(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファブリックの基礎として機能する快適構成要素と、該快適構成要素内に統合されている情報インフラ構成要素とを含み、前記情報インフラ構成要素は、透過度検出構成要素および電気伝導性構成要素またはその組み合わせからなる群から選択され、前記電気伝導性構成要素は、１つまたは複数の電気伝導性繊維を含み、前記電気伝導性繊維は、絶縁被膜された表面を個々に含む、ファブリック。
【請求項２】
前記快適構成要素が、綿、綿／ポリエステル混合物、マイクロデニールポリエステル／綿混合物、ポリプロピレンの繊維、およびその組み合わせからなる群から選択される紡ぎ糸である、請求項１に記載のファブリック。
【請求項３】
前記情報インフラ構成要素が、センサ、プロセッサ、またはワイヤレス送信装置を個々にまたは組み合わせで付着されている、請求項１に記載ファブリック。
【請求項４】
前記透過度検出構成要素が、シリカベースの光ファイバー、プラスチック光ファイバー、シリコーンゴム光ファイバー、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のファブリック。
【請求項５】
前記電気伝導性構成要素が、本質的に伝導性の重合体、ドープされている繊維、金属繊維、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のファブリック。
【請求項６】
前記快適構成要素が、管状の織って作られているファブリックと管状の編んで作られているファブリック、および二次元の織って作られているファブリックと二次元の編んで作られているファブリックからなる群から選択される、請求項１に記載のファブリック。
【請求項７】
体にぴったり合う構成要素をさらに備える、請求項１に記載のファブリック。
【請求項８】
前記構成要素が、スパンデックス紡ぎ糸である、請求項７に記載のファブリック。
【請求項９】
前記透過度検出構成要素が、２２５から２５５マイクロメートルという芯直径を有し、芯直径に０．５から１．０ｍｍ足したものに等しい被覆直径を有する被覆済み光ファイバーである、請求項４に記載のファブリック。
【請求項１０】
前記透過度検出構成要素が、少なくとも９ｍｍという曲げ半径を有する、請求項９に記載のファブリック。
【請求項１１】
前記情報インフラ構成要素が、心拍度数、ＥＫＧ、脈拍数、体温、呼吸速度、アレルギー反応、および声、ならびにその組み合わせからなる群から選択されるファブリックの着用者の身体的な様相を監視するための手段をさらに備える、請求項１に記載のファブリック。
【請求項１２】
ファブリックの基礎としての役割を果たす快適構成要素と、ファブリックを形成するために快適構成要素内に統合されている複数の信号伝送経路とを備え、前記複数の信号伝送経路が透過度検出構成要素または電気的伝導性構成要素のいずれかあるいは両方を含み、前記電気伝導性構成要素は、１つまたは複数の電気伝導性繊維を含み、前記電気伝導性繊維は、絶縁被膜された表面を個々に含む、ファブリック。
【請求項１３】
前記複数の信号伝送経路が前記快適構成要素に織り込まれている、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項１４】
前記複数の信号伝送経路が前記快適構成要素に編み込まれている、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記複数の信号伝送経路と結合されている少なくとも１つのセンサをさらに備える、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのセンサが、ファブリック透過度センサを備える、請求項１５に記載のファブリック。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのセンサが、ファブリックの着用者の身体的な状態を監視するセンサを備える、請求項１５に記載のファブリック。
【請求項１８】
体にぴったり合う構成要素をさらに備える、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項１９】
前記構成要素が、スパンデックス紡ぎ糸である、請求項１８に記載のファブリック。
【請求項２０】
着用可能かつ移動可能で可撓性の情報インフラ、およびスタンドアロンまたはネットワーク化モードで動作している個人情報プロセッサとして使用することのできる、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項２１】
前記快適構成要素が、綿、綿／ポリエステル混合物、マイクロデニールポリエステル／綿混合物、およびポリプロピレンの繊維、ならびにその組み合わせからなる群から選択される紡ぎ糸を含む、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項２２】
前記複数の信号伝送経路が、該複数の信号伝送経路の少なくとも１つに、センサ、プロセッサ、またはワイヤレス送信装置を個別にまたは組み合わせて付着されている、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項２３】
前記透過度検出構成要素が、シリカベースの光ファイバー、プラスチック光ファイバー、およびシリコーンゴム光ファイバー、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項２４】
前記電気伝導性構成要素が、本質的に伝導性の重合体、ドープされている繊維、および金属繊維、ならびにその組み合わせからなる群から選択される、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項２５】
前記快適構成要素が、管状の織って作られているファブリックと管状の編んで作られているファブリック、および二次元の織って作られているファブリックと二次元の編んで作られているファブリックからなる群から選択される、請求項１２に記載のファブリック。
【請求項２６】
前記透過度検出構成要素が、２２５から２５５ミクロンである芯直径を有し、芯直径に０．５から１．０ｍｍを足したものに等しい被覆直径を有する被覆されている光ファイバーである、請求項２３に記載のファブリック。
【請求項２７】
前記透過度検出構成要素が、少なくとも９ｍｍの曲げ半径を有する、請求項２６に記載のファブリック。
【請求項２８】
前記ファブリックが衣服として形成される、請求項１または１２に記載のファブリック。
【請求項２９】
前記情報インフラ構成要素が、センサ、プロセッサまたはワイヤレス送信装置を個別にまたは組み合わせで付着され、かつ、
ａ．シリカベース光ファイバー、プラスチック光ファイバー、およびシリコーンゴム光ファイバー、およびその組み合わせからなる群から選択された前記透過度検出構成要素、および
ｂ．本質的に伝導性の重合体、ドープされた繊維、および金属繊維、およびその組み合わせからなる群から選択された前記電気伝導性構成要素から
単独にまたは組み合わせでなる群から選択される、請求項１に記載のファブリック。
【請求項３０】
前記複数の信号伝送経路が、該信号伝送経路の少なくとも１つに、センサ、プロセッサまたはワイヤレス送信装置を個別にまたは組み合わせで付着され、かつ、該信号伝送経路が、
ａ．シリカベース光ファイバー、プラスチック光ファイバー、およびシリコーンゴム光ファイバー、およびその組み合わせからなる群から選択された前記透過度検出構成要素、および
ｂ．本質的に伝導性の重合体、ドープされた繊維、および金属繊維、およびその組み合わせからなる群から選択された前記電気伝導性構成要素から
単独にまたは組み合わせでなる群から選択される、請求項１２に記載のファブリック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、海軍省により与えられている契約番号第Ｎ６６００１−９６−Ｃ−８６３９号の下で政府の支持を受けて行われた。政府は、本発明についての一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を収集、処理、伝送、および受信するための統合インフラ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含むファブリック（ｆａｂｒｉｃ）または衣服（ｇａｒｍｅｎｔ）に関する。
【０００３】
過去には、ＥＫＧ（心電図）などの着用者の状態を監視するための電極、または電磁シールド用の伝導性繊維を組み込んだファブリックおよび衣服を作成するための作業がなされてきた。例えば、Ｌｏｗｅに付与された米国特許第４，６６８，５４５号およびＤｏｒｄｅｖｉｃに付与された第５，１０３，５０４号は、電磁シールドのための、および着用者を磁気放射線から保護するための伝導性繊維を含むファブリックを開示している。
【０００４】
Ｇｒａｎｅｋらに付与された米国特許第４，５８０，５７２号は、布地の中に編み込まれたり織り込まれている伝導性の媒体、布地の上に縫い付けられているワイヤ、または非伝導性の布地の上に縫い付けられている伝導性の布を含むことがある、電気的な刺激を送達、受信するための衣服を開示している。
【０００５】
しかしながら、これらの特許は、ファブリックの透過度（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）を検知するためのファブリックの透過度検出構成要素またはファブリックの着用者の身体の様相を収集または監視するためのファブリックの電気伝導性構成要素を含むことがある織物繊維の形を取る情報インフラ構成要素を組み込み、従来の衣類と同じように着用や手洗いされてよい、織ったり編んだりして作られているファブリックのいずれも開示できていない。
【０００６】
したがって、着用可能な衣服に組み入れたり形作ることができ、衣服の着用者に関する情報を収集、処理、伝送および受信するための柔軟なインフラを含む、統合型情報インフラを有するファブリックに対する要求が存在する。それは、このようなファブリックまたは衣服につき、本発明が向けられている１つの態様である統合型情報インフラを提供することに関する。
【０００７】
発明の要旨
したがって、衣服の中に組み込んだり形作ることができ、例えば、人体の生命に関する兆候などの１以上の身体の状態、および／またはファブリックの透過度を監視する能力などの情報処理能力を含むファブリックを提供することが、本発明の１つの目的である。
このような情報処理能力を提供するための柔軟な情報インフラを含む着用可能なファブリックを提供することが、本発明の別の目的である。
１以上の人体の生命に関する兆候および／またはファブリックの透過度を監視する能力などの情報処理能力を含むことがある完全形成済み（ｆｕｌｌ−ｆａｓｈｉｏｎｅｄ）の衣服、およびこのような衣服を作るためのプロセスを提供することができることが、本発明の更なる目的である。
【０００８】
本発明のファブリックは、情報を収集、処理、伝送および受信するための柔軟なインフラを含む、管状の織られたり編まれているファブリック、あるいは織られたり編まれている二次元のファブリックのことである。該ファブリックは、透過度を監視するためだけではなく、着用者の１以上の身体の状態を監視するための、情報収集処理手段を備えることができる。身体状態とは、心拍度数またはＥＫＧ、脈拍数と体温、（ミツバチに刺されたときのアナフィラキシー反応などの）アレルギー反応、および声などの体の生命に関する兆候を含むことがある。該ファブリックは、基礎ファブリック（「快適構成要素」）、および少なくとも１つの信号伝送構成要素から成り立っている。ある実施形態においては、該信号伝送構成要素は、透過度検出構成要素、または電気伝導性物質構成要素のどちらか、あるいは両方である場合がある。好ましい透過度検出構成要素は、被覆済みプラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）である。好ましい電気伝導性構成要素は、伝導性無機粒子でドープされ、ＰＶＣ被覆で絶縁されているナイロン繊維、絶縁ステンレス鋼ファイバー、あるいはポリエチレン被覆付きの薄いゲージ銅ワイヤである。好ましくは、透過度検出構成要素および電気伝導性構成要素は、織物繊維の特徴を有する。我々は、紡織繊維（ｔｅｘｔｉｌｅ  ｆｉｂｒｅ）により、柔軟性、適合性、長さ対厚さの高い率、高温安定性、および一定の最低強さ、および織物用途に対する拡張性によって特徴付けられている物質の単位を意味する。更には、ファブリックは、ニーズや用途に応じて、スパンデックス（Ｓｐａｎｄｅｘ）繊維などの体にフィットした構成要素、またはネガスタット（ＮｅｇａＳｔａｔ）などの静電気消散構成要素（ｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｓｉｐａｔｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を含むことができる。これらの構成要素のそれぞれは、本発明のファブリックの中に統合し、それによって着用可能なインテリジェント衣服に組み込んだり形作ることができる。
【０００９】
「管状の」織られているファブリックは、プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）または電気伝導性繊維、あるいは両方を使用して生産することができる。とりわけ、該ＰＯＦは、以下の２つの主要な機能を果す。すなわち、（ｉ）発射物の透過を検出するのに役立ち、（ｉｉ）情報またはデータを、それと通信している他の装置に転送するための「データバス」または「マザーボード」としての役割を果すことができる。これらの機能は、ともにまたは個別に使用できる。電気伝導性繊維は、（人体／動物の体に取り付けられ、またはファブリック構造体の中に組み込まれている）センサからの情報を監視装置に搬送し、心拍度数、呼吸速度、声および／またはその他の所望の体の身体特性を監視するのに役立つことがある。このようにして、本発明は、後述されている電気伝導性繊維の相互接続を活用するその着用者に関する情報を収集／処理するための「装置」のプラグ接続を容易にする柔軟で着用可能な情報インフラを提供する。ＰＯＦと伝導性繊維の代わりに、ファブリックまたは衣服は、希望の最終用途に応じて、ＰＯＦではなく伝導性繊維だけを、あるいは伝導性繊維ではなくＰＯＦだけを取り入れることができる。ＰＯＦの数、長さ、および配置間隔（糸の間隔）は、希望されている最終用途要件に合うように変えることができる。同様に、伝導性繊維の数、長さおよび配置間隔（糸の間隔）も、最終用途要件に合うように変えることができる。
【００１０】
このファブリックの「管」は、縫ったり接着剤で付けたり、またはベルクロ、スナップ、ファスナー、ボタン等による取り付けなどの任意の適切な接続技法によって、標準通りのアンダーシャツつまりＴシャツなどの衣類構造に「統合」できる。後述されている相互接続技術は、コネクタを該ファブリックに取り付けるために使用できる。センサは、ファブリックに組み込む、および／または人間または動物に取り付け、ファブリックに組み込まれているコネクタにプラグ接続することができる。該センサは、生命に関する兆候などの１つまたは複数の体の身体的な兆候を監視するために使用できる。このようにして、本発明のファブリックまたは衣類は、情報処理のための有効かつ柔軟な情報インフラとしての機能を果す。
【００１１】
本発明の別の実施形態にあっては、ＰＯＦおよび／または伝導性繊維は、別の種類のインフラを作成する標準の編みの衣類の中に同様に統合され得る管を編むために使用できる。
本発明のさらに別の実施形態においては、ＰＯＦおよび／または伝導性繊維は、標準的な二次元ファブリックの中に織り込むか、編み込むかのどちらかとすることができる。その場合、該ファブリックの切片は、例えばＴシャツまたはアンダーシャツなどの三次元衣類構造の中に、縫う、接着剤で付ける、ベルクロ、ボタン、ファスナー等による取り付けなどの任意の適切な接続技法により「統合する」ことができる。適切な伝導性繊維を適切に開発することにより、必要とされている監視機能を作成できよう。代わりに、ＰＯＦは、多様な用途のための伝導性繊維の代わりに、あるいはそれに加えて「データバス」としての役割を果すことができる。
【００１２】
我々の発明のここの説明から、着用可能な衣類に組み入れるか形作ることができ、該衣類の着用者に関する――しかしながら、それに制限されない――情報を収集、伝送、受信および処理するための統合されている柔軟なインフラを含み、このようにして情報インフラまたは「着用可能なマザーボード」としての役割を果すファブリックが提供されることが分かる。本発明のこれらや他の目的および利点は、添付図面とともに以下の明細書および請求の範囲を読むと明らかになろう。
【００１３】
実施例
ここでは、類似する参照番号が複数の図を通して類似する部分を表す図を参照して、情報の収集、処理、受信、および伝送の機能のためにファブリック内に統合されている複数機能の情報インフラを有する本発明のファブリックが、詳細に説明される。
【００１４】
本発明のファブリックは着用可能であり、したがって、いままで典型的にはコンピュータ内に常駐していた、ファブリック内に統合されている着用可能な情報インフラを提供する。以下に詳細に説明されているような、人体の身体的な兆候を監視するための、データ送信機または処理装置に接続されているセンサなどであるが、（それに制限されない）データ収集装置（複数の場合がある）とともに取り付けられている、あるいはそれに接続されているとき、我々の着用可能なファブリックは、該センサが、送信機またはプロセッサに情報を提供でき、送信機またはプロセッサが該センサに情報を提供できるようにする情報経路を提供する。この内容において、本発明のファブリックの該情報インフラは、センサと送信機または処理装置間のデータの転送を管理できる。センサは「ハードウェア周辺装置」と見なすことができるため、統合型情報インフラを有している衣類に形作ることができる我々の着用可能なファブリックは、「着用可能なマザーボード」として考えることができる。我々が「着用可能なマザーボード」という用語を使用するとき、我々は直ぐ上で記載した内容で該用語を使用している。
【００１５】
Ａ．本発明に従い統合型柔軟情報インフラを有しているファブリック
図１および図２に略して示されているように、我々の本発明のファブリックは、例えば、Ｔシャツまたはアンダーシャツなどの衣類に、縫う、接着剤で付ける、ベルクロ、ボタン、ファスナー等による取り付けなどの任意の適切な接続技法により統合または形作ることができる。これらの図に示されている実施形態においては、ファブリックは、それぞれアンダーシャツとＴシャツに縫い付けられている。該ファブリックは、人体の生命に関する兆候または声などの、衣類の着用者の身体的な状態に関するデータを収集、監視、および／または追跡調査し、このようなデータを遠隔場所に伝送するための衣類用のインフラを提供する。該ファブリックは、透過度を監視するためだけではなく、心拍度数またはＥＫＧ、脈拍数、声と体温、血液酸素レベル、任意の希望されている化学物質に対する化学露呈レベル、希望されている生物学的な薬品に対する生物学的な薬品の露呈レベル、大気中の煤煙レベル、大気中の酸素レベル、放射線露呈等の体の身体的な兆候または大気露呈を監視するためにも、センサ、または体に着用されるセンサ用コネクタという形式での手段を備えることができる。監視される特殊な物理的なまたは大気中の量は、例えば、軍隊、医療、消火、運転、スポーツ、登山、宇宙等のファブリックが使用されている特定の用途のニーズによる。
【００１６】
統合型情報インフラ付きのファブリックは、以下の構成要素から成り立っている。基礎ファブリック、つまり「快適構成要素」、および情報インフラ構成要素である。該基礎ファブリックは、その中に情報インフラ構成要素が組み入れられる、管状の織られているまたは編まれているファブリックであるか、または二次元の織られているまたは編まれているファブリックのどちらかとなる。さらに、希望される場合には、体にぴったり合った構成要素および静電気消散構成要素のどちらかまたは両方が、含まれてよい。
情報インフラ構成要素は、個別に、あるいは任意の組み合わせで、以下の透過度検出構成要素、電気伝導性構成要素、センサ、プロセッサ、無線伝送装置のいずれかまたはすべてを含むことができる。
【００１７】
１．織って作られているファブリック
図３は、ポリエステル／綿の紡ぎ糸（ｙａｒｎ）で織られている快適構成要素から成り立っている本発明のファブリックの１つの実施形態を示す。センサデータまたはそれ以外の情報を搬送するためのデータ／電力バスは、衣類の両側に５ｍｍ離して間隔をおいて配置されているファブリックの12本の絶縁済み伝導性紡ぎ糸に織り込むことによって統合される。さらに、レスピットレース（Ｒｅｓｐｉｔｒａｃｅ）センサの内の１つは、図３に示されているようにファブリックの中に織り込まれる。この胸郭の高さのレスピットレースセンサ、および腹の高さで織り込まれている別のセンサからの信号は、直接、またはさらに詳細に後述されているＰＳＭ（パーソナルステータスモニタ）を通して監視装置に送られ、着用者の呼吸率を測定する。体温センサの場合、活用されているセンサの種類は、好ましくは標準サーミスタ型センサである。声センサの場合、好ましくは、折り襟型マイクが使用される。ＥＫＧセンサの場合、好ましくは、典型的な病院設備とともに使用されている標準型センサが使用される。
図４から図６は、ぴったり合うための織りデザインから成り立っている我々のファブリックの追加実施形態を示す。これらのデザインのための経糸および緯糸（ｗａｒｐ  ａｎｄ  ｆｉｌｌｉｎｇ  ｙａｒｎｓ）が、以下に示されている。
【００１８】
【表１】
0004460160.tif 000002
【００１９】
図７は、本発明のファブリックの別の代表的なデザインを示す。それは、標準通りの袖なしのＴシャツと同様に織られている１つの部分から成る衣類から構成されている。図中の記号一覧は、２”のセグメント内のファブリックの多様な構造上の構成要素のための紡ぎ糸の相対的な分布を示す。
【００２０】
快適構成要素２２はファブリックの基礎であり、ある実施形態では、衣類の構成要素として使用されている標準ファブリックとなることがある。快適構成要素は、通常、着用者の皮膚と直に接触し、したがって、ファブリック／衣服に必要な快適特性を提供するだろう。したがって、選ばれている材料は、好ましくは、優良なファブリックの手触り、空気透過性、水分吸収、および伸縮性など、衣類に使用されている典型的なファブリックと比較して少なくとも同じレベルの快適さとフィット性を提供する必要がある。
【００２１】
快適構成要素は、従来の織られているファブリックに適用可能な任意の紡ぎ糸から成り立つことがある。該紡ぎ糸の材料の選択は、普通は、該ファブリックの最終用途によって決定され、快適さ、フィット性、ファブリックの手触り、空気透過性、水分吸収、および紡ぎ糸の構造上の特徴に関する評価に基づくだろう。適切な紡ぎ糸は、綿、ポリエステル／綿混合物、マイクロデニールポリエステル／綿混合物、および（ダウテックス工業（Ｄａｗｔｅｘ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）製の）メラクロン（Ｍｅｒａｋｌｏｎ）などのポリプロピレン繊維を含むが、それらに制限されない。
【００２２】
好ましくは快適構成要素で使用するために適している繊維は、メラクロン、およびポリエステル／綿混合物である。メラクロンは、純粋なポリプロピレン繊維にまつわる欠点のいくつかを克服するために改良されているポリプロピレン繊維である。性能要件を鑑みたその重要な特徴とは、（ａ）優良な灯心性および快適さ、（ｂ）重量のないかさ、（ｃ）速乾性、（ｄ）優良な機械的特性および色堅牢度特性、（ｅ）非アレルギー特性および抗菌特性、および（ｆ）菌の成長に対する保護付きの無臭性である。マイクロデニールポリエステル／綿混合物は、きわめて用途の広い繊維であり、以下によって特徴付けられている。つまり、（ａ）優良な感覚、つまり感触、（ｂ）優良な水分吸収、（ｃ）優良な機械特性および耐磨耗性、および（ｄ）加工の容易さである。このような性能要件を満たしているそれ以外の繊維も適切であることを認識する必要がある。マイクロデニールポリエステル／綿混合物繊維は、ノースカロライナ州（Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）のハンバイテキスタイルリサーチ社（Ｈａｍｂｙ  Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）から入手できる。混合物で使用するためのマイクロデニール繊維は、デュポン社（ＤｕＰｏｎｔ）から入手できる。メラクロン紡ぎ糸は、カナダ、トロント（Ｔｒｏｎｔ，Ｃａｎａｄａ）のドーテックス社（Ｄａｗｔｅｘ，  Ｉｎｃ．）から入手できる。図７では、メラクロンが、ファブリックの経糸方向と緯糸方向の両方で示されている。
【００２３】
ファブリックの情報インフラ構成要素は、ファブリック２０の透過度を検知するための材料２４、または１つまたは複数の生命に関する兆候を検知するための材料２５、あるいは両方を含むことがある。これらの材料は、ファブリックの快適構成要素を織っている間に織り込まれる。ファブリックを衣類に形作ることが完了した後に、これらの材料は、詳しく後述されるように、検知材料から読取り値を採取し、該読取り値を監視し、読取り値および希望されているモニタの設定値に応じて警報を発行するだろう（「パーソナルステータスモニタ」つまり「ＰＳＭ」と呼ばれている）モニタに接続することができる。
透過度検出および警報を提供するために適した材料は、シリカベースの光ファイバー、プラスチック光ファイバー、およびシリコーンゴム光ファイバーを含むが、それらに制限されない。適切な光ファイバーは、伝送されるべき所定の信号および必要とされるデータストリーム（ｄａｔａ  ｓｔｒｅａｍｓ）をサポートできる帯域幅を有している充填材媒体を有しているものを含む。シリカベースの光ファイバーは、高帯域幅の長距離用途で使用するために設計されていた。そのきわめて小さいシリカの芯および低い開口数（ＮＡ）が、（最高５００ｍｈｚ＊ｋｍの）大きい帯域幅および（．５ｄＢ／ｋｍほどの低い）低減衰を提供する。しかしながら、このようなファイバーは、設置の高い労務費、およびファイバーが裂ける危険性のために、現在好まれていない。
【００２４】
プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）は、ガラス繊維が提供するのと同じ優位点の多くを、より低重量・低費用で提供する。一定のファイバ−用途では、いくつかのセンサおよび医療用途においてのように、使用されているファイバーの長さは大変短い（数メートルを下回る）ため、ファイバーの損失およびファイバーの分散は重要ではない。代わりに、優れた光透明性、適切な機械強さ、および柔軟性は、さらに重要な特性であり、プラスチックまたは重合体のファイバーが好ましい。さらに、プラスチック光ファイバーは、ガラス繊維のように避けないため、ファブリックにおいて、ガラス繊維よりさらに安全に使用することができる。
【００２５】
さらに相対的に短い長さの場合、ＰＯＦは、ガラス繊維に優るいくつかの固有の優位点を有している。ＰＯＦは、より多くの電力を送達するその能力に寄与する相対的により高い開口数（Ｎ．Ａ．）を示す。さらに、高いＮ．Ａ．の方が、ファイバーを曲げ、収縮することによって引き起こされている光損失に対するＰＯＦの感受性が低くなる。可視波長範囲での伝送は、スペクトルの他のどの場所よりも相対的に高い。このことは、大部分の医療用センサにおいて、トランスデューサーが、光学スペクトルの可視範囲の波長により作動されているために、優れた点である。その光伝達の性質のため、ＰＯＦは、ガラス繊維と同様の高い帯域幅能力および同じ電磁免疫性を提供する。相対的に安価であることに加え、ＰＯＦは、余分なファイバーを光学品質の最終仕上げまで溶かして戻すホットプレートの手順を使用して成端形成できる。ＰＯＦ接続システムのスナップ固定構造（ｓｎａｐ−ｌｏｃｋ  ｄｅｓｉｇｎ）と組み合わされているこの単純な成端技術は、一分未満のノードの成端を可能にする。これは、きわめて低い設置費用につながる。さらに、ＰＯＦは、相対的に不利な環境にさらされているより大雑把な機械的な処理に耐えることができる。安価で、耐久性のある光ファイバーを短距離で可視波長を伝導するために要求する用途では、現在では、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）またはスチレンベースの重合体のどちらかから作られているＰＯＦが普及している。
【００２６】
光ファイバーの第３クラスであるシリコーンゴム光ファイバー（ＳＲＯＦ）は、優れた曲げ特性および弾性回復を提供する。しかしながら、それらは相対的に厚く（約５ｍｍ）、高度の信号減衰を許してしまう。また、それらは高い湿度に影響を及ぼされ、まだ市販されていない。したがって、これらのファイバーは、現在では、ファブリックでの使用に好適でない。
【００２７】
図７では、ＰＯＦ２４が、必ずしも緯糸の方向だけに制限される必要はないが、ファブリックの緯糸の方向で示されている。透過度検出構成要素材料を管状の織って作られているファブリックに取り入れるため、材料、好ましくはプラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）は、ここに、あたかも完全に述べられているかのように全体としてここに組み込まれている、同時係属している米国特許出願連続番号第０９／１５７，６０７号に説明されているように、ファブリック完全織込み生産プロセスの間にその構造中に渦巻き状に統合される。ＰＯＦは、ファブリック全体において切れ目なく続く。この結果、唯一の単一の統合されたファブリックができ、衣服には縫い目は存在しない。好ましいプラスチック光ファイバーは、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）の東レ工業（Ｔｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）からのものであり、特に製品コードＰＧＳ−ＦＢ２５０光ファイバーコードである。
【００２８】
代わりに、またはさらに、情報インフラ構成要素は、高伝導率または低伝導率のどちらかの繊維電気伝導性材料構成要素（ＥＣＣ）２５から成り立ってよい。電気伝導性繊維は、好ましくは、1センチあたり約０．０７ｘ１０-3から１０ｋｏｈｍという低効率を有する。ＥＣＣ２５は、体の上のセンサによって鼓動、脈、および体温を含む１つまたは複数の人体の生命に関する兆候を監視するために、およびパーソナルステータスモニタ（ＰＳＭ）にリンクするために、使用できる。適切な材料は、それぞれ、３つのクラスの本質的に伝導性の重合体、ドープされている無機繊維、および金属繊維を含む。
【００２９】
伝導性（無機）物質を添加しないで電気電流を伝導する重合体は、「本質的に伝導性の重合体」（ＩＣＰ）として知られている。電気伝導性重合体は、共役構造、つまり主鎖での炭素原子間の交互に現れる一重および二重の結合剤を有する。１９７０年代後半、ポリアセチレンが高電気伝導率を有する形で準備できること、および該伝導率が、化学的な酸化によってさらに高められるだろうことが発見された。それ以降、共役されている（交互に現れる一重および二重の結合剤）炭素主鎖を含む、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）およびポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）等の多くのそれ以外の重合体が同じ動作を示した。当初、従来の重合体の加工性および発見された電気伝導率を組み合わせることができるだろうと考えられた。しかしながら、伝導性重合体が、空気中ではやや不安定であり、不十分な機械特性を有し、容易に加工できないことが判明した。また、すべての本質的に伝導性の重合体は、溶剤中では不溶性であり、それらが非常に高い融点を有し、ほとんど他の軟化動作を示さない。その結果、それらは、通常の熱可塑性重合体と同じように加工することができず、通常、多岐にわたる分散法を用いて加工される。これらの短所のため、優良な機械特性を備える完全に伝導性の重合体から作られている繊維は、まだ市販されておらず、したがって現在ファブリックでの使用には好適でない。
【００３０】
もう１つのクラスの伝導性繊維は、無機粒子または金属粒子でドープされている繊維から成り立っている。これらの繊維の伝導率は、それらが金属粒子で十分にドープされている場合にはきわめて高いが、このために繊維はより可撓性を有し得なくなろう。このような繊維は、それらが適切に絶縁されている場合に、センサから監視装置まで情報を搬送するために使用することができる。
【００３１】
ポリエチレンまたはポリ塩化ビニルで絶縁されている銅とステンレス鋼などの金属繊維も、ファブリック内で伝導性繊維として使用できる。その例外的な電流容量により、銅およびステンレス鋼は、任意のドープされている重合体繊維より効率的である。また、金属繊維は堅く、それらは、伸縮、首折れ、クリープ、切り込みに抵抗し、非常によく切れる。したがって、非常に小さい直径（約０．１ｍｍ）の金属繊維は、センサから監視装置まで情報を搬送するのに十分であろう。絶縁を施しても、繊維直径は０．３ｍｍを下回るため、これらの繊維は、非常に柔軟であり、ファブリックに容易に組み入れることができる。また、金属繊維のＰＳＭ装置への設置および接続は単純であり、特殊コネクタ、ツール、化合物、および手順に対するニーズはないだろう。この目的に適している高伝導性紡ぎ糸の一例は、ステンレス鋼繊維から構成されており、６０Ωメートルという低効率を有する、ベルギー、ウェッターレン（Ｗｅｔｔｅｒｅｎ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）のベキンテックスＮＶ（Ｂｅｋｉｎｔｅｘ  ＮＶ）の子会社である、ジョージア、マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）のベッカート社（Ｂｅｋａｅｒｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できるベキノックス（Ｂｅｋｉｎｏｘ）である。この紡ぎ糸の曲げ剛性は、ポリアミド高抵抗紡ぎ糸の曲げ剛性に匹敵し、我々の本発明の情報インフラに容易に取り入れることができる。
【００３２】
したがって、ファブリック用の情報インフラ構成要素に好ましい電気伝導性材料は、以下の通りである。つまり、（ｉ）伝導性無機粒子でドープされ、ＰＶＣ被覆で絶縁されているナイロン繊維、（ｉｉ）絶縁されているステンレス鋼繊維、および（ｉｉｉ）ポリエチレン被覆付きの薄いゲージ銅ワイヤである。これらの繊維のすべては、ファブリックに容易に組み入れることができ、後述されている弾性プリント回路基板の要素としての機能を果すことができる。入手可能な伝導性繊維の一例は、ペンシルバニア州、スクラントン（Ｓｃｒａｎｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｎｉａ）のソークィオット工業（Ｓａｕｑｕｏｉｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）のＰＶＣ絶縁剤（Ｔ６６）付きのＸ静電気被覆ナイロンである。入手可能な薄い銅ワイヤの例は、ジョージア州、アトランタ（Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）のアックエレクトロニクス（Ａｃｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）の２４ゲージ絶縁銅ワイヤである。
【００３３】
電気伝導性構成要素繊維２５は、以下の２つの方法で織られているファブリックに組み入れることができる。つまり（ａ）検知要素としての機能を果す規則正しく間隔をおいて配置されている紡ぎ糸、および（ｂ）センサからＰＳＭに信号を搬送するための正確に配置されている紡ぎ糸である。それらは、経糸方向と緯糸方向の両方で織られている布で分散することができる。さらに、情報インフラを含むファブリック／衣服は、図１７および図１８に示されているように、織られているのとは対照的に編んで作ることもできる。
【００３４】
体にぴったり合った構成要素（ＦＦＣ）２６は、希望されている場合に、着用者にからだにぴったり合うフィット性を提供する。さらに重要なことに、これにより、移動中、着用者の体の適所にセンサが維持される。したがって、選択される材料は、必要とされている体にぴったり合うフィット性を提供するために高度の伸縮性を有し、同時にファブリックの他の構成要素の選択済み材料と互換性を持つ必要がある。これらの要件を満たしている任意の繊維が適切である。好ましい体にぴったり合う構成要素は、スパンデックス繊維、ウレタン族のブロック重合体である。したがって、５００から６００％の破壊範囲でのその伸びは、衣類に必要な体にぴったり合うフィット性を与えることができる。その弾性的な回復もきわめて高く（２−５％の伸びから９９％の回復）、その強さは１デニールあたり０．６−０．９グラムの範囲にある。それは化学物質に耐性があり、繰り返される機械洗浄液および発汗の作用に耐え、したがって、線形密度の範囲内で使用可能である。
【００３５】
図４および図６の緯糸方向で示されているスパンデックスバンド２６は、希望されている体にぴったり合うフィット性を提供する管状の織られているファブリック用のＦＦＣである。これらのバンドは、「ストラップ」のように動作するが、突出しておらず（ｕｎｏｂｔｒｕｓｉｖｅ）、ファブリックに良好に統合される。着用者が、衣類に対する優良なフィット性を確実にするために、何かを縛りつける必要はない。さらに、スパンデックスバンドは、着用者の胸郭が、通常の呼吸の間に拡大、収縮するに従って拡大、収縮するだろう。
【００３６】
静電気消散構成要素（ＳＤＣ）２８の目的とは、ファブリックの使用中に蓄積されている静電荷を迅速に消散することである。このような構成要素は必ずしも必要でない可能性がある。しかしながら、一定の条件下では、ＰＳＭ装置内の敏感な電子構成部品に損傷を与えるだろう数千ボルトが生じることがある。したがって、選択される材料は、ファブリック内で適切な静電放電保護（ＥＳＤ）を提供しなければならない。
【００３７】
デュポン社によって生産されているバイコンポーネントファイバーであるネガスタットは、静電気消散構成要素（ＳＤＣ）に好ましい材料である。それは、ポリエステルまたはナイロンのどちらかによって被覆されているトリロバル（ｔｒｉｌｏｂａｌ）形の伝導性芯を有している。この独特のトリロバル伝導性芯が、誘導により母材上の表面電荷を中和し、空気電離および伝導により該電荷を消散する。ネガスタット繊維の不導通ポリエステルまたはナイロン面が、表面電荷の糸からの解放を制御し、特定の最終用途要件に従って接地されまたは接地されていない用途での効果的な静電気制御を提供する。ポリエステルまたはナイロンの外側シェルが、高い洗浄および摩耗の耐久性および酸と放射線に対する保護を示す効果的な磨耗寿命性能を保証する。それ以外の材料、すなわち、効果的に静電電荷を消散し、しかも着用可能で洗濯可能な衣類として機能することができる材料も使用できる。
【００３８】
再び図７を参照すると、ファブリックの経糸方向でシャツの高さに沿って通るネガスタット繊維２８が、静電気消散構成要素（ＳＤＣ）である。提案されている間隔は、静電放電に希望されている程度になるように適切にされる。織って作られている管状の衣類の場合、導入の方向は、普通であって、必ずしもというわけではないが、ファブリックの経糸となるだろう。
【００３９】
図８に関して、（衣類で使用されている「ボタンクリップ」に類似している）Ｔコネクタなどのコネクタ（図示されていない）が、ＰＳＭにつながるボディセンサ３２および／またはマイク（図示されていない）を伝導性ワイヤに接続するために使用できる。ファブリック２０のデザインを（これらのコネクタを使用して）モジュール化することによって、ファブリック２０とは無関係に、センサ３２自体を作ることができる。これはさまざまな体の形状に対応する。コネクタは、センサをワイヤに接続するのを相対的に容易にする。これは、マイク３３が、それをＴコネクタ３４にパチンと嵌めることによって衣類に接続されている図１１に示されている。図１１は、衣類に「プラグ接続されている」サーミスタセンサ３２も示す。センサ自体を衣類から分離する別の優位点は、それらが、衣類洗濯時に洗濯の対象となる必要がなく、損傷を最小限に抑えるという点である。ただし、センサ３２を構造に織り込むこともできることを認識する必要がある。
我々のファブリック／衣類の生産で使用される好ましい材料の仕様は、以下の通りである。
【００４０】
【表２】
0004460160.tif 000003
【００４１】
紡ぎ糸のカウント（ｙａｒｎ  ｃｏｕｎｔｓ）は、典型的に下着で使用される紡ぎ糸のサイズを使用して、初期実験に基づいて選んだ。それ以外の紡ぎ糸のカウントを使用することもできる。図７は、管状の織って作られているファブリックの仕様も示す。ファブリックの重量は、約８ｏｚ／ｙｄ2以下である。図１６は、図９および図１１に図解されている技術を使用して相互接続されている統合型センサ付きの図７のファブリックを示す。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
上表は、ファブリック内に情報インフラが統合されている本発明の編んで作られているファブリックの実施態様を生産するために使用されているパラメータを示している。図１７は、プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）２４が構造全体で連続して分散配置されている衣類の構造を示す。このようにして、構造全体を横切っている１つの単一のＰＯＦがある。電気伝導性紡ぎ糸２５も、該構造に分散配置されている。快適構成要素、メラクロン２２は、１ｘ１リブ構造体を形成し、ファブリックの基礎としての機能を果す。構造体内の電気バス５０も示されている。この実施態様においては、電気バス５０が別個に編まれ、構造体に取り付けられている。
【００４４】
図１８は、図１７の１つの部分から成る統合されている構造体の展開されている画像である。編まれているファブリックの前面図は図１９に示されている。衣類の前部と後部を結びつけるために使用されているベルクロ接着が、図２０に示されている。衣類の前部と後部を結びつけるためのファスナーの使用は、図２１に示されている。図２０および図２１に示されている実施態様においては、電気バスは別個に編み込まれ、衣類の前部と後部に結び付けられている。図２０および図２１の実施態様は、既に説明したのと同じように、編んで作られている衣類だけではなく、織って作られている衣類の接続にも使用することができる。
【００４５】
Ｂ．統合型情報インフラを有するファブリック／衣類内でのプラスチック光ファイバーの保護
いくつかのプラスチック光ファイバーは、多少堅く、制限的な曲げ半径を可能にし、本発明のファブリックに織り込むまたは編み込むのはより困難である可能性がある。好ましいＰＯＦは、その芯材料としてポリメタクリル酸メチルを有し、芯直径が約２２５−２５５ミクロンであり、クラッディング直径が約２３５−２６５ミクロンのクラッディング材料としてフッ素処理されている重合体を有するものである。好ましいＰＯＦは、約０．５０ｍｍという開口数、約０．３０ｋｇという引張り強さ（降伏点）、約９ｍｍという許容曲げ半径、および約０．１８ｄＢ／ｍ（６５０ｎｍ）という減衰を有する。
【００４６】
むき出しのＰＯＦを保護するため、および着用者をＰＯＦから保護するため、ＰＯＦ用の被覆が望ましい。好ましい被覆材は、可撓性を有し、それが着用者と接触したときに着用者の皮膚を刺激しないものである。ＰＶＣは、適切な被覆材である。好ましい被覆直径は、ＰＯＦの直径に０．５から１．０ｍｍを加えたものに等しく、０．２５ｍｍという被覆厚さおよび１．５ｍｍという外径を提供する。被覆材は、透明または不透明のどちらかでよい。透明な被覆材は、以下のような優位点を含む。使用中または製造中に引き起こされているＰＯＦに沿った損傷の点が視覚的に識別できること、ＰＯＦを通って伝えられる光の強度を監視できること、および一定の用途に希望される場合に、ＰＯＦの白熱を見ることができるという点である。
【００４７】
被覆は、連続的または間欠的のどちらかで、手動でまたは機械的にのどちらかでＰＯＦ上でスリーブで繋ぐことができる。また、異なる切片の長さで、切片においてスリーブで繋ぐことができる。
【００４８】
Ｃ．電気伝導性繊維の相互接続
ファブリックに取り入れられている電気伝導性繊維の相互接続は、以下の動作のシーケンスによって達成できる。
１．希望されている交差ゾーンでの電気伝導性繊維の絶縁物の軟化および除去、
２．交差ゾーンでの絶縁物の摩滅、
３．電気伝導性繊維間の相互接続を確立するための伝導性の重合体ペーストの該交差ゾーンでの塗布、
４．望ましくない短絡を防止するための相互接続ゾーンの絶縁、および
５．希望されている場合における、センサまたはコネクタの取付け。
自動化は、ファブリック／衣服の大規模な生産には必須であるため、自動化の可能性は、相互接続プロセスの開発における重要な牽引要素である。また、自動化が、連続的に均一な製品を作成するための多様なステップの再現性および反復性には好ましい。該多様なステップの詳細は、ここに説明される。
【００４９】
１．絶縁物の軟化および除去
交差する電気伝導性繊維の接続を行うために、交差での絶縁物が最初に取り除かれなければならない。これは、多くの方法の内の任意の方法で実行することができる。適切な除去技法は、化学エッチング、機械的な除去、および超音波溶接、レーザ光適用などの点溶接技法、またはそれ以外の局所化されている加熱技法を含む。好ましくは、交差ゾーンは、ビニール被覆などの絶縁物の効果的な除去のために化学的に軟化される。プロセスの変数は以下の通りである。すなわち、（ｉ）プロセスで使用されている化学物質、（ｉｉ）該化学物質の濃度、（ｉｉｉ）塗布されている化学物質の量、および（ｉｖ）化学物質塗布の期間である。アセトンは、化学物質軟化剤としてきわめて良好に作用することが判明している。アセトン数滴が塗布される。それは、プロセスの次のステップの前に約１０秒間、元のままであることが許されている。これらの処理条件は、伝導性の紡ぎ糸自体が損傷を受けないことを確実にする。また、ポリエステル、綿およびスパンデックスはアセトンと作用しないため、このプロセスの間に損傷を受けない。ステンレス鋼が電気伝導性繊維として使用される場合、絶縁物の希望されている軟化および除去を達成するには、熱だけで十分である可能性がある。
【００５０】
２．絶縁物の摩滅
必要とされる場合、次のステップは、軟化された交差ゾーンでの絶縁物をすり減らすことである。好ましくは、３０００Ｈｚで振動する、振動ブラシを使用できる。これが、図９に示されるように、効果的に交差ゾーンの絶縁物を剥がす。プロセスの変数は以下の通りである。すなわち、（ｉ）ブラシの振動の周波数、（ｉｉ）摩砕中にかかる圧力、および（ｉｉｉ）摩砕の期間である。これらのパラメータを修正することにより、伝導性の紡ぎ糸自体に損傷を与えることなくさまざまな種類の絶縁物を剥がすことが可能だろう。絶縁物の除去に使用されている方法に応じて、このステップを実行することが必要である場合もあれば、ない場合もある。除去のいくつかの方法により、この摩砕ステップが必要とされないように、十分な量の絶縁物の除去が行われる場合がある。
【００５１】
３．伝導性ペーストの塗布
絶縁物が取り除かれた伝導性紡ぎ糸間の相互接続は、伝導性のペーストを塗布し、伝導性紡ぎ糸間の回路を閉じることによって達成することができる。プロセスの変数は以下の通りである。すなわち、（ｉ）プロセスで使用されている伝導性ペーストの特性、および（ｉｉ）相互接続ゾーンに塗布されているペーストの量である。該伝導性ペーストは、それが最小限の電気抵抗だけを提供し、伝導性紡ぎ糸によく付着し、伝導性紡ぎ糸と化学的に反応しないように選ばれる必要がある。これらの要件に基づき、マグノリア（Ｍａｇｎｏｌｉａ）３８７０、銀が充填されているエポキシ樹脂、室温硬化ペーストが好ましいペーストである。それは、７５°Ｆで２０００ｐｓｉの剪断強さを有し、７５°Ｆで０．００４オーム−センチメートルという抵抗率を有する。また、それは、室温でよく硬化し、ポリアミド伝導性紡ぎ糸と反応しない。それは、グリースガンまたは類似装置を使用して相互接続ゾーンに適用できる。
【００５２】
４．相互接続ゾーンの絶縁
相互接続ゾーンは、水が存在する場合にそれが短絡するのを防ぐために絶縁されなければならない。ポリエステル／ウレタンベースの樹脂を使用し、相互接続ゾーンを絶縁することができる。絶縁層は、伝導性ペーストと化学的に反応してはならず、該ペーストによく付着しなければならず、適切な絶縁を提供しなければならない。それは、ブラシまたはその他の塗布手段を使用して相互接続ゾーンに塗布することができる。
【００５３】
５．センサまたはセンサコネクタの取付け
さらに、希望されている場合、センサまたはＴコネクタなどのセンサコネクタのどちらかを相互接続ゾーンに取り付けることができる。図１０、図１１、および図１２は、ＥＫＧセンサまたはマイク３３などのセンサをファブリックに接続するための、Ｔコネクタ３４のファブリックへの取付けを示す。図１３は、人間によって着用されている、図１１の衣類に接着されているＥＫＧセンサから採取されているＥＫＧトレース（ｔｒａｃｅ）を示す。
希望される場合、相互接続技術およびＴコネクタは、衣服上でのフェーズドアレイフォーメーション（ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）でアンテナを取り付けるために使用することができる。アンテナが取り付けられている前記衣類を着用している個人のグループは、航空機などの移動している物体を追跡調査するために大型フェーズドアレイを形成できる。
また別の改良は、キーボードが情報処理用の入力装置、および我々の本発明のファブリックにプラグ接続されている監視装置としての機能を果すことができるように、伝導性繊維自体、または相互接続技術を使用して伝導性繊維に取り付けられているセンサのどちらかを使用してキーボード機能を提供することである。
【００５４】
Ｄ．芯紡績技術
芯を紡ぐことは、芯紡ぎ糸（例えば、ＰＯＦまたはスパンデックス紡ぎ糸）を被覆繊維（例えば、メラクロンまたはポリエステル／綿）で被覆するプロセスである。それは、本発明のすべての状況で必要とされているわけではない。それは、情報インフラ構成要素、または快適構成要素以外の他の構成要素が、衣服に希望されている快適特性を持たないときに望ましい。芯を紡ぐ２つの方法がある――１つは、改良されているリング紡績機械を使用する方法で、もう１つは摩擦回転機械を使用することによる方法である。リング紡績機械は非常に用途が広く、細かいカウントの紡ぎ糸と粗いカウントの紡ぎ糸の両方につき、芯を紡ぐために使用できる。ただし、リング紡績機械の生産性は低く、パッケージサイズは非常に小さい。摩擦紡績機械は、粗いカウント紡ぎ糸を生産するためだけに使用することができるが、生産速度およびパッケージサイズは、リング紡績よりはるかに高い。使用される紡ぎ糸が相対的に粗い場合、芯紡ぎ糸を紡ぐためには摩擦紡績技術が好ましい。
芯紡績紡ぎ糸を生産するための摩擦紡績機械の好ましい構成は、以下の通りである。
【００５５】
【表４】
0004460160.tif 000005
【００５６】
我々のファブリックから形作られている４つの本格的な試作品が、ＡＶＬ−ダビー（ＡＶＬ−Ｄｏｂｂｙ）織機で生産された。さらに、織られている布の２つのサンプルが、卓上型織機で生産された。このサンプルの仕様は、図１４に示されている。これらのサンプルは、弾性回路基板４０としての機能を果たすために規則正しい間隔で間隔を空けて配置されている高（ｈｉｇｈ）４２および低（ｌｏｗ）４３の伝導性電気繊維で設計された。この基盤の回路図が、図１５に示されている。図は、電力４４ワイヤと接地４６ワイヤ、および高４２伝導性繊維と低４３伝導性繊維の間の相互接続を示す。パーソナルステータスモニタ１と２（ＰＳＭ１とＰＳＭ２）への、センサ用の無作為に配置されている相互接続点４８からのデータを転送するためのデータベース４７も示されている。現在、好ましいＰＳＭは、ユタ州、ソフトレークシティ（Ｓａｌｔ  Ｌａｋｅ  Ｃｉｔｙ，Ｕｔａｈ）のサルコスリサーチ社（Ｓａｒｃｏｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造されているカスタム構築されているＰＳＭである。
【００５７】
現在好ましいＰＳＭは、好ましくはユーザの臀部領域に、つまり衣類の底部に、およびデータバスの端点に配置されている軽量装置である。ＰＳＭによって得られる情報は遠隔制御センター、例えば軍事用途の場合では医療人員に、広帯域符号分割多重接続によって伝送される。送信機は、ＰＳＭに接続できるか、あるいはユーザの外側衣服上で外部に配置し、ワイヤ導線を使用してＰＳＭに結合することができる。
図１５に明白にではなく示されているが、弾性基盤に含まれなければならないのが、伝導性材料構成要素に電力を提供するため、および透過度検出構成要素に光源を提供するためのモジュラー装置および接続である。ある形式を採るファブリックは、検知構成要素（複数の場合がある）を使ってではあるが、このような電源と光源、または示されている送信機５２と受信機５４を包含せずに作成することができ、このようなものが別個に提供され、それ以降ファブリックに接続することが予定されている。
【００５８】
Ｅ．統合型情報インフラ付きファブリックの運用
その透過度警報および生命に関する兆候を監視する機能を示すための統合型情報インフラを有する我々の前述されたファブリックの運用を、以下に説明する。透過度警報：
１．正確にタイミングがはかれているパルスが、衣類に組み込まれているＰＯＦを通して送信される。
２．ＰＯＦの破壊がない場合、信号パルスは、トランシーバによって受信され、「肯定応答」がＰＳＭ装置に送られ、透過がないことを示す。
３．光ファイバーが透過のために任意の点で破壊されている場合、信号パルスは、衝撃の点すなわち破壊点から第１送信機に反響する。信号パルスの伝送と肯定応答の間に経過した時間は、信号が破壊点に到達するまで移動した長さを示し、このようにして正確な透過点が確定する。ＰＯＦでの実際の浸透（透過）の位置は、浸透が初期に検出された後、光時間ドメイン反射率計によって求めることができる。
４．ＰＳＭ装置は、浸透（透過）の場所を指定する送信機を介して透過
警報を伝送する。
【００５９】
身体的兆候の監視：
１．センサからの信号は、ファブリックの電気伝導性構成要素（ＥＣＣ）を通してＰＳＭ装置に、または監視装置に送られる。
２．センサからの信号が正常範囲内にある場合、およびＰＳＭ装置が透過警報を受信していない場合、生命に関する兆候読取り値は、後で処理するためにＰＳＭ装置によって記録される。代わりに、生命に関する兆候のデータは、遠隔監視装置に連続的に伝送されてよい。
３．ただし、読取り値が標準を逸脱する場合、またはＰＳＭ装置が透過警報を受信した場合、生命に関する信号読取り値が、送信機を使用して伝送される。
このようにして、我々の本発明のファブリックは、容易に配備され、生命に関する兆候および／または透過（浸透）を監視するためのすべての機能要件を満たす。
【００６０】
先の説明は軍事用途に向けられているが、現在説明している、統合型情報インフラを有するファブリックは、それ以外の多くの用途に適応することができる。例えば、医療用途では、ファブリックは、連続的または間欠的のいずれかで、遠隔地にいる患者の希望されている生命に関する兆候を監視するために医師によって活用することができる。さらに、既知の障害を抱えている人は該衣服を着用し、医療人員による彼らの身体的な状態の一定の監視下におかれる。これらは、術後の回復（例えば、心臓手術）にある人を含む個人、老齢の患者、特に医師−患者率が都会の地域に比較して非常に小さい遠隔地にいる患者、慢性的なうつ病などの病気のよりよい理解のための精神的な病気の患者、ＳＩＤ（乳児突然死症候群）を受けやすい子供、およびアレルギー反応（例えば、ミツバチに刺されたときのアナフィラキシー反応）を受けやすい個人の監視および治療を含むが、それらに制限されない。
【００６１】
正にホームセキュリティ業界が家庭を監視し、保護する大きな事業であるように、統合型情報インフラを有する我々のファブリックも、自宅にいる患者の信頼できる、効果的な監視のために新規産業を生み出す可能性を有しており、それによって家庭ヘルスケアの提供を変容させる。
追加的な用途としては、警察、消防、炭坑、および身体的な状態および人員の場所に関する情報の絶え間ない更新を維持することが望ましいその他の公衆安全活動を含む場合がある。物理センサをＧＰＳ（全地球測位システム）と組み合わせることによって、制御センタは、つねに消防士や警察官の場所および物理信号を監視し、それによって安全性およびこれらの人員の遠隔および／または有害な状態で動作する能力を高めることができる。さらに、我々の本発明のファブリック／衣服を着用している運転者（自動車、トラック等）の生命に関する兆候は、連続して監視することができ、運転者が眠くなると警報が開始（トリガ）され、それにより事故が回避される。
【００６２】
我々のファブリック／衣服は、静かに宇宙にいる宇宙飛行士を監視するために使用することができ、それによって、宇宙空間での医療実験から得られる知識を拡張でき、新しい発明および宇宙空間に関する理解の進展につながるだろう。
それは、自分たちの生命に関する兆候、ひいては自分たちの性能を監視するために運動選手によって使用できる。チームスポーツでは、コーチは、フィールドでのプレーヤーの生命に関する兆候および成績を追跡調査し、プレーヤーの状態に応じてフィールド上でプレーヤーの所望の変更を加える。
個人およびその生命に関する兆候を監視し、追跡調査することは、それ以外の多様な設定（例えば、刑務所、店、高セキュリティー領域、登山／ハイキング遠足等）で使用することもできる。
【００６３】
さらに、ファブリック／衣服は、データバスまたはＰＳＭに結合されている受信機によって受信される信号を伝送することもできる。これらの信号は、ビデオ、測位信号、グループのそれ以外のメンバーに関する情報等を含む場合がある。該情報は、Ｂ−ＣＤＭＡまたはその他の通信プロトコルを活用して伝送することができる。例えば、受信されている信号は、衣服を通してユーザによって着用されているイヤーピースに、衣類を通して送られる声信号であってよい。ビデオデータは、衣服に取り付けられているフラットスクリーンディスプレイに結合されるモニタに供給することができる。ファブリック／衣服は、一定の帯域幅が受信信号に必要とされる場合、信号を伝送し、受信するための別個のバスを活用することができる。
【００６４】
受信機能と送信機能を単一衣服に組み込む利点は、ユーザが管理しなければならない設備の量の削減を含む。例えば、消防士のマイクと無線は、１つの衣類を使用して同時に通信できる。これは、活用され、維持され、追跡調査される必要のある装置の部品の数の削減に対応する。その他の利点は、対応するケーシング付きの外部設備を使用しないので、ユーザが支持するのは軽量な総重量にすぎないことである。
【００６５】
着用者のデータの伝送に加え、センサは、ファブリック／衣服内のデータバスを通って、（例えば、ＰＳＭからの）外部信号の受信機としての機能も果すことができる。この特徴は、必要に応じてセンサの感受性を改良するために使用することができる。例えば、ファブリック／衣服でのマイクの感度は、データバスを介して遠隔で変更できる。
ファブリック／衣服は、情報処理装置をカスタマイズし、衣服からチップ／センサを選択し、プラグイン式接続（または除去）によって着用者を「適合」させ、このようにして着用可能な情報インフラを作成する。これは、互いに対話する移動情報プロセッサの人間ネットワークにつながるだろう。例えば、ファブリック／衣服は、インターネットに接続することができ、着用者は、着用者が可動であるとしても（例えば、ワールドワイドウェブで）情報を検索し、ファブリック／衣服からウェブへ情報をダウンロードするか、情報をアップロードすることができる。
【００６６】
ファブリック／衣服は、その移動が監視されなければならない、貴重なオブジェクトまたは有害物質（例えば、放射線物質）を追跡調査するためにも使用することができる。例えば、それは、（銀行強盗が発生した）場合にもその追跡調査を容易にするためにお金を包装するために銀行によって使用することができる。ペットの生命に関する兆候の監視も無数のこのようなファブリックの使用の中にある。
【００６７】
ファブリック／衣服は、環境と対話し、周囲を改良するために使用することができる。例えば、生命に関する兆候により反射されている着用者のムードに応じて、ユーザの好みに合うように雰囲気（例えば、照明、音楽、気候等）を改良することができる。したがって、ファブリック／衣服は、所定クラスの適応および応答織物構造（ａｄａｐｔｉｖｅ  ａｎｄ  ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ｔｅｘｔｉｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（ＡＲＴＳ））を開拓する。ファブリックの関連用途は、ＪａｖａTMまたは同様にイネーブルされている装置および機器と対話し、コーヒーポット、マイクロ波等をオン状態にするなどの特殊なタスクを実行することである。
【００６８】
重要なまたは危険な動作に関与している個人の生命に関する兆候は、連続して監視し、適切な処置を講じることができる。例えば、公共輸送機関および／または運搬車両を操作する個人は、定期的に監視され、人間のオペレータの身体的な障害によってもらされる大きな災害（飛行機の衝突等）の原因を防いだり、確定したりすることができる。同様に、スキューバダイバーの生命に関する兆候は、水面から確実に監視することができ、彼らはけがおよび死亡を防ぐために適切な処置（例えば、水面に戻る）を講じるように依頼されることがある。
本発明につきその好ましい形式で開示してきたが、当業者にとって、多くの修正、追加および削除を、本発明および請求の範囲に述べられているようなその同等物の精神および範囲から逸脱することなくその中で行うことができることが明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の統合型情報インフラ付きの着用可能ファブリックが組み込まれている衣類の前面立面図である。
【図２】本発明の統合型情報インフラが組み込まれている衣類の別の態様の前面立面図である。
【図３】本発明の第１の実施態様に従った統合型情報インフラを含む衣類の一部を示す。
【図４】本発明の第２の実施態様に従った統合型情報インフラを含む衣類の一部を示す。
【図５】本発明の第３の実施態様に従った統合型情報インフラを含む衣類の一部を示す。
【図６】本発明の第４の実施態様に従った統合型情報インフラを含む衣類の一部を示す。
【図７】着用可能な衣類に形作られている情報インフラを含む、本発明の追加実施態様を示す。
【図８】図７の衣類でのセンサの分散配置を示す。
【図９】本発明の別の態様、すなわち本発明の好ましい実施態様のファブリックで電気伝導性繊維を交差する相互接続を示す。
【図１０】図９の相互接続技術を使用してＴコネクタが電気伝導性繊維に接続され、ＥＫＧセンサが接続されている本発明のファブリックを組み込んだ衣類を示す。
【図１１】本発明に従ってＴコネクタを使用して統合されている温度センサおよびマイクロホン付きの完全形成体の衣類を示す。
【図１２】本発明の図９の相互接続技術を使用した結果の詳細な図を示す。
【図１３】図１０の衣類に組み込まれているＥＫＧセンサから採取されているＥＫＧトレースを示す。
【図１４】図７のファブリックの織物サンプルを示す。
【図１５】印刷済みの弾性板の形式を有す図７の本発明を示す。
【図１６】センサと統合されている本発明の織って作られているファブリックを示す。
【図１７】本発明の編物サンプルを示す。
【図１８】図１７の衣類の展開図を示す。
【図１９】本発明の実施形態に従った編まれているファブリックの前面図である。
【図２０】図１９の本発明のための１つの取付け形式を示す。
【図２１】図１９の本発明のための別の取付け形式を示す。
【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１７】
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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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