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KR20170009823A - 생리학적 모니터링 의복들 - Google Patents

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KR20170009823A
KR20170009823A KR1020167028141A KR20167028141A KR20170009823A KR 20170009823 A KR20170009823 A KR 20170009823A KR 1020167028141 A KR1020167028141 A KR 1020167028141A KR 20167028141 A KR20167028141 A KR 20167028141A KR 20170009823 A KR20170009823 A KR 20170009823A
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KR
South Korea
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garment
conductive ink
conductive
fabric
sensors
Prior art date
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Application number
KR1020167028141A
Other languages
English (en)
Inventor
지안루이지 론지노티-부이또니
안드레아 아리베르티
Original Assignee
엘.아이.에프.이. 코포레이션 에스.에이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘.아이.에프.이. 코포레이션 에스.에이. filed Critical 엘.아이.에프.이. 코포레이션 에스.에이.
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Abstract

호흡, 심장 파라미터들 등과 같은 생리학적 파라미터들을 검출하고 모니터링하기 위한 장치들(예컨대, 셔츠, 바지 등을 포함하는(그러나, 이들에 제한되지 않음) 의복들)이 본원에서 설명된다. 압착 의복(garment)상에서, 인쇄되는 도전성 잉크로 형성되는 센서들을 가진 생리학적 파라미터 모니터링 의복들이 본원에 설명되어 있으며, 이 의복들은 강력한 감지 및 편안한 착용을 위해 배열되고 구성된다. 특히, 본원에서 설명된 의복들(예컨대, 셔츠, 바지, 속옷)은 의복상에 직접 인쇄되고 (의복에 보강되거나 또는 보강되지 않을 수 있는) 도전성 트레이스에 의해 의복의 인터페이스 부위에 연결되는 도전성 잉크 센서를 사용하여 하나 또는 그 초과의 생리학적 파라미터의 강력한 감지를 가능하게 하도록 구성되며, 인터페이스 부위는 기록된 파라미터(들)를 측정하고, 저장하며, 프로세싱하며 그리고/또는 송신하도록 구성되는 마이크로프로세서와 같은 분석 유닛에 연결될 수 있다.

Description

생리학적 모니터링 의복들{PHYSIOLOGICAL MONITORING GARMENTS}
관련 출원들에 대한 상호 참조
[0001] 본 출원은, (“PHYSIOLOGICAL MONITORING GARMENTS”라는 명칭으로) 2014년 3월 10일 출원된 미국 가 특허 출원 제 61/950,782호; (“DEVICES AND METHODS OF RUSE WITH PHYSIOLOGICAL MONITORING GARMENTS”라는 명칭으로) 2014년 10월 1일 출원된 미국 가 특허 출원 제 62/058,519호; (“PHYSIOLOGICAL MONITORING GARMENTS”라는 명칭으로) 2014년 11월 17일 출원된 미국 가 특허 출원 제 62/080,966호; 및 (“STRETCHABLE, CONDUCTIVE TRACES AND METHODS OF MAKING AND USING SAME”라는 명칭으로) 2014년 12월 29일 출원된 미국 가 특허 출원 제 62/097,560호를 우선권으로 주장한다. 본 출원은 또한, (“METHODS OF MAKING GARMENTS HAVING STRETCHABLE AND CONDUCTIVE INK”라는 명칭으로) 2014년 7월 14일 출원된 미국 특허 번호 제 14/331,185호를 우선권으로 주장하는 (“GARMENTS HAVING STRETCHABLE AND CONDUCTIVE INK”라는 명칭으로) 2015년 2월 2일 출원된 미국 특허 출원 번호 제 14/612,060호를 우선권으로 주장한다.
인용에 의한 포함
[0002] 본 명세서에 언급된 모든 공보들 및 특허 출원들은, 각각의 개별 공보 또는 특허 출원이 특정하게 그리고 개별적으로 인용에 의해 포함된 것으로 표시된 것과 동일한 정도로 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
[0003] 본 명세서에는, 사용자 및 다른 사용자와 통신하고, 예컨대, 사용자로부터의(예컨대, 웨어러블 전자 기기 기반 의복으로부터의) 신호들을 검출하는 직접(사용자-선택) 입력 및 간접(사용자 모니터링) 입력 모두를 수신하고, 이러한 정보를 저장 또는 송신할 수 있는 웨어러블 장치들(예컨대, "의복")이 개시된다. 특히, 본 명세서에는, 착용자로부터의 생리학적 파라미터들을 모니터링할 수 있는 웨어러블 모니터링 및 입력 시스템들이 개시된다.
[0004] 지난 20년간, 이동 통신 디바이스의 개발은 사람이 통신하는 방식들을 극적으로 확장 및 변경하였다. 점점 더 빠른 컴퓨터 프로세서들을 가진 컴퓨터들은 광대한 양의 데이터의 향상된 분석 및 증가된 처리 속도로 더 빠른 통신을 가능하게 하였다. 게다가, 센서 기술이 또한, 심지어 비전문가에 의해 환자들이 모니터링되는 방법을 신속하게 확장하였다. 다양한 센서들의 개발은, 다양한 측정치들이 컴퓨터에 의해 취해지고 분석되어 유용한 정보를 생성가능하게 했다. 최근에, 다양한 통신 플랫폼들과 결합한 의료 감지 기술의 사용은, 환자들을 포함하는 사람들이 모니터링되거나 스스로를 모니터링하여 자신의 의사 또는 간병인에게 모니터링의 결과를 통신하는 새롭고 흥미로운 방식들을 제공했다. 예컨대, 모바일 디바이스들 예컨대, 스마트 폰들은 모바일 디바이스 사용자들이 원격으로 통신가능하게 하였고 정보 및 데이터를 획득, 분석, 사용 및 제어하기 위한 몇몇 능력을 제공하였다. 예컨대, 모바일 디바이스 사용자는 다양한 개별화된 업무들, 예컨대, 자신의 의료 이력을 정의된 포맷으로 기록하는 것, 게임을 하는 것, 책을 읽는 것 등을 위한 애플리케이션 소프트웨어("app")를 사용할 수 있다. app는 사용자가 원하는 정보를 제공하기 위해 모바일 디바이스의 센서를 이용하여 구동될 수 있다. 예컨대, app는 스마트폰의 가속도계를 이용하여 구동되고 사람이 얼마나 멀리 걸었고 얼마나 많은 칼로리가 걷는 동안 소모되었는 지를 결정할 수 있다.
[0005] 하나 이상의 이러한 생체 측정 센서들을 구비한 모바일 통신 플랫폼, 예컨대 스마트폰의 사용이 다양한 상황에서 설명되었다. 예컨대, Roschk 등의 US2010/0029598은, 심장 박동 데이터를 검출하기 위한 심장 박동 모니터 컴포넌트 및 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이될 수 있고, 추가 개인 데이터를 입력시키고 이를 포함하기 위해 구현되는 프로세싱 유닛에 의해 도출되는 피트니스 정보를 제공하기 위한 평가 디바이스가 장착된 "Device for Monitoring Physical Fitness" 를 개시한다. Nissila의 US2009/0157327은, 측정 유닛에 의해 생성된 피부 온도 데이터를 수신하고, 측정 유닛으로부터 성능 데이터를 수신하고, 수신된 성능 데이터에 기초하여 이론적 유체 손실 값을 결정하도록 구성된 프로세싱 유닛을 포함하는 전자 디바이스가 구비된, “Electronic Device, Arrangement, and Method of Estimating Fluid Loss”를 개시한다.
[0006] 유사하게, 센서들을 포함하는 의복가 이전에 제안되었다. 웨어러블 전자 기기들에 사용하도록 설계된 “modular microelectronic-system”을 개시하는, 예컨대, Glaser 등의 US2007/0178716을 참조하라. Debock 등의 US2012/0071039는 단말로부터 개별적으로 제공되는 베이스 및 단말을 포함하는 도전체들을 포함하는 도전성층을 포함하는 상호 연결 및 종결 방법 포어-직물들을 개시한다. 단말은 메이팅 단과 마운팅 단을 갖는다. Jung 등의 US2005/0029680은 직물들에 전자 기기들의 통합하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.
[0007] 예컨대, 호흡 문제들을 포함하는, 심혈관 및 다른 건강 관련 문제들이 환자를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 모니터링은 조기의 효율적인 조정을 허용할 수 있고, 특정 건강 이슈가 치명적이 되기 전에 모니터링된 생리학적 특성들을 기초로 의료 지원을 받을 수 있다. 유감스럽게도, 대부분의 현재 이용가능한 심혈관 및 다른 타입들의 건강 모니터링 시스템들은 거추장스럽고 불편하며(예컨대, 매일 사용하기에는 비실용적임), 특히 눈에 띄지 않는 방식으로 장기간 모니터링에 사용하기에는 어렵거나 비실용적이다.
[0008] 바이탈 사인들(예컨대, ECG, 호흡, 산소 포화도, 심박수 등)을 포함하는 환자 건강 파라미터는 하나 이상의 웨어러블 모니터들을 사용하여 능동적으로 모니터링될 수 있다고 제안되었지만, 지금까지 이러한 모니터들은 사용이 어렵고 비교적 부정확하다고 판명되었다. 이상적으로, 이러한 모니터들은 피실험자에 의해 거추장스럽지 않게 착용될 수 있다(예컨대, 의복의 일부, 장신구 등). 이러한 의복이 제안되었지만(예컨대, US 2012/0136231 참조), 이러한 의복은, 불편함, 사용하기 어려움, 및 부정확한 결과를 제공하는 것을 포함하는 다수의 결함으로 인해 어려움을 겪는다. 예컨대, US 2012/0136231와 같은 출원들에서, 다수의 개별 전극들이 의복에 배치되고 직조된 도전성 섬유 등에 의해 프로세서에 연결된다; 비록 이러한 의복이 정확한 판독들을 제공하기 위해 피실험자의 피부와 확고하고 견고한 도전성 콘택을 필요로 하지만, 이러한 설계들은 이러한 피부 부위들과 콘택하는 의복(및 결국 센서들)의 움직임을 방지하기 위해 의복이 제한될 것을 요구한다. 이러한 구성은, 특히 많은 시간 또는 심지어 수일 동안 이상적으로 착용될 의복에서는 급속하게 불편하게 된다. 부가적으로, 심지어 이렇게 꼭 맞게 착용된 의복은 종종 착용자에 대해 움직인다(예컨대, 흘러내리거나 위로 올라감). 더욱이, 종래 기술에서 설명된 것과 같은 디바이스들/의복들은 제조하는데 비용이 많이 들고 어려우며, 종종 다소 "부서지기 쉬워서(fragile)" 조심하지 않은(robust) 사용 및 세탁이 금지된다. 결국, 이러한 디바이스들/의복들은 의복 상에 직접 수동 사용자 입력의 프로세싱을 전형적으로 허용하지 않지만, 수동 모니터링 상에 전적으로 릴레이하거나 (의복에서 떨어진 인터페이스를 포함하는) 어떤 종류의 인터페이스를 필요로 한다.
[0009] 생체 측정 데이터를 감지할 수 있는 하나 이상의 센서들을 포함하는 의복들의 사용이 널리 사용되는 것으로 판명되지 않았다. 부분적으로는, 이는 이러한 의복들이 의복의 폼 팩터 및 편안함에서의 제한은 물론 의복들이 수용하는 입력들의 종류들 및 다양성에서 제한될 수 있기 때문이다. 예컨대, 센서들, 및 센서들에 전력을 제공하고 센서들로부터 신호들을 수신하는 리드들이, 의복이 유연하고, 매력적이고, 실용적이며 전술한 모든 편안하게 되는 것을 허용하는 방식으로 의복에 완전히 통합되지 않았다. 예컨대, 대부분의 이러한 제안된 의복들은 충분하게 신장가능하지 않았다. 결국, 이러한 제안된 의복들은 또한 이들이 수신할 수 있는 데이터의 종류 및 이들이 수신된 정보를 어떻게 처리할 지에 대해 제한되었다.
[00010] 따라서, 기존 의복들(예컨대, 디바이스들 및 웨어러블 감지 장치들) 및 개인의 물리적 및 정서적 상태를 분석 및 통신하기 위한 프로세스들은 부정확하고, 부적절하고, 범위에서 제한되고, 불쾌감을 주고, 그리고/또는 방해가 될 수 있다.
[00011] 필요한 것은, 편안하게 착용될 수 있고, 게다가 지속적인 시간 기간 동안 비교적 편안하고 이동에 민감하지 않은 측정들을 제공하는, 하나 이상의 센서들을 갖는 장치들(의복들을 포함)이다. 또한, 용이하고 비싸지 않게 제조될 수 있는 의복들을 제공하는 것이 유리할 것이다. 결국, 의복 상에 직접 사용자 인터페이스, 및 특히 (직물을 포함하는) 의복의 부분으로서 형성된 인터페이스들을 갖는 의복들을 제공하는 것이 유리할 수 있다.
[00012] 특히, 필요한 것은 의복 상에 부착되거나 적용될 수 있는 신장가능한 도전성 패턴들(예컨대, 트레이스들)이다. 이러한 신장가능한 도전성 패턴들은 대부분의 신장가능한 직물들(예컨대, 압축 직물들/압축 의복들)과도 사용될 수 있으며, 시간의 흐름 및 사용 동안 도전성과 같은 전기적 특성들의 안정된 세트를 유지하면서, 파손 없이 기본 직물과 다수의 스트레치/이완 사이클들을 통해 움직일 수 있다. 본 명세서에 설명된, 웨어러블 디바이스들(예컨대, 의복들) 및 이들을 포함하는 시스템을 포함한 장치들은 앞서 확인된 문제들 중 일부 또는 전부를 해결할 수 있다.
[00013] 압착 의복(garment)상에서, 인쇄되는 도전성 잉크로 형성되는 센서들을 가진 생리학적 파라미터 모니터링 의복들이 본원에 설명되어 있으며, 이 의복들은 강력한 감지 및 편안한 착용을 위해 배열되고 구성된다. 특히, 본원에서 설명된 의복들(예컨대, 셔츠, 바지, 속옷)은 의복상에 직접 인쇄되고 (의복에 보강되거나 또는 보강되지 않을 수 있는) 도전성 트레이스에 의해 의복의 인터페이스 부위에 연결되는 도전성 잉크 센서를 사용하여 하나 또는 그 초과의 생리학적 파라미터의 강력한 감지를 가능하게 하도록 구성되며, 인터페이스 부위는 기록된 파라미터(들)를 측정하고, 저장하며, 프로세싱하며 그리고/또는 송신하도록 구성되는 마이크로프로세서와 같은 분석 유닛에 연결될 수 있다.
[00014] 예컨대, 착용자의 부위 호흡(regional respiration)을 연속적으로 모니터링하도록 적응된 셔츠들이 본원에서 설명된다. 호흡을 모니터링하기 위한 셔츠는 직물(fabric)을 포함하는 셔츠 본체(garment body) ― 본체는 착용자의 몸에 대해 셔츠를 유지하도록 확장 및 수축하는 압착 의복으로서 구성됨 ―; 본체의 상이한 부위들상에 배열된 복수의 호흡 센서들 ― 각각의 호흡 센서는 본체의 외부 부분상에 인쇄 및/또는 부착되는 복수의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들 및/또는 도전성 탄성체, 및 부위 도전성 커넥터를 포함하며, 각각의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들은 부위 도전성 커넥터에 연결됨; 및 본체상에 배치된 인터페이스(예컨대, 모듈 인터페이스)를 포함하며, 각각의 호흡 센서에 대한 부위 도전성 커넥터는 인터페이스에 연결되며, 추가로 인터페이스는 도전성 커넥터들 각각으로부터의 전기 저항을 검출하기 위한 프로세서(예컨대, 센서 관리자 유닛)와 연결되도록 구성된다. 2가지 타입의 호흡 센서들이 본원에서 설명된다. 제 1 호흡 센서는 의복을 형성하는 직물상에 인쇄될 수 있거나 또는 의복에 전달 및/또는 부착될 수 있는 도전성 잉크 트레이스로 형성된다. (특히 접착제층 및 도전성 잉크의 하나 또는 그 초과의 층들로 형성된 것들을 포함하는) 본원에서 설명되는 도전성 잉크 재료들중 임의의 것이 사용될 수 있으며, 접착제층과 도전성 잉크층 사이에는 중간/구배 부위가 존재한다. 제 2 타입의 호흡 센서는 도전성 탄성 재료로 형성되며, 이는 또한 이하에서 더 상세히 설명된다. 비록 특정 문맥에 의해 명확하게 되는 것을 제외하고 한 타입의 호흡 센서와 비교하여 다른 타입의 호흡 센서를 사용할 때에 특정 장점들(예컨대, 낮은 전기적 히스테리시스)이 제공될 수 있을지라도, 어느 한쪽의 호흡 센서는 다른 한쪽의 호흡 센서와 상호 교환가능하게 사용될 수 있다.
[00015] 일반적으로, 호흡 센서들은 국부적일 수 있다. 셔츠 본체의 상이한 부위들(예컨대, 4분면들)은 상이한 센서들에 의해 커버되어, "국부적" 호흡을 검출하고 모니터링하는 것을 가능하게 할 수 있다. (본체에 편안하게 맞을 수 있는) 셔츠가 착용자의 호흡 활동에 따라 확장하고 수축하기 때문에, 부위 호흡(움직임)은 상이한 부위들 각각의 도전성 탄성 재료 및/또는 도전성 잉크 트레이스들의 저항의 변화에 의해 검출된다. 복수의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들은 3개의 병렬 트레이스들 내지 50개의 병렬 트레이스들을 포함한다. 호흡 센서들에 의한 감지는 셔츠 본체의 부위에 걸처 대략 병렬 형식으로 다수의 (예컨대, 2, 3, 4, 5,6,7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35 등의) 도전성 잉크 트레이스들을 배열함으로써 특히 강력해질 수 있으며; 이들 병렬 트레이스들 각각은 부위 도전성 커넥터에 (그리고 다른 단부가 기준, 예컨대 기준 라인에) (병렬로) 연결되어 병렬 저항으로부터 전체 저항이 효율적으로 결정된다(예컨대, Rtotal = (각각의 트레이스에 대한 모든 저항의 곱)/(각각의 트레이스에 대한 각각의 저항의 합)).
[00016] 일부 변형들에서, 셔츠는 4개의 부위들(예컨대, 앞쪽/뒤쪽 및 가슴/복부 부위들; 또는 가슴/복부 및 좌측/우측 부위들 등)에서 호흡을 검출하도록 구성된다. 일부 변형들에서, 호흡 센서들은 8개의 호흡 센서들을 포함하여, 8개의 부위들(앞쪽/뒤쪽, 가슴/복부 및 좌측/우측 부위들)을 감지한다. 일반적으로, 복수의 호흡 센서들은 본체의 앞쪽 또는 뒤쪽, 상부 또는 하부, 우측 또는 좌측 부위들에 개별적으로 배열될 수 있다. (예컨대, 본체를 추가 구획들로 분할하는) 8개보다 많은 부위들이 또한 결정될 수 있으며; 부위들은 동일한 크기일 필요가 없다.
[00017] 복수의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들은 각각 신장가능한 트레이스들이며; 도전성 잉크의 신장은 전형적으로 저항을 변화시킨다(따라서, 스트레치가 검출되고 이에 의해 호흡이 검출된다). 복수의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들은 본체의 외부 부분상에 임의의 패턴으로 인쇄될 수 있다. 예컨대, 트레이스들은 병렬 직선 라인들, 지그재그(zig-zag) 라인들, 곡선 라인들 등으로 인쇄될 수 있으며, 예컨대 트레이스들은 높낮이가 있는 패턴으로 인쇄될 수 있다. 일반적으로, 복수의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들은 피실험자 숨(breath)으로서 트레이스들을 통해 가변 전기 저항을 생성하도록 구성될 수 있으며; 예컨대, 라인들은 셔츠가 착용될 때 환자의 몸에 대해 가로지르는(가슴을 가로지르는) 방향으로 연장될 수 있다.
[00018] 언급한 바와같이, 복수의 호흡 센서들은 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들 각각이 국부적 도전성 커넥터로부터 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스의 대향 단부에서 연결되는 기준 라인을 포함할 수 있다. 기준 라인은 "접지"일 수 있다. 기준 라인은 전형적으로 또한 인터페이스(그리고 결국에는 호흡으로 인한 라인들의 저항 변화를 검출하고 있는 프로세서)에 연결된다.
[00019] 각각의 호흡 센서는 호흡 센서를 형성하는 복수의 일반적으로 병렬인 도전성 잉크 트레이스들의 가변 전기 저항을 평균화하도록 구성될 수 있다. 따라서, 호흡으로 인한 저항의 변화를 결정하기 위하여 도전성 트레이스들에 걸쳐 매우 작은 전류 또는 전압이 인가될 수 있다. 도전성 트레이스들은 일반적으로 절연될 수 있다(예컨대, 도전성 트레이스들이 착용자의 피부에 직접 접촉하고 그리고/또는 땀 등으로 인해 단락되는 것이 방지될 수 있다).
[00020] 본원에서 설명된 셔츠들 중 임의의 셔츠는 또한 사용자 입력, 예컨대 본체상의 터치포인트 위치에 있는 터치포인트 센서를 포함할 수 있으며, 이 터치포인트 센서는 착용자가 터치포인트 위치에서 셔츠에 접촉할 때 감지하도록 구성된다. 터치포인트 센서는 디바이스에 대한 입력 및/또는 제어로서 사용될 수 있다. 예컨대, 사용자는 숨참 또는 다른 호흡 증상의 발현과 같은 어떤 일이 발생하는 시간을 마크하거나 또는 활동이 증가하거나(예컨대, 흥분하는 것 등) 또는 감소하고 있을 때 표시하는 것 또는 호흡의 기록 및/또는 분석을 시작/중단/일시정지 등을 수행하는 것 또는 검출된 국부적 호흡을 저장, 송신, 프로세싱 등을 수행하는 것을 마크할 수 있다. 다수의 터치포인트 센서들이 사용될 수 있다.
[00021] 셔츠는 또한 심박수 센서와 같은 하나 또는 그 추가의 추가적인 센서들을 포함할 수 있다. 예컨대, 셔츠는 착용자의 피부와 접촉하도록 구성된, 본체의 내부 표면상의 도전성 잉크 전극, 및 도전성 잉크 전극으로부터 모듈 인터페이스로 연장하는 전극 도전성 커넥터를 포함할 수 있다. 전극은 심박수 등을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 다수의 전극들(예컨대, 전극 쌍)이 사용될 수 있다. 예컨대, 도전성 잉크 전극은 셔츠의 슬리브(또는 슬리브들)상에 배치될 수 있다.
[00022] 셔츠는 또한 모듈 인터페이스와 관련하여 센서 관리자 유닛을 유지하도록 구성되는 본체의 홀더(예컨대, 포켓)를 포함할 수 있다.
[00023] 사용될 수 있는 다른 센서들은 임의의 다른 활동/움직임 센서(예컨대, 가속도계)를 포함한다. 다른 센서들은 셔츠상에 있을 수 있으며 그리고/또는 셔츠에 직접 연결되거나 또는 센서들로부터 신호들을 수신하는 프로세서의 부분에 연결될 수 있다.
[00024] 국부적인 도전성 커넥터들은 전형적으로 본체에 부착되는 기판상의 도전성 재료를 포함한다. 기판은 도전성 재료를 지지할 수 있으며, 도전성 잉크가 커넥터를 형성하는 도전성 재료와 전기적으로 커플링되도록 의복과 인터페이싱할 수 있다. 예컨대, 기판은 중합체 재료일 수 있다. 일부 변형들(예컨대, 부록 A 참조)에서, 기판은 캡톤이다.
[00025] 앞서 설명된 바와같이 구성된 셔츠들을 사용하여 국부적인 호흡을 감지하는 방법들이 본원에서 또한 설명된다. 예컨대, 부위 호흡을 검출하는 방법은 본원에서 설명된 셔츠들 중 임의의 셔츠를 착용하는 단계, 및 탐색 본체 상의 상이한 (전형적으로 비-중첩) 부위들에 병렬로 배열되는 도전성 잉크 트레이스들을 통해 저항의 변화들을 수신/송신/저장/분석하는 단계를 포함할 수 있다.
[00026] 착용자의 심전도(ECG)를 연속적으로 모니터링하도록 구성되는 의복들(예컨대, 셔츠 및/또는 바지)이 본원에서 또한 설명된다. 예컨대, 셔츠는 직물을 포함하는 본체 - 본체는 착용자의 몸에 대해 셔츠를 유지하기 위하여 확장하고 수축하는 압착 의복으로서 구성됨 -; 셔츠가 착용될 때 착용자의 가슴의 좌측 가슴 부위를 가로질러 연장하는 제 1 곡선으로 본체상에 배열되는 6개의 전기 센서들의 제 1 세트 - 각각의 전기 센서는 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크 전극을 포함함 -; 제 2 곡선으로 본체상에 배열되는 6개의 전기 센서들의 제 2 (리던던트(redundant) 세트 - 제 2 세트는 제 2 곡선에 인접함 -; 목 부위로부터 연장하고 전기 센서들의 제 1 및 제 2 세트들 위에 놓인 본체의 지지 하니스 부위; 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 오른팔 전극; 및 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 왼팔 전극을 포함하며, 각각의 전기 센서는 전기 센서로부터 인터페이스로 도전성으로 연장함으로써 본체상의 인터페이스에 연결되며 추가로 인터페이스는 전기 센서들, 오른팔 전극 및 왼팔 전극 각각으로부터 전기 활동을 검출하기 위한 센서 관리자 유닛과 연결되도록 구성된다.
[00027] 일반적으로, 이러한 셔츠들은 12-리드 ECG의 가슴 전극들에 대한 개별 리드들(예컨대, V1-V6)로서의 역할을 하도록 (예컨대, 병렬로) 연결될 수 있는 다수의 전극들을 가슴(가슴 부위)에 제공할 수 있다. 장치는 비록 의복이 착용자의 몸상에서 이동함에 따라 전극들의 시프팅 또는 움직임이 존재할지라도 신호를 양호하게 검출하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 착용자의 몸의 곡률이 의복의 본체의 추가적인 지지 부위(예컨대, 요크/하니스 지지체)에 의해 착용자와 전극들 간의 양호한 접촉을 달리 방해할 수 있는 경우에 조차, 의복은 제위치 그리고 비교적 고정되게 유지되는 전극들의 위치에 편안하게 유지될 수 있다.
[00028] 본원에 개시된 셔츠들과 같은 의복들 위에 착용되도록 구성된 지지 의복들이 또한 본원에서 개시된다. 지지 의복은 착용자의 가슴과 양호하게 맞물리도록 셔츠상에 센서들/전극들을 푸시(push)하도록 구성된 지지 구조체를 포함할 수 있다. 지지 구조체는 팽창 가능할 수 있으며, 착용자의 성별 및 가슴 분석에 기초하여 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 지지 구조체는 자체 팽창가능하다.
[00029] 본 발명은 또한 신장가능한 도전성 트레이스들 뿐만아니라 이들을 만드는 방법들에 관한 것이다. 특히, 호흡 센서들 및/또는 도전성 트레이스들로서 사용될 수 있는 도전성 탄성 리본 재료들이 본원에서 설명된다. 이들 도전성 탄성 리본들은 이들 신장가능한 (예컨대, 탄성) 재료로 형성될 수 있으며 (적어도 부분적으로 또는 완전하게) 건조되도록 허용되는 도전성 잉크가 가득 채워지며, 접착제, 스티칭(stitching) 등에 의해 의복에 연결될 수 있다. 도전성 잉크들 및 와이어들을 포함하는 다른 도전성 재료들과 다르게, 이들 도전성 탄성 리본들은 기계적으로 로드되고 반복적으로 언로드될 수 있으며, 존재하는 경우에 전기적 히스테리시스를 거의 나타내지 않는다.
[00030] 본원에서 설명되는 장치들(예컨대, 의복들을 포함하는 디바이스들 및 시스템들)의 유형들의 특정 예들은 강력한 감지 및 편안한 착용을 위해 배열되고 구성되는, 압착 의복상에서 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 센서들을 가진 생리학적 파라미터 모니터링 의복들을 포함한다. 특히, 본원에서 설명된 의복들(예컨대, 셔츠, 바지, 속옷)은 의복에 직접 연결되거나 의복에 전달되거나 또는 직접 인쇄되며, 도전성 트레이스(와이어 리본 재료와 같이 의복에 보강되거나 또는 보강되지 않을 수 있음)에 의해 의복의 인터페이스 부위에 연결되는 호흡 센서를 사용하여 하나 또는 그 초과의 생리학적 파라미터의 강력한 감지를 가능하게 하도록 구성되며, 인터페이스 부위는 분석 유닛, 예컨대 기록된 파라미터(들)를 측정하고, 저장하며, 프로세싱하며 그리고/또는 송신하도록 구성되는 마이크로프로세서에 연결될 수 있다.
[00031] 예컨대, 착용자의 국부적인 호흡을 연속적으로 모니터링하도록 적응된 의복들이 본원에서 설명된다. 호흡을 모니터링하기 위한 셔츠는 직물을 포함하는 셔츠 본체 - 본체는 착용자의 몸에 대해 셔츠를 유지하기 위하여 확장하고 수축하는 압착 의복으로서 구성됨 -; 본체의 상이한 부위들상에 배열된 복수의 호흡 센서들 - 각각의 호흡 센서는 본체의 외부 부분상에 인쇄되는 도전성 잉크 트레이스 또는 도전성 탄성 스트랩을 포함하며, 호흡 센서(들)는 국부적인 도전성 커넥터에 연결됨 -; 및 본체상에 배치된 인터페이스(예컨대, 모듈 인터페이스)를 포함할 수 있으며, 각각의 호흡 센서에 대한 국부적인 도전성 커넥터는 인터페이스에 연결되며, 추가로 인터페이스는 도전성 커넥터들 각각으로부터 전기 저항을 검출하기 위한 프로세스(예컨대, 센서 관리자 유닛)와 연결되도록 구성된다.
[00032] 일반적으로, 호흡 센서들은 국부적일 수 있다. 셔츠 본체의 상이한 부위들(예컨대, 4분면들)은 상이한 센서들에 의해 커버되어, "국부적" 호흡을 검출하고 모니터링하는 것을 가능하게 할 수 있다. (본체에 편안하게 맞을 수 있는) 의복이 착용자의 호흡 활동에 따라 확장하고 수축하기 때문에, 부위 호흡(움직임)은 상이한 부위들 각각의 도전성 잉크 트레이스들의 저항의 변화에 의해 검출된다.
[00033] 본원에서 설명된 의복들 중 임의의 의복은 또한 웨어러블 전자 디바이스들로서 지칭될 수 있다. 언급한 바와같이, 이들 디바이스들(의복들)은 전형적으로 압착 직물, 및 의복상의 적어도 하나의 신장가능한 도전성 잉크 패턴을 포함할 수 있다. 도전성 잉크 패턴은 전형적으로 도전성 잉크층(최종 두께를 형성하기 위하여 다수의 도전성 잉크층들을 레이어링(layering)함으로써 그 자체적으로 형성될 수 있음)과 접착제(절연) 층, 도전성 잉크와 탄성 접착제가 예컨대 구배 영역에서 부분적으로 결합되는, 2개의 영역 사이의 중간 영역을 포함한다. 중간 영역은 도전성 잉크층보다 더 얇거나 대략 도전성 잉크층 만큼 두껍거나 또는 도전성 잉크층 보다 더 두꺼울 수 있는 반면에, 접착제층은 더 두꺼울 수 있다.
[00034] 예컨대, 도전성 잉크 패턴은 도전성 입자를 약 40-60% , 바인더를 약 30-50%, 용매를 약 3~7%, 그리고 증점제(thickener)를 약 3~7% 를 가진 도전성 잉크층; 의복상의 탄성 접착제층; 및 도전성 잉크와 접착제사이의 구배 영역을 포함할 수 있으며, 구배 영역은 도전성 잉크와 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 탄성 접착제층으로 갈수록 감소한다.
[00035] 일반적으로, 본원에서 설명된 압착 의복들은 피실험자의 본체상에 의복의 안정하고 연속적인 포지셔닝을 가능하게 하기 위하여 피실험자의 본체 표면상에 약 3 mmHg 내지 약 70 mmHg의 압력을 가하도록 구성될 수 있다.
[00036] 언급한 바와같이, 도전성 잉크 부분의 조성물은 전형적으로 바인더, 증점제 및 용매의 도전성 입자들을 포함할 수 있다. 도전성 입자들은 카본 블랙의 입자들, 또는 카본 블랙,그래핀, 흑연, 은 금속 분말, 구리 금속 분말 또는 철 금속 분말 중 하나 또는 그 초과의 입자들, 산화물로 코팅된 운모(예컨대, 안티몬 도핑된 산화 주석으로 코팅된 운모) 등의 입자들을 포함할 수 있다. 바인더는 전형적으로 포름알데히드 없는 바인더, 예컨대 아크릴계 바인더를 포함한다. 용매는 예컨대 프로필렌 글리콜일 수 있다. 증점제의 예는 폴리우레탄 증점제이다.
[00037] 일반적으로, 임의의 적절한 접착제(예컨대, 탄성 접착제)가 사용될 수 있다. 예컨대, 탄성 접착제는 전기 절연성인 열가소성 접착제 수성 아교를 포함할 수 있다. 이들 변형들 중 임의의 변형에서, 절연 수지는 적어도 부분적으로 도전성 잉크층 위에서 배치될 수 있다.
[00038] 도전성 잉크 패턴은 도전성 잉크의 복수의 층들을 포함할 수 있다.
[00039] 탄성 접착제층의 두께는 구배 부위의 두께보다 더 두꺼울 수 있으며, 구배 부위의 두께는 도전성 잉크의 두께와 대략 동일하거나 또는 도전성 잉크의 두께보다 더 두꺼울 수 있다. 예컨대, 탄성 접착제 대 중간(구배) 부위 대 도전성 잉크의 비는 대략 1.1 대 5 (접착제):0.8 대 1.2 (중간 부위):0.5 대 1.2 (도전성 잉크)일 수 있다. 일례에서, 도전성 잉크 패턴의 잉크 부분의 두께는 약 30-70μm이며, 전이 영역(구배/중간 부위)의 두께는 약 30-90μm이며, 그리고 접착제(아교) 부위의 두게는 약 100 내지 200μm이다.
[00040] 일반적으로, 도전성 트레이스의 저항률은 약 10 Kohms/square보다 작을 수 있다. 예컨대, 벌크 저항률은 약 0.2 내지 약 20 ohms*cm일 수 있으며, 시트 저항률은 약 100 내지 10,000 ohms/square (스퀘어당 옴)일 수 있다. 일례에서, 벌크 저항률은 11.5 ohms*cm로서 측정되었고, 시트 저항률은 1913 ohms/square이다. 도전성 패턴의 저항률은 적용되는 스트레치에 따라 다를 수 있다.
[00041] 일반적으로, 결과적인 도전성 잉크 패턴들은 파손되지 않고 자신들의 전기적 특성들을 유지하면서 극단적으로 신장가능할 수 있다. 예컨대, 도전성 잉크 패턴은 파손되지 않고 나머지 길이의 500%까지 신장하도록 구성될 수 있다.
[00042] 본원에서 설명된 도전성 잉크 패턴들 중 임의의 패턴은 센서, 트레이스 및/또는 전극의 전부 또는 일부로서 형성될 수 있다. 도전성 잉크 패턴은 다른 (예컨대, 더 강성인) 도전성 재료에 연결될 수 있다. 예컨대, 도전성 잉크 패턴은 의복에 또한 부착되는 도전성 스레드 또는 와이어에 연결함으로써 또는 트레이스로서 형성된 도전성 잉크 패턴을 사용하여 센서 모듈 또는 센서 모듈에 대한 인터페이스에 연결될 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명된 디바이스(의복)는 의복에 커플링되고 한 단부가 도전성 잉크 패턴에 연결된 도전성 스레드를 포함할 수 있다.
[00043] 웨어러블 전자 디바이스들은 압착 직물을 포함하는 의복; 약 10 Kohms/square 미만의 시트 저항률을 가진 , 의복상의 적어도 하나의 신장 가능한 도전성 잉크 패턴 ― 도전성 잉크 패턴은 파손없이 적어도 약 200%까지 신장가능하며, 도전성 입자들을 약 40-60%, 바인더를 약 30-50%, 용매를 약 3-7%, 그리고 증점제를 약 3~7%를 가진 도전성 잉크층, 의복상의 탄성 접착제층, 및 도전성 잉크와 접착제사이의 구배 부위를 포함하며, 구배 부위는 도전성 잉크와 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 탄성 접착제층으로 갈수록 감소함 ―; 및 도전성 잉크층의 적어도 일부분 위의 절연 소지를 포함할 수 있다.
[00044] 웨어러블 전자 디바이스는 압착 직물을 포함하는 의복; 의복상의 적어도 하나의 신장가능한 도전성 잉크 패턴 ― 도전성 잉크 패턴은 도전성 입자들을 약 40-60%, 바인더를 약 30-50 %, 용매를 약 3-7%, 그리고 증점제를 약 3~7%를 가진 도전성 잉크층, 의복상의 탄성 접착제층, 도전성 잉크와 접착제사이의 구배 부위를 포함하며, 구배 부위는 도전성 잉크와 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 탄성 접착제층으로 갈수록 감소함 ―; 및 압착 직물에 커플링되며 한 단부 부위가 도전성 잉크에 전기적으로 연결되는 도전성 스레드를 포함할 수 있으며, 도전성 스레드는 정현파 또는 지그재그 패턴으로 의복을 따라 연장한다. 도전성 스레드는 압착 직물상에 꿰매질 수 있고 그리고/또는 압착 직물상에 접착제로 접착될 수 있다.
[00045] 앞서 언급한 바와같이, 본원에서 설명된 장치들(예컨대, 의복들과 같은 디바이스들 및 시스템들) 중 임의의 것을 형성하는 방법들은 직접적으로 직물상에 또는 간접적으로 전달부를 형성한 이후 이를 전달함으로써 신장가능한 도전성 잉크 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 전자 의복을 만드는 방법은 압착 직물에 대하여 신장가능한 도전성 잉크 패턴을 포함하는 전달 기판을 배치하는 단계 ― 도전성 잉크 패턴은 도전성 입자들을 약 40-60%를 가진 도전성 잉크층, 탄성 접착제층, 및 도전성 잉크와 접착제사이의 구배 부위를 포함하며, 구배 부위는 도전성 잉크와 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 탄성 접착제층으로 갈수록 감소함; 도전성 잉크 패턴을 전달 기판으로부터 압착 직물로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
[00046] 언급한 바와같이, 도전성 잉크층은 도전성 입자들을 40-60%; 바인더를 30-50%; 용매를 약 3-7%; 및 중점제를 약 3-7%를 포함한다.
[00047] 방법은 또한 도전성 잉크 패턴에서 전달 기판을 필링(peeling)하는 단계를 포함할 수 있다. 전달 기판은 종이 또는 플라스틱(예컨대, 폴리우레탄) 기판을 포함할 수 있다. 도전성 스레드를 사용하는 변형들에서, 방법은 또한 도전성 스레드를 압착 직물에 부착하는 단계를 포함할 수 있으며, 도전성 스레드의 한 단부는 도전성 잉크 패턴에 전기적으로 연결된다. 따라서, 전달 기판은 도전성 잉크 패턴과 전기 통신하는 도전성 스레드를 포함할 수 있다.
[00048] 전달 단계는 열 전달 단계일 수 있으며, 예컨대 전달 단계는 도전성 잉크 패턴을 전달하기 위하여 열을 가하는 단계 및/또는 의복에 대하여 도전성 잉크 패턴을 배치하는 단계(예컨대, 도전성 잉크 패턴을 아이어닝하는 단계)를 포함할 수 있다. 전달 단계는 도전성 잉크 패턴을 압착 직물에 전달하기 위하여 약 130 °C 내지 약 300 °C의 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 전달 단계는 전달 기판으로부터 압착 직물로 도전성 잉크 패턴을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
[00049] 이들 방법들 중 임의의 방법은 압착 직물상에 배치하기 전에 전달 기판상에 도전성 잉크 패턴을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 압착 직물은 전달 전에 그리고/또는 전달 동안 릴렉스(relax)될 수 있다(신장되지 않을 수 있다. 예컨대 평평하고/평탄화될 수 있으나 신장되지는 않을 수 있다).
[00050] 도전성 잉크 패턴은 도전성 잉크를 제 1 패턴으로 기판상에 인쇄하고; 제 1 패턴위의 기판상에 접착제를 인쇄하고; 그리고 도전성 잉크와 접착제 사이에 구배 부위를 형성함으로써 전달 기판상에 인쇄될 수 있다.
[00051] 웨어러블 전자 의복을 만드는 방법은 도전성 잉크가 실질적으로 접착제와 동일 공간을 차지하도록 도전성 잉크 패턴 및 탄성 접착제를 기판상에 인쇄하는 단계 ― 도전성 잉크는 도전성 입자들의 약 40% 내지 약 60%을 포함함 ―; 도전성 잉크와 접착제 사이에 구배 부위를 형성하는 단계를 포함하며, 구배 부위는 도전성 잉크 및 접착제의 비균질 혼합물을 포함할 수 있으며, 구배 영역의 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 탄성 접착층으로 갈수록 감소한다. 기판은 전달 기판(예컨대, 종이, 플라스틱 등)을 포함할 수 있다. 기판의 표면은 들러붙지 않을 수 있거나 (예컨대, 왁싱되고, 밀봉되는 등이 수행될 수 있거나) 또는 그렇지 않은 경우에 기판의 전달(및 제거)를 강화하도록 준비될 수 있다. 기판은 압착 직물을 포함할 수 있다. 앞서 언급한 바와같이, 도전성 잉크는 도전성 입자들을 약 40-60%; 바인더를 약 30-50%; 용매를 약 3-7%; 그리고 중점제를 약 3-7%를 포함할 수 있다.
[00052] 이들 변형들 중 임의의 변형에서, 접착제 및/또는 도전성 잉크의 패턴은 스크린 인쇄될 수 있다. 예컨대, 인쇄하는 단계는 기판상에 제 1 패턴으로서 구성된 개구부들을 가진 스크린을 배치하는 단계 및 스크린 위에 접착제를 확산하는 단계를 포함할 수 있다.
[00053] 일반적으로, 도전성 잉크 및/또는 접착제의 점성은 그것이 기판 및/또는 직물상에 인쇄될 수 있도록 선택될 수 있다. 예컨대, (경화되지 않은) 잉크의 점성은 약 60 포와즈 내지 약 200 포와즈일 수 있으며, 경화되지 않은 접착제의 점성은 유사할 수 있다. 점성은 온도에 따라 증가하며; 일반적으로 점성은 약 15°C 내지 약 38°C의 온도사이의 표시된 범위(동작 범위)내에 있을 수 있다.
[00054] 일부 변형들에서, 인쇄하는 단계는 압착 직물상에 접착제 및/또는 도전성 잉크를 분무하는 단계를 포함한다.
[00055] 일반적으로, 접착제와 도전성 잉크 사이의 구배(중간) 부위는 인쇄 프로세스 동안 능동적으로 또는 수동적으로 형성될 수 있다. 예컨대, 구배 부위를 형성하는 단계는 도전성 잉크가 접착제의 상부 부위내로 확산하도록 접착제가 충분히 유동적인 동안 접착제상에 도전성 잉크를 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 잉크 및/또는 아교의 확산은 온도를 조절함으로써(예컨대, 가열 또는 냉각시킴으로써) 강화/억제될 수 있다. 일부 변형에서, 접착제 및 도전성 잉크의 혼합물(예컨대, 50/50 접착제/잉크의 혼합물, 60/40의 혼합물, 70/30의 혼합물, 40/60의 혼합물, 30/70의 혼합물 등)이 적용될 수 있다.
[00056] 웨어러블 전자 의복을 만드는 방법은 제 1 패턴으로 압착 직물상에 접착제를 인쇄하는 단계 ― 접착제는 건조할 때 탄성임 ―; 제 1 패턴상에 도전성 잉크를 인쇄하는 단계; 및 도전성 잉크와 접착제 사이에 구배 부위를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 구배 부위는 도전성 잉크 및 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 구배 영역에서의 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 탄성 접착제층으로 갈수록 감소한다.
[00057] 일반적으로, 도전성 잉크를 인쇄하는 단계는 3개의 도전성 잉크층 내지 20개의 도전성 잉크층을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 도전성 잉크는 도전성 잉크가 압착 직물에 집적 접촉하지 않도록 인쇄될 수 있다. 방법은 또한 도전성 잉크의 부분 위에 절연 수지를 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
[00058] 설명된 디바이스들 및 방법들 중 임의의 것에서, 접착제("아교")는 전기적으로 절연되고 기계적으로 신장가능한 열가소성 접착제 수성 아교일 수 있다. 예컨대, 수성이며 전기적으로 절연성인 상업적으로 이용가능한 직물 접착제들이 사용될 수 있다.
[00059] 앞서 언급한 바와같이, 접착제를 인쇄하는 단계는 압착 직물상에 제 1 패턴으로서 구성된 개구부들을 가진 스크린을 배치하는 단계, 및 스크린위에 접착제를 확산하는 단계를 포함할 수 있다. 유사하게, 도전성 잉크를 인쇄하는 단계는 압착 직물상에 제 1 패턴의 적어도 일부분과 매칭하는 개구부들을 가진 스크린을 배치하는 단계, 및 도전성 잉크를 확산하는 단계를 포함할 수 있다. 언급한 바와같이, 도전성 잉크를 인쇄하는 단계는 도전성 입자들을 약 40-60%, 바운더를 약 30-50%, 용매를 약 3-7% 그리고 증점제를 약 3-7%를 가진 도전성 잉크를 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
[00060] 일반적으로, 압착 직물상에 접착제를 인쇄하는 단계는 압착 직물상에 접착제를 분모하는 단계를 포함할 수 있으며; 도전성 잉크를 인쇄하는 단계는 제 1 패턴상에 도전성 잉크를 분모하는 단계를 포함할 수 있다. 앞서 또한 설명한 바와같이, 구배 영역을 형성하는 단계는 도전성 잉크가 접착제의 상부 부위내로 확산하도록 접착제가 충분히 유동적인 동안 접착제상에 도전성 잉크를 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
[00061] 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스들(예컨대, 본원에서 설명된 도전성 탄성 스트립 또는 리본 센서들)이 또한 본원에서 설명된다. 이들 디바이스는 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게 된 길이부(elongate length ) ― 도전성 재료는 바인더 및 도전성 재료의 약 85% 내지 약 99%의 도전성 입자들을 포함하며, 바인더는 도전성 재료의 0.1% 내지 15%임 ―; 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게된 길이부의 제 1 단부에 부착된 제 1 도전성(예컨대, 금속) 커넥터; 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게된 길이부의 제 2 단부에 부착된 제 2 도전성(예컨대, 금속) 커넥터; 및 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게된 길이부위의 커버링을 포함할 수 있으며, 커버링은 압착 직물을 포함한다.
[00062] 호흡 센서로서 구성되거나 또는 그렇지 않은 경우에 (예컨대, 의복의) 스트레치를 검출하기 위하여 사용될 수 있는 이들 디바이스들(이들은 의복에 부착됨)은 또한 지그재그 또는 정현파 패턴으로 압착 직물의 길이부에 꿰매지고 제 1 금속 커넥터에 전기적으로 커플링된 도전성 스레드를 포함할 수 있다. 예컨대, 의복은 지그재그 또는 정현파 패턴으로 압착 직물의 제 1 길이부에 꿰매지고 제 1 금속 커넥터에 전기적으로 커플링된 제 1 도전성 스레드, 및 지그재그 또는 정현파 패턴으로 압착 직물의 제 2 길이부에 꿰매지고 제 2 금속 커넥터에 전기적으로 커플링된 제 2 도전성 스레드를 포함할 수 있다. 압착 직물의 길이부들은 압착 직물의 상이한 피스들의 부분일 수 있거나 또는 이들은 커버링을 형성하는 동일한 압착 직물의 부분일 수 있다.
[00063] 도전성 재료는 도전성 입자들, 예컨대, 카본 블랙, 그래핀, 흑연,및 산화물로 코팅된 운모의 입자들(또는 본원에서 설명된 다른 도전성 입자들 중 임의의 입자)의 부유물로 형성될 수 있다. 일반적으로, 바인더 보다 훨씬 더 많은 도전성 입자들이 존재하며, 건조된 상태에서, 도전성 입자들은 도전성 재료의 약 60% 내지 99.9%일 수 있다(또는 약 70% 내지 99.9%, 80% 내지 99.9%, 85% 내지 99.9%, 90% 내지 99.9%, 70% 내지 99 %, 80% 내지 99%, 85% 내지 99%, 90% 내지 99% 등일 수 있다). 바인더는 0.1% 내지 20%일 수 있다(또는 0.1% 내지 15%, 0.1% 내지 12%, 0.1% 내지 10%, 0.1% 내지 7.5%, 0.1% 내지 5%, 0.1% 내지 2.5%, 0.1% 내지 1% 등, 1% 내지 20%, 2% 내지 20%, 5% 내지 20%, 7.5% 내지 20% 등일 수 있다). 바인더는 아크릴 및 수성 폴리우레탄일 수 있다.
[00064] 일반적으로, 이들 디바이스들은 낮은 전기적 그리고 기계적 히스테리시스를 나타낼 수 있다. 예컨대, 디바이스는 자신의 길이들이 2배보다 크게(예컨대, 2.5x 초과 길이, 3x 초과 길이, 4x 초과 길이 등) 길어진 이후에 5% 미만 (4%, 3%, 2%, 1%, 0.9%, 0.5%, 0.2%, 0.1% 등 미만)의 전기 히스테리시스를 나타낼 수 있다. 탄성 직물의 길게 된 길이부는 자신의 길이가 2배보다 크게 길어진 이후 약 2초 미만(1.5초 미만, 1초 미만, .8초 미만, 0.6초 미만, 0.5초 미만, 0.4초 미만, 0.3초 미만, 0.2초 미만, 0.1초 미만, 0.05초 미만 등) 미만에 자신의 원래 길이로 되돌아갈 수 있다.
[00065] 본 발명의 새로운 특징들은 특히 뒤따르는 청구항들에서 설명된다. 본 발명의 특징들 및 장점들은 본 발명의 원리들이 활용되는 예시적인 실시예들을 제시하는 이하의 상세한 설명 및 이에 대한 첨부 도면들을 참조하여 더 용이하게 이해될 것이다.
[00066] 도 1a는 호흡 모니터링 의복으로서 구성된 셔츠의 전면도를 도시한다. 도 1b는 도 1a의 셔츠의 전면 부위와 측 부위의 부분 도면이다. 도 1c는 도 1a 및 도 1b의 동일한 의복의 후면도를 도시한다.
[00067] 도 1d, 도 1e 및 도 1f는 도 1a-도 1c에 도시된 의복과 비슷한, 부위 호흡을 측정하도록 구성된 다른 의복의 각각 전면, 전면과 측면, 및 후면도를 도시한다.
[00068] 도 2a는 심전도를 측정하기 위한 의복(셔츠 및 바지 둘 다를 도시함)의 전면도이다.
[00069] 도 2b는 도 2a의 의복(셔츠 및 바지)의 후면도이다.
[00070] 도 3a는, 예컨대 다리 리드를 요구하지 않고, 사지 리드가 셔츠 상에 위치된 심전도를 측정하기 위한 의복의 다른 변화의 전면도이다. 예컨대, 운동 스트레스 테스트들이 수행될 때, 사지 리드는 보행(ambulatory) 동안 인공물(artifact)들을 회피하기 위하여 트렁크 상에 위치된다(팔 리드는 쇄골 밑으로 이동되고, 그리고 다리 리드는 장골능(iliac crest) 안쪽에 그리고 장골능 안쪽 위로 이동됨). 도 3b는 도 3a의 의복의 후면도이다.
[00071] 도 4a 및 도 4b는 심전도들을 검출하도록 구성된 의복의 각각 전면도 및 후면도를 도시한다.
[00072] 도 5는 신축성 도전성 잉크의 하나의 변화에 대한 힘 대 신장을 특징으로 하는 그래프이다.
[00073] 도 6은 신축성 도전성 잉크의 하나의 변화에 대한 저항을 특징으로 하는 그래프이다.
[00074] 도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 피실험자(subject)의 수면을 모니터링하기 위하여 수면 동안 착용되도록 구성된 의복의 각각 전면도, 측면도 및 후면도를 도시한다.
[00075] 도 8a 및 도 8b는 포함될 수 있는 칼라의 전면도 및 후면도를 도시한다.
[00076] 도 9는 감정가(emotional valence)를 결정하도록 적응된 의복(또는 다수의 의복)의 동작의 개략도를 도시한다.
[00077] 도 10a-도 10e는 도 9에 도시된 개략도로부터 추가 상세를 제공하는 개략도들이다.
[00078] 도 11은 본원에 설명된 바와 같이 의복을 착용한 사용자로부터 만들어질 수 있는 웰-빙의 결정의 그래프 예시이다.
[00079] 도 12는 본원에 설명된 바와 같이 의복을 착용한 사용자로부터 만들어질 수 있는 건강 순위(fitness ranking)/분석의 그래프 예시이다.
[00080] 도 13a 및 도 13b는 의복의 각각 전면도 및 후면도를 도시한다.
[00081] 도 14a 및 도 14b는 지원 의복을 가진 의복의 각각 전면도 및 후면도를 예시한다.
[00082] 도 14c 및 도 14d는 본원에 설명된 의복에 사용될 수 있는 지원 의복의 각각 전면도 및 후면도를 예시한다.
[00083] 도 15a 및 도 15b는 일부 실시들에 따른 팽창 가능한 지지 장치를 예시한다. 도 15c는 여성 가슴에 관련하여 팽창 가능한 지지 장치를 예시한다.
[00084] 도 16a 및 도 16b는 본원에 설명된 의복에 사용될 수 있는 지원 의복의 각각 전면도 및 후면도를 예시한다.
[00085] 도 17a 및 도 17b는 일부 실시들에 따른 팽창 가능한 지지 장치를 예시한다. 도 17c는 여성 가슴에 관련하여 팽창 가능한 지지 장치를 예시한다.
[00086] 도 18a 및 도 18b는 지원 의복을 가진 의복의 각각 전면도 및 후면도를 예시한다.
[00087] 도 18c-도 18e는 피부에 대향하여 외피의 전극들을 유지하기 위한 착용 가능 지원 하네스 및 지지 구조체를 포함하여, 측정 가능 생리 파라미터들들(예컨대, 심전도)을 측정하기 위한 의복을 포함하는 하나의 시스템을 예시한다. 도 18f 및 도 18g는 도 18a의 지지 구조체(확장형 지지 구조체)의 각각 전면도 및 후면도를 도시한다.
[00088] 도 19a 및 도 19b는 바지의 전면도 및 후면도를 예시한다. 도 19c는 본원에 개시된 의복 사이의 예시적 연결을 예시한다.
[00089] 도 20은 일부 실시에 따른 바지에 대한 배선도를 예시한다.
[00090] 도 21a는 일부 실시예들에 따른 의복의 전면에 대한 배선도를 예시한다. 도 21b는 일부 실시예들에 따른 의복의 후면에 대한 배선도를 예시한다.
[00091] 도 22a는 상부 다리 및 하부 다리에 부착된 센서(보여지지 않음) 및 아이머스, 및 바디의 우측 및 좌측 둘 다에 상부 및 하부 무기를 포함하여, 본원에 설명된 바와 같은 의복의 다른 예를 예시한다.
[00092] 도 22b 및 도 22c는 무기 및 다리 상에 배열된 아이머스를 가질뿐 아니라, 팔, 다리들 및 엉덩이 상에 EMG 전극들을 포함하는 도 22a에 도시된 것과 같은 의복의 다른 변화의 각각 전면도 및 후면도를 도시한다. 탄성 직물은 EMG들과 피실험자의 피부 사이에 접촉을 추가로 강화하기 위하여, 도시된 바와 같이 압착 직물에 통합될 수 있다. 5 또는 그 초과의 아이머스는, 도 22d에 도시된 바와 같이, 피실험자의 등을 따르는 것을 포함하여, 상이한 척추 부위들에 대응하는 의복을 가로질러 부착될 수 있다. 이것은 자세 피드백의 자세, 등의 검출을 허용할 수 있다.
[00093] 도 23은 본원에 설명된 바와 같은 센서 및/또는 전기 트레이스로서 제조될 수 있는 도전성 탄성 스트립 또는 리본 재료의 하나의 컴포넌트를 도시한다. 도 23은 탄성 리본(2310)의 하나의 예를 도시한다.
[00094] 도 24-도 27은 본원에 설명된 바와 같은 도전성 탄성 리본을 만드는 하나의 방법을 예시한다. 도 24에서, 전기 도체의 현탁액을 포함하는 용액(이 예에서 물에 분산된 카본 블랙)은 컨테이너에 배치되고 그리고 도 25에서 탄성 재료(예컨대, 직물 재료 및 고분자 재료로 형성된 재료)는, 도전성 재료가 탄성 재료의 직물에 흡수될 수 있도록 현탁액 재료에 담가진다. 도 26에서, 탄성 재료는 적어도 제 1 균일 층으로 커버된다. 그 후, 코팅된 재료는 도 27에 도시된 바와 같이, 건조된다.
[00095] 도 28-도 30은 상기 설명된 바와 같이 형성된 도전성 탄성 재료의 끝에 도전 단자들의 부착을 예시한다.
[00096] 도 31은 신축성 직물을 연결하기 위하여 사용될 수 있는 유선 리본의 하나의 예를 예시한다.
[00097] 도 32는 도 32에 도시된 바와 같은 부착된 도선을 포함하도록 수행된 리본에, 상기 도 24-도 30에 도시된 바와 같이 형성된 도전성 탄성 리본 부착을 예시한다.
[00098] 도 33-도 34는 밀봉 도전 리본의 형성을 예시한다.
[00099] 도 35-도 36은 의복(예컨대, 의복의 호흡 센서/신축성 센서)을 형성하기 위한 신축성 직물 같은 직물에, 전기 도전성 탄성 재료를 포함하는 밀봉 도전 리본의 부착을 예시한다.
[000100] 도 37-도 38은 의복에 고정된 도전성 탄성 재료의 최종 버전의 일례를 도시한다.
[000101] 도 39a는 도전성 잉크 층 및 탄성 접착제 층(둘 사이에 중간 기울기 지역을 가짐)을 예시하는, 신축성 도전성 잉크 패턴의 일례를 통하여 섹션의 주사형 전자 현미경 사진(SEM)이다.
[000102] 도 39b는 각각의 지역/층의 두께들을 도시하는, 신축성 도전성 잉크 패턴의 예를 통한 섹션의 다른 SEM이다.
[000103] 도 39c는 본원에 설명된 바와 같은, 접착제, 기울기 지역, 및 도전성 잉크를 포함하는, 도전성 잉크 패턴의 다른 변화이다.
[000104] 도 40a-도 40d는 신축성 도전성 잉크 합성물(패턴)의 화학 성분들(예컨대, 도 40a에서 카본, 도 40b에서 황, 도 40c에서 실리콘 및 도 40d에서 산소)의 분포를 예시하는 현미경 사진들이다. 각각의 현미경 사진에 대한 큰 화살표들은 화학 합성물의 시각적 표시를 표시한다.
[000105] 도 41은 기판상에 신축성 도전성 잉크 패턴을 인쇄하는 방법에 대해 예시한다.
[000106] 도 42a-도 42c는 기판(예컨대, 직물)에 바느질된 도전성 스레드의 예들을 예시하고; 도 42a는 다른 피치들 및 폭들(각도들)을 가진 스티치들의 다른 패턴들을 도시하고; 도 42b는 5개의 다른 센서들에 연결할 수 있는 5개의 병렬 도전성 스레드들의 예를 도시한다. 도 42c는 단일 도전성 스레드의 예를 도시한다. 이들 도전성 스레드들은 본원에 설명된 바와 같이 와이어 리본 재료(예컨대, 스티치된 지그-재그 연결기들)를 형성할 수 있다.
[000107] 도 43a는 본원에 설명된 임의의 의복에 통합될 수 있는 통합될 수 있는 단문 모듈의 개략 예시이다.
[000108] 도 43b는 도 43a에 도시된 것과 같은 단문 모듈에 대한 하우징의 예이다.
[000109] 도 44a-도 44b는 호흡을 검출하기 위한 스트레인 게이지들로서 구성된 복수의 도전성 입자 주입 탄성 스트립들을 포함하는 의복(호흡 감지 의복)의 하나의 변화를 예시한다. 각각, 도 44a는 전면도이고 도 44b는 후면도이다.
[000110] 도 45는 도 44a-도 44b에 설명된 바와 같이 호흡을 감지하기 위한 의복을 제조하는 하나의 방법을 예시한다.
[000111] 도 46a 및 도 46b는 리아스(leas) I, II, III, aVR, aVL 및 aVF 각각에 대해, 표준 12-리드 심전도 기계(도 46a) 및 본원에 설명된 바와 같은 의복(도 46b)을 사용하여 심전도 측정들의 나란한 비교를 도시한다.
[000112] 도 47a는 본원에 설명된 바와 같이 형성된 도전성-입자 주입 탄성 스트립으로 형성된 호흡 센서들을 포함하는 의복을 사용한 호흡의 측정을 예시한다.
[000113] 도 47b는 참조 시스템(숨이 모니터링하는 페이스-마스크(face-mask)를 포함하는 표준 체적 변동 측정기), 및 여기서 설명된 바와 같은 호흡 모니터링 시스템("RR 대역 시스템")을 사용하여 계산된 분당 평균 숨들의 비교이고, 이는 둘 사이에 우수한 합의를 도시한다.
[000114] 일반적으로, 생리학적 파라미터들, 이를테면 호흡, 심장 파라미터들, 수면, 감정 상태 등을 검출 및 모니터링하기 위한 장치(예컨대, 셔츠, 바지 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 의복)가 본원에서 설명한다. 특히, 센서들, 도전성 트레이스들 및/또는 콘택들을 형성하기 위해서 특히 압착 의복들을 포함한 의복들에 붙여지거나(예컨대, 꿰매지는 것, 부착되는 것 등) 일부 변화들에서는 의복들에 인쇄될 수 있는 신축성 도전성 잉크들, 탄성체들 및 트레이스들을 포함할 수 있는 신축성, 도전성 센서들 및 커넥터들이 본원에서 설명된다.
[000115] 2013년 9월 11일에 "PHYSIOLOGICAL MONITORING GARMENTS"란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 14/023,830호(본원에 인용에 의해 통합됨)가 예시적인 의복들을 설명하는데, 그 의복들 중 임의의 의복은 본원에서 설명되는 바와 같이 변경될 수 있다.
[000116] 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본원에서 설명된 의복들 중 임의의 의복은 의복(예컨대, 셔츠, 반바지, 또는 웨어러블 디바이스의 임의의 다른 구성 요소, 즉 방한모, 양말, 장갑 등) 위에 직접 배치되거나 의복 내에 통합되는 하나 또는 그 초과의 SMS(Sensor Manager System)을 포함할 수 있다. SMS는 전자 보드를 포함할 수 있다. SMS로의 연결들은 의복의 부품으로서 포함될 수 있는 와이어 리본 재료를 포함하는 커넥터들(예컨대, 스티치 지그재그 커넥터)에 의해 이루어질 수 있다. 일부 변화들에서, 도전성 트레이스들이 그 위에 붙여지는 강성 재료(예컨대, 캡톤)의 길이가 사용될 수 있다.
[000117] (스마트 폰와 같은 별도 디바이스에 의해서 제공되는 것과 대조적으로) 의복 내에 통합되는 SMS는 많은 장점들을 제공할 수 있다. 예컨대, 통합된 SMS는 상이한 센서들과의 매우 많은 연결들을 관리할 수 있으며, 그리고 신호들을 프로세싱하고 단일 소형-USB 케이블을 통해 전화와 통신할 수 있다(예컨대, 프로세싱되는 신호들의 수와 상관없이). 미래 디바이스들(예컨대, 셔츠, 타이츠, 장갑, 양말, 방한모 등)에 포함될 센서들의 수와 상관없이, SMS와 센서 모듈(예컨대, 전화) 간의 연결은 항상 단일 5-핀 USB 연결에 기초할 수 있고, 따라서 디바이스로부터 전화 모듈로의 여성용 및 남성용 커넥터들의 크기를 실질적으로 감소시킨다. 통상적인 구성에서, SMS는 UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 모듈을 통해 남성용 커넥터에 연결하고, 그 남성용 커넥터는 다른 UART 및 UART-투-USB 모듈을 통해 모바일에 통신한다(첨부된 개략적인 도면들을 참조).
[000118] 통합된 SMS가 의복의 상이한 위치들에 배치될 수 있다. 예컨대, 그것은 어깨뼈들 간의 목의 베이스에, 허벅지들 상의 요추 부위 상에, 팔들 위에, 가슴 위에, 또는 심지어 양말, 장갑, 방한모 등 위에 배치될 수 있다.
[000119] SMS는 또한 디바이스를 위한 상이한 전화들과 통신하도록 구성될 수 있다. 언급된 바와 같이, 통합된 SMS는 또한 당신으로 하여금 상이한 센서들/출력들에 연결하기 위해 더 많은 연결부들(핀들)을 갖도록 허용할 수 있다. 예컨대, 만약 당신이 센서 모듈(예컨대, 모바일 전화) 내에 존재하는 SMS를 갖는다면 가속도계는 5개의 핀들을 필요로할 수 있고; 셔츠에 통합되는 SMS는 더 적은 수의 커넥터들을 필요로 할 수 있는데, 예컨대 그러한 SMS는 단지 2개의 핀들을 필요로 할 수 있다. 통합된 SMS가 없이는 더 많은 센서들을 통해서도, 다수의 커넥터들이 실현되지 못하게 될 수 있다.
[000120] 일반적으로, SMS는 센서들로부터의 그리고 센서들로의 신호들을 관리하는 모듈(칩)일 수 있고, 통신 시스템(전화로부터 구성되는 센서 모듈 등)과 센서들 간의 인터페이스로서 동작할 수 있다. SMS는 그들 간의 연결 및 인터페이스들을 관리할 수 있다. 예컨대, 통합된 SMS는 센서들로의 물리적인 연결들을 포함할 수 있고, 그리고 신호들이 프로세싱되고 센서들과 센서 모듈 및/또는 다른 분석 또는 제어 구성 요소들 간에 전송되는 방식을 관리할 수 있다. SMS는 또한 그것이 연결되는 여러 센서들 간의 측정들을 교번시키기 위해서 멀티플렉서를 포함하거나 또는 그 멀티플렉서에 연결할 수 있다.
[000121] 일부 변화들에서, SMS는 수동 센서들 또는 능동 센서들에 대한 적절한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다. SMS는 USB 포트와 같은 포트를 통해 모바일 시스템들로부터 전력을 획득할 수 있다. 통합된 SMS는 USB 포트를 통해서 한 측면으로부터 센서 모듈(예컨대, 센서 모듈로서 구성되는 통신 시스템들/전화 등)로 통신할 수 있다. SMS는 센서들과 센서 모듈 간의 브릿지 또는 인터페이스로서 동작할 수 있다.
[000122] 또한, 설명된 통합된 SMS들 중 임의의 SMS는 확대, 필터링, 샘플링(샘플링률의 제어) 등을 포함하는(그러나, 이들로 제한되지는 않음) 온-보드 프로세싱(예컨대, 사전 프로세싱), 즉 통상적으로 기본적인 사전-프로세싱을 포함하도록 구성될 수 있다. 통합된 SMS는 하나 또는 그 초과의 센서들로부터의 신호들을 또한 인코딩할 수 있다. 일부 변화에서, SMS는 보드 상의 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다. 더욱이, 통합된 SMS는 또한 일반적으로 센서들 모두 또는 그들 중 임의의 것으로의/으로부터의 통신 프로토콜들을 관리할 수 있고, 그리고 아날로그-투-디지털 변환(만약 신호들이 아날로그라면)을 수행할 수 있고 또한 USB와 통신하려 하기 이전에 그 USB의 통신 포트와 통신할 수 있다. 예컨대, SMS는 UART로의 신호를 USB 신호 프로토콜로 변환하도록 구성될 수 있다.
[000123] 추가적으로 또는 대안적으로, 통합된 SMS들 중 임의의 SMS는 신호 수신기/송신기로서 구성될 수 있다. 예컨대, 의복 내에 통합되는 SMS는 병렬 신호들을 (데이터의 순서 대로) 직렬 신호들로 변환하도록 적응될 수 있다.
[000124] 언급된 바와 같이, 통합된 SMS는 의복 상의 임의의 포지션, 예컨대 목 부위 상에 또는 그 근처에, 또는 또한 주변에 배치될 수 있다. 비록 본원에서 설명된 SMS들은 "통합된" SMS들로서 지칭되지만, 이러한 SMS들은 의복 상에 또는 의복 내(예컨대, 포켓 또는 인클로저 내에)에 포함될 수 있다(비록 일부 변화들에서는 SMS들이 직물에 물리적으로 연결/커플링되지 않고 대신에 의복 상에 배치되더라도). 따라서, 이러한 SMS들 중 임의의 SMS는 통합된 SMS들보다 오히려(또는 그에 부가하여) 전용 또는 특유한 SMS들로서 대신 지칭될 수 있다. 예컨대, SMS는 의복의 부품으로서, 여성용 커넥터 아래에 배치될 수 있다(여성용 커넥터 내부에 하우징될 수 있음). 당신이 의복을 세탁할 경우, SMS는 커넥터 및 칩과 함께 세탁될 수 있고; 핀들 및 SMS는 방수처리된다.
[000125] 일부 변화들에서, SMS의 커넥터들(예컨대, 핀들/포트들)은 내수성/방수성이도록 적응된다. 예컨대, 사용되는 핀들은 방수성인 연결들, 예컨대 당신이 남성용 핀을 인게이징할 경우에만 오픈되고 그렇지 않은 경우에는 클로즈되고 방수처리되는 연결들을 제작할 수 있다.
[000126] 이러한 통합된 SMS들 중 임의의 SMS에서, SMS는 의복의 부품이고, 의복과 함께 착용되며; SMS 모듈은 신호(들)를 이전할 준비를 하기 위해서 그 신호(들)를 사전-프로세싱할 수 있다.
[000127] 따라서, 설명된 의복들 중 임의의 의복에서, 앞서 설명된 바와 같이, 의복과 별도이기 보다는 각각의 의복 상에 포지셔닝되는(온보드/전용됨), 예컨대 의복의 포켓에 휴대될 수 있는 범용 스마트 폰와 같은 별도의 센서 모듈의 부품으로서 포지셔닝되는 SMS(Sensor Management System)가 포함될 수 있다. 각각의 의복이 의복으로 하여금 다수의 핀들(입력들/출력들)을 가진 커넥터들(여성용 및 남성용)을 갖도록 허용하는 SMS(칩/마이크로칩)를 가질 수 있음으로써, 의복(셔츠, 타이츠 및 액세서리들, 이를테면 장갑, 양말, 방한모 등) 내의 모든 모든 센서들로부터의 데이터가 SMS에 의해서 먼저 프로세싱되고 이어서 연결(예컨대, 1개 또는 2 개의 핀들만큼 적거나, 또는 더 많은 연결)을 통해서 전화/통신 모듈에 전송될 수 있다. 일반적으로, 본원에서 설명된 의복들의 구성 요소들 및 센서들 중 일부는 다수의 연결들을 개별적으로 필요로할 수 있고, 따라서 전용 SMS가 매우 유용할 수 있다. 예컨대, IMU는 5개의 핀들을 필요로할 수 있고, 20개의 IMU들(또는 그보다 더 많은) 만큼 많은 IMU들이 다른 센서들에 부가하여 의복의 부품으로서 포함될 수 있다. 따라서, 전용 SMS의 사용은 의복으로 하여금 매우 많은 수의 데이터 연결들/콘택들을 관리하도록 허용할 수 있다.
센서들
[000128] 터치포인트 센서들, 호흡 센서들, 생체전기 센서들 등과 같은, 본원에 전체가 인용에 의해 포함된 제 14/023,830 호 출원에서 설명된 센서들에 추가하여, 추가적인 센서들이 본원에서 설명되는 의복들 중 임의의 것에 포함될 수 있다. 예컨대, 의복은 하나 또는 그 초과의 피부 전도도 센서를 포함할 수 있다. 피부 전도도를 측정하기 위한 센서는, 손가락들(엄지, 집게, 가운데, 약, 및 새끼 손가락) 중 어떠한 쌍의 제 3 지골의 레벨에 배치된 신장 가능한 도전성 잉크(아래 참조)의 2개의 환형 링들에 의해 제조될 수 있다. 일부 변형들에서, 셔츠들의 슬리브는 이러한 목적을 위해 손목 레벨에서 통합된 확장을 갖는다. 발한 레벨에 따라, 피부 전도도는 2개의 고려되는 '전극들'(환형 링들) 사이의 전기 저항의 역으로서 측정된다.
[000129] 본원에서 설명되는 장치들의 다른 통합된 확장은, 피부 전도도 센서에 추가로 또는 대신에, 광섬유들에 기초한 펄스-산소측정법을 포함하는 풀 글러브를 포함한다. 광섬유들의 사용은 또한, 다른 타입들의 센서들의 포함을 허용할 수 있다. 추가하여, 풀 또는 부분적인 글러브는 가속도계들, 관성 측정 유닛들(IMU) 등과 같은 추가적인 센서들을 포함할 수 있다. 그러한 글러브-기반 센서들은 특정 활동들(예컨대, 악기 연주, 타자 기술 등)에서의 애플리케이션들을 허용할 수 있다. 글러브 또는 글러브들의 쌍은, 다른 의복들(예컨대, 셔츠 등)에 연결되거나, 또는 다른 의복의 서브-부위(예컨대, 손가락 부위들/글러브들을 갖는 셔츠 등)로서 형성되도록 구성될 수 있다.
[000130] 위에서 설명된 글러브들과 유사한 것은, 가속도계들, 관성 측정 유닛(IMU)들, EEG 전극들 등과 같은 다른 타입들의 센서들을 포함하는 양말 또는 방한모 확장들이다. 이는, 특정 스포츠(예컨대, 풋볼) 및 활동들(예컨대, 체스 하기)에서의 애플리케이션들을 허용한다.
생산 프로세스들
[000131] 일반적으로, 본원에서 설명되는 의복들 중 임의의 것의 생산은, 센서들이 피부와 가깝게 유지되고 안정적으로 접촉하도록 의복을 구성하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 의복의 크기설정은 매우 정밀할 수 있고, 특히, 다음의 부위들에서 매우 정밀할 수 있다: 흉곽(동일한 신체적인 크기에도 불구한, 흉부들 및 가슴들의 상이한 크기들로 인함), 복부(동일한 이유), 겨드랑이들, 팔뚝들 등. 따라서, 의복들은 압착 재료들로 제조되는 것에 추가하여, 정밀하게 피팅/제조될 수 있다. 디자인 프로세스는 또한 의복 커팅을 포함할 수 있다.
[000132] 그 후에, 본원에서 설명되는 의복들 중 임의의 것은 그 후, 예컨대, 도전성 잉크 트레이스들 및/또는 절연체의 인쇄 및 전사에 의해 인쇄될 수 있다. 인쇄는, 열 전달 기법을 사용하여, (인쇄가 더 정밀하고 더 빠르기 때문에) 실린더-타입 머신들에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 직물의 양측 상의 전사는 15 초 동안 150 ℃에서 수행된다. 대안적으로, 의복들은, 아래에서 간략히 논의되는 바와 같이, 3D 인쇄에 의해 인쇄될 수 있다.
[000133] 그 후에, 절연체가 적용될 수 있다(예컨대, 용량성 터치포인트들이 사용되는 경우에, 그러한 포인트들이 절연될 수 있다). 용량성 터치포인트의 전극들의 (즉, 피부와 접촉하는) 내부 부위들은, 전극들의 형상을 정확하게 재현하는 고품질 폴리우레탄 막의 층을 열-용접함으로써 절연될 수 있다. 절연 층의 크기는 전극의 크기보다 약간 더 클 수 있고, 그에 따라, 생체전위들의 '측면' 오염을 방지하기 위한 완전한 커버링을 허용할 수 있다.
[000134] 더 높은 도전성 연결들이 사용되는 변형들에서, 장치는, 본원에서 설명되는 바와 같이, 와이어 리본 재료(예컨대, 스티칭 지그재그 커넥터들)와 같은 더 높은-도전성 기판들 및 재료들의 추가를 포함할 수 있다. 따라서, 형성 프로세스는 그 후에, 센서(들) 및/또는 SMS 컴포넌트들에 와이어들의 단부들을 연결시키는 것(와이어 리본 재료를 형성하는 것)을 포함할 수 있는, 이러한 와이어 리본 재료 커넥터들의 적용을 포함할 수 있다. 와이어 리본 재료는, 의복의 본체에 융합, 글루잉, 스티치, 또는 다르게 연결될 수 있는 입축 직물의 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 포지셔닝되면, 와이어 리본 재료(예컨대, 스티치 지그재그 커넥터)는, 열-용접된 애플리케이션들을 위해 고품질 폴리우레탄 테이프들을 통해 직물에 고정될 수 있다. 일부 변형들에서, 와이어 리본 재료들 대신에(또는 추가하여), 전기 트레이스들 및/또는 회로가 위에 인쇄될 수 있는 캡톤과 같은, 더 강성인 또는 반-강성인 기판이 사용될 수 있다. 이동의 편안함을 최대화하기 위해, 캡톤 상의 전자기기들은 단일 층을 갖도록, 따라서, 그 두께를 최소화하도록 디자인될 수 있다.
[000135] 그 후에, 의복은 꿰매질 수 있다. 꿰매는 것은 종래의 프로세스들에 의해 수행될 수 있지만, 일부 변형들에서, 도전성 잉크, 와이어 리본 재료, 또는 캡톤 트레이스들에 걸쳐 꿰매는 것이 방지될 수 있다.
[000136] 동시에 또는 그 후에, 예컨대, 인쇄된 도전성 잉크 센서들, 전극들, 및/또는 트레이스들과, 더 높은-도전성 트레이스들을 위한 추가적인(예컨대, 캡톤) 기판을 포함하는 부위들 및/또는 와이어 리본 재료들을 연결시키기 위해, 납땜이 수행될 수 있다. 예컨대, 잉크 트레이스들과 캡톤 단자들 사이의 납땜은 도전성 에폭시를 사용함으로써 수행될 수 있고, 고품질 폴리우레탄 막에 의해 연속적으로 커버될 수 있다.
[000137] 그 후에, 일부 변형들에서, 예컨대, 통합된 SMS 모듈 및 커넥터들을 고정시키고 커버하기 위해, 준-강성 칼라 부위가 부착될 수 있다. 칼라는 사용자의 어깨들의 형상을 취하는 폴리우레탄 재료로 제조될 수 있고, 목 부위에서의 신체 표면에 피팅되도록 주문-제조된 플레이트들로 전사 머신을 통해 열 용접함으로써 적용될 수 있다.
[000138] 일부 변형들에서, 의복들을 형성하는 방법은 또한, 예컨대, 제한된 신장을 갖는 폴리우레탄 재료의 스트라이프들로 제조된 '신장 리미터들'의 추가를 포함할 수 있다. 이들은, 기능적인 및 미적인 이유들로 인해 방지되어야만 하는 영구적인 신장을 결정할 수 있거나 또는 트레이스를 파손시킬 수 있는 (예컨대, 착용하는 동안의) 과신장을 방지하기 위해, 긴 잉크 트레이스들(예컨대, 호흡 트레이스들) 가까이에, 의복의 내측 부분에 열 용접함으로써 포지셔닝될 수 있다. 이들의 강도를 향상시키기 위해, 이들은 2개의 심들 사이에서 연장되는 중간에 포지셔닝될 수 있다.
[000139] 일부 변형들에서, 의복은 실리콘 코드를 인스톨함으로써 생산될 수 있다. 사용자가 의복을 착용하고 의복을 입고 있는 경우에 의복 및 그 센서들의 신장을 방지하기 위해, 실리콘으로 제조된 코드가 의복의 하부 에지에, 에지 주위 전체에 걸쳐 (예컨대, 열 용접에 의해) 적용될 수 있다. 이는, 착용자가, 칼라 및 슬리브들이 삽입된 후에, 의복을 과신장시키지 않으면서, 겨드랑이들로부터 허리로 셔츠를 쉽게 끌어내리게 허용할 수 있다.
[000140] 위에서 언급된 바와 같이, 본원에서 설명되는 의복은 전부 또는 부분적으로 3D 인쇄 기법에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 센서들 및/또는 도전성 트레이스들 및/또는 커넥터들은 3D 인쇄에 의해 생산될 수 있다. 일부 변형들에서, 직물(예컨대, 압착 의복 직물)은 3D 인쇄를 위한 기판으로서 작용할 수 있다. 일부 변형들에서, 직물 그 자체가 3D 인쇄에 의해 생성될 수 있거나 또는 변형될 수 있다. 따라서, 의복은 전사 및 직접적인 인쇄(3D 인쇄)에 의해 제조될 수 있다. 일 예에서, 본원에서 설명되는 것들과 같은 설명되는 통합된 센서들을 포함하는 의복을 생산하기 위한 3D 인쇄기는 적어도 3개의 노즐들을 포함할 수 있으며, 하나의 노즐은 압착 의복 직물을 인쇄하도록 적응될 수 있고; 하나의 노즐은 신장 가능한 도전성 잉크를 인쇄/삽입하도록 적응될 수 있고; 그리고 하나의 노즐은 센서들 및/또는 전자기기들을 인쇄/삽입하도록 적응될 수 있다. (예컨대, 스레드로부터) 직물을 위빙하는 것, 직물 상에 전자기기들 및 센서를 인쇄하는 것(또는 기판 상에 인쇄한 후에, 직물에 전사하는 것), 그 후, 직물을 꿰매는 것을 요구할 수 있는 현재 실시되는 방법들과 다르게, 3D 제조에서, 생산은, 개인으로부터의 정밀한 개인 측정들에 기초하여, 스레드들, 잉크, 및 전자기기들을 인쇄하는 것으로 바로 진행될 수 있고, 이는, 더 정확하고 더 빠를 수 있다.
재료들
[000141] 일반적으로, 본원에서 설명되는 의복들은, 센서가 피부와 우수하게 영구적으로 접촉되는 것을 보장하기 위해 압착 직물을 포함할 수 있다. 예컨대, 셔츠의 앞쪽 부분은, 더 높은 퍼센티지의 엘라스테인(15 내지 40%)을 포함할 수 있는 본체의 나머지보다 더 낮은 퍼센티지의 엘라스테인(5 내지 20%)을 가질 수 있다. 직물은 2개의 방향들(하나의 방향)으로 신장 가능할 수 있고, 수직보다 수평으로 동적으로 더 신장되는 인체에 대하여 적어도 신장 가능한 측이 수평으로 배치되면서 포지셔닝될 수 있다. 일반적으로, 압착 직물은, 본원에서 설명되는 바와 같은 압착 직물들과 연관된 재료 특성들을 갖는 임의의 직물일 수 있다. 예들은, 탄성 폴리우레탄 섬유들(예컨대, 엘라스틴 섬유들, 라이크라 등)로 제조된 직물들과 같은 재료들을 포함한다.
[000142] 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 이러한 의복들 중 임의의 의복은 신장 가능한 도전성 잉크 및/또는 도전성 잉크 (위의/이를 둘러싸는) 절연체를 포함할 수 있다. 도전성 잉크와 절연체 모두 신장 가능할 수 있는데, 어떤 비율까지 X% 신장 가능(예컨대, 5%까지 신장 가능, 6%까지 신장 가능, 7%까지 신장 가능, 8%까지 신장 가능, 9%까지 신장 가능, 10%까지 신장 가능 11%까지 신장 가능, 12%까지 신장 가능, 13%까지 신장 가능, 14%까지 신장 가능, 15%까지 신장 가능, 16%까지 신장 가능, 17%까지 신장 가능, 18%까지 신장 가능, 19%까지 신장 가능, 20%까지 신장 가능, 21%까지 신장 가능, 22%까지 신장 가능, 23%까지 신장 가능, 24%까지 신장 가능, 25%까지 신장 가능, 30%까지 신장 가능, 35%까지 신장 가능, 40%까지 신장 가능, 45%까지 신장 가능, 50%까지 신장 가능 등)할 수도 있다. 이는 또한 X%보다 많이 신장 가능(예컨대, 5%보다 많이 신장 가능, 6%보다 많이 신장 가능, 7%보다 많이 신장 가능, 8%보다 많이 신장 가능, 9%보다 많이 신장 가능, 10%보다 많이 신장 가능, 11%보다 많이 신장 가능, 12%보다 많이 신장 가능, 13%보다 많이 신장 가능, 14%보다 많이 신장 가능, 15%보다 많이 신장 가능, 16%보다 많이 신장 가능, 17%보다 많이 신장 가능, 18%보다 많이 신장 가능, 19%보다 많이 신장 가능, 20%보다 많이 신장 가능, 21%보다 많이 신장 가능, 22%보다 많이 신장 가능, 23%보다 많이 신장 가능, 24%보다 많이 신장 가능, 25%보다 많이 신장 가능, 30%보다 많이 신장 가능, 35%보다 많이 신장 가능, 40%보다 많이 신장 가능, 45%보다 많이 신장 가능, 50%보다 많이 신장 가능 등)한 것으로 표현될 수도 있다. 신장 가능하다는 것은 일반적으로 (예컨대, 힘, 예컨대 인장력을 인가함으로써) 출발 길이/모양에서부터 신장되어 대략 시작 길이/모양으로 복귀할 수 있는 것을 의미한다. 일부 변형들에서는, 추가적으로 또는 대안적으로, (원래 길이/모양으로부터 길게 하거나 왜곡시키는) 변형력이 인가될 때(그리고 결국 해제될 때)의 저항 파손를 의미할 수도 있다. 신장 가능한 도전성 잉크들의 예들 및 이러한 잉크들의 특성들이 아래에 제공된다.
[000143] 언급된 바와 같이, 의복들 중 임의의 의복은 또한 더 높은-도전성 경로들, 예컨대 캡톤 필름들에 대한 의복의 일부로서 부착 또는 형성되는 기판을 포함할 수도 있다. 다른 가요성, 웨어러블 기판이 또한 포함될 수도 있다. 의복들 중 임의의 의복은 또한 봉합 및 열-용접 응용 프로그램들을 위한 하나 또는 그 초과의 폴리우레탄 필름들 및 테이프들(예컨대, 고-품질 폴리우레탄 필름들 및 테이프들)을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 의복들 중 임의의 의복은 또한 센서 등의 일부를 형성하는, 도전성 트레이스를 커버/절연하기 위한 전기 절연 재료(예컨대, 폴리이미드 재료들 등)를 포함할 수도 있다.
[000144] 기판, 예컨대 캡톤이 의복 상에 고정될 수 있다. 예컨대, 기판은 접착제 등으로 봉합 및/또는 부착될 수 있다. 기판은 의복의 포켓이나 다른 부위에 유지될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 의복들 중 임의의 의복은 제 2 재료(예컨대, 압착 의복보다 덜 신장 가능한 천 소재 등)의 리미터(예컨대, 신장 리미터)를 포함할 수 있다.
[000145] 이러한 의복들 중 임의의 의복은 또한 또는 추가적으로 봉제 및 열-용접 응용 프로그램들을 위한 실리콘을 포함할 수도 있다.
신장 가능한 도전성 잉크들
[000146] 일반적으로, 본원에서 설명되는 신장 가능한 도전성 잉크 제품들은 접착제(예컨대, 아교, 예컨대 아크릴, 폴리아미드 및 다른 접착제들)로 형성될 수 있으며, 그 위에 도전성 용액의 인쇄 가능 혼합물이 도포된다. (최종 도전성 잉크 제품이 접착 재료층을 포함하더라도, 편의상 도전성 잉크로 지칭될 수도 있는) 습식 적용 도전성 용액은 일반적으로, 접착제층 위에 층으로서 도포되어, 접착제와 습식 적용 도전성 용액 사이에 중간 부위가 형성된다. 이 중간 부위는 결과적인 도전성 잉크 재료의 도전 및 신장 가능 특성들에 중요할 수 있다. 중간 부위는 접착제층 및 습식 적용 도전성 용액(도전성 잉크)의 농도 기울기들을 정의하기 때문에, 중간 부위는 구배 부위이다. 이는 아래에 예시 및 설명된다.
[000147] 신장 가능한 도전성 잉크(접착제 대해 적층된 습식 적용 도전성 잉크)는 일반적으로 도전성 재료의 비율(예컨대, 약/대략 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%), 그리고 생체 적합성 바인더(예컨대, 무 포름알데이드의 아크릴계 바인더, 예컨대 수성 아크릴계 바인더, 수성 폴리우레탄 등), 증점제(폴리우레탄 증점제) 및 선택적인 습윤제 및/또는 용매(예컨대, 프로필렌 글리콜)를 포함한다. 본원에서 설명된 바와 같은 신장 가능한 도전성 잉크들은 일반적으로 최소 컨덕턴스뿐만 아니라 최소 신장 특성을 충족시킨다. 신장 가능한 도전성 잉크는 또한 처리시 공기/거품을 제거하기 위한 소포제(예컨대, 1- 부탄올), (예컨대, 바인더, 예컨대, 아민 화합물들 또는 금속 복합물들의 가교를 돕기 위한) 촉매, 및 제품의 인쇄성 및 안정성에 도움이 될 수 있는 추가적인 첨가제를 선택적으로 포함할 수도 있다.
[000148] 일례로, 신장 가능한 도전성 잉크(그리고 특히 습식 적용 도전성 잉크 부분)은: 50% 카본 블랙, 완전히 무 포름알데히드인 40% 아크릴계 바인더, 5% 프로필렌 글리콜 및 5% 폴리우레탄 증점제로 형성된다. 도전성 재료(카본 블랙)는 미립자일 수도 있다. 카본 블랙은 다른 도전성 재료들, 예컨대 은이나 다른 금속에 비해 특히 바람직할 수도 있다. 다른 도전성 재료들은 그래핀, 석묵, 코팅된 운모(예컨대, 산화물로 코팅된 운모, 예컨대 안티몬 도핑된 산화 주석 등) 등을 포함할 수 있다.
[000149] 본원에서 설명되는 도전성 잉크들은 도전성이 있을 뿐만 아니라 신장 가능하기도 하며, 따라서 압착 의복들에 대해 적절히 작용할 수 있다. 추가로, 본원에서 설명되는 의복들을 형성하기에 적절한 신장 가능한 도전성 잉크들은 생태학적으로 적절할 수도 있고(예컨대, 100ppm보다 낮은 포름알데히트 농도를 가짐), (다수의 세척들 이후 전기적 특성들 및 탄성들의 보존으로) 세척에 강할 수도 있다.
[000150] 실험 연구들은 본원에서 설명되는 신장 가능한 도전성 잉크 조성물들(접착제와 습식 적용 도전성 잉크 사이에 중간, 구배 부위를 포함하는 적층 구조체들)이 신장 가능함을 확인하였다. 도 5와 도 6은 위에서 설명된 바와 같이 압착 직물 상에 인쇄된 도전성 잉크의 샘플에 대해 실시한 시험의 예비 결과들을 예시한다. 신장 동안에는 잉크에 어떠한 골절도 전개되지 않았음(예컨대, 13mm 까지의 길이의 변화가 관찰되었음)을 입증하기 위해 비디오 카메라가 사용되었다. 1.1N까지 선형 신장이 관찰되면서(예컨대, 약 1.1N의 파손 없이 대략 13mm까지 신장), 약 1.6 kOhms 내지 2kOhms의 인가된 힘에 따라 컨덕턴스(예컨대, 저항)가 변경되었다. 일반적으로, 본원에서 설명되는 신장 가능한 도전성 잉크들은 적어도 1N까지(예컨대, 적어도 2N까지, 적어도 3N까지, 적어도 4N까지, 적어도 5N까지, 적어도 6N까지 등)의 힘으로 신장 가능하고 그리고/또는 적어도 5mm까지(예컨대, 적어도 6mm까지, 적어도 7mm까지, 적어도 8mm까지, 적어도 9mm까지, 적어도 10mm까지, 적어도 11mm까지 등) (파손 없이) 신장 가능하고 그리고/또는 (N 단위의) 인가되는 신장력 대 (mm 단위의) 신장 길이의 비, 예컨대, 파손 없이 약 1N/mm 정도까지 신장 가능한 성능 범위 내에 있을 수도 있다. 놀랍게도, 도 5에 도시된 실험에서, 조사된 도전성 트레이스들은 의복을 적용/착용할 때 적용될 수 있는 합리적인 거의 최대한의 힘인 거의 2N까지 어떠한 파손도 입증하지 않았다. (육안으로 보이는) 매크로 파손도 마이크로 파손도 명백하지 않았다.
[000151] 일반적으로, 신장 가능한 도전성 잉크의 저항은 (신장 하에서 달라질 수도 있는) 두께, 길이 등을 포함하는 트레이스의 크기에 좌우될 수 있으며, 정지시 그리고 미리 결정된 신장력(또는 힘/신장 길이) 하에서 약 5kOhm보다 더 낮을 수도 있다(예컨대, 약 4kOhm 미만, 약 3kOhm 미만, 약 2kOhm 미만 등). 일반적으로, 저항은 몇백 Ohms 내지 몇백 kOhms의 범위 내에 있을 수도 있다. 도 5와 도 6에서, 검사되는 신장 가능한 도전성 잉크는 60mm의 길이 및 약 10mm의 폭으로 압착 의복 직물 상에 인쇄되었고; 8개의 잉크층들이 도포되어 (약 2mm 미만인(예컨대, 약 1mm 또는 그 미만)) 최종 두께를 형성하였다.
[000152] 본원에서 설명되는 이러한 의복들 중 임의의 의복에서 트레이스, 커넥터들 및/또는 센서를 형성하는데 사용될 수 있는 신장 가능한 도전성 잉크들이 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
시스템들
[000153] 본원에서 설명되는 임의의 의복들은, 연결(직접 연결 또는 무선 연결 중 어느 하나 또는 둘 모두)되는 다수의 의복들을 포함하는 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 예컨대, 상체 의복/디바이스는 하체 의복/디바이스와 연결될 수 있다. 신체의 아래쪽 부분 상의 의복들(예컨대, 반바지, 허벅지, 양말 등) 상에 로케이팅된 센서들로부터의 신호들은, 예컨대, 셔츠 등과 같은 위쪽 의복 상에서 하나 이상의 SMS에 송신될 수 있다. 연결은, 위쪽 의복의 내부 부분(예컨대, 위쪽 의복의 아래쪽 헴 부위)에 로케이팅된 커넥터를 통해 연결될 수 있는 트레이스들을 포함하는 지지 물질(예컨대, Kapton)을 통해 행해질 수 있다.
[000154] 일반적으로, 본원에서 설명되는 의복들은 직물로 형성된 본체를 포함할 수 있다. 특히, 압착 직물 재료들이 유용하다. 본체는, 의복 상의 미리 결정된 위치들에 로케이팅된 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 센서들은, 의복의 내측 상에 있을 수 있거나,(예컨대, 착용자를 향함) 또는 의복의 외측 상에 있을 수 있다. 커넥터들은, 센서들을, 프로세서를 포함할 수 있는 하나 이상의 SMS(sensor manager/sensor module)에 연결시킬 수 있다. SMS는, 감지된 데이터를 기록/분석/송신하기 위해 SMU(sensor manager unit)에 직접 송신 또는 연결/커플링할 수 있거나, 또는 이러한 기능들 중 일부 또는 전부를 스스로 수행할 수 있다. 일반적으로, 센서들은, 적어도 부분적으로, 본원에서 설명되는 신장가능한 도전성 잉크 구조들로 형성될 수 있다.(예컨대, 본원에서 사용되는 바와 같이, "신장가능한 도전성 잉크" 구조들은, 습식-도포된 도전성 잉크, 본원에서 설명되는 구조들 사이의 접착제 및 구배/중간적 부위의 결합을 지칭할 수 있다. 신장가능한 도전성 잉크를 포함하는 센서들은 터치포인트(예컨대, 용량성) 센서, 피부 전극 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 부분적으로, 스트레인 게이지들 또는 다른 센서들을 형성할 수 있는 도전성 탄성 리본(예컨대, 본원에서 설명되는 베이스/바인더에서 도전성 입자들로 포화된 탄성체)으로 형성된 센서들이 본원에서 설명된다. 커넥터들은 신장가능한 도전성 잉크 및/또는 도전성 탄성 리본으로 형성될 수 있다. 일부 변화예들에서, 커넥터는 와이어 리본 재료(예컨대, 스티치 지그재그 커넥터)로 형성되고, 여기서 에나멜 와이어들은 정현파/지그재그 패턴으로 재료(예컨대, 압착 직물)의 스트립들 상에 꿰매지고, 리본은 의복의 본체에 적용된다. 일부 변화예들에서, 커넥터는 강성 또는 준-강성 물질(예컨대, Kapton)일 수 있고, 전기 트레이스들 및/또는 회로가 그 위에 적용되고; 이 물질은 압착 직물과 같은 직물에 부착 및/또는 커버되어 의복의 본체에 부착되거나 또는 의복의 본체에 직접 부착될 수 있다.
[000155] 설명되는 바와 같이 임의의 타입의 의복이 형성될 수 있다. 예컨대, 의료용 디바이스들로 구성되거나 또는 모니터링 디바이스, 치료용 디바이스 또는 보조용을 포함하는 의료용 디바이스에 이용하기 위한 의복들이 본원에서 설명된다. 이러한 의복들의 본체는 (전체적으로 또는 부분적으로) 압착 직물로 형성될 수 있고, 의복은 신체에 피팅되어, 피실험자의 신체에 센서(들)를 고정적으로 부착시키는 것을 도울 수 있다. 일부 변화들에서, 의복(예컨대, 의료용 디바이스)는 추가적인 엘리먼트들, 예컨대, 스트랩들, 홀터들, 브래지어, 요크, 하니스 등을 포함하여, 의복의 일부를 피실험자의 신체에 고정시키는 것을 도울 수 있다. 일부 변화예들에서, 의복은, 의복의 일부 상에 확장가능한(예컨대, 팽창 가능한) 지지 구조를 포함하여, 피실험자에 대해 센서(또는 센서들)을 유지 또는 고정시키는 것을 도울 수 있다. 확장가능한 지지 구조는 하니스와 함께 이용될 수 있다. 하니스는 별개일 수 있거나 의복에 통합될 수 있다.
[000156] 예컨대, 기록 및/또는 분석을 위해 ECG(electrocardiographic) 신호들을 감지하도록 구성되는 의복들이 본원에서 설명된다. 이러한 의복들은 착용자의(피실험자의) 상체에 연결되도록 구성될 수 있고, 셔츠 형태일 수 있거나 몸통 커버링을 포함할 수 있다. 이러한 의복들은 5개 이상의 전극들, 예컨대, 6개의 전극들, 및 오른팔, 왼팔 및 다리 각각에 대한 3개 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 추가적인 전극들이 이용될 수 있다. 일부 변화예들에서, 흉부 전극들은, 여분일 수 있는 전극들의 쌍들이다.
[000157] 이러한 의복들 중 임의의 의복은 추가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 호흡 센서(들)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이러한 호흡 센서들은 직물 및/또는 도전성 잉크-기반 스트레인 게이지를 포함한다. 예컨대, 스트레인 게이지는, 본원에서 설명된 신장가능한 도전성 잉크들 및/또는 본원에서 설명된 도전성 탄성 스트립들로 형성될 수 있다. 일 변화예에서, 의복은 10개의 ECG 감지 전극들, 2개의 호흡 전극들(스트레인 게이지들)을 포함한다. ECG 전극들은, 표준 12개의 리드들이 배치될 위치에서 사용자의 피부에 접촉하도록 의복의 흉부 상에 로케이팅될 수 있다. 호흡 센서들은, 압착 의복이 착용되는 경우 이들을 피실험자의 몸통 상의 Xyphoid 및 배꼽 높이 근처에서 신체에 대해 유지하도록 의복 상에 로케이팅될 수 있다. 센서들은, 구리-와이어 리본 및/또는 스티치 지그재그 커넥터를 갖는 탄성 스트립과 같은 트레이스들에 의해 SMS 유닛들에 연결될 수 있다. 의복은 셔츠 (및 일부 변화예들인 타이즈) 둘 모두를 포함할 수 있다.
[000158] 또한, (부위 호흡을 포함하는) 호흡을 측정하도록 구성되는 의복들이 본원에서 설명된다. 예컨대, 의복은, (예컨대, 감지된 신호들의 혈량측정법을 허용하기 위해) 호흡을 검출하는 압착 직물의 형태인 셔츠 부분을 포함하도록 구성될 수 있다. 장치는 또한, 단순한 ECG 신호를 검출하기 위해 앞서 설명된 바와 같이 전극들을 포함할 수 있다 (예컨대, 2개의 전극들, 또는 단일 리드, 또는 다수의 리드들, 예컨대, 3개의 리드들, 5개의 리드들, 12개의 리드들을 가짐). 예컨대, 12개의 호흡 센서들(예컨대, 본원에서 설명되는 바와 같은 도전성 탄성 스트립 스트레인 게이지들)이 포함될 수 있다. 호흡 센서들은, Louis 각도, 제 3 늑골 공간, xyphoid, 아래쪽 늑골 마진 근처에서, 배꼽 위에서 및 배꼽 아래에서 착용자 상에 포지셔닝되도록 로케이팅될 수 있다. 복제 센서들이 (예컨대, 착용자의 트렁크의 좌측/우측에) 존재할 수 있다. 센서들은 스티치 지그재그 커넥터와 같은 커넥터를 통해 하나 이상의 SMS 유닛들에 연결될 수 있다 (예컨대, 여기서 스트립 또는 튜브 또는 압착 의복 직물은 절연된/에나멜 구리 와이어에 의해 정현파 패턴으로 스티치된다). 예컨대, 12개의 호흡 센서들을 도시하는 도 44a 내지 도 44b를 참조한다.
[000159] 본원에서 설명되는 의복들은 또한, 수면 장애들을 감지하기 위한 의복들로 구성될 수 있고, 리드 커버링 부분 뿐만 아니라 몸통 및/또는 팬츠 부분을 포함할 수 있다. 이러한 의복들은, 액티비티 레벨 및 기본적 이동들을 검출하기 위해, 예컨대, EEG 전극들(예컨대, 하나 이상) 및 그에 따른 ECG 전극들, 호흡 센서들 및 하나 이상의 IMU(Inertial Mass Unit)를 포함할 수 있다. 예컨대, 의복은 21개의 EEG 전극들(신장가능한 도전성 잉크로 형성되거나 또는 대안적으로 표준 의료용 전극들이 이용될 수 있음), 2개의 ECG 전극들(신장가능한 도전성 잉크로 형성됨) 및 2개의 호흡 센서들(도전성 탄성 스트립들로 형성됨) 및 5개의 IMU들을 포함할 수 있다. EEG 전극들은 헤드 커버링 상에 단순화된 10-20 시스템으로서 포지셔닝될 수 있는 한편, ECG 전극들은 의복의 우측 및 좌측 트렁크 부분 상에 포지셔닝될 수 있다. 호흡 센서들은, xyphoid 및 배꼽 근처에서 착용되도록 포지셔닝될 수 있다. IMU들은 아래쪽 등 및 림들(예컨대, 셔츠의 팔들, 타이즈의 다리) 상에 포지셔닝될 수 있다.
[000160] 피트니스 툴 또는 보조용으로 이용하기 위한 의복들이 또한 본원에서 설명된다. 예컨대, 본원에서 설명되는 피트니스 디바이스로서 구성되는 의복들은 신체 상태 및 운동 기록을 검출하기 위한 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 의복들은 심박수, 호흡, 체지방, 이동, 자세 및 스트레스 레벨의 표시자들을 감지 및/또는 측정함으로써 신체 상태(예컨대, 웰빙)를 모니터링할 수 있다. 예컨대, 피트니스 의복의 일 변화예는, 2개의 ECG 센서들(예컨대, 신장가능한 도전성 잉크로 형성되는 전극들), 하나의 호흡 센서(예컨대, 도전성 탄성 스트립으로 형성됨) 및 4개의 IMU들을 갖는 압착 직물로 형성되는 본체를 가질 수 있다. ECG 전극들은 우측 및 좌측 트렁크 부위들에 대해 유지되도록 의복에 포지셔닝될 수 있고, 호흡 센서는 xyphoid 부위에 대해 유지되도록 의복 상에 로케이팅될 수 있고, IMU들은 아래쪽 등 상에 포지셔닝되어, 하나는 각각의 팔뚝에 그리고 하나는 SMS 유닛에 (예컨대, 목 부위 근처에) 포지셔닝될 수 있다. 일부 변화예들에서, 장치는 또한 손목, 목 및 배꼽 부위에 체지방 센서들을 포함할 수 있다. 체지방 센서는 (예컨대, 신장가능한 도전성 잉크로 형성된) 전극일 수 있다.
[000161] 피트니스 의복의 다른 변화예(예컨대, 일반적 피트니스 의복)는 상체 상에 착용되는 셔츠로서 구성될 수 있다. 언급된 바와 같이, 이러한 의복들은 일반적 웰빙을 모니터링하기 위해 이용될 수 있고, 기준들에 대해 데이터를 비교하는 것 뿐만 아니라 기본적 피트니스 스킬들, 예컨대, 조정, 평형, 체력, '숨', 힘, 유연성 및 반사작용을 평가하는 제어기와 함께 동작할 수 있다. 일부 변화예들에서, 의복들은, 위쪽 부분(셔츠, 예컨대, 위쪽 및 아래쪽 팔, 좌측/우측)에 적어도 3개(예컨대, 4개)의 IMU들 및 아래쪽 부분(예컨대, 팬츠/타이즈, 위쪽 및 아래쪽 다리, 좌측/우측)에 적어도 3개(예컨대, 4개)의 IMU들, (배꼽 부위에 대해 착용되는 부위에) 호흡 센서를 포함한다. 예컨대, 도 22a 내지 도 22d를 참조한다. 도 22b에 도시된 예에서, 시스템은 2개의 부분들, 즉, 자세를 검출하고 피트니스를 모니터링하기 위한 셔츠; 및 셔츠에 연결될 수 있거나 별개로 프로세서에 연결될 수 있는 한 쌍의 팬츠를 갖는다. 도 22b에서, EMG 센서들(2221)을 포함하는 셔츠(2204) 및 팬츠(2205)는 센서들과 평행한 라인들로 도시된다. IMU들(2225)은 또한, 자세 변화들을 검출하기 위해, 위쪽 및 아래쪽 다리들에, 위쪽 및 아래쪽 팔들에, 그리고 등을 따라 포지셔닝된다. 탄성 재료(2231)의 밴드들은, 더 어두운 부위들에 의해 도시된 바와 같이, 압착물과 통합되어 전극들(예컨대, EMG(2221))을 피부에 대해 유지하는 것을 추가로 돕는다.
[000162] 일반적으로, 의복들 중 임의의 의복은, 기록된 데이터를 저장, 송신, 압축 및/또는 분석할 수 있는 프로세서와 함께 동작/그에 연결될 수 있다.
[000163] 이러한 다양한 타입들의 의복들의 예들이 아래에서 설명된다.
호흡을 검출하는 의복들
[000164] 의복들은 호흡, 및 특히, 부위 호흡을 검출하도록 적응될 수 있다. 그러한 디바이스들은 전문 의료진의 요청 시에 또는 호흡을 모니터링하기를 원하는 누군가에 의해 사용될 수 있다. 호흡-모니터링 디바이스는, 하나 또는 그 초과의 부위들에서의 호흡의 모니터링을 비롯하여, 호흡의 연속적이고 정확한 모니터링을 위해 적응될 수 있다. 몇몇의 호흡 파라미터들(아래에 설명됨)의 완전하고 정확한 측정은 의복의 다른 부위에 배열된 패턴(예컨대, '지그-재그' 패턴)으로 배열된 복수의 신장 가능한 도전성 잉크 트레이스들을 사용하여 이루어질 수 있어서, 그들이 착용자의 몸통 주위에 포지셔닝되고, 대안적으로, 일부 변형들에서 도전성 탄성 스트립(예컨대, 도전성 재료로 함침된 탄성 스트립)은 신장 가능한 도전성 잉크 트레이스들에 부가하여 또는 대신에 사용될 수 있다. 신장 가능한 도전성 호흡 센서들의 길이들을 포함하는 부위들은 셔츠의 앞쪽 부분, 셔츠의 뒤쪽 부분(뒤쪽), 셔츠의 두 옆쪽 측면들 각각 또는 어느 하나 등을 포함할 수 있다. 이들 부위들 내의 서브-부위들이 또한 사용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 신장 가능한 도전성 호흡 센서들은 신장성에 따라 약간 변동하는 저항을 가질 수 있고, 이러한 속성은 센서가 본체 상에 착용된 동안에 신장될 때 본체 이동을 검출 및/또는 측정하는데 사용될 수 있다.
[000165] 아래에 설명되는 바와 같이, 일부 변화들에서, 4 개 또는 그 초과의 호흡 신호들은 국부화된 호흡을 결정하기 위해 측정될 수 있다. 예컨대, 12 개의 신호는 다음의 영역들/부위들: (1) 앞쪽, 위쪽 우측(예컨대, 6 개의 트레이스들); (2) 앞쪽, 위쪽 좌측(예컨대, 6 개의 트레이스들); (3) 앞쪽, 아래쪽 우측(예컨대, 5 개의 트레이스들); (4) 앞쪽, 아래쪽 좌측(예컨대, 5 개의 트레이스들); (5) 뒤쪽, 위쪽 우측(예컨대, 6 개의 트레이스들); (6) 뒤쪽, 위쪽 좌측(예컨대, 6 개의 트레이스들); (7) 뒤쪽, 아래쪽 우측(예컨대, 5 개의 트레이스들); (8) 뒤쪽, 아래쪽 좌측(예컨대, 5 개의 트레이스들); (9) 옆쪽, 위쪽 우측(예컨대, 3 개의 트레이스들); (10) 옆쪽, 아래쪽 우측(예컨대, 5 개의 트레이스들); (11) 옆쪽, 위쪽 좌측(예컨대, 3 개의 트레이스들); (12) 옆쪽, 아래쪽 좌측(예컨대, 5 개의 트레이스들)에 배치된 가변 저항들의 트레이스들(또는 평균의 많은 트레이스들)을 그룹화함으로써 측정될 수 있다. 신장성-감지 도전성 트레이스들 및/또는 탄성 스트립들의 배열에 기초하여, 파라미터들은 다른 신호들의 분석에 의해 추출될 수 있다. 예컨대, 총 일호흡량의 측정은 각각의 부위 내의 신장성 센서들 모두로부터의 신호들을 합산함으로써 결정될 수 있다(예컨대, 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12). 흉곽 일호흡량의 측정은 위쪽 부위들로부터의 신호들을 합산함으로써 결정될 수 있다(예컨대, 1 + 2 + 5 + 6 + 9 + 11). 복부의 일호흡량의 측정은 아래쪽(복부) 부위들로부터의 신호들을 합산함으로써 결정될 수 있다(예컨대 3+4+7+8+10+12). 흉곽 호흡 부위의 측정은 단지 우측 흉곽과 연관된 부위를 합산함으로써 결정될 수 있고(예컨대, 1+5+9), 좌측 흉곽의 측정은 단지 좌측 흉곽과 연관된 부위들을 합산함으로써 측정될 수 있다(예컨대, 2+6+11). 우측 복부 부위 내의/에서의 호흡의 측정은 우측 복부 부위로부터의 신호들을 합산함으로써 결정될 수 있고(예컨대, 3+7+10), 마찬가지로, 좌측 복부 부위 내의/에서의 호흡의 측정은 좌측 복부 부위로부터의 신호들을 합산함으로써 결정될 수 있다(예컨대, 4+8+12).
[000166] 신호들(예컨대, 총 일호흡량의 신호)의 시간 코스로부터, 호흡 주파수(f), 흡기 시간(Ti), 호기 시간(Te) 및/또는 듀티 사이클
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과 같은 숨쉬기의 시간적인 파라미터들은 (의복 상에서 검출되는 신호들 중 임의의 것과 같이) 결정, 기록, 측정 및/또는 디스플레이될 수 있다.
[000167] 예컨대, 도 1a-1c는 연속적인 모니터링을 비롯하여 호흡을 검출 및/또는 모니터링하기 위한 셔츠의 하나의 변화를 예시한다. 이러한 예들 중 임의의 것에서, 디바이스 또는 시스템으로 교환 가능하게 지칭될 수 있는 장치는 호흡을 연속적으로 그리고 정확히 모니터링하도록 구성될 수 있다. 도 1a-3a에 도시된 셔츠는 4 개의 부분들: (a1) 1903 앞쪽 및 옆쪽 측면들; (a2) 1905 뒤쪽(뒤쪽); (a3) 1907 오른팔; (a4) 1909 왼팔로 전형적으로 구성된 압착 의복들(셔츠)이다. 이러한 부분들은, 예컨대, 전사 프로세스에 의한 도전성 잉크, 도전성 커넥터(예컨대, 도전성 재료를 갖는 캡톤 및/또는 지그-재그 패턴으로 스티치된 와이어) 및 절연 재료의 층들의 증착 후에 함께 꿰매진다.
[000168] 일반적으로, 도전성 잉크 트레이스들은 센서로서 사용될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 센서는 신장 가능한 트레이스들인 복수의 도전성 잉크 트레이스들이다. 도전성 잉크(도전성 잉크, 접착제 및 구배 부위를 포함함)는 본원에 설명된 바와 같이 도전성 트레이스들(1919)을 형성하는데 사용될 수 있다. 이들 디바이스들 중 임의의 것은 또한 센서 관리자 유닛을 포함할 수 있다. 센서 관리자 유닛(1921)은 센서들을 프로세서에 연결하기 위한 인터페이스와 관련하여 의복(예컨대, 뒤쪽) 상에 배치된 프로세서일 수 있다. 프로세서는, 예컨대, 스마트폰 또는 다른 핸드헬드 디바이스일 수 있다. 장치는 통신 유닛을 가질 수 있고, 이러한 통신 유닛은 프로세서와 별개일 수 있거나 프로세서와 통합될 수 있다(및/또는 그 자신의 전용 프로세서를 포함할 수 있음). 예컨대, 통신 유닛은 또한 뒤쪽에 배치되고, 인터페이스에 연결할 수 있다.
[000169] 움직임 센서들을 비롯하여, 추가적인 센서들이 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 3-축 가속도계(단독으로 또는 예컨대 통신 시스템에 임베딩됨)가 포함될 수 있다.
[000170] 일반적으로, 이들 디바이스들 중 임의의 것은 '터치포인트 센서들'과 같은 하나 또는 그 초과의 착용자 입력들을 포함할 수 있다. 예컨대, 팔들 상에 배치된 2 개의 용량 터치포인트들(1933, 1935)이 사용될 수 있다. 터치포인트 센서는 도전성 잉크 패턴들, 2 개의 도전성 전극 패턴들 사이의 텍스타일의 분리층, 및 내부 도전성 잉크 패턴 층 상에 증착된 절연층으로 구성된 2 개의 전극들(예컨대, 대응하는 포지션들에서 의복의 표면 내부 상에 하나, 외부 상에 다른 것)을 포함할 수 있다. 연결 트레이스는 목에 가깝게 배치된 터미널 포인트와 외부 전극 사이에 포함될 수 있다.
[000171] 추가적인 센서들은 심박수를 검출하기 위한 전극과 같은 하나 또는 그 초과의 전극들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도전성 잉크로 구성된, 심박수(HR) 측정들을 위한 2 개의 전극들(1941, 1943)은 셔츠의 오른팔 및 왼팔의 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 이들 전극들은, 도 1a 및 1c에 도시된 바와 같이, 목에 가까운 터미널 포인트에 HR 전극들을 연결하는 도전성(캡톤) 트레이스들과 같은 도전성 커넥터에 의해 연결될 수 있다.
[000172] 일반적으로, 호흡 트레이스들은 본체의 그 부분에서의 호흡으로 인한 이동(확장/수축)을 검출하기 위해 셔츠의 본체의 임의의 부위에 포지셔닝될 수 있다. 셔츠의 본체의 상이한 부위에 (예컨대, 전사 프로세스에 의해) '지그-재그'로 형상화된 도전성 잉크 신장 가능한 트레이스들을 포지셔닝함으로써 착용자의 본체의 별개의 부위들에 대해 몇몇의 호흡 파라미터들(아래 참조)의 완전하고 정확한 측정이 제공될 수 있다. 예컨대, 도전성 트레이스들 및/또는 도전성 탄성 스트립들은 셔츠의 앞쪽 및 2 개의 옆쪽 측면들 상에, 셔츠의 뒤쪽 부분(뒤쪽) 상에, 이들 부분들의 다양한 서브-부위들에 포지셔닝될 수 있다.
[000173] 도 1a-1c에서, 8 개의 신호들은 다음의 영역들에서 병렬로 배치된 트레이스들의 가변 전기 저항에 의해 측정하여 결정된 전압 변화들로서 센서 관리자 유닛(프로세서)에 의해 측정된다.
[000174] 1. 앞쪽+옆쪽, 위쪽 우측(병렬로 5 개의 트레이스들).
[000175] 2. 앞쪽+옆쪽, 위쪽 좌측(병렬로 5 개의 트레이스들).
[000176] 3. 앞쪽+옆쪽, 아래쪽 우측(병렬로 5 개의 트레이스들).
[000177] 4. 앞쪽+옆쪽, 아래쪽 좌측(병렬로 5 개의 트레이스들).
[000178] 5. 뒤쪽, 위쪽 우측(병렬로 6 개의 트레이스들).
[000179] 6. 뒤쪽, 위쪽 좌측(병렬로 6 개의 트레이스들).
[000180] 7. 뒤쪽, 아래쪽 우측(병렬로 5 개의 트레이스들).
[000181] 8. 뒤쪽, 아래쪽 좌측(병렬로 5 개의 트레이스들).
[000182] 도시된 수직 트레이스들은 도전성 잉크 및/또는 도전성 탄성 스트립들로 구성되고, 이들 8 개의 영역들에서 총 전기 저항의 터미널들을 구성한다. 이들 호흡 센서들(호흡기 센서들)은 목에 가깝게 (인터페이스 부위에서) 포지셔닝된 터미널 포인트들에 연결된다. 프로세서 또는 다른 회로는 저항을 검출/모니터링하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 일부 변화들에서, 센서 관리자(프로세서)는 위에서 리스팅된 8 개의 신호들을 획득 및/또는 저장, 송신, 분석, 프로세싱 등을 하는데 사용될 수 있다. 프로세서는 또한, 단일 신호들의 하나 또는 그 초과의 결합을 합함으로써 획득된 신호들을 비롯하여, 추가적인 신호들을 통합 및 분석, 송신, 프로세싱 및/또는 저장할 수 있다. 예컨대, 위에서 언급된 바와 같이, 다음과 같다.
[000183] 합계 = 1+2+3+4+5+6+7+8
[000184] 흉곽 신호 = 1+2+5+6
[000185] 복수 신호 = 3+4+7+8
[000186] 우측 흉곽 신호 = 1+5
[000187] 좌측 흉곽 신호 = 2+6
[000188] 우측 복부 신호 = 3+7
[000189] 좌측 복부 신호 = 4+8
[000190] 합계 신호의 신호의 시간 과정으로부터, 숨의 다음의 시간 파라미터들: 호흡 빈도(f), 흡기 시간(Ti), 호기 시간(Te), 듀티 사이클 [Ti/(Ti+Te)] 등이 획득될 수 있다.
[000191] 위에서 언급된 바와 같이, 이들 신호들은 프로세서 및/또는 통신 유닛에 의해 저장되고, 송신되고, 분석 등이 될 수 있다.
[000192] 도 1d, 1e 및 1f는 도 1a-1c에서 도시된 의복과 유사한 부위 호흡 센서들을 포함하는 다른 압착 의복을 도시한다.
[000193] 위에서 언급된 바와 같이, 일부 변동들에서, 레스퍼레이션/호흡 센서는 사이클 로딩에서 비교적 소형(또는 극소)의 기계적 그리고 매우 낮은 전기 히스테리시스를 갖는, 스트레치에 따라 변동되는 저항을 갖도록 처리되어 있는 도전성 탄성 스트립인 숨 센서를 포함한다. 이러한 센서들은 도전성 탄성 스트립 센서들 또는 도전성 탄성 스트레인 게이지들로서 여기서 지칭될 수 있다. 도 23-38은 도전성 탄성 스트립으로서 구성되는 호흡 센서의 일 변동을 제조 및 이용하는 방법을 예시한다. 도전성 탄성 재료 및 이들을 제조하고 이용하는 방법이 본원에서 설명된다. 구체적으로, 특히 웨어러블 스트레치(예컨대, 압착 직물) 의복들을 포함하는 웨어러블 의복 상의 센서(예컨대, 스트레치 또는 호흡 센서)의 부분으로서 이용될 수 있는 도전성 탄성 재료들을 형성하는 방법들이 본원에서 설명된다. 본원에서 설명되는 도전성 탄성 재료들은 예컨대, 호흡 또는 다른 콘택 및/또는 스트레치 센서들을 포함하는 의복들 중 임의의 것에서 이용될 수 있다.
[000194] 본원에서 설명되는 도전성 탄성 재료들은 이들이 스트레치되는 동안 저항을 변화시키고, 그에 따라 스트레치 센서로서 작용한다. 추가로, 이들 재료들은, 이들이 매우 높은 기계적 및 전기적 메모리를 갖기 때문에 다른 스트레치 가능 도전성 재료들에 비해 우월한 기계적 및 전기적 특성들을 가질 수 있다. 이는, 예컨대, 이들이 원래의 다른 길이의 1.2x(또는 일부 변동들에서, 1.3x, 1.4x, 1.5x, 1.6x, 1.7x, 1.8x, 1.9x, 2x, 2.1x, 2.2x, 2.3x, 2.4x, 2.5x, 2.6x, 2.7x, 2.8x, 3x, 3.1x 등)만큼 많이 스트레치되고 동일한 나머지 길이로 되돌아갈 수 있다는 것을 의미한다. 신장(길이, 폭 등)의 차원은 동일할 수 있다. 일부 변동들에서, 재료는 다른 것(예컨대, 폭)보다 일 차원(예컨대, 길이)에서 더 많이 신장 가능할 수 있다. 스트레치의 이러한 상한 아래에서(예컨대, 원래의 길이의 1.3x 또는 일부 변동들에서, 1.5x, 1.6x, 1.7x, 1.8x, 1.9x, 2x, 2.1x, 2.2x, 2.3x, 2.4x, 2.5x, 2.6x, 2.7x, 2.8x, 3x, 3.1x 등), 재료는 상당한 히스테리시스를 표출하지 않으며, 원래의 나머지 길이로 되돌아갈 것이다.
[000195] 유사하게, 재료는 스트레치의 비교적 높은 제한 미만의 스트레치에서, 있다 하더라도, 전기 히스테리시스를 거의 경험하지 않을 것이다. 예컨대, 재료는 그 원래의 나머지 길이의 1.2x(또는 일부 변동들에서, 1.3x, 1.4x, 1.5x, 1.6x, 1.7x, 1.8x, 1.9x, 2x, 2.1x, 2.2x, 2.3x, 2.4x, 2.5x, 2.6x, 2.7x, 2.8x, 3x, 3.1x 등)까지 신장된 이후 대략 동일한 컨덕턴스/저항을 가질 수 있다. 추가로, 스트레치에 따른 저항의 변화는 범위의 적어도 일부에 걸쳐 선형일 수 있다. 따라서, 본원에서 설명되는 재료들은 이용 중에 매우 작은 전기 히스테리시스를 표출한다. 추가로, 이들 특성들은 긴 시간 기간(예컨대, 수백, 수천 또는 수십만 또는 스트레치의 사이클에 걸쳐) 반복 가능할 수 있다.
[000196] 마지막으로, 스트레치로부터 복원 시에 응답 시간은 극도로 빠를 수 있다. 예컨대, 재료는 5초 미만(예컨대, 4초 미만, 3초 미만, 2초 미만, 1초 미만 등) 내에서 (길이 및 저항에 대한) 초기 성능 측정들로 되돌아갈 수 있다. 따라서, 전기적 리턴 시간은 (최대 스트레치 길이, 예컨대, 원래의 길이의 1.3x, 1.4x, 1.5x, 1.6x, 1.7x, 1.8x, 1.9x, 2x, 2.1x, 2.2x, 2.3x, 2.4x, 2.5x, 2.6x, 2.7x, 2.8x, 3x, 3.1x 미만의) 전체 스트레치 범위에 걸쳐 5초보다 더 빠르다.
[000197] 재료의 이들 특성들, 특히 전기적 특성들은 계속 반복되는 스트레치 사이클 동안 도전성 재료의 분자 손상을 감소시키는 것으로 드러났다. 이는 재료의 수명의 길이를 증가시킬 수 있다. 추가로, 탄성 특성들(스트레치로부터의 리턴)은 도전성 재료(예컨대, 도전성 코팅)가 코팅된 코어 탄성 재료에 의해 구동되는 것으로 드러났다. 코어 재료는 (건조된) 도체의 비교적 두꺼운 코팅으로 코팅될 때조차도 탄성 특성을 유지하는 것으로 드러났다.
[000198] 도 23-38은 도전성 탄성 재료를 제조하는 한 방법을 예시한다. 요약하면, 도면들을 참조하여 도시된 바와 같이, 탄성 재료, 및 구체적으로 탄성 허리밴드 타입 재료는 본원에서 설명된 바와 같이 코팅될 수 있다. 도 23은 탄성 재료의 일 예를 도시한다. 일반적으로, 탄성 재료는 (탄성 허리밴드와 같이) 짜거나 뜬 평면 탄성 재료로부터 형성될 수 있다. 짜여진 탄성은 직물에 의해 커버될 수 있다. 탄성 및/또는 커버링을 형성하는 재료는 천연(예컨대, 면, 울 등) 또는 합성(예컨대, 폴리에스테르) 또는 이들의 임의의 결합일 수 있다. 예컨대, 도 23에서 도시된 재료와 같은 탄성 재료는 면과 같은 다공성/흡수 재료로 형성될 수 있고, 커버링 재료로 짜거나 뜬 추가적인(예컨대, 고분자) 재료를 포함할 수 있다.
[000199] 탄성 재료는 처음에는, 비교적 좁고 얇은 스트립 또는 밴드일 수 있다. 예컨대, 밴드의 폭은 약 0.1 내지 3cm(약 1.5cm의 바람직한 두께로)일 수 있다. 재료는 직물 내에 또는 그 상에 뜨여지는 날실(예컨대, 탄성 실)의 다수의 세트들을 포함할 수 있다.
[000200] 일반적으로, 도전성 탄성 재료는 용액의 전기 도전성 입자들의 부유물로 탄성 재료 및 구체적으로 흡수성 또는 부분 흡수성 탄성 재료를 먼저 코팅(예컨대, 딥핑, 스프레잉, 담금 등)함으로써 제조된다. (도 24-26에서 도시된 바와 같은) 카본 블랙, 금속 도전성 재료(예컨대, 금, 은, 은/은 염화물, 그래핀, 산화물로 코팅된 운모 등)을 포함(그러나 이것으로 제한되지 않음)하는 임의의 적절한 도전성 재료가 이용될 수 있다. 도전성 재료는 용액(예컨대, 물 또는 알콜 용액들)에서 부유하는 도전성 입자들의 혼합물일 수 있다. 용액은 도전성 입자들의 용액은 물론 베이스 또는 바인더를 포함할 수 있다. 예컨대, 용액은 0.1 내지 25% 바인더 (예컨대, 아크릴, 물 기반 폴리우레탄 등) 및 도전성 입자들의 99.9% 내지 75% 용액일 수 있다.
[000201] 예컨대, 도 24에서, 물에 부유하는 카본 블랙의 용액은 탄성 컨테이너에 부어진다. 도 25에서 도시된 바와 같이, 초기 미코팅 탄성 재료는 그 후, 탄성 리본의 양 측을 용액에 디핑하고 용액에서 한 측으로부터 다른 측으로 (좌에서 우로) 그것을 이동시킴으로써 코팅된다. 도 26에서, 전체 리본 표면의 균일한 커버리지가 도시된 바와 같이 획득된다. 코팅된 리본은 그 후 도 27에서 예시된 바와 같이 건조될 수 있다. 예컨대, 리본은 열 및/또는 공기(또는 진공)를 적용함으로써 건조될 수 있다. 도 27에서, 코팅된 리본은 30분 동안 컨벡션 오븐에서 건조된다.
[000202] 건조되면, 이 코어 탄성 재료는 도전성 단부들에 연결되고 및/또는 의복에의 부착을 위해 (통상적으로 그것이 적용될 바로 그 물질로 형성되는) 외부 재료에 부가될 수 있다. 예컨대, 도 28에서, 단자들의 쌍(임의의 도전성 단자가 이용될 수 있지만, 구리 단자들로 도시됨)이 도 29 및 30에서 또한 도시된 것처럼 부착된다. 예컨대, 도 29에서, 구리 단자들은 구리 재료를 (예컨대, 약 20mm 길이의 직사각형들로) 절단하고, 리본의 에지에서 도전성 탄성 주위를 단자 재료(통상적으로 탄성이 아님)로 감쌈으로써 형성된다. 도전성 단자 재료(예컨대, 구리)는 도시된 바와 같이 그것을 도전성 탄성 리본에 고정하도록 탄성일 수 있거나, 또는 탄성이 적용(도전성 탄성 재료)될 수 있다. 도 30에서, 툴(3001)(예컨대, 플라이어)은 도전성 단자가 접착제에 부착되었고 그에 따라 도전성 탄성임을 확인하는데 이용된다.
[000203] 단자들이 연결되면, 탄성 재료는, 도 31에 도시되는 사전 준비된 와이어 리본 재료와 같은 와이어 커넥터에 결합될 수 있다. 도 31에서, 와이어 리본 재료가, 트위스트 에나멜 (절연) 와이어들로서 도시되는 (3개 이상의 와이어들이 사용될 수 있지만) 한 쌍의 트위스트 와이어들(1010)을 지닌 직물의 스트립 안으로 꿰매진다. 와이어들이 지그재그 패턴의 직물의 스트립(예컨대, 압착 직물) 안으로 꿰매지고 직물 스트립이 직물 접착제를 포함할 수 있거나 또는 다른 직물(예컨대, 의복)에 열을 제공하기 위해 구성될 수 있으므로, 직물에 직접 꿰매지 않고 와이어들을 위한 커버링을 제공하는 상태로 직물에 도전성 커넥터들이 직접적으로 제공될 수 있다. 와이어들이 상부에 꿰매어지는 직물은 통상적으로 와이어들이 적용될 것과 동일한 재료(예컨대, 압착 의복 직물)이다. 일부 변형들에서, 절연된 와이어들의 지그재그 패턴이 꿰매어지는 직물(이는 도포 직물로 지칭될 수 있음)의 일 측면은 (열 활성 접착제를 포함하는) 직물 접착제를 포함하거나 또는 이로서 사용하기 위해 처리된다. 실제로, 와이어의 길게 된 길이부들이 사전 준비될 수 있고 의복에 적용하기 위한 필요에 따라 절단될 수 있다. 일반적으로, 와이어 리본 재료는, 하나 또는 그 초과의 센서들을 데이터 모듈, 및/또는 SMS 컴포넌트를 포함하는, 본원에 설명된 의복들의 다른 부분들에 연결하는 전기 커넥터로서 사용될 수 있다는 것을 주목한다. 이 와이어 리본 재료는 본원에서 와이어 리본 재료로서 또는 꿰매진 지그재그 커넥터로서 지칭될 수 있다. 이 재료는 유리하게도 길게 된 길이부로 준비되고 의복 및/또는 센서를 고정(예컨대, 접착 고정)하기 위해 원하는 길이로 절단될 수 있다.
[000204] 예컨대, 도 32에서, 도전성 탄성 리본이, 와이어를 포함하지 않는 부위 내의 와이어 리본의 열 접착성 접착(glued) 표면 상에 배치되고 도전성 와이어 단부들에 연결된다. 예컨대, 도 33에 도시된 바와 같이, 도체(와이어들)는 구리 단자들에 납땜된다.
[000205] 일단 도전성 와이어에 제공되면, 탄성 리본은 직물(예컨대, 이것이 제공되는 직물과 동일한 직물일 수 있는 절연 직물) 내에 밀폐될 수 있다. 일부 변형예들에서. 탄성 리본은 절연체 재료 내에 밀폐되고 그리고/또는 절연체로 코팅될 수 있다. 도 34 및 도 35에서, (컨택트들을 포함하는) 도전성 탄성 리본의 외측 측면이 약 33mm의 폭까지 접착성 조직 리본으로 밀봉된다. 조직 (커버링) 리본은, 도 35에 도시된 바와 같이, 예컨대, (열 활성 접착제를 이용할 경우) 열 프레스에 의해 탄성 리본 위로 고정될 수 있다.
[000206] 그 후, 도전성 탄성 재료 및 지그재그 와이어들을 포함하는 결과적으로 생성된 리본은 압착 의복과 같은 의복에 부착될 수 있다. 예컨대, 도 36은, 도전성 탄성의 결과적으로 발생된 어셈블리가 숨(호흡) 센서를 제공하기 위해서 의복에 고정되는 변형예를 도시한다. 도 36에 도시된 바와 같이, 어셈블리는 열 프레스(예컨대, 다시 열적 활성화 직물 접착제를 이용하여)에 의해 부착될 수 있다. 최종 결과는, 실시예에서, 도 37 및 도 38에 도시된다. 도 37은 의복의 내부 측면의 도면을 도시한다(어셈블리는 도시된 바와 같이, 압착 의복의 내부 측면 또는 외부 측면에서 부착될 수 있음). 도 38은 동일한 의복의 외관을 도시한다. 도 37 및 도 38에서, 의복은 호흡-감지 셔츠(예컨대, T-셔츠)로서 구성된다.
[000207] 따라서, 상술된 도전성 플라스틱 스트립들은 압착 의복의 일부로서 사용될 수 있다. 매우 낮은 기계적 및 전기적 히스테리시스를 갖는 도전성 탄성 재료를 제조하고 이용하는 방법이 설명되고, 따라서 웨어러블 압착 의복용 호흡 센서들로서 이용될 수 있다. 이 도전성 탄성 재료는 호흡/호흡 센서, 또는 커넥터의 일부로서 사용될 수 있다. 도전성 탄성 재료를 이용하는 호흡 센서는, 도전성 입자들(예컨대, 카본 블랙)의 용액이 가득 채워진 탄성 재료의 스트립으로 형성되고 건조(또는 적어도 부분적으로 건조)될 수 있고; 도전성 커넥터들은 가득 채워진 탄성 재료의 스트립의 단부들에 부착될 수 있다. 일부 변형예들에서, 커넥터들은, 압착 직물과 같은 직물의 스트라이프 상의 지그재그 패턴으로 꿰매지는 에나멜 (예컨대, 절연) 금속 도전성 와이어들로 형성되는 와이어 리본 재료에 전기적으로 연결될 수 있다. 도전성-입자가 가득 채워진 탄성 재료 및/또는 와이어 리본 커넥터 재료가 (압착 직물 재료와 같은) 직물 재료 내에 밀폐될 수 있다. 이후, 와이어 리본의 이 밀봉된 센서 및 연결 길이부(들)가 상술된 바와 같이 의복에 부착될 수 있다(예컨대, 도 1a 내지 도 1f 참고).
[000208] 예컨대, 도 44a 및 44b는, 스트레인 게이지로 구성되는 복수의 도전성-입자가 가득 채워진 탄성 스트립을 이용하여 호흡을 측정하도록 구성되는 의복의 일 변형예를 도시한다. 도 44a에서, 의복은, 소매들이 포함될 수 있지만, 소매가 없는 것을 도시한다. 의복 본체는, 도시된 바와 같이 스트레인 게이지 센서들이 부착되는 압착 의복 재료로 이루어질 수 있다. 호흡 센서들은, 도전성 재료(예컨대, 상술된 바와 같이, 기재/바인딩 재료를 갖는 카본 블랙 용액)가 가득 채워진 탄성 재료의 긴 쪽의 길이를 갖는 스트레인 게이지들로서 구성된다. 가득 채워진 그리고/또는 코팅된 탄성 재료 스트립은 이후 단부 부위들에 부착되는 도전성 금속 단부들을 가질 수 있고, 재료, 예컨대, 의복의 본체를 이루는 동일하거나 유사한 압착 의복 직물 재료 내에 밀폐될 수 있다. 도 44a에서, 도전성 탄성 부재들로 형성되는 수평으로 배열되는 호흡 센서들(4403)의 6개의 쌍들이 (예컨대, 루이 각 근처, 세 번째 늑골의 간격, 검상 돌기, 하부 늑골 가장자리, 배꼽 위 및 배꼽 아래) 몸통 부위를 따라 서로 다른 높이들에서 배열된다. (와이어, 이를 테면, 에나멜 구리 와이어가 정현파 패턴으로 꿰매어진 후 의복의 본체로 제공되는 압착 직물의 별개의 스트라이프로부터 형성되는) 꿰매진 지그재그 커넥터(4407)는, 도 44a의 의복의 이면을 도시하는, 도 44b에 도시된 바와 같이, SMS 유닛에 12개의 센서들을 연결시키기 위해 사용된다. 도전성 탄성 스트립의 전기적 특성의 변화가 SMS에 의해 검출될 수 있도록 각각의 센서가 꿰매진 지그재그 커넥터 내의 상이한 와이어로, 양 단부들에서 연결될 수 있다. 의복은 또한 추가 센서들을 포함할 수 있다. 도 44a에서, 한 쌍의 ECG 전극들(4409, 4409')이 도시되며, 꿰매진 지그재그 커넥터(들)(4407)를 통해 SMS에 각각 연결된다.
[000209] 이러한 의복들은, 의복의 몸통을 형성하는 3 피스의 직물(예컨대, 중앙 이면 부분(4419), 우측 패널(4421) 및 좌측 패널(4423))을 도시하는 도 45에 도시된 바와 같이 제조될 수 있는데; 호흡 센서들이 우측 측면과 좌측 측면에서 연속되며, 우측 패널과 좌측 패널은, 센서들이 적용되기 전에(화살표 4431), 이면에 먼저 꿰매질 수 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 서로 다른 호흡 센서들은, 개별적으로 검토될 수 있는 상이한 구역들에 대응할 수 있다.
[000210] 심전도(ECG) 측정 의복들 심전도(ECG) 신호들을 효과적으로 그리고 연속적으로 모니터링하기 위해 사용될 수 있는 의복들이 본원에 또한 설명된다. 예컨대, 의복은, 장치(예컨대, 의복, 제어/감지 모듈 등)가 중복 트레이스들의 쌍들 사이에서 전환할 수 있는 중복 트레이스들의 쌍들을 포함함으로써 신호들을 측정하기 위해 적응될 수 있다. 일부 변형들에서, SMS 및/또는 센서 모듈은, 중복되는 다수의 전극들 사이에서 어느 전극들의 세트를, ECG에 대한 특정 리드의 검출에 사용할지를 결정할 수 있다. 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 및 도 4a 및 도 4b는 ECG들을 측정하도록 구성되는 의복들을 도시한다. 이러한 의복들 각각은 중복되는 리드들(2개 또는 그 초과의 것)을 포함하며, 중복되는 리드들 각각은, 그 리드를 위한 ECG 신호를 결정하는데 사용될 수 있는 전극으로부터 신호를 검출할 수 있다.
[000211] ECG 신호들을 검출하기 위해 사용된 전극들은, 본원에 설명된 신축성 전도성 잉크로 형성될 수 있다. 일부 변화들에서, 전극들은, 의복의 한편(예컨대, 내면) 상에 인쇄, 적용 또는 형성되며, ECG 신호들을 측정하기 위해 피실험자의 피부와 지속적으로 접촉하도록 적응된다. 전극들은, (예컨대, 신축성 전도성 잉크 및/또는 신축성 전도성 잉크의 조합들 및 더 높은-컨덕턴스 트레이스들을 갖는 캡톤과 같은 기판들에 의해 형성된) 전도성 트레이스를 통해 SMS 및/또는 센서 모듈에 연결될 수 있다. SMS 및/또는 센서 모듈은, 예컨대, 신호의 품질에 기반하여, 중복 트레이스들 중 어떤 것이 ECG 신호에 대해 사용될지/존재할지를 결정할 수 있다.
[000212] 예컨대, 도 3a-4b에서, 전극들(2103)은, 12-리드 EKG의 표준 포인트들에 포지셔닝된 잉크 원들에 의해 구성된 일련의 전극들로 형성된다. (몸통 상에 착용될) 의복 상에서, 의복이 착용된 경우, 가슴 전극들의 중복(쌍들)이 V1-V6 포지션들에 대응하여 포지셔닝되도록 전극들이 배치될 수 있다.
가슴 전극들의 포지션
전극 배치
V1 흉골의 우측으로 4번째 늑간 공간
V2 흉골의 좌측으로 4번째 늑간 공간
V3 V2와 V4 사이의 중도
V4 쇄골 라인에서 5번째 늑간 공간
V5 V4와 동일한 레벨의 앞쪽 겨드랑이 라인
V6 V4 및 V5와 동일한 레벨의 중간겨드랑이 라인
[000213] 유사하게, 리드들은, 다음에 대응하여 RL, RA, LL 및 LA 리드들(사지 리드들)을 측정하기 위해 셔츠 상의 다른 위치들에 배치될 수 있다:
사지 리드 포지션들
전극 배치
RL 발목 위 그리고 몸통 아래의 임의의 장소
RA 어깨와 팔꿈치 사이의 임의의 장소
LL 발목 위 그리고 몸통 아래의 임의의 장소
LA 어깨와 팔꿈치 사이의 임의의 장소
[000214] 도 3a-3b는, 별도의 바지를 착용하고 있지 않더라도 사용될 수 있는 몸통 의복의 하단에 포지셔닝된 다리들에 대한 사지 리드들을 도시한다. 도 3a-3b 및 4a-4b에 도시된 의복들 내의 사지 리드들은 중복 전극들을 포함하지 않지만, 그들은 포함할 수도 있다.
[000215] ECG-감지 의복들 중 임의의 의복에서, 도 3a 및 4a의 음영 부위에 의해 도시된 바와 같이, 전극들은, 추가 하네스 부위(2144)(예컨대, 요크 부위)를 포함하는 의복의 구조에 의해 (움직임 동안이더라도) 일관성/상수 측정을 위하여 신체에 대해 유지될 수 있다. 이러한 하네스는 ECG 가슴 전극들을 지원하는 부위로서 형성될 수 있으며, 그 부위는, 호흡 및 다른 신체 이동들 동안에도 신체에 대해 가슴 전극들을 유지하기에 비교적 더 지원적이다(예컨대, 압력/힘을 적용함). 예컨대, 흉골 라인을 따라 이어지고, 그 후, 칼 모양의 라인의 좌우 측면들 상에서, 그 후에는 뒤쪽 상에서 갈라지고, 그 후, 척수 상에서 수렴하고, 목으로 위로 이어지고, 그 후, 다시 목 주변의 좌우 측면들로 갈라져서, 최종적으로는 흉골 라인 상에 수렴하는 탄성 코르셋(예컨대, 폭: 흉골 상에서 2cm, 칼 모양의 라인 상에서 4cm)으로 하네스 부위가 형성될 수 있다. 코르셋의 재료는 매우 확장되어야 한다.
[000216] 전극들, 및/또는 (예컨대, 가슴) 전극들 주변의 부위는, 가슴에 대해 전극(들)을 유지하는 것을 돕는 실리콘 표면을 포함할 수 있으며, 또한, 전극들이 슬립하는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 실리콘은, 중간겨드랑선 라인들 아래로 5cm까지 양측들 상의 수평선을 따라, 하네스/코르셋 포지션에 대응하여 셔츠의 내면에 로케이팅될 수 있다. 이러한 실리콘은, 잉크 전극들이 선택된 포지션에 고정되고 환자의 움직임과 함께 이동하지는 않는다는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다.
[000217] 언급된 바와 같이, 전극이 인접한 중복 전극들을 포함하는 것이 특히 도움이 된다. (중복 전극들을 포함하는) 모든 전극들은, ECG 신호들을 검출하기 위해 SMS 및/또는 제어 모듈에 연결될 수 있으며, SMS 및/또는 제어 모듈은, 중복 신호들 중 어떤 것이 사용될지를 (또는 일부 변화들에서는, 예컨대, 선택적인 필터링, 평균 등에 의해 전체 신호 품질을 개선시키기 위하여 중복 신호들을 사용하도록) 결정할 수 있다. 일부 변화들에서, 비-선택 중복 신호가 무시될 수 있으며; 다른 변화들에서, 장치는 나중의 분석을 위해 그것을 저장하도록 구성될 수 있다. 전극들의 둘 모두의 쌍들(또는 2개 이상)은 저장, 송신 및/또는 처리될 수 있는 신호들을 가질 수 있으며; ECG를 생성하기 위해 중복 전극들 중 어떤 것이 사용될지에 대한 결정들은 나중에 행해질 수 있다.
수면 모니터링 의복
[000218] 또한 설명된 것은, 피실험자의 수면을 모니터링하기 위해 착용되도록 구성된 의복들이다. 수면 모니터링은 일반적으로, 수면 움직임, 수면 동안의 호흡, 체온(핵심 및 부위적 둘 모두), 안구 움직임 등을 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 그러한 지표들은 수면 단계, 수면의 질, 수면 시간 등을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 본원에 설명된 의복들 중 임의의 의복은, 수면 지표들을 결정하도록 적응될 수 있으며, 따라서, 수면 동안 착용될 수 있다. 따라서, 이들 의복들은 수면중인 사람에 의한 사용을 위해 편안하고 적응될 수 있다.
[000219] 예컨대, 도 7a에서, EEG(후드의 내면 상의 두피 전극들), (안구 이동을 검출하기 위한)얼굴/눈 EMG, (호흡을 검출하는) 코 서미스터 및 (턱 움직임 등을 검출하는) 아래턱 EMG를 결정하기 위해 배열된 센서들(2209)을 갖는 헤드 캡/후드(2205)를 포함하는 의복의 앞이 도시된다. 후드는 셔츠(2207)에 통합될 수 있거나, 그것은 셔츠에 분리되어 부착될 수 있다. 의복들 중 임의의 의복에서, 다양한 구성요소들(예컨대, 셔츠, 후드, 장갑들, 바지들 등)은 선택적일 수 있으며; 개별 의복들 또는 의복들의 그룹들이 사용될 수 있다. 셔츠는, 위에서 설명된 호흡 및/또는 ECG 감지 의복들과 유사하거나 동일할 수 있다. 도 7a 및 7b에서, 몸통 부위는, 신체의 앞쪽 및 측면 부위들에 대한 부위 호흡 센서들(2225)(신축성 전도성 트레이스들) 뿐만 아니라 EGC 전극들(2227)(하지만, 모든 V1-V6 리드 전극들이 포함되지는 않음)을 포함한다. 의복은 또한, (ECG 검출을 위한) 사지 리드들(2229) 및/또는 다리 이동/트위치를 검출하기 위한 EMG 센서들(2219)을 포함한 바지들을 포함할 수 있다. 전체 또는 부분 장갑들(2231)이 또한 포함될 수 있으며, 사지들(예컨대, 손가락들)에서 혈액의 산소(2217)(예컨대, 펄스 산소)를 측정할 수 있다.
[000220] 도 7a-7c는, 본원에 설명된 바와 같이 형성될 수 있고 수면 파라미터들을 결정하기 위한 복수의 센서들을 포함할 수 있는 의복의 하나의 변화를 예시한다. 예컨대, 도 7a에서, EEG(후드의 내면 상의 두피 전극들), (안구 이동을 검출하기 위한)얼굴/눈 EMG, (호흡을 검출하는) 코 서미스터 및 (턱 움직임 등을 검출하는) 아래턱 EMG를 결정하기 위해 배열된 센서들(2209)을 갖는 헤드 캡/후드(2205)를 포함하는 의복의 앞이 도시된다. 후드는 셔츠(2207)에 통합될 수 있거나, 그것은 셔츠에 분리되어 부착될 수 있다. 의복들 중 임의의 의복에서, 다양한 구성요소들(예컨대, 셔츠, 후드, 장갑들, 바지들 등)은 선택적일 수 있으며; 개별 의복들 또는 의복들의 그룹들이 사용될 수 있다. 셔츠는, 위에서 설명된 호흡 및/또는 ECG 감지 의복들과 유사하거나 동일할 수 있다. 도 7a 및 7b에서, 몸통 부위는, 신체의 앞쪽 및 측면 부위들에 대한 부위 호흡 센서들(2225)(신축성 전도성 트레이스들) 뿐만 아니라 EGC 전극들(2227)(하지만, 모든 V1-V6 리드 전극들이 포함되지는않음)을 포함한다. 의복은 또한, (ECG 검출을 위한) 사지 리드들(2229) 및/또는 다리 이동/트위치를 검출하기 위한 EMG 센서들(2219)을 포함한 바지들을 포함할 수 있다. 전체 또는 부분 장갑들(2231)이 또한 포함될 수 있으며, 사지들(예컨대, 손가락들)에서 혈액의 산소(2217)(예컨대, 펄스 산소)를 측정할 수 있다. 수면 모니터링을 위해 사용될 수 있는 의복들의 추가적인 실시예들이 도 13a-21b에서 예시된다.
[000221] SMS 및/또는 센서 모듈은, 센서 입력들을 처리 및/또는 분석하고, 의복을 착용하는 개인에 대해 수면 상태(또는 시간에 걸친 상태)에 대한 보고를 제공하도록 적응될 수 있다.
[000222] 일반적으로, 이들 디바이스들은, 수면 랩 또는 홈 수면 랩에 유용할 수 있다. 그들은, 예컨대, 단순화된 방법으로, 즉 셔츠의 앞쪽 및 측면 부분; 흉곽 및 복부 부분 상에서만 호흡을 포함하는 수면 다원 분석에 일반적으로 포함된 모든 신호들을 기록할 수 있으며, 4개의 사분면들은, 당신이 역설적인 움직임을 갖는 때를 알 필요가 있을 수 있다. 당신이 상부 및 하부 둘 모두를 갖는 것이 도움이 되지만, 또한, 우측/좌측을 갖는 것이 또한 도움이 될 수 있다. 단순화된(예컨대, 2개의 전극들 및 손목들 및 다리들) 구성을 갖는 몸통의 상부에서의 ECG의 사용이 또한 도움이 된다. 의복의 센서들은 다시, 최상의 그리고 가장 신뢰가능한 ECG를 갖기 위해 위에서 논의된 바와 같은 중복을 포함할 수 있다. 특히, 전체 ECG를 요구하지 않을 수 있는 심장 박동이 사용된다. EMG 기록들(근전도 전극들)은, 신축성 전도성 잉크로 형성될 수 있으며, 상이한 포지션들에 로케이팅될 수 있다. 예컨대, 아래턱 상에서, 하부(근육)은 수면 다원 MG에서의 사용에 도움이 될 수 있다. 추가적으로, 눈 EMG는 렘 및 다른 수면 단계들의 검출에 도움이 될 수 있다. 언급된 바와 같이, 서미스터(코의 레벨에서의 온도 센서)는, 수면 랩에 대해 행해진 것과 유사하게 코를 통한 공기 흐름을 검출하기 위해 사용될 수 있다. IMU들(관성 측정 단위들)은 사지 움직임을 검출하기 위해 팔들 및 다리들 상에서 사용될 수 있다. 또한, IMU(2235)는, 환자의 포지션(롤링 오버, 앙와위, 복와위, 측면상 등)을 검출하기에 유용한 의복의 뒤쪽 상에 로케이팅될 수 있으며, 불안을 검출할 수 있다.
의복 지지 구조체들 및 부속품들
[000223] 본원에 설명된 의복들 중 어떠한 의복도 신체에 맞닿는 센서(들)를 보호하는 것을 돕기 위한 추가 지지 구조체들을 포함할 수 있다. 이러한 지지 구조체들은 확장가능할 수 있고, 본원에 개시된 생리학적 모니터링 의복들과 착용자의 피부 사이의 접촉을 개선시킬 수 있다. 예컨대, 가슴 해부학은 본원에 설명된 바와 같이 생리학적 모니터링 의복상의 센서가 환자의 가슴과의 우수한 전기 접촉을 만들지 않게 막을 수 있다. 일반적으로 하니스로 지칭될 수 있는 지지 의복은, 의복 상의 전극들과 착용자의 가슴 사이의 전기 접촉을 개선시키기 위한 압력을 제공하기 위해 생리학적 모니터링 의복 위에 착용될 수 있다. 이들 하니스들(지지 의복)은 큰 흉근육들을 갖는 남성 착용자들 및 큰 유방들을 갖는 여성 착용자들에 특히 유용할 수 있다. 지지 의복은 스트랩 또는 타이를 포함할 수 있고, 사용자의 신체에 맞닿게 생리학적 모니터링 의복의 부분(예컨대, 센서들/전극들)을 유지시키도록(그리고 유지시키기 위한 힘을 가하도록) 사이징될 수 있다. 또한, 피실험자에 맞닿게 단단히 압박되는 의복상에 센서(들)를 유지시키기 위한 힘을 가하기 위해 이들 디바이스들과 통합되는 구조체들이 설명된다. 이러한 통합 디바이스는 통합 지지 구조체들로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 구초제는 자기 확장성 구조체이다. 특히, 통합 지지 구조체들은 팽창가능한 엘리먼트들을 비롯해 확장가능한 엘리먼트들일 수 있다. 지지 의복들 및 지지 의복들의 부분들의 예들이 도 14-도 18에 도시된다.
[000224] 지지 의복(예컨대, 하니스)은 본원에 설명된 압착 의복들과 별개일 수 있거나, 또는 그들은 완전히 또는 부분적으로 의복에 통합될 수 있다. 지지 의복 및/또는 통합 지지 구조체(확장가능한 지지 구조체)는, 사용자의 해부에 맞도록 사이징 및 형상화될 수 있다. 예컨대, 지지 의복 및/또는 지지 구조체는 착용자의 가슴 해부와 맞도록 설계될 수 있다. 지지 의복은, 착용자의 젠더에 기초하여 사이징 및 형상화될 수 있다. 여성 착용자의 지지 하니스의 경우, 지지 하니스는 환자의 유방들 사이에서 지지 구조체를 유지시키도록 설계될 수 있다. 지지 의복에 사용될 수 있는 지지 하니스들 및 지지 구조체들의 조합들의 예들이 도 14a-도 14d 및 도 15a-도 15c에서 예시된다. 남성용 의복 착용자들의 경우, 하니스 대신에 지지 스트랩이 사용될 수 있다. 남성용 지지 스트랩들 및 지지 구조체들의 예들은 도 16a-도 16c 및 도 17a-도 17c에서 예시된다.
[000225] 도 14a-도 14b는 도 13a-도 13b에서 예시된 생리학적 모니터링 의복들(1401) 위에 착용되는, 도 14c-도 14d로부터의 지지 의복(1405)을 예시한다. 추가 지지 구조체(본 예에서, 모니터링 의복(1401) 또는 지지 하니스(1405)에 통합됨)가 또한 사용될 수 있다. 본 예에서, 지지 의복은, 제 2 지지 구조체(1403)를 착용자의 가슴 및 흉골에 맞닿게 단단히 유지시키기 위해 하니스 또는 스포츠 브라 형태의 구성으로서 형상화된다. 도 15a-도 15b는 여성 착용자들에 사용될 수 있는 확장가능한(예컨대, 자기 팽창성을 비롯해 팽창가능한) 지지 구조체들을 예시한다. 지지 구조체들은 도 15a-도 15b에서, 정면도 및 측면도들로, 팽창되지 않은 구성 및 팽창된 구성으로 도시된다. 도 15c는 여성 가슴과 맞물린 도 15a의 지지 구조체를 예시한다. 예시된 지지 구조체들은 팽창가능하고, 그리고 착용자의 가슴에 맞닿게 스마트 의복상에 센서들을 단단히 유지시키기 위해 여성 가슴과 맞물리도록 형상화된다.
[000226] 도 18a-도 18b는 도 13a-도 13b에 예시된 생리학적 모니터링 의복들 위에 착용되는 도 16a-도 16b로부터의 지지 의복을 예시한다. 도 16a-도 16b는 앞쪽의 선택적 경성 재료, 및 스트레치될 수 있는 재료 중에서 만들어질 수 있고 벨크로를 포함할 수 있는 조정가능한 뒤쪽 재료를 갖는 지지 스트랩(1601)을 예시한다. 도 17a-도 17b는 여성 착용자들에 사용될 수 있는 지지 구조체들을 예시한다. 확장가능한 지지 구조체들이 도 17a-도 17b에서, 정면도 및 측면도들로, 팽창되지 않은 구성 및 팽창된 구성으로 도시된다. 도 17c는 남성 가슴과 맞물린 도 17a의 지지 구조체를 예시한다.
[000227] 도 17a-도 17b 및 도 15a-도 15b에 도시된 지지 구조체들은 센서들과 가슴 사이의 전기 접촉을 개선시키기 위해 신체의 가슴에 맞닿게 생리학적 모니터링 의복 상에 센서들을 압착시키기 위한 내향성 힘을 제공한다. 일부 실시예들에서, 지지 구조체는 모니터링 의복에 접촉하도록 원하는 구조체를 제공하기 위해 확장가능(팽창가능을 포함하지만, 이에 제한되지 않음)할 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 구조체는 자기 팽창성일 수 있다. 자기 팽창성 재료가 지지 구조체 내에서 사용되어, 지지 구조체는 활성화될 때 자동으로 팽창될 수 있다. 일부 경우들에서, 자기 팽창성 재료는 지지 구조체 내의 폼 재료를 통해, 그리고/또는 화학 반응을 통해 만들어질 수 있다. 일부 경우들에서, 화학 반응은, 환자의 가슴 해부에 컨포밍되도록 지지 구조체를 확장시킬 수 있는 가스 또는 다른 재료를 생성할 수 있다. 일부 변형들에서, 지지 구조체는 압착 의복 및/또는 지지 하니스에 의해 제자리에 유지될 수 있는 압착가능한 재료 또는 로컬 패드이다.
[000228] 일부 실시예들에서, 지지 구조체에 의해 가해지는 압력은 사용자에 의해 선택될 수 있다.
[000229] 일부 실시예들에서, 지지 의복 및 지지 구조체는, 원하는 압력 레벨을 생리학적 모니터링 의복에 제공하기 위한 센서들 및 제어 시스템을 포함할 수 있다.
[000230] 착용자가 하니스를 죄어서, 이 하니스가 가슴 센서들/전극들의 전기 접촉을 개선시키기 위한 원하는 핏 및 지지를 제공할 수 있도록, 지지 의복, 예컨대, 하니스, 스트랩, 브라 등은 벨크로, 조정가능한 스트랩들, 및 다른 조정가능성 파라미터들을 포함할 수 있다.
[000231] 일부 실시예들에서, 지지 의복 및 지지 구조체는 생리학적 모니터링 의복 및/또는 외부 컴퓨팅 디바이스와 전자적으로 통신할 수 있다.
[000232] 지지 의복은 본원에 개시된 생리학적 모니터링 의복들 중 임의의 의복과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 의복은 도 20-도 21에 예시된 와이어링을 갖는 압착 스커트 및 팬츠와 함께 사용된다.
[000233] 이제 도 18c-도 18e를 참조하면, (예컨대, 도 2a-도 2b, 도 3a-도 3b 및 도 4a-도 4b에 도시된 바와 같이, ECG를 검출하기 위한) 위에서 설명된 압착 의복(1801)으로서 구성된 감지 디바이스를 포함하는 시스템이 직접적으로 환자의 피부에 맞닿게 착용될 수 있다. 지지 구조체(예컨대, 패드, 확장가능한 지지 부재)(1805)는 감지 디바이스(1801)의 압착 의복과 함께 사용될 수 있다. 지지 구조체는, 의복의 내부 표면에 통합된 전극들을 적절한 위치들에서 피부에 맞닿게 유지시키기 위한 압력을 가하기 위해 중간 흉근 부위 위에 로케이팅될 수 있다. 지지 구조체는, 다양한 사용자 신체 형태들과의 편안하고 효과적인 사용을 허용하기 위해 확장가능(예컨대, 팽창가능)할 수 있다. 일부 변형들에서, 피부에 맞닿게 전극들(및 일부 변형들에서 지지 구조체(1805))을 고정시키는 것을 돕기 위해 추가 지지 의복(1811)이 사용될 수 있다. 도 18d(앞쪽) 및 도 18e(뒤쪽)에 도시된 본 예의 지지 의복(1811)은, 어깨들 위에서 맞는 한 쌍의 스트랩들, 및 감지 디바이스의 전극들에 맞닿게 푸쉬할 수 있는 중앙 부위를 갖는 하니스이다. 지지 의복은 비교적 탄력 있는 부위들(1817)에 의해 연결된 비교적 경성의 부위들(1815)을 포함할 수 있다. 도 18f(정면도) 및 도 18g(측면도, 팽창됨)는 예시적 치수들을 갖는, 지지 구조체(1805)의 더 큰 도면을 도시한다. 지지 구조체는 감지 의복의 외부 또는 내부 부위에 부착될 수 있고, 따라서 이 지지 구조체는 전극들로부터의 측정들을 간섭하는 것이 아니라, 전극들을 피실험자의 가슴에 맞닿게 압박되게 돕는다. 일부 변형들에서, 지지 구조체는 도 18d-도 18e에 도시된 것과 같은 하니스(지지 의복)에 통합된다.
의복 와이어링 어레인지먼트들
[000234] 다양한 와이어링 어레인지먼트들이 본원에 개시된 의복들과 함께 사용될 수 있다. 와이어링 어레인지먼트들의 예들은 도 19-도 21에서 예시된다.
[000235] 도 19a 및 도 19b는 팬츠의 정면도 및 배면도를 예시한다. 도 19c는 본원에 개시된 의복들 사이, 예컨대 스커트와 팬츠 사이의 예시적 커넥션을 예시한다. 예컨대, 팬츠 및 스커트는 각각, 여섯 개 또는 그 초과의 폴들을 갖는 커넥터를 포함할 수 있다. 하나의 커넥터는 남성용 구성을 가질 수 있고, 다른 커넥터는 여성용 커넥터를 포함할 수 있다. 남성용 커넥터 및 여성용 커넥터는 서로 맞물리도록 배열된다. 도 19b에 예시된 팬츠는 남성용 커넥터를 포함하고, 도 13b에 예시된 스커트는 여성용 커넥터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 남성용/여성용 커넥터들은 반전될 수 있다.
[000236] 도 20은 일부 실시예들에 따른 바지들에 대한 배선도를 예시한다. 바지들은 왼쪽 다리 상의 착용자의 하트 비트 읽기를 측정하기 위한 센서 및 오른쪽 다리 상의 착용자의 하트 비트 읽기를 측정하기 위한 센서를 포함한다. 예시되는 바지들은 바지 다리들을 따라 센서들로부터 남성 커넥터로의 배선을 포함한다.
[000237] 도 21a는 일부 실시예들에 따른 의복의 앞에 대한 배선도를 예시한다. 도 21b는 일부 실시예들에 따른 의복의 뒤에 대한 배선도를 예시한다. 도시된 ECG wsx는 왼쪽 손목을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 ECG wrx는 오른쪽 손목을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 ECG asx는 왼쪽 팔을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 ECG asx는 오른쪽 팔을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 TP fsxi는 앞쪽 포지션의 왼쪽 내부의 터치포인트이다. 도시된 TP fsxe는 앞쪽 포지션의 왼쪽 외부의 터치포인트이다. 도시된 TP fdxi는 앞쪽 포지션의 오른쪽 내부의 터치포인트이다. 도시된 TP fdxe는 앞쪽 포지션의 오른쪽 외부의 터치포인트이다. 도시된 Microconn6p는 압축 바지 CP 연결을 위한 6개의 폴 WP 여자 커넥터를 가진다. 도시된 ECG ndx1은 오른쪽 목 n.1을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 ECG ndx2는 오른쪽 목 n.2를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. The 도시된 ECG nsx1 왼쪽 목 n.1을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 ECG nsx2는 왼쪽 목 n.2를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E1s는 위쪽 가슴 n.1을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E1i는 아래쪽 가슴 n.1을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E2s는 위쪽 가슴 n.2를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E2i는 아래쪽 가슴 n.2를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E3s는 위쪽 가슴 n.3을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E3i는 아래쪽 가슴 n.3을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E4s는 위쪽 가슴 n.4를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E4i는 아래쪽 가슴 n.4를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E5s는 위쪽 가슴 n.5를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E5i는 아래쪽 가슴 n.5를 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E6s는 위쪽 가슴 n.6을 하트 비트 읽기 위한 센서이다. 도시된 E6i는 아래쪽 가슴 n.6을 하트 비트 읽기 위한 센서이다.
감정의 검출을 위한 웨어러블 시스템
[000238] 착용자의 감정 상태를 결정하도록 구성되는 의복이 또한 설명된다. 자기보고 감정 상태는 부정확하고 주관적이고 이에 따라 사용이 제한적인 경향이 있다. 여러 매개 변수들(자발적 및 비자발적 매개 변수 둘 다)을 검출하는 센서들을 포함할 수 있는 의복들은 피실험자의 객관적 감정 상태를 결정하기 위해서 사용될 수 있다.
[000239] 의복은 착용자의 감정 상태를 표시하는 매개 변수들을 검출하기 위해서 (아래에서 설명되고, 의복의 부분으로서 포함될 수 있고 복수의 센서들(이들 중 임의의 것은 포함되거나 또는 생략될 수 있음)을 포함하는 칼라를 예시하는 도 8a-8b에 예시되는 바와 같은) 복수의 센서들을 포함한다. 센서들은, 예컨대: 환경 센서들(환경적 온도, 습도 등을 검출), 빛 레벨들/강도를 포함하는 시각적 검출을 위한 카메라(들), 오디오 검출기들(예컨대, 사용자 목소리 음량, 테너 등을 검출)을 포함할 수 있다. 칼라는 또한, 본원에서 언급되고 인용에 의해 포함되는 다른 센서들(움직임 센서들, 포지션 센서들, 가속 센서들 등) 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 또한, 칼라는 피드백을 포함하는 출력을 착용자에게 제공하기 위해서 하나 또는 그 초과의 출력들(햅틱 출력들)을 포함할 수 있다. 햅틱 출력들은 후각(향기 발산) 출력들, 촉각 출력들(진동, 꼬집기 등) 등을 포함할 수 있다. 도 8a-8b에서 설명되고 도시되는 칼라들은 ECR(emotion communication receiver)로서 구성될 수 있다.
[000240] 감정을 검출/모니터링하기 위한 의복들 중 임의의 것은 ECR을 포함할 수 있다. ECR은 목 주변에 놓일 수 있다. 도 8a-8b에서, ECR은 '디바이스'의 칼라를 통해 머리의 '미끄러져 들어가는 것(sliding)'을 가능하게 하기 위해서 앞에 재연결하지 않고 목의 앞쪽 측면 왼쪽 및 오른쪽으로 연장되는 왼쪽 및 오른쪽 승모근들 위를 펴서 뒤로부터 연장되는 칼라이다. ECR(칼라) 내의 수용체는 통신/분석 모듈(센서 모듈)을 하우징할 수 있으며, 커넥터들(예컨대, 여성 및 남성 커넥터들)뿐만 아니라 센서들, 햅틱 활성제들 및 압력, 진동, 온도-변화들, 긴장 & 이완 입력들, 후각-입력들 등을 생성하는 메커니즘들을 포함할 수 있다. 활성제의 전면은 또한, 환경의 품질을 결정하기 위해서 냄새 및 맛 유도 활성제들뿐만 아니라 환경 센서들을 하우징한다.
[000241] ECR은 생리학적 측정들의 수신된 통신을 물리적으로 구현되는 메시지들로 전달할 수 있다. 예로서, 친구는 그녀의 디바이스에 의해 측정으로서 그녀의 감정 상태를 디바이스의 사용자(착용자)에게 전송할 수 있다: 사용자의 ECR은 그의 어깨들에 압력을 적용시킴으로써 통신을 경례와 같은 감각 메시지로 전달할 수 있다. 사용자는 어깨를 터치하는 경례, 포옹, 푸시, 애무, 격려, 이완 등과 같은 감각 메시지들을 교환하고, i) 무시; ii) (그들 자신의 메시지로) 수락 및 다시 경례; iii) 거절(전기적 방전)을 포함하는 반응하기 위한 옵션을 가질 수 있다. 사용자들은 a) 압력 (폭), b) 압력 (좁은-구멍), c) 압력-메시지 (모스-형), d) 진동, e) 온도 변화 등(결합들을 포함함) 사이의 메시지들을 어떻게 수신할 것인지를 선택할 수 있다. 사용자들은 또한, 그들의 프라이버시를 보존하기 위해서 "감정" 수가 메시지들을 수락하지 않는 것으로 선택할 수 있고 그리고/또는 감정-통역 언어의 정확성을 개선하기 위해서 피드백을 제공할 수 있다.
감정의 검출, 해석, 전달, 통신 및 인식을 위한 체계("DITCRE")
[000242] 예컨대, 본원에서 설명되는 (칼라들, 셔츠들 등을 포함하는) 의복은 DITCRE 의복으로서 구성될 수 있다. 도 9-10e에 도시되는 개략도들은 도 8a-8b에 도시되는 바와 같은 칼라를 포함하는 의복에서 DITCRE가 어떻게 구현될 수 있는지를 예시한다.
[000243] 감정 상태를 검출, 추론 및/또는 결정(유도)하고, 유도된 감정 상태에 기초하여 행위들을 허용하도록 적응되는 의복은 피드백을 제어하는데 사용될 수 있고, 이는 트레이닝, 심사 숙고 또는 태스크들을 배울 시에 유용할 수 있고, 그것은 또한 다른 것들과의 통신 시에 유용할 수 있다. 따라서, 시간이 지남에 따라 사용자에 의해 착용된 다수의 센서들의 분석으로부터 일반적으로 유도될 수 있는 유도된 감정 상태는 출력을 제공하는데 사용될 수 있다. 감정 상태의 해석은 배타적으로 자기보고되기 보다는 검출된 매개 변수들뿐만 아니라 다른 감지 양상들의 사용에 기초하기 때문에, 이러한 통신은 일반적으로, 부분적으로 더 진실적이고 친밀할 수 있다. 착용자는 그들이 특히 그들이 통신하기를 바라는 사람들과 언제 그리고/또는 어떤 감정 상태로 통신하기를 원하는지를 선택할 수 있다. 의복들 중 임의의 것은 위에서 설명된 바와 같은 착용자에 의해 검출된 출력 또는 출력들(예컨대, 햅틱 출력들)을 포함할 수 있다. 예컨대, 햅틱 코딩은 구두식/서면식 통신없이도 통신하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 햅틱 코딩은 모스-타입 코드를 사용하여 착용자들에/착용자들 사이에 송신될 수 있다. 일반적으로, 햅틱 활성제들은 신체 부위들/위치들에 포지셔닝될 수 있고, 여기서, 감광도 및 감정적 반응은 햅틱 활성제들의 위치를 최적화하기 위해서 가장 크다(경험적으로 특정 사용자에 대해 결정하거나 또는 일반적으로 사용자들의 인구로부터 결정됨).
[000244] 따라서, 본원에서 설명되는 의복들은, 특히 착용자들 사이에서 통신하는 것을 포함하여 통신하는 경우 추가적인 차원을 추가할 수 있다. 예컨대, 신체 "언어"는 센서 모듈에 의해 해석될 수 있으며, 의복으로부터의 출력 또는 의복으로부터의 통신들을 컬러링할 수 있다. 의복들은 또한, 우울증 등을 식별 및 치료하는 것을 포함하여 착용자에 대해 치료에 미치는 영향을 가질 수 있는 피드백, 코멘트들을 제공하도록 적응될 수 있다.
[000245] 사용 시, 이 의복들은 또한, 피실험자의 감정적뿐만 아니라 표현적 출력의 해석을 제공할 수 있다. 예컨대, 의복들은 문화들/언어들에 걸쳐 해석을 도울 수 있다. 구어가 존재하는 것과 같이, 넌-오버트(non-overt) 통신(제스처들, 신체 언어 등)은 또한, 그 장치가 다른 사용자에 의해 수신되도록 또는 피실험자의 출력의 부분으로서 사용 및 표현할 수 있다는 큐들을 제공할 수 있다.
[000246] 위에서 언급된 바와 같이, 도 8a-8b에서, 칼라는, 칼라를 통해 머리의 '미끄러져 들어가는 것'을 가능하게 하기 위해서 앞에 재연결할 필요없이 목의 앞쪽 측면 왼쪽 및 오른쪽으로 연장되는 왼쪽 및 오른쪽 승모근들 위를 펴서 뒤로부터 연장되어, 목 주변에 놓인다. 수용체는 SMS(Sensors Management System), 여성 및/또는 남성 커넥터들뿐만 아니라: 센서들(예컨대, 스트레스 또는 이완의 레벨들과 같은 사용자의 감정들을 평가하기 위한 추가적인 매개 변수로서의 왼쪽 & 오른쪽 승모근 상의 EMG 센서들; 사용자의 감정들을 평가하기 위한 추가적인 매개 변수로서의 후각 센서들; 주변 환경의 품질, 독성 등을 결정하기 위한 환경 센서들); 햅틱 활성제들 및 압력, 진동, 온도-변화들 등을 생성하는 메커니즘들을 하우징할 수 있다. 이 센서들은 사용자의 또는 다른 사용자의 감정들을 통신할 수 있고, '메시지들'로서 이완 및 긴장 입력들을, 또는 이완 치료를 사용자에게 전달할 수 있다.
[000247] 일부 변형들에서, 의복은 또한, 사용자 또는 다른 사용자들의 감정 상태들을 통신하기 위한 추가적인 수단으로서 ECR의 전방 좌측 및 전방 우측 상에 배치된 하나 또는 그 초과의 후각 액티베이터들(예컨대, 향기 및 악취 재현 액티베이터들) 및 미각 액티베이터들; 다른 사람들의 감정들을 평가하기 위해, 그리고/또는 환경을 평가하기 위해, 추가적인 파라미터로서 얼굴 표정들을 결정하도록 적응될 수 있는 (예컨대, ECR의 우측 또는 좌측 전방 측 상에 배치된) 하나 또는 그 초과의 카메라를 포함한다. 칼라는 또한, 주위의 사람들과 음악 및 메시지들을 공유하기 위한 스피커들을 포함할 수 있다.
[000248] ECR은, 이전에 설명된 터치포인트들(의복 상의 의도적인 터치 부위들)을 통해 연결될 수 있고, 활성화 및 관리될 수 있다. ECR은, 2개 또는 그 초과의 감정 수가들 또는 상태들(예컨대, 8개의 감정 상태들)로 해석되는 사용자 상태의 평가들을 포함하는 입력을 센서 관리 시스템으로부터 수신할 수 있다. 그러한 상태들의 수 및 분류는 장래에 변화될 수 있다. 감정 수가들의 예들은, 수용, 분노, 기대, 혐오, 기쁨, 공포, 슬픔, 및 놀람을 포함할 수 있다. 감정 수가들은, (사용자에 의해 제어되는 바와 같이) 사용자 및/또는 제 3 자들에게 다시 통신될 수 있다. 감정 수가들은, 사용자가 이들의 고유의 감정들을 더 잘 이해하는 것을 도울 수 있고, 이들의 친구들에게 공통 공유 분류로 이들의 감정들을 통신하는 것을 도울 수 있다.
[000249] ECR은 일반적으로, 생리학적인 측정들(예컨대, ECG, 피부 전도도, EMG, 호흡 등) 및 '평가들'(예컨대, 얼굴 표정, 자세, 몸짓들, 운동 행동들, 음성 톤들, 눈-졸음 또는 경계, 이동들, 액션들 등)을 알기 쉽운 적합한 감정들로 변환하는 것을 도울 수 있다. EMG는 또한, 음성, 물리적으로 구현된 메시지들, 또는 시각적인 디스플레이들을 통해 그러한 감정들을 통신하는 것을 도울 수 있다. 예로서, 친구가 그녀의 의복에 의해 측정된 바와 같은 그녀의 감정 상태를 전송할 수 있고, 사용자는 그러한 통신을 감각 메시지(예컨대, 그의 어깨들에 압력을 가하는 것에 의한 인사, 방출되는 향기 또는 맛, 그녀의 감정 상태를 설명하는 햅팁, 그녀의 감정 상태를 설명하는 컬러, 또는 그녀의 감정 상태의 오디오 또는 시각적 설명)로 변환할 수 있다. 사용자들은 어깨를 터치하는 인사, 허그, 푸시, 애무, 치어업, 완화 등과 같은 감각 메시지들을 교환할 수 있고, 응답하기 위한 옵션을 가질 수 있다. 예컨대, 사용자는 무시하고, 수용하고, (이들의 고유의 메시지들로) 인사하고, 그리고/또는 거절(전기 방전)할 수 있다. 사용자는 또한, a) 압력(넓음), b) 압력(좁은-펑처), c) 압력-메시지(모스-형), d) 진동, e) 온도 변화, f) 오디오 설명, g) 시각적 설명 등 사이에서 메시지들을 어떻게 수신할지를 선택할 수 있다. 사용자는 통신 교환을 제어할 수 있고, 그/그녀의 프라이버시를 보존하기 위해 감정 메시지들을 수용하지 않도록 선택할 수 있다. (햅틱들의 사용을 포함하는) 이러한 통신 양상은, 감정 컨텐츠/컨텍스트를 통신하는 경우에, 터치와 같은 청각 또는 시각(말해진/쓰여진) 양상들에 제한되지 않는 다른 양상들이 더 효과적(또는 상이하게 효과적)일 수 있다는 것을 인지한다. 따라서, 설명되는 의복들 중 임의의 것은, 사용자의 생리학적인 측정들을, 사용자의 감정 수가의 통신을 포함하는 알기 쉬운 통신으로 변환할 수 있다. 사용자는 통신 데이터의 포맷(예컨대, 상이한 형태의 터치, 오디오, 그래프들, 그림들, 수들,..)을 선택할 수 있다. 예컨대, 의복들은, 사용자로 하여금, 사용자의 생리학적인 측정들(감정 수가)을, 다른 사용자들에 대한 음성, 물리적으로 구현된 메시지들, 또는 시각적 디스플레이들(팔뚝들, 글래스들, 또는 스마트폰 상의 디스플레이 또는 터치 스크린)로 변환하게 허용할 수 있다. 추가로, 의복들, 그리고 특히, ECR을 갖는 의복들은, 사용자로 하여금, 이들이 데이터 평가, 표현, 및 통신에 대한 피드백을 제공할 수 있게 함으로써, 감정-해석 언어의 정확도를 개선하게 허용할 수 있다.
[000250] ECR 시스템은 또한, 자기-개선 시스템(음성-인식과 같은 가장 진보된 시스템들)으로서 작용할 수 있고, 더 많은 사용자들이 이들의 감정들을 표현하고 통신하게 될 수록, 감정 능력, 설명, 및 통신이 더 정확하게 될 것이다. 추가로, 사용자는, 의복 상의 터치포인트들을 통해 시스템을 활성화시킬 수 있고, 시스템과 상호작용할 수 있다.
[000251] ECR은 다양한 컨텍스트들에서 사용될 수 있다. 예컨대, ECR은 거짓말 탐지기로서 사용될 수 있다. 전형적으로, 거짓말 탐지기들은, 의식적으로 쉽게 제어되지 않고 피부 전도도 및 심박수와 같은 신체 반응들을 포함할 수 있는 신체 기능들에서의 변화들을 탐지하고, 이들은 또한, 호흡 레이트, 혈압, 모세혈관 팽창, 및 근육 이동을 고려할 수 있다. 이러한 측정들은, 대상에 대한 중요성 또는 거짓말로부터 이루어질 수 있는 단기간 스트레스 응답을 표시할 수 있다. 문제들은, 이들이 또한, 정신적 노력 및 감정 상태와 연관되기 때문에 발생하고, 따라서, 이들은, 예컨대, 공포, 분노, 및 놀람에 의해 영향을 받을 수 있다. 사용자의 장기간 모니터링 및 트레이닝/컨디셔닝을 위해 사용될 수 있는 본원에서 설명되는 EDR 시스템들은, 인공 응답들로부터 그러한 응답들을 구별하는 것에서 더 우수할 수 있다.
[000252] ECR은 또한, 환경 안전도와 같은 안전도 평가, 즉, 대기(오염, 유독성 등의 레벨), 물(음용 금지, 수영 금지 등), 토양 검사; 위치들의 검사, 예컨대, 영역에서의 범죄 리포트들, 눈사태들, 홍수들, 나무 쓰러짐, 유독 영역과 같은 주변 영역에서의 위험성 탐색; 하루 중의 시간, 일 년 중의 시간 등에 기초한 기능들의 표시, 예컨대 퍼레이드들 등과 같은 반복적 이벤트들 등에 대해 사용될 수 있다. ECR은 또한, 사용자 거동을 모니터링하고 그러한 거동들(예컨대, 식사, 음주, 약물 남용 등)에 대한 데이터/피드백을 제공할 수 있다. ECR을 갖춘 의복은 또한, 운전(운전자 거동, 운전자의 트랙 기록, 주변 교통, 도로 타입, 기상 조건들), 비행기 여행, 항해, 또는 다른 동작 기계류/교통수단들과 같은 여행을 보조하고 그리고/또는 그에 대한 피드백을 제공할 수 있다.
[000253] 마지막으로, ECR을 갖춘 또는 ECR이 없는 의복은, 안전 동작들: a) 응급 전화: 911, 의사, GPS 추적, 가족 구성원의 모니터링/추적, 코칭; b) 관련 정보 제공; 위험의 타입, 위치, 사용자의 생리학적 데이터, 사용자의 의학적 및 관련 데이터, 사용자의 감정 데이터, 건강 보험, 재정 프로파일 등에 대해 도움이 될 수 있다. (ECR을 갖춘 또는 ECR이 없는) 의복은 또한, 더 상호작용적일 수 있으며, 활동도 레벨, 식사 등을 포함하는 건강에 대한 제안들 또는 감정적 건강에 대한 제안들을 제공할 수 있다.
[000254] 도 10a-10e에 설명된 바와 같이, ECR은, (센서들을 통해 측정된) 생리학적 정보, 제스처들(예컨대, 손목 상의 IMU들 및 가속도계들), 자세(예컨대, 모듈, 각각의 어깨, 중간 척추, 하부 척추 상의 IMU들), 운동 행동(예컨대, 각각의 발목 및 각각의 손목 상의 IMU들), 음성 평가(예컨대, 보이스 기록), 얼굴 표정들(예컨대, 자신에 대한 귀들, 이마, 및 목 상의 센서들, 다른 사람들에 대한 비디오 카메라), 냄새들 또는 악취들(예컨대, 화학적 센서들), EMG, 및/또는 EEG 센서들, 및/또는 환경의 평가(예컨대, 온도 센서들, 오염도 센서들 등) 중 하나 또는 그 초과에 기초하여 측정들 및 평가들을 수행할 수 있다.
[000255] 예컨대, 도 9는, 각각, 감정들의 탐지, 해석, 변환, 통신, 및 인식을 위해 적응된 의복으로 상호작용할 수 있는 사용자들의 쌍을 개략적으로 나타낸다. (A-D로 라벨링된) 이러한 영역들 각각은, 도 10a(감지 디바이스들을 포함하는 검출기들), 도 10b(감정 수가를 결정하기 위한 센서 데이터의 해석), 도 10c(사용자로부터 또는 유사한 디바이스를 사용하는 다른 개인으로부터의 수가 정보의 출력을 포함하는 통신 및 액추에이터들), 및 도 10d(피드백)에서 더 상세히 설명된다.
[000256] 그러한 장치들은, 사람들의 매일 규칙적인 활동들(걷기, 식사, 업무, 이들의 컴퓨터 앞에 앉기...) 동안의 이들의 웰빙 상태를 모니터링하는 것에 관심있는 사람들, 그리고 또한, 운동선수들의 트레이닝 또는 특정 스포츠 동안의 이들의 피트니스 레벨을 모니터링하기를 원하는 운동선수들을 포함하는 일반적인 집단과 용도를 발견할 수 있다. 참여자들(사용자들)은, 등록하고, 프로 운동 선수들에 의해, 또는 병원들에서 채우는 것과 유사한 리스트를 채우도록 요구될 수 있고; 더 많은 질문들에 참여자가 응답할수록, 이들의 평가가 더 정확하게 될 것이다.
[000257] 도 10e는, 다양한 센서들의 입력들에 기초하여 특정 사용자에 대한 감정가가 결정될 수 있고, 특정 사용자에 대한 특정한 피드백을 또한 포함할 수 있는 하나의 방법을 예시한다. 부가하여, 도 11 및 12는 피실험자로부터, 그들의 실제 감정가 또는 "웰빙"의 전체적 추정치(도 11)를 결정하기 위해 ECR이 어떻게 동작할 수 있는지를 그래픽적으로 예시한다. 유사하게, 센서들은 전체적 피트니스의 표시자(도 12)를 사용자에게 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이들 차트들은 도 11 및 12에서 도시된 바와 같이 그래픽적으로 표현될 수 있는 평가를 제공할 수 있어서, 운동선수의 피트니스 레벨 또는 사람의 웰빙의 스냅샷을 제공한 다. 평가는 (예컨대, 주어진 디바이스의 센서들의 수에 따라 8개 내지 20개 또는 그 초과와 같이, 개수가 변화될 수 있는) 다수의 파라미터들에 기초할 수 있다. 각각의 그래프는, (1) 모든 파라미터들의 조정된 합성에 기초하여 사용자의 웰빙 또는 피트니스 레벨을 합성하는 값; (2) (무명수(absolute number) 및 숫자 %로 주어지는) 전체 인구의 피트니스 레벨의 웰빙을 합성하는 값을 제공할 수 있어서, 사용자들은 자신이 평균을 초과하는지 또는 평균 미만인지를 즉각적으로 알게 될 것이다. 이 값은 사용자들의 수에 따라 정확도가 증가되며; (3) 값은 사람 특정 필요성들에 대해 조절될 수 있다. 예컨대, 65세를 초과하는 사람의 30%가 평형 상태의 부족으로 인해 넘어져서 부상을 당하기 때문에, 70세의 사람의 평형 상태에는 40세에 대해서보다 더 높은 관련성이 주어질 수 있다. 유사하게, 자가-식별되는 역도 선수의 힘에는 테니스 선수들에 대해서보다 더 높은 관련성이 주어지거나, 또는 인내력에는 활강 스키 선수들에 대해서보다 슈퍼 트라이애슬론 선수들에 대해 더 높은 관련성이 주어질 수 있다. 따라서, 사용자는 파라미터들 중 각각의 파라미터에 대한 자신의 값 및 총 인구 값을 확인하기 위해, 이 종류의 그래픽 출력을 사용할 수 있다. 사용자는 추가로, 각각의 파라미터에 대한 세부사항들을 검토할 수 있다. 예컨대, 인구의 효율 점수와 비교되는 효율 점수; 효율이 계산되는 방법; 계산에 포함되는 바이오메트릭스(biometrics); 구할 수 있는 기술 상태를 고려한 계산의 정확성; 의료 정확성 등이다.
[000258] 주어진 파라미터(말하자면, 70세에 대한 평형 상태)를 개선하는 것을 선택한 사용자에게는 사용자가 할 운동들(줄넘기, 한발로 서기 등)의 리스트가 주어질 수 있다. 사용자의 평형 상태가 평균 미만이거나 또는 평균 초과일 때 및/또는 개선 표시 및/또는 세션의 성과 대 최상의 개인적 성과를 사용자에게 알리기 위해 촉각 피드백이 사용될 수 있다.
[000259] 장치의 많은 센서들 및 촉각 액추에이터들은, 그들의 효율을 최대화하고 그들의 실행을 개선하기 위해, 그들이 운동하고 있는 동안 사용자가 (예컨대, 오디오, 촉각 또는 시각적 메시지들을 통해) 다른 사용자들에 통신하는 것을 허용하도록 적응될 수 있다. 예컨대, a) 운동선수가 운동을 시작할 때, 워밍업이 되지 않은 경우; b) 운동을 끝낼 때, 온도가 너무 차가운 경우; c) 운동을 수행할 때, 자세 또는 몸체 포지션이 적절하지 않은 경우; d) 사용자가 자신의 근육들에 너무 부담을 주는 경우; e) 운동선수가 트레이닝 세션 동안 충분히 푸시하지 않는 경우에 통신한다.
신장 가능한 도전성 잉크 패턴들
[000260] 본원에서 설명된 장치들 중 임의의 장치는 신장 가능한 도전성 잉크 패턴을 포함할 수 있다. 일반적으로, 신장 가능한 도전성 잉크는 5% 내지 200% 범위의 신장성을 가질 수 있는데, 예컨대, 신장 가능한 도전성 잉크는 파손없이 그것의 나머지 길이의 2배(200%)를 초과하여 신장될 수 있다. 일부 예들에서, 신장 가능한 도전성 잉크는 나머지 길이에서 그것의 중립의 3배(300%) 초과, 4배(400%) 초과, 또는 5배(500%) 초과로 신장될 수 있다. 신장 가능한 도전성 잉크 패턴들은 도전성이어서, 낮은 저항률을 갖는다. 예컨대, 벌크 저항률은 0.2 내지 20 ohms*cm일 수 있다(그리고 시트 저항률은 약 100 내지 10,000 ohms per square일 수 있음). 도전성이 위에서 설명된 범위들(예컨대, 0.2 내지 20 ohms*cm) 내에 머무를 수 있지만, 도전성은 신장에 종속될 수 있다.
[000261] 구조적으로, 본원에서 설명되는 신장 가능한 도전성 잉크 패턴들 중 임의의 패턴은 통상적으로, 절연성 접착제와 도전성 잉크의 특정 조합으로 이루어진다. 일반적으로, 신장 가능한 도전성 잉크 패턴은 절연성 및 탄성 접착제의 제 1 (또는 베이스) 층 및 도전성 잉크의 층을 포함하고, 도전성 잉크는 절연성의 탄성 접착제와 도전성 잉크의 층 사이의 구배 부위 또는 구역 및 약 40% 내지 약 60%의 도전성 입자들(예컨대, 카본 블랙, 그래핀, 흑연, 은 금속 분말, 구리 금속 분말, 또는 철 금속 분말 등)을 포함한다. 구배 부위는 도전성 잉크(예컨대, 도전성 잉크의 도전성 입자들)와 접착제의 조합이며, 여기서 잉크의 농도(예컨대, 도전성 입자들)는 깊이에 따라 변화할 수 있다. 일반적으로, 구배 부위는 도전성 잉크(예컨대, 도전성 입자들)와 접착제의 혼합물일 수 있으며, 구배 부위의 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크 층의 도전성 잉크의 농도보다 더 낮을 수 있다. 구배 부위는 도전성 잉크(입자들)의 연속적인 구배일 수 있는데, 예컨대, 이는 비균질적일 수 있거나 또는 이는 스텝 구배일 수 있다.
[000262] 인쇄 회로들 및 심지어 플렉서블 회로들을 위해 사용되는 것들과 같은 통상의 도전성 잉크들은, 특히, 압착 의복들을 위해 사용되기에는 충분히 신장 가능하지 않은 것을 포함하여, 의복들을 위해 사용되기에는 충분히 신장 가능하지 않으며, 사용될 때, 파손되거나 또는 불연속성들을 형성할 수 있다. 놀랍게도, 도전성 잉크, 구배 부위 및 절연 접착제의 조합은, 도전성이고 매우 신장가능/확장가능한 도전성 잉크 합성물을 제공한다. 본원에서 설명된 바와 같이 사용될 수 있는 도전성 잉크의 합성은 일반적으로, 약 40-60%의 도전성 입자들, 약 30-50%의 바인더; 약 3-7%의 용매, 및 약 3-7%의 증점제를 포함한다. 더욱이, 절연 접착제와 도전성 잉크 층(들) 사이의 중간 "구배" 부위의 사용은 또한 중요한 것이라는 것이 발견되었다.
[000263] 도전성 잉크 패턴을 형성하기 위해 접착제와 함께 사용 및 조합되는 도전성 잉크는 통상적으로, 낮은 유독성 및 정상이하-알레르기항원성(hypo-allergenicity)(예컨대, 100ppm보다 더 낮은 포름알데히드 농도)을 가지며, 반복되는 세탁 사이클들 뒤의 전기적 및 탄성 속성들의 보존을 포함하여, 세탁으로부터의 손상에 대한 저항성을 갖는다.
[000264] 도 39c는 높은 정도의 확장성 또는 신장성을 갖는 도전성 잉크 패턴(도전성 잉크 합성물)의 하나의 변형을 예시한다. 이 예에서, 도전성 잉크 패턴은 기판(1039) 상에 적용되고(기판(1039)은 압착 의복 또는 전달 기판을 형성하는 압착 직물을 포함하는 직물일 수 있음), 전기적으로 절연성의 탄성 접착제의 제 1 층(1021)을 포함한다. 도전성 잉크의 외부 층(1025)은, 도전성 잉크와 접착제의 혼합물인 중간 구배 부위(1023)에 의해 접착제 층(1021)으로부터 분리되며, 도전성 잉크의 농도는 도전성 잉크의 층(1025)에 더 가까운 부위로부터 탄성 접착제의 층(1025)으로 감소된다. 이 구배 부위는 중간 층으로 지칭될 수 있고, 접착제와 전기 도전성 잉크의 비균질 혼합물/분포를 가질 수 있다. 선택적 외부 절연체(예컨대, 절연 수지, 도시되지 않음)가 도전성 잉크 층에 걸쳐 또한 포함될 수 있다. 외부 도전성 잉크는 도전성 잉크의 다수의 층들로 형성될 수 있다.
[000265] 예컨대, 도 39a 및 39b는 2개의 알루미늄 지지부들 사이에 위치된 도전성 잉크 패턴의 샘플의 전자 현미경 사진들(SEM(scanning electron micrograph))을 도시한다. 도 39a에서, 최하부 층(2805)은 접착제이고, 최하부 층(2805)에 인접하고 최하부 층(2805) 위의 층은 구배 부위(2803)이고, 그리고 구배 부위(2803)에 인접하고 구배 부위(2803) 위의 층은 도전성 잉크(2801)이다. 이 예에서, 부가적인 절연 층(수지(2811))이 도전성 잉크의 최상부 상에 위치된다. 일반적으로, 도전성 잉크는 적용된 도전성 잉크의 다수의 층들로 형성될 수 있다. 도 39a에서, 도전성 잉크 층은 5개의 층들의 순차적 적용에 의해 형성되었고; 이들 층들은 현미경 사진에서 가시적이지 않다.
[000266] 도 39b에서, 전자 현미경 사진은 층의 두께를 정량화하는데 사용되었다. 이 예에서, 도전성 잉크 층(2801)(부위)은 약 50㎛의 두께를 갖고, 구배(천이) 존(2803)은 약 40-80㎛ 사이의 두께를 가지며, 아교(2805)는 약 150㎛의 두께를 갖는다.
[000267] 구배 부위는 도전성 잉크의 신축성을 강화할 뿐만 아니라 도전율의 안정성을 모두 강화하도록 기능하고 있을 수 있다. (접착제로 인해) 허용된 높은 수준의 기계적 신장(mechanical stretching)이 하부 층들에 의해 강화되면서, 상부 부위에 의한 전기 도전율이 허용된다. 구배 부위에서 발견되는 도전성 잉크와 접착제의 불완전한 혼합은, 도전율을 유지하면서 반복적으로 신장(stretch)되고 해제(release)될 수 있는 조성 및 구조를 결과로 초래하는 것으로 보인다. 조성물(composite)의 저항률은 스트레치(stretch)와 함께 변할 수 있고(일반적으로, 스트레치에 따라 저항률을 증가시킴), 이러한 특성은 스트레치를 검출하는데 사용될 수 있다는 점에 주목한다.
[000268] 일반적으로, 구배 부위는 도전성 잉크와 접착제를 조합함으로써 둘 중 하나가 완전히 건조되기 전에 형성될 수 있어서, 적절한 두께를 갖는 천이 존(transition zone)을 형성하기 위해 이들이 결합하는 것을 허용한다. 잉크의 조성(예컨대, 도전성 입자들을 약 40-60% 사이, 바인더를 약 30-50% 사이; 용매를 약 3-7% 사이; 및 증점제를 약 3-7% 사이)은 이러한 중첩(구배) 부위의 형성 파라미터들을 결정할 수 있다. 도 40a 내지 도 40d는 신장가능한 도전성 잉크 패턴(조성물)의 일례의 조성 분포의 일례를 도시한다. 도 40a에서, 유기 재료들에 대해 예상되는 바와 같이, 카본가 도시되며, 이 카본는 층들에 걸쳐 어디에나 있다(ubiquitous). 도 40c에서, 실리콘의 분포는 기판(도전성 잉크 패턴이 형성되는 플라스틱 기판)의 표면들 상에 집중되고, 도전성 잉크 패턴으로 확산한다. 도 40d에서와 유사하게, 산소는 어디에나 확산되어 있다. 반대로, 도 40b에 도시된 바와 같이, 황(sulfur)은 접착제가 아닌 잉크에 집중된다. 따라서, 황의 구배는 접착제와 형태상으로(morphologically) 비슷한 영역(area) 내에서 잉크에서 접착제로의 점진적인 천이를 나타낸다. 이 부위는, 비균질(non-homogenous) 혼합이 발생한 구배 존 또는 부위이다.
[000269] 도 39a 및 도 39b 및 도 40a 내지 도 40c에서, 신장가능한 도전성 잉크 패턴은, 잉크 및 접착제가 (외측 절연 수지를 따라) 인쇄되는 폴리에스테르 종이의 기판상에 형성된다. 그후, 이 패턴은 의복에 적용될 수 있어서, 이 패턴이 의복에 부착되고 잉크가 잔존하는 곳에서 기판(종이)이 박리될 수 있다. 접착제는 매우 탄성이 있으며 신장(stretching)을 허용한다. 도전성 잉크는, 단독으로, 어느 정도 신장가능할 수 있지만, 아마도 단단한 금속성 입자들 때문에 접착제와 신축성(stretchable)이 거의 같지는 않다. (접착제와 도전성 잉크가 중첩하는) 중간 부위는 중요하다. 이러한 존에서의 완전 혼합은, 이 부위를 균질화하고, (접착제가 절연성이기 때문에) 도전성을 감소시킬 가능성이 높으며; 부분 혼합은 도전성을 보존하면서 신축성을 보존할 수 있다.
[000270] 도전성 잉크를 절연시키는 외측 보호층은, 이 외측 보호층이 예컨대 전극의 수축 부위들로 남겨질 수도 있긴 하지만, 원할 때, 예컨대, 도전성 트레이스들을 형성할 때 또는 센서 또는 전극을 패터닝할 때, 포함될 수 있다. 수지("프라이머")는 도전성 잉크와 링크하지 않거나 혼합되지 않는 절연 재료들의 하나 또는 그 초과의 층들일 수 있다. 예컨대, 수지 재료는 절연할 수 있으며, 또한 세정(washing)에 사용되는 세제 및 유체(물)로부터 보호할 뿐만 아니라 스크래치 등으로부터 보호하는데 도움이 될 수 있다. 일부 변화들에서, 수지는 아크릴레이트(예컨대, 아크릴 수지)이다. 알데히드 또는 아크릴(합성 수지)이 또한 사용될 수 있다. 임의의 성분들(예컨대, 도전성 잉크, 접착제, 및 수지)이 인쇄(printing)에 의해 적용된다. 예컨대, 도 41은 신장가능한 도전성 잉크 패턴을 기판상에 프린팅하는데 사용되는 방법의 일례를 예시한다. 도 41에서, 제 1 마스크("스크린")(3001)는, 스크린(3001) 아래에(보이지 않음), 기판에 적용될 접착제(전기적으로 절연성인 아교)의 패턴을 형성하기 위해 사용된다. 예컨대, 직물(fabric)에 직접 적용할 때, 도시된 패턴을 형성하도록 스크린에 걸쳐 "습식" 접착제(3005)를 풀링함으로써 스크린 프로세스에 접착제가 적용될 수 있다. 접착제의 다수의 응용들이 적용될 수 있거나, 또는 두께가 다르게 (예컨대, 적용 힘, 점도 및/또는 스크린 개구 크기에 의해) 조절될 수 있다. 그후, 제 2 스크린(또는 동일 스크린)이 전기적으로 도전성 잉크의 패턴을 적용하는데 사용될 수 있다. 도전성 잉크의 다수의 응용들은, (통상적으로, 접착제의 두께보다 적은) 원하는 두께를 달성하도록 적용될 수 있다. 제 2 스크린은 접착제에 사용되는 패턴보다 약간 더 작은 개구들을 가질 수 있거나, 또는 개구들은 동일한 크기(또는 일부 변동들에서는 그 이상)일 수 있다. 접착제 및 도전성 잉크는 공동-공간에 걸쳐(co-extensive) 있을 수 있다. 전사 기판에 적용할 때 순서는 역전될 수 있어서, 도전성 잉크는 접착제 이전에 기판에 적용될 수 있다. 언급된 바와 같이, 절연 수지(예컨대, 보호층)는 도전성 잉크 층에 인접하게 적용될 수 있다.
[000271] 본원에 설명된 도전성 잉크 구조들(예컨대, 직물에 직접 인쇄함으로써 또는 전사함으로써, 예컨대, 도전성 잉크로 형성된 트레이스들, 센서들, 등)의 일부 변화들에서, 도전성 잉크는 도전성 입자들, 예컨대, 카본 블랙, 코팅된 운모(예컨대, 안티몬으로 도핑된 산화 주석(tin dioxide)으로 코팅된 운모), 그래핀, 흑연 등을 포함한다. 이 재료는 또한 잉크에 포함된 고체 성분들인 직물에 영구적으로 결속시키도록 기능하는 베이스/결속 재료를 포함할 수 있다. 이러한 결속 재료(바인더)는 아크릴 수성 베이스(acrylic water base), 예컨대, 수성-기반 폴리우레탄일 수 있다. 도전성 잉크 재료는 또한, 적용되는 다양한 제품들 사이에 접착력 및 호환성을 증가시키고 세정 프로세스에 대한 내성을 증가시킬 수 있는 프라이머를 포함할 수 있다. 도전성 잉크는, 직물로의 도전성 제품의 전사를 보장하는 접착제(예컨대, 아크릴, 폴리아미드 등과 같은 아교)를 포함할 수 있다. 임의의 이러한 도전성 잉크들은 또한, 제품 내에 포함된 공기 및 기포를 제거하기 위한 발포제, 및 바인더의 완전한 가교를 허용하기 위한 촉매를 포함할 수 있다. 제품의 인쇄성(printability) 및 안정성을 증가시키기 위한 추가적인 첨가제들이 포함될 수 있다. 제품에 함유된 액체 성분들의 점도를 증가시키는 증점제 또한 포함될 수 있다. 앞서 예시된 바와 같이, 결과로 초래되는 잉크 재료의 전사는 실크스크린 프린트 프로세스에 의해 획득될 수 있다. 예컨대, 실크 스크리닝 프로세스는 세리그래피(serigraphy) 프레임 유형(24개의 철사들에서 120개까지의 철사들)을 포함할 수 있고, 전사는 필름들, 예컨대, 종이, 마분지, 폴리에스테르, 아세테이트, 반사판 등을 지지한다. 스크리닝된/적용된 층들의 수는 1에서 50 이상까지일 수 있다. 적용된 층들의 순서는 순차적일 수 있다(그리고 재료가 전사될 때에는 반전된다). 예컨대, 프라이머는 마지막 층 다음으로서 적용될 수 있고, 접착제는 형성되는 마지막 층이다. 도전성 잉크는, 예컨대, IR 오븐, 열풍기(hot air blower) 또는 냉풍기(cold air blower)에 의해 건조될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, (접착성 베이스를 포함하는) 이러한 잉크 재료는, 예컨대, 면, 양모, 나일론, 폴리에스테르, 폴리아미드, 라이크라, 가죽(천연 또는 합성), 플라스틱 필름들, ESD 직물 등을 포함하는 임의의 적절한 재료에 적용될 수 있다.
[000272] 잉크는, 예컨대, 5초에서 50초까지의 적용 시간 동안 100°C에서 250°C까지의 적용 온도에서 2bar에서 90bar까지의 적용 압력을 가함으로써, 열 가압 머신(thermo press machine)을 사용하여 의복에 적용하도록 전사될 수 있다. 50°C에서 180°C까지의 온도로 IR 오븐에 의해(예컨대, 0.1m/sec에서 5m/sec의 컨베이어 벨트 속도를 사용하여) 최종 중합이 수행될 수 있다.
[000273] 앞서 논의된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 도전성 잉크 패턴들은, 트레이스들(예컨대, 의복 상에서 다양한 엘리먼트들을 연결함), 센서들(예컨대, 터치포인트 센서들, 스트레치/호흡 센서들) 또는 전극들(EEG 센서들, ECG 센서들, EMG 센서들 등)을 포함하는 임의의 적절한 패턴일 수 있다. 커넥터로서 사용될 때, 도전성 스레드들, 스티치(stitched) 지그-재그 커넥터들, Kapton과 같이 기판상에 형성된 도전성 트레이스들 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 추가적인 도전성 커넥터 엘리먼트들과 조합될 수 있다. 도전성 잉크 패턴과 추가의 매우 도전성인 재료들의 이러한 조합들은 더 긴 길이들에 걸쳐 특히 유용할 수 있다. 일부 변동들에서, 신장가능한 도전성 잉크 재료는, 의복이 많이 신장되는 부위들에 트레이스 또는 커넥터로서 사용될 수 있다.
[000274] 예컨대, 도 42a 내지 도 42c는 (접착제, 구배 부위, 및 도전성 잉크를 갖는) 신장가능한 도전성 잉크 패턴으로 형성된 전극, 센서 또는 트레이스를 전원 및/또는 감지 모듈에 커넥팅하는데 사용될 수 있는 의복을 형성하는 직물에 바느질 된 도전성 스레드들의 예를 도시한다.
[000275] 예컨대, 도 1a-af, 2a-2b, 3a-3b 등에서, 터치포인트들 및 터치포인트들을 센서 모듈(센서 관리기)에 연결하는 트레이스들은, 접착제의 층, 중간 구배 부위 및 도전성 잉크의 층을 포함하는 신장 가능한 도전성 잉크 복합물로 형성될 수 있으며; 트레이스 부분은, 예컨대, 보호성 레진을 사용하여 절연될 수 있다. 터치포인트 부분을 형성하는 전극은, 연결 트레이스가 더 작으면서, 상대적으로 클 수 있다. 트레이스는 오로지, 짧은 거리를 연장할 필요가 있다. 터치포인트 센서들은 또한, 트레이스의 저항을 변화시킬 수 있는 의복/트레이스의 스트레치에 다소 둔감한데, 이는, 센서로부터의 신호가 바이너리 신호 - 예컨대, 터치 또는 노터치이기 때문이다. 유사하게, 신장 가능한 도전성 잉크 트레이스(트레이스로 형성된 복합물)은 EKG 전극들에 연결되기 위해 사용될 수 있다. 전형적으로, 트레이스로 사용되는 도전성 잉크 패턴은 최대 30cm 또는 미만(예컨대, 25cm 또는 미만, 등)으로 연장될 수 있지만, 더 긴 트레이스들이 사용될 수 있다. 따라서, 예컨대, 신장 가능한 도전성 잉크 패턴으로 형성된 도전성 트레이스는 25cm만큼 길거나 또는 그보다 더 길 수 있으며, 폭은 2mm 내지 최대 10mm(평균 약 0.6 내지 0.5mm) 일 수 있다. 길이는, 타겟 도전성/저항성 내에 남아있는 동안에는, 도전성 잉크 패턴의 두께를 증가시키는 것에 의해 연장될 수 있다. 일부 변형들에서, 길이를 짧게 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 호흡 센서들은 실질적으로, 더 길 수 있지만, 예컨대, 최대 22mm 폭일 수 있다.
[000276] 일부 변형들에서, 도전성 스레드들 또는, 도 42a-42c에 도시된 것들과 같은 다른 고-도전성 커넥터들을 사용하는 것이 유용할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 이는, 스티치 지그-재그 커넥터(또한, 본원에서는 와이어 리본 재료로서 지칭됨)를 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 도전성 스레드는, 스티칭의 순 방향으로의 약간의 신장을 허용하는 물결 모양(예컨대, 지그-재그, s자형, 등)으로 의복 상에 스티칭된다. 상기 설명된 바와 같이, 호흡(센서들) 트레이스들은, 도전성 잉크 패턴의 신장에 의한 저항성에서의 변화를 갖는, 도전성의 변화의 이점을 취하기 위해, 신장 가능한 도전성 잉크 패턴들로 형성될 수 있다. 이러한 예에서, 스레드들의 봉제 패턴은, 스티치가 섬유와 함께 살짝 길어지게 허용된 대략 35-40도 지그-재그 패턴을 포함한다. 일부 예에서, 도전성 스레드는 금속성 도전성 스레드이다. 각각의 터닝 포인트에서(물결 패턴에서) 형성된 각도 및 패턴의 폭은 사용된 직물에 의존할 수 있다. 일반적으로, 직물의 더욱 신장 가능할수록, 각도는 더 작다. 스레드들의 개수는 변할 수 있다; 일반적으로, 임의의 개수의 스레드들이, 예컨대, 연결되어야 하는 센서들 및 센서들의 핀들의 개수에 따라서, 사용될 수 있다. 스레드들은 전형적으로, 의복에 바로 봉재된다. 스레드의 전기 절연은, 상기 설명된 바와 같이, 스레드 상의 외부 코팅(예컨대, 실리콘, 폴리에스테르, 코튼, 등)에 의해 그리고/또는 절연 접착제의 층에 의해 획득될 수 있다. 스레드 커넥터들은 또한, 상기 설명된 바와 같이, 전사의 일부로서 사용될 수 있다. 예컨대, 도전성 스레드는, 의복의 동일한 섬유로 만들어진 밴드 상에 봉재될 수 있고, 그런 다음에 열 프로세스에 의해, 예컨대, 접착제의 층을 사용하여, 의복으로 전사될 수 있다.
[000277] 하나 또는 그 초과의 도전성 스레드들은 섬유(예컨대 압축 의복)에 바로 적용될 수 있거나 전사될 수 있다(예컨대, 그런 다음에 의복에 부착되는, 섬유의 패치 또는 다른 재료). 도전성 스레드들은 봉재되기 전에 절연될 수 있다(예컨대, 에나멜 처리될 수 있다). 일부 변형들에서, 도전성 스레드는 섬유 또는 다른 기판 상에 봉재되기 전에 그룹핑될 수 있다. 예컨대, 복수의(예컨대, 2, 3, 4, 5, 등) 스레드들은 절연되고 서로 와인딩될 수 있으며, 그런 다음에 압축 섬유와 같은 기판 내에 스티칭될 수 있다. 예컨대, 일 변형에서, 장치는, 센서 모듈/관리기를 포함하여, 장치 상의 회로망(예컨대, 마이크로칩) 내에 피딩되는 입력부들을 갖는, IMU 및 2개의 EMG들을 갖는 의복을 포함한다. 컴포넌트들은 동일한 전기 '라인' 상에서 작동될 수 있으며, 라인은, 기판을 통해 스티칭하기 위해 함께 결합된, 복수의 전기적으로 도전성인 스레드들이다. 일 예에서, 2개의 마이크로칩들은 4개의 와이어들로 만들어진 동일한 '라인'에 의해 작동될 수 있으며, 각각의 와이어는 서로로부터 전기적으로 격리된다. 재료를 스티칭할 때, 스티치는 와이어들의 2개의 세트들로 형성될 수 있다; 기계적 재봉 디바이스들로부터 이해되는 바와 같이, 하나는 기판의 상부에 있고, 하나는 기판의 아래에 있다; 일부 변형들에서, 도전성 스레드로 형성된 스티치는 상부 도전성 스레드(또는 도전성 스레드들의 그룹) 및 하부 도전성 스레드(또는 도전성 스레드들의 그룹)를 포함할 수 있으며, 상부 도전성 스레드(들)는 주로 상부 표면 상에 있고, 하부 도전성 스레드(들)는 주로 하부 표면 상에 있다(그러나, 다른 쪽과 맞물리기 위해 한쪽 또는 양쪽 다 기판을 통과할 수 있다).
[000278] 예컨대, 도전성 스레드는, 4번 꼬아지고 에나멜 처리된(따라서 서로로부터 전기적으로 격리된) 와이어들 - 와이어들은 (실리콘 또는 물 기반의) 바인딩 용액으로 커버되거나 자켓에 의해 보호됨 - 로 만들어진 매우 미세한(예컨대, 0.7밀리미터 게이지/두께) '와이어' - 이는 약 0.9 밀리미터의 총 직경을 갖음 - 를 포함할 수 있다. 도전성 와이어는 물결(예컨대, 지그-재그) 패턴, 예컨대, 지그-재그의 다리들 사이에 45 내지 90도 각도들을 갖는 패턴으로 섬유 또는 기판 상에 바로 봉재될 수 있다. 일부 예에서, 패턴은 재료(예컨대, 섬유)의 기판 상에 형성되고, 의복에 부착된다. 예컨대, 기판은 1cm 내지 3cm의 섬유의 자체-접착 스트립일 수 있다.
센서 관리기/모듈
[000279] 본원에서 설명되는 장치들(예컨대, 의복들) 중 임의의 장치는, 도 43a에 개략적으로 도시된, 의복 상의 센서들(전극들, 등을 포함)을, 일부 변형들에서는 스마트폰 또는 다른 모바일 디바이스를 포함하여, 프로세서에 연결시키는 센서 관리기(SM 또는 SMS)를 포함할 수 있다. 센서 관리기는, 센서화된 압축 의복(예컨대, 셔츠)의 일부인 인쇄 회로 보드(PCB)일 수 있고, 셔츠 뒤에 위치된, 예컨대, 도 1b, 2b, 3b, 및 4b에 예시된 바와 같이 목 바로 아래에 위치된 (도 43b에 도시된 바와 같이) 단단한 케이스 내에 내장될 수 있다. 이는, 셔츠 전체에 위치된 센서들로부터 오는 데이터를 수집하고 완성하기 위해 주로 책임이 있다.
[000280] 도 43a에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(3201)을 형성하는 PCB는 PCB 상에 배열된 상이한 엘리먼트들, 예컨대, 마이크로제어기(3203)(예컨대, CY8C5 마이크로제어기(68핀)) 및 폰 모듈(3205)(금속화된 드릴), 타이트들(3211)(노출된 납땜 가능한 금속 지역), 및 센서들(3207, 3209)(스레드들과의 연결부)과의 모든 연결부들을 포함할 수 있다.
[000281] 예컨대, 센서들로부터 오는 전기 신호들은 셔츠 섬유 상에 봉재된 또는 동일한 재료로 만들어진 테이프(예컨대, 패치) 상에 봉재된 도전성 스레드들에 의해 운반될 수 있다. 이러한 스레드들 모두는 SM PCB에 도착할 수 있고, 커넥터들, 또는 봉재된/납땜된 주변의 금속화된 드릴들을 사용하여 SM PCB에 연결될 수 있다. 본원에서 예시된 SMS와 반대로, 센서들이 폰 모듈에 직접 연결되는 SM 아키텍처는 상대적으로 많은 개수의 핀들(3205)(예컨대, 센서들로부터 오는 각각의 트레이스/스레드에 대해 하나)을 수반할 것이다. 이는, 센서들의 개수 및 유형을 제한할 수 있고, 시스템 안정성을 손상시킬 수 있다. 본원에서 설명되는 아키텍처는, SM PCB 상에 위치될 수 있는 상이한 유형들의 연결부들(예컨대, 3207, 3209)을 사용하여, 센서들로부터 오는 트레이스들(예컨대, 스레드들)의, 마이크로제어기로의 직접적인 연결을 허용한다. 이러한 방식은, 모든 센서들 신호들이 마이크로제어기에 의해 수집될 수 있고(종합될 수 있고), 그러면 이는, 디지털 UART 통신을 유지하기 위한 오직 2개의 핀들(3205)을 사용하여, 프로세싱된 데이터를 모바일 프로세서(예컨대, 스마트폰) 모듈에 통신할 것이다. 이러한 해결책은 센서들의 개수의 유형을 제한하지 않는다.
[000282] 상기 도 43a에 도시된 바와 같이, 이러한 개략도는, 사용될 수 있는 모바일 프로세서(예컨대, 스마트폰)에 대한 여성형 커넥터를 도시한다. 이러한 예에서, SMS(Sensor Management System)는 모듈/폰 상에서보다 의복에 위치될 수 있다. 따라서, 의복들 사이 또는 액세서리들 사이에서 센서들의 개수가 변하더라도, 핀들의 개수는 일정하게 남는다. 예컨대, 핀들의 개수들은, 상이한 모바일 프로세서들(폰들)에서 특정 SMS가 일반적으로 작동하게 적응시킴으로써, 일정하게(예컨대, 10-15로) 남을 수 있다.
실험 데이터
[000283] 12-리드 ECG 검출 및 호흡을 포함하는 생리학적 파라미터들을 모니터링하도록 구성되는 의복이 위에 설명된 바와 같이 이루어진다. 의복의 본체는 압착 직물(압착 직물 재료로 형성됨)이고, 10개의 ECG 전극들(가슴에 6개, 각각의 팔에 하나씩, 그리고 각각의 다리에 하나씩)이 도 2a 또는 3a에 도시된 바와 같이 로케이팅된다. 추가로, 도전성 입자가 가득 채워진 탄성 재료로 형성되고 착용한 경우 횡경막(diaphragm) 근처에 로케이팅되는 호흡 센서가 포함된다. 의복은 피실험자에게 착용되는데, 피실험자는 또한, 활동도(스트레스) 테스트 동안 12개의 리드 ECG를 측정하기 위한 표준 전극들뿐만 아니라 입 및 코 플러그들을 통해 호흡을 측정하기 위한 마스크를 착용한다. 환자는 또한, 물리적 활동을 수행하는 동안이라 하더라도 피부에 대한 적소에 전극들을 유지하는 것을 돕기 위해, 가슴의 중앙에 지지 디바이스(팽창 가능함)를 그리고 셔츠 위에 지지 의복(하니스)을 착용한다.
[000284] 환자는 저항성 사이클의 페달을 밟을 것을 요청받고, 표준 12-리드 ECG 및 혈량측정법을 사용하여 측정이 이루어지며, 위에 설명된 바와 같은 통합형 센서들을 갖는 의복을 이용하여 이루어지는 동시 판독들에 비교된다. 의복 아래에 착용된 (표준) ECG 머신의 표준 리드들 간의 잠재적 간섭에도 불구하고, 본원에 설명된 생리학적 모니터링 의복은, 그 외의 표준 (제어) 디바이스들과 동등하게 또는 그보다 더 양호하게 수행한다.
[000285] 예컨대, 도 48a(좌측에 있음)는 표준 12-리드 ECG(I, II, III, aVR, aVL, aVF)의 6개의 리드들에 대한 ECG 결과들을 도시하고, 이들에 바로 인접하여 도 48b에서, 설명된 바와 같은 의복을 사용하여 6개의 리드들이 기록된다. 제어 (기준) 디바이스와 의복 간에 우수한 대응이 존재한다.
[000286] 호흡은 또한, 도 47a에 도시된 바와 같이, 호흡 센서를 사용하여 의복으로부터 측정된다. 의복은, 의복으로부터 (복부 및 흉곽에서) 측정된 2개의 부위로부터의 베이스라인, 작업부하(증가되는 저항에 대해 페달을 밟는 것) 및 복원 간의 호흡 패턴들에서의 주목할 만한 변화들을 검출한다. 표준 혈량측정법과 의복 간에 비교가 이루어지며, 이는 도 47b에 도시된다. 기술들 둘 모두는, 검사된 에폭(epoch)들 각각 동안 대략적으로 동등한 분당 숨들을 측정한다.
[000287] 본원에서, 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트 "위"에 있는 것으로 지칭되는 경우, 피처 또는 엘리먼트는 다른 피처 또는 엘리먼트 바로 위에 있을 수 있거나 또는 개재 피처들 및/또는 엘리먼트들이 또한 존재할 수 있다. 대조적으로, 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트 "바로 위"에 있는 것으로 지칭되는 경우에는, 어떠한 개재 피처들 또는 엘리먼트들도 존재하지 않는다. 또한, 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트에 "연결", "부착", 또는 "커플링"된 것으로 지칭되는 경우, 피처 또는 엘리먼트는 다른 피처 또는 엘리먼트에 직접 연결, 부착, 또는 커플링될 수 있거나 또는 개재 피처들 또는 엘리먼트들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대조적으로, 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트에 "직접 연결", "직접 부착", 또는 "직접 커플링"된 것으로 지칭되는 경우, 어떠한 개재 피처들 또는 엘리먼트들도 존재하지 않는다. 일 실시예에 관하여 설명되거나 또는 도시되었지만, 그렇게 설명되거나 또는 도시된 피처들 및 엘리먼트들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 또한, 다른 피처에 "인접"하게 배치되는 구조 또는 피처에 대한 참조들은, 인접 피처와 중첩되거나 인접 피처 밑에 놓이는 부분들을 가질 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인식될 것이다.
[000288] 본원에서 사용되는 용어는 오직 특정 실시예들을 설명하는 목적을 위해서이며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예컨대, 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥이 그렇지 않다는 것을 명확히 표시하지 않으면 복수 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 경우, 용어들 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이 언급된 특성들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 또는 그 초과의 다른 특성들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 그들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않음을 추가적으로 이해할 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 열거된 항목들 중 하나 또는 그 초과의 모든 결합들 및 그들 중 임의의 것을 포함하며, "/"로 축약될 수 있다.
[000289] "아래", "밑", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은, 도면들에서 예시된 바와 같은 하나의 엘리먼트 또는 특성과 다른 엘리먼트(들) 또는 특성(들)에 대한 관계를 설명하기 위한 설명의 용이성을 위해 본원에서 사용될 수도 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은, 도면들에 도시된 배향에 부가하여, 사용중이거나 동작 중인 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하도록 의도됨이 이해될 것이다. 예컨대, 도면들에서의 디바이스가 뒤집어지면, 다른 엘리먼트들 또는 특성들 "아래" 또는 "밑"과 같이 설명된 엘리먼트들은, 다른 엘리먼트들 또는 특성들 "위"에 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 배향 둘 모두를 포괄할 수 있다. 디바이스는 달리 배향(90도로 회전 또는 다른 배향들)될 수 있고, 본원에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어들은 그에 따라 해석된다. 유사하게, 용어들 "상향", "하향", "수직", "수평" 등은 달리 구체적으로 표시되지 않으면 오직 설명의 목적을 위해 본원에서 사용된다.
[000290] 다양한 피처들/엘리먼트들을 설명하기 위해 용어들 "제 1 " 및 "제 2"가 본원에서 사용될 수 있지만, 이들 피처들/엘리먼트들은 문맥이 그렇지 않다는 것을 표시하지 않으면 이들 용어들에 의해 제한되어서는 안된다. 이들 용어들은 하나의 피처/엘리먼트를 다른 피처/엘리먼트와 구별하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 교시들로부터 벗어남이 없이, 아래에 논의되는 제 1 피처/엘리먼트는 제 2 피처/엘리먼트로 지칭될 수 있고, 유사하게, 아래에 논의되는 제 2 피처/엘리먼트는 제 1 피처/엘리먼트로 지칭될 수 있다.
[000291] 본원에서 사용되는 바와 같이, 예들에서 사용되는 경우를 포함하여 명세서 및 청구항들에서, 그리고 그렇지 않다고 명백히 명시되지 않으면, 모든 수치들은 용어가 명백히 나타내지 않는다 하더라도 단어 "약" 또는 "대략적으로"로 서문이 쓰여진 것으로 읽힐 수 있다. 어구 "약" 또는 "대략적으로"는, 설명된 값 및/또는 포지션이 합당한 기대 범위의 값들 및/또는 포지션들 내에 있다는 것을 표시하기 위한 크기 및/또는 포지션을 설명할 때 사용될 수 있다. 예컨대, 수치 값은, 언급된 값(또는 값들의 범위)의 +/- 0.1%인 값, 언급된 값(또는 값들의 범위)의 +/- 1%인 값, 언급된 값(또는 값들의 범위)의 +/- 2%인 값, 언급된 값(또는 값들의 범위)의 +/- 5%인 값, 언급된 값(또는 값들의 범위)의 +/- 10%인 값 등을 가질 수 있다. 본원에서 인용되는 임의의 수치적 범위는 그들에 포함되는 모든 하위-범위들을 포함하는 것으로 의도된다.
[000292] 다양한 예시적인 실시예들이 위에서 설명되었지만, 청구항들에 의해 설명된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다수의 변경들 중 임의의 변경이 다양한 실시예들에 대해 이루어질 수 있다. 예컨대, 설명된 다양한 방법 단계들이 수행되는 순서는 대안적인 실시예들에서 종종 변경될 수 있으며, 다른 대안적인 실시예들에서는, 하나 또는 그 초과의 방법 단계들이 완전히 생략될 수 있다. 다양한 디바이스들 및 시스템 실시예들의 선택적 특성들은 몇몇 실시예들에서는 포함될 수 있고 다른 실시예들에서는 포함되지 않을 수 있다. 따라서, 전술한 설명은 주로 예시적인 목적들을 위해 제공되며, 청구항들에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
[000293] 본원에 포함된 예들 및 예시들은, 요지가 실시될 수 있는 특정 실시예들을 제한으로서가 아닌 예시로서 나타낸다. 언급된 바와 같이, 다른 실시예들이 활용될 수 있고 그리고 도출될 수 있음으로써, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 구조적 및 논리적 치환들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 요지의 그러한 실시예들은, 실제로 하나 초과가 개시되는 경우, 임의의 단일 발명 또는 발명적 개념으로 본 출원의 범위를 임의적으로 제한하는 것으로 의도함이 없이 단지 편의를 위해 개별적으로 또는 집합적으로 용어 "발명"으로서 본원에서 지칭될 수 있다. 따라서, 본원에서 특정 실시예들이 예시 및 설명되었지만, 도시된 특정 실시예들에 대해, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 어레인지먼트가 치환될 수 있다. 본 개시내용은 다양한 실시예들의 임의의 적응들 또는 변형들 및 모든 적응들 또는 변형들을 커버하도록 의도된다. 본원에 구체적으로 설명되지 않은 위의 실시예들의 결합들 및 다른 실시예들은, 위의 설명을 검토할 시 당업자들에게 명백할 것이다.

Claims (67)

  1. 착용자의 부위 호흡(regional respiration)을 모니터링하도록 적응된 의복(garment)으로서,
    압착 직물(compression fabric)을 포함하는 의복 본체(garment body) ― 상기 본체는 압착 의복으로서 구성됨 ―;
    상기 본체의 상이한 부위들상에 배열된 복수의 호흡 센서들 ― 각각의 호흡 센서는 도전성 잉크가 가득 채워진 탄성 리본, 상기 탄성 리본의 각각의 단부에 있는 전기 커넥터 및 압착 직물의 피스(piece)를 포함하는 커버를 포함함 ―; 및
    상기 본체상에 배치된 센서 모듈 인터페이스를 포함하며, 각각의 호흡 센서는 상기 센서 모듈 인터페이스에 연결되며, 추가로 상기 모듈 인터페이스는 호흡 센서들의 전기 저항의 변화들을 검출하기 위한 센서 관리자 유닛과 연결되도록 구성되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 호흡 센서들은 6개 이상 호흡 센서들을 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 호흡 센서들은 상기 본체의 앞쪽 또는 뒷쪽, 위쪽 또는 아래쪽, 우측 또는 좌측 부위들에 개별적으로 배열되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 의복은 셔츠로서 구성되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 호흡 센서들은 상기 의복 본체에 부착된 압착 직물의 개별 피스상에 형성된 스티치 지그재그 커넥터(stitched zig-zag connector)를 통해 상기 센서 모듈 인터페이스에 연결되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  6. 제 1항에 있어서, 추가로 상기 호흡 센서들은 압착 직물의 커버로 밀폐되며 상기 의복 본체의 표면에 부착되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 호흡 센서는 피실험자 숨(breathe)으로서 상기 센서를 통해 저항을 변화시키도록 구성되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 호흡 센서들의 호흡 센서들 각각이 상기 호흡 센서의 단부에서 연결되는 기준 라인을 더 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 의복 본체의 내부 표면상에서 적어도 하나의 ECG 전극을 더 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 의복 본체의 내부 표면상에서 도전성 잉크 재료로 형성된 ECG 전극을 더 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 모듈 인터페이스와 관련하여 센서 관리자 유닛을 유지하도록 구성되는, 상기 의복 본체상의 포켓을 더 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 호흡 센서들은 상기 의복의 좌측에서 병렬로 배열된 제 1의 복수의 호흡 센서들 및 상기 의복의 우측에서 병렬로 배열된 제 2의 복수의 호흡 센서들을 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 의복 본체에 부착된 압착 직물의 개별 피스상에 형성된 스티치 지그재그 커넥터를 더 포함하며, 상기 스티치 지그재그 커넥터는 정현파 또는 지그재그 패턴으로 상기 압착 직물의 개별 피스에 꿰매진 복수의 절연 와이어들을 포함하며, 추가로 상기 복수의 호흡 센서들의 각각의 호흡 센서는 상기 복수의 절연 와이어들 중 하나의 절연 와이어에 연결되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 호흡 센서들의 각각의 호흡 센서는 상기 압착 직물의 피스를 포함하는 커버내에 밀폐되며 상기 의복 본체에 부착되는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  15. 제 1항에 있어서, 각각 호흡 센서는 상기 도전성 잉크 및 10 % 미만의 바인더가 가득 채워진 상기 탄성 리본을 포함하는, 착용자의 부위 호흡을 모니터링하도록 적응된 의복.
  16. 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템으로서,
    압착 직물을 포함하는 의복 본체 ― 상기 의복 본체는 몸통에 착용될 압착 의복으로서 구성됨 ―;
    상기 의복이 착용될 때 착용자 가슴의 좌측 가슴 부위를 가로질러 연장하는 제 1 곡선으로 상기 의복 본체상에 배열된 6개의 전기 센서들의 제 1 세트 ― 각각의 전기 센서는 상기 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크 전극을 포함함 ― ;
    상기 전기 센서들의 제 1 세트 위에 착용되도록 구성된 지지 하니스(support harness);
    상기 지지 하니스와 상기 전기 센서들의 제 1 세트 사이에 착용되도록 구성되는 확장가능한 지지 구조체;
    상기 의복 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 오른팔 전극; 및
    상기 의복 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 왼팔 전극을 포함하며,
    각각의 전기 센서는 상기 전기 센서들로부터 센서 관리자 유닛으로 데이터를 통신하도록 구성된 센서 모듈 인터페이스에 연결되는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제 2 곡선으로 상기 본체상에 배열된 6개의 전기 센서들의 제 2 세트를 더 포함하며, 상기 제 2 세트는 상기 제 2 곡선에 인접한, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 지지 하니스는 상기 의복 본체내에 통합되는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 지지 하니스는 상기 의복 본체로부터 분리되며 상기 의복 본체위에 착용되도록 구성되는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 지지 하니스는 탄성 부위들에 의해 연결된 강성 부위들을 포함하는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  21. 제 16항에 있어서, 상기 확장가능한 지지 구조체는 팽창 가능한, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 확장가능한 지지 구조체는 자체 팽창가능한, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  23. 제 16항에 있어서, 상기 전기 센서들 각각은 접착제 층; 도전성 입자들을 약 40-60%, 바인더를 약 30-50%, 용매를 약 3~7%, 그리고 증점제(thickener)를 약 3~7% 가진 도전성 잉크층; 및 상기 도전성 잉크와 상기 접착제사이의 구배 부위(gradient region )를 포함하며, 상기 구배 부위는 상기 도전성 잉크와 상기 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 상기 도전성 잉크의 농도는 상기 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 상기 탄성 접착제층으로 갈수록 감소하는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  24. 제 16항에 있어서, 상기 전기 센서들은 상기 의복 본체에 부착된 압착 직물의 개별 피스상에 형성된 스티치 지그재그 커넥터(stitched zig-zag connector)를 통해 상기 센서 모듈 인터페이스에 연결되는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  25. 제 16항에 있어서, 도전성 잉크가 가득 채워진 탄성 리본, 상기 탄성 리본의 각각의 단부에 있는 전기 커넥터 및 압착 직물의 피스를 포함하는 커버를 포함하는 적어도 하나의 호흡 센서를 더 포함하는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  26. 제 16항에 있어서, 상기 지지 하니스는 스트랩(strap)이고 상기 확장가능한 지지 구조체는 남성 가슴에 사용하기 위한 크기를 가지는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  27. 제 16항에 있어서, 상기 지지 하니스는 브래지어인, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  28. 제 16항에 있어서, 상기 확장가능한 지지 구조체는 여성 가슴에 사용하기 위한 크기를 가지는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  29. 착용자의 심전도(ECG)를 연속적으로 모니터링하도록 적응된 의복으로서,
    직물을 포함하는 의복 본체 ― 상기 의복 본체는 상기 착용자의 몸통에 대하여 셔츠를 유지하기 위한 압착 의복으로서 구성됨 ―;
    상기 셔츠가 착용될 때 착용자의 가슴의 좌측 가슴 부위를 가로질러 연장하는 제 1 곡선으로 상기 의복 본체상에 배열된 6개의 전기 센서들의 제 1 세트 ― 각각의 전기 센서는 상기 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크 전극을 포함함 ― ;
    제 2 곡선으로 상기 의복 본체상에 배열된 6개의 전기 센서들의 제 2 세트 ― 상기 제 2 세트는 상기 제 2 곡선에 인접함 ―;
    상기 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 오른팔 전극; 및
    상기 본체의 내부 표면상에 인쇄되는 도전성 잉크로 형성된 왼팔 전극을 포함하며,
    각각의 전기 센서는 상기 전기 센서들로부터 센서 관리자 유닛으로 데이터를 통신하도록 구성된 센서 모듈 인터페이스에 연결되는, 착용자의 심전도(ECG)를 모니터링하기 위한 의복 시스템.
  30. 웨어러블 전자 디바이스로서,
    압착 직물을 포함하는 의복; 및
    상기 의복상의 적어도 하나의 신장 가능한 도전성 잉크 패턴을 포함하며;
    상기 도전성 잉크 패턴은,
    도전성 입자들을 약 40-60%, 바인더를 약 30-50%, 용매를 약 3-7%, 그리고 증점제를 약 3~7%를 가진 도전성 잉크층,
    상기 의복상의 탄성 접착제층, 및
    상기 도전성 잉크와 상기 접착제사이의 구배 부위를 포함하며, 상기 구배 부위는 상기 도전성 잉크와 상기 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 상기 도전성 잉크의 농도는 상기 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 상기 탄성 접착제층으로 갈수록 감소하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 탄성층의 두께는 상기 구배 부위의 두께보다 더 두꺼우며, 상기 도전성 잉크층의 두께는 상기 탄성 층의 두께보다 얇은, 웨어러블 전자 디바이스.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 의복은 피실험자의 본체상에 상기 의복의 안정하고 연속적인 포지셔닝을 허용하기 위하여 상기 피실험자의 본체 표면상에 약 3 mmHg 내지 약 70 mmHg의 압력을 가하도록 구성되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 입자들은 카본 블랙의 입자들을 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  34. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 입자들은 카본 블랙, 그래핀, 흑연,은 금속 분말, 구리 금속 분말 또는 철 금속 분말 중 하나 또는 그 초과의 입자들을 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  35. 제 30항에 있어서, 상기 바인더는 아크릴계 바인더를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  36. 제 30항에 있어서, 상기 용매는 프로필렌 글리콜을 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  37. 제 30항에 있어서, 상기 증점제는 폴리우레탄 증점제를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  38. 제 30항에 있어서, 상기 탄성 접착제는 전기 절연성인 열가소성 접착제 수성 아교를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  39. 제 30 항에 있어서, 적어도 부분적으로 상기 도전성 잉크층 위에서 절연 수지를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  40. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 잉크 패턴은 도전성 잉크의 복수의 층들을 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  41. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 트레이스(trace)의 저항률은 약 10K KOhms/square 미만인, 웨어러블 전자 디바이스.
  42. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 패턴의 저항률은 적용되는 스트레치(stretch)에 따라 다른, 웨어러블 전자 디바이스.
  43. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 잉크 패턴은 파손없이 나머지 길이의 500%까지 신장하도록 구성되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  44. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 잉크 패턴은 센서로서 형성되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  45. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 잉크 패턴은 트레이스로서 형성되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  46. 제 30항에 있어서, 상기 도전성 잉크 패턴은 전극으로서 구성되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  47. 제 30 항에 있어서, 상기 의복에 커플링되고 한 단부가 상기 도전성 잉크 패턴에 연결되는 도전성 스레드를 더 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  48. 웨어러블 전자 디바이스로서,
    압착 직물을 포함하는 의복; 및
    약 10 Kohms/square 미만의 시트 저항률을 가진, 상기 의복상의 적어도 하나의 신장가능한 도전성 잉크 패턴을 포함하며;
    상기 도전성 잉크 패턴은 파손 없이 적어도 약 200% 미만 까지 신장가능하며;
    상기 도전성 잉크 패턴은,
    도전성 입자들을 약 40-60%, 바인더를 약 30-50 %, 용매를 약 3-7%, 그리고 증점제를 약 3~7%를 가진 도전성 잉크층,
    상기 의복상의 탄성 접착제층,
    상기 도전성 잉크와 상기 접착제사이의 구배 부위 ― 상기 구배 부위는 상기 도전성 잉크와 상기 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 상기 도전성 잉크의 농도는 상기 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 상기 탄성 접착제층으로 갈수록 감소함 ―; 및
    상기 도전성 잉크층의 적어도 일부분위의 절연성 수지를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  49. 제 48항에 있어서, 상기 도전성 입자들은 카본 블랙, 그래핀, 흑연,은 금속 분말, 구리 금속 분말 또는 철 금속 분말 중 하나 또는 그 초과의 입자들을 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  50. 제 48항에 있어서, 상기 바인더는 아크릴계 바인더를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  51. 제 48항에 있어서, 상기 용매는 프로필렌 글리콜을 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  52. 제 48항에 있어서, 상기 증점제는 폴리우레탄 증점제를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  53. 제 48항에 있어서, 상기 탄성 접착제는 전기 절연성인 열가소성 접착제 수성 아교를 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  54. 제 48항에 있어서, 상기 도전성 잉크 패턴은 전극으로서 구성되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  55. 제 48항에 있어서, 상기 의복에 커플링되고 한 단부가 상기 도전성 잉크 패턴에 연결되는 도전성 스레드를 더 포함하는, 웨어러블 전자 디바이스.
  56. 웨어러블 전자 디바이스로서,
    압착 직물을 포함하는 의복;
    상기 의복상의 적어도 하나의 신장 가능한 도전성 잉크 패턴 ― 상기 도전성 잉크 패턴은 도전성 입자들을 약 40-60%, 바인더를 약 30-50 %, 용매를 약 3-7%, 그리고 증점제를 약 3~7%을 가진 도전성 잉크층, 상기 의복상의 탄성 접착제층, 및 상기 도전성 잉크와 상기 접착제사이의 구배 부위를 포함하며, 상기 구배 부위는 상기 도전성 잉크와 상기 접착제의 비균질 혼합물을 포함하며, 상기 도전성 잉크의 농도는 상기 도전성 잉크층에 근접한 부위로부터 상기 탄성 접착제층으로 갈수록 감소함 ―; 및
    상기 압착 직물에 커플링되고 하나의 단부 부위가 상기 도전성 잉크에 전기적으로 연결되는 도전성 스레드를 포함하며, 상기 도전성 스레드는 정현파 또는 지그재그 패턴으로 의복을 따라 연장되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  57. 제 56항에 있어서, 상기 도전성 스레드는 상기 압착 직물상에 꿰매지는, 웨어러블 전자 디바이스.
  58. 제 56항에 있어서, 상기 도전성 스레드는 상기 압착 직물상에 접착제로 접착되는, 웨어러블 전자 디바이스.
  59. 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스로서,
    도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게 된 길이부(elongate length ) ― 상기 도전성 재료는 바인더 및 상기 도전성 재료의 약 85% 내지 약 99%의 도전성 입자들을 포함하며, 상기 바인더는 도전성 재료의 0.1% 내지 15%임 ―;
    상기 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게된 길이부의 제 1 단부에 부착된 제 1 금속 커넥터;
    상기 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게된 길이부의 제 2 단부에 부착된 제 2 금속 커넥터; 및
    상기 도전성 재료가 가득 채워진 탄성 직물의 길게된 길이부위의 커버링을 포함하며, 상기 커버링은 압착 직물을 포함하는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  60. 제 59항에 있어서, 상기 지그재그 또는 정현파 패턴으로 압착 직물의 길이부에 꿰매지고 상기 제 1 금속 커넥터에 전기적으로 커플링된 도전성 스레드를 더 포함하는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  61. 제 59항에 있어서, 상기 지그재그 또는 정현파 패턴으로 압착 직물의 제 1 길이부에 꿰매지고 상기 제 1 금속 커넥터에 전기적으로 커플링된 제 1 도전성 스레드, 및 지그재그 또는 정현파 패턴으로 압착 직물의 제 2 길이부에 꿰매지고 상기 제 2 금속 커넥터에 전기적으로 커플링된 제 2 도전성 스레드를 더 포함하는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  62. 제 59항에 있어서, 상기 도전성 입자들은 카본 블랙 입자들을 포함하는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  63. 제 59항에 있어서, 상기 도전성 입자는 카본 블랙, 그래핀, 흑연 및 산화물로 코팅된 운모를 구성된 그룹으로부터 선택되는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  64. 제 59항에 있어서, 상기 도전성 입자들은 약 90 % 내지 99 %이며, 상기 바인더는 0.1% 내지 10%인, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  65. 제 59항에 있어서, 상기 바인더는 아크릴 및 수성 폴리우레탄으로부터 선택되는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  66. 제 59항에 있어서, 상기 디바이스는 자신의 길이들이 2배보다 크게 길어진 이후에 1% 미만의 전기 히스테리시스를 갖는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
  67. 제 59 항에 있어서, 상기 탄성 직물의 길게 된 길이부는 자신의 길이가 2배보다 크게 길어진 이후 1 초 미만에 자신의 원래 길이로 되돌아가는, 웨어러블 직물 스트레인 게이지 디바이스.
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