(57)【要約】  対象物に加えられる力又は圧力を検出するための装置が開示される。装置２００は、複数の第１の圧力センサ１０３を上に有する第１の可撓性基板層１０１と、複数の第１の導電性トラック１０２と、を含み、複数の第１の導電性トラックは、複数の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘルメットに加えられる力を検出するための装置であって、前記装置は、
複数の第１の圧力センサを上に設ける第１の可撓性基板層と、
複数の第１の導電性トラックと、を含み、
前記複数の第１の導電性トラックは、前記複数の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される、装置。
【請求項２】
対象物に加えられる力又は圧力を検出するための装置であって、前記装置は、
複数の第１の圧力センサを上に設ける第１の可撓性基板層と、
複数の第１の導電性トラックと、を含み、
前記複数の第１の導電性トラックは、前記複数の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される、装置。
【請求項３】
前記複数の第１の導電性トラックは、複数の第１の電極及び複数の第２の電極を含み、各第１の電極及び各第２の電極は、前記複数の第１の圧力センサの単一の圧力センサと電気的に接触している、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
各第１の電極は、各圧力センサの第１の側と物理的に接触し、各第２の電極は、各圧力センサの第２の側と物理的に接触している、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の側が前記第２の側の反対側にある、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の第１の圧力センサは、センサ層を形成する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の第１の圧力センサは、感圧インクを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記感圧インクは、印刷又はスクリーン被覆の感圧インクスポットを含み、前記インクスポットは、圧力変化に応じて電気抵抗を変化させるように配置された、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の第１の導電性トラックがトラック層を形成する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記トラック層は、前記第１の基板層と前記複数の第１の圧力センサとの間に位置する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の第１の導電性トラックが、はんだ、導電性接着剤、異方性導電性テープのいずれか１つを用いて前記第１の基板層に塗布される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数の第１の導電性トラックは、インクジェット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷の印刷プロセスのいずれか１つを用いて前記第１の基板層上に印刷される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の第１の導電性トラックは、銀、又は銅、アルミニウム及び導電性炭素の１つ以上を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の第１の導電性トラック及び／又は前記第１の圧力センサを保護するための第１のシーリング層をさらに含む、請求項１〜１３のいずれかの１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の第１の圧力センサのうちの少なくとも１つの圧力センサが、円状である、請求項１〜１４のいずれかの１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記複数の第１の圧力センサのうちの少なくとも１つの圧力センサが、火山状、ドーム状又はドーナツ状である、請求項１〜１５のいずれかの１項に記載の装置。
【請求項１７】
複数の第２の圧力センサを上に設ける第２の可撓性基板層と、
複数の第２の導電性トラックと、をさらに含み、
前記複数の第２の導電性トラックは、前記複数の第２の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される、請求項１〜１６のいずれかの１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の第２の圧力センサは、前記複数の第１の圧力センサと物理的かつ電気的に接触している、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数の第２の導電性トラックは第２のトラック層を形成し、前記複数の第２の圧力センサは感圧インクを含み、前記感圧インクは、印刷又はスクリーン被覆の感圧インクスポットを含み、前記インクスポットは、圧力変化に応じて電気抵抗を変化させるように配置される、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２のトラック層は、前記第２の基板層と前記複数の第２の圧力センサとの間に位置する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置が、次の６層：前記第１の基板層と、第１のセンサ層としての前記複数の第１のセンサと、第１のトラック層としての前記複数の第１の導電性トラックと、前記第２の基板層と、第２のセンサ層としての前記複数の第２のセンサと、第２のトラック層としての前記複数の第２の導電性トラックと、を含む単一層として形成される、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数の第１の導電性トラックと前記複数の第２の導電性トラックとの間に電気的絶縁を提供する１つ以上の誘電体層をさらに含む、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、次の８層：前記第１の基板層と、第１のセンサ層としての前記複数の第１のセンサと、第１の誘電体層と、第１のトラック層としての前記複数の第１の導電性トラックと、前記第２の基板層と、第２のセンサ層としての前記複数の第２のセンサと、第２の誘電体層と、第２のトラック層としての前記複数の第２の導電性トラックと、を含む単一層として形成される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置は、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、前記複数の第１の圧力センサから受信したデータに基づいて、衝撃の位置及び／又は衝撃の大きさ又は力を決定するように構成される、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記プロセッサは、さらにアナログ／デジタル変換回路を制御するように構成されるか、又はアナログ／デジタル変換器に電気的に接続されるように配置される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記プロセッサはさらに、
前記複数の第１の圧力センサから受信したデータを監視し、
前記データに関連する圧力又は力の値を第１の所定の閾値と比較し、
前記圧力又は力の値が第１の所定の閾値を超える場合には、時間及び／又は日付スタンプを割り当てるように構成され、
任意に、前記装置は、生データ又は処理データとして前記データを記録及び記憶するための手段をさらに含む、請求項２４又は２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記プロセッサは、前記複数の第１及び第２の圧力センサの組み合わせから受信したデータを監視するように構成される、請求項１７〜１９のいずれか１項に従属する請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記プロセッサは、前記第１の所定の閾値を超えた第１のインスタンスに対して第１の時間及び／又は日付スタンプを割り当て、前記第１の所定の閾値を超えた第２のインスタンスに対して第２の時間及び／又は日付スタンプを割り当てるようにさらに構成され、前記第１及び第２のインスタンスが異なる時刻に発生する、請求項２６又は２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記プロセッサは、前記第１の所定の閾値を超えたことを示す信号を送信するように配置され、前記信号は、前記時間及び／又は日付スタンプを含み、任意に、前記プロセッサは、前記第１の所定の閾値を超える前及び／又は後のある期間にわたってデータを送信するようにさらに配置される、請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記プロセッサは、
前記圧力又は力の値を、前記第１の所定の閾値よりも低い値を有する第２の所定の閾値と比較し、
圧力又は力の値が第１の所定の閾値と第２の所定の閾値との間にある場合、前記第２の所定の閾値を超えたことを示す信号を提供するように配置される、請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか１項に記載の装置のうちの２つを含むシステムであって、
１つの装置が第１の装置であり、他の装置が第２の装置であり、前記システムは、前記第１の装置と前記第２の装置との間に配置された間隙層をさらに含む、システム。
【請求項３２】
前記間隙層はクッション層を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記システムは、プロセッサをさらに含み、前記プロセッサは、前記第１の装置から受信したデータと第２の装置から受信したデータとの比較に基づいて、検出された力又は圧力の角度又は方向を決定するように構成される、請求項３１又は３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記プロセッサは、前記第１の装置及び前記第２の装置から受信した前記データの比較に基づいて、前記間隙層を通して伝達される力又は圧力の大きさを決定するようにさらに構成される、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記プロセッサは、前記第１の装置及び前記第２の装置から受信したデータの比較に基づいて、前記間隙層を通る力の方向の変化を決定するようにさらに構成される、請求項３３又は３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記プロセッサは、前記第１の装置から受信したデータに基づいて、衝撃の力又は圧力の大きさ及び位置を決定し、第２の装置から受信したデータに基づいて、前記間隙層を出る力又は圧力の大きさ及び位置を決定するようにさらに構成される、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記間隙層が、材料分析試験のための試験材料、又はエネルギ管理材料を含む、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３８】
前記装置に電力を供給するように配置された電源をさらに含み、任意に、前記電源の再充電を可能にする手段をさらに含む、請求項１〜３７のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項３９】
記憶又は分析のための外部装置に、圧力、位置又は力のデータのうちの少なくとも１つを送信するための通信手段をさらに含む、請求項１〜３８のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項４０】
前記圧力、位置又は力のデータは、医療、保険、スポーツ健康及び性能分析、医療法的事例、陳述書、材料試験及び分析及び認証に用いるのに適している、請求項３９に記載の装置又はシステム。
【請求項４１】
前記通信手段が、無線通信手段、任意にブルートゥースを含む、請求項３９又は４０に記載の装置又はシステム。
【請求項４２】
前記外部装置は、モバイル無線通信装置又はサーバである、請求項２９〜４１のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項４３】
１つ以上のジャイロスコープ及び／又は加速度計をさらに含む、請求項１〜４２のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項４４】
前記１つ以上のジャイロスコープ及び／又は加速度計によって提供されるデータに基づいて、前記ヘルメットの着用者の頭部に加えられる回転力を決定するように構成されたプロセッサをさらに含む、請求項４３に記載の装置又はシステム。
【請求項４５】
前記プロセッサは、１つ以上のジャイロスコープ及び／又は加速度計によって提供されるデータに基づいて、前記ヘルメットの動きの速度を決定するようにさらに構成されかつ／又は前記着用者の身体に対するヘルメットの動き及び前記着用者の頭部の所定の位置を決定するようにさらに構成される、請求項４４に記載の装置又はシステム。
【請求項４６】
前記複数の第１の導電性トラックは、外部装置への電気的接続のための第１の接続点を含む、請求項１〜４５のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項４７】
前記複数の第２の導電性トラックは、外部装置への電気的接続のための第２の接続点を含む、請求項３１〜４６のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項４８】
前記外部装置は、アナログ／デジタル変換器である、請求項４６又は４７に記載の装置又はシステム。
【請求項４９】
前記外部装置はプロセッサであり、任意にマイクロプロセッサである、請求項４６又は４７に記載の装置又はシステム。
【請求項５０】
前記装置又はシステムの電力レベルを表示するインジケータをさらに含む、請求項１〜４９のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項５１】
処理手段及び／又は電力手段がハウジング内に収容される、請求項１〜５０のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項５２】
前記ヘルメットの着用者に関する個人データを受信し記憶する手段をさらに含む、請求項１〜５１のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項５３】
前記個人データは、個人の詳細及び／又は医療情報を含む、請求項５２に記載の装置又はシステム。
【請求項５４】
前記医療情報が、アレルギ情報、血液型、ＮＨＳ番号、緊急連絡先の詳細情報、近親者のうちの１つ以上を含む、請求項５３に記載の装置又はシステム。
【請求項５５】
前記装置又はシステムが、ヘルメットの内側裏地を形成するように配置される、請求項１〜５４のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項５６】
前記対象物は、前記装置の着用者の身体部分である、請求項２に従属する請求項１〜５５のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項５７】
前記身体部分が頭部である、請求項５６に記載の装置又はシステム。
【請求項５８】
前記身体部分が足である、請求項５３に記載の装置又はシステム。
【請求項５９】
前記装置が、履物のための中敷の一部を形成するように配置される、請求項１〜５４のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項６０】
前記対象物が車両の一部である、請求項２に従属する請求項１〜５９のいずれか１項に記載の装置又はシステム。
【請求項６１】
前記対象物は、前記車両のヘッドレストである、請求項６０に記載の装置又はシステム。
【請求項６２】
請求項１〜５４又は５８〜５９のいずれか１項に記載の装置又はシステムを含む履物又は中敷。
【請求項６３】
請求項１〜５７のいずれか１項に記載の装置又はシステムを含むヘルメット。
【請求項６４】
前記装置又はシステムは、前記ヘルメットの複数の層の間に少なくとも部分的に配置される、請求項６３に記載のヘルメット。
【請求項６５】
前記ヘルメットは、スポーツ、レクリエーション、現場実習、探検、サイクリング、ロッククライミング、アイスホッケー、アメリカンフットボール、モータスポーツ、ウォータースポーツ、スノースポーツ、乗馬、カヤック、ラグビー、スキー、武術、ボクシング、建設工事、ラグビー、クリケット、トレーニング、パフォーマンスワーク、安全のためのものである、請求項６３又は６４に記載のヘルメット。
【請求項６６】
請求項１〜５６のいずれか１項に記載の装置又はシステムを含む衣料品。
【請求項６７】
請求項１〜５６のいずれか１項に記載の装置又はシステムを含む保護服。
【請求項６８】
前記保護服が防弾服である、請求項６７に記載の保護服。
【請求項６９】
請求項３９に記載の通信手段と通信するように配置されたアプリであって、前記圧力データ又は力データの受信に応じて反応するように構成されたアプリ。
【請求項７０】
前記アプリは、前記圧力データ又は前記力データの受信に応じて、緊急サービスに自動的に連絡する、請求項６９に記載のアプリ。
【請求項７１】
前記アプリは、前記第１の所定の閾値を超える力の値を示す信号の受信に応じて、緊急サービスに自動的に連絡する、請求項２６〜２９のいずれか１項に従属する請求項６９に記載のアプリ。
【請求項７２】
前記アプリは、前記第２の所定の閾値を超える前記力の値を示す信号の受信に応じて警告を発する、請求項２９に従属する請求項６９〜７１のいずれか１項に記載のアプリ。
【請求項７３】
対象物に加えられる力又は圧力を検出する方法であって、前記方法は、
請求項２６に記載の装置を提供する工程と、
前記複数の第１の圧力センサから受信したデータを前記プロセッサを用いて監視する工程と、
前記プロセッサを用いて、前記データに関連する圧力又は力の値を第１の所定の閾値と比較する工程と、
前記圧力又は力の値が第１の所定の閾値を超える場合には、時間及び／又は日付スタンプを割り当てる工程と、を含む、方法。
【請求項７４】
前記監視する工程は、前記複数の第１及び第２の圧力センサの組み合わせから受信したデータを監視する工程を含む、請求項１７〜１９のいずれか１項に従属する請求項７３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力を検出するための装置及びシステムに関する。一実施形態では、本発明は、服装品に加えられる力を検出するための装置に関する。他の実施形態では、本発明は、車両に加えられる力を検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レクリエーションやスポーツ、商業的及び職業的な使用のためのヘルメットが知られており、よく理解されており、頭部への衝撃の程度を緩和することができると認められている。さらに、一般的な保護服（手袋、ブーツ、ボディウェア、及び帽子）は、身体のあらゆる部分への衝撃の程度を緩和することで知られている。一例として、輸送研究所（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ：ＴＲＬ）の２００９年の報告書では、自転車ヘルメットに関するこの内容を実証する証拠を記載している。
【０００３】
外傷性脳損傷（ＴＢＩ）を引き起こす事故が発生する場合、急性脳損傷の適切な治療は、いくつかの重要な段階に依存する。このような段階には、病院入院前の段階、初期トリアージ段階、後続の集中治療段階、及び集中治療後処置段階（このような集中治療後処置段階は継続リハビリテーションである）を含む。短期的及び長期的なＴＢＩの問題は、頭部への衝撃時に何が起こったかをより完全かつ正確に理解することによって緩和することができる。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１２０１２４７２０Ａ１号は、アメリカンフットボール用の、固体ワイヤ接続を用いて接続される固体センサを必要とするシステムを開示するが、その固体センサが生成することができる生体力学的データには限界がある。米国特許出願公開第２００５１７７９２９Ａ１号はまた、アメリカンフットボールヘルメットについての限られた生体力学的データを提供し、騒音問題を発生させる可能性のある複数の加速度計を用いている。米国特許出願公開第２０１４０３９３５５Ａ１号は、限られた量の生体力学的データを獲得するリアルタイム監視のためのシステムを記載している。このようなシステムには、予めロードされた衝撃プロファイルが必要である。米国特許出願公開第２０１０００５５７１Ａ１号は、着用者への爆風効果を判定するためのヘルメットを開示する。これらのヘルメットは、センサをヘルメットの外部に配置する必要がある。米国特許出願公開第２０１２１２０００９Ａ１号は、より少ない力／衝撃を監視するための指でタッチするタッチスクリーンパッドを記載している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は特許請求の範囲に記載されている。
【０００６】
一実施形態では、ヘルメットに加えられる力を検出するための装置が提供される。装置は、複数の第１の圧力センサを上に設ける第１の可撓性基板層と、複数の第１の導電性トラックと、を含み、複数の第１の導電性トラックは、複数の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される。
【０００７】
他の実施形態では、対象物に加えられる力又は圧力を検出するための装置が提供される。装置は、複数の第１の圧力センサを上に設ける第１の可撓性基板層と、複数の第１の導電性トラックと、を含み、複数の第１の導電性トラックは、複数の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される。
【０００８】
任意に、対象物は、装置の着用者の身体部分、例えば頭部又は足部である。
【０００９】
任意に、対象物は、車両の一部、例えばヘッドレスト（Ｈｅａｄｒｅｓｔ）である。
【００１０】
任意に、複数の第１の導電性トラックは、複数の第１の電極及び複数の第２の電極を含み、各第１の電極及び各第２の電極は複数の第１の圧力センサの単一の圧力センサと電気的に接触する。
【００１１】
任意に、各第１の電極は、各圧力センサの第１の側と物理的に接触し、各第２の電極は、各圧力センサの第２の側と物理的に接触している。
【００１２】
任意に、第１の側は第２の側の反対側にある。
【００１３】
任意に、複数の第１の圧力センサはセンサ層を形成する。任意に、複数の第１の圧力センサは、感圧インクを含む。
【００１４】
任意に、感圧インクは、印刷又はスクリーン被覆の感圧インクスポットを含み、インクスポットは、圧力変化に応じて電気抵抗を変化させるように配置される。
【００１５】
任意に、複数の第１の導電性トラックはトラック層を形成する。
【００１６】
任意に、トラック層は、第１の基板層と複数の第１の圧力センサとの間に位置する。
【００１７】
任意に、複数の第１の導電性トラックは、はんだ、導電性接着剤、異方性導電性テープのいずれか１つを用いて第１の基板層に塗布される。
【００１８】
任意に、複数の第１の導電性トラックは、インクジェット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷の印刷プロセスのいずれか１つを用いて、第１の基板層上に印刷される。
【００１９】
任意に、複数の第１の導電性トラックは、銅、銀、アルミニウム及び導電性カーボンのうちの１つ以上を含む。
【００２０】
任意に、装置は、複数の第１の導電性トラック及び／又は第１の圧力センサを保護するための第１のシーリング層を含む。
【００２１】
任意に、複数の第１の圧力センサのうちの少なくとも１つの圧力センサは円状である。
【００２２】
任意に、複数の第１の圧力センサのうちの少なくとも１つの圧力センサは、火山状、ドーム状又はドーナツ状である。
【００２３】
任意に、装置は、複数の第２の圧力センサを上に設ける第２の可撓性基板層と、複数の第２の導電性トラックとをさらに含み、複数の第２の導電性トラックは、複数の第２の圧力センサへの電気的接続を提供するように配置される。
【００２４】
任意に、複数の第２の圧力センサは、複数の第１の圧力センサと物理的かつ電気的に接触している。
【００２５】
任意に、複数の第２の導電性トラックは第２のトラック層を形成し、複数の第２の圧力センサは感圧インクを含み、感圧インクは印刷又はスクリーン被覆の感圧インクスポットを含み、インクスポットは、圧力変化に応じて電気抵抗を変化させるように配置される。
【００２６】
任意に、第２のトラック層は、第２の基板層と複数の第２の圧力センサとの間に位置する。
【００２７】
任意に、装置は、次の６層：第１の基板層と、第１のセンサ層としての複数の第１のセンサと、第１のトラック層としての複数の第１の導電性トラックと、第２の基板層と、第２のセンサ層としての複数の第２のセンサと、第２のトラック層としての複数の第２の導電性トラックと、を含む単一層として形成される。
【００２８】
任意に、装置は、複数の第１の導電性トラックと複数の第２の導電性トラックとの間に前記絶縁を提供する１つ以上の誘電体層を含む。
【００２９】
任意に、装置は、次の８層：第１の基板層と、第１のセンサ層としての複数の第１のセンサと、第１の誘電体層と、第１のトラック層としての複数の第１の導電性トラックと、前記第２の基板層と、第２のセンサ層としての複数の第２のセンサと、第２の誘電体層と、第２のトラック層としての前記複数の第２の導電性トラックと、を含む単一層として形成される。
【００３０】
任意に、装置は、プロセッサをさらに含み、プロセッサは、複数の第１の圧力センサから受信したデータに基づいて、衝撃の位置及び／又は衝撃の大きさ又は力を決定するように構成される。
【００３１】
任意に、プロセッサは、さらにアナログ／デジタル変換回路を制御するように構成され、又はアナログ／デジタル変換器に電気的に接続されるように配置される。
【００３２】
任意に、プロセッサは、さらに、複数の第１の圧力センサから受信したデータを監視し、前記データに関連する圧力又は力の値を第１の所定の閾値と比較し、圧力又は力の値が第１の所定の閾値を超える場合には、時間及び／又は日付スタンプを割り当てるように構成され、前記装置は、任意に生データ又は処理データとして前記データを記録及び記憶するための手段をさらに含む。
【００３３】
任意に、プロセッサは、複数の第１及び第２の圧力センサの組み合わせから受信したデータを監視するように構成される。
【００３４】
任意に、プロセッサは、第１の所定の閾値を超えた第１のインスタンスに対して第１の時間及び／又は日付スタンプを割り当て、第１の所定の閾値を超えた第２のインスタンスに対して第２の時間及び／又は日付スタンプを割り当てるようにさらに構成され、第１及び第２のインスタンスは異なる時刻に発生する。
【００３５】
任意に、プロセッサは、第１の所定の閾値を超えたことを示す信号を送信するように配置され、信号は時間及び／又は日付スタンプを含み、任意に、プロセッサは、第１の所定の閾値を超える前及び／又は後のある期間にわたってデータを送信するようにさらに配置される。
【００３６】
任意に、プロセッサは、さらに圧力又は力の値を前記第１の所定の閾値よりも低い値を有する第２の所定の閾値と比較し、圧力又は力の値が第１の所定の閾値と第２の所定の閾値との間にある場合、第２の所定の閾値を超えたことを示す信号を提供するように配置される。
【００３７】
また、本発明書には、２つのこのような装置を含むシステムであって、一つの装置が第１の装置であり、他の装置が第２の装置であり、システムは、前記第１の装置と前記第２の装置との間に配置された間隙層をさらに含む、システムが開示されている。任意に、間隙層はクッション層を含む。
【００３８】
任意に、システムは、プロセッサをさらに含み、プロセッサは、第１の装置から受信したデータと第２の装置から受信したデータの比較に基づいて、検出された力又は圧力の角度又は方向を決定するように構成される。
【００３９】
任意に、プロセッサは、第１の装置及び第２の装置から受信したデータの比較に基づいて、間隙層を通して伝達される力又は圧力の大きさを決定するようにさらに構成される。
【００４０】
任意に、プロセッサは、第１の装置及び第２の装置から受信したデータの比較に基づいて、間隙層を通る力の方向の変化を決定するようにさらに構成される。
【００４１】
任意に、プロセッサは、第１の装置から受信したデータに基づいて、衝撃の力（又は圧力）の大きさ及び位置を決定し、第２の装置から受信したデータに基づいて間隙層を出る力又は圧力の大きさ及び位置を決定するようにさらに構成されている。
【００４２】
任意に、間隙層は、材料分析試験のための試験材料、又はエネルギ管理材料を含む。
【００４３】
任意に、装置又はシステムは、装置に電力を供給するように構成された電源をさらに含み、任意に、電源の再充電を可能にする手段をさらに含む。
【００４４】
任意に、装置又はシステムは、記憶又は分析のための外部装置に、圧力、位置又は力のデータの少なくとも１つを送信するための通信手段をさらに含む。任意に、外部装置は、モバイル無線通信装置又はサーバである。
【００４５】
任意に、圧力、位置、又は力のデータは、医療、保険、スポーツ健康及びパフォーマンス分析、医療法的事例、陳述書、材料試験及び分析及び認証に用いるのに適している。
【００４６】
任意に、通信手段は、無線通信手段、任意にブルートゥース（登録商標）を含む。
【００４７】
任意に、装置又はシステムは、１つ以上のジャイロスコープ及び／又は加速度計をさらに含む。
【００４８】
任意に、装置又はシステムは、１つ以上のジャイロスコープ及び／又は加速度計によって提供されるデータに基づいて、ヘルメットの着用者の頭部に加えられる回転力を決定するように構成されたプロセッサをさらに含む。
【００４９】
任意に、プロセッサは、１つ以上のジャイロスコープ及び／又は加速度計によって提供されるデータに基づいて、ヘルメットの動きの速度を決定するようにさらに構成され、かつ／又は着用者の身体に対するヘルメットの動き及び着用者の頭部の所定の位置を決定するようにさらに構成される。
【００５０】
任意に、複数の第１の導電性トラックは、外部装置への電気的接続のための第１の接続点を含む。
【００５１】
任意に、複数の第２の導電性トラックは、外部装置への電気的接続のための第２の接続点を含む。
【００５２】
任意に、外部装置は、アナログ／デジタル変換器である。
【００５３】
任意に、外部装置は、プロセッサであり、任意にマイクロプロセッサである。
【００５４】
任意に、装置又はシステムは、装置又はシステムの電力レベルを表示するインジケータをさらに含む。
【００５５】
任意に、処理手段及び／又は電力手段はハウジング内に収容される。
【００５６】
任意に、装置又はシステムは、ヘルメットの着用者に関する個人データを受信し記憶する手段をさらに含む。任意に、個人データは、個人の詳細及び／又は医療情報を含む。任意に、医療情報は、アレルギ情報、血液型、ＮＨＳ番号、緊急連絡先の詳細情報、近親者のうちの１つ以上を含む。
【００５７】
任意に、装置又はシステムは、ヘルメットの内側裏地（ｉｎｎｅｒ  ｌｉｎｉｎｇ）を形成するように配置される。
【００５８】
任意に、この装置は、履物のための中敷の一部を形成するように配置される。
【００５９】
本明細書には、装置又はシステムを含む履物又は中敷が開示される。
【００６０】
本明細書には、装置又はシステムを含むヘルメットが開示される。任意に、装置又はシステムは、ヘルメットの複数の層の間に少なくとも部分的に配置される。任意に、ヘルメットは、スポーツ、レクリエーション、現場実習（ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  ｐｒａｃｔｉｃｅ）、探検、サイクリング、ロッククライミング、アイスホッケー、アメリカンフットボール、モータスポーツ、ウォータースポーツ、スノースポーツ、乗馬、カヤック、ラグビー、スキー、武術、ボクシング、建設作業、ラグビー、クリケット、トレーニング、パフォーマンスワーク（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｗｏｒｋ）、安全のためのものである。
【００６１】
本明細書には、装置又はシステムを含む衣服が開示される。
【００６２】
本明細書には、装置又はシステムを含む保護服が開示される。任意に、保護服は防弾服である。
【００６３】
本明細書には、通信手段と通信するように配置されたアプリであって、アプリは、圧力データ又は力データの受信に応じて反応するように構成されるアプリが開示される。任意に、アプリは、圧力データ又は力データの受信に応じて自動的に緊急サービスに連絡する。任意に、アプリは、第１の所定の閾値を超える力の値を示す信号の受信に応じて、緊急サービスに自動的に連絡する。任意に、アプリは、第２の所定の閾値を超える力の値を示す信号の受信に応じて警告を発する。
【００６４】
一実施形態では、対象物に加えられる力又は圧力を検出する方法が提供される。この方法は、装置を提供する工程と、前記複数の第１の圧力センサから受信したデータを前記プロセッサを用いて監視する工程と、前記プロセッサを用いて、前記データに関連する圧力又は力の値を第１の所定の閾値と比較する工程と、圧力又は力の値が第１の所定の閾値を超える場合には、時間及び／又は日付スタンプを割り当てる工程と、を含む。
【００６５】
任意に、監視する工程は、複数の第１及び第２の圧力センサの組み合わせから受信したデータを監視する工程を含む。
【００６６】
本発明の実施形態を、図面を参照して例として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】４層の統合積層システムを含む装置の一実施形態の分解図である。
【図２】６層の統合積層システムを含む装置の一実施形態の分解図である。
【図３】構築した図１又は図２の装置を示す。
【図４】２つの統合積層システム（図１の装置の２つ、又は図２の装置の２つ）を含むシステムの一実施形態の分解図である。
【図５】構築した図３のシステムを示す。
【図６】図５のシステムがヘルメットの一部として又はヘルメットと共に用いられる一実施形態を示す。
【図７】統合積層システムによって提供されるデータを処理するための回路の一実施形態を示す。
【図８】統合積層システムによって提供されるデータを処理するための回路の他の実施形態を示す。
【図９】直線衝撃の位置、頭部を通過する力の直線経路、及び脳を通過する力の直線経路をを示す例示的なグラフである。
【図１０Ａ】ブラックボックスの回路に接続された統合積層システムの一実施形態を示す。
【図１０Ｂ】ブラックボックスの回路に接続された統合積層システムの他の実施形態を示す。
【図１１】ブラックボックスの２つの実施形態を示す。
【図１２Ａ】統合積層システム及びブラックボックスを含む装置の一実施形態を示す。
【図１２Ｂ】複数の統合積層システム（複数の装置）及びブラックボックスを含むシステムの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
説明及び図面の全体を介して、同様の参照符号は同様の部分を指す。
【００６９】
本発明書には、対象物に加えられる力又は圧力の検出における改良に関する。一実施形態では、本発明は、ヘルメット技術の改良を表す装置であって、損傷又は衝撃の時点での、及び／又はイベント及びその直後までのイベントデータ及び生体力学的データを獲得し、より鮮明で包括的な実態を提供することができる。獲得されたデータは、多くの用途において有用である。
【００７０】
ヘルメットの特定の例が本発明の使用例として説明されているが、多くの他の用途も可能である。例えば、本発明は、身体に着用される任意の衣服又はアクセサリーなどの任意の服装に加えられる力又は圧力を検出するために用いられてもよい。これには、帽子、ボディウェア、履物、保護服が含まれる。具体的には、本発明は、靴の中敷に加えられる力又は圧力を検出するブーツ、又はヘルメットに加えられる力又は圧力を検出する保護ヘルメットに用いられ得る。本開示では、「服装」という言葉は、帽子／ヘルメット、手袋、靴下、靴などの、人が着用できるものを含むために用いられる。
【００７１】
実際、本発明は、任意の対象物又は表面に加えられる力又は圧力を検出するために有益に用いられ得る。例えば、本発明は車両との関連で用いてもよい。具体的には、本発明は、車両のヘッドレスト、又は実際に車両の他の部分に加えられる力又は圧力を検出するために用いてもよい。
【００７２】
本発明はまた、エネルギ管理材料の試験条件下における性能レベル及びデータを決定する手段を提供する。
【００７３】
力の検出技術の改良が本明細書に開示される。特に、ヘルメット着用者の頭部のような対象物を通る力の直線経路又は対象物に当てる力の角度を決定する効率的かつ正確な方法は現在存在しない。簡潔にするために、ヘルメットに関する技術の使用について説明するが、この技術は、任意の表面又は対象物に（又はこれを通して）加えられた力又は圧力を検出することが望ましい任意の用途に適用できることが理解されるであろう。
【００７４】
ヘルメットと共に又はヘルメットの一部として典型的に用いられる装置を以下に説明する。この装置は、必要とされる生体力学的情報の一部、対象物が受ける力のレベル／大きさ、及び力の位置を獲得することができる１つ以上の可撓性印刷インクセンサ回路を含む。任意に、この装置が、必要な生体力学的情報の一部を獲得することができる１つ以上の可撓性印刷インクセンサ回路を有する第２の装置を含む場合には、力の直線経路／角度を獲得することもできる。このような可撓性印刷インクセンサ回路を各々有する２つの装置を含むシステムは、以下の層を含んでもよい（例えば、各装置は基板、トラック、センサ及び任意の保護積層層を有する）。
上側
・保護積層
・センサ
・トラック
・基板
・クッション層（セパレータ）
・センサ
・トラック
・基板
下側
【００７５】
本システムは、これらの層の組み合わせを含み、圧力インクセンサが設けられる可撓性印刷電子機器を含む統合積層システムと呼んでもよい。統合積層システムの目的は、衝撃の正確な位置、衝撃力、及び前記のように２つの装置（２つのセンサ層）が用いられる場合、衝撃力の直線経路を決定する衝撃データを獲得することである。
【００７６】
層構成は、典型的には２５μｍ〜２５０μｍの厚みの基板層から始まる。任意の可撓性材料膜を用いてもよいが、上面に印刷してもよい約１００μｍ〜１２５μｍの厚みの薄い可撓性プラスチック及び／又は高分子が好ましい。好ましくは、基板層の厚さは、１００μｍである。好ましくは、基板層の厚さは５０μｍである。基板は透明又は半透明であることがさらに好ましい。基板層は、ＰＥＴ製であってもよい。
【００７７】
トラック層は、任意にＡ／Ｄコンバータへの接続を介して、プロセッサとセンサ層のセンサとの間の電気的接続を含む。トラックは、低温はんだ（例としてビスマス及び／又はスズ）、導電性接着剤又は異方性導電テープなどを用いて基板層に塗布してもよい。トラック材料は、任意の導電性材料、好ましくは銀、又は実際には銅、アルミニウム又は導電性炭素としてもよい。好ましい実施形態では、トラック材料は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷及び他の同様の印刷プロセスを用いて印刷される。
【００７８】
センサ層は、本明細書で開示されるセンサの任意の組み合わせを含んでもよいが、好ましくは、この層は、スクリーン被覆の圧力インクスポットセンサのみからなる。既知の感圧インクは、圧力インクスポットセンサとして用いてもよい。センサ層は、また当業者が理解するように、個々のインクスポットセンサがピエゾ抵抗特性を有するため、ピエゾ抵抗層と呼んでもよい。センサに加えられる圧力の増加は、抵抗の減少を引き起こす。圧力インクセンサを用いることにより、個々のセンサを非常に近接して共に配置し、それによってより正確な力又は圧力の読み出しが可能になる。インクは、機械的歪みの影響を受けた場合にアナログ的な抵抗変化を登録する重要な機能を有する、スクリーン被覆材料又は他の材料を含む任意の導電性の印刷可能なインクとしてもよい。圧力インク材料は、例として、任意のタイプのカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、量子トンネルコンダクタンス、グラフェン及び／又は圧電材料であってもよい。
【００７９】
インクスポットは、ＨａｙｄａｌｅによるＷＯ２０１６／１０２６８９Ａ１（特に５頁２６〜３６行及び９頁２４行〜１０頁９行）に記載されているインクのような官能化グラフェンナノ粒子（ＧＮＰ）で形成してもよい。このようなインクのインクスポットは、高分子マトリックス材料中に分散されたカーボンナノ粒子で形成される。カーボン粒子は、インクの抵抗感度を高めるにつれて、高いアスペクト比を有する。インクスポットは、加えられた力が存在しない場合に高い抵抗を有することができ、その結果、加えられた力がない場合の電流の流れは無視できる。また、グラフェンインク粒子に横方向の導電性が効果的に存在しないこともある。しかし、粒子の構造が圧縮されるとインクは導電性になる。別の感圧インクの例は、Ｐｅｒａｔｅｃｈによって作られたインクである（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｅｒａｔｅｃｈ．ｃｏｍ）。
【００８０】
当業者が理解するように、ピエゾ抵抗センサは、機械的歪みを受けると抵抗を変化させる。当業者であれば、このような抵抗の変化を検出することができることも理解しており、これには例えば分圧器を用いることが含まれる。較正工程を用いて、抵抗変化と機械的歪みとの間の関係を決定することもできる。ピエゾ抵抗センサは、センサに既知の力を加えて抵抗を測定し、このデータを較正に用いることによって行われてもよい。
【００８１】
センサの数は大幅に異なり、特定の用途によって異なる。例えば、６４又は１２８個のインクセンサを用いてもよい。
【００８２】
インクスポット（センサ）の大きさは、任意の大きさであってよく、特定の用途に応じて変化し得る。例えば、インクスポットの大きさは、ヘルメットのタイプ及び用途に応じて変化し得る。現在用いられるトラック技術は、７０μｍの間隙を作り出し、最小のインクスポット直径を２１０μｍにする。インクスポット直径の有効範囲は３ｍｍ〜１５ｍｍであり、直径の５〜１０ｍｍが用いられてもよい。例えば、インクスポットは約１４ｍｍの直径を有してもよい。被覆されたインクセンサの形状は、任意の形状、好ましくは円状としてもよい。さらに、同じセンサ層上の各センサは、安定性の理由から、均一な形状及び大きさであることが好ましい。インクセンサの形状の高さは、インクの自然乾燥形状であるドーム状、火山状又はドーナツ状のいずれかであることが好ましく、この形態はまた、電源の漏れを「オフ」位置から止めるのを助けることができる。センサ間の距離は、生成された最小の騒音レベルと服装又は表面のフットプリント（例えば、ヘルメットのフットプリントなど）に関係する。
【００８３】
圧力インクセンサであるセンサの場合、各センサを複数の印刷を適用してもよい。例えば、単一のセンサは２つ以上のインク層を含んでもよく、各層は前のインク層の上に直接塗布される。従って、単一のセンサは、複数のインク層で形成されてもよい。多層を用いることにより、インクセンサはより厚くなり、従って、ピエゾ抵抗範囲が増大する。このように、より高い力を測定することができる。好ましくは、各インクセンサは４つの印刷されたインクセンサ層を含むが、他の数の層が用いられてもよく、特定のインクに応じて変化してもよい。
【００８４】
保護積層層は、任意の可撓性材料、好ましくは薄膜プラスチックなどから製造することができるシール層を提供する。一実施形態では、装置が基板、トラック、センサ及び保護積層層のみを有することが可能である。これは、例えば材料試験に特に有用である。ヘルメットへの統合のための好ましい実施形態では、前記のように２組の基板、トラック及びセンサ層を分離するクッション層（即ち２つの分離装置）も用いられる。クッション層は、用途に応じて任意の厚さとしてもよい。例えば、クッション層は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍ、最も好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍであり得る。クッション層の材料は、シリコン又はＴＰＥなどの任意の可撓性材料としてもよい。同様に、クッション層の材料は、粉砕可能な発泡体（例えば、発泡ポリスチレン及び／又は発泡ポリプロピレン）、非ニュートン発泡体などの、衝撃吸収を助けるエネルギ管理材料であってもよい。
【００８５】
一実施形態では、システムは、下層の基板層及び上層の保護積層層を備える、前記に示したような８層を含む。この実施形態は、力の直線経路を決定することを可能にする。代替的には、隙間又はクッション層を用いて上下に配置された２組の４層（即ち２つの装置）も同じデータを提供することができる。間隙には第三者の材料が含まれている可能性がある。
【００８６】
図１は、基板層１０１と、トラック層１０２と、センサ層１０３として形成された圧力検知層と、保護層１０４との４層を含む装置１００の実施形態の分解図を示す。図１の装置１００は、自転車ヘルメット設計内で統合するための装置の一例のフットプリントである。図１のフットプリントは、実線の多角形及び円を含むが、これに限定されない任意の大きさ及び形状としてもよい。このような実線の多角形又は円は、多角形及び／又は円として形作られた切抜き部分１０５を含んでもよい。センサ層１０３は、印刷された圧力インクセンサで形成してもよい。
【００８７】
図１は、４層を含む装置を示すが、本明細書に開示される全ての実施形態では、保護層１０５は、必要でない場合は省略してもよいことが理解されるべきである。従って、保護層１０５は任意であり、３層を用いてもよい。
【００８８】
このような３層は、装置内の層の半分のみを表してもよい。特に、装置は、図２に示す装置２００のような６層を有してもよい。このような装置２００は、以下の構造を有してもよい。
上側
・基板
・トラック
・センサ
・センサ
・トラック
・基板
下側
【００８９】
言い換えると、装置２００は、２つの基板層１０１、２つのトラック層１０２、及び２つのセンサ層１０３を有してもよい。２つのセンサ層１０３は、圧力検知層を形成する。これらの層は、２つのセンサ層１０３が物理的に接触するように、前記に示した順序で配置してもよい。上述したように、用途に応じて１つ以上の保護層１０５を前記の配置に用いてもよく、このような保護層１０５は、上側、下側、又は両方に提供してもよい。センサ層１０３は、一方のセンサ層１０３の個々の圧力インクセンサが他方のセンサ層１０３の個々の圧力インクセンサに接触するように配置されてもよい。
【００９０】
前述した３層又は４層の配置のように、装置が単一のセンサ層１０３のみを有する装置１００である場合、トラック層１０２のトラックは、センサ層１０３の各インクスポットセンサに対して２つの電極を形成するように成形されてもよい。従って、装置１００では、単一のセンサ層１０３（ピエゾ抵抗層）が圧力検知層として用いられる。各インクスポットセンサの一方の側は第１のトラック電極を有し、各インクスポットセンサの他方の側は第２のトラック電極を有する。このような構成は、トラック層１０２の一部として第１及び第２のトラック電極を形成し、次に２つの電極の上にインクスポットセンサを直接印刷することによって行ってもよい。従って、電極は同一平面内にあってもよい。第１及び第２のトラック電極は、例えば、櫛形電極であってもよい。２つのトラック電極を有することにより、２点間の抵抗を測定することができる。理解されるように、インクスポットセンサがグラフェンである場合、力がインクセンサに加えられると、圧力によるグラフェンインク粒子の変位は、センサにわたって抵抗変化を引き起こす。このような抵抗変化は、任意の従来の手段によって測定してもよい。
【００９１】
装置が装置２００である場合には、２つのセンサ層１０３が存在する。前述したように、センサ層はピエゾ抵抗層と呼ばれ、装置２００は２つのピエゾ抵抗層を有してもよい。装置１００とは異なり、装置２００では、圧力検知層は２つのセンサ層１０３（ピエゾ抵抗層）で形成されている。装置２００の場合、圧力検知のためにこれらの２つのピエゾ抵抗層の間の直接的な接触が用いられる。抵抗を測定するために、一方のセンサ層１０３のインクスポットは他方のセンサ層１０３のインクスポットに接触する。２つのセンサ層１０３がインクスポット間に直接的な接触をすると、加えられる力が増加するにつれて減少する既知の抵抗値を生成する。ピエゾ抵抗範囲は、インクスポットに用いられる各インク層の厚さと共に増加し、抵抗が減少する速度は、インクスポット当たりのインク層の数に依存する。用いられる特定のインク、例えばＨａｙｄａｌｅによって生成されたインクに依存して、１つのセンサ層のインクスポットは、対向するセンサ層の対向するインクスポットと接触しているときにのみ導電性になる場合がある。従って、この配置は、このようなインクにとって特に有益である。
【００９２】
装置２００において、一方のトラック層１０２は、対応するセンサ層１０３の各インクスポットに電気的に接続された第１のトラック電極を形成し、他方のトラック層１０２は、対応するセンサ層１０３のための第２のトラック電極を同様に形成する。トラック層１０２は圧力検知層用の電極を形成する。これらの２つのセンサ層の接触及び圧縮は、電気回路を完成させ、インクスポットの圧縮を引き起こし、任意の従来抗値検出手段と共に第１及び第２のトラック電極を用いて測定した場合、より低い抵抗測定値を生成する。例えば、圧力検知層が別の既知の抵抗又は抵抗器と直列に接続されているとき、圧力検知層にわたって電圧降下を比較するために、分圧器を用いてもよい。抵抗の変化は、圧力検知層に加えられる力に直線に依存する。
【００９３】
装置２００はまた、１つ以上の誘電体層（図示せず）を含んでもよい。装置２００は６層を含み、図２に示される特定の例では、トラック層１０２の構成は同じである。言い換えると、一方のトラック層１０２のトラックは、他方のトラック層１０２のトラックと重なり合う。この場合、２つのトラック層が物理的かつ電気的に接触するときに生じる電気的短絡を防止するために、一つ以上の誘電層を含んでもよい。誘電層は、任意の段階でトラック層の後に印刷することができ、誘電性インクを含んでもよい。このような誘電体層は、印刷されたインクセンサが覆われないようにその中に孔を有し、それにより２つのセンサ層の間の電気的接触を確実にする。上部トラック層又は下部トラック層のうちの一方を覆う１つの誘電体層があってもよく、任意に、上部トラック層又は下部トラック層の他方も覆う第２の誘電体層があってもよい。言い換えると、装置２００は、単一の誘電体層が含まれる場合には７層を含んでもよく、２つの誘電体層が含まれる場合には８層を含んでもよい。実際に、装置２００は、１つ以上の保護層もまた含まれる場合、追加の層を有してもよい。
【００９４】
代替的には、誘電体層は、しかし、トラック層１０２が重ね合わされず、物理的（及び電気的）に互いに接触しないように（図示せず）印刷される場合、完全に省略してもよい。
【００９５】
図３は、構築した装置１００又は２００を示す。装置１００は、３層又は４層を含んでもよく、装置２００は、上述のように６つ以上の層を含んでもよい。装置１００又は２００の層は、３Ｍ接着剤のような接着剤を用いて共に結合される。接着剤結合は、水密シールが６つ以上の層の上に形成されるようにしてもよい。上述したように、装置は、必要に応じて追加の層（保護層及び／又は誘電体層）を有してもよい。しかし、これらの装置の単数又は複数は、ヘルメットへの統合及び／又は材料試験のための装置として用いられてもよい。代替的には、装置／システムは、ユーザが着用する（履物を含む）服装などのいずれかの表面や車両の内部又は外部に加えられる力又は圧力を検出するために用いられてもよい。実際、多くの他の用途が当業者に明らかであり得る。装置１００又は２００は、好都合に配置することができ、任意に、エネルギ管理材料などの第三者の材料の上及び下に装置を固定するために手段を用いてもよい。このような固定は永久的でも一時的でもよい。１つ以上の装置をこのように用いてもよい。
【００９６】
図４は、クッション層３０２によって分離された２つの装置３０１及び３０３を含むシステム３００の実施形態の分解図を示す。各装置３０１、３０３は、図３の装置１００（例えば、３層又は４層の装置）と同じであってもよく、図２の装置２００（例えば、６層、７層、８層以上の装置）と同じであってもよい。従って、システム３００は、上側装置３０１と下側装置３０３との組み合わせによって提供される６層、７層、８層、１２層、１４層、１６層又はそれ以上の層を含む。システム３００の層の数は、装置１００又は２００が装置３０１及び３０３に対して選択されることと、これらの装置の層の数とによって異なる。
【００９７】
システム３００は、例えば、装置３０１及び３０３の各々として装置１００を含んでもよい。従って、このようなシステム３００は、合計で、２つの基板層１０１と、２つのトラック層１０２と、２つの印刷圧力インクセンサ層１０３と、図４に示すような、上側装置３０１の上に保護積層層１０４が加えられ、装置３０１、３０３（装置１００）の間に挟まれた追加のクッション層３０２と、を含む。任意に、第２の保護積層層１０４は、クッション層３０２の下、即ち下側装置３０１とクッション層３０２の間に位置してもよい。代替的には、上側装置３０１は、任意の誘電体層及び保護層を有する、上述の装置２００（６層以上の積層装置）を含んでもよい。同様に、下側装置３０３は、任意の誘電体層及び保護層を有する、上述の装置２００を含んでもよい。実際に、上側装置３０１及び下側装置３０３は、層の同じレイアウトを含んでもよい。
【００９８】
図５は、構築した図３のシステム３００を示す。上側装置３０１及び下側装置３０３は、クッション層３０２のいずれかの側に示されている。システム３００は、上側装置３０１のセンサ層の個々のセンサが、下側装置３０３のセンサ層の個々のセンサと整列するようにしてもよい。
【００９９】
前記の実施形態のいずれにおいても、装置又はシステムは、複数組の装置を含んでもよく、又は単一組でありかつ／又は異なる装置の組み合わせであってもよい。この装置又はシステムは、例えばヘルメットに統合されていれば取り外すことができず、予め負荷された衝撃プロファイルは必要とされない。
【０１００】
トラック及びセンサ層（１０２，１０３）は、異なるレイアウトを有してもよく、力の直線経路のより正確な決定を可能にする。しかし、いくつかの用途では、層１０２及び１０３を同じレイアウト設計に重複させることが有益であり得る。
【０１０１】
装置／システムの異なる形状の基板、クッション層及び積層層が、任意のヘルメット、他の服装又は表面設計との統合を可能にすし、それによって異なる構成及びパターンのセンサ及びトラックが可能である。例えば、装置１００又は２００の場合、装置の位置は、外殻と、ヘルメット、他の服装又は表面のエネルギ管理材料との間であってもよく、又は装置がエネルギ管理物質の下にあってもよい。任意に、例示的なシステム３００に示されるように、エネルギ管理層の上と下の両方に配置された装置が位置してもよい。クッション層３０２のようなエネルギ管理層の使用は、頭部、身体又は表面に伝達される力の大きさが必要となる場合に特に有用である。前記の組み合わせ及び構成を含んでもよい単一の装置又は複数の装置を用いてもよい。
【０１０２】
図６は、図４のシステム３００がヘルメットの一部として又はヘルメットと共に用いられる実施形態を示す。システム３００の装置のフットプリント及び／又はレイアウトは、ヘルメット内のスカルキャップ（ｓｋｕｌｌ  ｃａｐ）として用いることが示されている。この図は、装置の層の柔軟性を示している。この図はまた、装置／システムがヘルメットの大部分のための固体対象物がないことを示す。スカルキャップの外層は図示されていない。スカルキャップは、着用者の頭部にフィットするように成形された高分子又はテキスタイル材料のいずれかに入れられたシステム３００を含んでもよい。スカルキャップはまた、内側裏地としてスカルキャップをヘルメットに固定するためのベルクロ（登録商標）又は他の固定手段を含んでもよい。代替的には、スカルキャップは、従来のスイミングキャップと同様に、ＴＰＥのような伸張可能な高分子材料に入れられたシステム３００を含んでもよい。
【０１０３】
センサ層１０３上のセンサからのアナログ信号は、装置／システム内のトラック層１０２内のトラックを介して受信される。装置／システムは、Ａ／Ｄ変換器へ接続が可能な箇所、又はトラック層１０２上のマイクロプロセッサに直接的に接続が可能な箇所に接続点を暴露させることができる。装置／システムの残りの部分は、更なる保護のために、及び装置／システムを含んだ服装の着用者の快適性を増加させるために、追加の材料に入れられるか又は収容されてもよい。材料は、シリコン、ＴＰＥ又は他の同様の材料であってもよく、装置／システム用のケーシング又は外部ハウジングを形成するように成形されてもよい。
【０１０４】
一実施形態では、トラック層１０２及びセンサ層１０３は、トラックが適用される前にインクが印刷されるように再配列されてもよい。
【０１０５】
開示された統合積層システムを有する装置１００、２００又はシステム３００を用いて、以下のデータを達成することができる。
・衝撃の正確な位置
・衝撃及び／又は力の大きさ
・直線経路の力の角度及び／又は方向
・材料を通して伝達される力の大きさ（エネルギ管理材料の上及び下の両方に配置される装置の場合、例えば、システム３００）
・エネルギ管理材料を通る直線経路の力の方向の改質又は変更（エネルギ管理材料の上及び下の両方に位置する装置の場合、例えば、システム３００）
【０１０６】
センサ層１０３の感圧インクスポットは、抵抗値の変化を検出することにより圧力差を検出する。抵抗値は、装置／システムに力が加えられる場所に応じて同じ層で異なる。プロセッサは抵抗値を読み出し、抵抗値に基づいてヘルメット、他の服装又は表面上の力の位置を決定してもよい。感圧インクスポットの異なる値／抵抗レベルは、衝撃の力の形状、濃度及び大きさのより正確な決定を可能にする。下にある１つ以上の第２の印刷された感圧インク層（第２のセンサ層１０３）は、プロセッサがセンサ層を通過する力の角度／直線経路を決定することを可能にする抵抗値の変化を提供する。このような決定は、当業者には理解されるように、１つのセンサ層の抵抗値変化の位置の違いを別のセンサ層と比較することによって行うことができる。例えば、１層又は層の組における最大抵抗変化の位置を、別の層又は層の組における最大抵抗変化の位置に接続する線は、力の直線経路、従って、力の角度を提供する。ヘルメットの特定の場合、これにより、プロセッサは、頭部及び脳を通過する力の角度／直線経路を決定することができる。
【０１０７】
装置又はシステムを遠隔でさせるために、図６に示す回路６００を参照して、最小回路要件を説明する。
・アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換能力を有するか、又は任意にＡ／Ｄ変換器チップ６０２への接続を有する回路を制御する組み込みソフトウェアを備えるデジタル処理チップ６０１
・通信出力又は通信手段６０３（例えば、ＵＳＢ、ＳＤカード及び／又はブルートゥースなど）、
・電源６０４（例えば、コイン状電池及び／又は充電式コイン状電池など）、
・前述の装置への接続を含む回路接続６０５
【０１０８】
図７は、装置／システムデータを処理するための回路の例示的な構成のみを示しており、他の構成も使用可能である。
【０１０９】
一実施形態では、Ａ／Ｄ変換器チップ６０２は、装置／システムの接続点（回路接続６０５）の隣に位置する。次いで、Ａ／Ｄ変換器チップ６０２は、デジタル処理チップ６０１に接続される。代替的には、デジタル処理チップ６０１は、装置／システムに直接接続されてもよい。いずれにしても、デジタル処理チップ６０１は、必要な機能を行う能力を有する任意のチップとしてもよい。例えば、処理チップ６０１は、センサから受信した信号を所定の速度でサンプリングしてもよい。このようなサンプリングされた信号は、対応するニュートン力値を与えるためにソフトウェアによって解釈され、それによってセンサの抵抗の変化を生じさせる力の大きさを示すことができる。好ましい処理チップは、ＳＴＭ３２  ４〜７の範囲である。処理チップは、例えば、Ｃ＋、Ｃ＋＋又はＰｙｔｈｏｎプログラミング言語を用いて書かれた組み込みソフトウェアを有してもよい。ソフトウェアは、データを解釈し、管理し、転送し、理解されるように、全体回路６００を動作及び制御する。説明されているように、必要なアラートを提供する安全チェックを行うこともできる。
【０１１０】
処理チップ６０１の機能の１つは、日付スタンプを有する一連のタイミングイベントを確認し、この期間にわたって獲得されたデータをセンサの一部又は全部から記録することにある。全体回路６００は、衝撃イベントまでセンサからの読み出しの最新の時間、衝撃イベントそれ自体、及び衝撃イベントの直後の期間を記録することによってブラックボックス技術と同様に機能する。このデータの組は、衝撃が、衝撃の力／圧力に関する予め定義された閾値を上回るとき、装置／システムによって登録された瞬間に記録してもよい。このような閾値は、例えば、１００Ｎであってもよい。用途に応じて、一例として、（１）衝撃前の１０〜２０秒の期間、（２）衝撃イベント自体に対応する期間、及び（３）衝撃イベントに続く１０〜２０秒の間、データを記録することができる。これらの期間は、期間の明確な例を示すために提供されるが、他の期間も勿論使用可能である。回路６００は、閾値を超える衝撃について常に監視してもよく、１つ以上の衝撃が閾値を超えるとき、衝撃ごとにデータ（１）、（２）及び（３）を記録してもよい。
【０１１１】
閾値を２回以上超えた場合、複数の衝撃イベントが記録されることがある。例えば、後続の衝撃イベントは、最初の衝撃イベント後の短時間に発生することがある。この場合、データは、前記と同様に両方の衝撃イベントについて記録されてもよい。２つの別々の衝撃イベントのこのような記録は、実際に起こったことについてのより鮮明な実態を構築することを可能にする。例えば、装置又はシステムを含んだヘルメットの着用者は、車からの最初の衝撃及び道路からの後続の衝撃を受けることがある。両方の衝撃が閾値を超える場合、両方の衝撃が記録され、重要であるとみなされる。複数の衝撃のデータを提供することにより、現場又は後続の緊急サービスは、着用者が受ける可能性のある損傷をより深く理解することができる。
【０１１２】
装置／システムの電力要件は、特定の用途によって異なる場合がある。好ましくは、充電式コイン状電池が用いられる。一例として、装置／システムを自転車用の保護ヘルメットの一部として、又は自転車用の保護ヘルメットと共に用いる自転車運転者の場合、回路６００は、自転車に乗る間、動作可能でありかつ「オン」である必要があり、長距離サイクリングでは最大８時間の「走行時間（ｓａｄｄｌｅ  ｔｉｍｅ）」を有し得る。回路６００は、単一の電池又は複数の電池、好ましくは４つ、６つ又は８つを含んでもよい。
【０１１３】
図８は、図７の回路６００と比べて付加的な構成要素を含む回路７００を示す。このような回路７００は、完全な生体力学的データ及びイベントデータを獲得するためのヘルメットに用いられてもよい。完全な生体力学的データを提供するために、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）のような追加のセンサを回路６００の一部として含んでもよい。処理チップ６０１には、ジャイロスコープ７０１と加速度計７０２とが接続されてもよい。好ましくは、単一のＭＥＭＳ装置のような単一の構成要素が用いられるが、複数のＭＥＭＳ装置が任意に用いられてもよい。これらのＭＥＭＳ装置は、動き及び力の流れに関する情報を提供するのに特に有用である。このようなＭＥＭＳ装置は、装置／システムへの衝撃が最初に装置から離れて発生したかどうかを確認することもできる。例えば、装置／システムを備え、又は装置／システムと共に用いられるヘルメットの場合、ＭＥＭＳ装置は、ヘルメットへの衝撃が、最初にヘルメットから離れた箇所で、例えば腰部のような別の身体部位で、発生したかどうかを確認することもできる。処理チップ６０１によって確認された時限イベントのシーケンスは、ジャイロスコープ及び加速度計の値をさらに記録することができ、それによって受信したデータをマッピングしてプロットして、装置／システムに対する動き及び回転衝撃／力を理解する。例えば、装置を含んだり、装置と共に使用されたりするヘルメットの特定の場合には、ジャイロスコープ及び加速度計の値を記録することによって、そこから受信したデータをマッピングしてプロットして、ヘルメット衝撃イベント前、その間及びその後に、身体、頭部及び脳の動き及び回転衝撃／力を理解することができる。
【０１１４】
この回路はまた、ＧＰＳ情報を提供するＧＰＳユニットを含んでもよい。例えば、ＧＰＳユニットは、衝撃時にＧＰＳ位置を提供してもよい。これは、所定の閾値を超えたときにＧＰＳ位置も記録されるように、処理チップ６０１によって制御されてもよい。
【０１１５】
回路６００及び７００はまた、メモリのような統合データ記憶手段を含んでもよく、かつ／又はマイクロＳＤマルチメディアカードを受信するためのポート又は任意の他の形式の取り外し可能なデータ記憶装置などのデータ記憶装置受信手段を含んでもよい。このようにして、生体力学的データ及びイベントデータは、ＧＰＳデータも含んでもよく、回路６００及び７００によって記憶され得る。このような記憶装置は、衝撃が所定の閾値を超えたと判定された後に行われてもよく、上述したように、衝撃の前、衝撃の時及び衝撃の後に記録されたデータを含んでもよい。記憶されたデータは、例えば、装置のユーザ／着用者に関する医療情報を含む、特定の個人的又は物理的データなどの、手動で入力された任意のデータも含んでもよい。代替的には、記憶されたデータは、モバイル無線通信装置又は他のコンピューティング装置から、従来の方法で装置／システムと通信して受信してもよい。
【０１１６】
獲得され得る完全なイベントデータ及び生体力学的データは、以下の１つ以上として記載される。
Ｉ．衝撃の日時
ＩＩ．直線衝撃の位置
ＩＩＩ．直線衝撃の大きさ
ＩＶ．例えば頭部のような対象物に伝達される力の大きさ（２つ以上の装置が用いられる場合、例えばシステム３００）
Ｖ．直線経路の力が対象物、例えば頭部を通過する
ＶＩ．対象物、例えば脳に加えられる回転力の表示
ＶＩＩ．直線経路の力は、対象物、例えば脳を通過する（回転力算出後）
ＶＩＩＩ．直線方向と回転方向の両方の力の速度
ＩＸ．頭部／ヘルメットへの衝撃前、衝撃中、衝撃後の、別の対象物に対する装置／システム（例えば、身体に対するヘルメット）の動作（ｍｏｔｉｏｎ）及び移動（ｍｏｖｅｍｅｎｔ）、及び「通常位置」
Ｘ．着用者の個人の詳細及び医療情報（アレルギ、血液型、ＮＨＳ番号、近親者など）
【０１１７】
開示された発明の利点のいくつかを概説する目的で、例示的なシナリオを説明する。例えば、自転車運転者は、開示された装置／システムを含んだ自転車ヘルメットを着用している。自転車の腰部に車の側面が当たる。ジャイロスコープ及び加速度計によって測定された値は、その特定の時間に変化し、自転車運転者の身体及び頭部のその後の動きに応じて変化し続ける。この例では、自転車運転者はハンドルバー上の空中に軌跡を描き、ジャイロスコープと結合された加速度計は、脳に加えられる可能性のある回転力の決定を可能にする読み出し値を提供することができる。自転車運転者は車に当たらないが、頭が先にアスファルト道路に落ちる。これにより、装置からのヘルメットへの衝撃力を登録する。衝撃力が、ある閾値を超える場合にのみ登録するようにしても良い。衝撃を含むイベントのシーケンスは、衝撃前、衝撃時、直後に記録され、全ての力、動き、力の経路、及び力の大きさを獲得する。これにより、処理チップ上にデータとして記憶され、外部装置へのデータ転送の準備が整った包括的な生体力学的実態の作成が可能になる。
【０１１８】
装置／システムは、同じイベントシーケンスで２回以上の衝撃を登録することがある。例えば、ヘルメット上の別の場所で第２の強打／衝撃が発生した場合、それは力の大きさ、衝撃の位置及び力の直線経路の方向と共に記録されてもよい。従来の自転車ヘルメットのガイドラインに沿って、装置／システムは、閾値を超えたことが記録された衝撃イベントが一度でもあれば、使用すべきではないことが勧告される。この場合、ヘルメットを交換する必要がある。安全対策として、装置／システムにより低い閾値を設定し、より低い閾値を超えた場合に警告を表示することもできる。これは、ヘルメットを床に落とすなど、ヘルメットが強打／衝撃を受けたことを示すことができる。いくつかの例では、ヘルメットのエネルギ管理材料にヘアラインの亀裂が生じ、ヘルメットの効果が低下することがある。従って、より低い閾値の使用は、このようなイベントの検出を可能にし、ヘルメットが１つ以上のヘアラインの亀裂又は他の欠陥を有する可能性があることを示す。
【０１１９】
装置／システムからのデータ転送、及び装置／システムと外部装置との間の通信は、用途によって異なる場合がある。装置／システムに記憶された情報／データの検索は、一例として、携帯電話／ブルートゥース又は周辺機器又はコンピュータに連結されたＵＳＢを介して行うことができる。このデータは、緊急事態などのリアルタイム分析のために現場で解釈することができ、代替的には、データを後で用いるためにデータベースに記憶してもよい。即時報告又は視覚化のためのデータ値は、例えば列内のデータとして単一の値として提示してもよい。表示されるデータは、以下の１つ以上であってもよい。
ＸＩ．衝撃の日時
ＸＩＩ．衝撃の位置
ＸＩＩＩ．衝撃の大きさ
ＸＩＶ．頭部に伝達される力の大きさ
ＸＶ．直線経路の力が脳を通過する
ＸＶＩ．力の速度
ＸＶＩＩ．脳に加えられる回転力の表示（Ｙ／Ｎ）
ＸＶＩＩＩ．個人詳細と医療情報（アレルギ、血液型、ＮＨＳ番号、近親者など）
【０１２０】
好ましくは、完全なイベントに関するデータ値は、上述のＩ〜Ｘのデータ値を有する装置／システムに加えられる回転力及び直線力を示す矢印を含む短いビデオ動画を介して視覚的に示される。従って、動画には、衝撃時、衝撃の間、衝撃後に加えられる力、動き、及び動作が表示される場合がある。これは一連の画像、単一の画像、又は短い動画シーケンスイベントとして送信できる。データを深く分析し解釈するために、データの一部又は全部をＲＡＷ形式で変換して、ソフトウェアによって解釈することができる。例えば、ヘルメットへの衝撃の場合、回転力が加えられる場合、頭部内の通常の位置と見なされるものと比べて、脳の向き及び位置がわずかに異なって配置される可能性がある。従って、直線力が加えられたときの脳の位置が、通常の位置にない可能性があり、これは、頭部を通る直線経路が、より正確にプロットされ、脳を通る実際の経路を示すことができることを意味する。
【０１２１】
図９は、このデータが、（ＩＩ）直線衝撃の位置、（Ｖ）直線経路の力が頭部を通過すること、及び（ＶＩＩ）直線経路の力が脳を通過すること（回転力を算出した後に）を図式的に示す２つの例示的なスクリーンショットである。
【０１２２】
好ましくは、処理チップ６０１は、生体力学的情報を伴い得るヘルメット着用者について記憶された個人の詳細及び医療情報（アレルギ、血液型、近親者等）も有する。
【０１２３】
処理チップ６０１、通信出力又は手段６０３、電源６０４、回路接続６０５、及び任意にＡ／Ｄ変換器チップ６０２、ジャイロスコープ７０１及び加速度計７０２は、好ましくは保護ケース内に収容される。これらの部品を収容する保護ケースは、ブラックボックス１０００と呼ばれることがある。ブラックボックス１０００は任意の大きさ及び形状とすることができ、通信出力又は手段６０３がＵＳＢ接続点である場合には、保護ケース／ブラックボックスを通る適切な接続点が利用可能である。好ましくは、通信出力又は手段６０３はＵＳＢであり、これは、ＵＳＢも電源６０４の再充電店であり得るためである。
【０１２４】
図１１は、異なる構成のブラックボックス回路を有するブラックボックス１０００の２つの例示的な形状及び大きさを示す。通信出力又は手段６０３としての通信点、並びに任意の光／ＬＥＤ１００２、電源オン／オフ１００４位置サイトが示されている。ＬＥＤのようなインジケータ光１００２が用いられる場合、これはユーザによる可視性を可能にする手段を提供することがある。ブラックボックス１０００は携帯電話によって制御されて回路の電源をオン／オフすることがあり、ブラックボックス１０００はデータのダウンロード及び電源のオン／オフ及び再充電のためにコンピュータに接続してもよい。好ましくは、電源オン／オフ１００４を手動で制御する手段が回路内に提供されている。このような手段は、当業者には周知であるため、本明細書には説明しない。
【０１２５】
本明細書で開示される装置／システムは、層とブラックボックスとの組み合わせを含む。装置の構成要素は、可撓性であってもよいＰＣＢのような小型基板上に印刷することができるか、又は好ましくは、構成要素を棚から購入し、特別に設計された基板に位置してもよい。ブラックボックス１０００は、回路から発生したいかなる熱も、装置を含むか又は装置と共に用いられる服装の着用者から離れて伝達することを可能にし、例えば熱を頭から離れて伝達することができる。ケーシングが用いられる場合、ケーシングは柔らかく、軽くて可撓性があり、選択される材料は高い衝撃に耐えることができる。シリコン又は非ニュートン発泡体／ゲルなどの任意の適切な材料を用いてもよい。ブラックボックス１０００は、装置／システムに接続してもよい。
【０１２６】
装置／システムがヘルメットの一部として又はヘルメットと共に用いられる場合、好ましくは、ブラックボックス１０００の位置は、ベースに向かってヘルメットの後方かつ中央であり、大きさは好ましくは小さなマッチ箱の１／３以下〜１／２以下であり、好ましくはそれ未満である。さらに、前述したように、任意に、ＬＥＤのような光１００２は、回路の電力状態を視覚的に示すためにブラックボックス回路の一部であってもよい。例えば、緑色の光１００２は、回路が完全に動作しており、電源６０４（例えば、１つ以上の電池など）が充電されていることを示すことができる。琥珀色の光１００２は、回路が電源６０４で完全に動作していることを示しており、電力の残存時間がｘ時間であることを示す。「ｘ」は、満充電（例えば８０％、又は１００％未満の他のパーセンテージ）の電源６０４によって提供される時間数未満であることができる。琥珀色で点滅する光１００２は、回路が完全に動作していることを示し、電源６０４は電力の残存時間が「ｙ」（例えば６０分）であることを示し、「ｙ」は「ｘ」未満、例えば３０％又は「ｘ」未満の他のパーセンテージであることができる。赤色の光１００２は、回路が正しく動作していないことを示すことができる。最後のシナリオでは、ユーザは、第三者のソフトウェアによる評価のために、ブラックボックス１０００又はヘルメットをインターネットに連結されたコンピュータに接続してもよい。特定された問題やアドバイスに応じて是正措置をとることができる。
【０１２７】
図１０Ａは、各層がブラックボックス１０００の回路に接続され得る方法の例を示す。回路接続６０５は、任意の長さであってもよい。図１０Ｂは、ブラックボックス１０００が層の周辺内に位置される接続の一例を示す。これは、１組の層のみが用いられる場合（例えば、３層又は４層の２つ以上の別々の組に対して、８層以上の層）が用いられる場合に特に有用である。図１０Ａ及び図１０Ｂの回路は、任意に、ジャイロスコープ７０１、加速度計７０２、インジケータ光１００２及び電源オン／オフ１００４も含んでもよく、１つ以上の装置に接続してもよい。
【０１２８】
装置／システムは、エネルギ管理特性のために新旧の材料を分析するために特に有用である。装置／システムは、衝撃の瞬間に加えられた実際の力を確認し、試験の連続性を保証する。装置は、試験対象のエネルギ管理材料の上及び下に配置することができる。上部センサ層を含む上部装置は、衝撃の力及び位置の値をエネルギ管理材料に記録する。下部センサ層を含む下部装置は、エネルギ管理材料を出る力を記録し、それによって明確な比較性能データを提供する。複数の装置のシステムはまた、上述したように力が該材料を通過する経路を識別する。この用途では、装置は個々の装置として、又は複数のパックとして個別に販売される場合がある。装置／システムは、前述のようにブラックボックス１０００に接続してもよい。任意に、通信出力又は手段６０３及び電源６０４は、外部ソースから電力を受信し、コンピュータに直接連結するための接続点であってもよい。代替的には、装置／システム接続点は、コンピュータに直接連結する代替手段に接続してもよい。
【０１２９】
図１２Ａは、層及びブラックボックス１０００を含む装置の一例を示す。層及びブラックボックス１０００は、回路接続６０５で接続されている。このような装置は、ヘルメット内に含むか、又はヘルメットと共に用いてもよい。
【０１３０】
図１２Ｂは、複数の装置及びブラックボックス１０００を含むシステムの一例を示す。このようなシステムは、材料の分析及び試験に用いてもよい。試験される材料１１０２は、前述したような任意の構成の２つの装置（例えば、３層、４層、６層、７層、８層、９層又はそれ以上の層）の間にある。ブラックボックス１０００は、通信出力又は手段６０３によってコンピュータに直接接続されるか、又は携帯電話又は他の移動無線通信装置などの手段を用いて遠隔で接続して解釈されたデータを受信する。任意に、電源６０４は主電源に直接連結してもよい。
【０１３１】
本明細書で開示される装置及びシステムは、ヘルメット又は他の保護服又は装備の使用が、個人、運動選手又は愛好家の安全及び保全に有益である複数の様々な分野及び活動にわたって適用することができる。スポーツやレクリエーション活動には、サイクリング、ロッククライミング、アイスホッケー、アメリカンフットボール、モータスポーツ、ウォータースポーツ、乗馬、カヤック、スキー、武術、ボクシングなどが含まれるが、これらに限定されない。本明細書に開示された発明は、保護帽子、保護靴、又は任意の他の保護服を含む保護服と共に用いてもよい。この装置は、保護服の下に着用されるスカルキャップ（ヘルメットと共に用いる場合）又は裏地の一部として形成してもよい。また、建築現場や石油掘削装置などでの安全帽などの商業的、職業的、専門的な状況でも用いることができる。ヘルメットのタイプは重要ではなく、剛性又は柔軟性のレベルも重要ではない。ヘルメットは、硬質シェル外装（例えばアメリカンフットボール）、軟質シェル外装（例えば、サイクリング）、又は全体軟質（例えば、ラグビーのスクラムキャップ）であってもよい。特に、本明細書で開示される装置及びシステムは、ブーツ又は他の装置に用いてもよい。このような装置及びシステムは、例えば、着用者の足によってブーツに加えられる圧力を測定するためにブーツの内側に配置されてもよく、ブーツの外側に加えられる外力又は圧力を測定するために用いられてもよい。
【０１３２】
ヘルメットの特定のケースでは、事故が起こって外傷性脳損傷（ＴＢＩ）が生じた場合、急性脳損傷の適切な治療は、病院入院前段階、初期対応段階、後続のの集中治療及び集中治療後処置段階（これは継続リハビリテーションである）を含むいくつかの重要な段階に依存する。短期的及び長期的なＴＢＩの問題は、頭部への衝撃時に起こったことをより完全かつ正確に理解することによって緩和することができる。
【０１３３】
救急隊員、Ａ＆Ｅ、リハビリ患者の処置と治療の専門家と研究協力を通じて、特に軽度の重症度範囲の終わりでのＴＢＩは、対処することが最も困難な損傷の１つであることが確認された。衝撃時にＴＢＩの対処を支援する信頼性の高い急性の臨床情報の詳細を収集する機会は、初期対応段階及び後続の段階で有益である。獲得された情報を用いて、衝撃イベントに至るまでに経験した力の流れ及びレベルを示すのに役立ち、その直後に、単位／尺度（速度など）の主張されたレベルに対する実際のレベル及び責任の決定を助けることができる。このような情報は、保険金請求や法医学訴訟に役立つ。
【０１３４】
次に、本発明の使用を例示するための事例を説明する。自転車運転者が頭部に緊急通報が必要なほど十分な衝撃を受ける事故が発生した場合、重症度の程度によっては、自転車運転者は意識を失うか、極度に放心かつ混乱して、何が起こったのかを思い出すことができない可能性がある。さらに、証言をする目撃者はいないことがある。そこに誰かがいたとしても、何が起こったのかについて重要かつ正確な衝撃情報を提供できない場合がある。
【０１３５】
救急隊員が事故現場に到着するのは、ほぼ全ての場合に事故が起こった後である。それらの役割の１つは、できるだけ早く被害者／患者に何が起こったかを理解させ、患者の状態を迅速に評価することである。頭部損傷の疑いがある場合に最良の治療を受けるためには、可能な限り短時間で可能な限り多くの生体力学的情報を照合することが有益である。
Ａ．損傷のメカニズム
Ｂ．衝撃の時間（気道評価０２不足、グラスゴー昏睡尺度（ＧＣＳ）スコアを補助するのにも有益）
Ｃ．頭部への衝撃の位置
Ｄ．頭部（脳及び頸部）への衝撃の力及び速度
Ｅ．直線経路（脳及び頸部）を決定する頭部に対する力の角度
【０１３６】
救急隊員がこの情報を収集しようとする１つの方法は、観察を行い、何が起こったかを尋ね、患者を安定させ、自転車運転者からヘルメットを慎重に除去することによって迅速に「現場を管理する」ことである。損傷したヘルメットは、ヘルメットに衝撃を受けた部分を大まかに示すことができる。この状況での既知の分析方法は、ヘルメットの頭部上の位置を観察し、次いでヘルメット裏地への亀裂及び／または破砕の視覚的評価を行うことである。この分析は、ヘルメットの外面上の任意の破砕及び／又はスクラッチを調べることに加えて、衝撃位置と共に衝撃の重症度を示すことができる。既知のヘルメット設計では、この情報は正確ではなく、適切に評価するのに時間がかかり、救急隊員はこの時間に必ずしも余裕がない。緊急を要する状況である場合、救急隊員の優先事項は、患者を安定させ、到着前又は到着時に患者の評価／観察情報をＡ＆Ｅ部に伝達することにある。Ａ＆Ｅに到着した救急隊員は、Ａ＆Ｅスタッフによる更なる検査のためにヘルメットを引き渡すことができる。
【０１３７】
既知のシステム及び装置とは異なり、本明細書に開示された装置／システムは、救急隊員が着用者に発生したことを直ちに解釈するために用いることができる必要な重要な情報を正確に提供することができ、この情報はＡ＆Ｅへ到着前に伝達することができる。救急隊員は、例えば、装置の通信出力又は手段６０３に接続することによって、携帯電話又は救急車内のコンピュータを介して、イベントデータ及び生体力学的データ（前記のＩ〜Ｘ、又はＸＩ〜ＸＶＩＩ）にアクセスすることができ、これはＵＳＢ及び／又は無線接続であってもよい。従って、本明細書に開示される装置及びシステムは、患者が理路整然としておらずまたは意識が明瞭でなくても、あるいは、事故現場で救急隊員に情報を提供するための正確な証人がいなくても、起こったことについてより詳しくかつ正確な説明を、極めて迅速にすることができる。この情報は、Ａ＆Ｅスタッフが患者の検査やスキャン、観察、退院に関する決定を下すのに役立つ。
【０１３８】
さらに、本明細書で開示された装置及びシステムは、９９９番号に電話をかけるとすぐに現場に到着する前に装置／システムによって収集された重要なデータを救急隊員に知らせることができる。携帯電話などの手段を用いて緊急電話をかけている人は、そのデータを装置から検索することができ、このようなデータを緊急サービスに提供することができる。
【０１３９】
獲得された情報は、Ａ＆Ｅスタッフが患者の検査やスキャン、観察、退院に関する決定を下すのを支援する。この初期段階では、情報は警察の陳述書及び証人の証言を支援することもできる。
【０１４０】
装置又はシステムが、ヘルメットの一部としてのその使用に関連して、医学的トリアージ段階及び法医学的紛争において助けになることの例を以下に説明する。外傷性脳損傷を含む病気の症例に関しては、２（以上）の当事者、すなわち、被告保険会社と、負傷者（または負傷者ら）を代表する弁護士とが関与している。まず最初に、両当事者は、損傷と重症度のタイプと、だれが損傷の責任を負うかと、被告人の責任割合（パーセンテージで表される）とを立証する必要がある。これは、イベントの事実を立証することと、事故の利用可能な記録証拠のコピーと、警察の陳述書と、証人の証言、事故現場の救急隊員の証言、医療記録、退院記録とを取得することによって達成される。利用可能なデータが多いほど、事態がより鮮明になり、イベントデータ及び生体力学的データを獲得することができる装置を有することにより、このプロセスを支援するであろう。
【０１４１】
次の段階は、負傷者を助けるための段階的なアプローチでのリハビリ、治療、援助などのタイプと期間を決定することである。これは、可能な限り正確に、脳損傷及び重症度の特定の局面を理解することによって達成される。問題の１つは、ＭＲＩスキャンがコストのために通常要求されず、ＣＴスキャンが有機的損傷を示さず、他の重大な問題を隠す可能性がある。このような問題は、その時点でより多くの情報が入手可能であった場合に特定されている可能性がある。例えば、力の位置及び直線経路を理解することによって、脳のどの領域が場合によってはより影響を受けているかを確認することができる。これは、神経性（例えば偏頭痛）及び神経心理学的側面（認知行動療法及び認知療法）に関連する患者に対するより正確な診断が可能であり、被告企業のその後の時間及びリハビリ費用を節約できることを意味する。同じ情報は、神経心理学自己試験や試験結果を支援するのにも役立つ。例えば、専門家は、試験の特定の分野で患者のスコアが非常に低い理由についてよく疑問とする。支持する生体力学的データを有すると、専門家の所見を説明するのに役立つだろう。
【０１４２】
この装置及びシステムは、軽度から中程度の頭部損傷カテゴリ（頭部損傷の大部分を占める）に該当する場合に、精神障害者を助けるために用いることもできる。事故に関連する症状の診断（例えば、外傷後の慢性片頭痛に対する神経科医の診断）は、事故後約１年後になる可能性がある。この時点までに、患者は、発作が起きたときに片頭痛を緩和させるか又は片頭痛を防ぐのに役立つ薬を使用せずに苦しんでいる可能性がある。これは、ＣＴスキャンで有機的損傷が認められない場合でも、依然として頭痛に苦しんでいる可能性があるが、神経科医がリハビリ過程に関与する可能性は低いと考えられるためである。責任が被告にある場合、被告が専門家の診察費用を支払って、多くの場合、最初の６ヶ月内に患者を神経科医に紹介する医学的理由はＧＰに対して示されない。
【０１４３】
経路及び力等の程度を示す生体力学的データを獲得することができる本明細書に開示された装置及びシステムでは、他の問題のより明瞭な表示が考慮され得る。従って、ＭＲＩスキャンが正当化されるか、又は神経科医への紹介がより早く行われる可能性がある。神経科医は、原発性頭痛の原因を調査し、診断して、さらには、神経の挫滅によって引き起こされる貨幣状頭痛のような二次性頭痛を特定することもできる（この初期の段階では通常は調査されない）。条件はこの早期段階での調査を介してのみ識別可能であり、特に患者が特定の問題を訴えている場合には、装置によって提供される情報はこのような調査の早期指標又は理由を提供することができる。患者にとって、これは、予防薬を受けて関連する症状を治療し、痛みや苦痛を軽減し、より迅速かつ安価に正確な診断につなげるのに役立つことを意味する。
【０１４４】
最後の段階は、相手方が反対意見を呈する特定の問題の証拠を立証することである。生体力学的及びイベントデータを支援することにより、虚偽又は推測的な陳述を含む医療記録を、より簡単に考慮から外すことができる。
【０１４５】
装置／システムがどのような形態であっても、結果として得られる保護服（手袋、ブーツ、ヘルメット又はその他）は、関連する地域基準及び準拠に適合することが好ましい。
【０１４６】
周辺機器オプション、第三者の製品及び他の外部装置は、生体力学的及びイベントデータ情報を受信するために、及び／又は装置１００、システム３００、ブラックボックス１０００及び／又は任意の他の態様の装置又はシステムの全て又はいずれかの組み合わせと相互に作用するために、装置に接続してもよい。このようなオプションの例が本明細書で説明される。
【０１４７】
装置／システムは、携帯電話やタブレットなどのモバイル無線通信装置にインストールされたアプリケーション（「アプリ」）と相互に作用することができる。特定の力／圧力閾値以上の衝撃に続いて、データを移動無線通信装置に伝達して、移動無線通信装置のＧＰＳ位置に連結された警告を発してもよい。アプリケーションは、緊急サービスに自動的に連絡し、装置／システム（例えば、ヘルメットなど）の着用者に関する関連情報を伝達してもよい。装置／システム（例えば、ヘルメットなど）の着用者が手動でアプリケーションのソフトウェアシーケンスを停止した場合、これは、着用者に意識があり、および／または、着用者が自分で意思決定をできるほど十分に分かっていることを意味するので、アプリケーションは電話の発信を止めても良い。同様に、保護服（例えば、ヘルメットなど）が何らかの方法で衝撃を受けたか、又はノックされたことを着用者に警告するために、より小さい力／圧力閾値を超えると、アプリケーションが１つ以上の警告を受信することができる。ヘルメットの例では、ヘルメットを落とした可能性があるため、警告はヘルメットの交換が考慮されることを示す。
【０１４８】
装置又はシステムによって獲得された生体力学的及びイベント情報は、例えばアメリカンフットボール又はラグビー又は実際には他のスポーツにおけるスポーツ選手の現場統計分析のためにリアルタイムで照合してもよい。コーチ及び／又はレフリーは、例えばゲーム中に警告することができ、この情報は、装置を含む服装の着用者が受ける頭部損傷の評価を支援するために用いてもよい。このシナリオでは、情報の利点の１つは、選手が実際に衝撃を受けたかどうか、例えば頭部に直接衝撃を受けたかどうかを確認することである。
【０１４９】
獲得された情報は、時間の経過と共に選手の分析に役立ち、コーチやマネージャが能力、遂行、及びフィットネスレベルを評価するのに役立つ。これは、選手の選出や移籍決定などにも役立つ。この情報は、医療スタッフが選手の健康状態を評価するためにも評価されることができる。データはまた、クラブ、個人などが接近する、増加する統計データベースの一部を形成する可能性がある。
【０１５０】
周辺機器及び追加のセンサは、ブルートゥースなどを介してブラックボックス１０００に接続することができる。例えば、心拍数監視センサを接続することができる。これは、例えば、自転車運転者、又は心拍数を測定することが有益な他のタイプの人の場合に有用であり得る。ブラックボックス１０００は、個人を監視するための中心点（ハブ）となり、例えば、リアルタイムで伝達するか又は毎日の終わりに転送することができるデータを受信することができる。代替的には、ヘルメットと共に又はその一部として用いられる装置又はシステムの別の例として、ヘルメットストラップに統合された１つ以上の追加のセンサが、ストラップが適切に接続されていない場合にこれを示すことができる。これを達成するために、このようなセンサをブラックボックス１０００に接続することができる。さらに、ヘルメットの場合、（時間及び日付スタンプと共に）１つ以上の衝撃が装置又はシステムによって記録されたという事実は、特定の日時に着用者がヘルメットを着用したという証拠となり得る。
【０１５１】
装置又はシステムを含んだ服装の安全性を高めるために、例えばＯＬＥＤで形成された周辺ライト又は光パッチを追加することができる。例えば、服装の前方には白色のライトが、後方には赤色のライトがあり得る。自転車運転者又は照明の視認性を高めることが有益である他の試みの場合は、前方のライトは自転車運転者が走行するのを助けるように十分明るくすることができる。このようなライトは、ブラックボックス１０００に接続することができるが、服装の外部に、例えば、ヘルメットの外部に位置してもよい。
【０１５２】
上述した装置又はシステムの様々な機能は、コンピュータプロラム製品によって実行してもよい。データを獲得した装置上に常駐するソフトウェアは、このようなコンピュータプロラム製品の一例である。コンピュータプロラム製品は、上述した１つ以上の様々な機能をコンピュータ又は装置に実行させるように指示するように構成されたコンピュータコードを含んでもよい。このような機能を実行するためのコンピュータプロラム及び／又はコードは、コンピュータ又は装置などの装置に、コンピュータ可読媒体又はコンピュータプロラム製品上に提供してもよい。コンピュータ可読媒体は、一時的であっても非一時的であってもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、又は半導体システム、又は例えばインターネットを介してコードをダウンロードするためのデータ送信用の伝搬媒体であってもよい。代替的には、コンピュータ可読媒体は、半導体又は固体メモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、剛体磁気ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ等の光ディスクが挙げられる。
【０１５３】
コンピュータ又は装置／システムのような装置は、本明細書で説明する様々な機能に従って１つ以上のプロセスを実行するために、このようなコードに従って構成されてもよい。１つの配置では、装置は、プロセッサ、メモリ、及び任意にディスプレイを含む。典型的には、これらは中央バス構造に接続され、ディスプレイはディスプレイアダプタを介して接続される。システムはまた、装置を他の装置又はネットワークに接続するための通信アダプタ及び／又は１つ以上の入力装置（マウス、キーボード又はタッチスクリーンなど）を含んでもよい。１つの配置では、データベースはコンピュータシステムのメモリに常駐する。このような装置は、データ処理システムの形態を取ってもよい。このようなデータ処理システムは、分散システムであってもよい。例えば、このようなデータ処理システムは、ネットワークを介して分散されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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