(57)【要約】  本発明は織物静電容量センサによる生理信号発生の方法及びシステムに係る。該システムは少なくとも１つの織物を用い、少なくとも１つの導電エリアが該織物に設置され、導電エリアが人体に接触されて、両者の間に１つのコンデンサが形成され、外界が提供した１つの信号の作用下で、人体と織物の間に圧力、引張力または張力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率の改変により電気容量値に変化を発生させる時に、電気容量の変化を探知することができ、該電気容量の変化は周波数、電圧または電流で顕示されるため、１つの周波数、電圧または電流の変化を発生することができ、この共振周波数、電圧または電流の変化を利用して人体の生理パラメータ、例えば姿勢、飲み込み、咳、呼吸、汗かき、ひいては心臓拍動などを反映する。織物静電容量センサに１つのスイッチ、電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬを直列または並列接続することによって、その周波数、電圧または電流の信号範囲を改変する。
2013534833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムにおいて、
少なくとも１つの導電エリアが織物に設置される少なくとも１つの織物と、１つの信号を提供する回路と、を含み、該導電織物と皮膚表層人体の間に１つの静電容量センサが形成され、織物静電容量センサに１つの電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬ、演算増幅器、ダイオード、シュミットトリガー、またはＣＭＯＳまたはトランジスタ、またはＩＣを直列または並列接続して充放電回路を構成することによって、その周波数、周期、電圧または電流の信号範囲を改変し、人体と織物の間に圧力、引張力、ねじり力または張力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率が改変することにより電気容量値に変化をさせる時に、該回路が信号を発信し、システムが導電織物と人体の間の電気容量値の変化を受信し、且つ該変化が周波数、周期、電圧または電流の変化によって表現され、且つ周波数、周期、電圧または電流が変化する過程によって人体の生理、姿勢変化、人体と織物の間の媒体の変化または受けた力という情報のうちの少なくとも１つの情報を分析する、ことを特徴とする織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項２】
導電織物に１つの弾性材料が包まれ、または導電織物自身に弾性材料が含有される、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項３】
１つのスイッチが導電織物に接続され、またはスイッチ自身が静電容量センサである、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項４】
前記スイッチがキースイッチ、クリップスイッチまたは多段スイッチであることが可能である、ことを特徴とする請求項３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項５】
異なる姿勢または力から異なる周波数、電圧または電流の変化曲線を測り取ることができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項６】
前記回路が５５５ＩＣのマルチ発振器と、演算増幅器からなる非安定発振回路と、シュミットトリガーと、相補型金属酸化膜半導体からなる、またはトランジスタからなる非安定マルチ発振器とを使用することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項７】
前記導電織物を少なくとも２つ有し、１つが基準導電エリアとされ、該基準導電エリアが接地される、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項８】
前記基準導電エリアが人体に接触される、ことを特徴とする請求項７に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項９】
前記基準導電エリアは衣服、ズボン、ベッドシート、帽子、靴下、手袋または袖口に１つの導電織物が縫われるものである、ことを特徴とする請求項８に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１０】
該システムが姿勢変化の探知に用いられるとともに、他の生理情報、例えば心臓拍動、呼吸、湿度を測ることができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１１】
前記導電織物が人体に直接接触せず、例えば１層の布を隔てる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１２】
該システムが生理変化、例えば姿勢変化、呼吸、飲み込み、咳、汗かき、心臓拍動、脈拍、温度の探知に用いられることができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１３】
該システムが測位に用いられることができ、即ち、身体のどの位置に生理信号が発生しているかが分かることができる、ことを特徴とする請求項３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１４】
該システムが１つの設定された臨界圧力下でしか探知を起動できないものである、ことを特徴とする請求項３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１５】
該システムの導電エリアが同時に生理信号センサ、即ち電極ともされる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１６】
人体に接触する織物に設計されるもう１つのセンサをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１７】
前記導電織物が衣服、帽子、マスク、靴下、靴、ベッドシート、手袋、ハンドル、杖、テーブル織物、絨毯または義肢に設計される、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１８】
該システムが発汗による湿気、傷口、汗かき、薬塗り、化粧品塗りによる誘電率の改変を探知することに用いられることができ、誘電率の改変により探知した共振周波数も異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項１９】
該システムが織物静電容量センサによって関節の角度、角速度、角加速度を探知することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項２０】
該システムが織物静電容量センサによって人の位置、速度、加速度または歩行距離を探知することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項２１】
該システムが織物静電容量センサによって人体の異なる位置の引張力、張力または圧力を探知することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項２２】
該システムが織物静電容量センサによって人体の変位を探知することができる、ことを特徴とする請求項２１に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生のシステム。
【請求項２３】
織物静電容量センサによる生理信号発生の方法において、
少なくとも１つの導電エリアが織物に設置される少なくとも１つの織物と、１つの信号を提供する信号発信用回路と、を含み、該導電織物と皮膚表層人体の間に１つの静電容量センサを形成することを利用し、織物静電容量センサに１つの電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬ、演算増幅器、ダイオード、シュミットトリガー、またはＣＭＯＳまたはトランジスタ、またはＩＣを直列または並列接続して充放電回路を構成することによって、その周波数、周期、電圧または電流の信号範囲を改変し、人体と織物の間に圧力、引張力、ねじり力または張力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率が改変することにより電気容量値に変化をさせる時に、該回路が信号を発信し、導電織物と人体の間の電気容量値の変化を受信することによって、且つこの変化が周波数、周期、電圧または電流の変化によって表現され、この周波数、周期、電圧または電流が変化する過程によって人体の生理、姿勢変化、人体と織物の間の媒体の変化または受けた力という情報のうちの少なくとも１つの情報を分析する、ことを特徴とする織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項２４】
導電織物に１つの弾性材料が包まれ、または導電織物自身に弾性材料が含有される、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項２５】
導電織物に接続される１つのスイッチをさらに含み、またはスイッチ自身が静電容量センサである、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項２６】
前記スイッチがキースイッチ、クリップスイッチまたは多段スイッチであることが可能である、ことを特徴とする請求項２５に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項２７】
前記スイッチがアナログスイッチまたはデジタルスイッチであることが可能である、ことを特徴とする請求項２５に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項２８】
前記回路が５５５ＩＣのマルチ発振器と、演算増幅器からなる非安定発振回路と、シュミットトリガーと、相補型金属酸化膜半導体からなる、またはトランジスタからなる非安定マルチ発振器とを使用することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項２９】
前記導電織物を少なくとも２つ有し、１つが基準導電エリアとされ、該基準導電エリアが接地される、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３０】
前記基準導電エリアが人体に接触される、ことを特徴とする請求項２９に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３１】
前記基準導電エリアは衣服、ズボン、ベッドシート、帽子、靴下、手袋または袖口に１つの導電織物が縫われるものである、ことを特徴とする請求項２９に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３２】
該方法が姿勢変化の探知に用いられるとともに、他の生理情報、例えば心臓拍動、呼吸、湿度を測ることができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３３】
前記導電織物が人体に直接接触せず、導電織物と人体の間に１つの材料を隔て、例えば１層の布を隔てる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３４】
該方法が生理変化、例えば姿勢変化、呼吸、飲み込み、咳、汗かき、心臓拍動、脈拍、温度の探知に用いられることができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３５】
該方法が測位に用いられることができ、即ち、身体のどの位置に生理信号が発生しているかが分かることができる、ことを特徴とする請求項２５に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３６】
該方法が１つの設定された臨界圧力下でしか探知を起動できない、ことを特徴とする請求項２５に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３７】
該方法の導電エリアが同時に生理信号センサ、即ち電極ともされる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３８】
人体に接触する織物に設計されるもう１つのセンサをさらに含む、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項３９】
前記導電織物が衣服、帽子、靴下、靴、ベッドシート、手袋、ハンドル、杖、テーブル織物、絨毯または義肢に設計される、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４０】
該方法が発汗による湿気、傷口、汗かき、薬塗り、化粧品塗りによる誘電率の改変を探知することに用いられることができ、誘電率の改変により探知した共振周波数も異なる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４１】
該方法が織物静電容量センサによって関節の角度、角速度、角加速度を探知することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４２】
該方法が織物静電容量センサによって人の位置、速度、加速度または歩行距離を探知することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４３】
該方法が織物静電容量センサによって人体の異なる部位の引張力、張力または圧力を探知することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４４】
該方法が織物静電容量センサによって同時に人体の生理情報を探知することができる、ことを特徴とする請求項４３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４５】
該方法が両脚におけるセンサによる信号変化によって人体の足取り安定度を探知することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４６】
該方法が織物静電容量センサによって人体に対し足取り分析を行うことができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４７】
該方法が織物静電容量センサによって人体の睡眠活動図を探知することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４８】
該方法が織物静電容量センサによって人体の転がりを判断することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項４９】
該方法が重心変化、重心速度または重心加速度によって足取り安定度を測る、ことを特徴とする請求項４５に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項５０】
該方法が織物静電容量センサによって測り取った異なる生理状態または姿勢変化から異なる周波数、電圧または電流の変化曲線を測り取ることができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項５１】
該方法が織物静電容量センサによって人体の異なる部位の変位を探知することができる、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項５２】
前記導電織物の構造がベルクロのようである、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項５３】
該方法が織物静電容量センサに１つの電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬを直列または並列接続することによって、その周波数、電圧または電流の信号範囲を改変し、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【請求項５４】
該方法が織物静電容量センサによってスイッチを直列または並列接続する、ことを特徴とする請求項２３に記載の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体生理機能探知に用いられることが可能であり、例えば体力訓練、医療、健康増進、保健などに応用される方法及びシステムに係り、特に少なくとも１つの織物を用い、且つ少なくとも１つの導電エリアが該織物に設置され、人体に接触されて、両者の間に１つのコンデンサが形成され、人体と織物の間に圧力、引張力またはねじり力などの力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率の改変により電気容量値に変化を発生させる時に、外界が提供した１つの信号の作用下で１つの共振周波数、電圧または電流の変化を発生し、且つこの共振周波数、電圧または電流の変化を利用して人体の生理パラメータ、例えば呼吸、飲み込み、湿度、咳、汗かき、心臓拍動を探知し、姿勢パラメータ、例えば位置、速度、加速度、角度、角速度、角加速度の探知に用いられても可能であり、且つ静電容量センサ自身が人体の圧力、引張力、張力を探知するセンサまたは人体変位センサとされることもできることにより弁別可能な信号を発生する方法及びシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
生活レベルと医療衛生の長足の進歩に伴い、人類の平均寿命は逐年に延長し、老年人口の比率は持続的に増加しつつある。高齢化の社会に伴い、各種の社会福利、医療医薬技術や社会安全制度の問題が現われ、ますます多くの高齢者が家族と家庭によって適切で充分な世話をされることができず、また、運動、レジャー、娯楽なども必要な生理監視制御項目である。
【０００３】
人に異物感がない方式で人体の生理信号を探知するために、着用式センサは最も重要なである。国外では既に関係の技術討論があり、例えばＳｅｒｇｉｏ氏は２つの導電電極によって圧力を感知しており、その原理として外部システムから１つの固定した周波数を提供し、且つ２つの電極の間の電気容量を探知し、その圧力変化の現出が電圧によって現われる（非特許文献１参照）。もう１つの呼吸探知用のシステムは距離変化によって現われ、使用者が呼吸する時に、電気容量に変化が発生し、且つ電極間の距離がそれに伴って変化することをもたらす（非特許文献２参照）。さらに２つの導電電極の間の電気容量の変化を利用して湿度を探知する人がいる（非特許文献３参照）。Ｊｕｎ  Ｒｅｋｉｍｏｔｏは導電物体間の距離を測量できる技術を研究開発しており、彼は電極及び導電体間の電気容量を測量し、且つ１つの転換器（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）と１つの電極レシーバ（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を使用し、人体が２つの電極に近接する時にその電気容量が大きくなり、これがｐｒｏｘｉｍｉｔｒｙ  ａｎｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ（近接及び位置センサ）を探知するものであり、探知手振りが直接皮膚に接触しなかったため、人体の等価寄生容量を考慮せず、且つ異なる圧力、引張力またはねじり力により異なる結果が発生しなかった。本文において用いたものは腕時計の形式であり、且つ１つの電気容量値は１つの手の形状に相当する。衣服に作る時に全て接地される１つの隔離層（ｓｈｉｅｌｄ  ｌａｙｅｒ）を有し、その出力端は電圧の振幅によって表現され、その発射信号も発振するものでなく、固定したものであり、即ち、それが変わらないものである（非特許文献４参照）。Ｃｌｉｆｆ  Ｒａｎｄｅｌｌ氏は論文において２つの導電布から１つのコンデンサを形成し、外部の圧力下で人の姿勢が変動すると、その電気容量値もそれに伴って変化するという状況を研究した（非特許文献５参照）。Ｊａｎ  Ｍｅｙｅｒ氏の研究において、その原理が前述した数部の文書と同様であるが、２つの導電布の間の材料を改変したのみである（非特許文献６参照）。最後に、Ｊｉｎｇｙｕａｎ  Ｃｈｅｎｇ氏の研究において、人の身体を１つの媒質とし、且つ導電布を身体の両側に置いて１つのコンデンサを形成するとともに、１つの回路によってこの電気容量値の変化を測量し、この研究において彼は呼吸と水飲みが弁別可能な異なる信号を発生できるということを展示した（非特許文献７参照）。 
【０００４】
アメリカ特許１１／６８１３２Ｐは、２つの織物を利用して人体の生理変化を測量するが、２つの織物の間に人体の変化に伴って発生した電気容量の変化を利用するものであり、且つその測量するパラメータが電圧変化である。
【０００５】
アメリカ特許６８２６９６８は、行と列の電極を利用し、且つ両者の間に１つの媒体を置くことによってコンデンサを形成して、圧力の測量に用い、これも２つの織物の間の電気容量が圧力の大小に伴って改変するということを利用するものであり、且つ提供したのは電圧の変化を測量するための１つの固定した周波数でもある。
【０００６】
特許ＵＳ６４６９５２４は、１つの信号を第１電極まで発射することによって、第２電極と第１電極が１つのコンデンサを形成し、人が近接する時に、その電気容量値もそれに伴って改変するとともに、１つの位相差（ＰＨＡＳＥ  ＳＨＩＦＴＥＤ）信号を発生する。
【０００７】
特許ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７１が指すのは、裂け目両側の導電エリアの間が外力に伴って変化し、人の身体接触と関係がないという状況である。
【０００８】
特許ＵＳ２００５／０２１５９１５は、２つの電極が圧力の作用下で距離の改変を発生するとともに、電気容量値の変化をもたらすということを利用するものであるが、本発明は身体と電極の間が圧力に伴って変化し、または身体と電極の間の誘電率が改変することによって発生した電気容量の変化である。
【０００９】
特許ＣＮ２６４１６２１も２つの導電材料、例えば金属片または繊維が圧力の作用下で発生した電気容量の変化を利用するものであり、受験者の身体と関係がなく、且つ２つの電極の間に絶縁材料を有する必要がある。
【００１０】
特許ＣＮ１０１６２２５１８Ａも、導電材料と人体の間の電気容量値が外力を受けることにより変化することでなく、静電容量センサが圧力及びせん断力を受けて発生した電気容量値の変化を利用するものである。
【００１１】
特許ＣＮ１７１８１６０において用いられた静電コンデンサによって呼吸を測ることも、２つの導電材質が圧力を受ける状況における電気容量の変化を利用するものである。
【００１２】
特許ＪＰ２００３３３９６５２Ａにおける心臓拍動、呼吸センサも、２つの電極の間が圧力の作用下で電気容量の変化を利用して得るものである。
【００１３】
特許ＵＳ６７２４３２４は静電容量近接センサ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｓｅｎｓｏｒ）であり、交流電流信号を受信する第１電極と、１つの入力信号を生成する第２電極を含む。該センサはさらに第１電極と第２電極の間に置かれる１つの中間電極、及び手指が近接しているか、その位置がどこにあるかを探知するための接地端を含む。
【００１４】
特許ＵＳ７６７５２９６は主体の頭部に対し対称的に配列される電極を提供し、少なくとも第１電極と第２電極を含み、且つ車両における乗員頭部の姿勢を探知するように第１電極及び第２電極が選択的に交流電圧源に結合され、この電極が受験者に接触しない。
【００１５】
特許ＵＳ２００７／００８４９３４１は１つの発振器（ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ）から１つの信号を発生して布、用紙における字の電気抵抗、電気容量値を測量するものである。しかし、本発明は１つの発振器（ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ）、特に１つの非安定発振器によって織物電極と人体の間の電気容量の変化を測量し、且つ電気容量の変化が共振周波数によって表現され、例えば異なる生理状態により織物電極と人体の間のインタラクションが異なる共振周波数、電圧または電流を発生することをもたらし、且つ共振周波数、電圧または電流も人体の変化に伴って連続して変化し、異なる生理状態が異なる周波数、電圧または電流変化曲線を発生する。
【００１６】
特許ＵＳ７１７３４３７は静電容量センサ（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＳＥＮＳＯＲ）によって生理電圧（ＢＩＯＰＯＴＥＮＴＩＡＬ）を測量するものである。しかし、本発明は織物電極と人体の間にインタラクションにより発生した共振周波数を測量するものであり、本発明が測量するものが身体の「活動」により発生した「変化」である。
【００１７】
特許ＵＳ７１３５９８３は１つの発振回路（ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＮＧ）を利用するものであり、人が電極に近接する時に、人がいる場合と人がいない場合発生した電気容量が異なるため、発振回路（ＯＳＣＩＬＬＡＴＩＮＧ）が測った周波数も異なるが、この特許において測量するものは人がいるか否かであり、且つ電極が１つのみあり、しかし、本発明が及んでいるものは人がいるか否かのみでなく、電極と人体の間の電気容量の変化であり、人の生理変化であり、本発明が読み取るものは織物電極と人体の長期的なインタラクションの下での生理信号であり、且つ特許ＵＳ７１３５９８３においては単一電極を使用するのみであり、且つその接地が仮想接地であり、その結果、電気容量の変化が非常に小さく、人体寄生容量の関係で正確度も信頼度も不安定であることをもたらし、しかし、本発明は２つの電極と人体の間を回路とし、人体の生理変化、例えば手の動き、呼吸、飲み込み、咳などが全て明らかに変化するとともに、異なる生理変化の周波数、電圧または電流の変化の特性も異なるため、周波数、電圧または電流の変化の特性から人の生理変化を判別し、即ち、本発明が測るものは身体と電極の間の連続的な変化であり、且つ連続的に変化中の周波数、電圧または電流の特性の改変を分析し、ＯＮ（人がいる）またはＯＦＦ（人がいない）のみではない。
【００１８】
これに鑑み、上記で引証された従来技術において、電圧の振幅または周波数信号の変化は非常に明らかでなく、このために、本発明は従来技術に対し改良を行ったとともに、周波数を発生するように１つの発振器を設計し、且つコンデンサを形成するように少なくとも１つの導電布が人体に接触する。人体が生理変化を発生する時に、電気容量値もそれに伴って改変するため、本発明は共振周波数の変化を探知できる。その信号は非常に明らかであり、且つ容易に判別される。
【００１９】
本発明が測り取ることができる生理信号は着用式導電織物を使用して取得するものである。特に呼吸、飲み込み、咳、姿勢、人体湿度及び人体各部位の圧力を受ける程度を探知できるため、弁別可能な信号を発生できる。特に異なる位置に静電容量センサを有する時に、毎静電容量センサの電気容量値も異なるため、測った電圧、電流または周波数も異なり、したがって異なる位置の生理信号を得ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｍ．Ｓｅｒｇｉｏ，ｅｔａｌ，Ａ  Ｔｅｘｔｉｌｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ，  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２， Ｎｕｍｂｅｒ  ２，Ｊｕｎｅ  ２００４，ｐｐ．１５３−１６０（８）．
【非特許文献２】Ｔａｅ−Ｈｏ  Ｋａｎｇ，ｅｔ  ａｌ，Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｏｎ  Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  Ｈｏｍｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １ｓｔ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ａｎｄ  Ｈｏｍｅ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ（Ｄ２Ｈ２）Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．
【非特許文献３】Ｆ．Ｄｉ  Ｆｒａｎｃｅｓｃｏ，Ｄ．Ｃｏｓｔａｎｚｏ，Ｐ．Ｓａｌｖｏ，Ｄ．Ｄｅ  Ｒｏｓｓｉ  Ｔｏｗａｒｄｓ  ｔｈｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｓｗｅｅｔ  ｒａｔｅ  ｖｉａ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  ｓｅｎｓｏｒｓ，４ｔｈ  ｐＨｅａｌｔｈ  ｃｏｎｆｅｎｃｅ  ２００７．
【非特許文献４】Ｊ．  Ｒｅｋｉｍｏｔｏ，ＥＴ  ＡＬ， Ｇｅｓｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｇｅｓｔｕｒｅ  Ｐａｄ：Ｕｎｏｂｓｔｒｕｓｉｖｅ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ５ｔｈ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ  ２００１．
【非特許文献５】Ｃｌｉｆｆ  Ｒａｎｄｅｌｌ，ｅｔ  ａｌ，Ｔｈｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｌｅｅｖｅ：Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ａｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｇｅｓｔｕｒｅｓ．Ｎｉｎｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ−Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｏｎ−Ｂｏｄｙ  Ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００５．
【非特許文献６】Ｊ．  Ｍｅｙｅｒ，ｅｔ  ａｌ，Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｍｕｓｃｌｅ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ  ａｎｄ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ  １０ｔｈ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，２００６．
【非特許文献７】Ｊｉｎｇｙｕａｎ  Ｃｈｅｎｇ，ｅｔ  ａｌ，  Ｔｏｗａｒｄｓ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．２ｎｄ  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｐｅｒｖａｓｉｖｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈ．  ｆｏｒ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，２００８．
【発明の概要】
【００２１】
本発明の目的は、従来の人体を探知する生理的な方法及びシステムの欠陥を克服し、織物静電容量センサによる生理信号発生の１つの真新しい方法及びシステムを提供するということであり、解決しようとする技術問題はそれが人体生理機能を探知する静電容量センサを利用して生理信号を発生し、且つ体力訓練、医療、健康増進、保健、娯楽などに応用できるようにさせ、特に少なくとも１つの織物を用い、且つ少なくとも１つの導電エリアが該織物に設置されるとともに、導電エリアが人体に接触されるということである。人体と導電エリアの間に１つのコンデンサを形成し、外界が提供した１つの信号の作用下で１つの共振周波数、電圧または電流を発生し、この共振周波数、電圧または電流を利用して人体の生理パラメータを探知することができ、従来技術の大多数が電圧の変化を観察するものであり、その変化が非常に小さく、且つ１つの位置または１つの整理パラメータのみを観察し、しかし、本発明は圧力、引張力または張力の作用下で、１つ以上の身体位置に導電材料が発生した生理信号を有し、または１つ以上の生理パラメータが１つの位置、例えば首にあるということを観察するように改変し、静電容量センサによって同時に首が回る、またはよだれを飲み込む時の周波数、電圧または電流の変化を探知でき、その変化が非常に大きく、且つ着用者が非常に快適に感じ、非常に緊密に人体に接触する必要がなく、非常に実用に適する。
【００２２】
本発明のもう１つの目的は織物静電容量センサによる生理信号発生の１つの新しい方法及びシステムを提供するということであり、解決しようとする技術問題はそれが人体の姿勢を探知できるようにさせるということであり、且つ探知できる姿勢が例えば頭部の運動、脚部の運動、または各関節の運動を含み、姿勢が変化する時に圧力、引張力または張力の変化が分かることができることにより、さらに実用に適するということである。
【００２３】
本発明のもう１つの目的は織物静電容量センサによる生理信号発生の１つの新しい方法及びシステムを提供するということであり、解決しようとする技術問題はそれが人体の呼吸、飲み込み、咳または汗かきを探知できるようにさせることにより、さらに実用に適するということである。
【００２４】
本発明のもう１つの目的は織物静電容量センサによる生理信号発生の１つの新しい方法及びシステムを提供するということであり、解決しようとする技術問題はそれが人体の変位、速度、加速度、角度、角速度、角加速度を探知できるようにさせることにより、さらに実用に適するということである。
【００２５】
本発明のもう１つの目的は織物静電容量センサによる生理信号発生の１つの新しい方法及びシステムを提供するということであり、解決しようとする技術問題はそれが織物静電容量センサによる生理信号発生によって人体の湿度、温度をを探知できるようにさせることにより、さらに実用に適するということである。
【００２６】
本発明のもう１つの目的は織物静電容量センサによる生理信号発生の１つの新しい方法及びシステムを提供するということであり、解決しようとする技術問題はそれが人体の異なる位置の張力、ねじり力、引張力または圧力を探知できるようにさせることにより、さらに実用に適するということである。
【００２７】
本発明の目的及びその技術問題の解決は下記技術手段によって実現する。本発明による織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、少なくとも１つの導電エリアが織物に設置される少なくとも１つの織物と、１つの信号を提供する回路と、を含み、該導電織物と人体の間に１つのコンデンサを形成し、人体と織物の間に圧力、ねじり力、引張力または張力を有することにより電気容量が変化し、または人体と織物の間の誘電率の改変により電気容量値に変化が発生する時に、該回路が信号を発信し、システムが導電織物と人体の間の電気容量値の変化を受信し、且つ該変化が周波数、電圧または電流の変化によって表現され、且つ周波数、電圧または電流が変化する過程によって人体の生理、姿勢変化、人体と織物の間の媒体の変化または受けた力という情報のうちの少なくとも１つの情報を分析することを特徴とする。
【００２８】
本発明の目的及びその技術問題の解決はさらに下記技術措置によって一歩進んで実現する。
【００２９】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、導電織物に１つの弾性材料が包まれ、または導電織物自身が弾性材料を含有する。
【００３０】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、１つのスイッチが導電織物に接続され、またはスイッチ自身が静電容量センサである。
【００３１】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記スイッチがキースイッチ、クリップスイッチまたは多段スイッチであることが可能である。
【００３２】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、異なる生理変化、姿勢または力なら異なる周波数、電圧または電流の変化曲線を測り取ることができる。
【００３３】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記回路が５５５ＩＣのマルチ発振器と、演算増幅器からなる非安定発振回路と、シュミットトリガーと、相補型金属酸化膜半導体からなる、またはトランジスタからなる非安定マルチ発振器とを使用することができる。
【００３４】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記導電織物を少なくとも２つ有し、１つが基準導電エリアとされ、該基準導電エリアが接地される。
【００３５】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記基準導電エリアが人体に接触される。
【００３６】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記基準導電エリアが衣服、ズボン、ベッドシート、帽子、靴下、手袋または袖口に１つの導電織物を縫うものである。
【００３７】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、姿勢変化を探知するとともに、他の生理情報、例えば心臓拍動、呼吸、湿度を測ることができる。
【００３８】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記導電織物が人体に直接接触せず、導電織物と人体の間に１つの材料を隔て、例えば１層の布を隔てる。
【００３９】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、異なる位置の生理変化、例えば姿勢変化、呼吸、飲み込み、咳を探知することに用いられることができる。
【００４０】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、測位に用いられることができ、即ち、身体のどの位置に生理または姿勢信号が発生しているかが分かることができる。
【００４１】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、１つの設定された臨界圧力下でしか探知を起動できないものである。
【００４２】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、該システムの導電エリアが同時に生理信号センサ、即ち電極ともされ、心臓拍動、呼吸、脳波、筋電図、心電図を探知することに用いられることができる。
【００４３】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、織物に設計されるもう１つのセンサをさらに含む。
【００４４】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、前記導電織物が身回りの衣類、例えば衣服、帽子、マスク、靴下、靴、ベッドシート、手袋、ハンドル、杖、テーブル織物、絨毯または義肢に設計されるものである。
【００４５】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、発汗による湿気、傷口、汗かき、薬塗り、化粧品塗りによる誘電率の改変を探知することに用いられることができ、誘電率が改変することにより探知した共振周波数も異なる。
【００４６】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、織物静電容量センサによって関節の角度、角速度、角加速度を探知することができる。
【００４７】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、織物静電容量センサによって人の位置、速度、加速度または歩行距離を探知することができる。
【００４８】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、人の異なる部位の引張力、張力または圧力を探知することができる。
【００４９】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、織物静電容量センサによって同時に人体の変位を探知することができる。
【００５０】
本発明の目的及びその技術問題の解決はさらに下記技術手段によって実現する。本発明による織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、少なくとも１つの導電エリアが織物に設置される少なくとも１つの織物と、１つの信号を提供する信号発信用回路と、を含み、該導電織物と人体の間に１つのコンデンサが形成されることを利用して、人体と織物の間に圧力、引張力または張力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率が改変することにより電気容量値に変化を発生させる時に、該回路が信号を発信し、導電織物と人体の間の電気容量値の変化を受信することによって、且つこの変化が周波数、電圧または電流の変化によって表現され、この周波数、電圧または電流が変化する過程によって人体の生理、姿勢変化、人体と織物の間の媒体の変化または受けた力の情報のうちの少なくとも１つの情報を分析することができる。
【００５１】
本発明の目的及びその技術問題の解決はさらに下記技術措置によって一歩進んで実現できる。
【００５２】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、導電織物に１つの弾性材料が包まれ、または導電織物自身に弾性材料が含有される。
【００５３】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、導電織物に接続される１つのスイッチをさらに含み、またはスイッチ自身が静電容量センサである。
【００５４】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記スイッチがキースイッチ、クリップスイッチまたは多段スイッチであることが可能である。
【００５５】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記スイッチがアナログスイッチまたはデジタルスイッチであることが可能である。
【００５６】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記回路が５５５ＩＣのマルチ発振器と、演算増幅器からなる不安定発振回路と、シュミットトリガーと、相補型金属酸化膜半導体からなる、またはトランジスタからなる不安定マルチ発振器とを使用することができる。
【００５７】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記導電織物を少なくとも２つ有し、１つが基準導電エリアとされ、該基準導電エリアが接地される。
【００５８】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記基準導電エリアが人体に接触される。
【００５９】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記基準導電エリアが衣服、ズボン、ベッドシート、帽子、靴下、手袋または袖口に１つの導電織物を縫うものである。
【００６０】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、姿勢変化を探知するとともに、他の生理情報、例えば心臓拍動、呼吸、湿度を測ることができる。
【００６１】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記導電織物が人体に直接接触せず、導電織物と人体の間に１つの材料を隔て、例えば１層の布を隔てる。
【００６２】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、異なる位置の生理変化、例えば姿勢変化、呼吸、飲み込み、咳、湿度を探知することに用いられることができる。
【００６３】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、測位に用いられることができ、即ち、身体のどの位置に生理信号が発生しているかが分かることができる。
【００６４】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、１つの設定された臨界圧力下でしか探知を起動できないものである。
【００６５】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、該方法の導電エリアが同時に生理信号センサ、即ち電極ともされる。
【００６６】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、人体に接触される織物に設計されるもう１つのセンサをさらに含む。
【００６７】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記導電織物が衣服、帽子、靴下、靴、ベッドシート、手袋、ハンドル、杖、テーブル織物、絨毯または義肢に設計されるものである。
【００６８】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、発汗による湿気、傷口、汗かき、薬塗り、化粧品塗りによる誘電率の改変を探知することに用いられることができ、誘電率が改変することにより探知した共振周波数も異なる。
【００６９】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって関節の角度、角速度、角加速度を探知することができる。
【００７０】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって人の位置、速度、加速度または歩行距離を探知することができる。
【００７１】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、人体の異なる部位の引張力、張力または圧力を探知することができる。
【００７２】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって同時に人体の生理情報を探知することができる。
【００７３】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、両脚におけるセンサによる信号変化によって人体の足取り安定度を探知することができる。
【００７４】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって人体に対し足取り分析をすることができる。
【００７５】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって人体の睡眠活動図（ａｃｔｉｇｒａｐｈ）を探知することができる。
【００７６】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって人体の転がりを判断することができる。
【００７７】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、重心変化、重心速度または重心加速度によって足取り安定度を測る。
【００７８】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによっては測り取った異なる生理状態から異なる周波数、電圧または電流の変化曲線を測り取ることができる。
【００７９】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、織物静電容量センサによって人体の異なる部位の変位を探知することができる。
【００８０】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、前記導電織物の構造がベルクロのようなものである。
【００８１】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、該方法が織物静電容量センサに１つの電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬを直列または並列接続することによってその周波数、電圧または電流の信号範囲を改変する。
【００８２】
前述した織物静電容量センサによる生理信号発生の方法は、該方法が織物静電容量センサにスイッチを直列または並列接続することによる。
【００８３】
本発明は従来技術と比べると、明らかな利点と有益な効果を有する。上記技術手段によると、本発明の織物静電容量センサによる生理信号発生の方法及びシステムは少なくとも下記利点及び有益な効果を有する。
【００８４】
従来技術の大多数は電圧の変化を観察し、その変化が非常に小さく、且つ単一なパラメータまたは単一な位置のみを読み、しかし、本発明は圧力、張力、引張力またはねじり力の作用下で周波数、電圧または電流の変化を観察するように改変し、異なる位置または同じ位置の異なる生理パラメータの変化が非常に大きいため、本発明を使用する時に、着用者は身体に緊密に接触する必要がなく、非常に快適に感じることができる。
【００８５】
以上で記述したことを総合すれば、本発明は１つの織物静電容量センサによる生理信号発生の方法及びシステムである。該システムは織物電極が人体に接触して両者の間に１つのコンデンサが形成され、外界が提供する１つの信号の作用下で、人体と織物の間に圧力、張力、引張力またはねじり力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率が改変することにより電気容量値が変化する時に、電気容量の変化を探知することができ、該電気容量の変化が周波数、電圧または電流によって顕示されるため、１つの周波数、電圧または電流の変化を発生することができ、この共振周波数、電圧または電流の変化を利用して人体の生理パラメータ、例えば姿勢、飲み込み、咳、呼吸、汗かき、ひいては心臓拍動などを反映する。本発明は技術的には明らかに進歩し、且つ明らかな積極的な効果を有し、誠に１つの新奇で、進歩的、実用的な、新しいデザインである。
【００８６】
上記説明は本発明の技術手段の概説のみであり、よりはっきり本発明の技術手段がわかるために、明細書の内容により実施することができ、且つ本発明の上記及び他の目的、特徴、利点をより明らかで分かりやすくさせるために、以下で特に好ましい実施例を挙げ、且つ図面と合わせて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は本発明の構造略図である。
【図２】図２は本発明の測量原理及び共振周波数の略図である。
【図３】図３は本発明の充電−放電過程と対応出力の略図である。
【図４】図４は本発明の静電容量センサ等価的回路の略図である。
【図５】図５は本発明のブリッジ測量回路の略図である。
【図６】図６は本発明の演算増幅器測量回路の略図である。
【図７】図７は本発明のダイオードダブルＴ形回路の略図である。
【図８】図８は本発明の周波数変調式測量回路の原理ブロック‐ダイヤグラムである。
【図９】図９は本発明のＯＰＡが不安定発振回路とされる状況を示す略図である。
【図１０】図１０は本発明のシュミットトリガーからなる不安定マルチ発振器の略図である。
【図１１】図１１は本発明のＣＭＯＳからなる不安定マルチ発振器の略図である。
【図１２】図１２は本発明のトランジスタからなる不安定マルチ発振器の略図である。
【図１３】図１３は本発明の単一電極とされる銀繊維布電極の実作を示す略図である。
【図１４】図１４は本発明の２つの電極が皮膚に接触し、１つが従来電極であることを示す略図である。
【図１５】図１５は本発明の短繊維ステンレス織物と従来電極（接地）の重量が改変する時における周波数の変化を示す略図である。
【図１６】図１６は本発明の２つの織物電極が皮膚に接触することを示す略図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは本発明の銀繊維織物が接地し、それぞれ短繊維ステンレス織物、銀繊維との重量−周波数の変化を示す略図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは本発明の銀繊維織物が接地し、それぞれ短繊維ステンレス織物、銀繊維との重量−周波数の変化を示す略図である。
【図１８】図１８は本発明の周波数変動を示す略図である。
【図１９】図１９は本発明の飲み込み時における周波数と時間の変化を示す略図である。
【図２０】図２０は本発明の咳時における周波数と時間の変化を示す略図である。
【図２１】図２１は本発明の呼吸時における周波数と時間の変化を示す略図である。
【図２２】図２２は本発明の脚の踏む重量が改変する時における周波数の変化を示す略図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは本発明の２種の異なるキーの略図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは本発明の２種の異なるキーの略図である。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは本発明の２種の異なるキーの略図である。
【図２３Ｄ】図２３Ｄは本発明の２種の異なるキーの略図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは本発明のキーにスポンジを加え、且つスポンジの上に電極を有することを示す略図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは本発明のキーにスポンジを加え、且つスポンジの上に電極を有することを示す略図である
【図２４Ｃ】図２４Ｃは本発明の織物静電容量センサにキーを直列または並列接続する回路図である。
【図２４Ｄ】図２４Ｄは本発明の織物静電容量センサにキーを直列または並列接続する回路図である。
【図２４Ｅ】図２４Ｅは本発明の５種の異なるキーの略図である。
【図２４Ｆ】図２４Ｆは本発明の５種の異なるキーの略図である。
【図２４Ｇ】図２４Ｇは本発明の５種の異なるキーの略図である。
【図２４Ｈ】図２４Ｈは本発明の５種の異なるキーの略図である。
【図２４Ｉ】図２４Ｉは本発明の５種の異なるキーの略図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは本発明の水平及び垂直変位器の略図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは本発明の水平及び垂直変位器の略図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは本発明のベルクロがスイッチ構造とされることを示す略図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは本発明のベルクロがスイッチ構造とされることを示す略図である。
【図２７】図２７は本発明のベルクロと綿布にステンレス線が縫われ、重量と周波数の変化を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
本発明の予定発明目的を達成するために取った技術手段及び功能をさらに記述するために、次に図面及び好ましい実施例と合わせて、本発明による織物静電容量センサによる生理信号発生の方法及びシステムの具体的な実施方式、構造、方法、ステップ、特徴及びその功能について、下記の通り詳しく説明を行う。
【００８９】
本発明の前述及び他の技術内容、特色及び功能について、次に参考図式と合わせる好ましい実施例の詳しい説明においてはっきり現われることができる。具体的な実施方式の説明によって、本発明の予定目的を達成するために取った技術手段及び功能についてさらに込み入って、且つ具体的に理解できるはずであるが、添付図面は参考と説明のために提供するもののみであり、本発明を制限するためのものではない。
【００９０】
本発明の技術は既にＩＥＥＥ  ＥＭＢＣ  ２０１０へ投稿されており、タイトルがＣａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｔｅｘｔｉｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｂｙ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙであった。また、この技術は織物センサによる人体監視制御システムに用いられることができ、これによって衣類における各種のセンサに同時に本発明の静電容量センサを直列または並列接続させ、得た情報を生理信号のみでなく、人体の異なる部位が外力、圧力、張力、重力または引張力の下でのアナログ信号、例えば湿度、圧力、呼吸なども得ることができるようにさせ、足取り分析または心臓拍動、呼吸、心電図、体温などの生理パラメータの信号をさらに精確にさせる。
【００９１】
本発明の測量の原理は１つの理想的なコンデンサを形成し、該コンデンサが２つの導電板からなり、且つ１つの誘電体によってこの２つの導電板を互いに分離させ、且つ絶縁させる。そのコンデンサ（Ｃ）は電荷（Ｑ）／電圧（Ｖ）と定義される。その電気容量値は導電板の区域、両者間の距離、及び誘電体の材用による。
【００９２】
人体は１つの導電体と見なされることができる。導電織物が人体表面に接触する時に、皮膚と織物電極の間に１つのコンデンサが形成される。したがって、身体状態が改変する時に導電織物との間の重力、圧力、張力（ｔｅｎｓｉｏｎ）またはねじり力（ｓｔｒａｉｎ）もそれに伴って変化することにより、身体と導電織物の間の電気容量値も改変を発生し、即ち、生理が変化を発生する時に電気容量値は探知できる変化を発生した。本発明は導電織物によって皮膚に接触し、導電織物に圧力を加える時に、電気容量が変化を発生する。私たちは信号を発生するための１つの発振器を設計しており、生理が変化する時に、たとえ人体と織物の間に圧力、重力、ねじり力または引張力を有し、且つ改変を発生しても、電気容量値もそれに伴って改変するため、私たちは共振周波数、電圧または電流の変化を探知することもでき、それは生理パラメータまたは姿勢変化を探知することに用いられることができる。
【００９３】
私たちが設計した１つの発振器は信号を発生し、生理または圧力が改変する時に、電気容量も同じく改変され、したがって私たちは共振周波数、電圧または電流の変動を探知でき、これは皮膚と織物電極の間の電気容量または受けた外部からの力を区別することに用いられることができる。全体のシステム構造は図１に示すように、可変コンデンサは人体の電気容量変化であり、また周波数復調器はコンデンサの電圧または電流を測量する回路によって置換されることもでき、周波数変化の最大な探知できる範囲が２πｆであるからであり、例えば５０ＫＨｚの共振周波数は、その周波数ロッキング範囲が最多約１２．５ＫＨｚであるため、周波数変化範囲が大きい時に、セクション別に周波数ロッキングを行い、または直接その周波数を計算（ｃｏｕｎｔ）するほか仕方がない。また、信号処理によって結果を分析する。
【００９４】
本発明のシステム構造は図２に示される。５５５ＩＣから１つの安定マルチ発振器回路を構成し、外在的回路はＲ１、Ｒ２、Ｃｖ、及び騒音を消去するバイパスコンデンサＣ２を含み、電源がはじめて接続される時に、コンデンサＣｖが充電されておらず、この時に５５５の第３ピンの出力が高電圧であり、コンデンサＣｖがＲ１、Ｒ２を経由して充電され、２／３Ｖｃｃまで充電される時に、５５５の第６ピンの動作がトリガーされることにより、出力ピンである第３ピンが低電位（０Ｖ）に転換され、この時にコンデンサＣｖが必ずＲ２を経由して放電し（第３ピンの出力が「Ｌｏｗ」であることは接地と見なされることができるから）、Ｃｖが１／３Ｖｃｃまで放電する時に、第２ピンがトリガーされることにより第３ピンがまた高電位に転換され、このように繰り返して発振する。Ｃ２はバイパスコンデンサであり、制御にとってはあまり必要でなく、その役割は外界の騒音がこのピンから５５５まで入力することにより５５５にミスが発生することを避け、Ｃｖの充放電過程及び対応する出力は図３に示すようである。
【００９５】
人の皮膚と織物電極から１つのコンデンサＣ１を形成し、コンデンサの変異は電気容量を改変するため、私たちはこの特色を利用して安定なマルチ発振器回路Ｃｖを置換する。着脱容易な織物電極と皮膚の接触圧力における物理変化が変わりやすいコンデンサＣｖの効力と等しいからである。
【００９６】
外部の力の下で皮膚と織物センサの間の電気容量が改変する。即ち、コンデンサＣ１が圧力下で変わりやすい。変わりやすいコンデンサは１つの安定なマルチ発振器回路によってバランス（１．１）に達するが、異なる周波数が存在することができ、この変動される周波数は私たちの所要のものである。また、身体を流れる一般の電流は約１６５μＡ（Ｒ１とＲ２は１０ＫΩであり、Ｖｃｃは３．３Ｖ）である。
【００９７】
2013534833.tif 000003
【００９８】
静電容量センサの等価的回路は図４に示すように、コンデンサＣは測った、人体に異なる状況下で少なくとも１つの織物を有し、織物には人体に接触する少なくとも１つの導電エリアを有し、外力、圧力、引張力、張力または重力の下で得られる生理パラメータ、姿勢などの電気容量変化であり、Ｒは回路における電気抵抗であり、Ｌは回路におけるインダクタであり、したがって織物に異なる的Ｒ、Ｌを縫うことによって、異なる信号値を得ることができる。
【００９９】
以下は測量できる回路の例であり、５５５ＩＣのほか、さらにブリッジ回路を使用することができ、図５に示すように、Ｃｒ１とＣｒ２が２つのコンデンサであり、身体の２つの位置、例えば足先と踵に設置されることができ、すると歩行する時に足先と踵の足取り変化が出力電圧（ＵＳＣ）、電流または周波数の変化によって顕示され、もちろん、私たちはＣｒ１を固定コンデンサとし、Ｃｒ２のみを人体の外力、圧力、引張力または張力下での生理信号の測量に用いることも可能である。
【０１００】
もう１つの静電容量センサの測量回路は演算増幅器回路であり、図６に示すように、Ｕは入力電圧であり、ＵＳＣは出力電圧であり、Ｉは入力電流であり、Ｉxはフィードバック電流であり、Ｃxはセンサであり、Ｃ0は固定コンデンサである。
【０１０１】
演算増幅器の入力インピーダンスが非常に高く、ゲインが非常に大きい時に、演算増幅器の入力電流がゼロであると思うことができ、キルヒホッフの法則により、
【０１０２】
2013534833.tif 000004
【０１０３】
したがって、圧力、張力、またはねじり力が異なる時に、電気容量値Ｃxもそれに伴って異なることにより、出力電圧も異なり、もちろん、私たちはＣx、Ｃ０を身体の異なる位置の電気容量値とし、またはＣxを固定し、Ｃ０を人体信号を探知するコンデンサとすることもできる。
【０１０４】
もしセンサを１つの平行板コンデンサとすれば、Ｃｘ＝εＳ／ｄ、Ｓは導電織物の面積であり、εは導電織物と人体の間の誘電率であり、ｄは人体と織物板の間の距離である。
【０１０５】
以上から分かるように、演算増幅器の出力電圧は電極と人体の間の距離ｄに正比例し、もちろん、私たちは固定値からこの２つの点が時間に伴う変化を見ることでなく、Ｃ０をもう１つの導電織物と人体の電気容量値とすることもできる。
【０１０６】
もう１つの回路はダイオードダブルＴ形回路であり、図７に示すように、ＵＥは入力電圧であり、Ｄ１、Ｄ２はダイオードであり、ＲＬは負荷抵抗であり、正半周期の時に、ダイオードＤ１は導通され、Ｄ２は遮断され、コンデンサＣ１は極めて短い時間でＵＥまで充電され、コンデンサＣ２の電圧初期値はＵＥであり、電源はＲ１を経てｉＣ１でＲＬへ送電し、コンデンサＣ２はＲ２、ＲＬを経て放電し、ＲＬを流れる放電電流はｉＣ２であり、ＲＬを流れる総電流ｉＬはｉＣ１とｉＣ２の代数和である。
【０１０７】
2013534833.tif 000005
【０１０８】
出力電圧は電源電圧の周波数及び振幅値と関係あるのみでなく、コンデンサＣ１とＣ２との差の値とも関係ある。電源電圧が確定された後、出力電圧はコンデンサＣ１とＣ２の関数のみである。したがって、私たちは１つのコンデンサを固定することによってもう１つの身体におけるコンデンサの変化を測り取り、または身体における２つのコンデンサの変化を測り取ることができ、またパルス幅変調回路を使用することもでき、その結果が同じである。
【０１０９】
2013534833.tif 000006
【０１１０】
不安定マルチ発振器は別途トリガー信号を加える必要もないで発振でき、自己帰還型マルチ発振器に属する。以上は５５５ＩＣによって作製したマルチ発振器であり、私たちは演算増幅器（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＯＰＡ）によって不安定発振回路（図９に示すようである）を作製することもでき、その周波数Ｆ＝１／２ＲＣ  ｌｎ（１+  ２Ｒ２／Ｒ１）であり、異なる位置の身体に、例えば胸部と腹部にそれぞれ１つの増幅器を有し、且つそのＲ１、Ｒ２またはＲの値が異なれば、同様の電気容量変化にも異なる周波数応答結果を発生させることができ、即ち、織物に異なる電気抵抗を有すれば、異なる出力電圧、電流または周波数値を発生することができる。ここにおいて、私たちは織物において異なるＲ１、Ｒ２値によって異なる共振周波数を測り取ることとができ、即ち異なる身体位置に、例えば足先及び踵に１対をなすＲ１とＲ２の値が異なれば、たとえこの時における電気容量値Ｃの変化が同じであっても、その共振周波数の値が異なり、したがってそれは足取り分析に用いられることができ、同様の理由により他の生理信号の監視制御に用いられることもできる。また、シュミットトリガーからなる（図１０に示すようである）、またはＣＭＯＳからなる（図１１に示すようである）、またはトランジスタからなる不安定マルチ発振器（図１２に示すようである）を用いることもでき、図１２において２つのコンデンサＣ１とＣ２を有し、それぞれ足先及び踵における静電容量センサを表示し、周波数変化によって足先及び踵の足取り分析時における変化を表現する。
【０１１１】
私たちが用いる織物静電容量センサの導電エリアの材料は導電材料、例えば導電ヤーン（ステンレスヤーン、銀ヤーンなど）、導電線（ステンレス線、銅線など）、導電片（ステンレス片、ニッケル、クロム金属片など）、または他の導電材料、例えば導電性シリカゲル、石墨、導電性高分子材料であることが可能である。異なる方式によって織物に設置され、例えば、
１．非導電性繊維及び導電性繊維を１つの紡績プロセス（Ｔｅｘｔｉｌｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によって共同で紡績することによって形成され、該紡績プロセスはニッティング（ｋｎｉｔｔｉｎｇ）、平織り（ｗｅａｖｉｎｇ）、タッチング（ｔａｔｔｉｎｇ）、刺繍（ｅｍｂｒｏｉｄｅｒｉｎｇ）または他の適宜なプロセスであり、
２．導電金属片を該織物に嵌め込み、接着または縫い込むことによって形成され、
３．導電細線を該織物に縫い込むことによって形成され、
４．該織物に導電物質を塗布または貼り付けることによって形成され、
５．導電織物を織物に貼り付け、または縫い合うことによって形成される。
【０１１２】
前述した非導電性繊維は、例えば棉、麻、ナイロンなどを採用することができるが、これらに限るというわけでなく、該導電性繊維は高分子導電性繊維または導電金属繊維を採用することができるが、これらに限るというわけでなく、ステンレス繊維と非導電性繊維を混合紡績することによって形成され、または絶縁繊維に導電物質を塗布、または滲入することによって形成されることもでき、該導電材料が該導電エリアに対する比率は１％〜１００％であることが可能である。
【実施例】
【０１１３】
以下の実施例はまず５５５ＩＣ（図２）を例として説明を行う。
【実施例１】
【０１１４】
単一銀繊維布と手部皮膚の接触を利用して、周波数の移動を読み取ることができ、表１−１と１−２に示すようである。
【０１１５】
【表１−１】
2013534833.tif 000007
【０１１６】
【表１−２】
2013534833.tif 000008
【０１１７】
表１−１と１−２の結果から、私たちは図１３に示すようなこの模型を解釈することができ、正常な状況下で、人体皮膚のインピーダンスが約５００〜１０００Ωであるため、人体を良導体とし、したがって、周波数の変動が導電エリア織物と皮膚の間の電気容量変動のみを代表し、しかし、身体自身が１つの等価的寄生コンデンサＣ３でもあり，その電気容量（Ｃ３）値が皮膚と導電エリア織物の間のコンデンサＣ１の電気容量値よりも低い。私たちが測り取ったばかりの等価的コンデンサＣｅｑはＣ１及びＣ３に直列接続されるため、その値が下記の通りである。
【０１１８】
2013534833.tif 000009
【０１１９】
Ｃ３が非常に小さいため、合計値が約Ｃ１であり、したがって周波数変動は圧力の変化下で明らかではない。表１−１のように、もしスポンジで包まれる銀繊維布なら、外力を有しない時、即ち皮膚に接触していない時に、その周波数は１１０ＫＨｚであり、１キロの圧力下で、皮膚とスポンジで包まれる銀繊維との間の周波数は７０ＫＨｚであり、もしステンレス導電布によってスポンジで包まれる銀繊維を置換するように改変すれば、重さ５Ｋｇの外力下で、測り取った周波数は７５ＫＨｚであり、重さ１０キロの外力下で周波数は７０ＫＨｚであり、このステンレス導電織物の構成は皮膚に接触する面が綿布であり、皮膚に接触しない他面の織物が綿布にステンレス繊維を縫うものである。即ち、皮膚が導電エリアに直接接触せずに、それらの間に１層の布が隔てられる。
【０１２０】
表１−２に示すように、受験者Ａが軽くタッチする８５ＫＨｚ、２０Ｋｇの力の下で測り取った値は８４ＫＨｚであり、８５ＫＨｚ、３０Ｋｇの力の下で測り取った値は８１ＫＨｚであり、したがって、外力の変化下で周波数の値の変動は明らかではない。また、異なる人の結果は異なり、圧力の増加に伴って得られた値が増加する人もいるし、圧力が大きければ大きいほど得られた信号値が小さい人もいる。
【実施例２】
【０１２１】
２つの導電エリアを利用して両手の皮膚に接触し、片手は導電エリア織物であり、他手は従来電極を導電エリア織物とし、従来電極を回路のグランド（ｇｒｏｕｎｄ）に接続する。
【０１２２】
そのデータは表２−１、表２−２に示すようである。表２−１は、単独で１つの銀繊維織物を使用した結果であり、表２−２はスポンジで包まれる銀繊維織物を電極とした結果であり、このデータの模型は図１４に示すように、片手が従来電極に接触し、従来電極と人体の間の電気容量がほとんど０に等しい。したがって、従来電極と人体の間の電気容量は寄生コンデンサＣ３が相対的にショットすることを引き起こすことにより、全体のシステムの等価的コンデンサＣｅｑが約Ｃ１に等しい。
【０１２３】
実際に操作したデータは下記の通り、表２−１において、銀繊維織物が電極に軽くタッチする時に、周波数は１．５３４ＫＨｚであり、銀繊維織物が２０Ｋｇで圧力を加える時に、周波数は９７８Ｈｚであり、銀繊維織物が３０ｋｇで圧力を加える時に、周波数は９７６Ｈｚであった。
【０１２４】
表２−２において、スポンジで包まれる銀繊維織物を電極とし、軽くタッチする時に、周波数は１．２４ＫＨｚであり、電極が２０ｋｇで圧力を加える時に、周波数は０．６９ＫＨｚであり、電極が３０ｋｇで圧力を加える時に、周波数は０．６８ＫＨｚであった。この結果から分かるように、スポンジで包まれる導電織物の效果はより良く、また、スポンジで包まれる銀繊維導電織物は外力の下で発生した周波数応答は非常に顕著である。一般の良導体としての導電織物も湿っぽい状態下で接地する時に、同じ結果を得ることができる。
【０１２５】
【表２−１】
2013534833.tif 000010
【０１２６】
【表２−２】
2013534833.tif 000011
【０１２７】
【表２−３】
2013534833.tif 000012
【０１２８】
表２−３に示すように、もし銀繊維織物を短繊維ステンレス織物に変更すれば、重さ５キロの時に周波数は８３ＫＨｚであり、重さ１０キロの時に周波数は７３ＫＨｚであり、重さ２０キロの時に周波数は６０ＫＨｚであり、重さ３０キロ時に周波数は５３ＫＨｚであり、重さ４０キロの時に周波数は４８ＫＨｚであり、重さ５０キロの時に周波数は４５ＫＨｚであり、以上から分かるように、銀繊維布はステンレス短繊維布より人体との間の電気容量値が大きく、したがって周波数反応曲線は図１５に示すように、外力が増加する状況下で非常に速く変化がなくなる。短繊維ステンレス織物は不導電性織物に導電性繊維を縫うものからなり、例えば人体に接触する部分は綿布であり、その上に短繊維ステンレス繊維（５％のステンレス繊維）が縫われ、人体に接触しない綿布が長繊維ステンレス繊維が縫われるものである。
【実施例３】
【０１２９】
２つの導電エリア織物を利用して両手の皮膚に接触し、１つの導電エリア織物は銀繊維織物であり、もう１つの導電エリア織物はスポンジで包まれる銀繊維である。その結果は表２−１、表２−２の結果に類似するが、スポンジ電極を入れれば効果がより良い。この２つの状況の間の周波数の変動は非常に明らかである。
【０１３０】
私たちのデータは表３−１、表３−２及び表３−３に示すようである。表３−１は２つの銀繊維織物を使用するものである。表３−２は１つが銀繊維織物を使用し、もう１つがスポンジで包まれる銀繊維織物を使用するものである。表３−３はスポンジで包まれる２つの銀繊維織物を使用するものである。このデータの模型は図１６に示すように、２つの導電エリア織物は電極が皮膚に接触することによりＣ１、Ｃ２という２つのコンデンサを形成するため、全体のシステムはＣ１、Ｃ２及び人体寄生コンデンサＣ３を有し、したがって、その等価的コンデンサＣｅｑは下記の通りである。
【０１３１】
2013534833.tif 000013
【０１３２】
実際に操作したデータは下記の通りであり、表３−１において、２つの銀繊維織物を使用し、電極が軽くタッチされる時に、周波数は１１ＫＨｚであり、電極が２０Ｋｇで圧力を加える時に、周波数は５．６ＫＨｚであり、電極が３０ｋｇで圧力を加える時に、周波数は５．２ＫＨｚであった。
【０１３３】
表３−３において、スポンジで包まれる銀繊維織物包を電極とし、軽くタッチする時に、周波数は１１０ＫＨｚであり、電極が２０ｋｇで圧力を加える時に、周波数は３．６ＫＨｚであり、電極が３０ｋｇで圧力を加える時に、周波数は３．３ＫＨｚであり、以上の力は全て信号端に加えるが、接地端には加えない。この結果から分かるように、スポンジで包まれる導電布は效果がスポンジを包んでいない導電布より良く、この弾性材料はスポンジ、ゴム、弾性片、スプリング、シリカゲルなどであることが可能である。これは導電材料自身の弾性が異なり、または異なる弾性材料を包んでいる時に、同じ圧力、引張力またはねじり力の下で異なる電気容量値をもたらし、異なる周波数、電圧または電流の応答をもたらすことを表す。表３−４と表３−５に示すように、電極、即ち接地端がステンレス繊維布であり、且つ靴下の開口部に縫われ、力を加えない状況下で靴下の踵部に短繊維ステンレス織物を縫い、受験者Ａが重さ５ｋｇの時に周波数は５０ＫＨｚであり、重さ１０キロの時に周波数は２２ＫＨｚであり、重さ２０キロの時に周波数は１２ＫＨｚであり、３０キロの時に周波数は１０ＫＨｚであり、４０キロの時に周波数は７．５ＫＨｚであり、５０キロの時に周波数は６ＫＨｚであった。もし銀繊維縫が踵部に縫われれば、５キロの圧力下で周波数は５ＫＨｚであり、１０キロの圧力下で周波数は３ＫＨｚであり、２０キロの圧力下で周波数は２．１ＫＨｚであり、３０キロ以上なら周波数は全て１．７ＫＨｚであり、周波数変化は図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、曲線から分かるように、銀繊維布と人体の電気容量値は外力の下で非常に敏感であり、非常に速く反応がなくなり、したがって１つのスポンジなどの弾性のある材料を加えて外力、圧力、引張力または張力の変化を感知できるようにさせる。
【０１３４】
また、接地する電極がもし銀繊維または１００％の導電性繊維などの良導体を使用すれば、出力コンデンサ信号変化は接地端電極に力を加える状況下で明らかでなく、信号線を接続する他端の導電エリア織物の電極に力を加えてはじめて明らかに変化し、表３−６に示すようである。特に信号線の端が良導体を採用しない時にさらに明らかであり、例えば短繊維ステンレス導電布または織物に低比率の導電材料を平均して分布するもの、例えば５％の良導体、例えばステンレス繊維を一般の非導電布に縫うもの。
【０１３５】
【表３−１】
2013534833.tif 000014
【０１３６】
【表３−２】
2013534833.tif 000015
【０１３７】
【表３−３】
2013534833.tif 000016
【０１３８】
【表３−４】
2013534833.tif 000017
【０１３９】
【表３−５】
2013534833.tif 000018
【０１４０】
【表３−６】
2013534833.tif 000019
【実施例４】
【０１４１】
私たちはスポンジを包んでいない１つの導電エリアの銀繊維導電布を腕部位の袖口に縫って１回り巻き、基準点（即ち回路のｇｒｏｕｎｄ）とし、スポンジで包まれる複数の銀繊維布を導電エリアとして、身体の他の部位に置いて生理変化信号を測量し、生理現象の主な測量は、測量位置がＣと標識され、腹部に位置される呼吸と、測量位置がＡ標識され、首部に位置される飲み込み及び咳と、測量位置が位置Ａ（首部）、位置Ｂ（肘）、位置Ｄ（脚）である姿勢変化と、を含み、図１８に示すようである。
【０１４２】
Ａは咽喉に縫われる導電エリア織物を示す。Ｂは肘に取り付けられる導電エリア織物を示す。Ｃは腹部に置かれる導電エリア織物を示す。Ｄは靴下または靴に置かれる導電エリア織物を示す。
【０１４３】
Ａ電極を咽喉に縫うことによって飲み込み、咳による周波数変化を測量する。
【０１４４】
飲み込みの時に、唾液が口腔から咽喉までの期間に周波数は２４から３２ＫＨｚへと穏やかに高くなった。しかし、唾液が咽喉に入ると、周波数は直ちに激しく４２ＫＨｚへと高くなり、この最大値はちょうど唾液が咽喉にある時に発生し、飲み込みが完了すると、周波数はまた本来の２４ＫＨｚへと変わり戻り、全体の完成時間は約２秒であり、図１９に示すようである。１人１人の飲み込み過程も同じ特性を有し、即ち、飲み込みをしていない時の基本周波数から、緩やかに１つの周波数まで高くなり、続いて瞬間に非常に速やかに１つの周波数変化を有し、その後、また本来の周波数の近くまで回復する。咳の時に、受験者が咳をしていない時の基本周波数は７５ＫＨｚであり、受験者が咳をする時に周波数は直ちに８２ＫＨｚへと変わり、動作が完了すると、周波数は直ちに約７５ＫＨｚまで戻る。全過程完成時間は約１秒である。この過程の周波数変化が掛かる時間は比較的に短く、且つ変化が非常に明らかである。しかし、その全過程は全て基本周波数で変動し、図２０に示すようである。
【０１４５】
この２つのシーケンス図から分かるように、飲み込みの時に、周波数はまず緩やかに増加し、、飲み込み完了時に周波数は瞬間に高くなってから本来の周波数の近くまで戻り、この変化の時間は飲み込みが掛かる時間であり、しかし、咳は瞬間的な周波数変化であり、且つ変化が全て本来の周波数の近くで行い、また変化が掛かる時間が非常に短く、この時間は咳が掛かる時間であり、したがって私たちはこのシーケンスの違いを利用して飲み込みと咳を弁別することができる。
【０１４６】
１つの電極が首の後ろに置かれ、受験者が首をまっすぐに伸ばす時に、その基本共振周波数は５６ＫＨｚであり、後ろへ３０°仰ぐ時に、その共振周波数は５１ＫＨｚに変わり、後ろへ約６０°仰ぐ時に、その共振周波数は４９ＫＨｚであり、その後、また首をまっすぐに伸ばし、その周波数も５６ＫＨｚまで回復し、導電エリアを首の前に置く時に、受験者が下へ２５°頭を下げる時に、共振周波数は５２ＫＨｚに変わり、首をまたまっすぐに伸ばしてから周波数も５６ＫＨｚに戻った。変動する過程は平穏であった。私たちはこの周波数変化を利用して首の運動状況を判断でき、例えば、首が前へ曲がるか、後ろへ曲がるか、曲がる角度がいくらであるか、どのくらいの時間が掛かるか、このように角速度を算出でき、さらに一歩進んで同じ原理で異なる回の頭部湾曲の間の角加速度を算出することもできる。導電エリアを首に置けば、同時に飲み込み、咳、話しを弁別でき、且つ首の運動状況を判断できる。
【０１４７】
導電エリア織物Ｂを肘に設置することによって肘の運動を測量し、もう１つの導電エリアを腹部の衣服に縫って１回り巻き、且つ弾性材料によって包まれず、基準導電エリアとし、即ち接地する必要があり、私たちが測量した周波数変化は下記の通りである。
【０１４８】
肘がまっすぐに伸ばされる時に、測量した周波数は約１２０ＫＨｚであった。肘が内へ３０度まで湾曲する時に、周波数は変化開始し、この時に測量した周波数は１０２ＫＨｚであり、肘が９０度まで湾曲する時に、周波数は７５ＫＨｚであり、表４−１に示すようである。この信号から肘の運動状況が分かることができ、この過程において周波数変化は肘の湾曲角度と正の相関を持つため、私たちはこの特性を利用して肘の湾曲角度を予測し、一歩進んで角速度、及び角加速度を得ることができる。同じ原理で身体の他の関節の湾曲または伸長に用いられることができる。例えば手袋、手袋内の人さし指位置にもう１つの導電布が縫われ、その結果は表４−２に示すように、人さし指が湾曲していない時に周波数は１１０ＫＨｚであることが分かり、それが接触したばかりの時の周波数であり、手指が１５０度まで湾曲する時に周波数は４４ＫＨｚであり、１２０度まで湾曲する時に周波数は３７ＫＨｚであり、９０度まで湾曲する時に周波数は２３ＫＨｚであり、手指がまったく湾曲する時に周波数は９ＫＨｚであったため、手袋が受けた手指の動作が異なる時に発生した張力（引張力）が異なることにより異なる周波数反応をもたらすということを利用して、手指の湾曲変化及びそのパラメータ、例えば角度、角速度、角加速度を測り取ることができた。接地する導電布は手袋の開口部に縫うように変更することができ、その結果は同じである。
【０１４９】
【表４−１】
2013534833.tif 000020
【０１５０】
【表４−２】
2013534833.tif 000021
【０１５１】
導電エリア織物Ｃを腹部に設置することによって呼吸を測量し、それによる周波数変化は下記の通りであり、そのうち、基準導電エリアが腋下部位の衣服に縫われる。
【０１５２】
如何なる動作もない時に、測量した周波数は１２０ＫＨｚであった。「吸気」が極限に達する時、即ち空気をいっぱい吸う時に、測量した周波数は約１１０ＫＨｚであり、時間は約１秒であり、「呼気」が極限に達する時に、測量した周波数は約１２０ＫＨｚであり、時間は約１．５秒であり、この過程は基本的に規律的なものであり、絶えず重複し、且つ呼吸が深くなる時にその最高周波数もさらに下へ移り、例えば、この例においては１１０ＫＨｚより低く、続いてまた本来の基本周波数１２０ＫＨｚの近くまで回復し、したがって吸气時間、呼気時間、呼吸周波数及び呼吸深度を測量できる。図２１に示すようである。
【０１５３】
導電エリア織物Ｄを脚部に設置することによって踏んだ歩数を測量し、基準導電エリアを靴下の最上方の近傍に設置し、それによる周波数変化を下記の通り説明する。
【０１５４】
受験者が踵の導電エリアに軽くタッチする時に、共振周波数は１２０ＫＨｚであり、彼が電極に踏み始まる時に、周波数は減少開始し、最小の周波数は３２ＫＨｚであり、この時に脚における施力は７ｋｇであった。その後増加する重量変化による周波数変化は大きくないで、脚がゆっくり導電エリアを離れ始まる過程において、この共振周波数はまた３２ＫＨｚから１２０ＫＨｚに戻った。重複性が非常に高く、即ち、この人が歩行する時に、脚が下へ踏む時に、瞬間的に基本周波数は非常に速やかに下がり、脚が上がる時にまた基本周波数の近くに戻り、したがって私たちはこの人の脚がいったい何歩踏んだか分かることができる。導電布が靴下の踵部位にあり、且つ脚が宙に浮いたまま着地していない時に、脚が下へ湾曲すれば、周波数は１１０ＫＨｚであり、脚が水平的に置かれる時に、周波数は９７ＫＨｚであり、脚が上へ上がる時に、周波数は２２ＫＨｚであり、これにより、靴下が脚の上または下への動作を受けて発生した張力変化を利用し等価的に周波数変化を発生することができ、したがって周波数から脚の動作変化を測量できる。また、もう１つの導電布が靴下の足先位置に縫われ、脚が下へ湾曲する時に、周波数は１１０ＫＨｚであり、この時に靴下の張力は最小であり、脚が平らに置かれる時に、周波数は８７ＫＨｚであり、足先が上へ上がる時に、周波数は１８ＫＨｚであり、この時に靴下の張力は最大であり、表４−３に示すようである。上記から分かるように、靴下の足先位置にも踵位置にも導電布が縫われ、脚底の動作により靴下の張力が改変するとともに周波数もそれに伴って改変するということを利用して、周波数の値から脚の動作を推測できる。また、もし足指にも踵にも導電エリア織物を有すれば、靴下の長さが既知のものであるため、靴下における前後織物静電容量センサが歩行する時の信号も分かることができ、私たちはこのように脚が踏む速度及び左右両脚が変化する時の加速度が分かることができるとともに、この歩行時間に歩行した距離も分かることもでき、距離Ｓが速度に時間を掛け、さらに１／２の加速度に時間を掛ける積の平方を加算する和に等しいから、または速度と時間の座標下で変位変化「Ｓ」を測り取る。したがって靴下または靴に静電容量センサを設ければ足取り分析の信号を測り取ることができ、もし膝部及び他の部位、例えば手部、臀部、肘に織物静電容量センサを有すれば、測量はより精確であり、同時に１歩毎の脚底の圧力またはこの人の歩行時の重心の変化が分かることができる。
【０１５５】
【表４−３】
2013534833.tif 000022
【０１５６】
重心（Ｃｅｎｔｅｒ  ｏｆ  Ｍａｓｓ）分析は、即ち１人の歩行足取り安定度分析であり、両脚におけるセンサによるシーケンス図から分析を行い、両脚におけるセンサによる分析信号の変化によって１人の歩行の重心変化、重心速度、重心加速度を観察できるため、使用者の足取り安定度が分かることができる。
【０１５７】
図２２に示すようである。脚踏み時間の変化が非常に速いため、私たちは脚踏みによる周波数変化の周期から受験者が歩行しているか、それとも走っているかを判断できる。したがって、私たちはセンサを利用してこの人に対し足取り分析を行い、転がりを判断でき、即ち織物静電容量センサは転がりを探知できる。
【０１５８】
衣物に１つ以上の静電容量センサを有し、例えば、衣服の前、後ろ、左、右に静電容量センサが設けられ、使用者が睡眠する時に、異なる睡眠姿勢、例えば上向き寝、左向き寝、下向き寝で押すセンサが異なることにより、信号の変化をもたらす。もし上向き寝であれば、且つ両手で胸を抱けば、胸部におけるセンサも導通し、しかし、それは単純な上向き寝または下向き寝によるセンサ信号変化と異なり、したがって、静電容量センサの信号変化を利用して、睡眠の姿勢及びその変化を探知するとともに、睡眠活動図（ａｃｔｉｇｒａｐｈ）を生成する。
【０１５９】
織物静電容量センサを利用して生理信号を発生するとともに、使用者生理信号の変異（Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）が分かることもできる。
【０１６０】
静電容量センサは姿勢を探知できるとともに、他の生理信号、例えば心臓拍動、呼吸、体温、湿度などを探知することができる。
【実施例５】
【０１６１】
続いて私たちは少なくとも３つの導電エリアを使用し、即ち、接地する１つの基準導電エリア、信号を測量する少なくとも２つの信号導電エリア、例えば、１つの信号導電エリアが肘に設置され、もう１つの信号導電エリアが踵に設置され、それぞれこの２つの点の信号を測量すれば、測り取った周波数変化が小さくなるが、測り取ることができ、基本的にコンデンサはもし本来単一な１つのみの測量信号導電エリアであれば、その電量容量がＣであり、測量過程においてその変化値がΔＣであり、もし測量信号導電エリアが１つ増加すれば、その電気容量がＣ＋Ｃ１であり、Ｃ１が１つの測量信号導電エリアを増加することにより増加した電気容量であり、したがって測量過程においてその総変化量は依然として約ΔＣであるため、相対的変量はΔＣ／（Ｃ＋Ｃ１）であり、本来単独で１つのみの測量信号導電エリアを有する時の変化量ΔＣ／Ｃより小さいが、依然として読み取ることができ、そうすると、私たちは１つの発振器を利用して周波数を発信するとともに、身体の異なる位置の生理変化を探知することができ、例えば、私たちは少なくとも３つの導電エリア、即ち、接地する１つの基準導電エリア、信号を測量する少なくとも２つの信号導電エリアを使用して、信号、例えば、姿勢変化、呼吸、飲み込み、咳、心臓拍動、湿度及び体温などを測量する。
【０１６２】
例えば信号端に３つの測量導電エリアを接続し、それぞれ銀繊維（人さし指で押す）、短繊維ステンレス織物（中指で押す）及び純ステンレス導電布（全てステンレス繊維から織られ、薬指で押す）であり、３箇所の異なる織物静電容量センサが電気容量を測量する時に、接地端を銀繊維布に接続し、即ち１つの基準導電エリアが接地し、それぞれ異なる測量コンデンサ組合に対し手指で３ＫＧの圧力を加える時に、結果は表５−１に示すように、単独で押す時に、銀繊維の周波数が最低であり、銀繊維の導電係数が最高であり、相対的に電気容量が最大であり、短繊維ステンレス織物静電容量センサは３者のうち、導電係数が最小であり、ほかの２者と比べると、電気容量が相対的に非常に小さいため、それと並列接続する時に、総電気容量に対する影響が大きくないで、相対的に変化量もほかの２者に存在し、３者とも押される時に、人体に接触する面積が最大であるため、電気容量値も最大であり、周波数が最小であり、このように、もし異なる特性の織物静電容量センサを利用して電気容量を測量すれば、同時に異なる位置の生理変化または姿勢変化を探知することができ、即ち、織物静電容量センサの信号導電エリアは１つ以上であることが可能である。
【０１６３】
【表５−１】
2013534833.tif 000023
【実施例６】
【０１６４】
固定した５ＫＧの力で短繊維ステンレス織物に押し、注射器で順序により０．０２ｃｃの水を垂らし、異なる湿度と周波数の変化は表５−２に示すように、０．０６ｃｃになってから、周波数が下がり始まることが見えるため、周波数の変化により、対応する湿度に対応することができ、即ち、本発明は湿度センサとして用いられることができる。したがって、異なる圧力、引張力またはねじり力の状況下で、織物静電容量センサは湿度センサとされることができる。
【０１６５】
【表５−２】
2013534833.tif 000024
【実施例７】
【０１６６】
手袋の親指位置及び人さし指位置に導電材料、例えば銀繊維が縫われ、手が動かない時、即ち手が開く時に、測り取った周波数は１４ＫＨｚであり、親指が９０度湾曲する時に、測り取った周波数は９ＫＨｚであり、人さし指が９０度湾曲する時に、測り取った周波数は６ＫＨｚであり、親指も人さし指も９０度湾曲する時に、測り取った周波数は４ＫＨｚであり、したがって手袋静電容量センサが張力を受けることにより発生した電気容量変化を利用して手指の動作を測量することができ、状況は表５−３に示すように、もちろん、私たちは他の手指関節位置に全て導電布が縫われる時に、手の動作を測り取ることができる。同じ原理により、私たちは表５−３によって手話を表現することができ、手で箸、スプーン、タバコ、雨傘、モップ、筆などの物品を持っている時の信号特徴及びその挙動過程を探知することに用いられることもできる。
【０１６７】
【表５−３】
2013534833.tif 000025
【実施例８】
【０１６８】
靴下の踵及び足先に導電織物を縫い、接地する導電布を靴下開口部に縫い、受験者は歩行する場合、脚が宙に浮く時に周波数は６２ＫＨｚであり、踵が着地したばかりの時に周波数は１１ＫＨｚであり、重心が前へ向く時に周波数は６．７ＫＨｚであり、足先が地面に触れたばかりの時に周波数は３．８ＫＨｚであり、重心が全てこの脚にある時に周波数は２．１ＫＨｚであり、続いて踵が地面を離れようとする時に周波数は２．８ＫＨｚであり、足先のみが着地する時に周波数は３．３ＫＨｚであり、重心がもう１つの脚に変わる時にこの脚の足先が地面を離れる瞬間に周波数は５．２ＫＨｚであり、脚が宙に浮く時に再び周波数は６２ＫＨｚであり、表５−４に示すようである。左右両脚の信号変化から歩行距離、速度、加速度を獲得することができるとともに、歩行時の脚底の圧力変化及び重心変化を得ることもできるため、電気容量感知の方法を利用して足取り分析を測り取ることができ、もし膝部のズボンにも導電織物を縫えば、より多くの信号を測り取って足取りを分析することができる。もちろん、より多くの位置に静電容量センサが設ければ、得られる情報がより多い。実施例６と合わせて、私たちの静電容量センサは圧力及び湿度を探知して足取りまたは姿勢変化を分析することができる。
【０１６９】
【表５−４】
2013534833.tif 000026
【実施例９】
【０１７０】
上衣の腋下部位の両側に導電織物が縫われ、即ち内側の導電布が身体に接触し、外側がアーム皮膚に接触し、且つ両導電布は手が下へ垂れる時に互いに圧迫し、さらに内側または外側の導電布を厚くさせ、例えば１つのスポンジを包み、えり位置に導電布を縫って接地し、手が下へ垂れる時に、周波数は０．２ＫＨｚであり、手が１５度上がる時に周波数は０．２５ＫＨｚであり、手が３０度上がる時に周波数は０．３ＫＨｚであり、手が４５度上がる時に周波数は０．４ＫＨｚであり、手が６０度上がる時に周波数は０．４５ＫＨｚであり、手が７５度上がる時に周波数は３ＫＨｚであり、手が９０度上がる時に周波数は２４ＫＨｚであり、したがって静電容量センサを利用してアームの揺れ動き状態、例えば角度、角速度及び角加速度を測り取ることができ、表５−５に示すようであり、同じ原理でこの方法を利用して左、右腿の歩行する状況を測ることもでき、この時は両導電布を両側のズボンのまた位置に縫う。
【０１７１】
【表５−５】
2013534833.tif 000027
【０１７２】
したがって私たちは１つの信号源が複数のセンサに対応する測量方式によって、複数の異なる位置の生理信号または姿勢変化も測り取られることができるようにさせ、例えば肢体運動信号も分析できるようにさせることができる。もちろん、私たちは異なる測量位置に独立した発振器を提供し、または同一発振器が異なる時間に異なる位置の信号を提供することによって探知し、即ち、同一時間に１つのセンサのみが生理信号を探知する。以上で示した方法は、さらに回路における電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬを改変することによって、その周波数、電圧または電流の信号改変範囲を改変し、複数の異なる位置の生理信号または姿勢変化が分析できるようにさせることができる。私たちは生理信号または姿勢変化が分かることができるのみでなく、この信号が身体のどの位置から発生したかが分かることもできる。
【実施例１０】
【０１７３】
導電エリアにスイッチを組み合わせ、スイッチを使用する目的は、人体姿勢により適宜な部位を選択して生理信号を引き出し、有効にミスタッチによる騒音を阻隔することができ、また前の１つのセンサの電源をオフすることもできるため、電気とエネルギーを節約することができる。また、測位に用いられることもでき、即ち、身体のどの位置に生理信号を発生しているかが分かることができる。さらに圧力、張力、引張力またはねじり力の変化が対応する周波数、電圧または電流の値をより精確に測り取ることができる。
【０１７４】
特定位置にスイッチを組み合わせ、図２３Ａ〜図２３Ｄに示すように、２つの異なるキーの略図である。例えば、所定の圧力下で、例えば重さ１０キロになってはじめてキーにおける織物静電容量センサが人体に接触する時の電気容量変化値を探知開始し、１０キロ以下なら信号出力がない。キー底部に導電性繊維を有し、図２３Ａ〜図２３Ｄに示すように、図２３Ａ、図２３Ｂはキーの上下にも導電材料を有し、また人に接触していないあの１つの導電材料に伝送線が接続される状況であり、図２３Ａは鳥瞰図であり、図２３Ｂは側面図であり、図２３Ｃ、図２３Ｄはもう１つの形式であり、図２３Ｃは鳥瞰図であり、図２３Ｄは側面図であり、外力の作用下で、キーが下へ動くことにより身体が接触する導電材料に電気容量変化を発生させ、また、もし身体に接触する導電材料を取り除けば、キー上方における導電材料が身体に接触することにより電気容量変化を発生し、即ち、キー自身が織物静電容量センサ内にある。また、図２４Ａ、図２４Ｂは１つ以上のキーの略図であり、図２４Ｃ〜図２４Ｄは織物静電容量センサにキーを直列または並列接続する回路図であり、こうすれば導線を大幅に減少できる。そのうち、２个織物静電容量センサに１つのキーを直列または並列接続することもでき、また、さらに織物静電容量センサに１つの電気抵抗Ｒ、コンデンサＣまたはインダクタＬを直列または並列接続することができ、図２４Ｅと図２４Ｆに示すようにその周波数、電圧または電流の信号範囲を改変することによって、複数の異なる位置の生理信号または姿勢変化も分析できるようにさせる。私たちは生理信号または姿勢変化が分かることができるのみでなく、この信号が身体のどの位置から発生したかも分かることができる。
【０１７５】
図２４Ａのスポンジが伝送線及び導電織物の間に設置され、外力を受ける時に上下導電織物は圧迫されることにより導通され、受外力を受けない時にまた導通しない状態に回復し、且つ導電織物自身も導電エリアとされることができる。即ち、キー自身はキーであるとともに、電気容量変化を探知するという導電エリアの功能を有し、図２４Ｂは上層のみを有する導電織物であり、この時に上層のみを有する導電織物がスポンジを圧迫することにより人体に接触してはじめて明らかな電気量量変化を有するようになり、したがってキー自身も織物静電容量センサである。図２４Ａ〜図２４Ｂはキーにスポンジを加え、且つスポンジの上面に電極を有することを示す略図であり、また、キーと導電エリアも必ずしも一緒にあるというわけでなく、分けて設置されることも可能であり、図２４Ｇに示すように、キーの上方に導電材料を有しない。または図２４Ｈに示すように、身体に接触する導電材料を取り除けば、キー上方の導電材料が身体に接触することにより電気容量変化を発生し、即ち、キー自身はキースイッチであるとともに、電気容量変化を探知するという導電エリアの功能も有する。また、図２４Ｉに示すように、織物に１つの穿孔を有するとともに、１つの導電部品も有し、部品における導電材料が身体に接触すれば、電気容量変化を発生する。
【０１７６】
前記スイッチはキースイッチ、クリップスイッチまたは多段スイッチであることが可能であり、また、前記スイッチはアナログスイッチまたはデジタルスイッチであることが可能であり、また、キーはＰＣＴ／ＣＮ２００５／００１５２０のような電子スイッチを使用することができ、ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７１は電子素子の織物を形成することができ、またはＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７０は分離感応エリアの織物を有し、これらは全てデジタル引張力または圧力センサであり、且つ所定の臨界値を設定してはじめて互いに接続されるもう１つの生理センサ、例えば体温センサ、血圧センサ、ＥＣＧ、ＥＭＧ、血液酸素センサ、ＥＥＧ、血糖センサ、発汗による湿気センサ、姿勢センサまたは生理センサを起動し、または前の探知中の物品をオフすることができるため、スイッチとして身体に接触する物品の中に置く時に、同時にも電極と合わせることもできる。１つのスイッチ毎に１つの外力の臨界値を設定することができるため、外力が臨界値より大きい時になってはじめて、生理信号は電気センサによって信号処理に入ることができる。もちろん、心電図、筋電図、脳波、体脂または発汗による湿気を測る時に、織物静電容量センサはさらに１つの生理センサを接続する必要がなく、それ自身が１つの生理センサであるから。
【０１７７】
本技術はＨ．Ｒ（心臓拍動）、脈拍を測り取ることもでき、即ち、座る時、または横になる時に、左胸前の電極が心臓拍動の拍動による周波数変化を探知することができ、変化が大きくないが、依然として探知でき、同じ原理で脈拍も探知できる。且つ電極が腹部に置かれると、心臓拍動、呼吸、咳を弁別するとともに、腹部の運動状況も判断できる。姿勢変化も以上で記述した手足、首に限らず、他の位置も同じ原理で探知できる。
【実施例１１】
【０１７８】
また、織物静電容量センサを利用して変位を探知することもでき、例えば、１つの弾性布、例えばエラスチックを利用して、感知織物電極を弾性布に縫い、さらに導電織物の上面を非伸縮布によって遮蔽し、また、１つの非伸縮織物が弾性布を連接し、この布の片端は非伸縮布に縫われ、他端はまず１つの弾性布が他端の非伸縮布に固定され、図２５Ａに示すのがその断面図であり、呼吸時の腹の胴回り変化を利用して、センサが腹にタッチする面積をそれに伴って改変し、表６−１に示すように、空気を吐き尽くす時に、胴回りが８２．５ｃｍであり、センサが引き出される面積が最小であり、周波数は最高６２ＫＨｚであり、空気をいっぱい吸う時に、胴回りが８６ｃｍであり、センサが引き出される面積が最大であり、身体に接触する面積が最大であり、周波数は最低２４ＫＨｚであり、したがってこの方法を利用して水平の変位を探知することができる。垂直変位センサは図２５Ｂに示すように、キー形状における導電材料が錐状であり、垂直変位を利用して接触面積を改変し、即ち、織物静電容量センサを変位センサとする。以上の特性は、引かれる（ｓｔｒａｉｎ）時により多くの導電材料の面積を露出するが、引かれない時に再び（ｓｔｒｅｔｃｈ−ｒｅｃｏｖｅｒｙ）に回復し、または圧力を受ける（ｐｒｅｓｓ）時により多くの導電材料の面積を露出するが、圧力を受けない時に再び（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｒｅｃｏｖｅｒｙ）に回復する。
【０１７９】
【表６−１】
2013534833.tif 000028
【０１８０】
本技術は身体の生理情報または姿勢変化を測量することに用いられ、１つの加速度計またはジャイロスコープ、傾斜計、磁力記録計などを加えて探知の正確度を補助することもできる。私たちの探知は連続的であり、静電容量センサが人体が長期的に接触する物品、例えば靴下、防護具、スリッパ、靴の敷革、靴、安全ベルト、ズボン、衣服、帽子、マスク及び手袋などに置かれ、また、義肢、義眼、義耳など人工製品に用いられることもでき、こうすれば人の行為挙動、例えば手指の運動、頭部の回転、頭部が外力を受けたか否か、腰曲げ、しゃがみこみ、手の揺れ動き、脚の湾曲、腿の歩行などを探知することができるため、人の行為動作が分かることができ、且つ脚底の複数の静電容量センサはまた左右脚の歩行速度、人全体の加速度及び歩行距離を測ることができる。また、人体が外力を受けたか否かが分かることもでき、例えば、防護具、靴に静電容量センサを有し、異なる部位の圧力，張力、引張力及びねじり力の測量に用いられることができ、運動、例えば、テコンドーの防護具に用いられることもでき、または安全ベルトに用いられることができ、安全ベルトに静電容量センサを有し、車を飛ばす時に安全ベルトを締めているか否かを測量すること、及び人体が外力を受けたか否かが分かることに用いられることができる。
【０１８１】
同じ原理で私たちは静電容量センサを用いて人体の湿度と体温を測量することもでき、また、人体各部位における静電容量センサも異なる部位の圧力，張力、引張力及びねじり力の測量に用いられることができる。織物静電容量センサの利用も発汗による湿気を探知することに用いられることができ、例えば傷口、汗かき、薬塗り、化粧品塗りが全て誘電率の改変をもたらすため、探知する共振周波数も異なり、したがって探知した異なる共振周波数はこの人の傷口の癒合状況、または化粧しているか否かなどを評価することに用いられることができる。以上で記述したのは人類のみでなく、他の動物にも用いられることができる。
【０１８２】
また、スイッチ自身も静電容量センサとされることができ、また、静電容量センサ自身は必ずしも人体に直接接触するというわけでなく、例えば中間に１つの布を隔て、結果が同じである。
【０１８３】
私たちのステンレス導電布の上面における１層の綿布が皮膚に接触する時、即ち、コンデンサ導電織物が人体に直接接触しない時に、もし靴下の踵位置であれば、５キロの圧力下での周波数は１０２ＫＨｚであり、重さ１０キロの下での周波数は１００ＫＨｚであり、重さ２０キロの下での周波数は９４ＫＨｚであり、重さ３０キロの下での周波数は９０ＫＨｚであり、重さ４０キロの下での周波数は８６ＫＨｚであり、重さ５０キロの下での周波数は８５ＫＨｚであり、ステンレス導電布は直接靴下に縫われ、または靴の敷革に設けられることができ、接地端は導電布によって靴下の開口部近傍に縫われる。
【０１８４】
本発明の主な特色は静電容量センサが身回りの衣物であり、したがって長期間で人体の生理信号を監視測量することができる。生理信号を測量する電極が、例えば心電図、脳波、筋電図などの場合、身体との間に所定の圧力を有し、且つ湿度にも所定の値を有する必要があるため、私たちの静電容量センサは圧力及び湿度を探知することができるとともに、生理信号センサ、例えばＥＣＧ、体脂、呼吸、湿度、ＥＥＧ、ＥＭＧの電極とされることもできるものに設計され、即ち、所定の圧力または湿度の下ではじめて生理信号を探知開始し、または生理信号が探知されていない時に、電極の受圧程度が小さすぎる否か、または湿度が乾燥しすぎる否かを測ることができ、基本的な要求に達していない場合のみ所要の信号を探知できない。スイッチ構造はベルクロのような構造に改変することもでき、即ち、ベルクロ底部が導電材料（図２６Ａ）であり、またはベルクロにおける繊維が導電材料、例えばステンレスまたは銀繊維（図２６Ｂ）である。導電材料の面積によって異なる弾性及び電気容量反応を発生することができる。表６−２に示すのは図２７の結果であり、１つのベルクロ繊維底面にステンレス線を縫い、他面が綿布に直接金属線を縫うものであり、データから分かるように、ベルクロは隆起する繊維を有することにより、皮膚が直接ステンレス線に接触しないため、図２７から分かるように、周波数は下がる速度は綿布に直接金属線を縫うものより穏やかであり、使用できる力の範囲の鑑別度を相対的に拡大することができる。
【０１８５】
【表６−２】
2013534833.tif 000029
【０１８６】
物体が人体表面に接触する時に、皮膚表層に１つの等価的コンデンサを形成することができ、本実験は電極センサを用いて皮膚に接触し、且つ電極に圧力を加え、間接にこの等価的コンデンサに圧力を加え、等価的コンデンサが圧力、引張力、ねじり力、または張力を受けるようにより電気容量値に変化を発生させ、且つこの変化を利用して電気容量の大小及び受力程度を弁別し，例えばマスクを掛ける時に、人は鼻で呼吸しているか、口で呼吸しているか、それとも話しているか、全て織物静電容量センサによって探知できる。実験する前に、人体（ｂｏｄｙ）を１つの導体と仮想し、私たちの実験は２つの状況に分けられ、１つがダブルセンサであり、もう１つが単一センサである。
【０１８７】
本発明的の一般の構造は図１に示すものを参照。センサを置く物品、例えば衣物、靴下、ベッドシート、枕、または椅子などを、人に直接または間接接触させる（例えばセンサと皮膚の間に、下着を隔てる）。センサは応用場合により特定位置に配置され、且つ需要によりスイッチ、例えばキースイッチまたはクリップスイッチを配置する。この技術は、例えばＰＣＴ／ＣＮ２００５／００１５２０における電子スイッチ、ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７１における電子モジュールを形成できる織物またはＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７０における分離感応エリアを有する織物、これらが全てデジタル引張力または圧力センサであり、且つ所定の臨界値を設定してはじめて互いに接続される生理センサを起動し、または前の１つの探知中の物品をオフすることができる。１つのスイッチ毎に１つの外力の臨界値を設定することができるため、外力が臨界値より大きい時になってはじめて、生理信号は信号プロセッサに入ることができる。スイッチを使用する目的は、人体姿勢により適宜な部位を選択して生理信号を引き出し、有効にミスタッチによる騒音を阻隔することができ、また前の１つの物品の電源をオフし、且つ電気とエネルギーを節約することができる。
【０１８８】
センサが人に接触する時の接着度を増加するために、センサと織物または皮革の間に１つの材料、例えば、弾性物、例えばスポンジ、シリカゲル、ゴム、スプリングなどを加えて厚さを増加することができる。また、ミスタッチ、または同時に多すぎる信号を伝送することをを防止するために、センサと織物または皮革の間に１つのスイッチを加えることもでき、このスイッチが圧力または引張力により信号探知の起動を制御することができる。また、スイッチのセンサをオフするには電力を消耗する必要がないため、節電の功能を達することができる。
【０１８９】
生理信号は人とセンサの間の圧力または引張力と関係あり、人がセンサに接触しない時に信号を有せず、センサと人の間の感触圧力が不良である時に、信号も良くない。本発明はキースイッチまたはクリップスイッチを利用してセンサに直列または並列接続し、圧力が足りる時になってはじめて、生理信号は回路まで伝道され、こうすれば複数のセンサに１つの伝送線を共有させ、不必要な生理信号が実際記録に所要の信号を妨害することを避けることができ、こうすれば、伝送線の数量及び長さを減少することができるのみでなく、使用者がより快適にさせることもでき、且つ使用者が姿勢を変化する時にも、生理信号を獲得するように圧力を受けるセンサが依然として存在する。例を挙げて説明すれば、センサに直列接続する１つのキースイッチを背部に設置し、使用者がベッドに上向き寝る時に、背部がベッドマットレスを押し、センサが獲得した生理信号が始めて回路まで伝道され、もう１つの例を挙げて説明すれば、膝蓋骨に１つのクリップスイッチとセンサを並列接続し、使用者が膝を曲げる時に該位置のクリップスイッチが引張力を受けることにより引かれ、クリップスイッチ信号が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」へと変わり、この引張力がズボンを膝関節に近接させるため、クリップスイッチに接続される織物静電容量センサが引張力を受けることにより改変し、その電気容量値はその変化値を測り取るとともに、該位置のセンサに生理信号を獲得させることができる。使用者が腿をまっすぐに伸ばす時に、ズボンが引張力をなくすことにより膝関節に近接しなくなるため、センサは生理信号を獲得できなくなる。
【０１９０】
要するに、私たちの織物静電容量センサによる生理信号発生のシステムは、少なくとも１つの導電織物及び１つの発振回路を含み、該導電織物と人体の間に１つのコンデンサが形成され、人体と織物の間に圧力、引張力またはねじり力を有することにより電気容量を変化させ、または人体と織物の間の誘電率の改変により電気容量値に変化を発生させる時に、該発振回路が信号発信に用いられ、システムが導電織物と人体の間の電気容量値の変化を受信し、且つ該変化が周波数、電圧または電流の変化によって表現され、且つ周波数、電圧または電流の変化過程によって人体の生理、姿勢変化、人体と織物の間の媒体変化、または受けた外部の力の情報のうちの少なくとも１つの情報をを分析する。スイッチが導電織物に接続し、またはスイッチ自身が静電容量センサであることも可能である。このシステムは異なる生理状態下で異なる周波数、電圧または電流の変化曲線を測り取ることができる。このシステムを利用して姿勢変化を探知することができるとともに、他の生理情報、例えば心臓拍動、体温、湿度、呼吸を探知することもできる。また、前記導電織物が人体に直接接触せず、例えば１層の布を隔てる。私たちの静電容量センサは圧力、引張力及びねじり力を測り取ることができるとともに、直接生理信号センサ、即ち「電極」とされることもでき、例えば、心電図、筋電図、呼吸、体脂、脳波などを探知する。したがって、私たちは静電容量センサの特徴を利用して、センサが測り取った異なる生理状態によって異なる周波数、電圧または電流の変化曲線を測り取ることができる。例えば、両脚におけるセンサが発生した信号の変化によって人体の足取り安定度を探知することができる。また、例えば、静電容量センサの導電織物と人体の圧力が１キロである時になってはじめて温度センサ（例えばサーミスター）の値を読み始め、即ち、導電織物が圧力センサとされ、圧力の臨界値に達する時になってはじめて近傍位置の他の生理センサの信号を読み取り開始し、また、例えば導電織物自身も電極とされ、圧力が全て１キロに達する時になってはじめて２つまたは３つの導電織物の心電図、筋電図、脳波または呼吸を測り始め、またはＴＥＮＳを発生する治療用電極、加熱または降温用の導電織物とされることもできる。以上で記述した圧力は引張力、張力またはねじり力に改変されることができる。
【０１９１】
以上で記述したのは、本発明の好ましい実施例のみであり、本発明に対するいずれかの形式の制限でなく、本発明は好ましい実施例で以上のように披露されたが、本発明を限定するためのものでなく、当業者は本発明の技術手段を離脱しない範囲内で、以上で披露した方法及び技術内容を利用していささかの変動を行い、または同等に変化する等価的実施例に修飾することができ、しかし、本発明の技術手段の内容を離脱せずに、本発明の技術実質により以上の実施例に対するいずれかの簡単な改訂、等同な変化及び修飾は、全て依然として本発明技術手段の範囲内に属する。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２４Ｅ】
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【図２４Ｆ】
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【図２４Ｇ】
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【図２４Ｈ】
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【図２４Ｉ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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