(57)【要約】  身体動きを測定する布地センサが、第１及び第２把持セクション、並びに前記第１及び第２把持セクションの間に第３感知セクションを備える。前記第３感知セクションは、前記第１又は第２把持セクションのいずれかよりも低い把持量を有する。前記第３感知セクションが、第１及び第２糸の構造体を備え、前記第１糸が、伝導性の性質であり、前記第２糸が弾性の性質である。身体の一部分を受け、且つ１つ又は複数の前記布地センサを含む、１つ又は複数のほぼ管状の部分を備える衣服も記載される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２把持セクション、並びに前記第１及び第２把持セクションの間に第３感知セクションを備える、身体動きを測定する布地センサであって、前記第３感知セクションが、前記第１又は第２把持セクションよりも低い把持量を有する、布地センサ。
【請求項２】
前記第１及び第２把持セクションが、互いにほぼ同じ把持量を有する、請求項１に記載の布地センサ。
【請求項３】
前記第３感知セクションが、約ゼロの把持量を有する、請求項１又は２に記載の布地センサ。
【請求項４】
前記第３感知セクションが、第１及び第２糸の構造体を備え、前記第１糸が、伝導性の性質であり、前記第２糸が弾性の性質である、請求項１、２又は３に記載の布地センサ。
【請求項５】
前記第３感知セクションの前記構造体が、前記第１及び第２糸のニットからなる、請求項４に記載の布地センサ。
【請求項６】
前記第１及び第２把持セクションの少なくとも１つが、その幅に応じて変化する把持量を有する、請求項１ないし５の何れか一項に記載の布地センサ。
【請求項７】
前記第１及び第２把持セクション並びに前記第３感知セクションのそれぞれが、身体の一部分を囲む、請求項１ないし６の何れか一項に記載の布地センサ。
【請求項８】
前記第１及び第２把持セクション並びに前記第３感知セクションが、単一の布地片から形成される、請求項１ないし７の何れか一項に記載の布地センサ。
【請求項９】
第１及び第２把持セクション、並びに前記第１及び第２把持セクションの間に第３感知セクションを形成するステップを有する、身体動きを測定する布地センサを形成する方法であって、前記第３感知セクションが、前記第１又は第２把持セクションよりも低い把持量を有するような、方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２把持セクションが、互いにほぼ同じ把持量を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３感知セクションが、約ゼロの把持量を有する、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３感知セクションが、第１及び第２糸の構造体を備え、前記第１糸が、伝導性の性質であり、前記第２糸が弾性の性質である、請求項９、１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３感知セクションの前記構造体が、前記第１及び第２糸のニットからなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２把持セクションの少なくとも１つが、その幅に応じて変化する把持量を有する、請求項９ないし１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２把持セクション並びに前記第３感知セクションのそれぞれが、身体の一部分を囲む、請求項９ないし１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２把持セクション並びに前記第３感知セクションが、単一の布地片から形成される、請求項９ないし１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
身体の一部分を受け、且つ請求項１ないし８の何れか一項に記載の１つ又は複数の布地センサを含む、１つ又は複数のほぼ管状の部分を備える、衣服。
【請求項１８】
前記衣服が単一の布地片から形成される、請求項１７に記載の衣服。
【請求項１９】
身体の一部分を受け、且つ請求項１ないし８の何れか一項に記載の１つ又は複数の布地センサを含む、１つ又は複数のほぼ管状の部分を形成するステップを有する、衣服を形成する方法。
【請求項２０】
前記衣服が単一の布地片から形成される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布地センサ、布地センサを形成する方法、前記センサを組み込んだ衣服、及び衣服を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサを衣服に取り付けることは周知である。これらのセンサは、着用者の生理学的パラメータを測定し、当該測定されたデータを更なる使用に関して提供するためのものである。通常、斯様な衣服は、医療及びスポーツ環境において、所定の環境における患者又はアスリートの動作を、彼らの生理学的動作を評価する目的で用いられる。これらの衣服は、映画及びゲーム業界に関するモーションキャプチャ作品においても用いられる。
【０００３】
斯様な衣服の１つは、国際特許出願公開第03/095020号において開示され、当該公報は、衣服を着用する場合に、バンドに組み込まれたセンサ電極をユーザの身体に対して保持する衣服よりも通常小さい寸法のセンサバンドを具備される衣服を開示する。
【０００４】
当該センサバンドは、ユーザの身体に対して適合するように弾力性を持たせられ、前記衣服は、比較的ゆったりとしたフィットである。前記センサバンドは、高い伸縮性及び柔軟性なウェビング部分により衣服の他の部分に装着される。使用されるセンサは、心拍数モニタ（ＨＲＭ）である。前記衣服は、ＨＲＭを、良好な測定が達成され得ることを保障するために、身体に対してしっかりと保持する。
【０００５】
更に複雑な装置が、米国特許第6050962号に開示され、当該特許は、動作アニメーション、生体力学的研究、及び一般のモーションキャプチャに関するアプリケーションに関して人間の身体の様々な関節を測定するために設けられる感知システムを開示する。当該システムの１つの感知装置は、関節によって相互接続される固いリンクを有する結合に基づく感知構造であり、各関節角は、抵抗屈曲センサ又は他の便利なゴニオメータによって測定される。斯様な結合に基づく感知構造は、通常、１つより多い動きの回転自由度を有する肩、臀部、首、背中、及び前腕などの身体の繋ぎ目を測定するのに用いられる。当該結合に基づく感知構造の実施例の１つにおいて、単一の長い抵抗屈曲センサは、１つより多い回転関節の角度を測定する。当該結合に基づく感知構造の終端部は、関節の動きが当該装置によって測定されるように、身体に固定される。当該感知システムの第２の感知装置は、伸縮性衣服におけるチャネルによってガイドされる平らで柔軟性のある抵抗屈曲センサを備える。斯様な平らな感知装置は、通常、肘、膝、及びくるぶしなどの主として１つの動き自由度を有する体の様々な他の関節を測定するのに用いられる。上述の２つの感知装置を組み合わせると、当該感知システムは、身体の四肢に低センサ容積を有するが、それでも胴体により近い多自由度関節を正確に測定する。斯様なシステムは、まったく拘束されることなく、且つ電磁気的干渉又はセンサ閉塞に関する心配もなく、実時間で動作し得る。
【０００６】
この特許において記載のシステムは、２つの種類のセンサを有する。第１は、非布地センサであり、固いリンクのシステムを備える。この種類のセンサは、ユーザの身体におけるセンサの存在が動作に影響を与え得るので、広範囲の主要なアプリケーションにおいては不適切である。例えば、テニス選手のサーブが測定されている場合、固いリンクのシステムは、当該選手にとって、当該選手が通常し得るサーブを実行することは不可能にさせ得る。第２の種類のセンサは、伸縮性衣服のチャネル又はポケットに取り付けられる抵抗屈曲センサである。この種類のセンサは、ユーザの身体に対してしっかりと保持されるセンサである、初めに記載された特許出願に記載されるものに類似する。
【０００７】
しかし、ユーザの身体に対して保持される伸縮センサを用いてユーザの関節の位置の変化を測定する場合に、重大な問題が発生し得る。このことは、ユーザが自身の身体を動かしている場合に、衣服が体に対して動き得、実際、関節に何の動きも発生しないような不所望なアーチファクトがセンサに発生させる。これは、誤った結果がセンサによって戻され、この場合、信頼性のないデータが用いられる結果になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、既知の技術を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１態様によると、第１及び第２把持セクション、並びに前記第１及び第２把持セクションの間に第３感知セクションを備える、身体動きを測定する布地センサであって、前記第３感知セクションが、前記第１又は第２把持セクションよりも低い把持量を有する、布地センサが提供される。
【００１０】
本発明の第２の態様によると、第１及び第２把持セクション、並びに前記第１及び第２把持セクションの間に第３感知セクションを形成するステップを有する、身体動きを測定する布地センサを形成する方法であって、前記第３感知セクションが、前記第１又は第２把持セクションよりも低い把持量を有するような、方法が提供される。
本発明の第３の態様によると、身体の一部分を受け、且つ本発明の第１の態様に記載の１つ又は複数の布地センサを含む、１つ又は複数のほぼ管状の部分を備える衣服が提供される。
本発明の第４の態様によると、身体の一部分を受け、且つ本発明の第１の態様に記載の１つ又は複数の布地センサを含む、１つ又は複数のほぼ管状の部分を形成するステップを有する、衣服を形成する方法が提供される。
【００１１】
本発明によると、適所に配置され、且つ身体の動きを感知するが、当該センサの偶発的な動きによって引き起こされる誤った測定値を与えないような布地センサ及び前記布地センサを組み込む衣服を提供することが可能である。感知セクションのいずれかの側に把持セクションを有することによって、当該感知セクションは、適所に配置されるが、低把持の領域は、それらが身体の他の部分の動きを吸収するのを可能にする十分な柔軟性を有する。
【００１２】
有利には、前記第１及び第２把持セクションが、互いにほぼ同じ把持量を有する。このことは、当該布地センサの製造を簡素化する。好ましくは、前記第３感知セクションが、約ゼロの把持量を有する。
【００１３】
好ましい実施例において、前記第３感知セクションが、第１及び第２糸の構造体を備え、前記第１糸が、伝導性の性質であり、前記第２糸が弾性の性質である。前記第３感知セクションの前記構造体は、前記第１及び第２糸のニットからなる。この構造体は、前記感知セクションが、良好なセンサを提供する一方で、容易且つ安価に製造されるのを可能にする。前記感知セクションの抵抗値は、生じる伸縮の量に比例して変化し得、これにより、測定される特定の関節の屈曲の量の効率的な測定を提供する。このセンサの構造体は、Bickerton,  M.  "Effects  of  fibre  interactions  on  conductivity  within  a  knitted  fabric  stretch  sensor",  proceedings  of  IEE  Eurowearables'03  pp.67-72,  4th-5th  September  03,  ISBN  0  85296  282  7,  ISSN  0537-9989に詳細に記載される。
【００１４】
好ましくは、第１及び第２把持セクションの少なくとも１つが、その幅に応じて変化する把持の量を有する。変化する把持量を有することによって、より快適な衣服センサがユーザに提供される。
【００１５】
有利には、前記第１及び第２把持セクション並びに前記第３感知セクションのそれぞれが、身体の一部分を囲む。このことは、過度に不快になることなく、ユーザの身体の一部分への良好な把持を保障する。
【００１６】
理想的には、前記第１及び第２把持セクション並びに前記第３感知セクションは、単一の布地片から形成される。衣服自体も、単一の布地片から形成され得る。したがって、製造工程は簡素化される。
【００１７】
本発明の実施例は、添付の図面を参照にして、例証のみのために、以下に説明され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、従来技術のシステムの問題を例証する、従来技術のセンサシステムにおける伸縮性センサ値を示すグラフを示す。このグラフは、ユーザが自分の腕を、側面の垂直位置から、腕を身体の側面から離して水平位置へと上げ、そして再び下ろして戻す際の、衣服及び参照ゴニオメータにおける２つの異なる布地センサによって返された値を示す。グラフ上の線は、参照ゴニオメータに関してはＲＥＦ、肘の後部における伸縮性センサに関してはＬＢＯＷ、及び腋の下の内側における伸縮性センサに関してはＰＩＴとしてマークされる。
【００１９】
参照測定値ＲＥＦは、ユーザが、時間１２５において腕を水平にまで上げ、その後時間２５０で再び戻して降ろすのを示す。参照ＲＥＦは、腋の下において期待され得る測定値である。腋の下センサＰＩＴのグラフから確認され得るように、時間５０において、衣服の袖が滑ることによって生じられるアーチファクトが発生する。同様に、完全に一定を維持するべきである肘センサＬＢＯＷは、時間１２５において、特定の量の動きを示す。これは、同様に、不所望のアーチファクトである。腕の効果的な長さは、その腕が上げられると増加し、手首の周りにきっちりと保持される場合、腕は、伸びを開始し、このことは、肘センサを引き、誤った測定値を与える。
【００２０】
図２は、衣服１２の肘領域における改善された布地センサ１０を示す。布地センサ１０は、身体の動きを測定するためのものであり、第１及び第２把持セクション１４及び１６、並びに前記第１及び第２セクション１４及び１６の中間に第３感知セクション１８を有する。
【００２１】
第３感知セクション１８は、第１又は第２把持セクション１４及び１６のいずれかよりも低い把持量を有し、第１及び第２把持セクション１４及び１６は、互いにほぼ同一の把持量を有する。この実施例において、第３感知セクションは、実際は、０の把持量を有する。２つの把持セクション１４及び１６は、感知セクション１８よりも小さい直径からなる。代替的に、これらは、把持効果を達成するために弾性化された特定の量を布地内に含み得る。
【００２２】
セクション１４及び１６によって与えられる把持は、感知セクションが衣服の他の部分から隔離されること、且つ測定値を取る身体の位置に対して正しい位置にあることを維持することを保証する。第１及び第２把持セクション１４及び１６の非感知セクション側は、非弾性化材料であり、当該材料は、衣服における特定の量のたわみ(give)が、布地センサが位置から引き出されるのを避ける柔軟性を与えるのを可能にする。
【００２３】
第１及び第２把持セクション１４及び１６並びに第３感知セクション１８のそれぞれは、ユーザの身体の一部分（この例において腕）を囲み、これにより安定したセンサ配置を保証する。第１及び第２把持セクション１４及び１６、並びに第３感知セクション１８は、単一の布地片から形成される。セクション１４及び１６の把持は、それらの一方の側面におけるセクションより小さい直径であるセクションによって得られる。このことは、これらセクション１４及び１６が、例えば感知セクション１８よりもユーザの腕に近くに接触していることを保証する。発生するいかなる伸縮も感知セクション１８において発生し得るように、把持セクション１４及び１６は、伸縮セクション１８と比較してタイトでなく、横方向に伸縮性でもない。
【００２４】
更なる実施例において、第１及び第２把持セクション１４及び１６のうちの少なくとも１つは、幅に応じて変化する把持量を有する。好ましくは、セクション１４及び１６の両方は、これらの幅に応じてこの把持レベルの格付けを有する。このことは、ユーザに関してより快適なフィットを提供する。
【００２５】
図３は、ユーザの上体に関する衣服１２を示し、また身体の下部に関する第２衣服２０も例証する。太い黒線は、布地センサにおける把持セクションを概略的に例証し、（図示されない）該感知セクションは、把持セクションの各対の間に位置する。把持セクションは、その両側に感知セクションを有し得、把持セクションは、２つの異なる感知セクションに関する位置決めセクションとして効果的に作用する。両方の衣服１２及び２０は、身体の一部分を受け、且つ身体の動きを測定するいくつかの布地センサを含む複数のほぼ管状の部分を備える。各衣服１２及び２０は、単一の布地片から形成される。
【００２６】
図４は、第３感知セクション１８の小さい部分のクローズアップを示す。このセクション１８は、第１糸２４及び第２糸２６の構造体２２を有し、第１糸２４は、伝導性の性質であり、第２糸は、弾性の性質２６である。第３感知セクション１８の構造体２２は、第１及び第２糸２４及び２６のニットからなる。第１糸２４は、好ましくは、カーボンなどの抵抗性の性質であり、第２糸２６は、弾性的、すなわちLycra（登録商標）などの弾性の性質である。
【００２７】
図４に例証される基本構造を用いると、伸縮される場合に抵抗値を増やす又は減らすニット状の布地感知セクション１８を構成することが可能である。
【００２８】
ニット状の布地感知セクション１８の伸長は、布地を介した伝導経路の長さの増加による測定される抵抗値の増加を引き起こす。感知セクション１８は、電流がカーボンのより糸の方向に垂直な布地の長さに沿って流れるように電気的に接続される。したがって、伝導は、繊維間接触を通じて発生する。
図５は、ニット状の伸縮感知セクション１８を通る断面図の簡略化された図を示す。図の上部において、セクション１８の非伸縮部分が例証される。電流は、矢印で示されるように、カーボンファイバ２４を通じて布地のストリップの長さに沿って流れ、接触の点において互いに通過することが確認され得る。図の下部に示されるように布地が伸縮されると、ループの伸長は、電流が通過しなければならないカーボンファイバの全体長さを増加させ、そのようにして、感知セクション１８の測定される抵抗値を増加させる。
実際、感知セクション１８の動作は、図５に示されるよりも複雑である。図５に示される変化は、伸縮される場合には、センサ抵抗値の２又は３倍の増加を与え得ることが想像され得る一方で、実際、図４に示される設計に従って構成された感知セクション１８は、感知セクション１８の抵抗値の観察された変化において５から１０の係数を示す。
感知セクション１８が伸縮される場合に、伸縮部１８の抵抗値に影響を与えるほかの要因は、繊維間接触の形成及び断線を含む。伝導は、繊維間接触により、センサの長さに沿って生じる。ニット構造体のカーボンのファイバ２４はこの方向に垂直に進み、電流は、カーボンのより糸の非常に高い抵抗値により、これらの繊維に沿って自由に流れるが、この平面に沿った繊維間接触も、列間（inter-row）接続間の抵抗値を大きく低減させることによって、布地の全体抵抗値に十分な影響を有し得る。これらの接続は、カーボンファイバ２４に織り込まれた弾性繊維２６が、列間カーボンループの多くを互いに分離されたままに維持するので、全ての相互接続ループ毎には発生しない。繊維間接触の形成及び断線は、カーボンニットの隣接する列間でも発生する。カーボンループは、必然的に変化するサイズであり、これらのいくつかは、互いに接触しており、電流が列間で流れるのを可能にする。短いループがこの短いループに沿って横たわるより長いループに接触しているとすると、布地はより短い下位ループを伸縮するので、上位ループよりも速い速度で平坦化し、したがって接触を失う一方で、状況が逆である場合、より長い下位ループである場合、伸縮されると、接触は維持される。したがって、布地を伸縮させることの最終的な結果は、列間繊維接触の低減になり、したがって、全体抵抗の増加になる。
【００２９】
布地センサ１０を組み込む衣服１２は、
・スポーツコーチング：動的な身体の位置を感知することによって、運動に没頭している人物のスイング又は動きを分析し、彼らの成績を向上させるためにフィードバックを与えることが可能である。
・理学療法：例えばタイツなどの適切な感知衣服を着用することによって、人は、自宅で運動を実行することが可能であり、該システムはこれらを記録し、同様に運動を正しく行っていることを保障するために、人をコーチする。このことは、病院の理学療法科がより効率的になるのを助け得る。
・ゲーム：センサジャケットが、ビデオゲームとインターフェイスする手段を提供する。例えば、ユーザは、格闘ゲームにおいて大きな動きをすることが可能である。
などを含む、多数の適用領域を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、従来技術のセンサシステムにおける伸縮センサ値を示すグラフである。
【図２】図２は、布地センサの斜視図である。
【図３】図３は、図２に示される種類のいくつかのセンサを組み込む２つの衣服の前面図である。
【図４】図４は、第１及び第２糸の斜視図である。
【図５】図５は、伸縮される場合の糸の変化を示す、図４の糸の断面の簡略化された斜視図である。
【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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【国際調査報告】
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