制相互作用裝置780還可以包括開啓或關閉相互作用裝置780。在控制感測器770或控制相互作用裝置780之後，該方法可以通過利用表皮電子裝置100的感測器770測量一個或多個參數而再次開始。
在一些實施方式中，控制電路760在資料已被處理之後使用通訊設備750和通訊連接753輸出資料。在其它實施方式中，輸出的資料可能以前沒有被處理過(例如，控制電路760可以在沒有估計或計算方位的情況下輸出來自感測器770的測量資料)。資料可以被輸出到資料採集和處理設備510。在一些實施方式中，資料被輸出到其他設備。例如，可以將資料輸出到其他表皮電子裝置100或輸出到電腦而不輸出到資料採集和處理設備510。輸出的資料可以被採集和處理。在一些實施方式中，資料由資料採集和處理設備510採集和處理。資料採集和處理設備510可以利用表皮電子裝置100通過通訊設備750和通訊連接753獲取資料。資料可以通過各種技術處理以估計或計算表皮電子裝置100的方位、加速度、運動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置。例如，資料採集和處理設備510可以使用卡爾曼濾波器、動態濾波器、或其他演算法來計算或估計表皮電子裝置100的方位。資料採集和處理設備510還可以使用約束(例如，來自表皮電子裝置100中的其他感測器770的資料、來自另一表皮電子裝置100的資料、來自外部感測裝置550的資料和/或模型)來進行計算。在進一步的實施方式中，可以在從感測器770獲取資料和由資料採集和處理設備510處理資料之後發送控制信號。資料採集和處理設備510可以在獲取和處理資料之後發送控制信號。可以使用通訊設備750和通訊連接753將控制信號發送到控制電路760。在一些實施方式中，控制電路760使用傳送的資料或訊息來發送控制信號，如資料採集和處理設備510所指示的。控制電路760還可以基於控制電路760進行的計算來向一個或多個相互作用裝置780和/或一個或多個感測器770發送控制信號。例如，控制電路760可以發送校準控制信號到感測器770以進行在由控制電路760檢測到外部測量之後進行校正。
應該注意的是，雖然圖7-8提供了操作表皮電子裝置100的各種示例，但是可以使用其他步驟和/或元件，並且所有這樣的實施方式都在本公開的範圍內。例如，使用表皮電子裝置100的方法810可以包括額外的步驟或元件。感測器770可產生關於方位、加速度、移動、角運動、旋轉、角速度、角加速度和/或位置或任何其他測量特性(例如，濕度)的資料。在一些實施方式中，單元120執行多工感測器輸出的功能。在這種情況下，控制電路760的功能可以由單元120和/或資料採集和處理設備510執行。在一些實施方式中，資料採集和處理設備510的功能由控制電路760執行。例如，控制電路760可被配置為將演算法應用於感測器資料並估計或計算附接表面103的方位、旋轉和/或位置。在進一步的示例中，表皮電子裝置的操作方法900可包括附加的步驟或元件。方法900的各個步驟可以同時執行(例如，如在流水線中一樣)。其他步驟和元件可以用於與本文所公開的關於表皮電子裝置的元件及其功能和表皮電子裝置的功能一致的圖7和8所示的方法中。
還描述了用於監測重複性壓力損傷和關節炎的系統和方法。重複性壓力損傷可能包括肌腱、神經和其他軟組織的損傷，這是由於處於生物力學上有害的位置中的身體部位的重複的和有力的物理運動或振動以及持續定位所造成的，並且可能表現為麻木、疼痛和肌肉消瘦和肌肉弱化。該系統和方法包括從靠近受試者的身體部位定位的一個或多個生理感測器和運動感測器生成感測信號。在一個實施方式中，本文描述的系統和方法可以用於通過從一個或多個生理感測器和運動感測器生成感測信號來監測和治療醫學狀況並通過一個或多個效應器的作用向身體部位提供影響，所述一個或多個生理感測器和運動感測器被配置成監測受試者的一個或多個生理狀況以及身體部位的一個或多個運動或位置。所述醫學狀況可以包括但不限於：基於關節的非炎症狀況(例如關節痛、骨關節炎)、基於關節的炎症狀況(例如，類風濕性關節炎、牛皮癬性關節炎、關節炎、僵直性脊柱炎、青少年特發性關節炎和系統性紅斑狼瘡)、基於交感神經的病症(例如肌腱端炎(enthesitis))、基於肌腱的病症(例如，肌腱炎、腱鞘炎)、基於韌帶的病症(例如扭傷)、基於神經卡壓或壓迫的病症或綜合徵(例如，腕管卡壓、肘管卡壓、跗骨管卡壓、橈神經卡壓、感覺異常性股痛)等。例如，腕管綜合徵是一種腕管卡壓，涉及正中神經在通過腕管進入腕部時的壓迫，並且可能與職業因素有關(參見例如Palmer, Best Pract Res Clin Rheumatol. Feb 2011; 25(1): 15-29，其通過引用併入本文)。
在一個實施方式中，本文描述的系統和方法採用一個或多個生理感測器來監測受試者的一個或多個生理狀況，並響應於此生成感測信號。生理感測器包括但不限於：肌電圖儀、應變感測器、溫度感測器、光學感測器(例如LED)和聲學感測器。
在一個實施方式中，本文描述的系統和方法使用一個或多個運動感測器來監測受試者的身體部位的移動或位置，並響應於此而生成感測信號。運動感測器包括但不限於：被配置為測量身體部位的重複運動的感測器、被配置為測量身體部位的運動的重複次數的感測器、被配置為測量身體部位的運動的速度的感測器、被配置為測量身體部位的移動持續時間的感測器、被配置為測量身體部位相對於第二身體部位的位置的感測器、以及被配置為測量身體部位的運動的角度的感測器。
在一個實施方式中，本文描述的系統和方法使用一個或多個效應器來響應於由感測器組件生成的感測信號的處理而影響身體部位。效應器包括但不限於觸覺刺激器(例如，被配置為提供關於身體部位的位置的觸覺指示的觸覺刺激器)以及神經刺激器(例如被配置為提供神經傳導的治療刺激或電阻塞的神經刺激器)。
在圖9中所示的實施方式中，系統1000被配置成監測和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況。系統1000包括基底1002、感測器組件1004、處理器1006和效應器1008。在一個實施方式中，系統1000包括監測生理狀況、位置狀況和運動狀況的表皮電子系統(EES)，以用於監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況有關的醫學狀況。 EES描述了電子系統類別，該電子系統類別提供適合於與皮膚表面接觸的厚度、有效彈性模量和柔性(參見例如Kim等人的Epidermal Electronics, Science, Vol. 333, 838-843 (2011)和Yeo等人的Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin, Advanced Materials Vol. 25(20), 2773–2778 (2013)，其通過引用併入本文)，並且可以結合感測器(例如，生理感測器、溫度感測器、應變感測器)和相關聯的電路(例如，電晶體、二極體、光電探測器、射頻元件、電容器、振蕩器)。
基底1002是被配置成與受試者的皮膚表面接合的可變形(例如，柔性、可拉伸)基底。基底1002的可變形性質促進了與皮膚表面的相互作用/界面，皮膚表面通常是低模量且可變形的天然表面。例如，基底1002可以包括彈性體聚合物、水膠體膜、奈米膜(例如矽奈米膜)或其他可變形材料中的一種或多種。例如，基底1002可以包括一個或多個塗層。基底1002可以根據各種機制被定位在皮膚表面附近，所述機制包括但不限於：通過黏合材料貼到皮膚上以及通過外部壓力(例如由纏繞在身體部位上的材料(例如，織物，服裝等)提供的壓力)保持在適當位置。在一個實施方式中，基底1002被配置為可逆地變形以與安裝基底1002的身體部位的皮膚表面的變形配合。在一個實施方式中，基底1002包括透氣彈性體片材，EES的電子元件駐留在該彈性體片材(參見例如Kim等人，其通過引用併入本文)上，其被配置為與皮膚表面相接合。在一個實施方式中，基底1002包括由相對的結構化彈性體基底限定的微流體封裝，EES的電子元件在相對的結構化彈性體基底之間駐留(參見例如，Xu等人的Soft Microfluidic Assemblies of Sensors, Circuits, and Radios for the Skin, Science, Vol. 344, 70-74 (2014)，其通過引用併入本文)。
基底1002也可以被配置為與特定身體部位的皮膚表面相互作用。在示例實施方式中，身體部位包括手指、手、手腕、腳趾、腳、腳踝、手臂、肘、腿、膝、肩、臀、脊部(例如，鄰近頸椎、胸椎、腰椎、骶骨和尾骨脊柱中的一個或多個的區域)、肋部(例如靠近肋骨的區域，例如肋骨附接脊柱的區域)、軀幹、頸部和頭部區域(例如面部、頭皮)。例如，基底1002可以符合管狀結構以促進與手指或腳趾的相互作用(參見例如Ying等人的Silicon nanomembranes for fingertip electronics, Nanotechnology, Vol. 23, No. 34, 1-7 (2012)，其通過引用併入本文)。在圖10所示的實施方式中，系統1000被定位在受試者的手腕1100上，以用於監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎相關的醫學狀況或與手腕或緊鄰手腕的其他身體部位(包括但不限於手、一個或多個手指以及手臂)相關的其他醫學狀況。
參考圖9-14，感測器組件1004包括運動感測器1010和生理感測器1012。感測器組件1004被配置為基於運動感測器1010檢測到的身體部位的移動以及生理感測器1012檢測到的身體部位的生理參數來生成一個或多個感測信號。在一個實施方式中，運動感測器1010包括加速度計(例如，加速度計1400)和接近度感測器(例如接近度感測器1402)中的一個或多個以檢測身體部位的移動並響應於此產生感測信號。接近度感測器可以包括紅外感測器(例如，紅外感測器1404)和光學感測器(例如光學感測器1406)中的一個或多個。在一個實施方式中，接近度感測器被配置為感測接近系統1000所位於的身體部位的第二身體部位。例如，系統1000可以被定位在受試者的手腕上，並且運動感測器1010可以包括接近度感測器，該接近度感測器被配置為檢測接近手腕的另一身體部位(例如，手、手掌、手臂、手指、肩膀等)的存在、位置、角度和運動中的一個或多個。在一個實施方式中，接近度感測器被配置為感測與皮膚表面的另一部分或與另一身體部位接合的設備。例如，系統1000可以定位在受試者的身體部位上，並且第二系統1000定位在該身體部位附近或定位在另一個身體部位上，其中系統1000的運動感測器1010的接近度感測器可以感測第二系統1000的存在、位置、角度和移動中的一個或多個。
運動感測器1010被配置為檢測身體部位的運動和身體部位的位置中的一個或多個。身體部位可以是與系統1000界面的部分，或者可以是接近系統1000所界面的部分。在一個實施方式中，運動感測器1010基於身體部位的重複運動來生成感測信號。例如，系統1000可以定位在受試者的手腕上，並且運動感測器1010測量手腕的反覆撓曲或彎曲，以諸如移動手或一個或多個手指。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的運動的重複次數。例如，系統1000可以定位在受試者的手指上，並且運動感測器1010測量特定手指撓曲或彎曲的重複的次數。測量重複次數可以包括但不限於：測量已經發生了零次重複、測量有限次數的重複、測量在指定時間段內重複的次數、並且確定重複次數超過閾值次數(例如，受試者處於重複性勞損的危險中的閾值)。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的移動的速度。例如，系統1000可以定位在受試者的腳踝上，並且運動感測器1010測量腳踝的運動速度(例如，在步行運動期間在腳踝彎曲期間的運動速度、在步行運動期間相對於地面的運動速度中的一個或多個)或其他運動的速度。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的移動的持續時間。持續時間可以包括在一段時間內(例如，包含多次重複的移動的持續時間)的總移動持續時間和用於單次重複移動的總移動持續時間中的一個或多個。例如，系統1000可以定位在受試者的手指上，並且運動感測器1010測量在一段時間內彎曲或撓曲手指的運動的持續時間以及手指的單次重複的運動(諸如相對於手掌、手或手腕的運動)的持續時間中的一個或多個。測量運動的時間段可以包括但不限於分鐘、小時、受試者醒來和活躍的一天中的一部分、一天或更長的持續時間。在一個實施方式中，感測器組件1004被配置成在一段時間內測量身體部位的佈置(disposition)。例如，感測器組件1004可以隨著時間推移測量身體部位的佈置，同時在身體部位處於靜止時、處於運動時以及保持在非靜止位置的位置中(例如，緊張)時中的一個或多個。在一個實施方式中，在身體部位和第二身體部位中的一個或多個的運動期間，運動感測器1010測量身體部位的佈置，系統1000相對於第二身體部位定位在該身體部位上。例如，系統1000可以定位在受試者的指骨/趾骨上，並且運動感測器1010在指骨/趾骨或手腕/腳踝的運動期間測量指骨/趾骨相對於受試者的手腕或腳踝的佈置。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的移動角度。例如，系統1000可以定位在受試者的手臂上，並且運動感測器1010測量手臂(例如相對於軀幹、相對於手臂的靜止位置、相對於另一個身體部位等等)的運動角度。通過運動感測器1010對身體部位的重複運動、身體部位運動的重複次數、身體部位運動的速度、身體部位運動的持續時間、身體部位相對於第二身體部位的佈置以及身體部位的運動角度的測量提供訊息，該訊息可以有助於由系統1000確定受試者是否具有重複性壓力損傷或是否有重複性壓力損傷的風險，並且可以提供關於利用系統1000治療或避免特定重複性壓力損傷的動作的資料。
生理感測器1012被配置為檢測系統1000所位於的受試者的生理參數。在一個實施方式中，生理感測器1012檢測由系統1000所連接的身體部位和系統1000所連接的部位附近的身體部位中的一個或多個提供的局部化生理參數。生理感測器1012還可以被配置為檢測系統1000所位於的受試者的系統生理參數。在一個實施方式中，生理感測器1012包括肌電描記器(EMG)(圖13示出肌電圖儀1408)，例如被配置為監測靠近系統1000所位於的身體部位的肌肉組織的電生理學活動的感測器電極。在一個實施方式中，生理感測器1012包括應變感測器(例如，應變感測器1410)。例如，應變感測器可以是位於皮膚表面之上的基於矽奈米膜的感測器，以測量基於應變的生理參數(參見例如Son等人的Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders, Nature Nanotechnology, Vol. 9, 397–404 (2014)，其通過引用併入本文)。在一個實施方式中，生理感測器1012包括溫度感測器(例如，溫度感測器1412)。例如，溫度感測器可以包括但不限於：單點溫度感測器、空間成像溫度感測器、和被配置為微型加熱元件或致動器的微型溫度感測器(例如，包含薄金屬的細蛇紋狀特徵的一個或多個微型溫度感測器、或具有奈米級膜的PIN二極體)(參見例如Webb等人的Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin, Nature Materials, Vol. 12, 938-944 (2013)，其通過引用併入本文)。在一個實施方式中，生理感測器1012包括光學感測器(例如，光學感測器1414)，其被配置為測量系統1000所位於的身體部位的光學特性。例如，光學感測器可以包括但不限於發光二極體(LED)(例如，發光二極體1416)、與光電感測器協作的LED、諸如照相機之類的成像裝置等等。在一個實施方式中，生理感測器1012包括聲學感測器(例如聲學感測器1418)。聲學感測器可以提供關於關節的運動的資料，所述關節包括但不限於：腕關節、肘關節、肩關節、踝關節、膝關節和髖關節。
處理器1006被配置為接收來自感測器組件1004的一個或多個感測信號並處理該感測信號，以便將控制信號提供給系統1000的部分，諸如提供給效應器1008。在一個實施方式中，處理器1006是耦合到基底1002的常駐裝置元件。替代地，處理器1006可以遠離基底1002定位，並且可以經由相關聯的無線通訊方法發送和接收信號，該信號包括但不限於：聲通訊信號、光通訊信號、無線電通訊信號、紅外通訊信號、超聲波通訊信號等。處理器1006可以包括微處理器、中央處理單元(CPU)、數位信號處理器(DSP)、專用積體電路(ASIC)、現場可編程化閘陣列(FPGA)等或者其任何組合，並且可以包括分立的數字或類比電路元件或電子元件或其組合。在一個實施方式中，計算設備包括具有多個預定義邏輯元件的一個或多個ASIC。在一個實施方式中，計算設備包括具有多個可編程邏輯命令的一個或多個FPGA。
效應器1008可操作地耦合到處理器1006，並響應於處理器1006的控制而影響身體部位，以預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況中的一個或多個。在一個實施方式中，效應器1008包括觸覺刺激器(例如，觸覺刺激器1420)和神經刺激器(例如，神經刺激器1422)中的一個或多個。觸覺刺激器可以向受試者提供關於身體部位的位置的指示。例如，感測器組件1004可以生成關於系統1000所處的身體部位的位置的一個或多個感測信號，其中處理器1006接收感測信號並且指示效應器1008(例如，觸覺刺激器)向使用者提供關於位置的指示，例如通過向使用者提供振動響應。在一個實施方式中，處理器1006確定身體部位的位置是生物力學上有害的位置。例如，處理器1006可以將由感測器組件1004生成的一個或多個感測信號與指示儲存在常駐或遠端記憶體設備中的勞損的參考資料進行比較。然後，處理器1006可以指示觸覺刺激器例如通過提供振動效果來影響身體部位，以提供身體部位的位置是生物力學上有害的位置的指示。在一個實施方式中，處理器1006確定身體部位已經維持當前位置的持續時間長於閾值持續時間。例如，處理器1006可以將由感測器組件1004生成的關於身體部位處於特定位置中的持續時間的一個或多個感測信號與儲存在常駐或遠端記憶體設備中的閾值持續時間進行比較。閾值持續時間可以基於指示何時可能發生重複性壓力損傷的生物力學資料。然後，處理器1006可以指示觸覺刺激器例如通過提供振動效果來影響身體部位，以提供身體部位已經保持當前位置的持續時間長於閾值持續時間的指示。
效應器1008可以包括神經刺激器，該神經刺激器被配置成向系統1000所位於的受試者中的一個或多個神經提供電刺激。在一個實施方式中，神經刺激器產生電流或脈衝以治療性地刺激接近系統1000所位於的身體部位附近的神經。治療性刺激可用於治療或避免受試者的重複性壓力損傷。在一個實施方式中，神經刺激器被配置成刺激接近系統1000所位於的身體部位的神經的神經傳導。刺激神經傳導誘導身體部位的移動或身體部位的感覺。例如，感測器組件1004基於通過運動感測器1010檢測身體部位的移動或位置以及通過生理感測器1012檢測身體部位的生理參數來生成一個或多個感測信號，其中處理器1006接收一個或多個感測信號，並引導效應器1008通過產生電流或脈衝來影響身體部位，以刺激接近系統1000所位於的身體部位的神經的神經傳導，從而導致身體部位的運動或引起身體部位的感覺。在一個實施方式中，神經刺激器被配置為在將身體部位保持在特定位置的閾值時間段之後刺激神經傳導。例如，運動感測器1010可以在時距上提供關於身體部位的位置的一個或多個感測信號。當一個或多個感測信號在對應於閾值持續時間的時距的時段上不顯著偏離時，系統1000可以推斷出身體部位保持在特定位置內。閾值持續時間可以對應於身體部位受到勞損風險或受到增加的勞損風險的時間。
在一個實施方式中，神經刺激器被配置為電氣阻斷靠近系統1000所位於的身體部位的神經的神經傳導。例如，神經刺激器產生電流或脈衝來干擾、阻斷、改變等神經的神經傳導。阻斷神經傳導可以抑制受試者的痛覺感受器。例如，感測器組件1004基於通過運動感測器1010檢測的身體部位的移動和通過生理感測器1012檢測的身體部位的生理參數來生成一個或多個感測信號，其中處理器1006接收該一個或多個感測信號，並且引導效應器1008通過產生電流或脈衝來影響身體部位，以阻斷靠近系統1000所位於的身體部位的神經的神經傳導，從而抑制受試者的痛覺感受器。在一個實施方式中，神經傳導的阻斷可以抑制身體部位的移動。例如，在感測器組件1004生成指示身體部位保持在生物力學有害位置的一個或多個感測信號的情況下，處理器1006可以控制效應器1008以阻斷緊鄰身體部位的神經的神經傳導，從而抑制身體部位從維持在生物力學有害位置或重新定位到生物力學有害位置的運動。用於抑制身體部位運動的其它指示器包括但不限於指示重複性壓力損傷的重複運動、將身體部位保持在一位置超過閾值持續時間等。
在一個實施方式中，如圖11所示，系統1000包括配置成向系統1000的一個或多個元件(包括但不限於感測器組件1004、處理器1006和效應器1008)供電的電源1200。在一個實施方式中，電源1200是耦合到基底1002的常駐裝置元件。常駐裝置元件的示例包括但不限於電池(例如，薄膜電池)和被配置為將光能轉換為電能以供系統1000的元件使用的太陽能電池(例如， 基於矽的太陽能電池)。在一個實施方式中，電源1200包括遠離基底1002定位的一個或多個元件，其通過相關聯的無線功率方法(包括但不限於功率信號的電感耦合)傳輸功率信號。在這樣的實施方式中，系統1000包括位於基底1002上的一個或多個元件，其被配置為以下操作中的一個或多個：接收、處理和分配源自遠離基底1002定位的元件的功率信號。例如，系統1000可以包括耦合到基底1002的無線功率線圈，該無線功率線圈被配置成接收遠端功率信號，例如源自遠端傳輸線圈的遠端功率信號(參見，例如，Kim等人，其通過引用併入本文)。
在一個實施方式中，如圖12所示，系統1000包括可由處理器1006訪問的比較模組1300，以將由感測器組件1004的運動感測器1010檢測到的身體部位的移動和由感測器組件1004的生理感測器1012檢測到的身體部位的生理參數與指示勞損的參考資料進行比較。在一個實施方式中，處理器1006通過訪問電腦記憶體1302來訪問比較模組1300，電腦記憶體1302可以包括但不限於：隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、閃存或其它記憶體技術、CD-ROM、數位多功能光碟(DVD)或其他光碟記憶體、磁帶盒、磁帶、磁碟記憶體或其它磁性儲存設備或可以用於儲存由比較模組1300維護並且可以由處理器1006或其他訪問設備訪問的期望訊息的任何其他介質。參考資料可以由系統1000的電腦記憶體1302儲存，可以由處理器1006經由無線裝置訪問，或者可以通過另一方法可用於處理器1006。參考資料可以包括涉及急性或創傷性損傷的生理和生物力學訊息，所述急性或創傷性損傷包括但不限於肌肉或軟組織(例如，韌帶、肌腱、肌腱端(enthesis)、或其他結締組織)的應變、扭傷或撕裂。參考資料可以包括涉及長期或慢性醫學狀況的生理和生物力學訊息，所述長期或慢性醫學狀況可以包括但不限於：基於關節的非炎症狀況(例如關節痛、骨關節炎)、基於關節的炎症狀況(例如，類風濕性關節炎、牛皮癬性關節炎、關節炎、僵直性脊柱炎、青少年特發性關節炎和系統性紅斑狼瘡)、基於肌腱端的病症(例如肌腱端炎)、基於肌腱的病症(例如，肌腱炎、腱鞘炎)、基於韌帶的病症(例如慢性扭傷)、基於神經卡壓或壓迫的病症或綜合徵(例如，腕管卡壓、肘管卡壓、跗骨管卡壓、橈神經卡壓、感覺異常性股痛)等。通過實施比較模組1300的協議，處理器1006可以將由感測器組件1004獲得的與身體部位有關的移動、位置和生理資料與表示勞損的參考資料進行比較，並作出關於發生身體部位勞損的風險或者可能性的確定。在一個實施方式中，處理器1006基於從感測器組件1004接收的資料與參考資料之間的比較來進一步確定將由效應器1008執行的動作。例如，在處理器1006確定身體部位處於引起勞損的相對較高風險的情況下，處理器1006可以控制效應器1008採取第一動作(例如電學地影響神經傳導)，而如果處理器1006確定身體部位處於引起勞損的較低風險中時，處理器1006可控制效應器1008採取第二動作(例如，向受試者提供可見、可聽或觸覺的警告)。
在一個實施方式中，如圖14所示，系統1000還包括被配置為傳送來自系統1000的訊息的報告器1500。來自報告器1500的訊息可以以以下方式中的一種或多種提供：視覺地(例如視覺訊息)、可聽地(例如聽覺訊息)以及作為資料(例如，與要傳送的訊息相關聯的一個或多個資料信號)。在一個實施方式中，報告器1500報告效應器1008的致動、身體部位的檢測到的移動或位置以及檢測到的生理狀況中的一個或多個。報告器1500可以提供關於身體部位的移動、位置和生理狀況的警告或指令。例如，報告器1500可以被配置為報告對身體部位的生物力學有害的定位的風險的警告。生物力學上有害的定位可以影響重複性勞損的風險(例如，如由實現比較模組1300的處理器1006所確定的)。在一個實施方式中，報告器1500被配置為報告移動身體部位的指令。報告器1500可以與效應器1008結合起作用，以便在效應器1008的作用時，例如當經由效應器1008的觸覺刺激器發生觸覺刺激時，向受試者提供視覺或聽覺環境。在一個實施方式中，報告器1500包括被配置為利用系統1000向受試者報告、傳達或以其他方式提供訊息的顯示器1502。顯示器1502可以包括但不限於：圖形使用者介面(GUI)、觸控螢幕組件(例如，電容器觸控螢幕)、液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)顯示器和基於投影的顯示器。在一個實施方式中，報告器1500包括被配置為將訊息從系統1000發送到遠程位置1506(例如，遠程實體、遠程設備等)的發射器1504。在一個實施方式中，遠程位置包括通訊設備，諸如移動通訊設備和電腦系統中的一個或多個，包括但不限於：移動計算設備(例如，手持式便攜式電腦、個人數位助理(PDA))、膝上型電腦、筆記型電腦、平板電腦等)、移動電話設備(例如移動電話和智能電話)、包括與智能電話和平板電腦(例如平板電腦)相關聯的功能的設備、便攜式遊戲設備、便攜式媒體多媒體播放器、多媒體設備、衛星導航設備(例如全球定位系統(GPS)導航設備)、電子書閱讀器設備(eReader)、智能電視(TV)設備、表面計算設備(例如桌面電腦)、個人電腦(PC)設備以及採用基於觸摸的人機介面的其他設備。報告器1500可以經由一個或多個連接和無線通訊機制(圖14顯示無線通訊機制1508)與遠程位置1506通訊(例如，發送和接收通訊信號)，該通訊信號包括但不限於聲通訊信號、光通訊信號、無線電通訊信號、紅外通訊信號、超聲波通訊信號等。
在一個實施方式中，遠程位置1506包括被配置為儲存和執行一個或多個電腦可執行程序的電腦系統，由此報告器可以與電腦系統交互(例如，遠程訪問、執行等)並修改儲存在電腦系統上的程序。例如，圖14顯示包括其上儲存有電腦可執行程序1512的電腦系統1510的遠程位置1506。在一個實施方式中，由報告器1500提供給電腦系統1510的訊息被用於填充程序的字段，例如與重複性壓力損傷的風險相關的字段。在一個實施方式中，程序1512包括調度軟體，該調度軟體被配置為提供人員調度功能，諸如將人員調度到組織結構內的特定任務，同時考慮與人員參與的各種任務相關聯的重複性壓力損傷的風險並且包括由報告器1500提供的與系統1000界面的個人的重複性壓力損傷的實際風險的實際資料。例如，調度軟體可以包括指令，指令當由電腦系統1510上的電腦處理器執行時，使電腦系統1510提供實時的人員調度。報告器1500可以基於測量的移動、位置和生理狀況為與系統1000界面的一個或多個個體提供與重複性壓力損傷的風險相關聯的訊息，以便程序1512進行實時的人員調度分配，諸如基本上即時或實時地確定人員分配，以便在個人基礎上、在組織基礎上等方面將重複性壓力損傷的風險降至最低。
作為另一個例子，調度軟體可以包括在由電腦系統1510上的電腦處理器執行時使得電腦系統1510提供長期的人員調度的指令。報告器1500可以基於測量的移動、位置和生理狀況為與系統1000界面的一個或多個個體提供與重複性壓力損傷的風險相關聯的訊息，以便程序1512做出長期的人員調度分配，例如隨著時間的推移對人員分配進行確定，以便在個人基礎上、在組織基礎上等方面將重複性壓力損傷的風險降至最低。
作為另一個例子，調度軟體可以包括在由電腦系統1510上的電腦處理器執行時使電腦系統1510提供人員跟蹤的指令。報告器1500可以基於測量的移動、位置和生理狀況為與系統1000界面的一個或多個個體提供與重複性壓力損傷的風險相關聯的訊息，以便程序1512追蹤與特定個體相關的重複性壓力損傷的風險，這可以與跟蹤個體的特定分配相協調，以便根據個人處理的特定分配來確定個體重複性壓力損傷的風險。由報告器1500提供的訊息可以用來追蹤個體與一組個體相比的重複性壓力損傷風險的傾向性，例如以確定特定個體是否參與比該組更加生物力學有害的活動，以確定是否特定個體參與比該組更加生物力學有害的定位(例如，個體具有執行與具體工作分配相關的各種任務的不適當形式)等等。
圖15A示出了可以實現系統1000的實施方式的示例環境。如圖所示，系統1000位於受試者的手指1600a上。在一個實施方式中，系統1000還包括第二裝置，該第二裝置被配置為基於檢測到的第二裝置所處的身體部位的移動、位置和生理參數來生成一個或多個感測信號。然後，第二裝置可以影響其所處的身體部位，如本文關於系統1000的效應器1008所描述的。例如，如圖15A所示，系統1000包括位於受試者的同一隻手的另一手指1600b上的第二裝置1602，但是可以使用其他位置配置，其他位置配置包括但不限於：將第二裝置1602定位在同一手指1600a的不同部分上、或將第二裝置1602定位在手、手腕、腳趾、腳、腳踝、手臂、肘、腿、膝、肩、髖、脊椎部分(例如鄰近頸椎、胸椎、腰椎、骶骨和尾骨中的一個或多個的區域)、肋骨部分(例如靠近肋骨的區域，例如肋骨附接脊柱的區域)、軀幹、頸部和頭部區域(例如 ，臉、頭皮)上。
在一個實施方式中，圖15B中示出了其示例，第二裝置1602包括可變形基底1604、感測器組件1606、處理器1608和效應器1610。第二裝置1602結合表皮電子系統(EES)以監測用於監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況的生理、位置和運動狀況。可變形基底1604是被構造成與受試者的皮膚表面相接合的可變形(例如，柔性、可拉伸)基底。基底1604的可變形性質促進了與皮膚表面的相互作用/界面，皮膚表面通常是低模量且可變形的自然表面。在一個實施方式中，基底1604的結構與在此描述的基底1002的結構相似或相同，具有相應的功能。
如圖15B所示，第二裝置1602的感測器組件1606包括運動感測器1612和生理感測器1614。感測器組件1606被配置為基於通過運動感測器1612檢測到的身體部位的運動或位置以及通過生理感測器1614檢測到的身體部位的生理參數來生成一個或多個感測信號。在一個實施方式中，感測器組件1606、運動感測器1612和生理感測器1614的結構分別與如在此描述的感測器組件1004，運動感測器1010和生理感測器1012的結構相似或相同，包括但不限於加速度計、接近度感測器、肌電圖儀(EMG)、應變感測器、溫度感測器、光學感測器和聲學感測器，具有相應的功能。
處理器1608被配置為接收來自感測器組件1606的一個或多個感測信號並且處理感測信號以便向第二裝置1602的部分(例如，向效應器1610)提供控制信號。在一個實施方式中，處理器1608的結構與在此描述的處理器1006的結構相似或相同，具有相應的功能。
效應器1610可操作地耦合到處理器1608並且響應於處理器1608的控制而影響身體部位以預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其它醫學狀況相關的醫學狀況中的一個或多個。例如，基於來自感測器組件1606的一個或多個感測信號的處理，效應器1610在處理器1608的控制下影響手指1600b。在一個實施方式中，效應器1610的結構與此處描述的效應器1008的結構類似或相同，包括但不限於觸覺刺激器和神經刺激器，具有相應的功能。
在一個實施方式中，系統1000的一個或多個元件與第二裝置1602交互。系統1000的一個或多個元件和第二裝置1602被配置為檢測系統1000的相應的其他元件和第二裝置1602的存在。例如，系統1000的運動感測器1010可以感測第二裝置1602的一個或多個屬性以檢測手指1600b上的第二裝置的存在，並且第二裝置1602的運動感測器1612可以感測系統1000的一個或多個屬性，諸如感測定位在手指1600a上的基底1002的存在，以檢測系統1000的存在。在一個實施方式中，系統1000的運動感測器1010可以感測手指1600b的一個或多個特性來檢測手指1600b的存在、手指1600b相對於手指1600a的接近度以及手指1600b相對於手指1600a的佈置中的一個或多個。在一個實施方式中，第二裝置的運動感測器1612可感測手指1600a的一個或多個屬性，以檢測手指1600a的存在、手指1600a相對於手指1600b的接近度以及手指1600a相對於手指1600b的佈置中的一個或多個。
在一個實施方式中，如圖15B所示，第二裝置1602包括通訊界面1616，以經由一個或多個連接(例如，有線連接)通訊機制和無線通訊機制(包括但不限於聲通訊信號、光通訊信號、無線通訊信號、紅外通訊信號、超聲通訊信號等)從第二裝置1602發送通訊信號以及從遠程位置或設備接收通訊信號。圖15B示出了一個實施方式，其中所述通訊界面1616包括被配置為從所述第二裝置1602傳送訊息的報告器1618。來自報告器1618訊息可以以以下方式中的一種或多種提供：視覺地(例如視覺訊息)、可聽地(例如聽覺訊息)以及作為資料(例如，與要傳送的訊息相關聯的一個或多個資料信號)。在一個實施方式中，報告器1618的結構和功能與本文所述的報告器1500的結構和功能類似或相同。
在實施方式中，第二裝置1602的通訊界面1616有利於第二裝置1602和系統1000的其他元件(包括但不限於處理器1006和報告器1500)之間的通訊和交互。因此，通訊界面1616促進第二裝置1602與系統1000的其他元件之間的資料傳輸。資料可以包括但不限於與以下項中的一個或多個相關聯的訊息：效應器(例如效應器1008、效應器1610)的致動，(例如，由運動感測器1010、運動感測器1612感測的)身體部位的檢測到的運動或位置，(由生理感測器1012、生理感測器1614感測的)狀況，關於身體部位的移動、位置和生理狀況的警告或指示，關於身體部位的移動、位置和生理狀況的警告或指令已經被報告的指示，身體部位相對於另一身體部位的位置，以及第二裝置1602相對於系統1000的一個或多個元件的位置。
現在參考圖16，示出了其中可以實現實施方式的示例環境1700。環境1700包括第一系統1702、第二系統1704以及耦合在第一系統1702和第二系統1704之間的通訊界面1706。第一系統1702和第二系統1704被配置為監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況，並且使用表皮電子系統(EES)來監測用於監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況的生理狀況、位置狀況和運動狀況。通訊界面1706有助於在第一系統1702和第二系統1704之間傳輸一個或多個通訊信號。如圖所示，第一系統1702包括：可變形基底1708，其被配置為與特定身體部位的皮膚表面相互作用；包括運動感測器1712和生理感測器1714的感測器組件1710，其被配置為基於由運動感測器1712對身體部位的移動的檢測和由生理感測器1714對身體部位的生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號；處理器1716，其經配置以從感測器組件1710接收一個或多個感測信號且處理該感測信號以便向第一系統1702的部分提供控制信號；以及效應器1718，其可操作地耦合到處理器1716以響應於處理器1716的控制來影響身體部位，以預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況中的一個或多個。基底1708、感測器組件1710、處理器1716和效應器1718可分別對應於基底1002、感測器組件1004、處理器1006和效應器1008。第二系統1704包括：可變形基底1720，其被配置為與特定身體部位的皮膚表面相互作用；包括運動感測器1724和生理感測器1726的感測器組件1722，其被配置為基於由運動感測器1724對身體部位的移動的檢測和由生理感測器1726對身體部位的生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號；處理器1728，其經配置以從感測器組件1722接收一個或多個感測信號且處理該感測信號以便向第二系統1704的部分提供控制信號；以及效應器1730，其可操作地耦合到處理器1728以響應於處理器1728的控制來影響身體部位，以預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況中的一個或多個。基底1720、感測器組件1722、處理器1728和效應器1730可以分別對應於基底1604、感測器組件1606、處理器1608和效應器1610。通訊界面1706便於第一系統1702和第二系統1704之間的通訊，並且可以促進第一系統1702和第二系統1704中的一個或多個與遠程設備或位置的通訊。在一個實施方式中，通訊界面1706包括與第一系統1702和第二系統1706中的一個或多個相關聯的報告器，諸如參照報告器1500和報告器1618所描述的。在一個實施方式中，示例環境1700包括與第一系統1702、第二系統1704和通訊界面1706中的一個或多個進行電力通訊的電源。例如，電源可以遠離第一系統1702、第二系統1704和通訊界面1706定位並且向第一系統1702、第二系統1704和通訊界面1706提供一個或多個無線功率信號。
圖17示出了用於監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況相關的醫學狀況的方法1800。方法1800示出了在框1802中經由表皮電子系統(EES)檢測身體部位的位置和移動中的至少一種。例如，設置在基於EES的系統(諸如系統1000)上的運動感測器1010可以檢測身體部位的位置和移動中的至少一種，如本文所述。方法1800還包括在框1804中基於對身體部位的位置和移動中的至少一種的檢測來生成一個或多個感測信號。例如，運動感測器1010可以基於檢測身體部位的位置和移動中的至少一種來生成一個或多個感測信號，如本文所述。方法1800還包括在框1806中處理一個或多個感測信號以確定引起重複性壓力損傷的風險。例如，處理器1006可以接收從感測器組件1004的運動感測器1010產生的一個或多個感測信號並且可以處理該一個或多個感測信號以確定引起重複性壓力損傷的風險，諸如通過訪問和執行比較模組1300來確定，如本文所述。方法1800進一步包括在框1808中執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險。例如，處理器1006可以向效應器1008提供一個或多個控制信號以影響身體部位，從而降低引起重複性壓力損傷的風險，如本文所述。
圖18示出了圖17中所示的方法1800的另外的方面。框1806示出了處理一個或多個感測信號以確定引起重複性壓力損傷的風險，並且包括可選框1900，可選框1900示出了將一個或多個感測信號與指示勞損的參考資料進行比較，以確定引起勞損的風險。例如，處理器1006可以訪問並執行比較模組1300，以將由感測器組件1004生成的一個或多個感測信號與表示勞損的參考資料進行比較。框1900還包括可選框1902，可選框1902示出了基於將一個或多個感測信號與指示勞損的參考資料進行比較來確定要執行的動作。例如，處理器1006可以基於一個或多個感測信號與指示勞損的參考資料的比較來確定效應器1008要採取哪個動作：在確保立即動作的情況下，處理器1006可以確定經由效應器1008刺激神經傳導，從而引起身體部位的移動；在重複性壓力損傷的風險較小的情況下，處理器1006可以確定經由效應器1008提供觸覺模擬。
圖19描繪了圖17中所示的方法1800的其他方面。框1808示出了執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險，並且包括可選框2000，可選框2000示出了報告引起重複性勞損的風險的確定以降低該風險。框2000包括示出了提供風險的觸覺指示的可選框2002。框2002包括可選框2004和可選框2006，可選框2004示出了提供風險的基於振動的指示，可選框2006示出了提供關於身體部位的位置的觸覺指示。框2006包括可選框2008和框2010，可選框2008示出了提供位置是生物力學有害位置的觸覺指示，框2010示出了提供身體部位已經處於該位置長於閾值持續時間的觸覺指示。
圖20描繪了圖19中所示的方法1800的其他方面。框1808示出了執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險，並且包括可選框2000，可選框2000示出了報告引起重複性勞損的風險的確定以降低該風險。框2000包括可選框2100，框2100示出了提供風險的視覺指示。框2100包括可選框2102，其示出了提供關於身體部位的位置的視覺指示。框2102包括可選框2104以及可選框2106，框2104示出了提供該位置是生物力學有害位置的視覺指示，框2106示出了提供身體部位已經處於該位置長於閾值持續時間的視覺指示。
圖21描繪了圖19中所示的方法1800的另外的方面。框1808示出了執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險，並且包括可選框2000，框2000示出了報告引起重複性勞損的風險的確定以降低該風險。框2000包括可選框2200，框2200示出了提供風險的聽覺指示。框2200包括可選框2202，框2202示出了提供關於身體部位的位置的聽覺指示。框2202包括可選框2204以及可選框2206，框2204示出了提供該位置是生物力學有害位置的聽覺指示，框2206示出了提供身體部位已經處於該位置長於閾值持續時間的聽覺指示。
圖22描繪了圖19中示出的方法1800的另外的方面。框1808示出了執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險，並且包括可選框2000，框2000示出了報告引起重複性勞損的風險的確定以降低該風險。框2000包括可選框2300、2302、2304和2306。框2300示出了報告配置成執行動作的效應器的致動、身體部位的檢測到的移動或檢測到的生理狀況中的至少一種。框2302示出了提供對身體部位的生物力學有害定位的風險的警告。框2304示出了提供移動身體部位的指令。框2306示出了將決定傳達給遠程位置，並且包括示出了與儲存在電腦系統上的程序交互的可選框2308和示出了修改儲存在電腦系統上的程式的可選框2310。
圖23描繪了圖17中所示的方法1800的另外的方面。框1808示出了執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險，並且包括示出刺激接近身體部位的神經的可選框2400。框2400包括可選框2402，框2402示出了通過刺激接近身體部位的神經的神經傳導而引起身體部位的移動或感覺中的至少一種。框2402包括可選框2404，框2404示出了通過在將身體部位保持在特定位置的閾值時間段之後刺激神經的神經傳導而引起身體部位的移動或感覺中的至少一種。
圖24描繪了圖17中所示的方法1800的另外的方面。框1808示出了執行動作以降低引起重複性壓力損傷的風險，並且包括可選框2500，框2500示出了電阻擋鄰近身體部位的神經的神經傳導。框2500包括可選框2502以及可選框2504，框2502示出了電阻斷鄰近身體部位的神經的神經傳導以抑制痛覺感受器，框2504示出了電阻擋鄰近身體部位的神經的神經傳導以抑制身體部位的移動。
圖25示出了圖17中示出的方法1800的另外的方面。框1802示出了經由表皮電子系統(EES)檢測身體部位的位置和移動中的至少一種，並且包括可選框2600、2602、2604、2606、2608和2610。框2600示出了經由表皮電子系統(EES)測量身體部位的重複運動。框2602示出經由表皮電子系統(EES)測量身體部位的移動的重複次數。框2604示出經由表皮電子系統(EES)測量身體部位的移動速度。框2606示出了經由表皮電子系統(EES)測量身體部位的移動的持續時間。框2608示出了經由表皮電子系統(EES)測量身體部位相對於第二身體部位的佈置。框2610示出了經由表皮電子系統(EES)測量身體部位的移動角度。
圖26描繪了圖17中所示的方法1800的其他方面，並且包括可選框2700以及可選框2702，框2700示出了經由表皮電子系統(EES)檢測身體部位的生理參數，框2702示出了基於檢測身體部位的生理參數而生成一個或多個感測信號。
圖27示出了圖26中所示的方法1800的另外的方面。框2700示出了經由表皮電子系統(EES)檢測身體部位的生理參數，並且包括可選框2800、2802、2804、2806和2808。框2800示出了檢測身體部位的溫度。框2802示出了檢測身體部位的應變。框2804示出了檢測身體部位的血流量。框2806示出檢測身體部位的血液氧合量。框2808示出了檢測身體部位的電活動。
圖28描繪了圖17中所示的方法1800的另外的方面，並且包括可選框2900，框2900示出了經由表皮電子系統(EES)檢測身體部位的佈置。框2900包括可選框2902以及可選框2904，框2902示出了經由表皮電子系統(EES)檢測鄰近身體部位的關節的角度，框2904示出了經由表皮電子系統(EES)檢測在一段時間內身體部位的佈置。
圖29描繪了圖17中所示的方法1800的其他方面，並且包括可選框3000以及可選框3002，框3000示出了經由表皮電子系統(EES)檢測與身體部位和另一身體部位中的至少一種界面的設備，框3002示出了將通訊信號發送到該設備。框3002包括可選框3004，框3004示出了將基於對身體部位的位置和運動中的至少一種的檢測而生成的一個或多個感測信號傳送到該設備。
圖30描繪了圖17中所示的方法1800的另外的方面，並且包括可選框3100，框3100示出了經由表皮電子系統(EES)檢測鄰近身體部位的第二身體部位的位置和移動中的至少一種。
還描述了用於監測和治療疼痛和相關病症的系、裝置和方法。疼痛可以歸因於許多生理和神經疾病，並且可以根據各種疼痛狀態由個體受試者體驗。在一個實施方式中，疼痛狀態包括疼痛類型、疼痛程度、疼痛質量或其組合。例如，疼痛狀態可以包括無痛狀態、疼痛發作、疼痛模式、慢性疼痛、急性疼痛、混合疼痛狀態、痛覺過敏性疼痛狀態、異常疼痛狀態(an allodynic pain state)、突發性疼痛狀態、神經性疼痛狀態、傷害性疼痛狀態、非傷害性疼痛狀態、其組合等。疼痛類型可以包括例如傷害性疼痛(例如，由於機械的、熱的和/或化學的相互作用)、軀體痛、神經性疼痛、內臟痛、淺表性疼痛和心因性疼痛，其中各種疼痛類型可以根據特定化的生物系統或位置(例如，肌肉骨骼、神經病理學等)被體驗或可以是非本地化的。例如，疼痛類型可以包括自發性疼痛(例如，在沒有刺激的情況下發生)、誘發的疼痛(例如響應於刺激發生的)、連續性疼痛或間歇性疼痛。例如，疼痛級別可以包括疼痛的強度、嚴重程度或程度。疼痛質量可以包括但不限於強度、銳度(sharpness)、鈍度、灼熱、寒冷、壓痛、瘙癢、抽筋、放射、刺痛、悸動、酸痛、疲倦、深度、震動或電的、刺痛等、以及其組合。例如，評估疼痛狀態的評估工具可以包括儀器或儀器的組合和被設計用於監測生理反應的相關軟體，該生理反應包括化學變化、生物電勢、肌肉活化及其變化。評估疼痛狀態的評估工具可以例如包括儀器或儀器的組合(例如，運動感測器、生理感測器或其組合)以及被設計成監測本文所述的自主反應的相關軟體。例如，評估疼痛狀態的評估工具可以包括主觀工具，如疼痛質量評估量表和McGill疼痛問卷。在一個實施方式中，主觀工具可以向系統1000提供與基線或比較性疼痛級別相關聯的資料，其又可以用作閾值疼痛級別或其他比較性疼痛指標。
疼痛在人類和動物種群中普遍存在。僅舉幾例，據報導大多數人群(60%至85%)在其一生中的某個時間點經歷背部肌源疼痛，約30%的人群經歷由肌筋膜觸發點引起的疼痛，約有五千萬美國人患有關節炎(如骨關節炎或炎性關節炎)，而至少有30%的中度慢性疼痛患者和超過50%的嚴重慢性疼痛患者不能獲得足夠的疼痛緩解。因此，疼痛代表尋求醫生治療的個人的共同因素等。與傳統疼痛治療和缺乏疼痛治療(例如，工資損失、殘疾、醫療設施成本等)相關的成本對整個社會具有很大的影響。例如，據報導，2003年僅關節炎的總經濟影響是1280億美元，這是基於因為殘疾和其他間接費用造成的工資損失。另外，疼痛和運動本質上是相互關聯的。已知運動與疼痛及其疾病的病因、效果、預防和治療有關。本文描述的系統、裝置和方法從位於受試者的身體部位附近的一個或多個生理感測器和運動感測器生成感測信號，以提供個體受試者的生理狀態(例如疼痛狀態)的指示。在一個實施方式中，本文描述的系統和方法可用於通過從一個或多個生理感測器和運動感測器生成感測信號來監測和治療個體受試者所經歷的疼痛並通過一個或多個效應器的作用向身體部位提供效果，所述生理感測器和運動感測器被配置成監測個體受試者的一個或多個生理參數以及個體受試者身體部位的一個或多個移動或位置。例如，系統、裝置和方法可以使用超聲換能器作為效應器來影響個體受試者，諸如以治療與身體部位的移動相關的疼痛、與生理參數相關的疼痛或其組合。
在實施方式中，身體部位的移動可以指示個體經歷的疼痛。例如，運動會引起疼痛的有意識或無意識的恐懼會改變身體部位的移動，表明急性或慢性疼痛。例如，對急性疼痛或慢性疼痛的生理適應可引起身體部位的移動功能的短期或長期變化(例如增加或抑制肌肉活動)，並且因此可指示疼痛。例如，身體部位運動的改變可以表現為運動的顯著最小化或影響身體部位(例如肌肉)的激動、守衛運動、笨拙的步態、跛行、活動或壓力的重新分配、加載的修改、明顯使用非優勢肢體、減少輸出力、不使用身體部位、呼吸功能障礙、夾板等。例如，有意識的或無意識的應對機制(例如，做鬼臉，身體部位的明顯摩擦或按摩等)可能指示疼痛。例如，不自主的反應(例如反射、痙攣等)可以指示疼痛。在實施方式中，個體的身體部位的移動可以是疼痛的來源、誘因或惡化疼痛，並且因此可以確定特定的移動與疼痛相關聯。例如，某些運動可以在時間上重複地與疼痛的增加(例如，如通過化學感測器、電生理感測器、生物電位感測器等進行測量的自主反應的變化所表明的，或者通過主觀報告所表明的)相關聯。在實施方式中，個體的身體部位的移動可以是對疼痛的預防性治療或治療性處理。例如，缺少運動或重複運動可以指示疼痛風險增加，而感測和記錄的指示適當治療或預防運動的運動可以指示疼痛風險降低。在一個實施方式中，肌肉疲勞可以與肌肉疼痛相關，可以誘發肌肉疼痛，或可以是肌肉疼痛的指標。
在一個實施方式中，身體部位的移動可以提供何時可以使用或應該使用效應器進行治療的指示。例如，當身體部位正在經歷(例如，先前或同時)確定為與疼痛增加相關聯的運動時，系統、裝置和方法可以使用效應器向個體受試者提供治療，例如作為姑息治療。例如，當在個體受試者的身體部位中沒有運動或個體受試者已經靜止閾值時間段以上的一段時間時，系統、裝置和方法可以使用效應器向個體受試者提供治療。治療個體受試者以誘發運動可以是預防措施(例如，以誘導運動以預防關節痛、肌痛或壓瘡的發作)。例如，在個體受試者處於休息狀態(例如，當前沒有經歷實質性的移動(例如鍛鍊、行走、手勢語等))時，系統、裝置和方法可以利用效應器向個體受試者提供治療。在休息狀態期間治療個體受試者可以提供方便且無中斷的機制來治療個體受試者經歷的疼痛(例如，慢性或長期疼痛)。
在一個實施方式中，本文描述的系統和方法採用一個或多個生理感測器來監測受試者的一個或多個生理狀況，並響應於此生成感測信號。生理感測器可以包括但不限於：電生理感測器、心電圖儀、眼電圖儀、顯微神經描記電極(microneurography electrode)、肌動描記器(myograph)、肌電圖儀(例如表面肌電圖儀)、聲學肌動感測器(acoustic myography sensor)、機械學肌動描記器感測器(mechanomyography sensor)、加速度計肌動感測器、應變感測器、壓力感測器、溫度感測器、光學感測器(例如，LED、脈搏血氧計等)、近紅外感測器、皮膚電導感測器、生物阻抗感測器、pH感測器、聲學感測器、化學感測器。
在一個實施方式中，本文描述的系統和方法採用一個或多個運動感測器來監測個體受試者的身體部位的移動或位置，並響應於此而生成感測信號。運動感測器可以包括但不限於：定向感測器、加速度計、接近度感測器(例如，紅外感測器、光學感測器等)、力感測器、壓力感測器、被配置為測量身體部位的重複運動的感測器、被配置為測量身體部位的運動的重複次數的感測器、被配置為測量身體部位的運動的速度的感測器、被配置為測量身體部位的運動的持續時間的感測器、被構造成測量身體部位相對於第二身體部位的佈置的感測器、以及被配置成測量身體部位的移動角度的感測器。身體部位的移動可以指示個體經受的疼痛，可以指示疼痛風險，可以指示疼痛源，可以提供關於何時可以使用治療的指示，或者其組合。
在一個實施方式中，本文描述的系統和方法使用一個或多個效應器來響應於處理由感測器組件生成的感測信號而影響身體部位。例如，所述一個或多個效應器可以包括一個或多個超聲換能器，所述超聲換能器包括但不限於：超聲換能器陣列、配置成生成低強度超聲信號的超聲換能器、配置成生成高強度聚焦超聲信號的超聲換能器、被配置為生成作為低劑量的高頻超聲信號的超聲信號的超聲換能器、被配置為脈衝地生成超聲信號的超聲換能器、被配置為連續地生成超聲信號的超聲換能器、被配置為根據多個治療模式生成超聲信號的超聲換能器、被配置為根據多個超聲頻率生成超聲信號的超聲換能器、被配置為放置在個體受試者的身體部位上的不同位置的超聲換能器。一個或多個效應器可以包括但不限於：電極、磁刺激器、光刺激器(例如，被配置為產生紅外光的光刺激器、被配置為產生低強度脈衝紅外光的光刺激器等，以及它們的組合)、熱刺激器及其組合。
在一個實施方式中，總體上參考圖9-14和31-36，系統1000(或疼痛治療裝置)被配置用於監測和治療個體受試者所經受的疼痛。系統1000包括基底1002、感測器組件1004、處理器1006和效應器1008，用於放置在個體受試者上以監測個體受試者，以指示疼痛並且通過效應器1008的動作來治療疼痛。在實施方式中，系統1000包括表皮電子系統(EES)或裝有表皮電子裝置的裝置，以監測用於監測、預防和治療個體受試者所經歷的疼痛的生理狀況、位置狀況和運動狀況。基底1002被配置為符合個體受試者的身體部位的輪廓(例如，肢體的曲率)、被配置為與身體部位的皮膚表面界面，或其組合。例如，基底1002可以包括被配置成與身體部位(包括但不限於身體部位的皮膚表面)接合併與其符合的可變形(例如，順從、柔性、可拉伸等)材料。身體部位在圖10中被示出為手腕1100，然而，系統100可以被定位在任何身體部位上，任何身體部位包括但不限於：手臂、肘、手腕、手、手指、腿、臀部、膝蓋、腳踝、腳、腳趾、面部區域、頭部區域(例如，靠近面部或頭部的一個或多個頭部肌肉)、頸部區域、軀幹區域、脊椎部分、骶髂關節等或其皮膚部分。基底1002的柔韌特性(例如柔韌性和可拉伸性)促進與身體部位(包括通常低模量和可變形的自然皮膚表面)的相互作用/界面。在一個實施方式中，基底1002可以包括可拉伸/柔性織物、紙或聚合物(例如，天然或合成彈性體聚合物、聚酰亞胺、聚乙烯、有機聚合物(如PDMS)、亞二甲苯基、聚對二甲苯、無機聚合物、生物聚合物、復合材料或其任何組合)、薄膜(例如水膠體膜)、膜(例如奈米膜，如矽奈米膜)、透氣彈性體片或其它可變形的(例如，可拉伸的、柔韌的、柔軟的)材料。基底1002可以根據各種機制被定位在皮膚表面附近，所述機制包括但不限於：通過黏合材料附接到皮膚上，通過外部壓力(例如由纏繞或圍繞身體部位的材料(例如織物、服裝、手套、繃帶等)提供的壓力)保持在適當位置，固定在紡織品、織物、服裝、附件(例如手套、襪子、手指套等)中等等。
在一個實施方式中，系統1000包括至少一個柔性或可拉伸電子元件。例如，感測器組件1004(例如，如本文所述的運動感測器1010、生理感測器1012等)、處理器(和相關聯的電路)1006或效應器1008中的至少一個可以包括耦合到基底1002的柔性或可拉伸電子元件或由其形成。例如，這些元件之間或電路內的互連(未示出)可以包括柔性或可拉伸電子元件(例如，允許可拉伸互連的蛇形導電跡線)或由其形成，並且耦合到基底1002。例如，電源(例如，本文描述的電源1200)可以包括柔性或可拉伸電子元件或由柔性或可拉伸電子元件形成，並且可以耦合到基底1002。在一個實施方式中，所述至少一個柔性或可拉伸電子元件包括波浪形、彎曲、網格(例如，開放式網格)、扣環或蛇形幾何體中的至少一種。在一個實施方式中，所述至少一個柔性或可拉伸電子元件包括至少一個奈米線、至少一個奈米帶或至少一個奈米膜。例如，系統1000可以包括一個或多個多功能電子單元，該一個或多個多功能電子單元包括包含感測器組件(例如，感測器組件1004)、效應器(例如效應器1008)和經由相關聯的電路(例如，與處理器1006)通訊的電源(例如電源1200)的可拉伸/柔性系統，包括駐留在可變形基底(例如，基底1002)中或上的互連。
在一個實施方式中，系統1000可以包括至少一個超薄電子元件。例如，超薄(例如，小於20微米)電子元件可以包括變薄的晶片(例如，結合到聚合物基底的變薄的矽晶片)、超薄芯片等。例如，超薄電路可以包括通過利用紫外(UV)光刻和蝕刻的蒸發沈積而在諸如聚對二甲苯之類的可變形基底(例如，基底1002)上形成的導電層。例如，感測器組件1004、處理器1006或效應器1008中的至少一個可以包括超薄電子元件。
在一個實施方式中，系統1000可以包括至少一個導電的線、紗線或織物。例如，感測器組件1004、處理器1006或效應器1008可以包括至少一個導電的線或紗線。導電的線、紗線或織物可以被配置為提供足夠的電流以引發例如電子元件之間的有線或無線耦合中的至少一種。例如，導電的線、紗線或織物可以形成處理器1006(或其電路)或形成被配置為在一個或多個感測器組件1004、一個或多個效應器108或系統1000的其他電路之間進行通訊的其他電路。例如，導電的線、紗線或紡織物可以形成被配置成在多個多功能電子單元之間進行通訊的電路的至少一部分，每個多功能電子單元包括一個或多個感測器組件1004、一個或多個效應器1008和處理器1006。導電的纖維、線和紗線可以包括金屬材料、半金屬材料、半絕緣材料、半導體材料(例如矽和砷化鎵)或透明導電材料(例如銦錫氧化物(ITO)材料)。導電的線或紗線可以使用例如編織、針織或刺繡嵌入到紡織品中，或者可以使用諸如黏合之類的非織造生產技術來附接。例如，具有彎曲構型的導電紗線可以(例如通過縫合或通過黏附)被附接到彈性紡織品，並且可以形成測量個體的一個或多個身體特徵的感測器組件1004的全部或部分，例如，因為諸如由於特定的皮膚外形等而改變彎曲構型。
感測器組件1004耦合到基底1002並且包括運動感測器1010和生理感測器1012。感測器組件1004被配置為基於通過運動感測器1010對身體部位的移動的檢測以及通過生理感測器1012對身體部位的生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號。一個或多個感測信號可以與身體部位的一個或多個移動、身體部位的一個或多個生理參數或其組合相關聯。在圖31所示的實施方式中，運動感測器1010包括方位感測器3200(例如，參考圖1A至8描述的單元120)、加速度計(例如，加速度計1400)和接近度感測器(例如，接近度感測器1402)，以檢測身體部位的移動並且響應於此而生成感測信號。例如，方位感測器3200可以包括單軸加速度計、一對相對排列的單軸加速度計、配置為測量場源的天線、距離感測器、多軸加速度計、陀螺儀、傾斜儀或其組合中的一個或多個，如本文所述，以基於身體部位的方位或方位變化來測量身體部位的移動。接近度感測器1402可以包括紅外感測器(例如，紅外感測器1404)和光學感測器(例如光學感測器1406)中的一個或多個。在一個實施方式中，接近度感測器被配置為感測接近系統1000所位於的身體部位的第二身體部位。例如，系統1000可以定位在個體受試者的手腕上，並且運動感測器1010可以包括接近度感測器，該接近度感測器被配置為檢測接近手腕的另一身體部位(例如，手、手掌、手臂、手指、肩膀等)的存在、位置、角度和運動中的一個或多個。在一個實施方式中，接近度感測器1402被配置成感測與皮膚表面的另一部分或與另一身體部位界面的裝置。例如，系統1000可以定位在個體受試者的身體部位上，而第二系統1000定位在身體部位附近或定位在另一個身體部位上，其中系統1000的運動感測器1010的接近度感測器可以感測第二系統1000的存在、位置、角度和運動中的一個或多個。在一個實施方式中，運動感測器1010包括壓力感測器，該壓力感測器可以是單獨的感測器，或者被併入作為方位感測器3200或接近度感測器1402中的一個或多個的元件。壓力感測器可以(例如，經由感測信號)提供關於個體或其身體部位是否已經空閒持續超過閾值持續時間的時間段的指示，這又可以為效應器1008的操作提供指標。例如，治療個體受試者以誘導移動可以是預防措施(例如，誘導移動以預防關節痛、肌痛或壓瘡的發作)。
運動感測器1010被配置為檢測身體部位的移動和身體部位的位置中的一個或多個。身體部位的移動、身體部位的位置或其組合可以指示個體受試者的疼痛狀態。例如，對運動會引起疼痛的有意識或無意識的恐懼會改變身體部位的移動，表明急性或慢性疼痛。例如，對急性疼痛或慢性疼痛的生理適應可引起身體部位的移動功能的短期或長期變化(例如增加或抑制的肌肉活動)，並且因此可指示疼痛。例如，身體部位運動的改變可以表現為運動的顯著最小化或影響身體部位(例如肌肉)的激動、守衛運動、笨拙的步態、跛行、活動或壓力的重新分配、加載的修改、明顯使用非優勢肢體、減少輸出力、不使用身體部位、呼吸功能障礙、夾板等。例如，有意識的或無意識的應對機制(例如，做鬼臉、身體部位的明顯摩擦或按摩等)可以指示疼痛。例如，不自主的反應(例如反射、痙攣等)可以指示疼痛。在實施方式中，個體的身體部位的移動可以是疼痛的來源、疼痛的誘因或惡化疼痛，並且因此可以確定特定的移動與疼痛相關聯。身體部位的移動、身體部位的位置或其組合可以指示個體受試者經歷的疼痛增加的風險，例如，當運動已經被確定為與疼痛在時間上相關時(例如，如自主反應的改變所指示的)或者當運動(例如，運動不足)或運動的重複指示疼痛風險時。這些移動的檢測可促進處理器1006確定個體受試者的生理狀態，這可有助於確定是否通過效應器1008的作用來治療個體受試者。此外，身體部位的移動可提供關於何時可以採用效應器1008進行治療的指示。例如，處理器1006可以(例如，經由一個或多個控制信號，諸如電控制信號)指示效應器1008在個體受試者靜止時(例如，當前不經歷實質性的移動，如鍛鍊、散步、簽字等)向個體受試者提供治療。例如，處理器1006可以指示效應器1008在身體部位正在進行被(例如，先前或同時)確定為與疼痛增加相關聯的運動時向個體受試者提供治療(例如作為姑息治療)。例如，處理器1006可以指示效應器1008在個體受試者的身體部位中缺少運動或者個體受試者已經靜止持續超過閾值時間的時間段時向個體受試者提供治療。治療個體受試者以誘發運動可以是預防措施(例如，誘導運動以預防關節痛、肌痛或壓瘡的發作)。
身體部位可以是與系統1000界面的部分，或者可以是接近與系統1000界面的部分的部分。在一個實施方式中，運動感測器1010基於身體部位的重複運動來生成感測信號。例如，系統1000可以定位在受試者的手腕上，並且運動感測器1010諸如在手或一個或多個手指的移動期間測量手腕的反復撓曲或彎曲。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的運動的重複次數。例如，系統1000可以定位在受試者的手指上，並且運動感測器1010測量特定手指彎曲或撓曲的重複次數。測量重複次數可以包括但不限於：測量已經發生了零次重複、測量有限次數的重複、測量在指定時間段內的重複次數、以及確定重複次數超過閾值數量(例如，受試者處於疼痛風險中的閾值)。重複次數的測量可以通過例如存在於運動感測器1010、處理器1006或其組合中的計數器3202或計時器3204中的一個或多個來促進。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的移動的速度。例如，系統1000可以定位在受試者的腳踝上，並且運動感測器1010測量腳踝的運動速度，諸如在步行運動期間在腳踝彎曲期間的運動速度、在步行運動期間相對於地面的運動或其他運動的速度中的一個或多個。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的移動的持續時間。持續時間可以包括在一段時間內(例如，包含多次重複的移動的持續時間)的總移動持續時間和用於單次重複移動的總移動持續時間中的一個或多個。計時器3204可以促進這種持續時間測量。例如，系統1000可以被定位在個人受試者的面頰上或接近個人受試者的面部肌肉，並且運動感測器1010測量面頰或面部肌肉收縮的持續時間(例如，以指示鬼臉或其他與身體部位的疼痛相關的運動)。測量運動的時間段可以包括但不限於：秒(例如，10秒、30秒)、一分鐘、20分鐘、30分鐘、一小時、一天中受試者清醒並活躍的一部分、一天中受試者睡眠或不活動的一部分、一天、或更長的持續時間。在一個實施方式中，感測器組件1004被配置成在一段時間內測量身體部位的佈置。例如，當身體部位是靜止、運動和保持在不是靜止位置(例如張緊)的位置中的一個或多個時，感測器組件1004可以隨著時間推移測量身體部位的佈置。在一個實施方式中，在身體部位和第二身體部位中的一個或多個的運動期間，運動感測器1010測量系統1000所位於的身體部位相對於第二身體部位的佈置。例如，系統1000可以定位在受試者的指骨/趾骨上，並且運動感測器1010在指骨/趾骨或手腕/腳踝的運動期間測量指骨/趾骨相對於受試者的手腕或腳踝的佈置。在一個實施方式中，運動感測器1010測量身體部位的移動角度。例如，系統1000可以定位在受試者的手臂上，並且運動感測器1010測量手臂(例如，相對於軀幹、相對於手臂的靜止位置、相對於另一個身體部位等)的運動角度。通過運動感測器1010測量身體部位的重複運動、身體部位的移動的重複次數、身體部位的移動速度、身體部位的移動持續時間、身體部位相對於第二身體部位的佈置以及身體部位的移動角度中的一個或多個提供了訊息，該訊息可以幫助系統1000確定受試者是否正在經歷疼痛或者有遭受疼痛(例如延遲性發作性疼痛或重複性損傷性疼痛)的風險，例如確定運動是否是疼痛的症狀或疼痛的起因。
在一個實施方式中，運動感測器1010被配置為向處理器1006發送指示個體受試者的運動狀態、個體受試者的休息狀態或者個體受試者的休息狀態的持續時間的一個或多個感測信號。例如，個體受試者的運動狀態可以指示個體受試者(或其身體部位)當前正在移動，而個體受試者的休息狀態可以指示個體受試者(或者其身體部位)沒有移動或者正在以不超過閾值速率的速率移動或在方位之間移動。在一個實施方式中，處理器1006基於來自運動感測器1010的感測信號來確定個體的休息狀態。例如，處理器1006可以將來自運動感測器1010的感測信號與指示身體部位靜止的參考資料進行比較，以確定個體受試者的身體部位是否正在經歷休息狀態(例如，相對於參考資料的運動閾值處或之下)或活動狀態(例如，相對於參考資料超過運動閾值)。在一個實施方式中，處理器1006被配置成僅當身體部位靜止時(例如，如本文進一步描述的，經由超聲刺激、電刺激、磁刺激、光刺激或熱刺激)啟動效應器1008以影響身體部位。例如，當來自運動感測器1010的感測信號指示身體部位正在經歷休息狀態時，處理器1006可以(例如，經由一個或多個電控制信號)指示效應器1008啟動以影響身體部位。舉例來說，效應器1008可以僅在個體受試者或待治療的特定身體部位處於靜止時，諸如當個體受試者睡著、擱在傢具上、駕駛或騎在車輛中等時操作。舉另一個例子來說，效應器1008可以在個體受試者或待治療的特定身體部位已經靜止或處於相同位置持續超過預定時間長度的時間段之後操作。在一個實施方式中，處理器1006被配置為響應於身體部位的預定移動量來啟動效應器1008以影響身體部位。例如，當來自運動感測器1010的感測信號(例如通過超過身體部位的行進閾值距離、通過身體部位的移動閾值時間段、通過身體部位的閾值定向等)指示身體部位達到或超過預定量的移動時，處理器1006可以(例如，經由一個或多個電控制信號)指示效應器1008啟動以影響身體部位。在一個實施方式中，處理器1006被配置為響應於身體部位的預定類型的移動來啟動效應器1008以影響身體部位。例如，當來自運動感測器1010的感測信號指示身體部位經歷了特定類型的移動時，處理器1006可以(例如，經由一個或多個電控制信號)指示效應器1008啟動以影響身體部位。例如，來自運動感測器1010的感測信號可以指示身體部位經歷了特定類型的運動，諸如預定高速度的運動、高水平的力輸出、太快的腳步(例如，指示絆跌)、沿特定方向的運動(例如，指示關節的扭轉)等，這些可以指示增加的疼痛風險。例如，來自運動感測器1010的感測信號可以指示影響身體部位(例如，肌肉)的運動或激動的顯著最小化，例如「保護」。例如，來自運動感測器1010的感測信號可以指示身體部位經歷了特定類型的運動，諸如經歷預定速度的運動(例如，個體受試者正在減速)、鬼臉、笨拙的步態、跛行、明顯使用非優勢肢體、明顯摩擦或按摩身體部位(例如，重複或深度按摩)等，這些可指示個體受試者所經歷的不適或疼痛的程度。這種情況可以作為處理器1006指示效應器1008應該被啟動的指標。
生理感測器1012被配置為檢測系統1000所位於的個體受試者的一個或多個生理參數，其中這樣的生理參數可以提供關於個體受試者是否正在經歷疼痛或者個體受試者正在經歷痛苦的程度的指示。在一個實施方式中，生理感測器1012檢測由與系統1000連接的身體部位和接近與系統1000連接的部位的身體部位中的一個或多個提供的局部化生理參數。生理感測器1012還可以或替代地被配置為檢測系統1000所位於的受試者的系統生理參數。在圖32所示的實施方式中，生理感測器1012可以包括電生理學感測器3300、心電圖儀3302、眼電圖儀3304、顯微神經描記器(microneurograph)3306、肌動描記器3308、肌電圖儀(EMG)3310、表面肌電圖儀3312、聲學肌動感測器3314、機械學肌動感測器3316、加速度計肌動感測器3318、應變感測器3320、溫度感測器3322、光學感測器3324、發光二極體(LED)3326、血氧計3328、近紅外感測器3330、皮膚電導感測器3332、生物阻抗感測器3334、pH感測器3336、聲學感測器3338、化學感測器3340、壓力感測器3342或其組合。例如，生理感測器1012可以包括多個感測器，諸如多個單個感測器類型或不同感測器類型的組合，所述多個感測器佈置成陣列或以其他方式通訊地耦合(例如，經由一個或多個引線和/或無線耦合，諸如在感測器位置之間)。
電生理學感測器3300可以基於例如通過檢測與生物細胞或組織相關聯的一個或多個電特性檢測身體部位的生理參數來生成一個或多個感測信號，並且可以包括以下中的一個或多個：腦電圖儀(EEG)(例如，用於測量腦的電活動)、包含矽金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)的放大的感測器電極、心電圖儀(ECG)3302(例如，用於心臟電活動測量)、眼電圖儀(EOG)3304(例如，用於眼電活動測量)、肌電圖儀(EMG)3310(例如，用於測量肌肉的電活動)、表面肌電圖儀3312(例如，非侵入性類型的EMG)、顯微神經描記器3306(例如，用於神經纖維中的電活動測量)、皮膚電導感測器3332、生物阻抗感測器3334等。例如，諸如EEG、ECG、EOG或EMG(例如，表面EMG)之類的電生理感測器可以包括一個或多個電容感測器或矽金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。對於電容性感測，電生理學感測器3300可以包括測量電極、與測量電極電容耦合的參考電極和接地電極，由此在電極中感應的位移電流提供與ECG、EMG、EOC等相關聯的資料。在實施方式中，電極中的一個或多個包括與個體的皮膚表面絕緣的絲狀蛇形網狀結構，例如具有高的介電常數、可拉伸性和黏附性的絕緣層(例如聚二甲基矽氧烷)。例如，諸如ECG之類的電生理感測器可以包括一個或多個乾電極或導電聚合物，所述導電聚合物包括與導電材料(例如，銀微球、銀奈米線或碳結構(例如，包括碳奈米結構))混合的黏合劑聚合物(例如聚二甲基矽氧烷))。例如，眼電圖儀3304可以是被配置為檢測控制眼睛和眼瞼移動的肌肉中的活動的皮膚駐留裝置。例如，表面EMG可以包括壓電薄膜感測器。在一個實施方式中，電生理學感測器3300可以是電生理學感測器的陣列。在一個實施方式中，電生理感測器3300測量系統1000位於其上的身體部位(例如在該身體部位的移動期間、在該身體部位運動不足期間、或其組合)的肌肉活動。例如，系統1000可以定位在受試者的指骨/趾骨上，並且電生理感測器3300(例如，肌電圖儀3310)在指骨/趾骨或手腕/腳踝的運動期間或缺乏運動期間測量指骨/趾骨的肌肉活動。
肌動描記器3308可以基於例如通過檢測與一個或多個肌肉相關聯的一個或多個性質檢測身體部位的生理參數來生成一個或多個感測信號，並且可以包括以下中的一個或多個：肌電圖儀3310、表面肌電圖儀3312、聲學肌動感測器3314(例如，用於測量肌肉運動中的聲音)、機械學肌動感測器3316(例如，用於測量肌肉收縮中的振動)、加速度計肌動感測器3318等。例如，機械學肌動感測器3316可以包括作為檢測器的電容式麥克風、加速度計、基於雷射的儀器等。例如，聲學肌動感測器3314可以包括聲學換能器。例如，聲學肌動感測器3314可以包括具有麥克風的聲學感測器。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括電生理學感測器3300(例如，EEG、心電圖儀3302、眼電圖儀3304、顯微神經描記器3306、肌電圖儀3310、表面肌電圖儀3312、聲學肌動感測器3314、機械學肌動感測器3316、加速度計肌動感測器3318等)，電生理學感測器3300被配置為測量生物電信號，其中生物電信號可以指示個體受試者的疼痛狀態。在一個實施方式中，電生理學感測器3300包括用於檢測肌肉中的作為疼痛的局部或全身指標的生物電信號的EMG。例如，位於受試者面部的顴肌上的表面EMG(例如，表面肌電圖儀3312)可以檢測在受試者感覺到身體某處的疼痛時(例如，在做鬼臉或下顎咬緊期間)收縮的肌肉的生物電信號。例如，定位在斜方肌上的表面EMG可以測量高生物電活性，這是與經歷疼痛相關的高應激水平的指示。例如，位於二頭肌上的表面EMG可以測量指示過度使用和與疼痛或疼痛風險相關的疲勞的生物電活動。例如，在重複性工作期間定位在肌肉上的表面EMG可以測量指示重複性損傷應激和相關疼痛或疼痛風險的生物電活動。例如，運動期間定位在肌肉上的表面EMG可以檢測指示持續肌肉收縮(例如，肌肉抽筋或痙攣)與相關疼痛的生物電信號。例如，位於一個或多個面部肌肉或一個或多個頸部肌肉上的表面EMG(例如，表面肌電圖儀3312)可以檢測與可聽或不可聽語音(例如疼痛相關的發聲)相關的肌肉運動。在一個實施方式中，電生理感測器3300包括EMG，用於檢測在身體部位和第二身體部位中的一個或多個的運動期間相對於第二身體部位定位的肌肉中的生物電信號。例如，系統1000可以定位在個體受試者的手腕上，並且電生理學感測器3300可以包括被配置為檢測一個或多個手指中的運動的肌電圖儀(未示出)。
在一個實施方式中，感測器組件1004包括被配置為清楚地測量由Aδ神經纖維介導的電活動(例如，指示尖銳的局部疼痛)的電生理學感測器3300、顯微神經描記器3306或肌動描記器3308。在一個實施方式中，感測器組件1004包括被配置為清楚地測量由C神經纖維介導的電活動(例如，指示瀰漫性疼痛，例如與炎症相關的疼痛)的電生理感測器3300、顯微神經描記器3306或肌動描記器3308。在一個實施方式中，電生理感測器3300、顯微神經描記器3306或肌動描記器3308被配置成測量由Aδ纖維和C纖維介導的電活動，其中只有當Aδ纖維或C纖維中的一個啟動時Aδ纖維或C纖維中的另一個不啟動時來自感測器組件1004的一個或多個感測信號被傳送到處理器1006。可選地，當Aδ纖維和C纖維中的每一個都是啟動的時，感測器組件1004可以發送一個或多個感測信號，由此處理器1006被配置為忽略感測信號中的與Aδ纖維或C纖維對應的部分。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括被配置為測量與肌肉收縮相關的信號(例如，聲音信號或機械信號)的肌動描記器(例如，肌電圖儀3310、表面肌電圖儀3312、聲學肌動感測器3314、機械學肌動感測器3316、加速度計肌動感測器3318等)，其中與肌肉收縮相關的信號可以指示個體受試者的疼痛狀態。例如，聲學肌動感測器3314可以測量由肌肉纖維收縮產生的聲波以評估肌肉活動，以確定肌肉或肌肉群何時被濫用，從而導致疼痛和損傷。
應變感測器3320可以包括但不限於以下中的一個或多個：金屬堆疊應變感測器、矽奈米膜應變感測器、壓敏電阻應變感測器、黏結金屬應變感測器、波形結構應變感測器、開放網格結構應變感測器、互鎖金屬塗覆奈米纖維應變感測器等。在一個實施方式中，應變感測器被配置為測量身體部位的生理特徵，包括但不限於炎症、腫脹等。金屬堆疊應變感測器可以包括位於第二金屬材料上的第一金屬材料，其中在安裝到感興趣表面時在第一金屬材料和第二金屬材料彎曲或撓曲期間第一金屬材料和第二金屬材料之間的電阻率之間的差異可以提供表面經歷的應變的指示。例如，在一個實施方式中，金屬堆疊應變感測器包括厚度為每60奈米金有10奈米鈦的鈦/金堆疊(Ti/Au)堆疊。對於約0.5％至3.0%的應變百分比，Ti/Au堆疊可以提供約305歐姆至330歐姆之間的電阻，其可以用於將堆疊的電阻變化與由身體部位所經歷的應變相關聯。
矽奈米膜應變感測器可以包括薄的矽條以提供薄的晶體半導體條，其中在矽在安裝到感興趣表面的同時撓曲或彎曲期間矽奈米膜的相對電阻的變化可以提供該表面所經歷的應變。例如，在一個實施方式中，矽奈米膜應變感測器包括具有約100nm至約400nm的厚度、約10μm至約100μm的寬度以及約100μm至約1000μm的長度的矽奈米膜。矽奈米膜的多個條可以用於沿著不同的軸線(諸如通過沿著身體部位的縱向軸線採用矽奈米膜並且沿著身體部位的橫向軸線採用矽奈米膜(例如， 矽奈米膜的最長尺寸平行於相應的軸線))監測與身體部位相關聯的應變。例如，矽奈米膜可以排列成陣列。
壓敏電阻應變感測器可以包括在變形時發電的材料。在一個實施方式中，壓敏電阻應變感測器包括在材料的中點附近逐漸變細(例如，以提供「狗骨」形狀的結構)的材料帶(例如，矽奈米膜、半導體材料、金屬材料等)，其在經歷機械應變(例如，彎曲、撓曲等)時提供電阻的改變。例如，壓敏電阻應變感測器可以包括耦合到身體部位的錐形矽奈米膜，以將矽奈米膜的產生的電與身體部位所經歷的應變相關聯。在一個實施方式中，壓敏電阻應變感測器包括耦合在金和鉑電極之間的鋯鈦酸鉛(PZT)的奈米帶，其中奈米帶在變形時產生功率。例如，在一個實施方式中，壓敏電阻應變感測器包括耦合到身體部位的鋯鈦酸鉛奈米帶，以將奈米帶的產生的電與身體部位所經受的應變相關聯。
黏結金屬應變感測器可以包括在基底上以網格佈置的金屬材料。金屬材料可以被構造成細線或箔。在一個實施方式中，網格的至少一部分直接固定到身體部位。在經歷機械應變(例如，彎曲、撓曲等)時，網格可以呈現出電阻的線性變化。例如，在一個實施方式中，將黏結金屬應變感測器應用於身體部位以將金屬網格的電阻變化與身體部位所經受的應變相關聯。
波形結構應變感測器可以包括結合在彈性支撐材料上的相對脆性的波形結構材料(例如，單晶矽)。在一個實施方式中，波形結構材料包括基本上平坦的基層，以基本連續的方式機械地耦合到彈性支撐材料。在一個實施方式中，波形結構材料在不連續的結合部分處(例如，在波的「谷」處)機械地耦合到彈性支撐材料。波形結構材料可以是微米級或奈米級結構(例如，帶、膜、線等)，其中波狀結構材料的振幅和波長可以響應於機械應變而改變。例如，在一個實施方式中，波形結構應變感測器被應用於身體部位，以將波形結構材料的電阻變化與身體部位所經受的應變相關聯。
開放網格結構應變感測器包括在橋接元件處具有網格連接的開放網格材料，其可以在經受機械應變(例如，彎曲、撓曲等)時提供網格材料的平面內旋轉。拉伸應變可以施加到開放網格材料的端部，以在橋接元件處引起平面內旋轉，這可以改變網格內的開口的形狀(例如，在開放的正方形和開放的菱形之間轉換)。例如，在與開放網格材料的連接橋不對準的方向上施加的應變可以導致連接橋圍繞連接點旋轉，從而提供可拉伸的應變感測器。在一個實施方式中，將開放網格結構應變感測器應用於身體部位，以將開放網格材料的電阻變化與身體部位所經歷的應變相關聯。
互鎖金屬塗覆奈米纖維應變感測器可以包括金屬塗覆的奈米纖維的互鎖陣列，每個陣列由基底材料支撐以在施加外部應變時在陣列之間提供不同級別的互連和電阻。例如，互鎖金屬塗覆奈米纖維應變感測器可以包括兩個高縱橫比鉑塗覆聚合物奈米纖維陣列，每個陣列支撐在聚二甲基矽氧烷(PDMS)薄基底上，其中當施加機械應變時，奈米纖維的互連程度和感測器的電阻以可逆的、定向的方式變化。在一個實施方式中，互鎖金屬塗覆奈米纖維應變感測器被應用於身體部位，以將陣列的電阻變化與身體部位經受的應變相關聯。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括溫度感測器3322。例如，溫度感測器3322可以包括但不限於單點溫度感測器、空間成像溫度感測器和微型溫度感測器、微型溫度感測器被配置為微型加熱元件或致動器，諸如一個或多個微型溫度感測器，其包含薄金屬或具有奈米級膜的PIN二極體的細蛇形特徵。例如，包括熱感測器和/或光感測器的溫度感測器可以檢測與延遲發作肌肉酸痛(DOMS)(有時稱為運動誘導的肌肉損傷)有關的(例如，在肌肉或相鄰的皮膚中的)增加的組織溫度，例如在運動後的頭24小時內。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括被配置為測量生理事件的一個或多個聲學簽名的聲學感測器3338。例如，聲學感測器3338可以包括至少一個麥克風或聲學換能器。例如，聲學感測器3338可以被配置成檢測經受與運動相關的疼痛的關節炎關節中的關節雜訊(例如，嘎吱嘎吱聲或者砰砰聲)，所述關節炎關節。例如，聲學感測器3338可以包括被配置為檢測肌肉骨骼聲學特徵的聲學感測器(例如聲學肌動感測器3314)。例如，聲學感測器3338可以被配置為檢測聲音事件(例如，呻吟、發聲或講話)，諸如指示疼痛的聲音事件。例如，聲學感測器3338可以被配置為檢測指示自主反應(例如，心跳、瓣膜閉合、血流、呼吸等)的生理事件的聲學特徵。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括光學感測器3324，光學感測器3324被配置成測量系統1000所位於的身體部位的光學特性。在一個實施方式中，光學感測器3324被配置為測量與身體部位相關的血流特徵。在一個實施方式中，光學感測器3324被配置成測量與身體部位相關的溫度特性。在一個實施方式中，光學感測器3324被配置為測量與身體部位相關(例如在腫脹的組織中)的壓力、應變或變形特徵。在一個實施方式中，光學感測器3324被配置為測量心率或呼吸率。在一個實施方式中，光學感測器3324被配置為測量透射光或反射光中的至少一個。例如，光學感測器3324可以包括但不限於：光電二極體、發光二極體(LED)(例如，發光二極體3326)、與光電感測器(例如，光電檢測器)協調的LED、光纖感測器(例如光纖束，光纖布拉格光柵感測器，螢光感測器等)、柔性光子感測器、血氧計3328(例如，脈搏血氧計、近紅外血氧計等)、成像裝置(例如照相機)、或其組合。光纖感測器可以包括本質光纖感測器(例如，光纖感測器代表傳感元件)和非本質光纖感測器(例如，其特性受到被測變量的影響或調制而被單獨的檢測器接收的光的傳送器)並且可以提供諸如但不限於溫度、力、扭矩、應變、位置等物理參數的測量。在一個實施方式中，光纖感測器被配置用於測量心臟組織或呼吸組織中的一個或多個，諸如用於感測各個組織的溫度、應變、變形(例如，腫脹)，這些可以用作疼痛的指標。例如，光纖感測器(例如，單根光纖線路，並聯的多根光纖線路，矩陣形式、螺旋形、蜂窩狀或其他配置等的多根光纖線路、或其組合)可以例如經由織物、膠帶或帶相對於身體部位被支撐，由此可以由控制器收集從光纖發射的光作為(例如，來自身體部位、來自織物等的)反射或透射以確定其光特徵(例如，波長、強度等)。在不同時間段的這些特徵之間的比較可以(諸如經由溫度變化、應變、組織變形等)提供關於身體部位的生理狀態的變化的指示。在一個實施方式中，光學感測器3324包括一個或多個光電子元件，以基於個體受試者的一個或多個物理特性的測量或感測來生成一個或多個感測信號。例如，光電子元件可以包括但不限於：一個或多個聚合物發光二極體(PLED)、一個或多個有機光電檢測器(OPD)或其組合。在一個實施方式中，光電子元件包括被配置成發射不同波長(例如，綠色、紅色、藍色等)的光的多個聚合物發光二極體(PLED)，其與一個或多個有機光電檢測器(例如，具有聚(3-己基噻吩) (P3HT):(6,6)-苯基-C61-丁酸甲酯 (PCBM)的活性層)被排列為超靈活反射脈衝血氧計。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括近紅外感測器3300，該近紅外感測器3300被配置為測量身體部位的生理特徵(例如但不限於：組織氧合、血液分析物(例如，氧氣、一氧化碳、高鐵血紅蛋白、總血紅蛋白、葡萄糖、蛋白質或脂質))或測量大腦活動(與傷害感受相關的前額葉皮層活動)。例如，可通過NIR血氧定量法檢測的肌肉中的低氧血症與神經受體的啟動和疼痛增加有關。例如，生理感測器1012可以(諸如通過配置基底1002以包裹耳垂或耳朵的其他部分)測量耳垂中的氧合作用，由此生理感測器可以通過透射率測量氧合。例如，由血氧計3328檢測到的導致低氧血症或局部缺血的皮膚血流減少可以是(例如來自壓瘡的)疼痛或疼痛風險的指示或與其相關。在一個實施方式中，壓力感測器3342被配置為感測可能與疼痛相關聯的身體部位的腫脹或僵硬中的一個或多個。例如，生理感測器1012或處理器1006中的至少一個包括被配置成例如通過將(例如，來自壓力感測器3342或其他生理感測器的)一個或多個感測信號與指示缺血性危險因素的參考資料進行比較來確定所述身體部位的局部缺血的風險。例如，生理感測器1012或處理器1006中的至少一個包括電路，該電路被配置為例如通過將(例如，來自壓力感測器3342或其他生理感測器的)一個或多個感測信號與指示基於壓力的風險因素的參考資料進行比較來確定施加在身體部位上的長時間壓力的風險。在一個實施方式中，壓力感測器3342可以用壓力(例如，通過機械探針)或電信號(例如，通過電極操作)中的一種或多種來刺激身體部位，以測量可以與疼痛相關聯的身體部位的壓痛或僵化。
在一個實施方式中，生理感測器1012被配置為檢測指示自主神經系統響應的一個或多個生理參數的變化，包括但不限於生物電勢、電生理信號、心率、心率變異性、動脈血壓、體積描記波幅度、皮膚電導水平、皮膚電導波動數量及其時間導數等的變化。自主神經系統的變化(包括生物電勢和電生理信號的變化)可以指示疼痛的存在。例如，心電圖儀3302可以被配置為測量心率變異性；高頻帶(即，0.15-0.4Hz)的心率變異性功率的降低可以指示疼痛發作。例如，血氧計3328(例如，脈搏血氧計或光體積描記器)可以被配置成評估血管收縮；由末梢血管收縮引起並且可由血氧計3328檢測到的光體積描記的波形幅度的減小可以指示疼痛。例如，皮膚電導感測器3320可以被配置為檢測皮膚電導的變化；可以通過皮膚電導波動的水平和數量的變化來測量的電-流電皮膚屬性的變化可以指示疼痛的存在。例如，表面肌電圖儀3312可被配置為檢測皺眉肌中的生物電信號的變化；由自主神經系統指導的肌肉緊張度的變化可以指示疼痛的存在。
在一個實施方式中，感測器組件1004或處理器1006中的一個或多個可被配置為從檢測到的信號(例如，檢測到的電生理信號)中提取訊息，諸如用以處理、分析、接收或傳輸包含在檢測到的信號中的全部訊息的子集。例如，心電圖儀3302可以捕捉來自心臟的電生理信號，並且該信號包括可以獨立評估的特徵，例如心率、心搏間隔和心率變異性；例如，心率變異性的降低可以指示疼痛發作。例如，肌電圖儀3312可以捕獲來自皺眉肌的信號，並且該信號包括可以獨立評估的振幅、頻率等特徵；例如，EMG信號的幅度和熵的變化可以指示疼痛的存在。
在一個實施方式中，一個或多個生理感測器1012被配置為組合兩個或更多個生理參數(例如，自主響應參數)並提供單個多參數感測信號。在一個實施方式中，一個或多個生理感測器1012被配置為基於兩個或更多生理參數提供信號給處理器1006，並且處理器1006將訊息組合成單個多參數信號。在一個實施方式中，系統1000被配置為評估自主信號的多參數復合以確定疼痛存在的指示。在一個實施方式中，生理感測器1012被配置為檢測指示自主神經系統中的響應的一個或多個生理參數的變化，以用於量化疼痛狀態。例如，生物電勢和電生理信號的量化變化可以是疼痛強度的指標。例如，由皮膚電導感測器3320測量的較高的皮膚電導水平可以指示高強度疼痛。
在一個實施方式中，生理感測器1012包括配置成測量分析物的化學感測器3340，其中這樣的分析物可以指示個體受試者的疼痛狀態。在一個實施方式中，化學感測器3340可以包括用於檢測汗液中的分析物的感測器。例如，化學感測器3340可以包括感測器，用於檢測汗液中的糖類(如葡萄糖)、鹽類(如乳酸鹽或谷氨酸鹽)的增加的水平。例如，化學感測器3340可以包括用於檢測激素(例如，皮質醇或腎上腺素)的感測器。例如，化學感測器3340可以包括用於檢測炎症介質(例如前列腺素(例如PGE2)、緩激肽、血清素、三磷酸腺苷、丙酮酸等)或促炎細胞因子(IL-1α、IL-β、IL-6、TNFα、IL-8)。例如，化學感測器3340可以包括用於檢測pH變化的感測器。例如，化學感測器3340可以包括用於檢測離子或電解質(例如，氫、鈉、鉀、氯化物、鈣、鎂、磷酸鹽等)的感測器。在一個實施方式中，化學感測器3340包括製造在機械柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上的多工的汗液感測器陣列。多工的汗液感測器陣列可以包括安培計葡萄糖感測器、安培計乳酸感測器或其組合，其可以包括固定在可滲透膜(例如多糖殼聚糖膜)內的葡萄糖氧化酶和乳酸氧化酶與促進用於安培計葡萄糖感測器、安培計乳酸鹽感測器或其組合的參比電極和對電極的銀/氯化銀(Ag/AgCl)電極。感測器可產生與工作電極和銀/氯化銀參比電極之間的代謝物(例如葡萄糖、乳酸鹽等)的丰度成比例的電流信號。多工的汗液感測器陣列可以附加地或可選地包括具有參比電極(例如，用於測定鈉和鉀水平)的離子選擇性電極，離子選擇性電極可以包括聚乙烯醇縮丁醛(PVB)塗覆的電極。多工的汗液感測器陣列可以附加地或可選地包括溫度感測器，包括但不限於基於電阻的溫度感測器(例如，由諸如聚對二甲苯層之類的絕緣層支撐的鉻/金(Cr/Au)微米線) 。在一個實施方式中，化學感測器3340包括具有金網和(例如通過化學氣相沈積(CVD)的金摻雜石墨烯製造的)金摻雜石墨烯的蛇形雙層的基於石墨烯的汗液感測器。基於石墨烯的汗液感測器還可以包括防水膜(例如矽酮層)、濕度感測器(例如，聚(3,4-亞乙基二氧噻吩電極)、葡萄糖感測器(基於普魯士藍電荷的傳送感測器)、pH感測器(例如聚苯胺)、對電極(例如Ag/AgCl)、震顫感測器(例如石墨烯)、汗液吸收層(例如全氟磺酸(Nafion)層)或其組合。例如，化學感測器3340可以包括用於檢測汗液中的蛋白質(例如，促炎細胞因子、炎性介質、激素等)或其肽的感測器。在一個實施方式中，化學感測器3340可以包括用於感測組織液(例如血液)中的分析物的透皮感測器。例如，化學感測器3340可以包括配置用於反向離子電滲療法(例如，反向離子電滲提取)的感測器，以便從間質空間抽取分析物(例如葡萄糖)，而不需要刺穿皮膚。例如，化學感測器3340可以包括微針以進入組織空間。
化學感測器3340可以便於確定個體受試者的疼痛狀態。例如，生理化學物質水平的變化與肌肉使用增加或疼痛狀況的存在有關。例如，在汗液或身體組織(例如間質組織)中可測量的乳酸水平或葡萄糖水平(例如響應於釋放的激素)的增加已經與增加的肌肉使用或疼痛的存在相關聯。例如，響應於疼痛而釋放的一種或多種激素(例如，皮質醇、孕烯醇酮、DHEA、促腎上腺皮質激素(ACTH)、兒茶酚胺(例如腎上腺素或去甲腎上腺素)、睪酮、黃體酮、雌激素、甲狀腺釋放激素(TRH)、三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4))可以在汗液或其他體液中測量。例如，響應於疼痛而釋放的神經肽(例如神經肽Y、物質P和降鈣素基因相關肽(CGRP))或其它神經遞質(例如谷氨酸鹽)可在汗液或其它體液中測量。例如，疼痛(例如壓痛，異常性疼痛和痛覺過敏)與通過運動或鍛鍊期間釋放的內源性介質(例如緩激肽和PGE2)對肌肉傷害性感受器的敏化有關。例如，三磷酸腺苷(ATP)和電解質水平的增加或不平衡以及低pH通常可能與個體受試者經受的增加的疼痛相關；ATP和氫離子是通過與受體分子結合而活化神經末梢的刺激物，並且骨骼肌的病理學和病理生理學改變伴隨著pH的下降。例如，運動過程中組織代謝增加導致氧含量下降(可通過血氧定量法檢測)，導致pH下降和氫原子積聚(如上所述可檢測)，這進而可以活化神經末梢以誘導疼痛。例如，肌肉痙攣(持續的、不隨意的肌肉收縮)伴隨著肌肉局部缺血，這導致pH的下降以及諸如緩激肽、ATP和氫離子等疼痛產生物質的釋放。例如，電解質水平的改變可能與在傷害性受體的活化中的離子通道(例如，瞬時受體電位家族成員)相關。
在一個實施方式中，化學感測器3340包括電化學感測器。例如，電化學感測器可以包括但不限於：利用葡萄糖氧化酶檢測葡萄糖或乳酸氧化酶以檢測乳酸的電流測定法酶電極、或者可以檢測電解質(如鈉、鉀)並可用於pH監測的一個或多個離子選擇性電極(例如電位測定法)。在一個實施方式中，電化學感測器利用反向離子電滲療法。例如，電化學感測器可以包括：一對反向離子電滲療法電極(例如，Ag/AgCl)、參比電極(Ag/AgCl)、和可以被修改用於選擇性安培生物傳感(例如，用葡萄糖氧化酶處理)的工作電極(例如普魯士藍)。在一個實施方式中，電化學感測器包括配體，如適體。例如，可以使用金奈米顆粒/適體修飾電極來檢測蛋白質。在一個實施方式中，化學感測器3340包括微流體流體傳輸，例如通過微流體通道(例如，形成在基底1002或其他支撐基底中或由基底1002或其他支撐基底形成)。例如，微流體通道可以將感興趣的分析物從身體部位運送到位於基底1002上的檢測器，或者由系統1000進行容納以用於隨後的遠程分析。在實施方式中，系統1000可以包括測痛計或痛覺計中的一個或多個。例如，生理感測器1012可以包括測痛計或痛覺計中的一個或多個，以提供關於個體受試者所經受的疼痛的指示(例如，作為測痛計或痛覺計的操作的結果，與獨立於測痛計或痛覺計的操作所經歷的疼痛相比等)。
處理器1006被配置為(例如，從感測器組件1004)接收與由運動檢測器1010對身體部位的移動的檢測或者由生理感測器1012對系統100所位於的個體受試者的一個或多個生理參數的檢測中的一個或多個相關聯的一個或多個感測信號，並提供對該一個或多個感測信號的分析。例如，處理器1006包括被配置為基於對一個或多個感測信號的分析來識別個體受試者的生理狀態(例如疼痛狀態)的電路。在一個實施方式中，處理器1006包括被配置成基於由運動感測器1010檢測到的身體部位的移動來識別個體受試者的生理狀態(例如疼痛狀態)的電路。在一個實施方式中，處理器1006包括被配置成基於由一個或多個生理感測器1012檢測到的一個或多個生理參數來識別個體受試者的生理狀態(例如，疼痛狀態)的電路。在一個實施方式中，處理器1006包括被配置為基於由運動感測器1010檢測到的身體部位的移動和由生理感測器1012檢測到的一個或多個生理參數中的每一個來識別個體受試者的生理狀態(例如，疼痛狀態)。例如，在一個實施方式中，處理器1006可操作地耦合到感測器組件1004，使得處理器1006被配置為從運動檢測器1010或生理感測器1012中的一個或多個接收一個或多個感測信號。
在圖12中所示的實施方式中，系統1000包括可由處理器1006訪問的比較模組1300，以比較由感測器組件1004的運動感測器1010檢測到的身體部位的移動或由感測器組件1004的一個或多個生理感測器1012檢測到的身體部位的一個或多個生理參數中的一個或多個與指示生理狀態的參考資料進行比較。在一個實施方式中，生理狀態包括疼痛狀態、疼痛類型、疼痛級別或疼痛質量中的至少一種。例如，參考資料可以包括運動資料或生理參數資料中的一個或多個，其中這樣的資料可以與疼痛狀態相關，但不限與疼痛狀態相關，疼痛狀態諸如無痛狀態、疼痛發作、疼痛模式、慢性疼痛、急性疼痛、混合疼痛狀態、痛覺過敏性疼痛狀態、痛覺超敏狀態、突發性疼痛狀態、神經性疼痛狀態、傷害性疼痛狀態、非傷害性疼痛狀態、其組合等。例如，參考資料可以包括以下中的一個或多個：指示身體部位的運動機能的短期或長期變化的運動參考資料(例如由於對急性疼痛或慢性疼痛的生理適應而增加或抑制的肌肉活化)、守衛動作、鬼臉、笨拙的步態、跛行、活動或壓力的重新分配、負載的改變、明顯使用非優勢肢體、明顯的運動最小化或影響身體部位(例如，肌肉)的激動、明顯摩擦或按摩身體部位(例如重複或深度按摩)、減少的輸出力、不使用身體部位、呼吸功能障礙、夾板、非自主反應(例如反射、痙攣等)或其組合、或生理學參考資料(包括但不限於心率(包括心率變化或指示疼痛的心率變化)、血壓(包括指示疼痛的血壓變化)、電生理資料(包括但不限於心臟的電活動、眼睛的電活動(例如角膜-視網膜靜止電位、瞳孔直徑等))、神經衝動、肌肉-骨骼壓力或電活動(包括但不限於由肌肉細胞產生的電勢、肌肉-骨骼聲學或機械特性(例如，振動)等)、應變資料(例如，與肌肉相關)、溫度(包括指示疼痛的溫度的變化)、血液氧合資料(包括指示疼痛的血液氧化的變化)、皮膚電導資料(包括指示疼痛的皮膚電導的變化)、生物阻抗資料(包括表示疼痛的生物阻抗的變化)、pH資料(包括指示疼痛的pH變化)、或化學資料(包括指示疼痛的化學分析物濃度的變化)(包括但不限於：汗液分析物、組織分析物、糖類(例如葡萄糖)、鹽(例如氯化鈉)、乳酸鹽、電解質(例如鈉、氯化物、鉀等)、激素(例如皮質醇、腎上腺素、孕烯醇酮、DHEA、睪酮、孕酮、雌激素、三碘甲狀腺原氨酸(T3)和甲狀腺素(T4))、神經肽(例如神經肽Y、P物質和降鈣素基因相關肽(CGRP))、肽、蛋白質或核苷酸或經修飾的核苷酸(例如三磷酸腺苷)、炎性介質(例如前列腺素(例如PGE2))、緩激肽、血清素、三磷酸腺苷、丙酮酸鹽等)、促炎細胞因子(IL-1α、IL-β、IL-6、TNFα、IL-8)或本文提供的其他運動或生理因子。在一個實施方式中，參考資料可以包括與疼痛類型相關聯的運動資料或生理參數資料中的一個或多個，其中這樣的資料可以與傷害性疼痛(例如，由於機械的、熱的和/或化學的相互作用)、軀體痛、神經性疼痛、內臟痛、淺表性疼痛和心因性疼痛相關聯，但不限於此。在一個實施方式中，參考資料可以包括與疼痛級別相關聯的運動資料或生理參數資料中的一個或多個，其中這樣的資料可以與疼痛強度、疼痛嚴重程度或疼痛幅度相關，但不限於此。在一個實施方式中，參考資料可以包括與疼痛質量或疼痛量相關聯的運動資料或生理參數資料中的一個或多個，其中這樣的資料可以與疼痛的主觀特徵(例如，主觀疼痛閾值或容忍閾值)相關聯，諸如由個體受試者識別的那些主觀特徵，但不限於此。疼痛類型還可以包括自發性疼痛(例如，在沒有刺激的情況下發生的疼痛)、誘發的疼痛(例如響應於刺激而發生的疼痛)、連續性疼痛或間歇性疼痛。在一個實施方式中，運動感測器1010、生理感測器1012或其組合可以包括用於評估來自個體受試者的誘發反應的刺激器。例如，刺激器可以包括電刺激器、熱刺激器、光刺激器等。疼痛類型還可以包括頭痛或頭疼，其可以包括但不限於緊張性頭痛、頸源性頭痛、偏頭痛或其組合。
在一個實施方式中，參考資料可以包括使用者特定的閾值或公差訊息。例如，個人可以(例如，經由本文描述的使用者介面3600)向系統1000指示個人何時感覺到疼痛。然後，系統1000可以拍攝個體的生理狀態、運動狀態、位置狀態等中的一個或多個的快照以設置閾值疼痛級別，從而將生理或運動參數與個體經歷的疼痛等相關聯，這可以作為個人所經歷的自主參數的比較器。系統1000可以監測個體並且接收關於疼痛是否增強，疼痛是否消散，疼痛類型、位置、年表(chronology)等是否不同的額外的個體輸入。
在一個實施方式中，處理器1006被配置為響應於對應於個體受試者經歷的疼痛狀態的生理狀態來啟動效應器1008以影響身體部位。例如，系統1000可以(經由處理器1006、感測器組件1004或其組合)識別個體受試者的生理狀態，其中對應於特定疼痛狀態的生理狀態被用作處理器1006啟動效應器1008來治療身體部位的觸發。例如，處理器1006可將生理狀態與指示啟動效應器1008的觸發條件的參考資料進行比較，其中這樣的觸發條件可以是指定的疼痛狀態，其包括但不限於：無痛狀態、疼痛發作、疼痛模式、慢性疼痛、急性疼痛、混合疼痛狀態、痛覺過敏性疼痛狀態、痛覺超敏疼痛狀態、突發性疼痛狀態、神經性疼痛狀態、傷害性疼痛狀態、非傷害性疼痛狀態、或其組合。在一個實施方式中，處理器1006被配置為響應於生理狀態來啟動效應器1008，所述生理狀態對應於個體受試者所經歷的疼痛級別、個體受試者經歷的疼痛類型、個體受試者經歷的疼痛質量或其組合。例如，處理器1006可將生理狀態與指示啟動效應器1008的觸發條件的參考資料進行比較，其中這樣的觸發條件可以是指定的疼痛級別、疼痛類型或疼痛質量，包括但不限於傷害性疼痛(例如由於機械的、熱的和/或化學的相互作用引起的)、軀體疼痛、神經性疼痛、內臟痛、淺表性疼痛、心因性疼痛、疼痛強度、疼痛嚴重程度、疼痛幅度、肌筋膜疼痛綜合徵或病症、銳度、鈍度、灼痛、寒冷、壓痛、瘙癢、抽筋、放射、刺痛、跳動、疼痛、疲勞、深度、震驚或電的、刺痛或其組合。在一個實施方式中，處理器1006被配置為響應於來自生理感測器1012的關於身體部位上的疼痛的位置的訊息來啟動效應器1008以影響身體部位。例如，處理器1006可以響應於來自一個或多個肌電圖儀3310或表面肌電圖儀3312的訊息來啟動效應器1008，以確定特定肌肉(例如解剖學或歷史上已知的肌肉)中的誘發局部疼痛的啟動。例如，處理器1006可以響應於來自兩個或更多個肌電圖儀3310或表面肌電圖儀3312感測器的子集的指示哪個肌肉正在經歷疼痛的訊息來啟動效應器1008。
在一個實施方式中，處理器1006通過訪問電腦記憶體1302來訪問比較模組或參考資料中的一個或多個，電腦記憶體1302可以包括但不限於：隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、閃存或其他記憶體技術、CD-ROM、數位多功能光碟(DVD)或其它光碟記憶體、磁帶盒、磁帶、磁碟記憶體或其他磁記憶體設備、或可用於儲存由比較模組1300或記憶體管理器維護的所需訊息並且可由處理器1006或其他相關訪問設備訪問的任何其他介質。
處理器1006包括用於處理來自感測器組件104的一個或多個感測信號並且向系統1000的一個或多個元件(諸如效應器1008)提供指令的元件。例如，處理器1006可以包括微處理器、中央處理單元(CPU)、數位信號處理器(DSP)、專用積體電路(ASIC)、現場可編程化閘陣列(FPGA)等或其任何組合，並且可以包括離散數位電路元件或類比電路元件或電子元件或其組合。在一個實施方式中，處理器1006包括具有多個預定義邏輯元件的一個或多個ASIC。在一個實施方式中，處理器1006包括具有多個可編程邏輯命令的一個或多個FPGA。電腦記憶體裝置可以與系統1000集成，可以與外部裝置相關聯並且可以由系統1000通過無線或有線通訊協議或其組合來訪問。例如，參考資料可以由耦合到系統1000的基底1002的電腦記憶體1302儲存，可以由處理器1006經由無線手段訪問，可以通過另一種方法(例如通過遠程網路、雲端網路等或其組合)可用於處理器1006。在圖33中所示的實施方式中，處理器1006包括或可操作地耦合到接收器3400或收發器3402(例如，天線等)或其組合，以接收參考資料訊息或其他訊息(例如，對應性閾值訊息、編程訊息)，從而便於通過無線或有線通訊協議來操作或控制系統1000。例如，接收器3400可以接收來自外部裝置3406的一個或多個通訊信號，該一個或多個通訊信號與控制編程、參考資料、查詢(例如，將訊息從系統1000傳輸到外部裝置3406的查詢、確定個體受試者的運動狀態的查詢、確定個體受試者的當前生理狀態(例如，疼痛狀態)的查詢等)或其組合相關聯，但不限於此。在實施方式中，處理器1006可以附加地或替代地包括發射器3404或收發器3402(例如，天線等)以在系統1000的元件之間發送訊息或者發送訊息到系統外部的元件，諸如以與外部裝置3406通訊。這種通訊可以包括例如處理器1006正在訪問儲存參考或編程資料、計算協議，系統更新等的一個或多個資料庫或記憶體設備的指示。外部裝置3406可以包括接收器3408、收發器3410或發射器3412中的一個或多個，以促進與系統1000的元件的通訊。例如，外部裝置3406可以包括但不限於通訊設備或電子設備，諸如移動通訊設備或電腦系統中的一個或多個，包括但不限於：一個或多個移動計算設備(例如，手持便攜式電腦、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦、上網本電腦、平板電腦等)、移動電話設備(例如，蜂窩電話和智能電話)、包括與智能電話和平板電腦(例如平板手機)相關聯的功能的設備、可穿戴或便攜式設備(例如，包括與系統1000定位在相同身體部位上的感測器、與系統1000定位在不同身體部位上的感測器、遠離個體受試者定位的感測器、定位在不同個體受試者上的感測器等)、便攜式遊戲設備、便攜式媒體播放器、多媒體設備、增強或虛擬實境(VR)系統(例如，VR耳機、VR沈浸式體驗系統等)、衛星導航設備(例如，全球定位系統(GPS)導航裝置)、電子書閱讀器裝置(eReader)、智能電視(TV)裝置、表面計算裝置(例如桌上型電腦)、個人電腦(PC)設備以及採用基於觸摸的人機介面的其他設備。系統1000和外部裝置3406可以經由接收器3400、3408、收發器3402、3410和發射器3404、3412(例如通過一個或多個連接和無線通訊機制)來相互通訊(例如，發送和接收通訊信號)，包括但不限於聲通訊信號、光通訊信號、無線通訊信號、紅外通訊信號、超聲通訊信號等。在一個實施方式中，系統1000可以利用來自外部裝置3406的通訊作為操作指標(例如何時嚙合效應器1008、何時開始通過感測器組件1004進行感測等)。
處理器1006可基於一個或多個感測信號以及基於一個或多個感測信號識別個體受試者的生理狀態(例如疼痛狀態)來協調系統1000的操作。例如，處理器可以基於個體受試者的生理狀態(例如，疼痛狀態)和個體受試者經歷的狀況(例如，休息狀態、運動狀態等)的識別來協調效應器1008的操作。效應器1008可操作地耦合到處理器1006，並響應於處理器1006的控制被配置到個體受試者的身體部位。在圖34所示的實施方式中，效應器可以包括但不限於：超聲換能器3500、電極3502、磁刺激器3504、光刺激器3506、熱刺激器3508、聲刺激器3510、機械刺激器3512、振動刺激器3514或其組合。
超聲換能器3500產生指向個體受試者的身體部位的超聲波(或信號)，例如用於身體部位的治療處理。在一個實施方式中，效應器1008包括超聲換能器陣列。例如，效應器1008可以包括被配置為放置在個體受試者的身體部位上的第一位置上的第一超聲換能器以及被配置為放置在個體受試者的身體部位上的第二位置上的第二超聲換能器。超聲換能器陣列可基於換能器的不同位置、基於由超聲換能器產生的超聲波的不同模式等來提供局部治療。在一個實施方式中，超聲換能器3500被配置為生成低強度超聲波(例如，低強度治療性超聲(LITUS)；低強度長持續時間超聲治療)。例如，超聲換能器3500可以產生大約30mW/cm2 到大約1000mW/cm2 的超聲波，其中這種低強度可以施加到個體受試者的身體部位長達約八小時。作為另一個例子，超聲換能器3500可以包括發散波換能器，該發散波換能器在約2.5至約3MHz的頻率下以約0.03至約2W/cm2 的超聲強度運行小於約18小時的治療時間。在一個實施方式中，低強度超聲波對應於換能器面處的大約90mW/cm2 的空間時間平均強度，其中一小時的治療向身體部位提供大約1795J的超聲能量，並且其中，6小時的治療提供約9596J的超聲波能量給身體部位。通常，更大的聲能沈積可以提供更好的臨床結果，已經發現每次治療平均沈積量為4228J提供了臨床上顯著的結果，而平均2019J的沈積與對照治療或假治療相比並沒有提供統計學或臨床上的顯著差異。在一個實施方式中，超聲換能器3500包括功率控制器和具有3MHz的頻率的兩個超聲換能器，每個換能器的強度為0.132 W/cm2 ，為四小時的治療期提供約18720J的累積超聲能量沈積。在一個實施方式中，超聲換能器3500包括發散透鏡，以將超聲波散射到發散聲波治療區域。在一個實施方式中，超聲換能器3500被配置成生成高強度聚焦超聲波(例如，HIFU)。例如，超聲換能器3500可以在大約從約3到大約15秒的時間內產生大約2.5到大約3MHz、大約1900到大約2810 W/cm2 的高強度聚焦超聲波。在一個實施方式中，高強度聚焦超聲波可以提供神經傳導阻滯。在大於約1000 W/cm2 的強度水平下，治療可以導致組織中的局部凝固性壞死和結構性破壞，使得HIFU超聲換能器3500的聚焦治療區域可以將生物效應限制在身體部位的特定目標區域以進行治療(例如，以提供神經傳導阻滯等)。在一個實施方式中，聚焦治療區域是大約1mm×10mm。在一個實施方式中，效應器1008包括成像裝置以有助於瞄准身體部位的目標區域。成像裝置可以包括例如具有大約5MHz到大約10MHz的寬帶頻率的超聲成像換能器，以在與超聲成像換能器同步操作期間在超聲換能器3500的焦點處提供高回聲區域，這可以便於經由明亮或光照區域觀看目標區域。在一個實施方式中，超聲換能器3500被配置為產生低劑量高頻超聲。例如，超聲換能器3500可以以大約1MHz的頻率以大約1：4的脈衝模式產生在大約0.5到大約3W/cm2 之間的低劑量高頻超聲。在一個實施方案中，低劑量高頻率超聲的治療持續時間包括每天五分鐘的治療，持續約20次。在一個實施方式中，超聲換能器3500以大約8MHz的頻率在大約0.15W/cm2 下工作大約15秒的時間段，具有大約0.01%佔空比以及後額葉皮層的目標區域。在一個實施方式中，超聲換能器3500以大約0.5MHz的頻率以大約5.9W/cm2 工作大約500毫秒的時間，具有大約36%佔空比以及初級軀體感覺皮質S1的目標區域。在一個實施方式中，超聲換能器3500以大約0.25MHz的頻率以大約0.3至大約2.5W/cm2 工作大約300毫秒的時間段，具有大約50%佔空比以及初級軀體感覺皮質S1的目標區域。在一個實施方式中，超聲換能器3500被配置為脈衝地產生超聲信號、連續地產生超聲信號或以其組合的方式產生超聲信號。
在一個實施方式中，超聲換能器3500被配置為根據至少第一治療模式和第二治療模式生成超聲信號。治療模式可以涉及空間模式(例如，改變治療的位置、改變治療的深度等)、時間模式、強度模式等。例如，在一個實施方式中，處理器1006指示超聲換能器3500根據第一治療模式和第二治療模式動態地交替產生超聲信號。在一個實施方式中，根據個體受試者的身體部位的目標位置(例如，身體或肢體上的部位，諸如皮膚表面上的位置)或個體受試者的身體部位的目標深度中的至少一種，第一治療模式與第二治療模式不同。在一個實施方式中，超聲換能器3500根據多個超聲頻率產生超聲信號，其中頻率可以響應於處理器1006或內部超聲換能器控制器的控制而被調整或調節。在一個實施方式中，效應器1008包括被配置為放置在個體受試者的身體部位上的第一位置上的第一超聲換能器3500以及被配置為放置在個體受試者的身體部位上的第二位置上的第二超聲換能器3500。例如，第一超聲換能器3500和第二超聲換能器3500可以相對於彼此間隔開(例如，在不同身體部位上、在相同身體部位的不同區域上、在相同身體部位的相對側上等)，其中換能器可以接收不同的來源頻率以向個體受試者提供治療。
在一個實施方式中，光刺激器3506被配置為生成紅外光。例如，光刺激器3506可以產生紅外光作為低強度脈衝紅外光。在實施方式中，光刺激器3506產生約0.3至約0.4J/cm2的光，其比組織學組織損傷可能發生的閾值(例如，約0.8至約1.0J/cm2)小約2.5倍 。光刺激器3506可以包括用於促進治療的雷射，其中雷射可以包括但不限於鈥：釔鋁石榴石雷射(2.12μm)、自由電子雷射(2.1μm)、翠綠寶石雷射(750nm)、固態雷射(1.87μm)或其組合。在一個實施方式中，光學刺激器3506產生光以提供約6至約10攝氏度的皮膚表面溫度增加(例如以提供周圍神經的刺激)。例如，處理器1006可以引導光刺激器3506產生光以從瞬時組織加熱提供光熱效應(例如，在大約3.8到大約6.4攝氏度的軸突水平上具有時間上和空間上介導的溫度梯度)。
在一個實施方式中，效應器1008和來自其的刺激(例如，振動刺激、超聲波刺激、機械刺激、光學刺激、電刺激等)可以接合本體感受器、機械感受器或光接觸感受器；刺激這樣的神經可以產生與來自痛覺感受器(例如，傷害感受器)的信號競爭的神經系統的感覺，從而減少個體的疼痛神經感知。在一個實施方式中，效應器1008和來自其的刺激可以接合耳內或耳上的身體部位(例如，迷走神經刺激)。在一個實施方式中，效應器1008和來自其的刺激可以接合一個或多個肌筋膜觸發點。
在一個實施方式中，處理器1006被配置成當個體受試者處於休息狀態(例如，在睡覺、閱讀、看電視或其他電子設備時坐著、俯臥等)時啟動效應器1008。例如，效應器1008可以包括被配置用於高功率疼痛閾值超聲(HPPTUS)的超聲換能器3500以使潛在的肌筋膜觸發點脫敏(例如，引起局部和所涉及的疼痛的肌纖維的病理性改變並且不引起自發性局部疼痛)，從而進行疼痛治療。在一個實施方式中，在治療期間(例如，在個體受試者靜止或休息的同時)將多個HPPTUS應用施加到身體部位。例如，HPPTUS應用的數量可以包括但不限於在潛在肌筋膜觸發點處的三到十次治療。例如，單個HPPTUS應用可以包括但不限於以1MHz、0.5-1.2W/cm2 的連續波施加超聲波能量持續約5分鐘。
在圖35所示的實施方式中，系統1000還包括使用者介面3600。使用者介面3600可以可操作地耦合到處理器1006以促進系統1000的操作。例如，在一個實施方式中，處理器1006是可操作地耦合到使用者介面3600並且被配置為生成一個或多個通訊信號以由使用者介面3600顯示。用於顯示的通訊信號可以包括例如對關於效應器1008的操作狀態的使用者輸入的請求。例如，系統1000可以尋求使用者(例如系統1000所位於的個體、醫療保健專業人員等)批准或不批准操作系統的某些功能，包括但不限於效應器1008的功能。在一個實施方式中，處理器1006被配置成響應於經由使用者介面3600的使用者命令來防止效應器1008的啟動。例如，處理器1006可以指示使用者介面3600顯示對關於效應器1008是否應當啟動的使用者輸入的請求。使用者可以選擇拒絕啟動命令以防止效應器1008在那時啟動。在一個實施方式中，處理器1006被配置成響應於經由使用者介面3600的使用者命令來啟動效應器1008。例如，處理器1006可以指示使用者介面3600顯示對關於效應器1008是否應該啟動的使用者輸入的請求。使用者可以選擇啟動或允許啟動命令以允許效應器1008在那時啟動，或者調度效應器1008被允許啟動的時間或運動狀態。例如，個人可以通過使用者介面3600引導使用者命令，以僅在休息期間，例如當個體受試者將在睡覺或休息時，啓動效應器1008。使用者介面3600可以包括但不限於：圖形使用者介面(GUI)、觸摸屏組件(例如，電容觸摸屏)、液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)顯示器或基於投影的顯示、或其組合。
在圖36所示的實施方式中，系統1000包括可操作地耦合到效應器1008、處理器1006或其組合的計時器3700。在一個實施方式中，處理器1006被配置成響應於效應器的治療持續時間來停止效應器1008的啟動。例如，處理器1006可以訪問(例如，儲存在記憶體1302中或者由處理器1006以其他方式可訪問的)最大持續時間參考時間，由此處理器1006可以比較計時器3700所跟蹤的治療時間。當由計時器3700跟蹤的治療時間滿足最大持續時間參考時間時，處理器1006指示效應器1008停止啟動。在一個實施方式中，處理器1006被配置為響應於效應器1008的治療強度來停止效應器1008的啟動。例如，處理器1006可以訪問(例如，儲存在記憶體1302中或以其他方式可由處理器1006訪問的)治療參考強度的最大強度，由此處理器1006可以(例如，在單個治療期間、在多個治療期間等)比較由效應器1008的操作提供的治療的強度，其可取決於效應器1008的功率輸出、效應器1008的治療持續時間、效應器1008的治療頻率等。當由處理器1006確定的治療強度滿足治療參考強度的最大強度時，處理器1006指示效應器1008停止啟動。
在一個實施方式中，效應器1008被配置為影響身體部位以治療關節炎(例如骨關節炎、類風濕性關節炎、銀屑病關節炎等)、關節痛、肌痛、神經痛、肌腱端炎、肌痛、纖維肌痛、頭痛或創傷性疼痛。在一個實施方式中，效應器1008被配置成利用主動治療來影響身體部位。例如，當個體受試者正在經歷疼痛狀態時，處理器1006可以引導效應器1008影響身體部位。在一個實施方式中，效應器1008被配置為通過預防性治療來影響身體部位。例如，當個體受試者的疼痛狀態低於閾值疼痛狀態時，處理器1006可指導效應器1008在個體受試者經歷疼痛狀態之前影響身體部位，或者誘導個體受試者移動以預防疼痛狀態。在一個實施方式中，效應器1008被配置為通過姑息治療來影響身體部位。
在一個實施方式中，系統1000被配置為確定或接收系統1000所位於的個體受試者的標識以確定是否提供或啓用某些功能。例如，系統1000可以被配置為僅針對某些授權的個人操作，由此如果未識別或未授權的個人試圖使用系統1000，則某些特徵或功能被禁用。在一個實施方式中，系統1000被配置為識別系統1000被定位在其上的個體受試者，由此系統1000在被授權使用特定系統1000的個體的肯定識別之後允許操作某些系統元件。例如，感測器組件1004可以檢測系統1000被定位在其上的個體受試者的身體特徵，以產生與身體特徵相關聯的一個或多個身份感測信號。身體特徵可以包括但不限於：皮膚形貌特徵(例如，皮膚表面圖案、毛囊圖案、孔隙圖案、色素沈著等)、血管特性或佈局(例如動脈圖案、特性或佈局；靜脈圖案、性質或佈局等)、電流模式(例如光伏電流模式)或皮膚電阻率測量。在一個實施方式中，處理器1006或其他系統元件將身份感測信號與和被授權使用系統1000的個人相關聯的參考資料進行比較。當身份感測信號與參考資料具有肯定的對應關係時，系統1000可允許某些系統功能的操作，包括但不限於：允許感測器組件1004的操作以用於疼痛監測；允許效應器1008的操作(例如，僅在個體正面關聯時，使得個體被授權操作系統1000)；選擇特定治療方案(例如，參考資料可以包括身份和特定治療方案之間的對應關係，由此在確認身份之後，選擇特定的治療方案以用於效應器1008的操作)；允許將與系統1000的操作相關聯的訊息或個體受試者的狀態傳輸到記錄(例如，電子健康記錄或其他健康日記)等等。
現有技術已經進展到這一點，即在系統的各方面的軟體、軟體和/或韌體實現之間幾乎沒有區別，並且軟體、軟體和/或韌體的使用通常(但不總是，因為在某些情況下，軟體和軟體之間的選擇可能變得重要)是表示成本與效率之間的折衷的設計選擇。存在可以實現本文描述的處理和/或系統和/或其他技術的各種工具(例如，軟體、軟體和/或韌體)，並且優選的工具將隨著部署處理和/或系統和/或其他技術的環境而變化。例如，如果實施者確定速度和精度是首要的，則實施者可以選擇主要是軟體和/或韌體的工具；替代地，如果靈活性是重要的，則實施者可以選擇主要是軟體實現；或者，再次替代地，實施者可以選擇軟體、軟體和/或韌體的某種組合。因此，存在幾種可能的工具，通過這些工具可以實現本文描述的處理和/或設備和/或其他技術，其中沒有一個固有地優於另一個，因為要使用的任何工具是取決於其中將部署工具的環境以及實施者的具體關注(例如速度、靈活性或可預測性)，其中任何一個可以變化。本領域的技術人員將認識到，實現的光學方面將典型地採用光學定向的軟體、軟體和/或韌體。
在本文所描述的一些實施方式中，邏輯和類似實現可以包括軟體或其他控制結構。例如，電子電路可以具有被構造和佈置成實現如本文所述的各種功能的一個或多個電流路徑。在一些實施方式中，一種或多種介質可以被配置為當這樣的介質保持或發送可操作以如本文所描述的執行的設備可檢測指令時承載設備可檢測的實現。在一些變型中，例如，例如通過執行接收或傳輸關於本文描述的一個或多個操作的一個或多個指令，實現可以包括對現有軟體或韌體或門陣列或可編程軟體的更新或修改。替代地或另外地，在一些變型中，實現可以包括專用軟體、軟體、韌體組件和/或執行或以其他方式調用專用組件的通用組件。規範或其他實現可以通過這裡描述的有形傳輸介質的一個或多個實例來傳輸，可選地通過包傳輸或者以其他方式通過在不同時間通過分布式介質來傳輸。
替代地或附加地，實現可以包括執行專用指令序列或調用電路，以啓用、觸發、協調、請求或以其他方式引起上述任何功能操作的一次或多次發生。在一些變型中，這裡的操作或其他邏輯描述可以被直接表示為源代碼並且被編譯或以其他方式被調用為可執行指令序列。在一些環境中，例如，C ++或其他代碼序列可以被直接編譯或以其他方式實現為高級描述符語言(例如，邏輯可合成語言、軟體描述語言、軟體設計模擬和/或其它這樣類似的表達模式)。替代地或附加地，在軟體中物理實現之前，特別是對於基本操作或時序關鍵型應用，邏輯表達中的一些或全部可以表現為Verilog型軟體描述或其他電路模型。本領域的技術人員將認識到，根據這些教導，如何獲得、配置和優化合適的傳輸或計算元件、材料供應、致動器或其他常見結構。
前面的詳細描述通過使用框圖、流程圖或示例闡述了裝置和/或過程的各種實施方式。就這些框圖、流程圖或示例包含至少一個功能和/或操作而言，本技術領域技術人員應當理解，這些框圖、流程圖或示例中的每個功能和/或操作可以通過大範圍的軟體、軟體、韌體或實質上它們的任何組合單獨地或共同地實現。在一實施方式中，本文所描述的主題的若干部分可以通過專用積體電路(ASIC)、現場可編程化閘陣列(FPGA)、數位信號處理器(DSP)、或者其他集成形式實現。但是，本文所公開的實施方式的一些方面(全部或部分)可在積體電路中等效實施作為在一個或多個電腦上運行的一個或多個電腦程序(例如，作為在一個或多個電腦系統上運行的一個或多個程序)、作為在一個或多個處理器上運行的一個或多個程序(例如，作為在一個或多個微處理器上運行的一個或多個程序)、作為韌體、或作為它們的幾乎任意組合，且鑒於本公開，設計電路和/或為軟體和/或韌體編寫代碼完全在本領域技術人員的能力範圍內。另外，本文所描述的主題的機制能夠作為各種形式的程序產品分發，且本文所描述的主題的說明性實施方式適用，而與用於實際執行分發的信號承載介質的特定類型無關。
一般來說，本領域技術人員應當認識到，本文所述的各種實施方式可以通過各種類型的機電系統單獨地和/或共同地實現，所述機電系統具有寬範圍的電氣元件(例如軟體、軟體、韌體和/或實質上它們的任何組合)以及寬範圍的可以賦予機械力或運動的各種元件(例如剛性體、彈簧或扭轉體、液壓裝置、電磁致動裝置和/或實質上它們的任何組合)。因此，如本文所使用的，「機電系統」包括但不限於：與換能器(例如，致動器、馬達、壓電晶體、微機電系統(MEMS)等)可操作地耦合的電路、具有至少一個分立電路的電路、具有至少一個積體電路的電路、具有至少一個專用積體電路的電路、形成由電腦程序配置的通用計算設備(例如，由至少部分地執行本文所述的處理和/或設備的電腦程序配置的通用電腦或由至少部分地執行本文描述的處理和/或設備的電腦程序配置的微處理器)的電路、形成記憶體設備(例如，記憶體的形式(例如，隨機存取、閃存、唯讀等))的電路，形成通訊設備(例如，調制解調器、通訊交換機、光電設備等)的電路、和/或其任何非電模擬物(例如光學或其他模擬物)。本領域技術人員還將認識到，機電系統的示例包括但不限於：各種消費電子系統、醫療設備以及其他系統，諸如機動運輸系統、工廠自動化系統、安全系統和/或通訊/計算系統。本領域技術人員將認識到，除非上下文另有規定，否則如本文所使用的機電系統不一定限於具有電氣和機械致動的系統。
一般意義上，本文描述的各個方面可以通過廣泛範圍的軟體、軟體、韌體和/或其任何組合來單獨地和/或共同地實現並且可以被視為由各種類型的「電路」組成。因此，如本文所使用的「電路」包括但不限於：具有至少一個離散電路的電路、具有至少一個積體電路的電路、具有至少一個專用積體電路的電路、形成由電腦程序配置的通用計算設備(例如，由至少部分地執行本文所述的處理和/或設備的電腦程序配置的通用電腦，或由至少部分地執行本文中所描述的處理和/或設備的電腦程序配置的微處理器)的電路、形成記憶體裝置(例如，記憶體形式(例如，隨機存取、閃存、唯讀等))的電路 、和/或形成通訊設備(例如，調制解調器、通訊交換機、光電設備等)的電路。本文所描述的主題可以以類比或數位方式或其某種組合來實現。
本領域的技術人員將認識到，這裡描述的系統和/或處理的至少一部分可以被集成到影像處理系統中。典型的影像處理系統通常包括以下中的一個或多個：系統單元外殼，視頻顯示器，諸如揮發性或非揮發性記憶體之類的記憶體，諸如微處理器或數位信號處理器之類的處理器，諸如操作系統、驅動器、應用程序之類的計算實體，一個或多個交互設備(例如，觸摸板、觸摸屏、天線等)，包括反饋迴路和控制馬達(例如， 用於感測鏡頭位置和/或速度的反饋；用於移動/扭曲鏡頭以得到所需的焦點的控制馬達)的控制系統。影像處理系統可以利用合適的市場上可買到的元件(例如在數位靜止系統和/或數位運動系統中通常可以找到的元件)來實現。
本領域技術人員將認識到，本文所述的設備和/或處理的至少一部分可以被集成到資料處理系統中。資料處理系統通常包括以下中的一個或多個：系統單元外殼，視頻顯示器，諸如揮發性或非揮發性記憶體之類的記憶體，諸如微處理器或數位信號處理器之類的處理器，諸如操作系統、驅動器、圖形使用者介面和應用程序之類的計算實體，一個或多個交互設備(例如，觸控板、觸控螢幕、天線等)，和/或包括反饋迴路和控制馬達(例如， 用於感測位置和/或速度的反饋；用於移動和/或調節元件和/或數量的控制馬達)的控制系統。資料處理系統可以使用合適的市場上可買到的元件(例如通常在資料計算/通訊和/或網路計算/通訊系統中找到的元件)來實現。
本領域的技術人員將認識到，這裡描述的系統和/或處理的至少一部分可以被集成到微塵系統中。本領域技術人員將認識到，典型的微塵系統通常包括：諸如揮發性或非揮發性記憶體之類的一個或多個記憶體，諸如微處理器或數位信號處理器之類的處理器，諸如操作系統、使用者介面、驅動器、感測器、致動器、應用程序之類的計算實體，一個或多個交互裝置(例如，天線USB埠、聲學埠等)，包括反饋迴路和控制馬達(例如，用於感測或估計位置和/或速度的反饋；用於移動和/或調整元件和/或數量的控制馬達)的控制系統。微塵系統可以利用合適的元件(例如在微塵計算/通訊系統中發現的元件)來實現。這些元件的具體示例需要諸如英特爾公司和/或弩公司(Crossbow Corporation)的微型組件以及支持軟體、軟體和/或韌體。
在某些情況下，即使元件位於領土之外，也可能在領土之內使用系統或方法。例如，在分布式計算環境中，即使系統的某些部分可能位於領土之外(例如，繼電器、服務器、處理器、信號承載介質、發送電腦、接收電腦等位於領土之外)，分布式計算系統的使用也可能發生在領土內。即使系統或方法的組成部分在領土之外被定位和/或使用，系統或方法的銷售同樣可能發生在領土內。
此外，用於在一個領土內執行方法的系統的至少一部分的實現不排除在另一個領域中使用該系統。
本領域技術人員將認識到，為了概念的清楚起見，將這裡描述的元件(例如操作)、設備，目標以及伴隨它們的討論用作示例，並且可以構想各種配置修改。因此，如本文所使用的，所闡述的具體範例和伴隨的討論旨在表示其更一般的類別。一般而言，使用任何具體的範例都是為了代表其類別，並且不包括特定的元件(例如操作)、裝置和對象不應該被視為限制。
關於本文中基本上任何複數和/或單數術語的使用，本領域的技術人員可以根據上下文和/或應用適當地將複數轉化為單數和/或將單數轉化為複數。為了清楚起見，各種單數/複數置換在此未被明確地闡述。
本文描述的主題有時示出包含在不同的其它元件內或與不同的其它元件連接的不同元件。應當理解，這樣描述的體系結構僅僅是示例性的，並且實際上可以實施實現相同功能的許多其他體系結構。在構思意義上，實現相同功能的元件的任何佈置被有效地「相關聯」，使得實現期望的功能。因此，本文中組合以實現特定功能的任何兩個組件可被視為彼此「相耦合」，使得實現所需功能，而與架構或中間元件無關。同樣地，這樣相關聯的任何兩個元件也可以被視為彼此「可操作地連接」或「可操作地耦合」以實現期望的功能，並且能夠這樣相關聯的任何兩個元件也可以被視為彼此 「可操作地可耦合」以實現期望的功能。可操作地可耦合的具體示例包括但不限於：物理上可配對和/或物理交互的元件、和/或無線可交互的和/或無線交互的元件、和/或邏輯上交互的和/或邏輯上可交互的元件。
在一些情況下，一個或多個元件在本文中可以被稱為「配置為」、「由…配置」、「可配置為」、「可操作/操作為」、「適應/可適應」、「能夠」 、「一致/符合」等。本領域技術人員應認識到，除非上下文另有要求，否則這些術語(例如「配置為」)通常包括活動狀態元件和/或非活動狀態元件和/或待機狀態元件。
儘管已經示出和描述了本文描述的本主題的特定方面，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，基於本文的教導，可以在不脫離所描述的主題及其更廣泛的方面的情況下進行改變和修改，因此，所附請求項將在其範圍內涵蓋如在本文所描述的主題的真實精神和範圍內的所有這樣的改變和修改。
本領域技術人員將理解，一般而言，本文中，特別是所附請求項(例如，所附請求項的主體)中使用的術語通常旨在作為「開放」術語(例如，術語「包括」被解釋為「包括但不限於」，術語「具有」應當被解釋為「至少具有」，術語「包含」應當被解釋為「包含但不限於」等)。本領域技術人員還將理解，如果意指引入請求項表述對象的特定數量，則這樣的意圖將在請求項中被明確地陳述，並且在沒有這樣的陳述的情況下，不存在這樣的意圖。例如，為了幫助理解，以下所附請求項可以包含引入性短語「至少一個」和「一個或多個」的使用以引入請求項表述對象。然而，這樣的短語的使用不應被解釋為暗示通過不定冠詞「一」或「一個」引入請求項表述對象將包含這種引入的請求項表述對象的任何特定請求項限制為僅包含一個這樣的表述對象的請求項，即使當相同的請求項包括引入性短語「一個或多個」或「至少一個」以及諸如「一」或「一個」之類的不定冠詞(例如，「一」或「一個」應典型地解釋為意指「至少一個」或「一個或多個」)也如此；這同樣適用於用於引入請求項表述對象的定冠詞的使用。另外，即使明確地敘述了所引入的請求項表述對象的特定數量，本領域技術人員也應認識到，這種表述對象通常應被解釋為意指至少所陳述的數量(例如，沒有其他修飾語的無修飾表述「兩個表述對象」，通常意指至少兩個表述對象，或兩個或兩個以上表述對象)。此外，在使用類似於「A、B和C等中的至少一個」的慣用語的那些情況下，一般來說，這種結構意指本領域技術人員會理解的慣用意義(例如，「具有A、B和C中的至少一個的系統」將包括但不限於：僅具有A的系統、僅具有B的系統、僅具有C的系統、同時具有A和B的系統、同時具有A和C的系統、同時具有B和C的系統、和/或同時具有A、B和C的系統等)。在使用類似於「A、B或C等中的至少一個」的慣用語的那些情況下，一般來說，這種結構意指本領域技術人員會理解的慣用意義(例如，「具有A、B或C中的至少一個的系統」將包括但不限於：僅具有A的系統、僅具有B的系統、僅具有C的系統、同時具有A和B的系統、同時具有A和C的系統、同時具有B和C的系統、和/或同時具有A、B和C的系統等)。本領域技術人員將進一步理解，通常，提供兩或更多可選擇項的選言詞和/或短語，無論是在說明書、申請專利範圍、或附圖中，都應當被理解為預期包括術語中的一項、任一項、或兩項的可能性，除非上下文另有規定。例如，短語「A或B」通常會被理解為包括「A」或「B」或「A和B」的可能性。
已經參考各種示例實施方式進行了本公開。然而，本領域技術人員將認識到，在不脫離本公開的範圍的情況下可以對這些實施方式進行改變和修改。例如，各種操作步驟以及用於執行操作步驟的元件可以根據具體應用或者考慮與系統的操作相關聯的任何數量的成本功能以替代的方式來實現；例如，一個或多個步驟可以被刪除、修改或與其他步驟組合。
另外，如本領域普通技術人員將理解的，本公開的原理(包括元件)可以反映在電腦可讀儲存介質上的電腦程序產品中，該電腦可讀儲存介質具有體現在記憶體中的電腦可讀程序代碼裝置。可以使用任何有形的、非暫時性的電腦可讀儲存介質，包括磁儲存設備(硬碟、軟碟等)、光儲存設備(CD-ROM、DVD、藍光光盤等)、閃存、和/或類似的。這些電腦程序指令可以被加載到通用電腦、專用電腦或其他可編程資料處理設備上以產生機器，使得在電腦或其他可編程資料處理設備上執行的指令創建用於實現指定功能的手段。這些電腦程序指令還可以被儲存在電腦可讀記憶體中，該電腦可讀記憶體可以指導電腦或其他可編程資料處理裝置以特定方式運行，使得儲存在電腦可讀記憶體中的指令產生包括實現指定功能的實現手段的製品。電腦程序指令也可以被加載到電腦或其他可編程資料處理裝置上，以使得在電腦或其他可編程裝置上執行一系列操作步驟以產生電腦實現的處理，使得在電腦或其他可編程裝置上執行的指令提供用於實現指定功能的步驟。
已經參考各種實施方式描述了前述說明書。然而，本領域的普通技術人員將會理解，在不脫離本公開的範圍的情況下可以進行各種修改和變化。因此，本公開應被認為是說明性的而不是限制性的，並且所有這樣的修改意圖被包括在其範圍內。同樣，以上關於各種實施方式描述了益處、其他優點和問題的解決方案。然而，可能導致任何益處、優點或解決方案發生或變得更顯著的益處、優點、問題的解決方案以及任何元素都不被解釋為關鍵的、必需的或基本的特徵或元素。如本文所使用的，術語「包括」、「包含」以及其任何其他變型旨在覆蓋非排他性包含，使得包括元素列表的過程、方法、物品或設備不僅包括那些要素，而且還可以包括沒有明確列出或者這樣的過程、方法、系統、物品或者設備所固有的其他要素。
在一個實施方式中，系統以這樣的方式集成，即系統作為專門為疼痛治療裝置或系統(例如，系統1000)的功能而配置的獨特系統來操作，並且系統的相關聯的計算設備作為用於所要求保護的系統的專用電腦來運行，而非通用電腦來運行。在一個實施方式中，系統的至少一個相關聯的計算設備作為用於所要求保護的系統的特定用途電腦來運行，而非通用電腦來運行。在一個實施方式中，系統的相關聯的計算設備中的至少一個與特定的ROM硬連線以指示至少一個計算設備。在一個實施方式中，本領域技術人員認識到疼痛治療裝置或系統(例如，系統1000)至少在疼痛感測和疼痛治療的技術領域中實現改進。
雖然本文已經公開了各個方面和實施方式，但是其他方面和實施方式對於本領域技術人員將是顯而易見的。這裡公開的各個方面和實施方式是為了說明的目的，而不是限制性的，真正的範圍和精神由下面的申請專利範圍指出。
100、101‧‧‧表皮電子裝置
103‧‧‧附接表面
105‧‧‧基底層
107‧‧‧電子層
109‧‧‧阻擋層
110‧‧‧視圖
111‧‧‧材料層
113‧‧‧電子組件
119‧‧‧阻擋開口
120‧‧‧單元
510‧‧‧資料採集和處理設備
513‧‧‧處理電路
550‧‧‧外部感測裝置
610‧‧‧電子模組
680‧‧‧使用者
700‧‧‧單軸加速度計
703‧‧‧單軸傾斜儀
704‧‧‧單軸加速度計
705‧‧‧單軸陀螺儀
706‧‧‧第二單軸加速度計
710‧‧‧多軸加速度計
713‧‧‧多軸傾斜儀
715‧‧‧多軸陀螺儀
720、723、725‧‧‧第一角度
730、733、735‧‧‧第二角度
731‧‧‧角度
740‧‧‧電源
741‧‧‧功率連接
750‧‧‧通訊設備
751‧‧‧輸入/輸出連接
753‧‧‧通訊連接
760‧‧‧控制電路
761、1302‧‧‧記憶體
763‧‧‧處理器
765‧‧‧多工器
770‧‧‧感測器
780‧‧‧相互作用裝置
810、900、1800‧‧‧方法
812-824、902-914、922、1802-1808、1900-1902、2000-2010、2100-2106、2200-2206、2300-2310、2400-2404、2500-2504、2600-2610、2700-2702、2800-2808、2900-2904、3000-3004、3100‧‧‧步驟
1000‧‧‧系統
1002、1604、1708、1720‧‧‧基底
1004、1606、1710、1722‧‧‧感測器組件
1006、1608、1716、1728‧‧‧處理器
1008、1610、1718、1730‧‧‧效應器
1010、1612、1712、1724‧‧‧運動感測器
1012、1614、1714、1726‧‧‧生理感測器
1100‧‧‧手腕
1200‧‧‧電源
1300‧‧‧比較模組
1400‧‧‧加速度計
1402‧‧‧接近度感測器
1404‧‧‧紅外感測器
1406、1414、3324‧‧‧光學感測器
1408、3310‧‧‧肌電圖儀
1410、3320‧‧‧應變感測器
1412、3322‧‧‧溫度感測器
1416、3326‧‧‧發光二極體
1418、3338‧‧‧聲學感測器
1420‧‧‧觸覺感測器
1422‧‧‧神經刺激器
1500、1618‧‧‧報告器
1502‧‧‧顯示器
1504‧‧‧發射器
1506‧‧‧遠程位置
1508‧‧‧無線通訊機制
1510‧‧‧電腦系統
1512‧‧‧程序
1600a、1600b‧‧‧ 手指
1602‧‧‧第二裝置
1616、1706‧‧‧通信介面
1700‧‧‧環境
1702‧‧‧第一系統
1704‧‧‧第二系統
3200‧‧‧方位感測器
3202‧‧‧計數器
3204、3700‧‧‧計時器
3300‧‧‧電生理學感測器
3302‧‧‧心電圖儀
3304‧‧‧眼電圖儀
3306‧‧‧顯微神經描記器
3308‧‧‧肌動描記器
3312‧‧‧表面肌電圖儀
3314‧‧‧聲學肌動感測器
3316‧‧‧機械學肌動感測器
3318‧‧‧加速度計肌動感測器
3328‧‧‧血氧計
3330‧‧‧近紅外感測器
3332‧‧‧皮膚電導感測器
3334‧‧‧生物阻抗感測器
3336‧‧‧pH感測器
3340‧‧‧化學感測器
3342‧‧‧壓力感測器
3400、3408‧‧‧接收器
3402、3410‧‧‧收發器
3404、3412‧‧‧發射器
3606‧‧‧外部裝置
3500‧‧‧超聲換能器
3502‧‧‧電極
3504‧‧‧磁刺激器
3506‧‧‧光刺激器
3508‧‧‧熱刺激器
3510‧‧‧聲刺激器
3512‧‧‧機械刺激器
3514‧‧‧振動刺激器
3600‧‧‧使用者介面
圖1A是表皮電子裝置的實施方式的示意圖，示出了該裝置的各個單元。
圖1B是表皮電子裝置的實施方式的示意性橫截面圖，示出了該裝置的各個單元。
圖2A是表皮電子裝置的實施方式的示意圖，示出了配置成使用加速度計測量方位的單元。
圖2B是表皮電子裝置的實施方式的示意圖，示出了配置為使用傾斜儀和/或陀螺儀測量方位的單元。
圖2C是根據表皮電子裝置的一個實施方式的感測器配置的圖示。
圖3A是表皮電子裝置的實施方式的分解示意圖，示出了更多的細節。
圖3B是表皮電子裝置的實施方式的示意圖，示出了電子組件的更多細節。
圖4A是表皮電子裝置的另一個實施方式的示意圖。
圖4B是表皮電子裝置的附加實施方式的電子層的示意圖。
圖5是彼此通訊的表皮電子裝置的兩個實施方式的示意圖。
圖6是用於測量相對於多個身體部位的方位的表皮電子裝置的實施方式的示意圖。
圖7是詳述表皮電子裝置的一個實施方式的操作的流程圖。
圖8是具有附加細節的流程圖，示出了表皮電子裝置的實施方式上的操作。
圖9是用於監測、治療和預防重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況的系統的示意圖。
圖10是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖11是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖12是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖13是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖14是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖15A是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖15B是諸如圖9中所示的系統的實施方式的示意圖。
圖16是用於監測、治療和預防重複性壓力損傷、關節炎或其他醫學狀況的系統的示意圖。
圖17是監測、預防和治療與重複性壓力損傷、關節炎相關的醫學狀況或其他醫學狀況的方法的流程圖。
圖18是示出諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖19是圖示諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖20是示出諸如圖19中所示的方法的各方面的流程圖。
圖21是圖示諸如圖19中所示的方法的各方面的流程圖。
圖22是示出諸如圖19中所示的方法的各方面的流程圖。
圖23是示出諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖24是示出諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖25是示出諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖26是示出諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖27是圖示諸如圖26中所示的方法的各方面的流程圖。
圖28是示出諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖29是圖示諸如圖17中所示的方法的各方面的流程圖。
圖30是示出諸如圖17中所示的方法的各個方面的流程圖。
圖31是用於監測和治療個體受試者的生理狀況的系統的示意圖，包括但不限於監測和治療個體受試者的疼痛狀態。
圖32是諸如圖31所示的系統的實施方式的示意圖。
圖33是諸如圖31所示的系統的實施方式的示意圖。
圖34是諸如圖31所示的系統的實施方式的示意圖。
圖35是諸如圖31所示的系統的實施方式的示意圖。
圖36是諸如圖31所示的系統的實施方式的示意圖。

Claims (49)

  1. 一種系統，其包括： 被構造成與一個體受試者的一身體部位的皮膚表面界面的一可變形基底； 一感測器組件，該感測器組件耦合到該可變形基底，該感測器組件包括一運動感測器和一生理感測器，該感測器組件被配置為基於該運動感測器對該身體部位的一運動的檢測以及該生理感測器對該身體部位的一生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號； 一處理器，其能操作地耦合到該感測器組件並且被配置為接收該一個或多個感測信號，該處理器包括被配置為基於該身體部位的該運動或生理參數中的至少一個來識別該個體受試者的生理狀態的電路；和 一效應器，其能操作地耦合到該處理器並且被配置為響應於該處理器的控制來影響該身體部位。
  2. 如請求項第1項所述的系統，其中該效應器包括至少一個超聲換能器。
  3. 如請求項第2項所述的系統，其中該至少一個超聲換能器被配置為根據至少一第一治療模式和一第二治療模式生成一超聲信號。
  4. 如請求項第3項所述的系統，其中該處理器被配置為引導該至少一個超聲換能器以動態地根據該第一治療模式和該第二治療模式交替產生該超聲信號。
  5. 如請求項第4項所述的系統，其中根據該個體受試者的該身體部位的一目標位置或該個體受試者的該身體部位的一目標深度中的至少一個，該第一治療模式與該第二治療模式不同。
  6. 如請求項第1項所述的系統，其中，該至少一個超聲換能器被配置為根據多個超聲頻率生成超聲信號。
  7. 如請求項第1項所述的系統，其中該至少一個超聲換能器包括一第一超聲換能器和一第二超聲換能器，該第一超聲換能器被配置為放置在該個體受試者的該身體部位上的一第一位置上，該第二超聲換能器被配置為放置在該個體受試者的該身體部位上的一第二位置上。
  8. 如請求項第1項所述的系統，其中該效應器包括電極、磁刺激器、光刺激器、熱刺激器、聲刺激器、機械刺激器或振動刺激器中的至少一種。
  9. 如請求項第1項所述的系統，其中該生理感測器包括電生理學感測器、心電圖儀、眼電圖儀、顯微神經描記器、肌動描記器或肌電圖儀中的至少一個。
  10. 如請求項第1項所述的系統，其中該生理感測器包括應變感測器、溫度感測器、光學感測器或壓力感測器。
  11. 如請求項第10項所述的系統，其中該生理感測器或該處理器中的至少一個包括被配置為確定施加在該身體部位上的長時間壓力的風險的電路。
  12. 如請求項第10項所述的系統，其中該生理感測器包括近紅外感測器、皮膚電導感測器、生物阻抗感測器、pH感測器、化學感測器、運動感測器、方位感測器或聲學感測器中的至少一種。
  13. 如請求項第12項所述的系統，其中該化學感測器包括生物標記特異性感測器元件。
  14. 如請求項第12項所述的系統，其中該化學感測器被配置為檢測汗液中的分析物。
  15. 如請求項第12項所述的系統，其中該方位感測器包括以下中的至少一個：單軸加速度計、成對的相對對準的單軸加速度計、配置成測量場源的天線、距離感測器、多軸加速度計、陀螺儀或傾斜儀。
  16. 如請求項第12項所述的系統，其中該運動感測器包括加速度計、壓力感測器或接近度感測器。
  17. 如請求項第16項所述的系統，其中該接近度感測器被配置為感測接近該身體部位的一第二身體部位。
  18. 如請求項第12項所述的系統，其中該運動感測器被配置為測量該身體部位的重複運動。
  19. 如請求項第12項所述的系統，其中該運動感測器被配置成測量該身體部位的該運動的重複次數。
  20. 如請求項第12項所述的系統，其中該運動感測器被配置為測量該身體部位的該運動的速度、該身體部位的該運動的持續時間或該身體部位的該運動的角度中的至少一個。
  21. 如請求項第12項所述的系統，其中該運動感測器被配置為向該處理器發送指示該個體受試者的運動狀態的一個或多個信號。
  22. 如請求項第12項所述的系統，其中該運動感測器被配置為向該處理器發送指示該個體受試者的休息狀態的一個或多個信號。
  23. 如請求項第1項所述的系統，其中該處理器被配置成僅在該身體部位靜止時啟動該效應器以影響該身體部位。
  24. 如請求項第1項所述的系統，還包括：一使用者介面。
  25. 如請求項第24項所述的系統，其中該處理器能操作地耦合到該使用者介面並且被配置為生成一個或多個通訊信號以由該使用者介面顯示。
  26. 如請求項第25項所述的系統，其中，該一個或多個通訊信號包括對關於該效應器的操作狀態的使用者輸入的請求。
  27. 如請求項第24所述的系統，其中該處理器被配置為響應於經由該使用者介面的使用者命令來防止該效應器的啟動。
  28. 如請求項第24項所述的系統，其中該處理器被配置成響應於經由該使用者介面的使用者命令來啟動該效應器。
  29. 如請求項第1項所述的系統，還包括：能操作地耦合到該效應器的一計時器。
  30. 如請求項第1項所述的系統，其中該效應器被配置為影響該身體部位，以用於治療關節炎、關節痛、神經炎、神經痛、肌腱端炎、肌腱端痛、肌炎、肌痛、纖維肌痛、頭痛、或外傷性疼痛中的至少一種。
  31. 如請求項第1項所述的系統，其中該身體部位是關節、結締組織、神經組織或肌肉中的至少一種。
  32. 如請求項第1項所述的系統，其中，該身體部位包括手指、手、手腕、腳趾、腳、踝、手臂、肘、腿、膝蓋、肩膀、耳朵、頸部、頭部、臀部、脊椎部分、骶髂關節或軀幹中的至少一種。
  33. 如請求項第1項所述的系統，其中該可變形基底包括彈性體聚合物、水膠體膜、膜、奈米膜或透氣彈性體片中的一種或多種。
  34. 如請求項第1項所述的系統，其中該可變形基底包括手套部分、指套部分、包裹部分、關節支具部分或服裝部分中的至少一種。
  35. 如請求項第1項所述的系統，還包括：被配置為從一外部裝置接收一或多個通訊信號的接收器或收發器中的至少一種。
  36. 如請求項第35項所述的系統，其中該外部裝置包括定位在該個體受試者上的感測器。
  37. 如請求項第35項所述的系統，其中該處理器被配置為響應於來自該外部裝置的該一或多個通訊信號而啟動該效應器以影響該身體部位。
  38. 如請求項第35項所述的系統，其中該處理器被配置為響應於來自該外部裝置的該一或多個通訊信號而阻止該效應器的啟動。
  39. 如請求項第35項所述的系統，其中該外部裝置包括遠離該個體受試者的感測器。
  40. 如請求項第1項所述的系統，還包括：一神經感測器，該神經感測器被配置成識別神經靶以供該效應器作用。
  41. 一種方法，其包括： 經由表皮電子系統(EES)檢測一身體部位的一運動和該身體部位的一生理參數； 基於該身體部位的該運動和該身體部位的該生理參數的檢測來生成一個或多個感測信號； 用一電腦處理器接收該一個或多個感測信號； 基於該身體部位的該運動或該生理參數中的至少一者來識別該個體受試者的生理狀態；以及 在識別生理狀態之後發送控制信號以啟動一效應器來作用於該身體部位。
  42. 如請求項第41項所述的方法，其中基於該身體部位的該運動或該生理參數中的至少一者來識別該個體受試者的生理狀態包括： 基於該身體部位的該運動或該生理參數中的至少一者來識別該個體的疼痛狀態、疼痛級別、疼痛類型或疼痛質量中的至少一者。
  43. 如請求項第41項所述的方法，其中在基於該身體部位的該運動或該生理參數中的至少一者識別該個體受試者的該生理狀態後傳送控制信號以啟動該效應器來作用於該身體部位包含： 在識別該個體受試者的該生理狀態後發送控制信號以啟動至少一個超聲換能器來作用於該身體部位。
  44. 如請求項第43項所述的方法，其中在識別該個體受試者的該至少一個疼痛狀態後傳輸控制信號以啟動至少一個超聲換能器來作用於該身體部位包括： 在識別該個體受試者的該至少一個疼痛狀態後發送控制信號以啟動陣列超聲換能器來作用於該身體部位。
  45. 如請求項第41項所述的方法，還包括： 動態地在一第一治療模式和一第二治療模式之間交替產生該超聲信號。
  46. 如請求項第41項所述的方法還包括： 測量該身體部位的重複運動或該身體部位的該運動的重複次數中的至少一種。
  47. 如請求項第41項所述的方法，還包括： 測量以下中的至少一個：該身體部位的該運動的速度、該身體部位的該運動的持續時間、該身體部位相對於第二身體部位的佈置、當該身體部位距離該第二身體部位在閾值距離內時的多個實例、該身體部位的運動的角度或與該身體部位的運動相關的力。
  48. 如請求項第41項所述的方法，其中經由表皮電子系統(EES)檢測該身體部位的該運動和該身體部位的該生理參數包括： 向該電腦處理器發送指示該個體受試者的運動狀態、該個體受試者的休息狀態或該個體受試者的休息狀態的持續時間中的至少一種的一個或多個信號。
  49. 如請求項第41項所述的方法，其還包括： 響應於該效應器的治療的持續時間、該效應器的治療強度或來自一外部裝置的一個或多個通訊信號中的至少一種，停止該效應器的啟動。
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