(57)【要約】  複数の個別アドレス可能電極がハウジングによって支持される。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および刺激電気信号を発生させるための信号発生器のうちの少なくとも１つが設けられる。電極多重回路を設けて、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングする行程と、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングする行程とのうちの少なくとも一方によって、複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する。マイクロプロセッサを設けて、信号検出器、信号発生器、電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。
2020516327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに支持された複数の個別アドレス可能電極であって、ユーザの皮膚に刺激電気信号を加えること、および前記ユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することの少なくとも一方を行うための個別アドレス可能電極と、
前記生体計測電気信号を検出するための信号検出器、および前記刺激電気信号を発生させるための信号発生器のうちの少なくとも１つと、
電極多重回路であって、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚から前記生体計測電気信号を前記信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に前記信号発生器からの前記刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する、電極多重回路と、
前記信号検出器、前記信号発生器、および前記電極多重回路の少なくとも１つを制御するマイクロプロセッサと、を含む装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に順次ルーティングする、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に同時にルーティングする、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に順次ルーティングする、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサによって制御されて、前記電気信号を、前記電極多重回路を介して前記信号発生器から前記ユーザの前記皮膚へ、および前記電極多重回路を介して前記ユーザの前記皮膚から前記信号検出器へとルーティングする、信号多重回路をさらに含む、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記生体計測電気信号に依存するデータを記憶するためにマイクロプロセッサによって制御されるメモリと、記憶された前記データを遠隔ネットワーク装置で解析するために送信する通信モジュールとをさらに備える、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記ハウジングは柔軟性織物材料を含む、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記個別アドレス可能電極は、柔軟性導電性インクを印刷することにより形成された乾電極である、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、前記複数の個別アドレス可能電極のうち、同じ個別アドレス可能電極によって、前記皮膚からの前記生体計測電気信号の検出と、前記刺激電気信号の前記皮膚への印加との両方を行う、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号検出器による、前記ユーザの２つ以上の筋肉の筋肉収縮を示す皮下運動単位から生じる筋電図信号としての前記生体計測信号の検出に有効なサンプリング速度で前記生物測定信号をサンプリングするよう、前記複数の電極をアドレス指定する、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記ユーザの前記筋肉の不随意収縮を引き起こすのに有効なパルス速度で、前記刺激電気信号を印加パルスとして印加するよう、前記複数の電極をアドレス指定する、装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚から前記生体計測電気信号を前記信号検出器に順次および同時に両方ともルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に前記信号発生器からの前記刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置であって、前記ハウジングに支持された慣性測定ユニット、センサ、検出器、およびトランスデューサのうちの少なくとも１つをさらに含む、装置。
【請求項１６】
方法であって、
電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に信号発生器からの刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定することと、
以下の少なくとも１つ：
信号発生器を制御して前記刺激電気信号を発生させることと、
信号検出器を制御して前記生体計測電気信号を検出することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、電極多重回路が、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に順次ルーティングする、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に同時にルーティングする、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に順次ルーティングする、方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、方法。
【請求項２２】
請求項１６に記載の方法であって、信号多重回路を制御して、前記電気信号を、前記電極多重回路を介して前記信号発生器から前記ユーザの前記皮膚へ、および前記電極多重回路を介して前記ユーザの前記皮膚から前記信号検出器へとルーティングすること、をさらに含む、方法。
【請求項２３】
請求項１６に記載の方法であって、前記生体計測電気信号に依存するデータを記憶するためのメモリを制御することと、記憶された前記データを遠隔ネットワーク装置で解析するために送信する通信モジュールを制御することを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１６に記載の方法であって、前記ハウジングは柔軟性織物材料を含む、方法。
【請求項２５】
請求項１６に記載の方法であって、前記個別アドレス可能電極は、柔軟性導電性インクを印刷することにより形成された乾電極である、方法。
【請求項２６】
請求項１６に記載の方法であって、前記複数の個別アドレス可能電極のうち、同じ個別アドレス可能電極によって、前記皮膚からの前記生体計測電気信号の検出と、前記刺激電気信号の前記皮膚への印加との両方を行う、方法。
【請求項２７】
請求項１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号検出器による、前記ユーザの２つ以上の筋肉の筋肉収縮を示す皮下運動単位から生じる筋電図信号としての前記生体計測信号の検出に有効なサンプリング速度で前記生物測定信号をサンプリングするよう、前記複数の電極をアドレス指定する、方法。
【請求項２８】
請求項１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記ユーザの前記筋肉の不随意収縮を引き起こすのに有効なパルス速度で、前記刺激電気信号を印加パルスとして印加するよう、前記複数の電極をアドレス指定する、方法。
【請求項２９】
請求項１６に記載の方法であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚から前記生体計測電気信号を前記信号検出器に順次および同時に両方ともルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に前記信号発生器からの前記刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する、方法。
【請求項３０】
請求項１６に記載の方法であって、前記ハウジングに支持された慣性測定ユニット、センサ、検出器、およびトランスデューサのうちの少なくとも１つをさらに含む、方法。
【請求項３１】
装置であって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを有する少なくとも１つの非一時的なメモリと、を有し、前記少なくとも１つのメモリおよび前記コンピュータプログラムコードは前記少なくとも１つのプロセッサを用いて、
電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に信号発生器からの刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定することと、
以下の少なくとも１つ：
信号発生器を制御して前記刺激電気信号を発生させること、および
信号検出器を制御して前記生体計測電気信号を検出することを、前記装置に少なくとも実行させるよう構成されている、装置。
【請求項３２】
コンピュータプログラム製品であって、コンピュータ可読コードが組み込まれた非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、前記コンピュータ可読コードは装置によって実行可能であり、前記コンピュータ可読コードの実行に応答して、
電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に信号発生器からの刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定することと、
以下の少なくとも１つ：
信号発生器を制御して前記刺激電気信号を発生させること、および
信号検出器を制御して前記生体計測電気信号を検出することの、少なくとも１つを前記装置に実行させる、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願および特許の相互参照〕
本出願は、「Accelerated Learning, Entertainment and Cognitive Therapy Using Augmented Reality Comprising Haptic, Auditory, and Visual Stimulation」のタイトルで２０１６年６月６日に出願された米国特許出願第１４／２６９，１３３に関するものであって、これは、「Accelerated Learning, Entertainment and Cognitive Therapy Using Augmented Reality Comprising Haptic, Auditory, and Visual Stimulation」のタイトルで２０１４年５月３日に出願された米国実用新案出願第１４／２６９，１３３の継続出願であり、「Accelerated Learning, Entertainment and Cognitive Therapy Using Augmented Reality Comprising Haptic, Auditory, and Visual Stimulation」のタイトルで２０１３年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／８１８，９７１と、「Multi-Sensory Human/Machine, Human/Human Interfaces」のタイトルで２０１５年４月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／１４７，０１６と「Wearable Electronic Human/Machine Interface for Mitigating Tremor, Accelerated Learning, Cognitive Therapy, Remote Control, and Virtual and Augmented Reality」のタイトルで２０１５年１１月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／２５３，７６７の優先権を主張する「Wearable Electronic Multi-Sensory, Human/Machine, Human/Human Interfaces」のタイトルで２０１６年４月１１日に出願された国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０２６９３０と、「Haptic Human Machine Interface and Applications for the Same」のタイトルで出願された米国仮特許出願第６２／４１８，４０５と「Haptic Human Machine Interface and Applications for the Same」のタイトルで出願された米国仮特許出願第６２／４２６，４５３と「Haptic Human Machine Interface and Applications for the Same」のタイトルで出願された米国仮特許出願第６２／４４５，５１７と「Haptic Human Machine Interface and Applications for the Same」のタイトルで出願された米国仮特許出願第６２／４６２，０９１と「Roll to Roll Manufacturing for a Haptic Human Machine Interface」のタイトルで出願された米国仮特許出願第６２／５３０８８８と「Materials and Methods for Wearable and Printed Electronics」のタイトルで出願された米国仮特許出願第６２／５３７，６５８の優先権を主張するものである。特許および特許出願を含むがこれらに限定されない、本明細書に引用された全ての刊行物は、個々の刊行物が、詳細にかつ個別に参照により本明細書に完全に組み込まれると記載されるかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本発明は、デバイスの構成要素を形成するための製造方法、ならびに、触覚、聴覚および視覚刺激を含むがこれらに限定されない感覚的キューの組み合わせを含む、拡張および／または仮想現実感を使用した、加速学習、娯楽および／または認知または物理療法を提供するための方法、装置およびコンピュータプログラムコードに関する。
【０００３】
本発明は、人体から自然発生する電気信号を「検出、分析、および印加」可能である衣料および他の着用可能な衣服の形態の着用可能な電子機器のための、デバイス構造、特定用途、および高収率製造プロセスに関する。より詳細には、本発明は、とりわけ、教育、娯楽、ゲーム、遠隔無人車両制御、医療、および軍事用途のための着用可能な電子機器に関する。本発明はまた、触覚、聴覚および視覚刺激を含むが、これらに限定されない感覚的キューの組み合わせを含む、拡張および／または仮想化現実感を使用した、加速学習、娯楽、および／または認知または物理療法を提供するための方法、装置およびコンピュータプログラムコードに関する。
【０００４】
本発明はまた、人と機械、または人と人との間の遠隔現実性（「遠隔性」）インターフェースに関する。より詳細には、本発明は、着用可能な触覚ヒト／機械インターフェース（ＨＨＭＩ）に関するものであり、振戦の軽減、加速学習、認知療法、遠隔のロボット、無人機および探査の制御および検知、仮想および拡張現実感、脳卒中、脳および脊髄のリハビリテーション、ゲーム、教育、疼痛緩和、娯楽、遠隔手術、スポーツイベントなどのイベントへの遠隔参加および／または鑑賞、およびバイオフィードバックに関する使用を含むが、これらに限定されるものではない。
【０００５】
〔背景〕
本セクションは、以下に開示する発明の背景または状況を提供することを意図している。本明細書における説明は、追求され得るが、必ずしも過去に想到、実施、または説明されたものではない概念を含み得る。したがって、別段の明示がない限り、このセクションに記載されるものは、本出願の記載に対する先行技術ではなく、このセクションに含めることによって先行技術であると認められるものではない。
【０００６】
コンピュータ／ヒトインターフェースが衣服のように身に着けられ、いつでもすぐに使用できるというウェアラブルコンピュータに対する要求は、何十年も前から存在している。主にムーアの法則や電子機器の継続的な小型化、その他の小型、軽量、超高解像度ディスプレイなどの技術により、数十年にわたるヒューマニスティック知能やウェアラブルコンピュータの未来像は、まもなくユビキタスな携帯電話と同様に一般的なものとなるであろう。
【０００７】
仮想現実は、感覚キュートランスデューサを装着したゴーグル、ヘッドフォンおよび手袋などの特別な電子機器を使用するユーザによって、外見上現実的または物理的な方法で対話可能な三次元画像または環境のコンピュータ生成シミュレーションとして定義することができる。拡張現実とは、物理的な現実世界の環境を、音、ビデオ、グラフィックス、ＧＰＳデータなどのコンピュータが生成した感覚入力によって拡張した、直接的または間接的なライブビューのことである。これは、現実の見方がコンピュータによって修正（おそらく拡張されるよりむしろ減少される）される、媒介現実と呼ばれるより一般的な概念に関連している。その結果、この技術は人の現状の現実認識を高めることで機能する。対照的に、仮想現実は現実世界をシミュレートされた世界に置き換える。脳波検査法（ＥＥＧ）は、頭皮に沿って電気的活動を記録する検査である。ＥＥＧは、脳のニューロン内のイオン電流の流れに起因する電圧変動を測定する。ＥＥＧ技術の派生形には誘発電位（ＥＰ）が含まれ、これは、ある種の刺激（視覚、体性感覚、聴覚）の提示に対して時間鎖錠されたＥＥＧ活性を平均化することに関連する。事象関連電位（ＥＲＰ）とは、刺激のより複雑な処理に時間鎖錠された平均ＥＥＧ反応であって、認知科学、認知心理学、精神生理学の分野で用いられている。
【０００８】
誘発電位または誘発反応は、刺激提示後に神経系から記録される電位であり、脳波検査法（ＥＥＧ）、筋電図記録法（ＥＭＧ）、その他の電気生理学的記録法によって検出される、自然電位とは異なるものである。信号は大脳皮質、脳幹、脊髄および末梢神経から記録できる。感覚誘発電位（ＳＥＰ）は、感覚器官（例えば、閃光やモニタ上のパターンの変化によって誘発される視覚誘発電位、イヤホンを通して与えられるクリックまたは音刺激による聴覚誘発電位）の刺激後に中枢神経系から記録されるか、末梢の感覚神経または混合神経の触覚または電気刺激によって誘発される触覚または体性感覚誘発電位（ＳＳＥＰ）によって記録される。三種類の誘発電位が臨床で広く使用されている。これらは、通常頭皮から記録されるが脳幹レベルで発生する聴性誘発電位、視覚誘発電位、および末梢神経の電気刺激によって誘発される体性感覚誘発電位である。事象関連電位（ＥＲＰ）は、特定の感覚、認知、または運動事象の直接的な結果として測定される脳反応である。より正式には、刺激に対するあらゆる定型的な電気生理学的反応である。このような脳の研究は、認知疾患患者の脳機能を評価する非侵襲的な方法を提供する。
【０００９】
〔概要〕
このセクションは、例を含むことを意図し、限定することを意図しない。本発明の一態様によれば、着用可能な電子機器を製造する方法であって、可撓性の弾性材料を含む底部基板が提供される。予め印刷された導電パターンを有する接着印刷媒体層が提供される。接着印刷媒体層は、底部基板の上部に配置される。接着印刷媒体層は活性化され、予め印刷された導電パターンを可撓性の弾性材料に結合する。可撓性の弾性材料は、伸縮性織物を含むことができる。予め印刷された導電パターンは、ユーザの皮膚からの電気信号を検出することと、ユーザの皮膚に電気信号を印加することのうちの少なくとも１つを行うために、ユーザの皮膚と直接接触するように構成された電極を含む。
【００１０】
電子デバイスは、封入接着剤層内に埋め込まれ、予め印刷された導電パターンと電気的に接続してもよい。電子デバイスは、封入接着剤層に埋め込まれて、封入接着剤層が熱的に活性化されるときに、予め印刷された導電パターンと電気的に接続されてもよい。
【００１１】
半導体デバイスの所定のパターンは、封入接着剤層に固定されてもよい。半導体デバイスは、例えば、個別および／または集積回路素子、ＲＦ、光学、センサ、トランスデューサ、および他のベアダイおよびパッケージ化半導体デバイスであり得る。一例として、半導体デバイスはそれぞれ、上部デバイス導電体および下部デバイス導電体を有してもよい。上部に導電パターンが配置されている上部基板を設けて、下部基板、接着印刷媒体層上の予め印刷された導電パターン、封入接着剤層、および上部基板を含む積層パッケージを形成することができる。上部基板は、接着剤および予め印刷された接着印刷媒体に適合する、完全適合シートまたはロールとして提供されてもよい。あるいは、上部基板は、ＩＴＯが透明導電体として作用する、ＩＴＯ被覆プラスチックシートのような導電性パッチであってもよい。積層パッケージは、封入接着層が上部基板を絶縁して下部基板に結合するように積層されており、それにより、半導体デバイスの前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の一方が、上部基板の導電パターンと電気的に接続し、各前記半導体要素の前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の他方が、予め印刷された導電パターンの導電層と電気的に接続する。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、複数の触覚感覚キューが、ユーザによって知覚され得るように生成される。触覚感覚キューは、着用可能な電子衣服を介してコンピュータ制御され連続的に生成された電気信号としてユーザによって受信される。着用可能な電子衣服は、ユーザの皮膚に接触する電極、絶縁層および配線層、並びにスリーブカバーを有する多層構造を含む。外側カバーのような層は、例えば、薄く、多軸延伸可能な織物であってもよい。織物は電気絶縁性であり、検出され印加された電気信号を伝導する導電性の糸、パッチ、コーティングまたはインクを含むことができる。電気信号は、不随意の身体部分の動きおよびユーザによる知覚の少なくとも１つを引き起こす。身体部分の不随意運動は、コンピュータ制御の連続的に生成された電気信号に依存して、身体部分の所定の運動および所定の位置の少なくとも一方に向かった付勢を少なくとも引き起こす。
【００１３】
ユーザによる知覚は、コンピュータ制御され連続的に生成された電気信号に依存する所定の体性感覚を有することができる。触覚感覚キューは、温度受容器、光受容器、機械受容器および化学受容器を含む少なくとも１つの受容器を含むユーザの体性感覚系を刺激することによって知覚を起動し、ユーザに固有感覚（例：身体部位の位置と運動強度）、機械受容（例：接触）、熱感知（例：温度）、侵害受容（例：痛み）の少なくとも１つの経験を知覚させることができる。
【００１４】
本発明のＨＨＭＩの別の態様によれば、ヒト／機械インターフェースを使用するための方法が提供される。一例として、本方法は、ヒト／機械インターフェースを使用して、ユーザの振戦などの不随意運動の開始を検出することを含む。ヒト／機械インターフェースは、ライクラのような伸長材料から作られたスリーブから構成され、スリーブの内部にはスクリーン、インクジェット、または他の方法により印刷された可撓性導電性電極が配置され、ユーザの腕の皮膚と直接電気的に接触する。外側カバーまたは他の層の織物は、電極を腕の皮膚と直接電気接触させるために十分な圧縮を提供し得る。加えて、または代替的に、ストラップ、バンド、袋、ベルクロその他の機構を使用して、電極をユーザの肌に押し付けて直接電気接続させることができる。代替的に、または加えて、銅／ポリエステル織布のような箔または導電性織物を使用して、高度に導電性で、薄く、可撓性である電極パッチを作製することができる。ＨＨＭＩの電子機器からの、またはＨＨＭＩの電子機器への信号クロストークや干渉は、必要に応じて、導電経路および電気的活性構成要素を分離する遮蔽層によって緩和され得る。この振戦緩和例では、人体から受信した電気信号を一旦検出すると、不随意振戦を軽減するのに有効な電気的特性を有する逆電信号を決定する。電気信号は、ヒト／機械インターフェースを使用してユーザに印加される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、電気的活動は、ユーザの筋肉および神経のうちの少なくとも１つから受信される。受信された電気的活動に基づく特性を有する電気信号が決定される。電気信号が生成され、物体に印加されて、受信された電気的活動に依存する動作が引き起こされる。物体は、ユーザの生物学的構成要素、別のユーザ、または遠隔に位置する機械であってもよい。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、着用可能な電子機器は、可撓性の弾性材料を含むハウジングを含む。ハウジングに支持された複数の個別アドレス可能電極を形成する、予め印刷された導電パターンを有する接着印刷媒体層が設けられる。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および信号発生器のうちの少なくとも１つが設けられて、刺激電気信号が発生される。電極多重回路は、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、および電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、方法は、電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定させる行程と、信号発生器を制御して刺激電気信号を生成する工程および信号検出器を制御して生体計測電気信号を検出する行程の少なくとも一方と、を含む。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、装置は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを有する少なくとも１つの非一時的なメモリを有し、少なくとも１つのメモリおよびコンピュータプログラムコードは、少なくとも１つのプロセッサを用いて、電極多重回路を制御して複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定させる行程と、信号発生器を制御して刺激電気信号を生成する工程および信号検出器を制御して生体計測電気信号を検出する行程の少なくとも一方とを、装置に少なくとも実行させるよう構成されている。本発明の別の態様によれば、コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読コードが組み込まれた非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、コンピュータ可読コードが装置によって実行可能であり、コンピュータ可読コードの実行に応答して、電極多重回路を制御して複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定させる行程と、信号発生器を制御して刺激電気信号を生成する工程および信号検出器を制御して生体計測電気信号を検出する行程の少なくとも一方を、装置に少なくとも実行させる。
【００１９】
本発明の一態様によれば、着用可能な電子機器を製造する方法であって、可撓性の弾性材料を含む底部基板が提供される。予め印刷された導電パターンを有する接着印刷媒体層が設けられる。接着印刷媒体層は、底部基板の上部に配置される。接着印刷媒体層は活性化され、予め印刷された導電パターンを可撓性の弾性材料に結合する。可撓性の弾性材料は、伸縮性織物を含むことができる。予め印刷された導電パターンは、ユーザの皮膚からの電気信号を検出することと、使用者の皮膚に電気信号を印加することとのうちの少なくとも１つのために、ユーザの皮膚と直接接触するように構成されていてもよい。
【００２０】
電子デバイスは、封入接着剤層内に埋め込まれ、予め印刷された導電パターンと電気的に接続してもよい。電子デバイスは、封入接着剤層に埋め込まれ、封入接着剤層が熱的に活性化されるときに、予め印刷された導電パターンと電気的に接続されてもよい。
【００２１】
半導体デバイスの所定のパターンは、封入接着剤層に固定されてもよい。半導体デバイスは、例えば、個別および／または集積回路素子、ＲＦ、光学、センサ、トランスデューサ、および他のベアダイおよびパッケージ化半導体デバイスであり得る。一例として、半導体デバイスはそれぞれ、上部デバイス導電体および下部デバイス導電体を有してもよい。上部に導電パターンが配置されている上部基板を設けて、下部基板、接着印刷媒体層上の予め印刷された導電パターン、封入接着剤層、および上部基板を含む積層パッケージを形成することができる。上部基板は、接着剤および予め印刷された接着印刷媒体に適合する、完全適合シートまたはロールとして提供されてもよい。あるいは、上部基板は、ＩＴＯが透明導電体として作用する、ＩＴＯ被覆プラスチックシートのような導電性パッチであってもよい。積層パッケージは、封入接着層が上部基板を絶縁して下部基板に結合するように積層されており、それにより、半導体デバイスの前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の一方が、上部基板の導電パターンと電気的に接続し、各前記半導体要素の前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の他方が、予め印刷された導電パターンの導電層と電気的に接続する。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、複数の触覚感覚キューが、ユーザによって知覚され得るように生成される。触覚感覚キューは、着用可能な電子衣服を介してコンピュータ制御され連続的に生成された電気信号としてユーザによって受信される。着用可能な電子衣服は、ユーザの皮膚に接触する電極、絶縁層および配線層、並びにスリーブカバーを有する多層構造を含む。外側カバーのような層は、例えば、薄く、多軸延伸可能な織物であってもよい。織物は電気絶縁性であり、検出され印加された電気信号を伝導する導電性の糸、パッチ、コーティングまたはインクを含むことができる。電気信号は、不随意の身体部分の動きおよびユーザによる知覚の少なくとも１つを引き起こす。身体部分の不随意運動は、コンピュータ制御の連続的に生成された電気信号に依存して、身体部分の所定の運動および所定の位置の少なくとも一方に向かった付勢を少なくとも引き起こす。
【００２３】
ユーザによる知覚は、コンピュータ制御され連続的に生成された電気信号に依存する所定の体性感覚を有することができる。触覚感覚キューは、温度受容器、光受容器、機械受容器および化学受容器を含む少なくとも１つの受容器を含むユーザの体性感覚系を刺激することによって知覚を起動し、ユーザに固有感覚（例：身体部位の位置と運動強度）、機械受容（例：接触）、熱感知（例：温度）、侵害受容（例：痛み）の少なくとも１つの経験を知覚させることができる。
【００２４】
本発明のＨＨＭＩの別の態様によれば、ヒト／機械インターフェースを使用するための方法が提供される。一例として、本方法は、ヒト／機械インターフェースを使用して、ユーザの振戦などの不随意運動の開始を検出することを含む。ヒト／機械インターフェースは、ライクラのような伸長材料から作られたスリーブから構成され、スリーブの内部にはスクリーン、インクジェット、または他の方法により印刷された可撓性導電性電極が配置され、ユーザの腕の皮膚と直接電気的に接触する。外側カバーまたは他の層の織物は、電極を腕の皮膚と直接電気接触させるために十分な圧縮を提供し得る。加えて、または代替的に、ストラップ、バンド、袋、ベルクロその他の機構を使用して、電極をユーザの肌に押し付けて直接電気接続させることができる。代替的に、または加えて、銅／ポリエステル織布のような箔または導電性織物を使用して、高度に導電性で、薄く、可撓性である電極パッチを作製することができる。ＨＨＭＩの電子機器からの、またはＨＨＭＩの電子機器への信号クロストークや干渉は、必要に応じて、導電経路および電気的活性構成要素を分離する遮蔽層によって緩和され得る。この振戦緩和例では、人体から受信した電気信号を一旦検出すると、不随意振戦を軽減するのに有効な電気的特性を有する逆電信号を決定する。電気信号は、ヒト／機械インターフェースを使用してユーザに印加される。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、電気的活動は、ユーザの筋肉および神経のうちの少なくとも１つから受信される。受信された電気的活動に基づく特性を有する電気信号が決定される。電気信号が生成され、物体に印加されて、受信された電気的活動に依存する動作が引き起こされる。物体は、ユーザの生物学的構成要素、別のユーザ、または遠隔に位置する機械であってもよい。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、着用可能な電子機器は、可撓性の弾性材料を含むハウジングを含む。ハウジングに支持された複数の個別アドレス可能電極を形成する、予め印刷された導電パターンを有する接着印刷媒体層が提供される。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および信号発生器のうちの少なくとも１つが提供されて、刺激電気信号が発生される。電極多重回路は、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、および電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、方法は、電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定させる行程と、信号発生器を制御して刺激電気信号を生成する工程および信号検出器を制御して生体計測電気信号を検出する行程の少なくとも一方と、を含む。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、装置は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを有する少なくとも１つの非一時的なメモリを有し、少なくとも１つのメモリおよびコンピュータプログラムコードは、少なくとも１つのプロセッサを用いて、電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定させる行程と、信号発生器を制御して刺激電気信号を生成する工程および信号検出器を制御して生体計測電気信号を検出する行程の少なくとも一方を、装置に少なくとも実行させるよう構成されている。本発明の別の態様によれば、コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読コードが組み込まれた非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、コンピュータ可読コードが装置によって実行可能であり、コンピュータ可読コードの実行に応答して、電極多重回路を制御して複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定させる行程と、信号発生器を制御して刺激電気信号を生成する工程および信号検出器を制御して生体計測電気信号を検出する行程の少なくとも一方を、装置に少なくとも実行させる。
【００２９】
本発明の一態様によれば、装置は、ハウジングと、ハウジングによって支持可能な少なくとも１つの電極を備える。少なくとも１つの電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加するためのものである。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接するハウジングによって支持され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって付勢する。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、ユーザの皮膚の電気信号を検出および／または印加するための装置が、ハウジング基板を設けることによって製造される。少なくとも１つの電極がハウジング基板に固定され、少なくとも１つの電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加するためのものである。ハウジング基板には、少なくとも１つの付勢部材が固定されている。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接して配置され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって付勢する。例えば、付勢部材および電極の組み合わせを、電極インサートに形成または固定された付勢部材および／または他の電極とともに、ハウジング基板に形成および／または固定することができる。本発明の別の態様によれば、痛みを緩和するために、ユーザの皮膚に電気刺激を与えるための装置が提供される。装置は、ハウジングと、ハウジングに支持されユーザの皮膚に刺激電気信号を印加するための少なくとも１つの電極を有する。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接するハウジングによって支持され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって付勢する。少なくとも１つの電極は、ハウジングによって支持された複数の個別アドレス可能電極を含むことができる。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および刺激電気信号を生成するための信号発生器のうちの少なくとも１つを含む。電極多重回路は、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングする行程と、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングする行程とのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、および電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。
【００３１】
本発明の一態様によれば、着用可能な電子装置の電極を作製する方法が提供される。接着印刷媒体層が提供される。印刷媒体層の上面に表面処理が施される。柔軟性導電性インクが印刷媒体層上に堆積される。柔軟性導電性インクは、バインダ中に配置された導電性粒子を含む。印刷媒体層の上面と柔軟性導電性インクとの間には拡散接合が形成される。表面処理により、拡散接合の形成が促進される。
【００３２】
接着印刷媒体層は、キャリア基板上に材料のロールとして提供することができる。上面に表面処理を施し、柔軟性導電性インクを付着させ、拡散接合を形成する工程は、ロールツーロール法で順次行うことができる。表面処理は、印刷媒体層の上面の熱および溶媒軟化のうちの少なくとも１つを含むことができる。拡散接合は、熱処理または加圧操作の少なくとも一方によって形成することができる。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、本発明のロールツーロールまたはバッチ製造方法の実施形態は、ユーザの皮膚に電気刺激を与えて痛みを緩和するための装置の構成部品を形成するために使用される。装置は、ハウジングと、ハウジングに支持されユーザの皮膚に刺激電気信号を印加するための少なくとも１つの電極を有する。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接するハウジングによって支持され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって付勢する。少なくとも１つの電極は、ハウジングによって支持された複数の個別参照電極を含むことができる。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および刺激電気信号を生成するための信号発生器のうちの少なくとも１つを含む。電極多重回路は、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングする行程と、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングする行程とのうちの少なくとも１つによって、個別アドレス可能電極をアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、および電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
添付図面は以下のとおり図示する。
【図１（ａ）】ユーザの露出した腕を示す。
【図１（ｂ）】皮膚を取り去った腕であって、腕の筋肉群に対する電極の位置を示す。
【図１（ｃ）】本発明の触覚インターフェースのスリーブを着用した腕を示す。
【図１（ｄ）】個々の筋肉または筋肉群を標的とするゲル電極を設けた腕を示す。
【図１（ｅ）】本発明の触覚インターフェースのスリーブを着用した腕であって、個々の筋肉または筋肉群を標的とする比較的小さな信号受信トランスデューサと比較的大きな信号印加電極を含むｘ−ｙグリッドを有する。
【図２（ａ）】印加された電気刺激のための特定の筋肉群を標的とする、本発明の触覚インターフェースを着用したユーザの腕を示す。
【図２（ｂ）】本発明の触覚インターフェースを着用したユーザの腕であって、標的の筋肉群が不随意に収縮した状態を示す。
【図３（ａ）】下着として構成され、より密に詰められた電極のクラスタと、密に詰められていない電極のクラスタとを有する本発明のＨＨＭＩを示す。
【図３（ｂ）】皮膚の下にある筋肉および筋肉と一致する電極位置を有するＨＨＭＩ衣服上の位置を示す、人の胴部の背面の画像を示す。
【図３（ｃ）】皮膚の下にある筋肉および筋肉と一致する電極位置を有するＨＨＭＩ衣服上の位置を示す、人の胴部の前面の画像を示す。
【図４（ａ）】漁網柔軟性織物材料を示す。
【図４（ｂ）】印刷された柔軟性インク電極を有する漁網柔軟性織物材料および漁網柔軟性織物材料に形成されたトレースラインを示す。
【図４（ｃ）】トレースライン上に形成された、印刷された柔軟性インク絶縁体を示す。
【図５（ａ）】個別アドレス可能電極を形成する導電性インクを有するスクリーン印刷された電極パターンの例のアートワークを示し、各電極は接続ヘッダで終端するトレースを有する。
【図５（ｂ）】電気信号を検出して印加するためのインクジェット印刷された３つの電極パターンの例のアートワークを示し、中心電極が２つの外側検出電極に対して参照電極として作用する。
【図６（ａ）】電気信号を印加および検出するための電極等価電子回路を概略的に示す。
【図６（ｂ）】個別アドレス可能電極を示すプロトタイプの写真であり、各電極は、柔軟性織物の調整可能スリーブ上に積層された接続ヘッダで終端するトレースを有する。
【図７（ａ）】ユーザの皮膚と直接接触して配置された電極を介して、電気信号を選択的に印加するための回路を示す概略図である。
【図７（ｂ）】複数の電極のそれぞれの電極および対応する電極を個別にアドレス指定して、アドレス可能電極に選択的に印加、検出、またはオン／オフ信号の切替えのうち少なくとも１つを行わせる、繰り返し可能な回路部分の概略図である。
【図７（ｃ）】複数の電極のそれぞれの電極および対応する電極を個別にアドレス指定して、アドレス可能電極に選択的に印加、検出、またはオン／オフ信号の切替えのうち少なくとも１つを行わせる、別の繰り返し可能な回路部分の概略図である。
【図８（ａ）】ゲームプレイ中の仮想の槍の衝撃が不随意運動および触覚感覚を引き起こそうとしている、仮想現実ゲームにおけるＨＨＭＩの使用を示す。
【図８（ｂ）】ゲームプレイ中の仮想の槍の衝撃が不随意運動および触覚感覚を引き起している、仮想現実ゲームにおけるＨＨＭＩの使用を示す。
【図８（ｃ）】ゲームプレイ中の仮想の弓矢の動作が、現実世界の弓矢の動作および感覚を再現する不随意運動および触覚感覚を引き起こすために使用される、仮想現実ゲームにおけるＨＨＭＩの使用を示す。
【図９】予め印刷された電極パターンを有する接着剤層を使用するＨＨＭＩ構成の構造を示し、接着剤層は、伸縮織物基板に積層され、縫い合わされてＨＨＭＩスリーブを形成する。
【図１０】伸縮性織物基板に積層された予め印刷された電極パターンを有する接着印刷媒体層を含むＨＨＭＩプリフォームを大量生産するためのロールツーロール積層プロセスを概略的に示す。
【図１１（ａ）】ロータリースクリーン印刷プロセスによって柔軟性導電性インク電極パターンが印刷された接着印刷媒体層のロールを示す。
【図１１（ｂ）】ロールツーロール製造プロセスで形成されたＨＨＭＩプリフォームのロールであって、レーザトリミングされＨＨＭＩスリーブ内に縫い込まれたものを示す。
【図１２（ａ）】本発明の製造プロセスであって、ＳＭＴＬＥＤをホットメルト封入接着剤に通す積層プロセス中に、パッケージ化ＳＭＴ半導体デバイスが、封入接着剤層に埋め込まれる前に、接着印刷媒体層に形成された予め印刷された電子回路トレースに接続されるプロセスを示す。
【図１２（ｂ）】本発明の製造プロセスであって、ＳＭＴＬＥＤをホットメルト封入接着剤に通す積層プロセス中に、パッケージ化ＳＭＴ半導体デバイスが、封入接着剤層に埋め込まれている接着印刷媒体層上に形成された予め印刷された電子回路トレースに接続されるプロセスを示す。
【図１２（ｃ）】熱的に活性な封入接着層に埋め込まれ、かつ予め印刷された電子回路トレースと直接電気接触する、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤを示す。
【図１３】本明細書に示される例示的な実施形態のうちの少なくとも１つを製造するためのロールツーロール製造プロセスを概略的に示す。ここで、磁気吸着する半導体デバイスは、ロールツーロール製造プロセス中に、封入接着剤層または接着印刷媒体上に磁気的に吸着されて配置される。
【図１４（ａ）】封入接着剤層に埋め込まれたパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷導電トレースパターンを有する接着印刷媒体を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す断面図である。
【図１４（ｂ）】封止接着層に埋め込まれたＣＰＵパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着印刷媒体層を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す分離断面図である。
【図１５】電極多重回路および信号多重回路を介してルーティングされた複数の個別アドレス可能電極への電気信号を示す例示的実施形態を示す。
【図１６】ユーザの皮膚の下にある運動単位から生体計測電気信号を受信するために配置された複数の個別アドレス可能電極を示す。
【図１７】ユーザの皮膚の下にある筋肉および神経を示す複数の個別アドレス可能電極を示す。
【図１８】ユーザの前腕の筋肉の長軸とほぼ一直線に並ぶ、対に配置された生体信号検出電極を有する複数の個別アドレス可能電極であって、電極対の間に参照電極が配置された構成を示す。
【図１９】ＨＨＭＩ前腕スリーブ用の個別アドレス可能電極のパターンの三次元表示を示す。
【図２０】電気信号をルーティングするためのマルチプレクサ回路システムを備えた、単一信号検出器および単一信号発生器を使用して電気信号を検出および印加するためのＨＨＭＩ前腕スリーブの電極パターンを示す。
【図２１】二組の個別アドレス可能電極を有するプロトタイプＨＨＭＩスリーブを示し、各セットは電気信号をルーティングするためのマルチプレクサ回路システムを有し、少数の高価な信号検出および信号発生電子機器を多数のスクリーン印刷および積層された低コストの個別アドレス可能電極と共に使用可能である。
【図２２】スマートフォンアプリと、個別アドレス可能電極と埋め込まれたセンサ、検出器、トランスデューサを有するＨＨＭＩ柔軟性織物スリーブに取り外し可能に接続された電子機器パッケージとを含むＨＨＭＩシステムを示す。
【図２３】柔軟性導電性インクを印刷媒体上に印刷して、柔軟性織物材料から構成されるハウジング上に転写および積層するための、スクリーン印刷アートワークを示す。
【図２４（ａ）】個別アドレス可能電極をユーザの皮膚に接触させる一方で、皮膚の非電極導電トレースとの電気通信から絶縁させるダイ、レーザまたはナイフ切断絶縁体パッチを示す。
【図２４（ｂ）】個別アドレス可能電極および非電極導電性トレースを有するダイ、レーザまたはナイフ切断された電極パッチを示し、電極およびトレースのグループ分けを保持して転写および積層を可能にするためのグループ分け部分を有する。
【図２５（ａ）】受容空間を有する乾電極インサートと、別体の空気圧付勢部材の斜視図である。
【図２５（ｂ）】乾電極インサートの正面図である。
【図２６（ａ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の材料構成要素を示す。
【図２６（ｂ）】ハウジングスリーブとユーザの手のひらとの間の空間を示す。
【図２７（ａ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの構成要素の材料スタックを示し、接着剤および底部ハウジング基板を示す。
【図２７（ｂ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの構成要素の材料スタックを示し、発泡体付勢部材および上部ハウジング基板を示す。
【図２７（ｃ）】ハウジング基板に固定されたプリント電極を示す、構成要素の積層材料スタックであって、手のひらと手首のストラップを示す。
【図２７（ｄ）】ハウジング基板に固定されたプリント電極を示す、構成要素の積層材料スタックを示す。
【図２８（ａ）】電極インサートの一実施形態を着用したユーザの手の甲を示す。
【図２８（ｂ）】電極の一実施形態を着用したユーザの手のひらを示す。
【図２８（ｃ）】外側ハウジングスリーブの前面を示す。
【図２８（ｄ）】外側ハウジングスリーブの背面を示す。
【図２９（ａ）】ユーザの手に着用された電極インサートを示す。
【図２９（ｂ）】ユーザの手に着用された外側ハウジングスリーブおよび電極インサートを示す。
【図２９（ｃ）】ハウジングスリーブとユーザの手のひらとの間の空間を埋める電極インサートを示す。
【図２９（ｄ）】電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の構成要素を示す。
【図３０（ａ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの別の実施形態の前面を示す。
【図３０（ｂ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの別の実施形態の背面を示す。
【図３１（ａ）】ホットメルトシート接着剤を有する印刷電極を示す。
【図３１（ｂ）】電極インサートの上側基板織物シェルを示す。
【図３１（ｃ）】発泡体付勢部材を示す。
【図３１（ｄ）】電極インサートの下部基板織物シートを示す。
【図３２（ａ）】組み立てられたシェル、発泡体付勢部材、および電極インサートの底部基板の斜視図である。
【図３２（ｂ）】積層電極を有する組み立てられた電極インサートの斜視図である。
【図３３】材料スタックおよび積層プレス成形金型を示す。
【図３４（ａ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの実施形態を適用するための第一ステップを示す。
【図３４（ｂ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの実施形態を適用するための第二のステップを示す。
【図３４（ｃ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの実施形態を適用するための第三のステップを示す。
【図３４（ｄ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの実施形態を適用するための第四のステップを示す。
【図３４（ｅ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの実施形態を適用するための第五のステップを示す。
【図３４（ｆ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの実施形態を適用するための第六のステップを示す。
【図３５】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の構成要素を示す。
【図３６（ａ）】電極インサートの正面図である。
【図３６（ｂ）】電極インサートの背面図である。
【図３６（ｃ）】電極インサートの側面図である。
【図３７（ａ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態を着用したユーザの手の甲を示す。
【図３７（ｂ）】本発明の電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態を着用したユーザの手のひらおよび手首を示す。
【図３８】電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の分解図である。
【図３９（ａ）】乾電極ユニットを備えた手首スリーブを示す代替実施形態を示す。
【図３９（ｂ）】乾電極ユニットの正面および背面を示す。
【図４０（ａ）】電気信号検出器および／または印加システムのための電極パターンを示す。
【図４０（ｂ）】電気信号検出器および／または印加システムの電極を示すために裏返しにされたジェスチャ制御カフを示す。
【図４１（ａ）】電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の背面基板を示す。
【図４１（ｂ）】電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の電気基板を示す。
【図４１（ｃ）】電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の前面基板を示す。
【図４２（ａ）】材料スタックおよびＨＨＭＩとユーザの皮膚との間の界面を示す断面図である。
【図４２（ｂ）】個別アドレス可能電極の多数のアレイを示すスリーブの一部を示す。
【図４３】同期データを送受信するための通信ネットワーク要素（ＲＦ）を含む、繰り返し可能モジュールを示す概略図である。
【図４４（ａ）】印刷媒体表面前処理、柔軟性インク印刷、および熱および圧力後処理を用いて、頑丈な露出電極材料を製造するためのロールツーロール製造プロセスを示す。
【図４４（ｂ）】織物に接着されたＴＰＵ上にパターン化された柔軟性導電性インクとして形成された頑丈な露出電極を作製するためのロールツーロール製造プロセスを示す。
【図４４（ｃ）】織物上に直接形成されたパターン化弾性糸フィラーインク上にパターン化柔軟性導電性インクプリントを形成するためのロールツーロール・ダイレクトツーファブリック印刷を示す。
【図４５】キャリアシート上にＴＰＵ印刷媒体を提供するステップを示す、頑丈な露出電極を形成するプロセスのステップを示す。
【図４６】溶媒ミストを使用してＴＰＵ印刷媒体の上面を前処理するステップを示す。
【図４７】ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面を形成する前処理のステップを示す。
【図４８】ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面に柔軟性導電性インクコーティングを塗布するステップを示す。
【図４９】ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面上の未硬化柔軟性インクコーティングの上に剥離シートを設けるステップを示す。
【図５０】熱および圧力を加えて柔軟性導電性インクコーティングを硬化させ、柔軟性導電性インクのコーティング内から、および上面前処理から残留溶媒の少なくとも一部を除去することによって、柔軟性インクとＴＰＵ印刷媒体との間に拡散接合を形成するステップを示す。
【図５１】加熱ローラを使用して熱および圧力を加えて柔軟性導電性インクコーティングを硬化させ拡散接合を形成するロールツーロールプロセスを示す。
【図５２】前処理されたＴＰＵ印刷媒体の軟化された上面に塗布された未硬化の柔軟性導電性インクに熱および圧力を加えることによって形成された拡散接合を示す。
【図５３】伸縮性織物に接着されたＴＰＵ印刷媒体に拡散接合によって接合された、より導電性の高いインク表面を有する頑丈な露出電極を示す。
【図５４】ユーザの皮膚に向かって内側を向き、かつ伸縮性織物に接着された頑丈な露出電極であって、伸縮性織物に接着されてユーザの皮膚から外側を向いた埋め込みＬＥＤを有する構成を示す。
【図５５】柔軟性導電インクから形成されたプリント電気リード線に固定された頑丈な発汗化学検出器であって、ＴＰＵ印刷媒体に拡散接合されて伸縮織物に付着された構成を示す。
【図５６】無音通信の手／腕信号から制御意図を決定するよう構成されたＨＨＭＩの使用を示す。
【図５７】無音通信の手／腕信号から制御意図を決定するよう構成されたＨＨＭＩの使用を示す。
【図５８】下にあるユーザの筋肉に対して構成／寸法決めされた、個別アドレス可能電極を有するスマートシャツ（商標）としてのＨＨＭＩの構成を示す。
【図５９】ユーザの前腕上の多数の個別アドレス可能電極に接続されたマルチプレックス回路の詳細図である。
【図６０】マイクロコントローラ制御下で多重回路を介してＥＭＧ検出器およびＴＥＮＳ信号発生器に接続された多数の個別アドレス可能電極を有するスマートシャツ（商標）としてのＨＨＭＩの構成を示す。
【図６１】迅速な失血検出能力、および急激な失血をもたらす致命的な負傷より上の筋肉へのＴＥＮＳ信号の印加によって提供される自動止血帯能力を有するスマートシャツ（商標）としてのＨＨＭＩの構成を示す。
【図６２】糖尿病ユーザの下半身の大きな筋肉上の、ＴＥＮＳまたはＮＭＥＳ信号印加電極の位置を示す。
【図６３】糖尿病ユーザの下半身の大きな筋肉上の、ＴＥＮＳまたはＮＭＥＳ信号印加電極の位置を示す。
【図６４】糖尿病ユーザの下半身の大きな筋肉にＴＥＮＳまたはＮＭＥＳ信号を印加するために配置された電極を有する糖尿病ショートパンツとしてのＨＨＭＩ構成を示す。
【図６５】糖尿病ユーザの下半身の大きな筋肉上の、ＴＥＮＳまたはＮＭＥＳ信号印加電極の位置を示す。
【図６６】予め印刷された電極パターンを有する接着剤層を使用するＨＨＭＩ構成の構造を示し、接着剤層は、伸縮織物基板に積層され、縫い合わされてＨＨＭＩスリーブを形成する。
【図６７】伸縮性織物基板に積層された予め印刷された電極パターンを有する接着印刷媒体層を含むＨＨＭＩプリフォームを大量生産するためのロールツーロール積層プロセスを概略的に示す。
【図６８】ロータリースクリーン印刷プロセスによって柔軟性導電性インク電極パターンが印刷された接着印刷媒体層のロールを示す。
【図６９】ロールツーロール製造プロセスで形成されたＨＨＭＩプリフォームのロールであって、レーザトリミングされＨＨＭＩスリーブ内に縫い込まれたものを示す。
【図７０】本発明の製造プロセスであって、ＳＭＴＬＥＤをホットメルト封入接着剤に通す積層プロセス中に、パッケージ化ＳＭＴ半導体デバイスが、封入接着剤層に埋め込まれる前に、接着印刷媒体層に形成された予め印刷された電子回路トレースに接続されるプロセスを示す。
【図７１】本発明の製造プロセスであって、ＳＭＴＬＥＤをホットメルト接着剤に通す積層プロセス中に、パッケージ化ＳＭＴ半導体デバイスが、封入接着剤層に埋め込まれている接着印刷媒体層上に形成された予め印刷された電子回路トレースに接続されるプロセスを示す。
【図７２】熱的に活性な封入接着層に埋め込まれ、かつ予め印刷された電子回路トレースと直接電気接触するパッケージ化ＳＭＴＬＥＤを示す。
【図７３】本明細書に示される例示的な実施形態のうちの少なくとも１つを製造するためのロールツーロール製造プロセスを概略的に示す。ここで、磁気吸着する半導体デバイスは、ロールツーロール製造プロセス中に、封入接着剤層または接着印刷媒体上に磁気的に引き付けられ、配置される。
【図７４】封入接着剤層に埋め込まれたパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着印刷媒体を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す断面図である。
【図７５】封止接着層に埋め込まれたＣＰＵパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着印刷媒体層を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す分離断面図である。
【図７６】印刷媒体表面前処理、柔軟性インク印刷、および熱および圧力後処理を用いて、頑丈な露出電極材料を製造するためのロールツーロール製造プロセスを示す。
【図７７】織物に接着されたＴＰＵ上にパターン化柔軟性導電性インクとして形成された頑丈な露出電極を作製するためのロールツーロール製造プロセスを示す。
【図７８】織物上に直接形成されたパターン化弾性糸フィラーインク上にパターン化柔軟性導電性インクプリントを形成するためのロールツーロール・ダイレクトツーファブリック印刷を示す。
【図７９】キャリアシート上にＴＰＵ印刷媒体を設けるステップを示す、頑丈な露出電極を形成するプロセスのステップを示す。
【図８０】溶媒ミストを使用してＴＰＵ印刷媒体の上面を前処理するステップを示す。
【図８１】ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面を形成する前処理のステップを示す。
【図８２】ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面に柔軟性導電性インクコーティングを塗布するステップを示す。
【図８３】ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面上の未硬化柔軟性インクコーティングの上に剥離シートを設けるステップを示す。
【図８４】熱および圧力を加えて柔軟性導電性インクコーティングを硬化させ、柔軟性導電性インクのコーティング内から、および上面前処理から残留溶媒の少なくとも一部を除去することによって、柔軟性インクとＴＰＵ印刷媒体との間に拡散接合を形成するステップを示す。
【図８５】加熱ローラを使用して熱および圧力を加えて柔軟性導電性インクコーティングを硬化させ、拡散接合を形成するロールツーロールプロセスを示す。
【図８６】前処理されたＴＰＵ印刷媒体の軟化された上面に塗布された未硬化の柔軟性導電性インクに熱および圧力を加えることによって形成された拡散接合を示す。
【図８７】伸縮性織物に接着されたＴＰＵ印刷媒体に拡散接合によって接合された、より導電性の高いインク表面を有する頑丈な露出電極を示す。
【図８８】ユーザの皮膚に向かって内側を向き、かつ伸縮性織物に接着された頑丈な露出電極であって、伸縮性織物に接着されてユーザの皮膚から外側を向いた埋め込みＬＥＤを有する構成を示す。
【図８９】柔軟性導電インクから形成されたプリント電気リード線に固定された頑丈な発汗化学検出器であって、ＴＰＵ印刷媒体に拡散接合されて伸縮織物に接着された構成を示す。
【図９０】絶縁性の熱可塑性接着剤および／またはＰＣＢ基板上に配置され、ＲＥＥＰ（商標）加工導電リードに導電性接着剤または半田なしで電気的および機械的に接続された、表面実装電子デバイスを示す断面図である。
【図９１】低抵抗の電気経路を提供するために埋め込まれた導電性糸を有するＲＥＥＰ（商標）加工導電性リードを示す。
【図９２】全添加法から作製された低温印刷回路を示す。
【図９３】ＬＥＤを点滅させるようにトランジスタを制御するための抵抗／コンデンサタイミング回路を含む電子回路の概略図である。
【図９４】表面実装トランジスタの一例を示す。
【図９５】着用可能な電子デバイスを製造するのに適した、ＲＥＥＰ（商標）プロセスを使用して製造され織物ＰＣＢ基板に積層された、正弦波形状プリント導電回路線の例を示す。
【図９６】ＲＥＥＰ（商標）加工材料を用いて形成された正弦波印刷回路線を示す。
【図９７】表面実装ＬＥＤを接続するためにＲＥＥＰ（商標）加工材料を使用して紙基板上に構築された低温印刷回路基板であって、ＬＥＤが、光拡散性粒子を含む、結合強化用の追加のＴＰＵパッチを含み、ＬＥＤが、追加の導電性接着剤または半田を使用することなく、バッテリと電気的に接続されたことを示す。
【図９８】図３２に示されるＲＥＥＰ（商標）加工材料に使用されるものと同じＴＰＵおよび導電性インクを使用して、表面実装ＬＥＤを導電線に接続する実験的試みを示す。
【図９９】接着性印刷媒体に拡散接合された柔軟性導電性インクを有するＲＥＥＰ（商標）加工材料から形成された導電性リード線上に、単純な一段階の熱／圧力積層プロセスによって直接電気的に接続された青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを有する低温印刷回路基板を示す。
【図１００】図９９に示す青色および緑色のＬＥＤであって、熱および圧力積層法で塗布された光拡散材料のパッチを有し、表面実装電子デバイスをＲＥＥＰ（商標）加工材料にさらに確実に固定する。
【図１０１】ＲＥＥＰ（商標）加工材料において使用されるのと同様の加工ステップおよび同じＴＰＵに接合された銀被覆ガラス球から作られた実験的な光拡散パッチを示す。
【図１０２】接着剤上に拡散接合柔軟性導電性インクの完成したロールを形成するための複数のスプレーコーティングパスを有するロールツーロールプロセスを示す。
【図１０３】接着剤基板内に粒子を有する接着剤を形成する工程を示すフローチャートである。
【図１０４】キャリアシート上のＴＰＵ基板の断面図である。
【図１０５】ＴＰＵ基板の上面に配置した導電性粒子を有するキャリア流体を示す断面図である。
【図１０６】ＴＰＵ基板の上面に形成された軟化ＴＰＵゾーンを示す断面図である。
【図１０７】より導電性の高い上面とＴＰＵ基板のバルクとの間に形成された拡散領域を有する、ＴＰＵ基板に埋め込まれた導電性粒子を示す断面図である。
【図１０８】着用可能な電子デジタル製造プロセスの静電デジタル印刷ステーションを示す。
【図１０９】導電性粒子の、被覆ドラムから感光体ドラムへ、そして静電デジタル印刷ステーションの基板への移行を示す拡大図である。
【図１１０】着用可能な電子機器のデジタルロールツーロール製造プロセスを示す。
【図１１１】デジタル印刷可能な露出電極パターンである。
【図１１２】高密度の導電性粒子をデジタル印刷された電子的導電パターンに構築するための、複数パスを有するロールツーロールデジタル製造ラインを示す。
【図１１３】ＴＰＵ基板上に埋め込まれた導電性粒子の第一の層を示す断面図である。
【図１１４】ＴＰＵ基板上に埋め込まれた導電性粒子の第一の層およびパターン化され堆積された第二の層を示す断面図である。
【図１１５】ＴＰＵ基板上に埋め込まれた導電性粒子の第一の層および第二の層を示す断面図である。
【図１１６】ＴＰＵ基板上に、パターン化された絶縁性ＴＰＵ基板上の接着オーバーコートを有する、埋め込まれた導電性粒子の第一の層および第二の層を示す断面図である。
【図１１７】パターン化された絶縁性接着剤オーバーコートを有する、導電性粒子の埋め込まれた第一の層および埋め込まれた第二の層を示す断面図であって、絶縁性接着剤に接着され、ＴＰＵ基板上の埋め込まれた導電性粒子の第一および第二の層に電気的に接続されている絶縁性ＳＭＴ半導体デバイスを有する。
【図１１８】絶縁性接着剤に接着され、さらに保護性の絶縁オーバーコートで固定され保護されたＳＭＴ半導体デバイスの断面図である。
【図１１９】パターン化された埋込導電性粒子と直接電気的に接続され、熱および圧力を加えてＴＰＵ基板上の適所に固定され、さらに保護性の絶縁オーバーコートで固定され保護された、ＳＭＴ半導体デバイスの断面図である。
【図１２０】絶縁性接着剤に接着され、光学的オーバーコートを有し、さらに絶縁性保護フラッドコーティングで固定され保護された、ＳＭＴＬＥＤの断面図である。
【図１２１】導電性表面を有するＴＰＵに適用される、透明基板の上部パッチまたはシートの導電性透明表面に接続された、ＬＥＤなどのベアダイ電子素子の断面図である。
【図１２２】導電性表面を有するＴＰＵに適用される、透明基板の上部パッチまたはシートの導電性半透明表面に接続された、ＬＥＤなどのベアダイ電子素子の断面図である。
【図１２３】導電性表面を有するＴＰＵに印刷された、印刷インク導電性半透明表面および印刷インク高導電性リード線に接続されたＬＥＤなどのベアダイの電子素子の断面図である。
【図１２４】底面剥離シート上のホットメルト接着剤の断面図である。
【図１２５】ホットメルト接着剤の軟化した上面に部分的に埋め込まれたベアダイＬＥＤの断面図である。
【図１２６】底面剥離シート上にホットメルト接着剤を有する積層パッケージを形成する上部剥離シートの断面図である。
【図１２７】ホットメルト接着剤中を通される、ベアダイＬＥＤを示す断面図である。
【図１２８】上部および下部電極を露出させて埋め込まれたベアダイＬＥＤを有するホットメルト接着剤から上部および下部の剥離シートを取り外した状態を示す断面図である。
【図１２９】上部および下部電極を露出させて各々埋め込まれたベアダイＬＥＤを有する接着剤シートを形成するためのプロセスのフローチャートである。
【図１３０】キャリアシート上に導電性表面を有するＴＰＵ基板を示す断面図である。
【図１３１】導電性表面に接着された埋め込み型ベアダイＬＥＤを有するホットメルト接着剤の断面図である。
【図１３２】導電性リード線がホットメルトの上面に印刷された状態を示す断面図である。
【図１３３】上部電極を導電性リード線に接続する半透明印刷導電体を示す断面図である。
【図１３４】ベアダイＬＥＤを埋め込んだホットメルト接着剤シートの上に半透明導電性インクおよび導電性リード線を印刷することにより電子回路を形成するプロセスのフローチャートである。
【図１３５】キャリアシート上に導電性表面を有するＴＰＵ基板を示す断面図である。
【図１３６】ホットメルト接着剤の底面に導電性表面を埋め込むために、ＴＰＵ基板に接着される接着剤ホットメルトの断面図である。
【図１３７】ホットメルト接着剤の軟化した上面に部分的に埋め込まれたベアダイＬＥＤの断面図である。
【図１３８】導電性表面と接続する下部電極を有するホットメルト接着剤中を通される、ベアダイＬＥＤを示す断面図である。
【図１３９】ホットメルトの上面に印刷された導電性リード線にＬＥＤの上部電極を接続する導電性リード線および半透明の印刷された導電体の断面図である。
【図１４０】ベアダイＬＥＤを埋め込んだホットメルト接着剤シートの上に半透明導電性インクおよび導電性リード線を印刷することにより電子回路を形成するプロセスのフローチャートである。
【００３５】
〔発明の詳細な説明〕  
用語「例示的」は、本明細書では、「例、場合または例証として機能する。」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書に記載される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈される必要はない。この詳細な説明に記載される全ての実施形態は、当業者が本発明を製造または使用することを可能にするために提供される例示的な実施形態であって、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を制限するものではない。
【００３６】
ここでの例示的な実施形態は、触覚ヒト／機械およびヒト／ヒトインターフェースのための方法、装置、コンピュータコード、適用および技術を記載する。
【００３７】
限定するものではないが、本発明の触覚インターフェースの例示的な実施形態は、ユーザが着用できるスリーブとして構成され、電気信号活性の検出および印加が、導電性パッチまたは電極のユーザ較正グリッドを介して得られる。図１（ａ）は、ユーザの露出した腕を示す。図１（ｂ）は、皮膚を取り去った腕であって、腕の筋肉群に対する電極の位置を示す。
【００３８】
図１（ｃ）は、本発明の触覚インターフェースのスリーブを有する腕を示す。図１（ｃ）は、個々の筋肉または筋肉群を標的とする電極の腕上の位置を示す。図１（ｄ）は、個々の筋肉または筋肉群を標的とする電極を有する腕を示す。図１（ｅ）は、アドレス可能電極のグリッドを含む本発明の触覚インターフェースのスリーブを有する腕を示す。電極は、比較的小さな信号受信電極／トランスデューサと、個々の筋肉または筋肉群を標的とする比較的大きな信号印加電極／トランスデューサとを含んでもよい。
【００３９】
図２（ａ）は、印加した電気刺激のための特定の筋肉群を標的とする、本発明の触覚インターフェースを着用したユーザの腕を示す。図２（ｂ）は、本発明の触覚インターフェースを着用したユーザの腕であって、標的筋肉群が不随意に収縮した状態を示す。
【００４０】
触覚インターフェースは、ユーザがほとんどまたは全く動きを制限されずに着用できる、快適で容易に着用できる衣服の形態であってもよい。また、全身用衣服は、ここに示されるものと同様の構造を有するように形成され得る。
【００４１】
この発明のインターフェースは、限定するものではないが、娯楽、スポーツ、軍事、ゲーム、コンピュータ制御、ホームオートメーション、宇宙および深海探査、ならびに遠隔制御無人機またはロボット操作を含む、広範囲の技術および用途に適用可能である。本発明のインターフェースはまた、互いに離れて位置する２人の人間の間で通信するため、または別の人によって実行または観察されている活動を、リアルタイムで、以前に検出および記録されたデータから経験するための、没入型の方法を提供することができる。
【００４２】
人と機械の間の膜としてのＨＨＭＩ技術の利用は、ＵＡＶの大群に応用できる。たとえば、紛争地帯の可能性がある広域のパトロールには、多数の無人機部隊が出動できる。各部隊は、マスター無人機を制御する、戦場から離れた位置にいる各兵士によって指揮されることができ、その部隊の残りの無人機は、編成されたマスター無人機に沿って自立的に飛行することができる。紛争地帯が特定されると、この無人機部隊は他の航空兵に代わって個々の無人機を指揮し、部隊中の各無人機は即座に所定の位置に配置され、人間の「脳」が遠隔の無人機と交信して集中的な制御を行い、紛争地帯への組織的な対応を行う。
【００４３】
例示的な実施形態によれば、ＨＨＭＩは、小型の移動型マイクロプロセッサ、携帯通信装置、スマートフォン、タブレットなどとユーザを接続する治療的な着用可能電子デバイスとして構成される。ＨＨＭＩは、ユーザの皮膚表面と接触し、導電性リードを介して接続され、個別アドレス可能である電極を含む。例示的な実施形態によれば、同じ電極を用いて筋肉および神経から電気信号を検出し、またはそれらに電気信号を印加することができ、および／または電極を検出および印加機能に特化させることができる。触覚感覚キューの適用は選択可能であり、所望のインターフェース、学習または娯楽の向上に応じた様々な刺激を含む。例えば、指（および／または指を制御する筋肉および／またはそれらの筋肉と連絡している神経）は、圧力、振動、電気刺激またはその他の刺激の形態で触覚刺激を受けることができる。
【００４４】
本明細書の教示から当業者に論理的に予見されるように、事象または動作は、仮想現実または拡張現実に複製することができ、スポーツ関連目的、楽器、武器、ビデオゲームコントローラ、宇宙探査を含む遠隔制御可能システム、無人航空機、水中探査、ロボットのうちの少なくとも１つを制御することを含む、多くの異なる活動および動作とすることができる。また、第１および第２の複数の感覚キューのうちの少なくとも１つは、実行される事象に対応する測定または感知されたデータから遠隔的に決定することができ、実行された事象は、仮想現実または拡張現実の一部として事象を経験するユーザに対して時間および位置のうちの少なくとも１つにおいて遠隔にある。第１および第２の複数の感覚キューのうちの少なくとも１つは、聴覚、視覚、嗅覚、触覚および味覚の５つの感覚のうちの少なくとも１つに対して脳処理センターを刺激する。ＨＨＭＩは、加速学習、身体訓練およびリハビリテーションの分野に影響を与えることを含む、人間自動化の相互作用および制御における新しい道を開く。十分なレベルの定義で筋肉群を識別する能力、および同様のレベルで電気信号を印加する能力は、既知の動作および筋肉の動きが、改善された身体トレーニングおよび身体の動きの補正のために開発され得るシステムをもたらす。ほぼすべての種類の人間活動に関連する筋肉記憶およびパターン認識は、例えば、楽器またはスポーツ技術を学習するために、より迅速に開発することができる。軍事用途では、迅速な筋肉の記憶とパターン認識が蓄積されれば、兵士の基本的・先進的な武器の訓練が強化される可能性がある。さらに、ＨＨＭＩが印加した電気信号を介して人間のユーザが傷害または望ましくない動作をもたらす可能性のある動作を行うことを防止する、新しい形態の安全拘束を設けることができる。医学的使用例は、パーキンソン病のような運動障害によって引き起こされる不随意振戦を中和するための非侵襲的、非化学的手段や、脳卒中などの脳障害のリハビリテーションにおいて、コンピュータ制御の触覚、聴覚、視覚のキューを同期させて、損傷した脳を再配線することを含む。また、ＨＨＭＩは、光圧を複製する感覚を提供することによって自閉症の治療に使用することができ、それによって、カスタム較正された、移動可能で便利なシステムを使用して治療上の利益を提供する。
【００４５】
図３（ａ）は、下着として構成され、太陽神経叢においてより小さくより密に詰められた電極のクラスタと、より大きく密に詰められていない、その他の場所に配置された電極のクラスタとを有する本発明のＨＨＭＩを示す。図３（ｂ）は、皮膚の下にある筋肉および筋肉と一致する電極位置を有するＨＨＭＩ衣服上の位置を示す、人の胴部の背面の画像を示す。図３（ｃ）は、皮膚の下にある筋肉および筋肉と一致する電極位置を有するＨＨＭＩ衣服上の位置を示す、人の胴の前面の画像を示す。
【００４６】
太陽神経叢は、みぞおちにある交感神経系の放射神経と神経節との複合体であり、これらの構造、および／または横隔膜など、領域の筋肉を監視することにより、体の中枢機能が検出できる。交感神経系の主要な作用は、体の闘争−逃走反応を刺激することである。
【００４７】
軍事用途に応じて、ＨＨＭＩ下着を兵士が着用し、例えば戦闘状況の間に新しい知覚層を付加することができる。典型的には、兵士の視覚および聴覚は、戦闘状況の強度が強い間に飽和される。ＨＨＭＩ下着は、受信される音声および視覚情報の補足となり得る触覚情報を用いて兵士に情報を伝達する新しい方法を追加することができる。触覚情報は、例えば、集合地点の位置または兵士の仲間の位置を示すものであってもよい。例えば、銃口爆発などによる敵の位置の検出は、例えば、銃口爆発を検出するように調整された音声センサを使用して行うことができ、敵の方向は、ＨＨＭＩ下着を使用して、触覚の感覚を通して、または兵士の不随意の方向転換または急行を引き起こすことによっても、伝達することができる。また、センサや送信機などのデータリンクを使用して、心拍数、血圧、体温、その他の生活反応、健康状態など、兵士の身体状態に関する詳細を伝えることもできる。
【００４８】
ＨＨＭＩは多層で柔軟であり軽量な構造である。ＨＨＭＩの層は、内側に偏倚する圧縮層を含み、スリーブとして構成されている場合には腕などの物体の周りを包む形状に形成することができ、シャツとして構成されている場合にはユーザの背中、肩、腹部および胴を包む形状に形成することができる。従って、ＨＨＭＩは、着用可能な電子機器として構成され、個別アドレス可能電極は付勢されてユーザの皮膚と有効に直接電気接触する。ＨＨＭＩは、ユーザ制御の意図の検出（例えばロボットの飛行制御）および強化された触覚キューの適用（例えばロボットの飛行状態を体験）のために、軽量で無線の高解像度電気信号感知／印加可能な、着用可能な電子機器として構成することができる。このインターフェースは、オペレータが限られた重量および体積で着用し、運動の制限が制御可能な、快適で着やすい衣服の形態である。
【００４９】
ＨＨＭＩは、適合性があり、快適であるが、かなり密着した衣服として構成され、電極を皮膚と直接電気接触させて保持することができる。ＨＨＭＩは、触覚キューを提供するために皮膚を通して電気刺激を加えるために使用される。
【００５０】
ＨＨＭＩは、リアルタイムの頭と体の動きを３次元の知覚された視覚範囲に結び付けることによって、オペレータの没入を深める仮想現実インターフェースの構成要素となり得る全身下着として構成することができる。音声キャンセリングヘッドフォンを介して提供される高品質なバイノーラル音声は、例えば、遠隔ロボット、コンピュータ生成ゲームまたは学習シナリオ、または別の人間または動物の経験など、周囲の実際のリアルタイム音声を複製する。
【００５１】
同時に適用された感覚刺激と組み合わせた全身触覚刺激が、学習、娯楽またはリハビリテーションに有効であり得る用途がある。例えば、例示的な実施形態は、手の個々の指の動きを誘発するため、または脚の筋肉の不随意運動を引き起こすために、リハビリテーション装置として使用することができる。全身触覚インターフェースは、必要に応じてセグメント化することができ、印加された電気信号の解像度は、必要に応じて精緻化することができる。すなわち、例えば、各指の動きを制御する筋肉を別々に標的とすることができる。
【００５２】
１人のユーザの触覚、視覚、および音声経験は、別のユーザに転送されてもよい。また、ユーザはＥＥＧヘアネットとして構築されたスカルキャップを着用し、全身触覚スーツを介して、他のユーザの体験が、そのユーザの脳から受信された検出電気信号を通じてマッピングされる。例示的な利用形態によれば、別の個人の聴覚、視覚および触覚データを収集して、他の個人が知覚する経験をユーザのために複製することに使用できる。
【００５３】
本発明のヒト／機械インターフェースの例示的な非限定的実施形態によれば、触覚感覚キューを、視覚および／または聴覚感覚キューと共に利用して、新しい種類の娯楽を創造することができ、それによって、絵画または映画などの歌または視覚作品を利用して、視覚、聴覚、触覚、味覚および嗅覚などの２つ以上の感覚を通じて人間が知覚可能な感覚キューのパターンを創造することができる。本発明のヒト／機械インターフェースの他の実施形態によれば、触覚感覚は、脚、大腿、腕、肋骨、胴、首、頭部などの身体の１つ以上の部分に適用することができる。
【００５４】
図４（ａ）は、漁網柔軟性織物材料を示す。図４（ｂ）は、印刷された柔軟性インク電極を有する漁網柔軟性織物材料および漁網柔軟性織物材料に形成されたトレースラインを示す。図４（ｃ）は、トレースライン上に形成された、印刷された柔軟性インク絶縁体を示す。ユーザの皮膚上に空気流を提供するように構成されたＨＨＭＩの一実施形態によれば、魚網柔軟性織物材料は、その上に、例えば、本明細書に記載のように、印刷操作および／または積層プロセスを介して、柔軟性導電性電極が直接形成される基板として使用される。比較的大きな電極領域が、本明細書に記載のデュポン柔軟性導電性インクのような導電性インクの単一または複数の印刷を通して形成することができる。あるいは、電極領域は、最初に導電性インクを、本明細書に記載のＢｅｍｉｓ材料のような印刷媒体上に印刷し、次に、穴をあけ（または、穴が開けず）、漁網柔軟性織物材料に積層することによって形成することができる。電極領域を電子回路（図示せず）と電気的に接続する導電性トレースは、導電性トレース上に印刷、積層、または他の方法で絶縁体を形成することによって絶縁することができる（または、ユーザの皮膚と接触していない材料側に形成される）。
【００５５】
図５（ａ）は、個別アドレス可能電極を形成する導電性インクを有するスクリーン印刷された電極パターンの例のアートワークを示し、各電極は接続ヘッダで終端するトレースを有する。このアートワークは、例えば、埋め込まれたセンサ、検出器またはトランスデューサ（バイブレータ等）に電気的に接続するための接続パッドを含む。図５（ｂ）は、インクジェット印刷された３つの電極パターンの例のアートワークを示し、中心電極が２つの外側検出電極に対して参照電極として作用する。
【００５６】
振戦などの不随意運動を緩和するための例示的な使用では、電気信号は、不随意振戦を緩和するのに有効な電気特性を有するようにマイクロプロセッサによって決定される。電気信号がユーザに印加される。電気信号は、複数の電極を介してユーザに印加することができ、各電極は、例えば、本明細書に示されている触覚スリーブ、衣服またはボディスーツを使用して配置可能である。各電極は、ユーザの１つまたは複数の生物学的構成要素と電気的に接続し、例えばユーザの皮膚を通して神経および筋肉と接続する。代替として、または皮膚表面接触に加えて、１つ以上の電極を皮下に配置して、例えば、皮膚層の下の深部にある筋肉または神経に電気信号を印加またはこれを検出することができる。これらの皮下電極は、永久的にまたは半永久的に適所に残してもよく、または、例えば、使用後に除去される鍼治療タイプの針であってもよい。図６（ａ）は、電気信号の印加および検出をするための電極等価電子回路を概略的に示す。本発明のＨＨＭＩの例示的な使用において、例示的な実施形態は、例えば、ユーザの不随意振戦の開始、遠隔無人車両オペレータの意図の制御、加速学習アプリケーションのための専門家のベストプラクティスなどを検知するために使用され、および本明細書に記載のＨＨＭＩの他の適用ならびにＨＨＭＩによって可能となる、またはＨＨＭＩにより可能になることにより得られる適用などに使用される、本明細書に示す電気回路または等価物を含む。
【００５７】
少なくとも１つの電極は、オン状態またはオフ状態に選択的にアドレス可能である。電気的等価電子回路では、スイッチが記号で示されている。実際の回路では、オン／オフ状態は、トランジスタ、リードスイッチ、リレー、オプトアイソレータなどを含む電子スイッチ機構で制御することができるが、これらに限定されない。公知の電気回路構成要素とマイクロプロセッサにより制御される装置との組み合わせを使用することができ、その一部または全部を本明細書に記載するようにバリア層内に埋め込むことができる。オン状態において、電気信号は、少なくとも１つの電極を通ってユーザの少なくとも１つの生物学的構成要素に流れ、オフ状態では、電気信号は、少なくとも１つの電極を通ってユーザの少なくとも１つの生物学的構成要素に流れない。
【００５８】
図６（ｂ）は、個別アドレス可能電極を示すプロトタイプの写真であり、各電極は、柔軟性織物の調整可能スリーブ上に積層された接続ヘッダで終端するトレースを有する。
【００５９】
スクリーン印刷された、または他の方法で形成された可撓性導電性電極の可撓性グリッドは、多重化された高解像度の信号を検出して印加できるように最適化された幾何学的形状と寸法を有する。例えば、ユーザの身体の電気的活動（特に神経と筋肉）を検出し、ユーザの制御意図を決定するために使用することができる。これらの制御意図は、表示画面上のカーソルの移動、ＨＴＭＬ文書内のハイパーリンク用のボタンの選択、ホームオートメーション機器の制御、ゲーム、無人車両の遠隔制御、深宇宙および深海探査機の制御などの機械実施動作であり得る。
【００６０】
ＨＨＭＩの実施形態は、着用可能な電子回路および電極が、コスト、バッテリ消費量、バルク、重量、防水可能な体積などを最小限に抑えながら、検出および印加された信号の高解像度を可能にするように構成される。
【００６１】
導電性インクパターンの個別アドレス可能電極は、必要なだけ小さくすることができる。各電極は導電性トレースを介して接続される。本明細書に記載され、図示されるように、電極表面積のほぼ１００％の充填密度を達成することができる。すなわち、ＨＨＭＩ衣服の下の皮膚の全表面積を、個別アドレス可能電極によってカバーすることができ、電極は、下にある筋肉／神経構造に適合する電極グループを形成するために、グループ化され、駆動（または検出）され得る。電極の幾何学的形状および数は、例えば、下にある筋肉および神経に適合するように最適化することができる。
【００６２】
図７（ａ）は、ユーザの皮膚と直接接触して配置された電極を介して、電気信号を選択的に印加するためのプロトタイプ回路を示す概略図である。図７（ｂ）は、複数の電極のそれぞれの電極および対応する電極を個別にアドレス指定して、アドレス可能電極に選択的に印加、検出、またはオフ信号の切替えを行う、繰り返し可能な回路部分の概略図を示す。図７（ｃ）は、複数の電極のそれぞれの電極および対応する電極を個別にアドレス指定して、アドレス可能電極に選択的に印加、検出、またはオフ信号の切替えを行う、別の繰り返し可能な回路部分の概略図を示す。
【００６３】
図８（ａ）は、ゲームプレイ中の仮想の槍の衝撃が不随意運動および触覚感覚を引き起こそうとしている、仮想現実ゲームにおけるＨＨＭＩの使用を示す。図８（ｂ）は、ゲームプレイ中の仮想の槍の衝撃が不随意運動および触覚感覚を引き起こそうとしている、仮想現実ゲームにおけるＨＨＭＩの使用を示す。この例示的ＶＲゲームの実施形態では、仮想の槍は、ユーザの前腕によって支えられるようにユーザの手に保持される。正面衝突は、ユーザの前腕の筋肉に不随意の筋肉収縮を引き起こすことによって、ＨＨＭＩに不快な動きおよび感覚を作り出すよう誘発して検出されたゲーム事象である。図８（ｃ）は、ゲームプレイ中の仮想の弓矢の動作が、現実世界の弓矢の動作および感覚を再現する不随意運動および触覚感覚を引き起こすために使用されている、仮想現実ゲームにおけるＨＨＭＩの使用を示す。この例のＶＲゲームの実施形態では、「現実世界」の弓弦の張りは、ＨＨＭＩが生成した筋収縮に変換され、これによってプレイヤーが、腕を引いて矢が引き戻されるのを感じ、弓を持つ方の手では、ＨＨＭＩは弦の張りに対抗する感覚が得られる。矢を緩めると、両腕に振動が生じ、矢の緩みによって突然緊張が解ける。
【００６４】
図９は、予め印刷された電極パターンを有する接着剤層を使用するＨＨＭＩ構成の構造を示し、接着剤層は、伸縮織物基板に積層され、縫い合わされてＨＨＭＩスリーブを形成する。
【００６５】
構造例
（ステップ１）  １２インチｘ１８．５インチのＢｅｍｉｓＳＴ６０４シートを、整合孔を用いてレーザカットし、スクリーン印刷治具上に載置してバックプレーンを形成する。ＤｕＰｏｎｔ９７３柔軟性導電インクをスクリーン印刷し、バックプレーン上にバックプレーントレースを形成する。
（ステップ２）  第二の１２インチｘ１８．５インチのＢｅｍｉｓＳＴ６０４シートを、整合孔および電極ビアを用いてレーザカットし、スクリーン印刷治具上に載置してフロントプレーンを形成する。
（ステップ３）  バックプレーンとフロントプレーンを積層治具上で組み立て、互いに積層させて積層パッケージを形成し、ＢｅｍｉｓＳＴ６０４の層間にバックプレーントレースを挟む。積層パッケージは、スクリーン印刷治具上に載置される。ＤｕＰｏｎｔ９７３柔軟性導電インクをスクリーン印刷し、フロントプレーンにアドレス可能電極を形成する。
（ステップ４）  １２インチｘｌ８．５インチのライクラストレッチ素材片を整合孔を用いてレーザカットする。ライクラストレッチ素材および積層パッケージは、積層治具上で組み立てられ、一緒に積層されて、ＨＨＭＩスリーブプリフォームを形成する。
（ステップ５）  ＨＨＭＩスリーブプリフォームをレーザカットし、余分な材料をトリミングする。
（ステップ６）  トリミングされたＨＨＭＩスリーブプリフォームを縫い合わせて、完成したＨＨＭＩスリーブを作成する。
【００６６】
ＨＨＭＩは、ユーザにより着用可能な電子機器を提供するために、装置を支持する着用可能なハウジングとして提供することができる。着用可能なハウジングは、ユーザの生物学系と電気的に接触するように配置された導電面を有する複数の電極を含む電極層と、電気回路層、電気絶縁層、電気導電層、および可撓性カバーのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの追加の層とを含む、多層の可撓性電子回路を含むことができる。剛性または半剛性の外側ハウジングを設けて、ディスプレイ、ＴＥＮＳ信号発生器、ＲＦ通信送信／受信機、バッテリ、メモリ、中央処理装置（ＣＰＵ）、および有線または無線コンピュータ・インターフェースなどの他の有用な装置を組み込むこともできる。これらのデバイスのすべてまたは一部は、本明細書に記載される、ＨＨＭＩ衣服内に埋め込むことができる。
【００６７】
ＨＨＭＩは、導電性伸縮性織物、可撓性絶縁体、可撓性回路基板などの薄い可撓性材料の層から構成される。材料は、織布、スピン、クローズドセル、オープンセル、薄膜、または他の適切な構造であってもよい。ＨＨＭＩの層、結合層、および構成要素は、３Ｄプリンタを使用して印刷されてもよく、積層、スクリーン印刷、インクジェット印刷、自己組織化、蒸着、スプレーまたはディップコーティングを含む、バッチまたはロールツーロール製造工程によって形成されてもよい。ＨＨＭＩは、スリーブ、手袋、レギンス、シャツ、全身用スーツなどとして製造することができ、電極をユーザの皮膚と直接接触させる、柔軟で快適なぴったりとしたフィット感を有する。本明細書に記載される電極構造は、圧迫して直接接触させるために特に設計された薄くて柔軟な構造を提供する。
【００６８】
いずれにしても、電極の導電性表面とユーザの皮膚との間の電気信号の転送は効果的に受け入れられる。ＨＨＭＩの例示的な実施形態は、目立つことなくユーザに着用される薄い柔軟なスリーブとして構成され、スリーブとマイクロプロセッサは直接、または、光学的など無線ネットワークにより、またはＲＦ（例えば、ブルートゥース、ＷｉＦｉなど）などによって接続される。ＨＨＭＩは、ユーザ特有の生理機能に対する自動較正を可能にする電極の大きさおよび密度を有する軽量で快適な触覚スリーブ内に具現化され得る。
【００６９】
図１０は、例えば、本明細書に示される例示的な実施形態のうちの少なくとも１つを製造するためのロールツーロール製造プロセスを概略的に示す。ＨＨＭＩは、スリーブ、レギンス、ジャンプスーツ、カバーオール、ジャケット、ズボン、キャップ、手袋または他の着用可能な電子機器として構成することができる。ＨＨＭＩは、電極がユーザの皮膚に接触している多層構造、絶縁層および配線層、並びにスリーブカバーから構成することができる。外側カバーのような層は、例えば、薄く、多軸延伸可能な織物であってもよい。織物は電気絶縁性であり、検出／印加された電気信号を伝導する導電性の糸、パッチ、コーティングまたはインクを含むことができる。一部の図では、電極の寸法および位置の概念を示すために、電極がスリーブの外側にあるものとして示されている。例示的な実施形態では、スリーブは、スリーブの内部に配置され、ユーザの腕の皮膚と直接電気的に接触する可撓性の導電性織物電極を有する不透明なライクラ材料から作られる。外側カバーまたは他の層の織物は、電極を腕の皮膚との直接電気接触にさせるのに十分な圧縮を提供する。加えて、または代替的に、ストラップ、バンド、袋、ベルクロその他の機構を使用して、電極をユーザの肌に直接電気接続させることができる。１つ以上の銅／ステンレス鋼／ナイロン／ポリエステル繊維の混合物および／または糸といった、可撓性かつ導電性の織物および／または糸を使用して、高導電性で薄くかつ可撓性の電極パッチおよび／またはトレースを形成することができる。ＨＨＭＩの電子機器からの、またはＨＨＭＩの電子機器への信号クロストークや干渉は、必要に応じて、導電経路および電気的活性構成要素を分離する遮蔽層によって緩和され得る。
【００７０】
例示的な実施形態は、着用可能な電子機器を製造する方法に関する。本発明のロールツーロール製造プロセスは、柔軟性織物のような底部基板材料の供給ロールから開始される。予め印刷された印刷媒体の１以上の層と、埋め込まれた電子および機械デバイスとを含むホットメルト接着シートの供給ロールと、底部基板とを接触させる。埋め込みデバイスダイ（または他の機械的、ＲＦ、半導体または電子回路素子）を、ライン外の別工程で、または本明細書の別の箇所に記載されているようにライン内にて、ホットメルト接着シートに予め埋め込むことができる。温間粘着加圧ローラシステムを使用して、ホットメルト接着剤を軟化させて底部基板に固定させる。ホットメルト接着シートは、埋め込まれた半導体素子を保護し、接着剤がロール内でそれ自体に付着するのを防ぐ剥離シートを含むことができる。導電層を有する上部基板を設けて、および／または導電体、絶縁体、デバイスなどの追加の層を設けて、多層回路基板状の構造を作製することができる。印刷された電極、トレース、および埋め込みデバイスを有するホットメルト接着シートを柔軟性織物と任意の追加の上層（存在する場合）との間に挿入して、積層パッケージを形成する。積層パッケージは、溶融加圧ローラを通過させてホットメルト接着シートを溶融させ、積層パッケージ材料を電気的に絶縁し、接続し（導電性プリントおよび埋め込みデバイスによって決定される）、結合する。ローラは加熱されてもよいし、接着剤を熱活性化するために別個の加熱ゾーンを設けてもよい。
【００７１】
本発明の着用可能な電子機器を製造する方法によれば、可撓性の柔軟性材料を含む底部基板が提供される。予め印刷された導電パターンを有する接着印刷媒体層が提供される。接着印刷媒体層は、底部基板の上部に配置される。接着印刷媒体層は活性化され、予め印刷された導電パターンを可撓性の柔軟性材料に結合する。
【００７２】
可撓性の柔軟性材料は、伸縮性織物を含むことができる。予め印刷された導電パターンは、ユーザの皮膚と直接接触して、ユーザの皮膚からの電気信号を検出することと、ユーザの皮膚に電気信号を印加することのうちの少なくとも１つを行うように構成されてもよい。
【００７３】
電子デバイスは、封入接着剤層内に埋め込まれ、予め印刷された導電パターンと電気的に接続してもよい。電子デバイスは、封入接着剤層に埋め込まれて、封入接着剤層が熱的に活性化されるときに、予め印刷された導電パターンと電気的に接続されてもよい。
【００７４】
半導体デバイスの所定のパターンは、封入接着剤層に固定されてもよい。一例として、半導体デバイスは、それぞれ、上部デバイス導電体および下部導電体を有してもよい。上部に導電パターンが配置されている上部基板を設けて、下部基板、接着印刷媒体層上の予め印刷された導電パターン、封入接着剤層、および上部基板を含む積層パッケージを形成することができる。上部基板は、接着剤および予め印刷された接着印刷媒体に適合する、完全適合シートまたはロールとして提供されてもよい。あるいは、上部基板は、ＩＴＯが透明導電体として作用する、ＩＴＯ被覆プラスチックシートのような導電性パッチであってもよい。積層パッケージは、封入接着層が上部基板を絶縁して下部基板に結合するように積層されており、それにより、半導体デバイスの前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の一方が、上部基板の導電パターンと電気的に接続し、各前記半導体要素の前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の他方が、予め印刷された導電パターンの導電層と電気的に接続する。
【００７５】
底部基板、接着印刷媒体層、封入接着層のうちの少なくとも１つは、各材料のロールとして提供される。配置するステップは、底部基板、接着印刷媒体層、封入接着層のうちの少なくとも２つを融合するステップを含むことができ、これらは連続ロール積層プロセスにおいてそれぞれの材料のロールとして一緒に提供される。
【００７６】
半導体デバイスは、接着層上に静電的および磁気的の少なくとも一方によりに吸着されてもよい。半導体デバイスは、ピックアンドプレース機器を用いて接着層上に配置されてもよい。半導体デバイスは、比較的粘着性が低い接着剤から比較的粘着性が高い接着剤へ半導体デバイスを移動させることにより、接着剤層上に載置されてもよい。
【００７７】
図１１（ａ）は、ロータリースクリーン印刷プロセスによって柔軟性導電性インク電極パターンが印刷された接着剤層のロールを示す。図１１（ｂ）は、ロールツーロール製造プロセスで形成されたＨＨＭＩプリフォームのロールであって、レーザによってトリミングされＨＨＭＩスリーブ内に縫い込まれたものを示す。任意の製造技術において、ベアダイおよびパッケージ化半導体デバイスを、積層プロセス中に接続することができる。出願人は次のことを発見した。すなわち、例えばロール積層プロセス中にホットメルトシートが軟化すると、埋め込みデバイスダイが接着剤を貫通し、デバイスの電極が積層パッケージの導電体層と電気的に接触する（例えば、印刷媒体上に印刷された導電パターン、またはホットメルト接着層に埋め込みデバイスが、その接着層中を貫通する際に導電体と接触するように配向および配置された別の積層材料内の他の層）。したがって、例えば、単純な半導体デバイスの場合には、ｐｎ接合ダイオード、各埋め込みダイオードデバイスダイのｐおよびｎ側面は、そのような接触を形成するために積層パッケージ内に戦略的に配置される上部導電層および下部導電表面に自動的に接続される。埋め込まれた各デバイスは、ホットメルト接着剤および防水・頑丈構造のための基板に完全に封入されてよい。さらに、埋め込まれた各デバイスダイは、柔軟なホットメルト接着シート層および基板内に完全に収容された基板間にそれぞれ永久的に固定される。
【００７８】
接着剤の保護バリアは、例えば、パッケージ化ＳＭＴデバイスの防水、防塵、および熱的に有利な保護を提供し、また、二つの下部導電体（または複数の導電体）の電気的接続を固定する。しかしながら、例えば、ＬＥＤまたは光学センサの場合、保護バリアの光学特性は、発光性ＬＥＤ表面から外側に開いているレンズの頂部までパッケージされたランプを構成するレンズ材料または光学積層体よりも良好な光透過性を有する可能性は低い。したがって、図１２（ａ）は剥離シートを示し、除去されると発光レンズまたは検出用上面を露出させ、一方、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤの残りの部分は、熱活性接着剤に埋め込まれ、積層パッケージ内の材料のうちの１つ以上の導電体と直接電気接触する。図１２（ｂ）は、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤを熱活性接着剤に埋め込み、積層ローラの圧力下で押し込み、印刷された電子パターンと直接電気接触させる状態を示す。本発明のこの態様によれば、パッケージ化されたランプの発光面または例えば光検出器の検出面は、バリアおよび／または熱的に有利な結合フィルム（本明細書に示されかつ記載される接着剤、接着剤／相変化材料層、相変化ドメインを有する接着剤、相変化ウェルを有する接着剤等；または論理的に、光出力を最大化し、低コスト化し、製造を容易にし、製造資本設備を減少させ、故障モードを減少させ、およびデバイスを保護する、意図された目的を達成するために使用される）にほぼ完全に埋め込まれた脆弱なＳＭＴＬＥＤ（またはベアダイ）を残して、露出された状態で残る。
【００７９】
図１２（ｃ）は、剥離シートが除去された後に露出される上面（エミッタ、検出器、トランスデューサ、または他の活性部分であり得る）を有する、埋め込まれたパッケージ化半導体デバイスを示し、デバイスの残りの部分は、熱活性接着剤に埋め込まれ、かつ、印刷されたフレックス回路導体と直接電気接触する。例えばＬＥＤの場合、剥離シートを剥がすと、発光レンズが露出し、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤの残りの部分は熱活性接着剤のバリア層に埋め込まれたまま残る。
【００８０】
ここに示し説明するように、センサ、エミッタ、ベアダイおよびパッケージ化半導体電子機器は、ＨＨＭＩ衣服の構造内に埋め込むことができる。ホットメルト材料は、バリア性、衝撃吸収性および保持性を提供し、放出されたデバイスを保護し、頑丈にする。埋め込みデバイスは、脈拍、酸素、水分、血液化学（グルコース、塩、アルコール、病原体、毒性因子、および身体から得られる他の健康状態を含む）を含むがこれらに限定されない使用のためのセンサ、インジケータ、エミッタ、検出器として作用することができる。
【００８１】
図１３は、例えば、本明細書に示される例示的な実施形態のうちの少なくとも１つを製造するためのロールツーロール製造プロセスを概略的に示す。例示的なロールツーロール製造プロセスによれば、ベアダイまたはパッケージ化半導体検出器、エミッタ、センサ、電子回路素子、その他ＨＨＭＩ着用可能電子構造に有益に埋め込まれ得る小型デバイス（まとめて「埋め込みデバイス」）などの電子デバイスが利用可能になる。例えば、埋め込みデバイスは、磁気（または静電）回転ドラムに引き付けられ、接着剤または転写シートに搬送されてもよい。埋め込みデバイスソースは、従来のレーザプリンタまたは複写機のトナーカートリッジおよび柔軟な基板（紙等）上にトナーを選択的に方向付けるための多くの異なる従来の機構と同様に、回転ドラムに隣接して配置されたホッパーを提供して例示的なロールツーロール製造プロセスに従って利用することができ、例えばベアダイまたはパッケージ化半導体、または着用可能な電子機器内に組み込まれた印刷回路の形成に典型的に関連するであろう多くの他の製造ステップを個々に選択して配置する必要なしに、迅速な低コストの着用可能な電子機器組み立てプロセスを形成する。
【００８２】
本発明の着用可能な電子機器は、底部基板（典型的には、ライクラまたはスパンデックス等の伸縮性織物）、ホットメルト接着剤（埋め込みデバイスを含むことができる）などの非常に単純なデバイス構造とすることができ、導電性電極およびＤｕＰｏｎｔＰＥ９７１などの回路パターンのスクリーン印刷されたインクが、ＢｅｍｉｓＳＴ６０４などの印刷媒体のロール上に予め印刷される。ＢｅｍｉｓＳＴ６０４は、ホットメルト接着層として、またはそれに加えて、接着剤を封入したホットメルトまたはその逆として提供される。例えば、着用可能な電子機器の着用者の皮膚と、個別アドレス可能電極やセンサなどの着用可能な電子機器の要素との間の直接的な電気通信を可能にする絶縁部と非絶縁部とを含む上部基板を設けることもできる。予め印刷された印刷媒体とホットメルト接着剤は、導電性電極、回路パターン、および回路パターンに固定されたパッケージ化および／またはベアダイ電子装置を含む完成した材料ロールとして、前もって調製することができる。底部基板、（デバイスを埋め込んだ）ホットメルト接着剤、および上部基板は、このように材料ロールとして提供され得る。ロールは連続ロール製造プロセスでまとめられ、着用可能電子デバイスの高速製造をもたらす。本発明のロールツーロール製造プロセスは、オプションとして埋め込み半導体電子回路を含むことができる着用可能な電子衣服の、高歩留まりで低コストの製造を可能にする。また、この例示的な実施形態は、極めて柔軟性があり、防水性があり、非常に頑丈である、独特の非常に薄い形状因子を有するデバイスをもたらす。
【００８３】
図１４（ａ）は、封入接着剤層に埋め込まれたパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着媒体を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す断面図である。図１４（ｂ）は、封止接着層に埋め込まれたＣＰＵパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着媒体を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す分離断面図である。ＨＨＭＩの別の例示的な利用は、脳の領域間の様々な通信信号のより迅速な再ルーティングまたは再配線を可能にする脳卒中犠牲者または他の脳損傷または欠損犠牲者のリハビリテーションである。例えば、聴覚処理に関連する脳の部分が損傷しているかまたは他の欠陥がある場合、視覚および感覚のキューは、音声のキューと共に、脳卒中患者の脳の様々な処理センターを刺激するために生成され、脳が聴覚処理に関連する特定の部分を再配線する際に、新たに学習された聴覚応答を強化するのに役立つ。別の例示的な利用は、脊髄および／または神経損傷患者のリハビリテーションを強化することであり得る。この場合、聴覚および視覚の刺激または感覚キューと組み合わせた触覚刺激は、神経および／または脊髄損傷患者が、触覚と可聴／視覚の感覚のキューとの関連付けを開始させ、それによって、新しい筋肉記憶を作り出すか、または損傷した経路および記憶の関連付けの修復を助ける神経経路を強化する。
【００８４】
音、触覚、および視覚の処理に関連する脳の様々な部分を、制御可能にかつ同時に刺激することができ、その結果、弱体化した脳の感覚、運動、または認知処理センターを、より強力な脳感覚刺激処理センターの支援を通して強化または再配線することができる。たとえば、脳の右側が損傷を受けた脳卒中患者では、左手の指の運動制御機能が失われることがある。この場合、左手の指に適用された触覚感覚キューは、脳の損傷した部分に触覚刺激を提供する一方で、対応する視覚的および聴覚的キューは、触覚刺激による脳の損傷部分の再学習または再配線を強化する。
【００８５】
人間の脳の適応性は今ようやく実現しつつある。ＨＨＭＩのこの治療的使用は、安静時振戦と戦う患者の能力を再強化することに加えて、神経経路を強化する可能性がある。患者の脳をこのように再配線することは、認知症および思考障害を含む認知障害とさらに闘う上で、また、抑うつ、恐怖、不安、意欲の喪失などの感情的な変化に効果的である可能性がある。本発明のこの態様によれば、感覚キューを利用して、脳損傷または他の脳損傷または学習機能障害の被害者にリハビリテーションを提供することができる。ＨＨＭＩは、運動障害に苦しむ患者の身体的および感情的な困難を緩和するように構成することができ、これは、限定されるものではないが、パーキンソン振戦によって例示される。パーキンソン振戦は典型的には非対称性であり、安静時に起こり、随意運動では目立たなくなる。本発明のＨＨＭＩは、パーキンソン振戦の変化に自動的に対応する必要があるときだけ、フィードバック制御されコンピュータ制御された電気的信号を都合よく適用するための機構を提供する。非限定的な例として、受信された電気的活動は、パーキンソン病ユーザの不随意振戦の結果であり得る。制御信号の特性は、不随意振戦に対抗する不随意筋運動を引き起こす不随意振戦に基づいて決定される。制御信号は、反作用する不随意の筋肉の動きを引き起こす特性を有する電気信号として生成され、制御信号がユーザに印加されて不随意振戦に反作用する筋肉の動きを引き起こす。
【００８６】
ＨＨＭＩの一実施形態は、ＥＭＧおよび肢の動きが、ＥＭＧおよび肢の動きの検出および分析から得られる情報から識別可能な、ＰＤおよび他の運動障害または健康面の早期診断のためのバイオマーカーとして使用されるように構成され得る。パーキンソン病が最初に報告されてから約２００年が経過したが、医師たちは１８１７年のジェームズ・パーキンソン博士が行ったのとほぼ同じ方法で、いまだにパーキンソン病を主観的に測定している。ＨＨＭＩのこの実施形態は、データサイエンスおよびウェアラブルコンピューティングが、患者の疾患の実際の経験を把握し、客観的に測定し、運動障害疾患の発症のより早期の検出を可能にできる。
【００８７】
例えば、ＨＨＭＩは、ＰＤを示すバイオマーカーとして、人体から放出される自然発生する電気信号を使用する。この使用例では、ＨＨＭＩは、筋肉収縮および機械的四肢運動を直接的かつ客観的に測定するための着用可能な電子診断ツールとして構成される。得られたデータの分析は、起こりうるＰＤまたは他の運動障害の非常に初期の指標として、また疾患観察および治療有効性試験のために使用される。データ収録、クラウドストレージ、および分析により、ＰＤ患者および一般集団からの匿名の広範囲な収集が可能になる。
【００８８】
利用可能なＥＭＧ研究用機器を用いて、研究者は皮膚表面から直接ＰＤ振戦を測定することに成功している。生理的振戦は、健常者においては８〜１２Ｈｚのモード周波数を有する低振幅姿勢振戦として測定される。この健康な振戦は非常にわずかであり、健常者の安静時に、正常に発生している低振幅の振動として、四肢の機械的特性によって測定することができる。四肢加速信号（測定移動データ）における近似エントロピーで測定した規則性の程度、および四肢加速と筋肉出力（測定ＥＭＧデータ）間のコヒーレンスも生理的および病的振戦の特徴づけに有用であることが示されている。
【００８９】
例示的な実施形態によれば、ＨＨＭＩは、精密ＥＭＧ、損失コスト、高感度の加速度および慣性センサ、低エネルギー無線データ伝送、低コスト、強力なマイクロプロセッサ、高速電子機器、およびデータ収録および分析のためのクラウドコンピューティングを用いて構成される。これらの構成要素および特徴は、例えば、ＰＤに特徴的な、他の方法では気づかれない運動単位の発火を非常に早期に表示するための診断ツールとして使用される着用可能な電子機器に一体化される。
【００９０】
この例示的な実施形態では、ＨＨＭＩは、選択可能な筋肉、神経および運動単位からの電気信号の検出に最も適した電極パターンの実行中の選択を可能にするようにコンピュータ制御される高速電子多重回路を有する、小型の個別アドレス可能電極のグリッドを有する着用可能な電子機器として構成される。不随意振戦の振動を引き起こす電気信号に関するデータを得て解析することにより、ドーパミン作動性ニューロンの喪失に関連する遺伝的および／または環境的要因から、客観的な個人特異的および集団ベースの決定がなされる。この同じデータは、α−シヌクレインおよびパーキンといったタンパク質、およびグルコセレブロシダーゼとＬＲＲＫ２などの酵素に関連する治療薬を評価するための新しい測定基準を可能にする。
【００９１】
この診断的ＨＨＭＩモダリティにおいて、ＨＨＭＩから収集したデータの分析は、切迫した運動障害の早期診断に使用できる。便利な着用可能な電子機器として、ＨＨＭＩは日常的な健康診断の一部となり、個々の治療選択肢に対する高度な知識とクラウドベースのビッグデータ分析のための集団ベースの情報源を提供する。
【００９２】
「加速学習モード」では、感覚刺激は、生徒の感覚に適用される触覚的（接触）、視覚的および聴覚的キューとして適用され、ここで、感覚的キューは、学習される行動（例えば無人機の操縦）に対応する。感覚キューは、実際の無人機飛行の制御中に経験する触覚、視覚、および聴覚の感覚を複製および／または拡張する。学生パイロットが無人機の制御に関連した視覚および音声情報を経験する、強化飛行シミュレータを得て、学習した行動がすぐに本能的な反応になるために必要な筋肉記憶を作り出す触覚感覚を加えた。実際の遠隔無人機飛行のような「パフォーマンスモード」の場合、感覚キューは、周囲の環境と航空機のストレスをリアルタイムでフィードバックする。本発明のヒト／ヒトインターフェースは、加速学習、娯楽および他の人間の感覚的および認知的相互作用のために使用することができる。例えば、触覚情報トランスデューサの場合、振動ブザー（電圧またはモータ駆動の機械的振動子など）および／または電気信号を、ユーザ、例えば、レッスン学習セッション中の生徒の個々の指および腕の筋肉および神経に印加することができる。ディスプレイの場合、例えば、学習された事象または娯楽セッションに対応して収集されたまたは人工的に作成された視覚情報を表示する特別に構成された眼鏡であってもよい。特別に構成されたＶＲゴーグルまたは眼鏡は、オーバーレイとしての視覚情報、画像内画像、または他の同時に表示されたビデオ情報を表示することができ、ユーザは実世界の画像も見ることができる。例えば、ピアノを弾くことを学ぶとき、生徒は、ピアノの前に座って、楽譜を見ることができ、また、リアルタイムで、手と指の位置でピアノの鍵盤を見ることができ、同時に、生成され、特別に構成された眼鏡に供給されている視覚的な感覚的キューを見ることができる。また、本発明のヒト／ヒトインターフェースは、装置または教師から時間的および／または位置的に離れて行われる加速学習に使用することができ、それにより、生徒は、装置から離れた任意の時間および場所で、事象の学習に対応する感覚的キューを感じ、聞き、見ることができる。この加速学習システムは、筋記憶（触覚情報）、聴覚記憶（聴覚情報）、視覚記憶（視覚的表示情報）に相当する、ユーザの連想記憶を形成するよう設計されている。
【００９３】
ＨＨＭＩは、演奏者の音楽技術や情熱のニュアンスを、間接的に、あるいは直接的に、生徒や、世界中の若者から高齢者まで、そして世代を超えて多数の人々に伝えるために使うことができる。ＨＨＭＩは、器具を学習するのに必要な筋肉記憶およびパターン認識をより迅速に構築するために、生徒の複数の感覚によって同期化され受信されるコンピュータ制御感覚刺激を使用する加速学習システム（ＡＬＳ）の構成要素として使用され得る。例えば、音声キュー（ピアノ曲）は、視覚キュー（ピアノ曲を正しく演奏している演奏者の指と手の画像）および触覚キュー（演奏者の関連する筋肉／神経に対応する生徒の指の筋肉／神経の振動および／または電気刺激）と組み合わされる。このＡＬＳは、脳の分離した感覚処理センターを刺激して、器具を学習しマスターするのに必要な脳／神経／筋肉を再強化し、組み込み、学習セッションはいつでも、器具の場所で、または離れたところで、別の行動中であっても行うことができる。
【００９４】
本発明のＨＨＭＩは、スリーブとして構成され、ゲームコントローラとの信号通信における改造修正またはＯＥＭデバイスとして適用される。ＨＨＭＩは、Ｘボックス、プレイステーション、Ｗｉｉ、Ｎｉｎｔｅｎｄｏ、その他のゲーム・プラットフォームのコンソールまたはハンドコントローラと、無線または有線接続を介して通信することができる。典型的なゲームコントローラは、振動要素（「ランブルパック」と呼ばれることもある）を含む。ゲームソフトウェアの多くは、たとえば手榴弾が爆発したり、ロケット船が離陸したり、自動車エンジンが回転したりしたときに体が振動する感覚を与えるために、ランブルパックを利用して触覚フィードバックを提供する。本発明のこの態様によれば、ＨＨＭＩは、既存のゲームのゲームプレイ中にランブルパックの制御を利用したり、ＨＨＭＩ用の特定コードを使用して、触覚キューがユーザに適用されるようにすることができる。マイクロプロセッサを使用して、ゲームを構成するソフトウェアコードに対応する特定の触覚キューを生成することができる。
【００９５】
例示的な実施形態は、本発明の触覚ヒト／機械インターフェース（ＨＨＭＩ）を示す。ＨＨＭＩは、筋肉および神経の活動を検出し、検出された信号を分析し、同じ電極グリッドを介して印加されて運動および接触感覚を作り出す対応する活性化信号を生成する個別アドレス可能乾電極のグリッドを有する着用可能な電子衣服である。
【００９６】
例示的な実施形態によれば、着用可能な電子機器構造および製造方法が提供され、多数の個別アドレス可能電極の大アレイを少数の検出・印加電子ユニットに接続する高速多重電子回路を含むＨＨＭＩ着用可能な電子機器を生成する。ＨＨＭＩの構造は、埋め込みセンサおよびトランスデューサを有するロールツーロール製造された印刷電子衣服として大量生産するように適合される。
【００９７】
ＨＨＭＩの例示的な実施形態は、既存の伸縮性織物（例えばライクラおよびスパンデックス）、印刷技術（スクリーン印刷、スタンプおよびインジェクト印刷を含む）、および例えば標識製作業界において以前に使用された完成されたロールツーロール積層加工技術を利用する。例示的な製造プロセスに従って、これらの従来公知の製造技術を変更して、着用可能な電子製品を製造するための新しい高収率バッチおよびロールツーロール製造プロセスを作成する。
【００９８】
ＨＨＭＩの例示的実施形態は、例えば、加速学習においては、脳の聴覚、視覚および触覚（接触および動き）処理センターの同時刺激を介して、筋肉記憶およびパターン認識を付与するために使用できる。ＨＨＭＩの例示的な実施形態は、スクリーン印刷された柔軟性導電性電極と、着用可能な電子機器のコスト、故障モード、大きさ、バッテリ消費および重量を大幅に低減する高速多重化回路とを使用する、着用可能な電子製品として構成することができる。
【００９９】
センサおよびトランスデューサが埋め込まれた着用可能な電子機器を高スループットで大量生産し、着用可能な電子デバイスを製造するために従来使用されている他の製造技術と比較して、歩留まりが良く、コストが大幅に低い、ロールツーロール製造プロセスの例示的実施形態が開示されている。
【０１００】
ＨＨＭＩの例示的な実施形態は、人体の電気信号を検出し、分析し、印加する能力を着用可能な電子機器に与える。他の着用可能な構成とは異なり、小さなアドレス可能電極の大きなアレイにより、衣服の使用における、ユーザによる容易なカスタマイズ、較正および変更が可能となる。身体上の衣服の位置および配置は正確である必要はなく、移動することができ、異なるサイズおよびユーザの生理機能に自動的に適応する。
【０１０１】
ＨＨＭＩ着用可能電子装置の使用には、生体データの確実な集約、非オピオイド疼痛緩和、加速学習、スポーツの強化と訓練、遠隔無人車両検知と制御などの軍事用途が含まれる。
【０１０２】
図１５に示すように、本発明の一態様によれば、ハウジングが提供される。複数の個別アドレス可能電極がハウジングによって支持される。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および信号発生器のうちの少なくとも１つが提供されて、刺激電気信号が発生される。電極多重回路は、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングすることのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。図１６は、ユーザの皮膚の下にある運動単位から生体計測電気信号を受信するために配置された個別アドレス可能電極を示す。図１７は、ユーザの皮膚の下にある筋肉および神経を示す複数の個別アドレス可能電極を示す。図１８は、ユーザの前腕の筋肉の長軸とほぼ一直線に並ぶ、対に配置された生体信号検出電極を有する複数の個別アドレス可能電極であって、電極対の間に参照電極が配置された構成を示す。図１９は、ＨＨＭＩ前腕スリーブ用の個別アドレス可能電極のパターンの三次元表示を示す。
【０１０３】
マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、ユーザの皮膚からの生体計測電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上の電極を介して信号検出器に順次ルーティングすることができる。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、ユーザの皮膚からの生体計測電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上の電極を介して信号検出器に同時にルーティングすることができる。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、信号発生器からの刺激電気信号を、同時に、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚にルーティングさせることができる。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、信号発生器からの刺激電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して順次ユーザの皮膚にルーティングすることができる。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、信号発生器からの刺激電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して同時にユーザの皮膚にルーティングすることができる。
【０１０４】
図２０は、電気信号をルーティングするためのマルチプレクサ回路システムを備えた、単一信号検出器および単一信号発生器を使用して電気信号を検出および印加するためのＨＨＭＩ前腕スリーブの電極パターンを示す。図２１は、二組の個別アドレス可能電極を有するプロトタイプＨＨＭＩスリーブを示し、各セットは電気信号をルーティングするためのマルチプレクサ回路システムを有し、少数の高価な信号検出および信号発生電子機器を多数のスクリーン印刷および積層された低コストの個別アドレス可能電極と共に使用可能である。
【０１０５】
マイクロプロセッサによって制御される信号多重回路が設置されて、電極多重回路を介して電気信号を信号発生器からユーザの皮膚へ、および電極多重回路を介してユーザの皮膚から信号検出器へとルーティングできる。
【０１０６】
生体計測電気信号に依存するデータを記憶するために、マイクロプロセッサによって制御されるメモリと、記憶されたデータを遠隔ネットワーク装置で解析するために送信する通信モジュールとを備えることができる。
【０１０７】
ハウジングは柔軟性織物材料から構成することができ、個別アドレス可能電極は乾電極であり、柔軟性導電性インクを印刷することによって形成することができる。複数の個別アドレス可能電極の同じ個別アドレス可能電極によって、皮膚からの生体計測電気信号を検出し、刺激電気信号を皮膚に印加することができる。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、生体計測信号の信号検出器による検出に有効なサンプリング・レートで、生体計測電気信号をユーザの２つ以上の筋肉からの筋肉収縮を示す皮下運動単位から生じる筋電図信号としてサンプリングするために、複数の電極をアドレスさせることができる。
【０１０８】
マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、ユーザの筋肉の不随意収縮を引き起こすのに有効なパルス速度で、印加パルスとして刺激電気信号を印加するために、複数の電極をアドレスすることができる。マイクロプロセッサは電極多重回路を制御して、連続的におよび同時に、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングする行程と、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングする行程とのうちの少なくとも１つによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定する。慣性測定ユニット、センサ、検出器およびトランスデューサのうちの少なくとも１つが、ハウジングによって支持されてもよい。
【０１０９】
図２３は、柔軟性織物材料から構成されるハウジング上に転写および積層するための、柔軟性導電性インクを印刷媒体上に印刷するためのスクリーン印刷アートワークを示す。図２４（ａ）は、個別アドレス可能電極をユーザの皮膚に接触させる一方で、皮膚の非電極導電トレースとの電気接続から絶縁させるダイ、レーザまたはナイフ切断絶縁体パッチを示す。図２４（ｂ）は、個別アドレス可能電極および非電極導電性トレースを有するダイ、レーザまたはナイフ切断された電極パッチを示し、電極およびトレースのグループ分けを保持して転写および積層を可能にするためのグループ分け部分を有する。
【０１１０】
図２２は、スマートフォンアプリと、個別アドレス可能電極と埋め込みセンサ、検出器、トランスデューサを有するＨＨＭＩ柔軟性織物スリーブに取り外し可能に接続された電子機器パッケージとを含むＨＨＭＩシステムを示す。
【０１１１】
図２２に示すように、例示的な実施形態は、強力であるが低コストのＡｒｄｕｉｎｏベースのマイクロプロセッサを有する電子パッケージを含む。マイクロプロセッサは、電子部品およびデバイス機能の動作を制御する。デジタルＴＥＮデバイスは、マイクロプロセッサの制御下で、瞬時に変化する電気信号の生成を可能にする。ＴＥＮＳ信号波形は、使用および状況に応じて、周波数、強度、パルス幅、および他の信号特性を変化させることができる。ＨＨＭＩ着用可能な電子機器は、信号印加および検出の両方のために構成され、寸法決めされた個別アドレス可能電極のグリッドを含む。
【０１１２】
マイクロプロセッサ制御下で、マルチプレクサは、検出および／または印加されたものを電極にルーティングし、単一のＴＥＮ源および単一のＥＭＧ検出器のみが、多数の電極のいずれかからの信号を印加およびサンプリングするために選択されることを可能にする。この多重化された個別アドレス可能電極システムが、数十、数百、場合によっては数千の電極の非常に大きなアレイまでスケールアップされると、ＨＨＭＩの特許出願中のマルチプレクサの利点が顕著になり、結果として、より少ないコンポーネント数、故障モード、大きさ、重量、電力消費およびコストの有益なサイクルがもたらされる。このシステムではまた、ＨＨＭＩ着用可能な電子装置は、ユーザの特定の生理状態に合わせて較正ルーチンを介してカスタム設定が可能で、向きや位置に関して許容性が非常に高い。
【０１１３】
ＨＨＭＩは、ＩｏＴおよび他の多くの用途に使用できる。また、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈＬｏｗＥｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）やＷｉＦｉ信号の入出力を利用して便利なユーザインターフェースを提供し、クラウドベースのデータログやビッグデータ分析など、将来の利用のために技術を開放することができる。ＨＨＭＩ着用可能電子機器は、耐久性のあるバリヤ熱プラスチック内に埋め込まれた小型半導体ベースのセンサ、検出器、およびトランスデューサを含むことができ、また、埋め込みデバイスを印刷電子回路に結合し、接続するように作用する。
【０１１４】
特定のＨＨＭＩ用途：
以下、ＨＨＭＩの例示的な実施形態の特定の用途を列挙する。これは完全なリストと解釈される。特定の用途に挙げられた特徴の１つまたは複数を得るために、埋め込み検出器、センサ、およびトランスデューサの形態の追加のハードウェアが必要とされ得る。ハードウェアのいくつかが本明細書に記載されているが、他の構成要素およびその使用は当業者によって容易に理解されるであろう。
【０１１５】
医療用途
レボドパなど、パーキンソン病の治療に最もよく使われる薬には長期にわたる重篤な副作用があり、ジスキネジアと呼ばれる症状では患者が制御不能な非常に誇張された動きを示すものがある。振戦緩和用に構成されたＨＨＭＩは、振戦収縮の電気的活動を検出し、検出された信号を分析し、振戦を安定させるために対抗する電気信号を印加する。当方の次世代診断ツールは、心拍数、血流、筋緊張、筋力、振動性筋収縮などの疾患特性を測定する。ＨＨＭＩはまた、新しい形態の非侵襲的画像および筋運動画像を可能にし、筋肉の収縮を引き起こす運動単位（筋肉と神経細胞の組み合わせ）が３Ｄ動画として描かれている。
【０１１６】
無人機およびロボット
無人車両業界では、遠隔機器のフィードバックや制御に「十分な」アプローチを採用しており、多くの場合、依然として基本的なジョイスティックやコンピュータのモニタに依存している。仮想現実と拡張現実の出現は、従来のジョイスティックとコンピュータモニタインタフェースを変えることとなった。触覚フィードバックと制御の追加は、オペレータがあたかも遠隔制御車両になったかのように感じる究極の可能性をもって、ＶＲの没入を完了する。
【０１１７】
認知療法への適用
この概念は、快適な着用可能な電子機器を使って触覚感覚キューを適用すると同時に、学習した課題にすべて同期した聴覚および視覚キューを同時に適用することである。筋肉の記憶と新しい神経経路は、例えばピアノの弾き方を覚えるような、快い目標指向の努力によって、損傷した脳を「再配線」するために、脳の処理センターが同時に刺激されることによって作り出される。
【０１１８】
仮想／拡張現実
深い没入型ＶＲ／ＡＲシステムの本質的な部分として、ＨＨＭＩは動きに加えて触覚を付加することにより、第３の感覚モードをもたらし、ＶＲ体験を著しく向上させる。このＨＨＭＩ製品概念は、ラジオ〜テレビ〜インターネット、および電報〜電話〜スマートフォンへの進化に関するものである。これらはすべて巨大で永続的な市場である。ＶＲ／ＡＲはこれらの進歩の交差点に位置しており、ＨＨＭＩ技術は大きな転換点になろうとしている。ＶＲ／ＡＲゲームに遠からず、「次の大きな出来事」は時間と空間を越えたテレプレゼンスであるかもしれない。ここで、ＨＨＭＩは聴覚、視覚、触覚の超深層没入三徴の第三の構成要素を提供する。
【０１１９】
音楽の指導
ＨＨＭＩは３Ｄ  ＶＲヘッドセットと組み合わされて、触覚（例えば、コードパターンを演奏するためにどの指を使用すべきかを示す）とともに不随意の筋肉の動き（例えば、指を特定のコードパターンに向ける）を作り出す。ＨＨＭＩは、３つの脳処理センターの同時刺激を、同期した感覚キューを用いて組み合わせる。感覚キューは、聴覚、視覚、運動の処理中枢を刺激し、楽器の学習に必要な筋肉と運動のパターンを素早く構築する。
【０１２０】
スポーツトレーニング
ＨＨＭＩ技術は、筋肉の記憶やパターン認識の指導やトレーニング、例えば、ゴルフスイングの完成やフライトトレーナーとして使用できる。この着想は、専門家の体の位置である「ベストプラクティス」を記録し、感覚キュー（触覚刺激など）を決定し、学習セッション中に感覚を適用して、パターン認識および／または筋肉記憶を迅速に構築し、ベストプラクティスを生徒が学習できるようにすることである。
【０１２１】
仮想現実コントローラ
例示的な実施形態によれば、ＨＨＭＩ構成は、ゲームプレイおよび他の仮想現実使用のために追跡することができる着用可能な電子機器を可能にする埋め込みセンサ、検出器、エミッタ、およびトランスデューサのうちの少なくとも１つを含む。例示的な構成として、多数の光−デジタルセンサー（例えば、ＴｒｉａｄＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ製フォトダイオード＋ａＴＳ３６３３集積回路）が挙げられる。この例示的なＨＨＭＩ構成では、２０から３０またはそれ以上の光−デジタルセンサーを有する着用可能な電子スリーブを形成することができる。ＩＭＵをＨＨＭＩ構成に含めて、ＩＭＵからの位置情報を光―デジタル角度情報と共に含めることができる。マイクロプロセッサは、データを、ホスト・プロセッサに有線（例：ＵＳＢ）および／または無線（例：ブルートゥースまたは２．４ＧＨｚＷｉＦｉ）通信リンクを通じて送信可能な情報として構成する。ＳｔｅａｍＶＲソフトウェアなどのソフトウェアにより、「ポジションエンジン」は、ユーザの前腕が三次元空間を移動するときに、追跡されたＨＨＭＩスリーブの位置と方向を計算することができる。
【０１２２】
パルスオキシメータ
ＨＨＭＩ着用可能な電子機器の例示的な実施形態の使用の中には、ＨＨＭＩに組み込まれたパルスオキシメータを使用する血液酸素測定およびモニタリングが含まれる。パルスオキシメトリは、人の酸素飽和度（ＳＯ２）をモニタリングする非侵襲的な方法である。ＳｐＯ２（末梢酸素飽和度）の測定値は、動脈血ガス分析からのＳａＯ２（動脈血酸素飽和度）の測定値と必ずしも同一ではないが、両者は許容可能な偏差内で十分に相関しているので、安全、便利、非侵襲的、かつ安価なパルスオキシメトリ法は、臨床使用における酸素飽和度の測定に有用である。例えば、ＨＨＭＩ構造内に埋め込まれたセンサ装置は、着用者の身体の一部に接触するかまたは隣接するように配置される。埋め込みデバイスは、２つの波長の光を、前腕の皮膚などの身体部分を通って、ＨＨＭＩ構造内に配置された光検出器に通過させ、その結果、放出された波長の適切な透過が行われる。次いで、埋め込まれた送信機／センサの対を使用して、各波長における吸光度の変化を測定し、これにより、静脈血、皮膚、骨、筋肉、脂肪などを除く動脈血の拍動のみによる吸光度の決定が可能となる。
【０１２３】
グルコース監視  
グルコース監視は、例えば、デクスコム（例：デクスコムＧ５ＭｏｂｉｌｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＧｌｕｃｏｓｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）など現在利用可能な製品と同様に達成することができ、リアルタイムの血糖値を測定することができる。このようなシステムは、体の上の適所に都合よく固定することができず、および／または不便なテープおよび接着剤の使用を必要とする。ＨＨＭＩ装置の構造および着用によれば、グルコース監視埋め込み装置は、皮膚と確実に密着して直接接触して配置され、ユーザ活動中に装置をぶつけて外す可能性を最小にする。本明細書に記載された他の埋め込み型感知装置および必ずしも明示的に記載されていないがＨＨＭＩ構造内に組み込むことができる他のものと同様に、着用者からの生体測定値のライブ監視を記録し、例えばスマートフォンアプリ、コンピュータ上で利用可能にするか、またはクラウドベースのデータ収集および分析システムの一部にすることができる。他の予想される埋め込みセンサの使用には、体温測定、アレルギー／ヒスタミン、尿の異常、および、例えば、異常に低い血圧が正常よりも速い心拍と共に検出され得るショックが含まれ得る。
【０１２４】
低血糖
夜間や時間帯を問わず、体温や汗を監視するなどして低血糖を監視することができる。潜在的に危険な低血糖のエピソードの間、患者は体温上昇なしに多汗症（多汗）を経験する。ＨＨＭＩ構造内の埋め込みデバイスは、発汗の増加を検出する吸湿ポッド／センサを含むことができ、埋め込み温度センサは、対応する体温上昇が発生しないことを検出することができる。アラームは、ＨＨＭＩ内に設けられるか、またはＨＨＭＩからスマートフォンなどの警報装置に無線信号として送信され、着用者に警報を発し、一連の事象（有害な刺激を発しユーザを覚醒させる、アラームを鳴らす、他の人の携帯電話に連絡する、等）を発することができる。このＨＨＭＩの使用は、血糖値が４０以下に低下して患者が無反応になった時などの救命につながる。屋外の温度と比較した汗の測定、および皮膚温度、血圧などの他の要因と併せて、水分補給および他の生体測定状態の追跡に役立てることができる。
【０１２５】
肥満度指数
体脂肪率は、電気インピーダンスを検出する埋め込みセンサを使用して取得することができる。体の片側から送られる電流（手、前腕、足）、また対側の脚で検出されるまでにかかる時間、および身長、体重、年齢、性別などの測定基準とともに、肥満度指数の計算に使用することができる。体重は、全身用ＨＨＭＩスーツまたはストッキングの構成における表面、地面上の圧力によって測定することができる。この例示的な実施形態では、ＨＨＭＩは、体重と共に体脂肪、ＢＭＩ、除脂肪量、筋肉量、水分比を含む多くの測定値を測定するために使用される電子計量機の一種としてのデジタル目盛を装備することができる。さらに、センサは、ＨＨＭＩ所有者を識別するために埋め込まれ、ＨＩＩＰＡが管理する機密情報を含む特定の所有者の暗号化されたデータが、例えば、安全なネットワーク接続を介して送信される。
【０１２６】
心拍変動
埋め込みセンサの一例として、ポラールＨ７チェストストラップと呼ばれる製品に類似したセンサを使用して、例えば、心拍のＲ波の間の時間を監視および測定し、交感神経および副交感神経活性の増加を検出することができる。多汗症に伴う交感神経活動が亢進し、体温が正常である場合には、疾患、ストレス、低血糖を検出する第２レベルの分岐ロジックが組み込まれ得る。ＨＲＶは、身体がより多くのストレスに対処できるか、回復が必要かを検出するために使用できる。一例として、スポーツトレーニングでは、本明細書に列挙した一部または全部を含む埋め込みセンサを使用して、過剰トレーニングを検出し、トレーニング計画を最適化することができる。
【０１２７】
薬物送達
別の例として、埋め込みデバイスはイオン導入の形で薬物送達に使用でき、例えば、分極電流を用いて同様に帯電した薬剤を皮膚を通して血流に導入することができる。液体薬物は、正または負に帯電し、次いで、同じ極性電流を有する薬物を提供することにより、薬物を体内に押し込む。薬剤は、タイマーに応じて、または、血糖値または心拍などの検出状態に応じて、またはユーザの動作に応じて皮下に導入される。
【０１２８】
他の埋め込みデバイスは、例えば、ＧＰＳユニットを含むことができる。医療用途の例では、アルツハイマー病患者をＧＰＳを用いて追跡し、患者が徘徊したときに当局および家族に警告することができる。埋め込みＧＰＳはＷｉＦｉまたは携帯電話のホットスポット、衛星、その他の無線通信システムなどと接続でき、ユーザの位置を示す。この実施例では、個人を予め選択された座標セットの外側としてマークするＧＰＳ情報がある場合、警報が緊急要員を発動させ、警報の時点でＨＨＭＩから患者の座標も無線で受信する。
【０１２９】
その他の埋め込みデバイスは、危険警告（交通、危険、障害、危険物、放射線、毒物を含むがこれらに限定されない）に使用できる。身体障害者（聴覚障害、視覚障害、または車椅子使用者）はみな、触覚刺激を感じる能力を共有している。交差点歩行信号システムは、視覚および／または可聴情報と同様に無線データを送信する装備を保有できる。この例では、埋め込み機器またはユーザのスマートフォンまたは他の無線機器を使用して、データを受信し、本明細書に記載の機構、振動などを使用して触覚刺激として着用者に通信する。例えば、危険地域からの無線情報は、交差点停止／進行表示などの特定の情報を伝えることができる。オンボードマイクロプロセッサを設けて、情報伝達の既知の方法で刺激して特定の情報を着用者に提供し、適用すべき触覚刺激特性（パルス、強度、位置）を決定することができる。
【０１３０】
他の埋め込みデバイスは、例えば、保護（殺虫剤、メイスなどの攻撃反応、動作検知、攻撃犬に電気ショックを与える）することを意図したデバイスを含み得る。ＨＨＭＩユーザが発生させてスーツ内に保存された電力は、ユーザが選択して、軽い電気ショックを攻撃する犬に与えたり、バッテリーパックから送達することもできる。メイスはスリーブ内の容器に保存することができ、ユーザの手の動きによって装置がミストまたは標的スプレーを放出させる。再び、ハンドコマンドは、マイクロプロセッサによってＨＨＭＩに翻訳されて、ＨＨＭＩは指令を受信してメイス、電気ショック、襲撃を与える。既製の動作検出装置をＨＨＭＩにインストールすることができ、用途としては、狩猟、サファリ、暗いエリアを歩くことなどが考えられる。
【０１３１】
その他の用途
個人への脅威と警察への通信（窒息、落下）：センサは、個人が一定時間、腹臥位にあることを示す。呼吸や血圧の急激な上昇は、窒息などの外傷を示す。循環および圧迫ストッキング：ＴＥＮＳ筋肉刺激を遠位から近位への波パルスにおいて使用して、循環器系疾患の患者の長時間の乗車、飛行、または日中、脚の循環を補助する。ＤＶＴの予防。
【０１３２】
運動性能の増強
競技前の運動単位の補強および組織の興奮を増加させる筋力プライミングを行う。ヘンネマンの大きさの原理：最小の活性化レベルでは、最小の運動単位だけしか集められず、最小の力しか生成されない。この活性化レベルが増加すると、より大きな運動単位の補充閾値を超え、より多くの運動単位が補充され、連続的により大きな力および動力が生成される。中枢神経系から運動単位に至るまでのレートコーディングまたはシグナリングの周波数は体力の発生に欠かせない要素である。信号周波数を増加させると、運動単位の発射頻度が増加し、力が段階的かつ連続的に増加するため、体力の発生を増加させることができる。
【０１３３】
機能的動作スクリーニング
ＨＨＭＩスーツまたは衣服は、事前に試験された一連の動作中にＥＭＧを評価できる。このスーツは、動きの画面全体を通して筋肉活動の対称性をマッピングし、アクセスすることができる。これは、アスリートまたは個人の基準として機能し、シーズン中には、筋肉のアンバランスによる怪我を引き起こす可能性のある代償性のパターンを除外するために再テストを行うことができる。傷害リスク管理と過剰トレーニング監視のためのツールは、負傷後の復帰には非常に実用的である。これは頭部外傷スクリーニングに利用できる。
【０１３４】
神経補綴用スリーブ
「スリーブ」の双方向性の性質を利用して、近位筋からの神経インパルスを検出し、遠位補綴物を制御することができる。例として、肘切断者の切断部位の下のＨＨＭＩ肩帯が挙げられる。肩をすくめている間の上部僧帽筋の動作は、人工手首を曲げる信号を与えることができた。ロボット義手の指に力センサを使用すると、触覚フィードバックが肩帯に伝わる。これにより、義手からユーザへの皮膚フィードバックが可能になる。ロボット義手からの圧力を感知するこの能力は、器用さと精密な運動制御を得る能力を向上させる。
【０１３５】
心房細動検出キナプティックシャツ
シャツの左胸筋の下に導電性インクセンサーが付いている。このセンサは、心拍を誘発する電気的インパルスを検出する。体温センサはシャツの脇の下にも埋め込まれる。携帯電話のアプリや時計のような機器で、収集されたデータを分析し、心房細動など（限定せず）の異常な心拍リズムを着用者に警告する。このアプリは、ユーザや周囲の人に緊急事態を知らせる。アプリは９１１に連絡して、事象の場所、シャツを着ている人の身元、体温や心拍数などの生体反応を伝えることができる。
【０１３６】
姿勢矯正シャツ
アッパークロス症候群は、肩、首、背中に不快感を与える一般的な症状である。胸椎後弯を伴う前方頭部位は、一般的な身体姿勢特性の２つである。この位置では、後頸部の筋肉組織は短い硬直した位置にあり、上部僧帽筋は、固まった状態で存在する傾向がある（増加傾向）。これにより、前傾姿勢が生じる。前胸部の筋肉も緊張した短い位置にあり、前肩のような状態となる。この姿勢強化に対抗するために、肩甲骨抑制器とリトラクタが必要であり、胸筋と上部僧帽筋のストレッチが必要である。このシャツには、適切な姿勢を維持するために正しい筋肉を活性化する神経筋刺激を作り出す導電性インク電極が付いている。このシャツは、ブルートゥース機器を使って無線で制御され、ユーザは強度、施術時間、起動位置を調整する。
【０１３７】
仮想トレーナーアプリを備えた運動スーツ
ＨＨＭＩの実施形態の薄型スパンデックス型材料は、導電性インクＥＭＧセンサおよびＴＥＮＳ信号印加電極、ならびに戦略的にマッピングされた解剖学的ランドマーク上に配置された１つ以上の加速度計を含み得る埋め込みセンサ、検出器およびトランスデューサを含む。エクササイズのユーザには、スマートフォンのアプリ上に表示される一連のエクササイズが案内される。エクササイズのユーザは、仮想トレーナーの動きを模倣すると同時に、それらが実行されているのを見る。ＨＨＭＩ衣服は、正しいフォームを確実にするために、エクササイザの筋肉の発火と関節の位置を監視することができる。このスーツは、仮想トレーナーの動きとエクササイザの動きが同様であるかどうかを検知できる。間違った動きをした場合、仮想トレーナーは、修正キューを与えることができ、および／またはアプリケーションを介して、適切なＴＥＮＳ信号が正しい動きに向けて運動を促すことができる。
【０１３８】
代理の娯楽体験
ＨＨＭＩを着用している有名人のフォローなど、ソーシャルメディアで予定されているイベントを購入することができる。たとえば、有名人はＨＨＭＩを着用し、ＮｉｋｏｎＫｅｙＭｉｓｓｉｏｎ３６０などの３６０度高精細カメラを装備している。有名人、または追跡されフォローされる他の人物または物体は、この装置を、例えば、オスカー後のパーティーに着用する。感触、聴覚、および視覚データは、マイクロプロセッサ、メモリなどによって取得され、インターネットなどのネットワーク接続を介して、ソーシャルメディアプラットフォームに無線で送信される。ソーシャルメディアルプラットフォームは、例えば、Ｔｗｉｔｔｅｒ、スナップチャット、Ｆａｃｅｂｏｏｋなどの属性のいくつかを有するが、大量のデータをストリームするために構築されたより頑丈なアプリケーションおよびインターフェースを有する。さらに、または代替的に、圧縮技術を使用して、必要とされる触覚、聴覚および視覚データの伝送を容易にすることができる。システム構造は、イベントでのデータ（例えば、光景と音、加えて、握手、アイテムを持ち上げる、アイテムを手放す、歩行、抱擁などの触覚キュー）を取得し、このデータをＳＡＮまたは仮想マシンクラスタに接続されたローカルストレージに無線で送信する。使用を制御するために、購入者または代理の娯楽体験の他のユーザは、指紋または装置のシリアル番号のような固有の触覚識別に基づいて情報をストリーミングすることができる。この情報はサービスとしてのデータとして、あるいはフォローされる人からフォローしている人へのツイートの流れと同様に流される。ユーザは視覚と聴覚のキューのための拡張または仮想現実システムを備えたＨＨＭＩ衣服を着用する。イベントはｔｗｉｔｔｅｒアカウントのフォローとは異なり、スケジュールされたフォローイベントには開始日時と終了日時があり、その後、イベントでフォローしていた有名人に流されていたデータは、イベントの終了時に停止する。代理の娯楽体験の別の例では、パフォーマー（例えば、芸能人）がＨＨＭＩと高解像度カメラを着用し、演奏中にパフォーマーの経験の視覚的、聴覚的、触覚的キューが無線で送信される。仮想コンサートの参加者も同様に、遠隔性を経験するためにＨＨＭＩ衣服とＡＲ／ＶＲシステムを身に着けている。芸能人による小道具または器具の使用の触覚キューは処理され、ＳＡＮまたはローカルストレージにアップロードされ、例えば、Ｆａｃｔｕａｌのようなサービスプロバイダとしてデータからデータへと受け渡す仮想機械のクラウドクラスタにデータが送信される。演奏者が楽器を演奏すると、演奏者が着用したＨＨＭＩ衣服は、前述の方法により触覚データを仮想演奏者に送信し、演奏中の演奏者の位置および使用は、仮想演奏者により感じられる。その参加者がドラムキットのところに座っていたり、ギターを持っていたりすると、楽器演奏の習熟度がかなり低いことが、仮想参加者ＨＨＭＩによって再現される可能性が高い。
【０１３９】
一例として、ユーザは、友人が行くまたは行かないイベントに参加することができる。この場合、ＨＨＭＩを着用した友人がイベントに参加する。ユーザはソーシャルメディアに関連する例に従って友人をフォローする。ＨＨＭＩ衣服は、仮想体験に深く没入することを支援する。イベントは、予め記憶された情報であってもよいし、イベントの実際のタイミングと同時に受信される情報であってもよい。例えば、ネットワーク化された仮想マシンを割り当て、イベント開始を待ち、データを処理して、サービスとしてのデータまたはストリーム化データエンジンと関連して、仮想の参加者への送信を管理することができる。
【０１４０】
もちろん、これはイベントに限定されるものではなく、他人をフォローし、彼らが感じていることを体験したいと願うことは多くの状況下で望まれる。たとえば車椅子に乗った人がアパラチアのトレイルハイキングを体験できる。ＨＨＭＩ事象は、個人またはグループによってスケジュールされ、従うことができる。仮想現実チェア。例えば、映画館の椅子のような仮想現実チェアに、カバー型のＨＨＭＩ構造を備えてもよいし、映画館に行く人はＨＨＭＩ衣料を着て劇場に行ってもよい。椅子および／または衣服は、触覚、視覚および音声データを受信して印加するように構成され、例えば、３Ｄ映画のためにより没入的な体験を生成する。
【０１４１】
実際の俳優がＨＨＭＩ衣服を着て、映画のシーンの動きに沿って記録することにより映画を作ることができる。シーン内の俳優の動きを触覚データに変換し、映画や娯楽の最終作品にデータを追加してストリーミングして、ＨＨＭＩまたは触覚スリーブを着用した視聴者に無線で伝達し、後に映画データに埋め込まれたコードから無線で視聴者が着用したＨＨＭＩ衣服により解釈されて、視聴者に伝えられる。さらに、または代替的に、アニメーショングラフィックスまたはＣＧＩなどの追加データを、上映中に視聴者に無線送信するために、ムービーデータにコード化された触覚キューと同期させることができる。
【０１４２】
観客フィードバック
データは、データベースおよび／またはビッグ・データ分析のために収集されて、娯楽産業業者等が、映画シーンに対する人々の反応に関する詳細を理解するために使用することができる。例えば、視聴された対象は刺激的であったか、そして研究グループの測定は、ほとんどの視聴者が、ＨＨＭＩ測定が行われたために高い興奮を示した濃密な泡の中にあったか、ということを確認し、分析した。ＨＨＭＩは、着用者の身体の間にデータ収集の着用可能な膜を作成し、これにより、ビッグデータ収集保存および分析のためのあらゆる方式のデータを検出し、理解し、処理し、保存する。ＨＨＭＩによって収集されたデータは、人間をＩＯＴ（モノのインターネット）の一部とし、実際には新しいタイプのデータ領域であるＩＯＨ（人間のインターネット）を作成する。収集データは、心拍数、血圧、汗、脳波などを検出することによって達成される。娯楽その他の鑑賞可能な素材を鑑賞している人の身体内の反応を監視するバイオセンサチップから、および検出用乾電極から、その材料に対する反応を測定するためにデータ収集が望まれるデータを受信する。拡張現実および仮想現実視覚および聴覚システムと組み合わせて、ＨＨＭＩは、着用者の身体と無線検出点との間の着用可能な電子データ収集膜または層として使用される。匿名（または暗号化）データは、マイクロプロセッサによってまとめられ、クラウドに接続されたＳＡＮストレージアレイ（ランダム・アクセスの許可）、またはローカルアレイ、またはＯｒａｃｌｅ、ＳＱＬ、Ｓｙｂａｓｅ、および／またはその他のＤＢ上にある収集されたデータのＤＢを含むローカルまたはクラウド内に移され、ソートされるデータに応じて、ＡＩまたはスマート安定または不安定なソートアルゴリズム、分割統治法、ツリーソート、バーストソート、ランダム化、または存在しない、または他の任意の既存または未来の選別アルゴリズムなどの必要なアルゴリズムを使用するＶＭｗａｒｅ（または同様の技術）仮想マシンのクラスタ内またはクラスタによってリアルタイムデータ分析を実行することができる。その後、データは編成され、編成されたデータはＨＤＦＳと同様に格納される。ＨＤＦＳは、複数のマシンにまたがって大きなファイル（通常はギガバイトからテラバイトの範囲）を格納する。その後、ソートされたデータは、一部を挙げると、ＳＡＳ、Ｄａｔａｓｐｏｒａ，ＣｌｅａｒＳｔｏｒｙおよびＯｐｅｒａなどの技術によって分析される。得られたデータは、サービス（例：ＷｉｎｄｏｗｓＡｚｕｒｅで使用するＨＤＦＳ  Ｍａｐ−ＲｅｄｕｃｅまたはＡｐａｃｈｅＳｐａｒｋ）として、またはデータ・レポート、視覚化されたデータ、分析データなどの従来のデータ形式として、データ提供される。データセットには、予測分析、反応分析、感覚と反応、行動の洞察、リスク分析、クエリベースのデータレポート、シミュレーションベースのデータレポート、リアルタイムまたは保存、病気の傾向、ＨＨＭＩユーザの健康、健康人口統計、旅行先の人気、人口統計などが含まれる。（注：無線送信の前に、ＨＨＭＩでデータの暗号化を行う必要があると考えられる。）
【０１４３】
強化された対人関係経験
対人関係の経験は、ＶＲと触覚設備によって、距離を越えたあらゆる相互作用の方法にまで強化されている。例えば、限定するものではないが、チャット、デートサイト、アダルト電話、近所にはいないが問題に対処するのに最も適したセラピストとの面談、商用、手をつないで仮想の風景を歩くこと、セラピストと患者が遠く離れている遠隔地での理学療法、母親との会話とハグを必要とする若い大学生などが挙げられる。機密データの場合、セラピストがデータトンネルを直接ＨＨＭＩに作成し、所有者を知るために、ＨＨＭＩが保存する指紋によってのみ暗号化が解除される。トンネルはポイントツーポイントのＶＰＮであり、暗号化されているか、あるいは非暗号化データがその間を移動する。拡張現実、仮想現実ヘッドセットおよびギア、聴覚コンポーネント、およびＨＨＭＩを介して、遠隔地で没入型（例えば）治療セッションが行われ、データは、Ｏｒａｃｌｅクラウドマシンの場合と同様に、専用のＳＡＮまたはラック内のローカルストレージに接続された仮想マシンのクラスタ内の予約用（ＪＦＣ）に確保されたＣＰＵパワーセットに無線でアップロードされる。セラピストが訪問する場合、暗号化されたデータは、介護者のサイトの無線ポイントにトンネルされ、次いで、指紋などの固有の認識に基づいて復号されたセラピストＨＨＭＩ上のマイクロプロセッサに無線でダウンロードされる。ＨＨＭＩグローブでは、指は常に表面と接触しており、接触が切断されると、データは停止し、ＶＰＮトンネルが閉じる。宇宙飛行士や、ほとんどの人が決して経験しないような活動を行う人たちも、同様にＶＲで経験することができ、ＨＨＭＩによっていくぶん高められる。他の惑星や軌道上で活動する無人機やロボットを使えば、地球外環境の仮想体験ができる。
【０１４４】
いろいろな生物がいるので、体験してみると面白いかもしれない。例えばライオン。またはイルカ。イルカが海を泳ぎ、他のイルカや環境との関わりを体験すること。ＶＲを使った触覚的な方法で、ソナーの知覚を体験できるかもしれない。隔離タンクに浮いている様態。イルカにはＨＨＭＩとセンサが装備され、海を泳いでいる感覚を衛星に無線で送信したり、おそらくはソナーの知覚を送信してインターネットに送信したり、ＨＨＭＩを購入した人にＩＤやシリアルナンバーなどを送信したりできる。ソナーの知覚は、今日ソナー機器を使うときと同じように、マイクロプロセッサによって解釈することができる。これは、軍事化することができた。イルカは水中スパイ活動が行われるように制御することができる。
【０１４５】
不安障害の軽減
不安障害の患者は、本発明によって助けられ得る。ＨＨＭＩは、マッサージ体験を提供するソフトウェアおよびハードウェアで構成することができ、ＨＨＭＩ内の電極およびＴＥＮＳタイプの電気分解の使用を介して個々のレベルで、温感、不安が低減される予め測定された閾値まで計測された弱い電気刺激など、他の弛緩誘発の可能性を含むことができる。拡張現実、仮想現実ヘッドセットおよび聴覚に関連して、患者をリラックスさせるために平和な場面を提示することができた。
【０１４６】
ウェイトリフティングシミュレーション
ＨＨＭＩはウェイトリフティングをシミュレートでき、ポンド測定に換算できる、自身の筋肉への対抗力を生成可能である。例えば、カーリング動作をしようとしている間、ＨＨＭＩスリーブはそのユーザの動作に抵抗する。運動中に、ＨＨＭＩの対抗に対する抵抗のレベルに基づいて、体の動きのデータを記録し、強度や筋肉密度などの外挿を描くことができる。仮想的な運動指導／インストラクターが生成され、全身型の触覚デバイスあらゆる種類のフィードバックとトレーニング、さらにはダイエットの提案をする。
【０１４７】
遊園地の乗物
遊園地の乗物であるゴーストツアーでは、参加者がＨＨＭＩを着用して、視覚と聴覚を交差する刺激により「怖がる」。ホロデッキ型の体験は、ゲーム、サポートフォーラム、学習フォーラムなど、（購入の証拠となる）指紋によってトンネルされる無線仮想世界で起こる。ゴーストツアーや恐怖体験ツアーの乗物では、乗り手や参加者に何らかの形のＨＨＭＩが装備され、その内部マイクロプロセッサは、例えば、ゴーストツアーに参加する人が目に見えない存在に捕らえられたと感じるように、乗物やツアーの特定のポイントでＨＨＭＩ着用者の筋肉組織に刺激を与えるように指令される。ＶＲヘルメットによって視覚的に送達される、乗り手が座る椅子が経路の地図に従って揺れ動き、傾斜する、ローラーコースターなどの仮想的な乗物では、乗り手がＨＨＭＩを着用するか、または椅子自体にＨＨＭＩが装備され、それにより身体の圧力がそれらを送受信電極および回路と密接に接触させ、知覚事象のためのデータを、仮想アミューズメントまたはゴーストツアーの台本に基づいて無線または無線で送ることができる。無人機操縦者（または任意の乗物の任意の操縦者）が、他国、州、精神状態（敵）、水上などのＧＰＳポイントを横切るときの、ＨＨＭＩを介した刺激。または、ＧＰＳの危険ポイント（火山）への接近。
【０１４８】
深層没入型トレーニング
ＶＲまたはＡＲシステムには、観客や他のパフォーマーを示すコンピュータ生成シーンを含めることができる。例えば、ユーザは、公開演説の経験を示すことができ、ライブ聴衆の前にいるかのようにプレゼンテーションをリハーサルすることができる。仮想観客は、ライブプレゼンテーション中に予想されるのと同様の観客を表すことができる視覚的および聴覚的キューを提供する。ミュージシャンは、実際のおよび／または仮想のバンドメンバーと演奏することができ、実際の現実世界の演奏の光景および音を体験することもできる。漫才師、俳優、司祭、実業家、政治家、学校教師、学生、または生の聴衆の前に研修生を配置する他の役目を与えて訓練する経験を創造することができる。テレプロンプターや演壇など、実際のまたは仮想の小道具、およびセットとシーンの要素を、体験に含めることができる。ＨＨＭＩは、接触と動作のフィードバックと感覚を含み、訓練生がより深く訓練に没頭し、意図された訓練に役立つ経験を提供するよう使用することができる。
【０１４９】
第一応答者の内側グローブ
キナプティック双方向パッドを手のひらと指の部分に有するグローブ。手の領域の背面には、内蔵ＬＣＤおよび／または携帯電話を固定してＢＬＥまたはＷＩＦＩ（または「その他」の無線）を介してグローブに接続するためのアタッチメントポイントが設けられる。グローブを使用して、筋肉活動、ＥＭＧ、ＥＫＧ、皮膚温度、Ｏ２レベル、ガルバニック皮膚反応、超音波ナロービーム画像などを「検出」し、「印加」モードでは、和らげるＴＥＮＳとＥＭＳを印加してリラックスとマッサージを筋肉に適用する。このタイプのグローブには多くのの用途がある。例えば、「第一応答者」の場合、このグローブは、心拍数、呼吸、および他の「生活反応」を検出するために使用することができ、一方で、第一応答者は、通常どおりに手を使用することができる。マッサージ師によって使用されると、これらのグローブは、通常のマッサージ治療活動の間、筋肉の「深部マッサージ」と刺激を可能にする。加えて、マッサージ師が筋肉の活動および反応（印加／検出）を測定することを可能にし、おそらく最終的には、患者の局所的な疼痛領域などに対するある程度の追加の洞察を可能にする。
【０１５０】
例えば、図２５（ａ）および図２９（ｄ）に示されるように、非限定的な例示的実施形態によれば、装置は、ハウジングおよびハウジングによって支持可能な少なくとも１つの電極を有する。少なくとも１つの電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加するためのものである。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接するハウジングによって支持され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって押し付ける。
【０１５１】
電極インサートは、ハウジングによって支持可能であり、かつハウジングから分離されて設けられる。すなわち、電極インサートとハウジングとは別個の構成要素であって、インサートをハウジングに対して位置決めして、個々のユーザまたは特定の用途のための人間工学的または他の適用要素の利用を可能とする。電極インサートは、少なくとも１つの電極を含む。
【０１５２】
電極インサートは、さらに、少なくとも１つの付勢部材を含むことができる。電極インサートとハウジングとは相互作用して、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚と電気的に接触させて協働的に保持する。例えば、本明細書に示される例示的な実施形態では、電極インサートは、ハウジングによってユーザの皮膚に対して密着して保持される。ハウジングは、電極インサートに締め付け力を加えるための柔軟性織物を備え、少なくとも１つの付勢部材と協働して、ユーザの皮膚と電気的に接触している少なくとも１つの電極を保持して押し付けるよう作用させることができる。
【０１５３】
少なくとも１つの電極は、ハウジングおよび電極インサートの少なくとも１つに縫い込まれた導電性織物電極を含むことができる。少なくとも１つの電極は、デジタルインクジェット印刷、スクリーン印刷、ドクターブレード法、スタンピング、ディップコーティングおよび導電性インクのスプレー塗装のうちの少なくとも１つによって形成される乾電極を含むことができる。付勢部材は、空気ブラダ、発泡体ブロック、ワイヤスプリング、および柔軟性織物のうちの少なくとも１つを含むことができる。空気ブラダの容積（よって付勢力として加わる圧力）は、例えば空気ポンプを用いて調節可能である。ハウジングと電極インサートとの間に追加の付勢部材を設けて、特定のユーザの身体、好み、または本発明の電気信号検出器および／または印加システムの特定の用途に合わせたカスタムフィットを提供することができる。
【０１５４】
本発明の電気信号検出器および／または印加システムは、例えば、ハウジング基板を設けることによって製造することができる。少なくとも１つの電極がハウジング基板に固定され、少なくとも１つの電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加するためのものである。ハウジング基板には、少なくとも１つの付勢部材が固定されている。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接して配置され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって押し付ける。例えば、付勢部材および電極の組み合わせを形成し、これを他の電極とともに、および／または電極インサートに形成または固定された付勢部材と共にハウジング基板に形成および／または固定することができる。
【０１５５】
少なくとも１つの電極は、印刷媒体上に予め印刷された乾電極を含むことができ、少なくとも１つの電極は、印刷媒体をハウジング基板に接着することによってハウジング基板に固定される。少なくとも１つの電極は、ハウジング基板上に乾電極を印刷することによって、ハウジング基板および／または電極インサートに固定された乾電極を含むことができる。
【０１５６】
付勢部材は、対応する電極をユーザの皮膚に向けて押し付けるように構成され、寸法決めされたそれぞれの発泡体ブロックであってもよい。ハウジング基板内および／または電極インサート内にキャビティを形成することができる。キャビティは、対応する電極に隣接して配置される。少なくとも１つの付勢部材は、付勢に有効なキャビティ内に収容されるように構成されかつ寸法決めされた圧縮性ブロックを含む。
【０１５７】
例えば、図３０（ａ）から図３７（ｂ）に示される非限定的な例示的実施形態によれば、痛みを緩和するために、ユーザの皮膚に電気刺激を印加するための装置が提供される。装置は、ハウジングと、ハウジングに支持されユーザの皮膚に刺激電気信号を印加するための少なくとも１つの電極を有する。少なくとも１つの付勢部材は、少なくとも１つの電極に隣接するハウジングによって支持され、少なくとも１つの電極をユーザの皮膚に向かって押し付ける。図３８は、電気信号検出器および／または印加システムの一実施形態の分解図である。図３９（ａ）は、乾電極ユニットを有する手首スリーブを示す代替実施形態を示す。図３９（ｂ）は乾電極ユニットの前面と背面を示す。乾電極ユニットは、手首スリーブの内側のベルクロループ生地と適合するベルクロフックパッチを有する。印刷された乾電極パターンは、プレスフィット接続スナップで終了する。スナップは、経皮的電気神経刺激信号を印加するＴＥＮＳユニットに接続するワイヤに接続する。一対の乾電極ユニットは、スナップコネクタにスナップ結合するワイヤを介してＴＥＮＳユニットに接続される。各電極ユニットは、少なくとも１つの電極が刺激電気信号をユーザの皮膚に印加するためのハウジングによって支持されるよう構成されている。使用時には、乾電極ユニットは、ベルクロパッチにより手首スリーブに固定され、発泡体ブロック付勢部材が、印刷電極をユーザの皮膚に向かって付勢する。
【０１５８】
図４０（ａ）は、電気信号検出器および／または印加システムのための電極パターンを示す。図４０（ｂ）は、電気信号検出器および／または印加システムの電極を示すために裏返しにされたジェスチャ制御カフを示す。少なくとも１つの電極は、ハウジングによって支持された複数の個別アドレス可能電極を含むことができる。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をユーザの皮膚に印加すること、およびユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することのうちの少なくとも１つを行うためのものである。生体計測電気信号を検出するための信号検出器および刺激電気信号を生成するための信号発生器のうちの少なくとも１つを含む。複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定するための電極多重回路は、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングする行程と、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングする行程とのうちの少なくとも１つによって、個別アドレス可能電極にアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、電極多重回路のうちの少なくとも１つを制御する。
【０１５９】
マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、ユーザの皮膚からの生体計測電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上の電極を介して信号検出器に順次ルーティングする。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、ユーザの皮膚からの生体計測電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上の電極を介して信号検出器に順次ルーティングする。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、信号発生器からの刺激電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して同時にユーザの皮膚にルーティングする。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、信号発生器からの刺激電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚に順次ルーティングする。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、信号発生器からの刺激電気信号を、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して同時にユーザの皮膚にルーティングする。
【０１６０】
マイクロプロセッサによって制御される信号多重回路は、電気信号を電極多重回路を介して信号発生器からユーザの皮膚へ、および電極多重回路を介してユーザの皮膚から信号検出器へとルーティングするために提供することができる。マイクロプロセッサによって制御されるメモリを設けて、生体計測電気信号に依存するデータを保存することができ、また、保存したデータを遠隔ネットワーク装置で解析するために送信する通信モジュールを備えることができる。ハウジングは柔軟性織物材料から構成することができ、個別アドレス可能電極は、柔軟性導電性インクを印刷することによってハウジングおよび／または電極インサート上に形成された乾電極である。複数の個別アドレス可能電極のうち、１つの同じ個別アドレス可能電極によって、皮膚からの生体計測電気信号を検出し、刺激電気信号を皮膚に印加することができる。
【０１６１】
マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、生体計測電気信号の信号検出器による検出に有効なサンプリング・レートで、生体計測電気信号をユーザの２つ以上の筋肉からの筋肉収縮を示す皮下運動単位から生じる筋電図信号としてサンプリングするために、複数の電極をアドレスさせる。マイクロプロセッサは、電極多重回路を制御して、ユーザの筋肉の不随意収縮を引き起こすのに有効なパルス速度で、印加パルスとして刺激電気信号を印加するために複数の電極をアドレスする。マイクロプロセッサは電極多重回路を制御して、連続的および／または同時に、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングする行程と、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して信号発生器からの刺激電気信号をユーザの皮膚にルーティングする行程とのうちの少なくとも一方によって、個別アドレス可能電極にアドレス指定する。慣性測定ユニット、加速度計、センサ、検出器、およびトランスデューサのうちの少なくとも１つも、ハウジングによって支持されてもよい。
【０１６２】
図４２（ａ）は、材料スタックおよびＨＨＭＩとユーザの皮膚との間の界面を示す断面図である。図４２（ｂ）は、個別アドレス可能電極の多数のアレイを示すスリーブの一部を示す。図４３は、同期データを送受信するための通信ネットワーク要素（ＲＦ）を含む、繰り返し可能モジュールを示す概略図である。モジュールは、他の構成要素の要素を制御するマイクロプロセッサを含む。一例として、マイクロプロセッサを使用して、ユーザとの間で電気信号の検出および印加を同期させることができ、（ユーザから離れた、または、ユーザが着用した）集中型ＣＰＵの制御下にある多数の他のモジュールと協調して使用することができる。一例として、ＷＳ２８１１型のマイクロコントローラを使用して、シリアルビットストリームからデータ（ＤＩＮ）を受信し、その制御下にあるコンポーネント（例えば、マルチプレックススイッチユニット、トライアック、トランジスタなど）に関するデータを取り去ることができる。これらの構成要素は、例えば、ユーザの皮膚への／皮膚からの電気信号の印加または検出を維持することができる。単一のＴＥＮＳユニットおよび／または単一のＥＭＧユニットによって処理される電極の数は非常に大きく、数十、数百、あるいは数千もの個別アドレス可能電極が、マイクロプロセッサ制御下の単一のＴＥＮＳユニットまたはＥＭＧユニットによって処理することができる。システム全体（例えば、全身触覚スーツ）は、例えば、レギンス上の多数の電極が、比較的少数のＴＥＮＳおよび／またはＥＭＧユニットを別々に制御および処理するように構成され得る。トルソースーツは、中央ＣＰＵを介して同期された２つの着用可能な衣服、すなわちレギンスおよびトルソースーツと共に、電極、制御回路等の別個の構成を有することができる。
【０１６３】
オン状態にあるとき、印加された電気信号の電流の流れの方向が、正または負のうちの少なくとも１つを選択できるように、電極は個々にアドレス可能であってもよい。生物学的要素は、ユーザの筋肉、神経、リンパ、器官、皮膚、感覚および他の生物学的システムの少なくとも１つの要素を含むことができる。電極は、パルス幅変調に従って個別にアドレス可能であってもよく、少なくとも１つの電極を通って生物学的要素に流れる印加電気信号の有効な電気エネルギーを、パルス幅変調なしの印加電気信号に対して独立して減少させることができる。筋肉と神経の反応は、印加されたパルス電気信号を統合する傾向がある。
【０１６４】
複数の電極のうちの別の電極は、パルス幅変調に従って個別にアドレス可能であってもよく、これにより、他の電極を通って生物学的要素に流れる印加電気信号の有効な電気エネルギーが、第一の電極を通って生物学的要素に流れる印加電気信号の有効な電気エネルギーと異なる。これにより、生物学的要素の異なる領域が、同じ印加電気信号の異なる有効電気エネルギーを受け取ることができる。複数の電極の一部は、生物学的要素の標的領域に適合する電極パターンを形成するグループとして選択的に駆動されてもよい。
【０１６５】
トランジスタを使用して、コントローラの制御下で触覚信号を切り替えることができる。よって、コントローラはマイクロプロセッサによって制御される。コントローラおよびマイクロプロセッサは、一体化されていても、分離されていてもよい。例えば、マイクロプロセッサは、スマートフォンまたは他の容易に入手可能な電子装置であってもよく、または専用装置であってもよい。コントローラは、電極または電極群に関連付けられた、ＨＨＭＩの可撓性回路層内に配置された小型集積回路デバイスであってもよい。電気信号は、コンピュータ制御され連続的に生成された電気信号としてユーザによって受信される触覚感覚キューとして適用され得る。
【０１６６】
電気信号の発動はコンピュータ制御され連続的に生成された電気信号に依存する所定の運動を有する不随意の身体部分運動と、コンピュータ制御され連続的に生成された電気信号に依存する所定の接触感覚を有する知覚のうちの少なくとも１つを引き起こすことができる。
【０１６７】
医療用の例では、不随意の振戦運動の開始が、筋肉および神経の電気的活動を増幅させることによって、身体部分（例えば、パーキンソン病患者の腕／手の振戦）において検出される。そして、この検出された電気的活動を用いて電気信号の特性を決定し、この電気信号を筋肉および神経に戻して振戦運動を軽減する。電気信号は皮膚との表面接触を通じて検出され、伝達される。この製品はワイヤレスで着用可能な電子機器であり、化学物質や侵襲的で危険な処置を必要としない。
【０１６８】
ＷＳ２８１２などのドライバを使用すると、Ａｒｄｕｉｎｏなどのソフトウェアや回路デバイスをＨＨＭＩの使用に簡単に適応させることができるため、開発が迅速化され、オープンソースの発展の可能性が高まるという利点がある。電気回路は、印加される電気信号が常に安全制約内にあることを保証するためのレギュレータを含むことができる。別の類似の例示的なドライバとして、ＷＳ２８１１の８ビットＰＷＭドライバは、三つのＬＥＤ（ＲＧＢ）チャネル（合計２４ビット）を制御し、本明細書に示される電気回路の発明的概念のいくつかを説明するのに有用な構成および機能を有する潜在的な集積回路を提供する。これらの例示的なドライバの使用は、例示的な目的のためであり、他にも使用可能な個別の電子機器および統合された解決策が存在する。
【０１６９】
視覚の持続性と同様に、検出され印加される信号は、平滑に見える正確な不随意の筋肉パルスを引き起こすのに有効な筋肉活動／検出およびパルスを表すサンプルであり得る。印加信号は、例えば、変化するＰＷＭパルスが、ユーザの皮膚のほぼ瞬間的に変化する位置および表面積に様々な有効強度で印加され得るように、必要に応じて複雑であり得る。
【０１７０】
触覚感覚キューは、温度受容器、光受容器、機械受容器および化学受容器を含む少なくとも１つの受容器を含むユーザの体性感覚系を刺激することによって、ユーザに固有感覚、機械受容、熱感知、侵害受容の少なくとも１つの経験を知覚させることができる。触覚感覚キューは、時系列データに依存して同期して生成され得る。電気信号は、不随意な身体部分の動きと接触感覚に関連するユーザによる知覚の両方を同時に刺激する。
【０１７１】
触覚電気信号は、特定の電極においてパルスとして印加される、変化する有効電気エネルギーを有する複雑な電気特性を有するように印加されて、正確な動きおよび知覚される感覚を生じさせることができる。同じ電極を使用して、コントローラまたはマイクロプロセッサによって生成された電気信号を印加し、筋運動記録データを検出することができる。マイクロプロセッサは、電子回路を制御して触覚信号を選択的に電極に印加させ、筋運動記録データは同じ電極から選択的に検出される。
【０１７２】
ＨＨＭＩは、患者の体の正確な位置および大きさに適合する局所化されたグループを形成するために個々にアドレス可能な多くの小型電極を有し、正確に標的化された電気信号を最適に適用し、指、腕および手の動きといった微妙な動きを制御する。図示されているように、腕の骨部分に配置された接地電極または参照（ＲＥＦ）電極を含むことができる異なるアドレス指定スキームを使用して、コンピュータ生成信号を印加する同じ電極が、駆動回路およびソフトウェアによって局所的にグループ化され、分離された筋肉および神経に検出領域を形成する。
【０１７３】
人と機械の間の膜としてのＨＨＭＩ技術の利用は、ＵＡＶの大群に応用できる。たとえば、紛争地帯である可能性がある広域紛争地帯のパトロールには、多数の無人機部隊が出動できる。各部隊は、マスター無人機を制御する、戦場から離れた位置にいる各兵士によって指揮されることができ、その部隊の残りの無人機は、編成されたマスター無人機に沿って半自立的に飛行することができる。紛争地帯が特定されると、この無人機部隊は他の航空兵に代わって個々の無人機を指揮し、部隊中の各無人機は即座に所定の位置に配置され、人間の「脳」が遠隔の無人機と交信して集中的な制御を行い、紛争地帯への組織的な対応を行う。他の航空兵は、他の戦隊操縦士（無人機部隊をホバリングさせたままにしたり、自動操縦させて紛争地帯に結集させたりする）であってもよいし、地理的に離れた場所にいる追加要員であってもよい。
【０１７４】
例えば、ＨＨＭＩ／ＶＲ一人称視点は、遠隔オペレータに非常に近距離の無人機（悪者と比較して）を制御させ、状況認識をＶＲ全体に没入させる。これを兵士オペレータ部隊と組み合わせる。この兵士オペレータは、半自律型無人機９機からなる飛行隊を指揮すれば、９の命を持つ猫のようなものである。ＭＶＰの焦点は、ＨＨＭＩ膜（ＨＨＭＩ着用可能な電子衣服は、痛み緩和スリーブの乾電極インサート上に構築される）の問題を解決しなければならないために保留される。
【０１７５】
図４４（ａ）から図５３は、着用可能な電子機器の電極を作製する方法の例示的実施形態を示す。接着印刷媒体層が提供される。印刷媒体層の上面に表面処理が施される。柔軟性導電性インクが印刷媒体層上に堆積される。柔軟性導電性インクは、バインダ中に配置された導電性粒子を含む。印刷媒体層の上面と柔軟性導電性インクとの間には拡散接合が形成されている。表面処理により、拡散接合の形成が促進される。
【０１７６】
接着印刷媒体層は、キャリア基板上に材料のロールとして設けることができる。上面に表面処理を施し、柔軟性導電性インクを堆積させ、拡散接合を形成する工程は、ロールツーロール法で順次行うことができる。表面処理は、印刷媒体層の上面の熱および溶媒軟化のうちの少なくとも１つを含むことができる。拡散接合は、熱処理または加圧操作の少なくとも一方によって形成することができる。拡散接合は９５°Ｃ以上の熱処理温度で形成できる。
【０１７７】
表面処理および堆積のうちの少なくとも１つは、スプレーコーティング、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷、輪転グラビア印刷、オフセット印刷およびデジタル印刷のうちの少なくとも１つを用いて行うことができる。拡散接合は、接着印刷媒体層の軟化点よりも高い熱処理温度で形成することができる。拡散接合は、１１０°Ｃ〜１６５°Ｃの熱処理温度および２．８ｂａｒ〜４．２ｂａｒの圧力で形成することができる。表面処理は、上面を軟化させることを含み、拡散接合は、熱および圧力下で軟化した上面にバインダおよび導電性粒子を押し付けることによって形成される。
【０１７８】
表面処理は、溶媒を上面に適用することを含み、この間に溶媒は、拡散接合を形成するステップの間に、柔軟性導電性インクのバインダおよび導電性粒子の一部が上面の厚さに浸透するのに有効な程度に上面の厚さを軟化させる。拡散接合は加熱ローラを使用して形成することができ、その際、ロール表面温度が２２５°Ｃと３２５°Ｃの間にあり、ローラ圧力が少なくとも１．５ｂａｒであり、加熱ローラを通過する印刷媒体層の速度がｌ.０ｍ／分と１．５ｍ／分の間である。
【０１７９】
溶媒は有機溶媒を含んでもよく、上面の膨張が比較的大きく、溶媒和の程度が比較的小さくなるように選択されてもよい。あるいは、上面が高い溶媒和を達成するように溶媒を選択してもよい。溶媒は、ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、ジメチルホルムアミド（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）およびメタノール（ＣＨ３ＯＨ）の少なくとも１つを含むことができる。参照により本明細書に組み込まれている米国特許第４３８３８６７号に記載されているように、接着印刷媒体の上面の比較的大きな膨潤により、比較的少ない程度の溶媒和を達成する溶媒混合物は、成分容量パーセント：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）７０％；ジメチルホルムアミド（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）２０％；メタノール（ＣＨ３ＯＨ）１０％を含み得る。接着印刷媒体層はポリウレタンを含むことができ、カルバミン酸エチルＣ３Ｈ７ＮＯ２を含むポリマー鎖を含むことができる。
【０１８０】
上述したロールツーロール製造プロセスの説明と同様に、センサ、能動または受動電子回路素子、パッケージ化またはベアダイ電子装置、タッチセンサ、化学センサ、熱センサ、圧力センサ、心拍モニタ、血液酸素センサ、または本明細書に記載したかまたは他の方法で入手可能な他のセンサ、トランスデューサ、または電気回路素子などの電子装置を、封入接着層に埋め込んで、柔軟性導電性インクと電気的に接続させてもよい。封止接着剤層は、拡散接合型柔軟性導電性インク上に設けられている。半導体デバイスの所定のパターンは、封入接着剤層に固定されている。垂直電極配置の例として、半導体デバイスは、それぞれ、上部デバイス導電体および下部デバイス導電体を有することができる。水平電極配置の一例として、半導体デバイスは、デバイスの上部または下部に導電体を有する。
【０１８１】
上部に導電性部分が配置されている上部基板を設けて、接着印刷媒体層、封入接着層、および上部基板に融着された柔軟性導電性インクを含む積層パッケージを形成することができる。垂直電極配置半導体デバイスの電極を接続する例として、積層パッケージは、ロールまたはプレス積層器を介して駆動され、それによって、封入接着剤層が上部基板を接着印刷媒体層に絶縁して結合し、半導体デバイスの上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の一方が上部基板の導電性部分と電気的に接続され、そして、各半導体要素の上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の他方が柔軟性導電性インクと電気的に接続される。同様のロールツーロールベアダイ積層プロセスの例は、例えば、米国特許第７０５２９２４号、第７２１７９５６号、第７２５９０３０号、第７４２７７８２号、第７６７７９４３号、第７７２３７３３号、第７８５８９９４号、第７８６３７６０号、第７９５２１０７号、および第８１２９７３０号に記載されており、参照により本明細書に組み入れる。
【０１８２】
図５４はユーザの皮膚に向かって内側を向き、かつ伸縮性織物に接着された頑丈な露出電極であって、伸縮性織物に接着されてユーザの皮膚から外側を向いた埋め込みＬＥＤを有する構成を示す。図５５は、柔軟性導電インクから形成されたプリント電気リード線に固定された頑丈な発汗化学検出器であって、ＴＰＵ印刷媒体に拡散接合されて伸縮織物に付着された構成を示す。図５６は、無音通信の手／腕信号から制御意図を決定するよう構成されたＨＨＭＩの使用を示す。図５７は、無音通信の手／腕信号から制御意図を決定するよう構成されたＨＨＭＩの使用を示す。図５８は下にあるユーザの筋肉に対して構成／寸法決めされた、個別アドレス可能電極を有するスマートシャツ（商標）としてのＨＨＭＩの構成を示す。図５９は、ユーザの前腕上の多数の個別アドレス可能電極に接続されたマルチプレックス回路の詳細図である。図６０は、マイクロコントローラ制御下で多重回路を介してＥＭＧ検出器およびＴＥＮＳ信号発生器に接続された多数の個別アドレス可能電極を有するスマートシャツ（商標）として構成されたＨＨＭＩを示す。
【０１８３】
手と腕の信号は、無線封止が有効になっている場合や、検知されないままにしておく必要がある場合に、軍が要員間の通信に使用する。手信号を使用することによって、チームリーダー、部隊リーダー、小隊リーダーなどの軍事リーダーは、彼らの特定の要素および事象に対する指揮および制御を維持する。新人には、現場マニュアルに記載された適切な手・腕信号の使用が教えられる。ただし、ユニットが独自のシグナルを採用したり作成したりすることは珍しくない。これらの信号は最終的には標準操作手順（ＳＯＰ）となる。
【０１８４】
ＨＨＭＩは、人体の自然発生電気信号を効果的に使用して、ユーザの手および腕の動きおよび位置から制御意図を決定する着用可能な電子機器として構成することができる。
【０１８５】
例えば、図５８から図６０に示されるように、ＨＨＭＩは、高速多重回路を含み、個別アドレス可能電極の密集した高解像度アレイを駆動する。ＨＨＭＩは、「人と機械」間の重要なインターフェースを提供し、フィットネス、ヘルスケア、無人機制御、仮想現実、ゲーム、軍事、スポーツトレーニング、ビッグデータ収集と分析のための多くの特許および特許出願を可能とする。ＨＨＭＩは、例えば、軍の手および腕の信号を用いて半自律無人車両を直感的に制御するように構成することができる。
【０１８６】
ＨＨＭＩは、オペレータ制御の意図の検出（例えばロボットの飛行制御）および強化された触覚キューの適用（例えばロボットの飛行状態を体験）のために、軽量で無線の高解像度電気信号感知／印加可能な着用可能な電子機器として構成する。このインターフェースは、オペレータが限られた重量および体積で着用し、運動の制限が非常に少ない、快適で着やすい衣服の形態である。
【０１８７】
ＨＨＭＩは多層で柔軟であり軽量な構造である。ＨＨＭＩの層は、内側に偏倚する圧縮層を含み、スリーブとして構成されている場合には腕などの物体の周りを包むことができ、シャツとして構成されている場合にはオペレータの背中、肩、腹部および胴を包む形状に形成することができる。したがって、ＨＨＭＩは、着用可能な電子機器として構成され、個別アドレス可能電極は付勢されてユーザの皮膚と有効に直接電気接触する。
【０１８８】
ＨＨＭＩは、適合性があり、快適であるが、かなり密着した衣服として構成され、電極を皮膚と直接電気接触させて保持することができる。ＨＨＭＩは、触覚キューを提供するために皮膚を通して電気刺激を加えるため、また皮膚下の筋肉および神経からのＥＭＧシグナルを検出するために使用される。
【０１８９】
複数の個別アドレス可能電極は、電極を皮膚と直接接触させる伸縮性織物ベース層によって支持される。個別アドレス可能電極は、刺激電気信号をオペレータの皮膚に印加すること、およびオペレータの皮膚から生体計測電気信号を検出することができる。信号検出器（ＥＭＧセンサーモジュール）が生体計測電気信号を検出し、信号発生器（ＴＥＮＳ信号モジュール）が刺激電気信号を生成する。電極多重回路は、個別アドレス可能電極を介してオペレータの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、個別アドレス可能電極を介して信号発生器からの刺激電気信号をオペレータの皮膚にルーティングすることによって、複数の個別アドレス可能電極をアドレス指定する。マイクロプロセッサは、信号検出器、信号発生器、電極多重回路を制御する。
【０１９０】
ＨＨＭＩは、スマートシャツ（商標）として構成することができ、多数の個別アドレス可能電極（ＩＡＥ）が皮膚と接触し、下にある筋肉に対して位置と寸法が決められている。ＩＡＥは、ロバスト露出電極印刷（ＲＥＥＰ（商標））プロセスを用いて形成され、熱プレス積層プロセスを介してＨＨＭＩ衣料の織物に適用される。ＲＥＥＰ（商標）プロセスでは、伸張可能な導電性インク（例：デュポンＰＥ９７１）が、前処理された熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）接着基板上に印刷され、次に、印刷されたＴＰＵが、熱および圧力を受けて印刷されたインクを硬化させ、インク層とＴＰＵ基板との間に頑丈な拡散接合を形成する。
【０１９１】
ＩＡＥのグループ分けは、それぞれの多重回路（例えば、ＭＰＣ１）と関連している。ＩＡＥからＭＰＣへの接続は、ＨＨＭＩ衣料に印刷および／または縫い込まれた導電性リードを介して行われる。導電性リードは、ＩＡＥと一体的に接続され、雌型スナップコネクタで終端する。ＭＰＣは、対応する雄スナップコネクタを介してＩＡＥの関連グループに接続される。
【０１９２】
図５９により詳細に示すように、ＥＭＧ／ＴＥＮＳモジュールは、マイクロコントローラ（コントローラ）によって制御されるリレーを介して各ＭＰＣに接続される。緑色の要素は、オペレータの前腕を肘で曲げさせる筋肉腕橈骨筋から検出されたＥＭＧ信号の経路を示す。ＭＰＣからＥＭＧ／ＴＥＮＳモジュールへの接続は、ＥＭＧ／ＴＥＮＳモジュールからコントローラ（これは、例えば、ＨＨＭＩ衣料の背面下部に取り付けられた小さなハウジング内に収容することができる）への接続と同様に配線されている。図示されるように、各ＭＰＣは、一連のソリッドステートリレー（または他の回路等価物）であって、人体の間で、およびＴＥＮＳモジュールおよびＥＭＧモジュールとの間で信号をルーティングする。コントローラの制御下で、ＭＰＣは、信号をルーティングして、各特定の筋肉を収縮させる運動単位によって生成されたＥＭＧがＥＭＧモジュールによって検出される。このようにして、ＨＨＭＩは、コスト、電力、大きさ、重量、および故障モードを大幅に低減するが、これは、１つのＥＭＧモジュールが複数のＩＡＥ（同様に、ＴＥＮＳモジュールは複数のＩＡＥで多重化される）を扱うことができるからである。
【０１９３】
コントローラは、検出された電気信号を分析し、オペレータの制御意図を決定するのに必要な電子機器、メモリ、ソフトウェアおよびハードウェアを含む。これらの制御意図は適切な信号に変換され、送信機から無線周波数（ＲＦ）リンクを介して遠隔無人機システム（ＵＶＳ）に送信される。コントローラまた、ＵＶＳからテレメトリを受信し、受信信号を、ＭＣＰおよびＩＡＥを介してオペレータの皮膚にルーティングされるＴＥＮＳ信号として適用される適切な触覚フィードバックに変換するのに必要なＨＷ／ＳＷを含む。
【０１９４】
ＨＨＭＩ着用可能な電子衣服を使用して、特定の手および腕の信号に対応するＥＭＧ信号を検出することによって、オペレータの制御意図の決定が達成される。加速度計とＩＭＵを用いて決定した制御意図の精度を高めることもできる。
【０１９５】
半自律型無人機の飛行は、人間の兵士の間で無音の情報を伝達するのに使われるのと同じかそれに似た手の信号を使って制御し、所定の位置に移動させることができる。無人機制御の場合、無人機の遠隔操作に関連する信号のみが検出され、分析される。例えば、「前進する」を無音で伝達する、手および腕を払う動作は、オペレータの肩、上腕および前腕の筋肉および神経から来る特定のＥＭＧシグナルを生成する。ＨＨＭＩはＥＭＧ信号を取得し、運動単位の補充や信号強度のような制御意図の他の指標と共に、どの筋肉がＥＭＧ信号を発生しているかを決定する。この検出されたＥＭＧデータから「前進する」の無音制御の意図が決定される。トランシーバが無人機に適切なＲＦ信号を送信し、無人機が「前進」することを示す。
【０１９６】
直感的な手と腕の信号に基づいてＵＶＳを制御することに加えて、飛行中の触覚フィードバックの出所として、ＥＭＧ検出に用いられるのと同じＩＡＥを用いて皮膚を通して電気刺激を加えることができる。フィードバックは、オペレータが自分の腕などの身体部分を所望の位置に動かすように促す、わずかなまたはより強い付勢感覚を生じ得る。所望の身体位置は、機械的構成要素（翼、胴体、操縦面など）の屈曲、回転、傾斜、ピッチ、ヨー、温度、振動、および他の検出可能な応力または条件などの感知されるＵＶＳのパラメータに関連付けることができる。感知されたパラメータは、操縦中に翼の制御面で受ける空気圧であってもよい。感知されたパラメータは、無人機から送信され、コンピュータ制御ＴＥＮＳキュー（電気刺激）を引き起こし、その結果、オペレータの手の中で、無人機の操縦面に直接関係する位置を想定した圧力を感じるという自動アクション応答が生じる。手を動かす圧力はＴＥＮＳキューによって引き起こされる筋肉の動きの結果である。オペレータは、コンピュータ制御された電気信号がオペレータ自身の感覚／筋肉生理機能に適用されるため、抵抗または圧力の感覚を経験する。圧力および抵抗に加えて、振動、打撃、および引っ掻きの物理的感覚も、経皮コンピュータが生成した電気信号刺激の結果として知覚され得る。筋肉の動きや接触する感覚は、無意識のうちに自動的に起こる。機械的な力のシミュレータは、あってもよいが利用しない。
【０１９７】
直感的な手と腕の信号に基づいてＵＶＳを制御することの使用に加えて、ＨＨＭＩ下着は、例えば戦闘状況の間に新しい知覚層を追加するためにオペレータが着用することができる。典型的には、兵士の視覚および聴覚は、戦闘状況の強度が高い間に飽和する。ＨＨＭＩ下着は、受信される音声および視覚情報の補足となり得る触覚情報を用いて兵士に情報を伝達する新しい方法を追加することができる。触覚情報は、例えば、集合点の位置の表示であってもよい。例えば、銃口爆発などによる敵の位置の検出は、例えば、銃口爆発を検出するように調整された音声センサを使用して行うことができ、敵の方向は、ＨＨＭＩ下着を使用して、触覚の感覚を通して、または兵士の不随意の方向転換または付勢を引き起こすことによっても、伝達することができる。また、センサや送信機などのデータリンクを使用して、心拍数、血圧、体温、その他の生活反応、健康状態など、兵士の身体状態に関する詳細を伝えることもできる。
【０１９８】
ＨＨＭＩは、加速学習、身体訓練およびリハビリテーションの分野にも影響を与える、ヒト／機械の相互作用および制御における新しい道を開く。十分なレベルの定義で筋肉群を識別する能力、および同様のレベルで電気信号を印加する能力は、既知の動作および筋肉の動きが、改善された身体トレーニングおよび身体の動きの補正のために開発され得るシステムをもたらす。ほぼすべての種類の人間の活動に関連する筋肉記憶は、例えば、楽器やスポーツ技術を学習するために、より迅速に開発することができる。軍事用途では、ロボティクスや無人機のほかに、筋肉の急速な記憶増強により、基本的および先進的な武器の使用に関する訓練が強化される。加えて、人間のオペレータが、傷害または壊滅的な車両事故をもたらす可能性のある行動をとることを防止する、新しい形態の安全拘束が考えられる。
【０１９９】
軍用無人機の場合、オペレータは無人機やロボットの遠隔操作の微妙さを知るために、遠隔無人機の操作に多くの時間を割くことが望ましい。例えば、飛行中の無人機の場合、オペレータに飛行シミュレーションを提供して、実際の無人機の飛行に伴うコストと時間を回避することができる。また、オペレータは実際の無人機を操縦しなくても、より没入的な体験ができる。この場合、オペレータは、記録された実際の無人機飛行を使用し、実際の飛行中の遠隔無人機オペレータの経験を再現する触覚、視覚、および聴覚のキューを受け取ることができる。実際の飛行は所定のコースを含むことができるので、オペレータは、触覚、聴覚、および視覚キューが適用される前に何を予測すべきかを知ることができる。
【０２００】
スマートシャツ（商標）は、モジュラー・ユニットとして設計および構成され、有線または無線の周波数リンクを介して外部デバイスと通信する。プロトタイプスマートシャツ（商標）に使用するコントローラとして、ＡｒｄｕｉｎｏＵｎｏＲＢ−Ａｒｄ−８３マイクロコントローラ、内蔵ＷｉＦｉボードが優れた設計の選択肢であり、ここでは例示的なマイクロコントローラとして含まれる。他にも利用可能なマイクロコントローラがあり、２つ以上のコントローラユニット間で異なる機能が分割されてもよく、いくつかはＨＨＭＩ着用可能な電子機器に取り付けられるか、または組み込まれ、他のものは、例えば、ＲＦまたは有線リンクを介して、着用可能な電子機器と通信できる。
【０２０１】
ＥＭＧ検出の例として、図５８および図５９により詳細に示されるＭＰＣ１は腕橈骨筋と紐づいており、オペレータが前腕を肘において曲げたことを示すＥＭＧ信号をサンプリングし、ＩＭＵと加速度センサは、オペレータの手の動きと位置が「前進する」手と腕の信号を示していることを示す。ＥＭＧ検出は、ＥＭＧモジュールからＡｒｄｕｉｎｏのピン上の電圧信号として受信され、次にトランシーバを制御して適切な制御信号を遠隔ＵＶＳに送信し、オペレータが「前進する」コマンドを送ったことをＵＶＳに知らせる。
【０２０２】
図６０に示すように、スマートシャツ（商標）のＡｒｄｕｉｎｏマイクロコントローラとＵＶＳのリンクは、ほとんどの無線制御システム・プロバイダと整合するよう２．４ＧＨｚ帯にある場合がある。多数の単一チップ受信機、送信機、およびトランシーバが利用可能である。図６０は、マイクロコントローラ制御下で多重回路を介してＥＭＧ検出器およびＴＥＮＳ信号発生器に接続された多数の個別アドレス可能電極を有するスマートシャツ（商標）として構成されたＨＨＭＩを示す。全ての重大なデータは認証される必要があり、条件が許す場合に、確立されたプロトコルにａｃｋ／ｎａｃｋを使用してエラーのないパケット配信を確実に行う。２．４ＧＨｚプロトコルは高帯域幅データ速度を有し、制御リンクに依存しないオーディオおよびビデオストリームを可能にする。これは、例えば、様々なＣＯＴＳチップセットおよびハードウェア／ソフトウェアソリューションを使用して、オーディオおよびビデオリンクが異なるチャネル上の制御およびステータス情報と同時にストリーミングされるようにする場合など、プロトタイプの高速反復中に有利に使用することができる。
【０２０３】
また、Ｗｉ−Ｆｉタブレット、スマートフォン、ラップトップＰＣ、ノートＰＣが利用可能であることから、信頼性が高く低コストの制御プラットフォームがほとんどのスマートフォンで容易に利用可能であるため、２．４ＧＨｚ帯が望ましい。アプリがコントローラになることもある。ＺｉｇＢｅｅ遠隔制御が、低価格のテスターとしても使用できる。解決策の例として、ＡｔｍｅｌＡＴ８６ＲＦ２３１−ＺＵＲは、７００、８００、９００ＭＨｚおよび２．４ＧＨｚの設計に使用できる小型の３２ピン専用トランシーバである。ＡｔｍｅｌのＡＴＲＥＢ２３１ＦＥ２−ＥＫの参照設計では、システムの設計を開始するための詳細を説明している。
【０２０４】
失血の阻止
図６１は、迅速な失血検出能力、および突然の失血をもたらす壊滅的な損傷より上の筋肉へのＴＥＮＳ信号の印加によって提供される自動止血帯能力を有するスマートシャツ（商標）として構成されたＨＨＭＩを示す。埋め込み装置を備えたＨＨＭＩの別の使用には、ユーザの四肢に加えられた傷からの失血を検出すること、および止血帯の適用と同様の動作によって失血を停止または遅延させることが含まれ得る。ＨＨＭＩは、例えば、水分の過剰検出と組み合わせて血圧の低下を監視することを含む外傷検出器を含むことができる。湿度センサは、特定の湿度センサの位置を決定することができるよう、個別アドレス可能電極のうちの１つ以上に関連付けることができる。この使用において、ＨＨＭＩは下着として構成することができ、上腕および大腿上部に位置する空気カフなど、選択的に収縮する機構を含むことができる。致命的な血液の喪失（例えば、過度の水分とともに血圧の低下を検出すること）をもたらす可能性のある損傷が持続しているという指示を受けた場合、過剰な水分の位置が決定される。もしその位置が、動脈に圧力が加えられると血液の損失が遅くなる肢にあると決定されれば、マイクロプロセッサは、動脈に圧力を加えるよう配置された空気カフを制御して、検出された創傷からの血液の損失を遅らせる。ユーザまたは応答者が空気カフ内の圧力を迅速に解放できるように、キルスイッチを含めることができる。
【０２０５】
ヒューマニスティック知能は、着用者とそれに関連する入力および出力機能を備えたコンピュータが別個の存在として認識されない新しい科学的進歩である。コンピュータは第二の脳として扱われ、その感覚モダリティは付加的な感覚として扱われ、そこでは合成共感覚が着用者の感覚と融合する。戦場にいる兵士は、ＨＨＭＩ（触覚／ヒト機械インターフェース）にヒューマニスティック知能を適用することで、戦闘中、より安全に、最高の戦闘状態を保つことができる。
【０２０６】
スマートＨＨＭＩには、マイクロプロセッサを内蔵して制御される体密着ウエアとして兵士の身体全体に配置されたアドレス可能電極が含まれ、戦闘に加わろうとする、また戦闘中の兵士が経験する状況を検知し、分析し、これに反応し、兵士に代わって介入するのに十分な力を有する。この使用が対処しようとしている問題は、兵士が常に自分の感情や思考をコントロールできないということである。兵士が完全な意識レベル、鋭敏性、戦闘に対する鋭さ、漠然と「戦闘態勢」とも呼ばれる状態であると言えるか否かという限りにおいて、こうした感情や思考傾向が兵士の健康状態と対立することもある。例えば、極度の恐怖または不安を経験している兵士は、平静を保っている兵士よりも戦闘態勢の状態が低い可能性が高い。
【０２０７】
しかし、パニック発作につながり結果として効果に乏しいだけでなく戦闘態勢をうちこわすこととなる不安に兵士が対処する唯一の選択肢は、退却するか、戦闘中に立ち止まって抗不安薬を体内に注入するか、あるいは落ち着かせるために兵士システムが何を必要としているかを伝える装置を有する衛生兵を各兵士に伴わせるか、である。
【０２０８】
兵士の身体を覆うＨＨＭＩ膜によって開示される別の利点は、兵士が受けた任意の大きさの創傷を検出し、分析し、これに反応することができるＨＨＭＩ幅（体の幅）の機能であるスマート止血帯である。ここでもまた、負傷した兵士には以下の選択肢がある。すなわち、衛生兵が失血を止め、兵士の命を救うような他の有益な行動を行うことができる安全な場所に自分自身を（創傷の大きさの許容範囲で）置くことである。傷があまりにもひどい場合、他の兵士は負傷した兵士の必要に応じて、戦場を離れてその兵士を搬送するか、または別の方法でその兵士を安全地帯に搬送しなければならず、そこで再び衛生兵が兵士の命を救うために必要な措置をとることになる。
【０２０９】
上記のシナリオには多くの問題がある。兵士には自身の状態についてある程度の簡単な医学的知識を持っていることを期待されるが、その知識の浅さと傷のショックが相まって、いかなる種類の傷を受けた後でも、介護者としての選択が粗雑となる。第二に、負傷の衝撃と戦場の混乱の中で、兵士の思考が低下することが予想される。兵士の状態はまた、少なくとも他の一人の健康な兵士（負傷していないため、負傷した兵士に匹敵する痛みや動揺なく考えることができる者）を活動から外し、負傷した兵士の安全を確保することとなる。
【０２１０】
第三に、負傷した兵士と同じ理由から、負傷していない兵士は戦場の医療に最適な選択肢ではない。基本的な止血帯の使用は、少なくとも戦場で使用されている限りにおいては、前世紀からあまり変わっていない。
【０２１１】
しかし、兵士の身体からの生物測定データと兵士の皮膚に接触することで得られるデータを解析し、ＨＨＭＩがコンサルティングや比較のために戦闘中に無線でアクセスできるクラウド内のＤＢや、搭載されているミニＤＢを解析する、ボディ幅のスマート膜は、無線が故障した際には、ＨＨＭＩは完璧な防御兵器となり、その主な目的は兵士を健康に保つことであり、より重要なことには戦闘の生存者とすることである。これは、兵士が戦える間は最高の戦闘準備状態にさせ、兵士が戦えない状態であると判断された場合には、まだ戦える状態にある兵士に負担を与えずに、かつ退却させることなく、負傷やその他の状況によって戦えなくなった兵士を単独で安全な治療のために退避させる最高の機会を与えることによって行われる。
【０２１２】
本発明によれば、ＨＨＭＩは兵士の生体測定を分析する。発汗と、おそらくある種の脳波を伴う高い心拍数が検出され、ＨＨＭＩはこれらの生物測定を不安、吐き気、恐怖、熱狂、低エネルギーなどの「条件」に分類し、次いでＨＨＭＩは検出された望ましくない状態を落ち着かせるか、または制御下に戻すための薬物の用量を計算する。兵士を戦闘準備状態に保つために、ＨＨＭＩは次に、内蔵された針のパネルを平らな位置から垂直な位置に振るように指示し、次いで、ＨＨＭＩは収縮し、必要な薬物を針の上に押し上げると共に、針を兵士の皮膚に刺し、薬物が筋肉群に送達され、ほぼ即時の効果が発揮される。
【０２１３】
あるいは、創傷が検出されると、ＨＨＭＩは、算出された薬物の種類および用量（鎮痛剤、オンサイト凝血剤、抗不安薬、アドレナリン）を送達して負傷した兵士の精神を鋭敏に保つだけでなく、電気パルスや電波を印加して、負傷部位の真上の筋肉群を、その負傷部位につながる大動脈の周囲で緊張させ、それによって損傷部位への血流を遅くさせる。同時に、ＨＨＭＩは、部位自体の周囲で収縮し、２つの機能の間、および／またはこれらの機能の組み合わせの間で、失血をほとんどゼロにまで遅らせることができる。これにより、依然戦闘可能な兵士の戦闘を妨害することなく、兵士は戦場を離れ、自らの安全を単独で確保することができる。
【０２１４】
下肢の喪失といった極端な創傷では、ＨＨＭＩは、それが別の肢として作用する点まで緊張するか、または兵士の周りの外骨格（水圧スーツなど）に、例えば、もはや存在しない下肢の筋肉組織に送られている脳から筋肉への指令を読み取るＨＨＭＩの能力を使用するように指示し、マイクロ秒でそれらの脳から外骨格または緊張したＨＨＭＩへの指令を伝達し、その指示が実行されるようにする。最も可能性の高い例は、安全のために「走る」ことである。
【０２１５】
戦場のすべてのＨＨＭＩは互いに通信し、ＨＵＤは指揮官に、戦闘可能、準備完了、戦闘不可もしくは準備不可、負傷、行方不明、動けない／排除された、など各兵士の状態示す。負傷した個人の生存可能性は、ＨＵＤ上にパーセンテージとして表示することもできる。もちろん、死は脳波や心拍などの生体信号の停止として検出され、伝達される。
【０２１６】
戦場の生物測定画像となるデータは、戦闘の中から何度も収集されるが、このデータの１つの利用法として考えられるのは、特殊な脳波パターンまたは遺伝的特質を持つ個人を検出し、高度に専門化された任務や軍事集団として選出することである。
【０２１７】
糖尿病ショートパンツ
ＨＨＭＩは２型糖尿病を軽減、予防、制御、および可能であれば元に戻すために構成され、使用される。図６２と図６３に示すように、ＴＥＮＳが容易にアクセスできる、大きくて強力な人体の筋肉群がある。ショートパンツとして構成されたＨＨＭＩは、ＴＥＮＳ信号をこれらの大きな筋肉群に印加するために使用することができ、不随意の筋肉収縮を引き起こし、その結果、グルコース取り込み、細胞間Ｇｌｕｔｅ４濃度、インスリン感受性およびグルコース代謝に関連する病的な身体活動に関する非薬物、非外科手術的監視を行う。一例として、本発明の乾電極システムで裏打ちされた圧迫ショートパンツとして構成されたＨＨＭＩは、大腿四頭筋、膝蓋腱および臀筋にＴＥＮＳまたはＮＭＥＳを送達する。
【０２１８】
図５５は、柔軟性導電インクから形成されたプリント電気リード線に固定された頑丈な発汗化学検出器であって、ＴＰＵ印刷媒体に拡散接合されて伸縮織物に付着された構成を示す。図６２および図６３は、糖尿病患者の下半身の大きな筋肉に電極を印加するＴＥＮＳまたはＮＭＥＳ信号の位置を示す。図６４および図６５は、糖尿病患者のユーザの下半身の大きな筋肉にＴＥＮＳまたはＮＭＥＳ信号を印加するために配置された電極を有する糖尿病ショートパンツとしてのＨＨＭＩ構成を示す。
【０２１９】
糖尿病は、世界で最も急速に増加している予防可能な疾患の１つである。糖尿病は、血糖値が長期間高いままになっている状態である。炭水化物の基質であるグルコースは血流中を自由に浮遊している。グルコースは体のすべての細胞が利用するエネルギー源である。グルコースホメオスタシスは身体が健康を維持するために必要である。この過程では、グルコースの摂取、産生、除去がすべて不可欠である。肝臓、骨格筋および脂肪細胞によって除去が行われる。骨格筋は食後に重要な役割を果たす。食後のグルコース処理のほぼ９０％は骨格筋の取り込みによるものである（例えば、DeFronzo. R. A., Funnarsson, R., Bjorkman, O., Olsson, M., and Wahre, J. (1985) Effects of insulin on peripheral and spalanchnic glucose metabolism in moimsulin-dependent (type 2) diabetes mellitus. J. Clinic. Invest. 76: 149-155）参照）。
【０２２０】
グルコースを吸収してグリコーゲンとして貯蔵することができ、グルコースを血流に分泌して戻すことができる肝臓とは異なり、骨格筋は一方通行である。グルコースを吸収し、グリコーゲンとして貯蔵する。グリコーゲンはエネルギーとして利用されるまで筋肉内にとどまる。
【０２２１】
吸収過程は二つの要因の組み合わせである。１つはインスリンによるグルコース取り込みであり、もう１つは筋収縮である。安静な状態では、体内組織へのグルコースの取り込みはインスリンの制御下にある。筋肉レベルでは、インスリンはグリコーゲンとしてのグルコース貯蔵を仲介するか、解糖とクエン酸のサイクルを通してグルコースを代謝する。身体活動（筋収縮）を通して、グルコースの取り込みは骨格筋内で起こる（例えば、Richter, E., Mikines, K., Galbo, H., and Kiens,B., (1989). Effect of exercise on insulin action in human skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 99(2): 876-885)参照）。
【０２２２】
２つの別々のグルコース取り込み経路にもかかわらず、どちらも細胞活性を刺激する。これらはいずれもグルコース輸送体（例：Ｇｌｕｔｅ４）を刺激し、この輸送体はインスリンを介した取り込みの際に利用され、筋収縮によって刺激されると５〜１５倍になることが報告されている（例えば、Richter, E., Mikines, K., Galbo, H., and Kiens,B., (1989). Effect of exercise on insulin action in human skeletal muscle. J. Appl. Physiol. 99(2): 876-885)参照）。筋収縮は、筋肉インスリン感受性、反応性を高めるだけでなく、インスリンとは無関係にグルコース輸送を刺激する。インシュリンと筋収縮の組み合わせがグルコースを吸収し利用する最良の方法であることが研究により証明された。
【０２２３】
糖尿病では２つの問題のうちの１つが存在する。１．膵臓のベータ細胞が損傷を受け、インスリンの産生が不足する。２．インスリン抵抗性は、細胞がインスリンを介して血糖を吸収できないことである。運動する時間がない人や、痛みのために運動できない人に筋肉を収縮させる能力を与えることにより、キナプティック糖尿病ショートパンツは、長時間デスクに座っていることも含めて、日常の活動をしながら運動ができるという利点がある。この衣料は、ユーザの日常の衣服の下に着用することができ、大腿四頭筋、膝蓋腱、および臀筋を含む大きな下肢筋にＮＭＥＳを与えることができる。
【０２２４】
ある小規模研究では、２型糖尿病患者における糖代謝とＡ１Ｃに関するＮＭＥＳの使用が調査された。患者はＮＭＥＳスーツを週２回、一セッション当たり２０分使用した。１０週間後には、Ａ１ｃおよびグルコース代謝の改善が実証された（例えば、Dolan, P., Tapscott, E., Dorton, P., and Dohm, G. (1993) Role of transverse tubules in insulin stimulated muscle glucose transport. J. Cell Biochem. 52: 1-7)参照）。
【０２２５】
別の研究では、下半身の筋肉の４経路のパルス二相性方式でＮＭＥＳを利用すると、好気性ＮＭＥＳ刺激システムと説明されるものでＡｌｃが減少することが示された（例えば、Crowe, Louse., Caulfield, Brian., (2012) Aerobic neuromuscular electrical stimulation − an emerging technology to improve haemoglobin A1c in type 2 diabetes mellitus: results of a pilot study. J. BMJ Open. 2012;2(3): e000219)参照）。ＮＭＥＳはＶＯ２ｍａｘを改善し、座位の多い人における、アメリカスポーツ医学会による週毎好気性要求量の達成に役立つことが示されている（例えば、Amanda Carty, MSc, Kirsti McCormack, BSc, Garrett F. Coughlan, PhD, Louis Crowe, MB, BCh, BAO, Brian Caulfield, PhD., (2012) Increased Aerobic Fitness After Neuromuscular Electrical Stimulation Training in Adults With Spinal Cord Injury. Arch Phys Med Rehabil 2012; 93:790-5; van Buuren Frank, Horstkotte Dieter, Mellwig Klaus Peter, Frund Andreas, Vlachojannis Marios, Bogunovic Nicola, Dimitriadis Zisis, Vortherms Jurgen, Humphrey Reed, and Niebauer Josef. Diabetes Technology & Therapeutics. May 2015, 17(6): 413-419. doi: 10.1089/dia.2014.0315.）参照）。
【０２２６】
人の骨格筋には約５００ｇのグリコーゲンを含み、大きな骨格筋には小さな筋肉群よりも多量に含まれている。脚の大きな筋肉群を対象とすることで、キナプティック糖尿病ショートパンツはこれらグリコーゲンの大きな蓄積を利用し、これらの筋肉のインスリン抵抗性を改善する。
【０２２７】
ここでの例示的な実施形態は、触覚ヒト／機械およびヒト／ヒトインターフェース（ＨＨＭＩ）などの着用可能な電子機器のための方法、装置、コンピュータコード、適用および技術を記載する。図６６は、予め印刷された電極パターンを有する接着剤層を使用するＨＨＭＩ構成の構造を示し、接着剤層は、伸縮織物基板に積層され、縫い合わされてＨＨＭＩスリーブを形成する。
【０２２８】
構造例
（ステップ１）  １２インチｘ１８．５インチのＢｅｍｉｓＳＴ６０４シートを、整合孔を用いてレーザカットし、スクリーン印刷治具上に載置してバックプレーンを形成する。ＤｕＰｏｎｔ９７３柔軟性導電インクをスクリーン印刷し、バックプレーン上にバックプレーントレースを形成する。
（ステップ２）  第二の１２インチｘ１８．５インチのＢｅｍｉｓＳＴ６０４シートを、整合孔および電極ビアを用いてレーザカットし、スクリーン印刷治具上に載置してフロントプレーンを形成する。
（ステップ３）  バックプレーンとフロントプレーンを積層治具上で組み立て、互いに積層させて積層パッケージを形成し、ＢｅｍｉｓＳＴ６０４の層間にバックプレーントレースを挟む。積層パッケージは、スクリーン印刷治具上に載置される。ＤｕＰｏｎｔ９７３柔軟性導電インクをスクリーン印刷し、フロントプレーンにアドレス可能電極を形成する。
（ステップ４）  １２インチｘ１８．５インチのライクラストレッチ素材片を整合孔を用いてレーザカットする。ライクラストレッチ素材および積層パッケージは、積層治具上で組み立てられ、一緒に積層されて、ＨＨＭＩスリーブプリフォームを形成する。
（ステップ５）  ＨＨＭＩスリーブプリフォームをレーザカットし、余分な材料をトリミングする。
（ステップ６）  トリミングされたＨＨＭＩスリーブプリフォームを縫い合わせて、完成したＨＨＭＩスリーブを作成する。
【０２２９】
ＨＨＭＩは、ユーザが着用可能な電子機器を提供するために、装置を支持する着用可能なハウジングとして提供することができる。着用可能なハウジングは、ユーザの生物学的システムと電気的に接触するように配置された導電面を有する複数の電極を有する電極層と、電気回路層、電気絶縁層、電気導電層、および可撓性カバーのうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの追加の層とを含む、多層の可撓性電子回路を含むことができる。剛性または半剛性の外側ハウジングを設けて、ディスプレイ、ＴＥＮＳ信号発生器、ＲＦ通信送信／受信機、バッテリ、メモリ、中央処理装置（ＣＰＵ）、および有線または無線コンピュータ・インターフェースなどの他の有用な装置を組み込むこともできる。これらのデバイスのすべてまたは一部は、本明細書に記載される、ＨＨＭＩ衣服内に埋め込むことができる。
【０２３０】
ＨＨＭＩは、導電性伸縮性織物、可撓性絶縁体、可撓性回路基板などの薄い可撓性材料の層から構成される。材料は、織布、スピン、クローズドセル、オープンセル、薄膜、または他の適切な構造であってもよい。ＨＨＭＩの層、結合層、および構成要素は、３Ｄプリンタを使用して印刷されてもよく、積層、スクリーン印刷、インクジェット印刷、自己組織化、蒸着、スプレーまたはディップコーティングを含む、バッチまたはロールツーロール製造工程によって形成されてもよい。ＨＨＭＩは、スリーブ、手袋、レギンス、シャツ、全身用スーツなどとして製造することができ、電極をユーザの皮膚と直接に接触させる、柔軟で快適なぴったりとしたフィット感を有する。本明細書に記載される電極構造は、圧縮面間接触のために特に設計された薄くて柔軟な構造を提供する。いずれにしても、電極の導電性表面とユーザの皮膚との間の電気信号の転送は効果的に受け入れられる。ＨＨＭＩの例示的な実施形態は、目立つことなくユーザに着用される薄い柔軟なスリーブとして構成され、スリーブとマイクロプロセッサは直接、または、無線ネットワークなど光学的に、またはＲＦ（例えば、ブルートゥース、ＷｉＦｉなど）などによって接続される。ＨＨＭＩは、ユーザ特有の生理機能に対する自動較正を可能にする大きさおよび密度の電極を有する、軽量で快適な触覚スリーブ内に具現化される。
【０２３１】
図６７は、例えば、本明細書に示される例示的な実施形態のうちの少なくとも１つを製造するためのロールツーロール製造プロセスを概略的に示す。ＨＨＭＩは、スリーブ、レギンス、ジャンプスーツ、カバーオール、ジャケット、ズボン、キャップ、手袋または他の着用可能な電子機器として構成することができる。ＨＨＭＩは、電極がユーザの皮膚に接触している多層構造、絶縁層および配線層、並びにスリーブカバーから構成することができる。外側カバーのような層は、例えば、薄く、多軸延伸可能な織物であってもよい。織物は電気絶縁性であり、検出され印加された電気信号を伝導する導電性の糸、パッチ、コーティングまたはインクを含むことができる。一部の図面では、電極の寸法および位置の概念を示すために、電極がスリーブの外側にあるものとして示されている。例示的な実施形態では、スリーブは、スリーブの内部に配置され、ユーザの腕の皮膚と直接電気的に接触する可撓性の導電性織物電極を有する不透明なライクラ材料から作られる。外側カバーまたは他の層の織物は、電極を腕の皮膚との直接電気接触にさせるのに十分な圧縮を提供する。加えて、または代替的に、ストラップ、バンド、袋、ベルクロその他の機構を使用して、電極をユーザの肌に直接電気接続させることができる。１つ以上の銅／ステンレス鋼／ナイロン／ポリエステル繊維の混合物および／または糸といった、可撓性かつ導電性の織物および／または糸を使用して、高導電性で薄くかつ可撓性の電極パッチおよび／またはトレースを形成することができる。ＨＨＭＩの電子機器からの、またはＨＨＭＩの電子機器への信号クロストークや干渉は、必要に応じて、導電経路および電気的活性構成要素を分離する遮蔽層によって緩和され得る。
【０２３２】
例示的な実施形態は、着用可能な電子機器を製造する方法に関する。本発明のロールツーロール製造プロセスは、柔軟性織物のような底部基板材料の供給ロールから開始される。予め印刷された印刷媒体の１以上の層と、埋め込まれた電子および機械デバイスとを含むホットメルト接着シートの供給ロールと、底部基板とを接触させる。埋め込みデバイスダイ（または他の機械的、ＲＦ、半導体または電子回路素子）を、ライン外の別工程で、または本明細書の別の箇所に記載されているようにライン内にて、ホットメルト接着シートに予め埋め込むことができる。温間粘着加圧ローラシステムを使用して、ホットメルト接着剤を軟化させて底部基板に固定させる。ホットメルト接着シートは、埋め込まれた半導体素子を保護し、接着剤がロール内でそれ自体に付着するのを防ぐ剥離シートを含むことができる。導電層を有する上部基板を設けることができ、および／または導電体、絶縁体、デバイスなどの追加の層を設けて、多層回路基板状の構造を作製することができる。印刷された電極、トレース、および埋め込みデバイスを有するホットメルト接着シートを、柔軟性織物と任意の追加の上層（存在する場合）との間に挿入して、積層パッケージを形成する。積層パッケージは、加熱溶融加圧ローラを通過させてホットメルト接着シートを溶融させ、積層パッケージ材料を電気的に絶縁し、接続し（導電性印刷および埋め込みデバイスによって決定される）、結合する。ローラは加熱されてもよいし、接着剤を熱活性化するために別個の加熱ゾーンを設けてもよい。本発明の着用可能な電子機器を製造する方法によれば、可撓性の柔軟性材料を含む底部基板が設けられる。予め印刷された導電パターンを有する接着印刷媒体層が設けられる。接着印刷媒体層は、底部基板の上部に配置される。接着印刷媒体層は活性化され、予め印刷された導電パターンを可撓性の柔軟性材料に結合する。可撓性の柔軟性材料は、伸縮性織物を含むことができる。電極を有する予め印刷された導電パターンは、ユーザの皮膚からの電気信号を検出することと、使用者の皮膚に電気信号を印加することのうちの少なくとも１つのために、ユーザの皮膚と直接接触するように構成されてもよい。電子デバイスが、封入接着剤層内に埋め込まれ、予め印刷された導電パターンと電気的に接続してもよい。電子デバイスは、封入接着剤層に埋め込まれて、封入接着剤層が熱的に活性化されると、予め印刷された導電パターンと電気的に接続されてもよい。
【０２３３】
半導体デバイスの所定のパターンは、封入接着剤層に固定されてもよい。一例として、半導体デバイスは、それぞれ、上部デバイス導電体および下部導電体を有してもよい。上部に導電パターンが配置されている上部基板を設けて、下部基板、接着印刷媒体層上の予め印刷された導電パターン、封入接着剤層、および上部基板を含む積層パッケージを形成することができる。上部基板は、接着剤および予め印刷された接着印刷媒体に適合する、完全適合シートまたはロールとして提供されてもよい。あるいは、上部基板は、ＩＴＯが透明導電体として作用する、ＩＴＯ被覆プラスチックシートのような導電性パッチであってもよい。積層パッケージは、封入接着層が上部基板を絶縁して下部基板に結合するように積層されており、それにより、半導体デバイスの前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の一方が、上部基板の導電パターンと電気的に接続し、各前記半導体要素の前記上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の他方が、予め印刷された導電パターンの導電層と電気的に接続する。
【０２３４】
底部基板、接着印刷媒体層、封入接着層のうちの少なくとも１つは、各材料のロールとして提供される。配置するステップは、底部基板、接着印刷媒体層、封入接着層のうちの少なくとも２つを融合するステップを含むことができ、これらは連続ロール積層プロセスにおいてそれぞれの材料のロールとして一緒に提供される。
【０２３５】
半導体デバイスは、接着層上に静電的および磁気的の少なくとも一方によりに吸着されてもよい。半導体デバイスは、ピックアンドプレース機器を用いて接着層上に配置されてもよい。半導体デバイスは、比較的粘着性が低い接着剤から比較的粘着性が高い接着剤へ半導体デバイスを移動させることにより、接着剤層上に載置されてもよい。図６８は、は、ロータリースクリーン印刷プロセスによって柔軟性導電性インク電極パターンが印刷された接着剤層のロールを示す。図６９は、ロールツーロール製造プロセスで形成されたＨＨＭＩプリフォームのロールであって、レーザトリミングされＨＨＭＩスリーブ内に縫い込まれたものを示す。
【０２３６】
任意の製造技術において、ベアダイおよびパッケージ化半導体デバイスを、積層プロセス中に接続することができる。出願人は次のことを発見した。すなわち、例えばロール積層プロセス中にホットメルトシートが軟化すると、埋め込みデバイスダイが接着剤を貫通し、デバイスの電極が積層パッケージの導電層と電気的に接触する（例えば、印刷媒体上に印刷された導電パターン、またはホットメルト接着層に埋め込みデバイスが、その接着層中を貫通する際に導電体と接触するように配向され、配置された別の積層材料内の他の層）。したがって、例えば、単純な半導体デバイスの場合には、ｐｎ接合ダイオード、各埋め込みダイオードデバイスダイのｐおよびｎ側面は、そのような接触を形成するために積層パッケージ内に戦略的に配置される上部導電層および下部導電表面に自動的に接続される。埋め込まれた各デバイスは、ホットメルト接着剤および防水・頑丈構造のための基板に完全に封入されてよい。さらに、埋め込まれた各デバイスダイは、柔軟なホットメルト接着シート層および基板内に完全に収容された基板間にそれぞれ永久的に固定される。
【０２３７】
接着剤の保護バリアは、例えば、パッケージＳＭＴデバイスの防水、防塵、熱的に有利な保護を提供し、また、二つの下部導電体（または複数の導電体）の電気的接続を確実にする。しかしながら、例えば、ＬＥＤまたは光学センサの場合、保護バリアの光学特性は、発光性ＬＥＤ表面から外側に開いているレンズの頂部までのパッケージ化ランプを構成する、光学積層体またはレンズ材料よりも良好な光透過性を有する可能性は低い。したがって、図７０は、除去された剥離シートであって、発光レンズまたは検出用上面を露出させ、一方、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤの残りの部分は、熱活性接着剤に埋め込まれ、積層パッケージ内の材料のうちの１つ以上の導電体と直接電気接触した状態を示す。図７１は、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤを熱活性接着剤に埋め込み、積層ローラの圧力下に押し込み、印刷された電子パターンと直接電気接触させる状態を示す。本発明のこの態様によれば、パッケージ化ランプの発光面または例えば光検出器の検出面は、バリアおよび／または熱的に有利な結合フィルム（本明細書に示されかつ記載される接着剤、接着剤／相変化材料層、相変化ドメインを有する接着剤、相変化ウェルを有する接着剤等。また、そうでなければ論理的に、光出力を最大化し、低コスト化し、製造を容易にし、製造資本設備を減少させ、故障モードを減少させ、およびデバイス保護を提供する意図された目的を達成するために使用される。）にほぼ完全に埋め込まれた脆弱なＳＭＴＬＥＤ（またはベアダイ）を残して、露出されたまま残る。
【０２３８】
図７２は、剥離シートが除去された後に露出される上面（エミッタ、検出器、トランスデューサ、または他の活性部分であり得る）を有する、埋め込まれたパッケージ化半導体デバイスを示し、デバイスの残りの部分は、熱活性接着剤に埋め込まれ、かつ、印刷されたフレックス回路導電体と直接電気接触する。例えばＬＥＤの場合、剥離シートを剥がすと、発光レンズが露出し、パッケージ化ＳＭＴＬＥＤの残りの部分は熱活性接着剤のバリア層に埋め込まれたまま残る。
【０２３９】
ここに示し説明するように、センサ、エミッタ、ベアダイおよびパッケージ化半導体電子機器は、ＨＨＭＩ衣服の構造内に埋め込むことができる。ホットメルト材料は、バリア性、衝撃吸収性および保持性を提供し、放出されたデバイスを保護し、頑丈にする。埋め込みデバイスは、脈拍、酸素、水分、血液化学（グルコース、塩、アルコール、病原体、毒性因子、および身体から得られる他の健康状態を含む）を含むがこれらに限定されない使用のためのセンサ、インジケータ、エミッタ、検出器として作用することができる。
【０２４０】
図７３は、例えば、本明細書に示される例示的な実施形態のうちの少なくとも１つを製造するためのロールツーロール製造プロセスを概略的に示す。例示的なロールツーロール製造プロセスによれば、ベアダイまたはパッケージ化半導体検出器、エミッタ、センサ、電子回路素子、その他ＨＨＭＩ着用可能電子構造に有益に埋め込まれ得る小型デバイス（まとめて「埋め込みデバイス」）などの電子デバイスが利用可能になる。例えば、埋め込みデバイスは、磁気（または静電）回転ドラムに引き付けられ、接着剤または転写シートに搬送されてもよい。埋め込みデバイスソースは、従来のレーザプリンタまたは複写機のトナーカートリッジおよび柔軟な基板（紙等）上にトナーを選択的に方向付けるための多くの異なる従来の機構と同様に、回転ドラムに隣接して配置されたホッパーを提供して例示的なロールツーロール製造プロセスに従って利用することができ、例えばベアダイまたはパッケージ化半導体、または着用可能な電子機器内に組み込まれた印刷回路の形成に典型的に関連するであろう多くの他の製造ステップを個々に選択して配置する必要なしに、迅速な低コストの着用可能な電子機器組み立てプロセスを形成する。
【０２４１】
本発明の着用可能な電子機器は、底部基板（典型的には、ライクラまたはスパンデックス等の伸縮性織物）、ホットメルト接着剤（埋め込みデバイスを含むことができる）などの非常に単純なデバイス構造とすることができ、導電性電極およびＤｕＰｏｎｔＰＥ９７１などの回路パターンのスクリーン印刷されたインクが、ＢｅｍｉｓＳＴ６０４などの印刷媒体のロール上に予め印刷される。ＢｅｍｉｓＳＴ６０４は、ホットメルト接着層として、またはそれに加えて、接着剤を封入したホットメルトまたはその逆として提供される。例えば、着用可能な電子機器の着用者の皮膚と、個別アドレス可能電極やセンサなどの着用可能な電子機器の要素との間の直接的な電気接続を可能にする絶縁部と非絶縁部とを含む上部基板を設けることもできる。予め印刷された印刷媒体とホットメルト接着剤は、導電性電極、回路パターン、および回路パターンに固定されたパッケージ化および／またはベアダイ電子装置を含む完成した材料ロールとして、前もって調製することができる。底部基板、（デバイスを埋め込んだ）ホットメルト接着剤、および上部基板は、このように材料ロールとして提供され得る。ロールは連続ロール製造プロセスでまとめられ、着用可能電子デバイスの高速製造をもたらす。本発明のロールツーロール製造プロセスは、オプションとして埋め込み半導体電子回路を含むことができる着用可能な電子衣服の、高歩留まりで低コストの製造を可能にする。また、この例示的な実施形態は、極めて柔軟性があり、防水性があり、非常に頑丈である、独特の非常に薄い形状因子を有するデバイスをもたらす。
【０２４２】
図７４は、封入接着剤層に埋め込まれたパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着媒体を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す断面図である。図７５は、封止接着層に埋め込まれたＣＰＵパッケージ化半導体電子デバイスを有する電子回路を形成するための印刷された導電トレースパターンを有する接着媒体を有する伸縮性織物基板上に形成されたＨＨＭＩ構成を示す分離断面図である。
【０２４３】
図７６〜８４は、着用可能な電子機器用の電極を作製する方法の例示的実施形態を示す。開示された例示的な方法によれば、ロバスト露出電極印刷（ＲＥＥＰ（商標））プロセスにより、着用可能な電子機器および印刷回路基板製造のための多くの用途を有する導電性、柔軟性、接着性材料が提供される。
【０２４４】
図７６は、印刷媒体表面前処理、柔軟性インク印刷、および熱および圧力後処理を用いて、頑丈な露出電極材料を製造するためのロールツーロール製造プロセスを示す。ＴＰＵ接着剤などの印刷媒体の連続ロールは、表面処理が行われる第１の状態に向かって供給される。印刷媒体は、適切なキャリアシート上に担持されていてもよいし、独立していてもよい。加えて、あるいは代替的に、他の層を印刷媒体に含めて、成形可能なプラスチック基板、絶縁体、ＴＰＵとは異なる温度で軟化する結合接着剤、織物、または多層電子回路の予め形成された層（ロールツーロール法を用いて多層回路基板型デバイスをできる）を含んでもよい。表面処理は、例えば、溶剤塗布、熱処理、または印刷媒体の表面を軟化および／または膨潤させて、下流に塗布される導電性インクおよび／または導電性粒子との受容性の高い拡散接合を形成する他の操作のうちの１つ以上であり得る。例示的なロールツーロールプロセスは、各ステーションで使用される条件、ステップおよび材料がプロセスバランスおよび意図された出力材料の達成に影響を及ぼすステーションを含む。例えば、表面処理は、スループットおよび下流処理条件に応じて、ロールツーロール処理から除外されてもよい。例えば、より遅いスループット、より高い下流処理温度、インク塗布と圧力／加熱印加との間のより長い滞留時間、および他の要因によって、前処理ステーションを回避するか、または表面前処理をより少なくすることができる。
【０２４５】
前処理ステーションの後、適切に薄められた導電性インクが印刷媒体表面上に堆積される。堆積は、任意の適切なコーティング操作によって行うことができる。例えば、スプレーコーティングを使用して印刷媒体表面の全体的な被覆を達成することができ、一方でロータリースクリーン印刷を使用して印刷媒体上に選択された導電パターンを形成することができる。スプレーコーティングヘッドまたは複数の堆積ステーションを通過する速度を利用して、ロールツーロール製造プロセスの全体的なスループットのバランスを調整しながら所望の厚さを形成することができる。
【０２４６】
剥離シートは、加熱シューを通過して剥離シートを予熱する。さらに、または代替的に、第二の加熱シュー（図示せず）を使用して、被覆印刷媒体を加熱することもできる。加熱ローラ、放射ランプ、従来型または伝導性熱源などを含む他の加熱方法を利用して、印刷媒体を適切に加熱し、受容性を付与してその表面にコーティングされた導電性材料と拡散接合を形成することができる。
【０２４７】
導電性材料と印刷媒体との間に拡散接合を形成するために、一対のニップローラが加熱された印刷媒体／導電性材料に圧力を加える。ニップロールまたはピンチロールは、２枚以上のシートをプレスして積層物を形成するために使用される動力ロールである。ニップ点で形成された高い圧力は、シートを密接に接触させ、接着不良の原因となり得る気泡またはブリスタを絞り出すことができる。
【０２４８】
拡散接合は、ＴＰＵ上の予め硬化された印刷インク上に形成されてもよいことに留意されたい。本明細書に開示されるような熱および圧力の適用により、導電性インクの導電性粒子およびバインダが、ＴＰＵ材料とともに、表面および表面下でＴＰＵのバルクに向かって勾配を形成するように押し込まれ、より導電性の高い材料が表面に向かって配置され、より絶縁性の高いＴＰＵ材料がＴＰＵバルクまたはＴＰＵシートの底部に向かって配置される、材料濃度の勾配が達成される。代替として、導電性インクに加えて、または導電性インクの代わりに、銀粒子、銅粒子、有機導体、炭素、カーボンナノチューブ、グラフェン、または他の導電性材料などの導電性粒子を、湿式または乾式被覆操作で適用し、次いで、例えばニップローラで熱および圧力を加えることによってＴＰＵ内に送り込み、ＴＰＵに緊密に固定することができる。
【０２４９】
駆動ローラが積層材料（導電性材料で被覆されたＴＰＵ、キャリアシート、剥離シート）を引く。完成した拡散接合インク／接着剤の巻き取りリールが、着用可能な電子機器、印刷回路基板、または他の有用な物品にさらに加工するための出発材料を生成するロールツーロール製造プロセスの最終ステップとすることができる。別法として、パッケージ化またはベアダイ電子回路デバイス、バイオセンサ、周囲環境センサ、送信機／受信機、プロセッサ、アンテナ、電力供給デバイス、エネルギーハーベストデバイス、グラフィックス、障壁層などの電子デバイスの追加を含む、一連の追加の処理ステップを設けてもよい。
【０２５０】
非限定的な実施形態によれば、上述のロールツーロール法、または同様のバッチ法を、低温印刷回路基板を製造する方法で使用することができる。接着印刷媒体層が設けられる。柔軟性導電性インクが印刷媒体層上に堆積される。柔軟性導電性インクは、バインダ中に配置された導電性粒子を含む。印刷媒体層の上面と柔軟性導電性インクとの間には拡散接合が形成され、表面処理により拡散接合の形成が容易になる。拡散接合は、柔軟性導電性インクと半導体デバイスの電極との間の直接的な電気的および機械的接続を可能にする。また、印刷媒体層の上面に表面処理を施してもよく、表面処理により拡散接合形成が容易になる。
【０２５１】
接着印刷媒体層は、キャリア基板上に材料のロールとして提供され、上面の表面処理、柔軟性導電性インクの堆積、拡散接合の形成をロールツーロールプロセスで順次行う。
【０２５２】
印刷媒体層に拡散接合された柔軟性導電性インクには、所定のパターンの半導体デバイスが固定されていてもよい。半導体デバイスはそれぞれ、上部デバイス導電体および下部デバイス導電体を有する。熱および圧力の少なくとも一方を加えて、印刷媒体に拡散接合された柔軟性導電性インクに半導体デバイスを電気的および機械的に接続する。
【０２５３】
柔軟性導電性インクは、印刷回路を形成するためのリード線および接続ランドとしてパターン形成することができる。半導体デバイスの所定のパターンの接続は、半導体デバイスが接続ランドに電気的および機械的に接続された電子回路を形成し、リード線は、印刷回路の動作中に半導体デバイス間の電子の流れを提供する。
【０２５４】
図７７は、織物に接着されたＴＰＵ上にパターン化柔軟性導電性インクとして形成された頑丈な露出電極を作製するためのロールツーロール製造プロセスを示す。この非限定的な例示的実施形態では、コンベヤが、溶媒スプレーステーションを通過したＴＰＵを移動させ、そこで溶媒のミストが適用されＴＰＵの表面を前処理する。次に、ロータリースクリーン印刷ステージにて、前処理されたＴＰＵ表面が柔軟性導電性インクまたはペーストで被覆される。ロータリースクリーンは、例えば、印刷回路パターンを有することができ、または導電性インクで広い範囲を覆うことができる。加熱ローラで、コーティングされたＴＰＵに熱および圧力を加えて拡散接合を形成し、コーティングおよびＴＰＵ表面から溶剤を除去する。ダイ切断ステーションでは、回転ダイおよびダイ支持体を使用して、拡散接合されたＴＰＵを所望の形状またはパッチに切断することができる。真空ピーラステーションでは、切断されたＴＰＵパッチが、分離されたユニットとしてコンベヤから除去される。次いで、これらの分離されたパッチを真空移送ステーションで移送して、ＴＰＵパッチの向きを逆転させ、導電性表面が真空ステーションのドラムまたはローラに対面し、ＴＰＵの底面を外向きにする。真空移送ドラムと加熱ローラとの間に織物ロールが供給され、ＴＰＵパッチが、導電性表面を外側に向けて露出した状態で織物に積層される。この例示的なロールツーロールプロセスによって、織物に接着されたＴＰＵパッチ上の拡散接合パターン化導電性インクが生産される。この材料は、その後、着用可能な電子機器の出発材料となり得る。織物の代わりに、プラスチック、紙、接着剤、または任意の他の適切な基板などの他の適切な材料を使用することができる。
【０２５５】
図７８は、織物上に直接形成されたパターン化弾性糸フィラーインク上にパターン化柔軟性導電性インク印刷を形成するためのロールツーロール・ダイレクトツーファブリック印刷を示す。この非限定的な例示的実施形態では、弾性糸フィラーインクは、第１のロータリースクリーン印刷ステーションを使用して、最初に織物基板上に印刷される。第２のロータリースクリーン印刷ステーションでは、柔軟性導電性インクが弾性糸フィラー印刷上に印刷される。追加の熱、溶媒、圧力等、処理ステーションを第１および第２の回転印刷ステーションの間に設けることができる。加熱ローラステーションにおいて、必要に応じて、熱および圧力を加えて、弾性糸フィラー材料と柔軟性導電性インク材料との間に拡散接合を形成し、および／または印刷材料を織物に接着させることができる。印刷されたインクを用いた織物の処理に合わせて、ピックアンドプレースなどの追加の処理を実行して、例えば、電子回路デバイス、センサ、機械要素、コネクタ、または他の要素を印刷されたインクおよび／または織物に追加することができる。
【０２５６】
ＲＥＥＰ（商標）プロセスの非限定的な例示的実施形態によれば、接着印刷媒体層が設けられる。図７９は、キャリアシート上にＴＰＵ印刷媒体を設けるステップを示す、頑丈な露出電極を形成するプロセスのステップを示す。印刷媒体層の上面に表面処理が施される。図８０は、溶媒ミストを使用してＴＰＵ印刷媒体の上面を前処理するステップを示す。図８１は、ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面を形成する前処理のステップを示す。柔軟性導電性インクが印刷媒体層上に堆積される。柔軟性導電性インクは、バインダ中に配置された導電性粒子を含む。図８２は、ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面に柔軟性導電性インクコーティングを塗布するステップを示す。図８３は、ＴＰＵ印刷媒体の軟化した上面上の未硬化柔軟性インクコーティングの上に剥離シートを設けるステップを示す。印刷媒体層の上面と柔軟性導電性インクとの間には拡散接合が形成される。表面処理により拡散接合の形成が促進される。図８４は、熱および圧力を加えて柔軟性導電性インクコーティングを硬化させ、柔軟性導電性インクの上面前処理からおよび柔軟性導電性インクのコーティング内から残留溶媒の少なくとも一部を除去することによって、柔軟性インクとＴＰＵ印刷媒体との間に拡散接合を形成するステップを示す。
【０２５７】
図８５は、加熱ローラを使用して熱および圧力を加えて柔軟性導電性インクコーティングを硬化させ、拡散接合を形成するロールツーロールプロセスを示す。接着印刷媒体層は、キャリア基板上に材料のロールとして設けることができる。上面に表面処理を施し、柔軟性導電性インクを堆積させ、拡散接合を形成する工程は、ロールツーロールプロセスで順次行うことができる。表面処理は、印刷媒体層の上面の熱および溶媒軟化のうちの少なくとも１つを含むことができる。拡散接合は、熱処理および加圧操作の少なくとも一方によって形成することができる。拡散接合は９５°Ｃ以上の熱処理温度で形成できる。好適な接着印刷媒体層の非限定的な例は、マサチューセッツ州に所在するＢｅｍｉｓ社が販売する熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）であるＢｅｍｉｓ３９１４である。
【０２５８】
表面処理および堆積のうちの少なくとも１つは、スプレーコーティング、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷、輪転グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、およびデジタル印刷のうちの少なくとも１つを用いて行うことができる。拡散接合は、接着印刷媒体層の軟化点よりも高い熱処理温度で形成することができる。拡散接合は、１１０°Ｃ〜１６５°Ｃの熱処理温度および２．８ｂａｒ〜４．２ｂａｒの圧力で形成することができる。表面処理は、上面を軟化させることを含み、拡散接合は、熱および圧力下で軟化した上面にバインダおよび導電性粒子を押し付けることによって形成される。
【０２５９】
表面処理は、溶媒を上面に適用することを含み、この間に溶媒は、拡散接合を形成するステップの間に、柔軟性導電性インクのバインダおよび導電性粒子の一部が上面の厚さに浸透するのに有効な程度に上面の厚さを軟化させる。拡散接合は、ロール表面温度が２２５°Ｃと３２５°Ｃの間にあり、ローラ圧力が少なくとも１．５ｂａｒであり、加熱ローラを通過する印刷媒体層の速度がｌ.０ｍ／分および１．５ｍ／分の間にある加熱ローラを使用して形成することができる。
【０２６０】
溶媒は、有機溶媒を含んでもよく、上面の膨張が比較的大きく、溶媒和の程度が比較的小さくなるように選択されてもよい。あるいは、上面の高い溶媒和を達成するように溶媒を選択してもよい。溶媒は、ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、ジメチルホルムアミド（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）およびメタノール（ＣＨ３ＯＨ）の少なくとも１つを含むことができる。その全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第４３８３８６７号に記載されているように、接着印刷媒体の上部表面の比較的大きな膨潤により、比較的小さい溶媒和を達成する溶媒混合物は、成分容量パーセント：ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）７０％；ジメチルホルムアミド（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）２０％；メタノール（ＣＨ３ＯＨ）１０％を含み得る。
【０２６１】
接着印刷媒体層はポリウレタンを含むことができ、カルバミン酸エチルＣ３Ｈ７ＮＯ２を含むポリマー鎖を含むことができる。接着印刷媒体の前処理は、柔軟性導電性インクを堆積するステップの前に、熱処理、溶剤処理のうちの１つ以上によって行うことができる。代替的に、非限定的な例示的な実施形態では、前処理工程を回避して、柔軟性導電性インクの堆積を、接着印刷媒体層の未処理の上面に行うことができる。別の代替的、非限定的、例示的な実施形態として、接着印刷媒体層の前処理は、柔軟性導電性インクの堆積の前に実施されてもよく、軟化した接着印刷媒体層の構成部品と柔軟性導電性インクとの混合は、熱および圧力のいずれかまたは両方の適用の有無にかかわらず、拡散接合を形成することがある。しかしながら、ロールツーロール製造プロセスの好ましい実施形態では、熱および圧力の適用が所望の拡散接合（前処理工程の有り無し両方）を形成するのに有効であることが実験的に示されている。一方、典型的な硬化プロセス、例えば、製造業者推奨のデュポンＰＥ９７１柔軟性導電性インクの硬化プロセス後、本明細書に記載の本発明の処理ステップに従って得られる頑丈な露出電極が得られないことが実験的に示されている。Ｂｅｍｉｓ３９１４ＴＰＵ上に印刷されたＤｕＰｏｎｔＰＥ９７１柔軟性導電性インクの従来の硬化の実験的比較において、印刷されたＴＰＵのサンプルは、約１３０°Ｃの温度で約５分間、ヒートトンネル内で硬化された。他の試料は、本明細書に記載される本発明のＲＥＥＰ（商標）プロセスに従って調製した。この従来通り硬化された、ＴＰＵ上の柔軟性導電性インクのその後の試験によって、本発明のＲＥＥＰ（商標）プロセスで処理された同じインクおよびＴＰＵ材料と比較して、接着テープ剥離試験を用いて除去されたインク材料の程度が大きいことが示された。
【０２６２】
図８６は、前処理されたＴＰＵ印刷媒体の軟化された上面に塗布された未硬化の柔軟性導電性インクに熱および圧力を加えることによって形成された拡散接合を示す。図８７は、伸縮性織物に接着されたＴＰＵ印刷媒体に拡散接合によって接合された、より導電性の高いインク表面を有する頑丈な露出電極を示す。拡散接合は、皮膚への電気信号の検出および／または印加における使用のために露出されたままでもよい頑丈な導電性表面を形成する。また、拡散接合は、パッケージ化またはベアダイ半導体デバイスを受容するために、導電性材料で被覆したＴＰＵ表面を準備し、半導体デバイスの電極と、導電性材料／ＴＰＵ拡散接合に埋め込まれて一体的に形成された導電性粒子とを直接電気接触させる。これらの導電性粒子では、粒子間の濃度および電気的接続が適切であり、したがって電子が半導体デバイスの拡散接合および電極に含まれる導電性構成要素を通って流れることができる。
【０２６３】
例えば、図６６〜７３に示されるロールツーロール製造プロセスの説明と同様に、センサ、能動または受動電子回路素子、パッケージ化またはベアダイ電子装置、タッチセンサ、化学センサ、熱センサ、圧力センサ、心拍モニタ、血液酸素センサ、または本明細書に記載したかまたは他の方法で入手可能な他のセンサ、トランスデューサ、または電気回路素子などの電子装置を、封入接着層に埋め込んで、柔軟性導電性インクと電気的に連絡させてもよい。封止接着剤層は、拡散接合された柔軟性導電性インク上に設けられている。半導体デバイスの所定のパターンが、封入接着剤層に固定されている。垂直電極配置の例として、半導体デバイスは、それぞれ、上部デバイス導電体および下部デバイス導電体を有することができる。水平電極配置の一例として、半導体デバイスは、デバイスの上部または下部に導電体を有する。
【０２６４】
上部に導電性部分が配置されている上部基板を設けて、接着印刷媒体層、封入接着層、および上部基板に融着結合された柔軟性導電性インクを含む積層パッケージを形成することができる。垂直電極配置半導体デバイスの電極を接続する例として、積層パッケージは、ロールまたはプレス積層器を介して駆動され、それによって、封入接着剤層が上部基板を接着印刷媒体層に絶縁して結合し、半導体デバイスの上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の一方が上部基板の導電性部分と電気的に接続され、そして、各半導体要素の上部デバイス導電体および下部デバイス導電体の他方が柔軟性導電性インクと電気的に接続される。同様のロールツーロールベアダイ積層プロセスの例は、例えば、米国特許第７０５２９２４号、第７２１７９５６号、第７２５９０３０号、第７４２７７８２号、第７６７７９４３号、第７７２３７３３号、第７８５８９９４号、第７８６３７６０号、第７９５２１０７号、第８１２９７３０号、および２０１５年６月１８日の米国仮特許出願第６２／１８１，７１０号の優先権を主張する２０１６年６月１７日の米国特許出願第１５／１８６，４０１に記載されており、これらの全ては参照により本明細書に組み込まれる。図８８はユーザの皮膚に向かって内側を向き、かつ伸縮性織物に接着された頑丈な露出電極であって、伸縮性織物に接着されてユーザの皮膚から外側を向いた埋め込みＬＥＤを有する構成を示す。
【０２６５】
図８９は、柔軟性導電インクから形成された印刷電気リード線に固定された頑丈な発汗化学検出器であって、ＴＰＵ印刷媒体に拡散接合されて伸縮織物に接着された構成を示す。頑丈な発汗化学検出器の例は、米国特許第８８４１２３９号Ｂ２に見られ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０２６６】
本明細書にさらに詳細に記載されるように、ＲＥＥＰ（商標）加工材料は、極低温印刷回路基板（ＰＣＢ）（従来の半田フローＰＣＢに必要な高い温度と比較して）を形成できることが発見された。重要なことに、ＲＥＥＰ（商標）プロセスのために本明細書に記載された例示的実施形態に基づいて調製された材料は、追加の導電性接着剤または半田を必要とせずに、発光ダイオード、コンデンサ、抵抗器、およびトランジスタなどの電子デバイスを含む表面実装電子デバイスを電気的に接続することができることが示されている。図９０は、絶縁性の熱可塑性接着剤および／またはＰＣＢ基板上に配置され、ＲＥＥＰ（商標）加工導電リードに導電性接着剤または半田なしで電気的および機械的に接続された、表面実装電子デバイスを示す断面図である。ＰＣＢ基板は、紙、プラスチック、織物、木材、金属、熱透過放熱性材料などの従来の印刷回路基板のマザーボード上のドーターボード（またはその逆）として含まれる材料、または任意の他の適切な材料とすることができる。ＰＣＢ基板はまた、熱成形可能であって、例えば、真空成形を用いて３次元物体を形成することができる。
【０２６７】
図９１は、低抵抗の電気経路を提供するために埋め込まれた導電性糸を有するＲＥＥＰ（商標）加工導電性リードを示す。埋め込まれた導電性糸は、ＴＰＵの構成部分と導電性インクとを含む材料の拡散領域に、拡散接合を形成するプロセスステップの前または後のいずれかに追加することができる。例えば、導電性糸は、柔軟性導電性インクをコーティングするステップの前に、ＴＰＵの軟化された上面の適所に留められてもよい。あるいは、拡散接合を形成するプロセスステップの前に、導電性糸を未硬化の柔軟性導電性インク上に配置してもよい。別の代替として、導電性糸を導電性インクの拡散接合面上に配置し、次いで熱および／または圧力を加えて導電性糸をＴＰＵおよび導電性インクの構成部品を含む材料の拡散領域に埋め込むことができる。
【０２６８】
図９２は、全添加法から作製された低温印刷回路を示す。ＲＥＥＰ（商標）加工材料の導電パターンは、低温ＰＣＢ基板上に配置される。導電パターンは、機械的かつ電気的に導電パターンに接続されている個別の電子回路素子（Ｒ１−抵抗器、Ｃ−コンデンサ、ＬＥＤ、Ｔ−トランジスタ）中を電子が流れることを可能にする導電性経路（リード線）を形成する。一例として、導電パターンは、柔軟性導電性インクのパターンをＴＰＵ基板上に印刷することによって形成することができる。あるいは、予め作製されたＲＥＥＰ（商標）加工材料を、例えばレーザまたはビニルカッタを用いて導電パターンに切断し、次いで、ベースＰＣＢ基板に接着（導電面が上）することができる。いずれにしても、ここに開示されたＲＥＥＰ（商標）は、ＴＰＵ上の印刷された柔軟性導電性インクを、表面実装電子デバイスと電気的に接続して機械的に固定することができる材料に変換する。固有抵抗（例：Ｒ２）は、例えば、ＬＥＤなどの電子回路デバイスに関連する電流制限抵抗を提供するために有利に利用することができ、或いは、この例の場合、回路、コンデンサおよびＬＥＤの間の適切な電気的接続と共に追加のＳＭＴ抵抗を含むことができる。
【０２６９】
図９２に示されるように、表面実装電子デバイスは、図９３に概略的に示される電子回路を形成するために、予め配置された導電パターン上に配置される。図９３は、ＬＥＤを点滅させるようにトランジスタを制御するための抵抗／コンデンサタイミング回路を含む電子回路の概略図である。もちろん、電子回路は多かれ少なかれ複雑であってもよく、多くの表面実装電子デバイスが利用可能であり、本発明のＲＥＥＰ（商標）低温ＰＣＢ構造において使用可能である。図９４は、約３ｍｍ×約２．５ｍｍの全体寸法を有する表面実装トランジスタの一例であり、印刷回路の大きさの指標を提供するが、印刷回路の大きさは、本明細書に示される例に何ら限定されない。
【０２７０】
個別のＳＭＴ電子デバイスは、ＲＥＥＰ（商標）加工材料の導電パターン上に配置される。導電パターンは、従来のピックアンドプレースマシン（ＲＥＥＰ（商標）ＰＣＢは、使用されるＰＣＢ基板に応じて、最初にキャリア上に実装される必要がある場合とない場合がある）を用いてＳＭＴデバイスの迅速な配置を容易にするために熱を加えることによって粘着化してもよい。
【０２７１】
ＳＭＴ電子デバイスが実装されると、熱および圧力が加えられて電子デバイスと導電パターンとの間に電気接続を形成する。この熱と圧力は、ロールラミネータを使用して加えることができ、それによってＲＥＥＰ（商標）プロセスがロールツーロール製造に適応可能となる。この場合、本明細書に記載の様々な処理ステップの全てまたは一部を、単一の効率的な連続製造ラインで実施することができる。あるいは、プラテンラミネータを使用して熱および圧力を加えることができる。熱および圧力に曝されると、個別のＳＭＴ電子デバイスは、導電パターンに確実に固定され、拡散接合インクおよびＴＰＵの構成部分を形成する柔軟性導電性インクと電気的に接続される。
【０２７２】
図９５は、着用可能な電子デバイスを製造するのに適した、ＲＥＥＰ（商標）プロセスを使用して製造され織物ＰＣＢ基板に積層された、正弦波形状印刷導電回路線の例を示す。導電性回路線は、埋め込まれた導電性糸または他の導電性／接続強化要素を含んでもよい。埋め込まれた導電性糸は、ＴＰＵ接着剤上に拡散接合された柔軟性導電性インクを処理する間に、正弦波形状の印刷導電性回路線に組み込まれて埋め込まれてもよく、または後続のプロセスで追加されてもよい。
【０２７３】
図９５は、着用可能な電子デバイスを製造するのに適した、ＲＥＥＰ（商標）プロセスを使用して製造され織物ＰＣＢ基板に積層された、正弦波形状印刷導電回路線の例を示す。図９６は、ＲＥＥＰ（商標）加工材料を用いて形成された正弦波印刷回路線を示す。図９７は、表面実装ＬＥＤを接続するためにＲＥＥＰ（商標）加工材料を使用して紙基板上に構築された低温印刷回路基板であって、ＬＥＤが、光拡散性粒子を含む、結合強化用の追加のＴＰＵパッチを含み、ＬＥＤが、追加の導電性接着剤または半田を使用することなく、バッテリと電気的に接続されたことを示す。低温ＰＣＢプロセスは、追加の導電性接着剤、半田、または任意の他の材料またはプロセスを必要とせずに、単純な熱および圧力積層ステップを介して電気的および機械的接続を形成するステップを含む。
【０２７４】
図９８は、図３２に示されるＲＥＥＰ（商標）加工材料に使用されるものと同じＴＰＵおよび導電性インクを使用して、表面実装ＬＥＤを導電線に接続する実験的試みを示す。しかしながら、図示のように、ＬＥＤは、ＴＰＵ上に印刷された導電性インクを硬化させるためにインク製造業者によって推奨される従来のプロセスと一致するインク硬化プロセスを有するバッテリと電気的に接続されていない。
【０２７５】
図９７は、表面実装ＬＥＤを接続するためのＲＥＥＰ（商標）加工材料を使用して紙基板上に構築された低温印刷回路基板であって、ＬＥＤが、光拡散性粒子を含む、結合強化用の追加のＴＰＵパッチを含み、ＬＥＤが、追加の導電性接着剤または半田を使用することなく、バッテリと電気的に接続されたことを示す。図９８は、ＲＥＥＰ（商標）加工材料に使用されるものと同じＴＰＵおよび導電性インクを使用して、表面実装ＬＥＤを導電線に接続する実験的試みを示す。
【０２７６】
図９９は、接着性印刷媒体に拡散接合された柔軟性導電性インクを有するＲＥＥＰ（商標）加工材料から形成された導電性リード線上に、簡単な一段階の熱／圧力積層プロセスによって直接電気的に接続された青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを有する低温印刷回路基板を示す。図１００は、図９９に示す青色および緑色のＬＥＤであって、熱および圧力積層法で適用された光拡散材料のパッチを有し、表面実装電子デバイスをＲＥＥＰ（商標）加工材料にさらに確実に固定する。図１０１は、ＲＥＥＰ（商標）加工材料において使用されるのと同様の加工ステップおよび同じＴＰＵに接合された銀被覆ガラス球から作られた実験的な光拡散パッチを示す。
【０２７７】
図１０２は、接着剤上に拡散接合柔軟性導電性インクの完成したロールを生成するための複数のスプレーコーティングパスを有するロールツーロールプロセスを示す。ＴＰＵ等の接着性基板は、上面を有するように提供される。接着剤は、ロールツーロールプロセスにおいて種々の処理ステーションを介して搬送される材料のロールとして提供される。接着剤の上面に溶媒をスプレーして、導電性粒子を受け入れる準備として上面を軟化させる。導電性粒子の層は、例えば、上面上の導電性インクスプレーステーションから適用される。第２の導電性インクスプレーステーションが導電性粒子の別の層を適用する前に、導電性インクスプレーを半硬化するために、フラッシュ乾燥ステーションを設けることができる。導電性粒子を所望の厚さに形成するために、必要に応じて複数のステーションを設けることができる。導電性インクスプレーステーションの間に、フラッシュ乾燥ステーションおよび／または加熱ローラを設けて、導電性粒子を接着剤上面に半硬化、硬化および／または埋め込むことができる。導電性粒子は、軟化した接着性基板の上面に埋め込まれて、導電性表面を形成する。導電層を形成した後、導電性粒子の第２の層または複数の追加の層を導電性表面上に形成し、導電性表面内に埋め込むことができる。このプロセスを介して、連続的な組み立て、硬化および埋め込みプロセスにより、導電性粒子が接着剤のマトリックス内に確実に埋め込まれた状態で、導電性表面に所望の導電性を提供することができる。
【０２７８】
図１０３は、接着剤基板内に粒子を有する接着剤を形成する工程を示すフローチャートである。上面を有する接着剤が提供される（ステップ１）。図１０４は、キャリアシート上のＴＰＵ基板の断面図である。導電性粒子を受け入れる準備として、接着剤の上面を軟化させてもよい（ステップ２）。
【０２７９】
典型的には、導電性インクは、導電性粒子と混合されたバインダ材料を含む。溶剤は、印刷前および印刷中にバインダ材料を未硬化状態に維持する。硬化プロセス中に、溶媒が除去され、バインダが硬化して導電性粒子が基板に固定される。この従来の導電性インクは、典型的にはバインダが電気絶縁性材料である点に欠点があり、導電性粒子およびバインダから形成される導電性構造の導電性を制限してしまう。
【０２８０】
例示的な実施形態によれば、導電性粒子を担持するためのバインダおよび溶剤システムの代わりに、バインダを省略することができる。例えば、図１０５は、ＴＰＵ基板の上面に分散した導電性粒子を有するキャリア流体を示す断面図である。キャリア流体は、ＴＰＵ基板の上面を軟化させる溶媒であってもよく、導電性粒子（バインダなし）の埋め込みに対して受容性を高め、ＴＰＵ基板内に導電性粒子の拡散接合を形成することによって導電性表面を形成することができる。
【０２８１】
導電性粒子の層が上面に形成される（ステップ３）。図１０６は、ＴＰＵ基板の上面に形成された軟化ＴＰＵゾーンを示す断面図である。導電性粒子は、軟化した上面に埋め込まれ、拡散接合を形成する（ステップ４）。図１０７は、より導電性の高い上面とＴＰＵ基板のバルクとの間に形成された拡散領域を有する、ＴＰＵ基板に埋め込まれた導電性粒子を示す断面図である。
【０２８２】
図１０８は、着用可能な電子機器のデジタル製造プロセスの静電デジタル印刷ステーションを示す。図１０９は、導電性粒子の、被覆ドラムから感光体ドラムへ、そして静電デジタル印刷ステーションの基板への転写を示す拡大図である。図１１０は、着用可能な電子機器のデジタルロールツーロール製造プロセスを示す。
【０２８３】
図１０７および図１０８に示すように、マイクロプロセッサは、着用可能電子機器デジタル製造システムを制御し、基板上に導電性表面を形成するのに必要な導電パターン画像構造および他の詳細を含むデジタル製造信号を受信する。導電パターンは、例えば、接着剤、織物、ＴＰＵなどの基板上に配置され、次いで基板に融合される導電性粒子から形成される。次いで、融合された導電パターンを有する基板を、織物、印刷回路基板、または他の適切な材料に適用することができる。
【０２８４】
マイクロプロセッサはコロナワイヤを作動させる。これは、静電荷を与えて感光体ドラムを帯電させる高圧電線である。感光体ドラムは、その表面に均一に広がる正電荷を得る。マイクロプロセッサは、レーザを制御して、デジタル製造信号からの画像を感光体ドラム上に描く。従来のレーザプリンタと同様に、レーザビームは、感光体ドラム上を走査する移動ミラーによって反射される。レーザビームが感光体ドラムに当たると、感光体ドラム上の入射ビームの位置における正電荷が負電荷の領域を生成する。
【０２８５】
回転する感光体ドラム上に静電像が形成される。例えば、導電パターンの一部ではない領域がある場合、正電荷は、感光ドラム上に配置される。一方、導電パターンが存在する場合には、感光体ドラム上に負電荷が配置される。
【０２８６】
感光体ドラムに接触する被覆ドラムは、粉状の導電性粒子の微粒（従来のレーザプリンタのトナー同様）で感光体ドラムを被覆する。導電性粒子は、例えば、銀、塩化銀、アルミニウム、銅、合金、有機導体、または他のマイクロまたはナノ導電性粒子であって良い。導電性粒子は正電荷を与えられ、負電荷を有する感光体ドラムの部分に静電的に引き付けられる。感光体ドラムが回転すると、デジタル製造信号内の画像内の導電パターンがドラム上に蓄積する。基板が感光体ドラムに向かって上昇する。基板が移動すると、基板は、別のコロナワイヤまたは他の静電気誘導機構（図示せず）によって強い正電荷を与えられる。
【０２８７】
基板が感光体ドラムの近くを移動すると、基板上の正電荷が、負に帯電した導電性粒子を感光体ドラムから引き離す。次に、導電性粒子の導電パターンが、感光体ドラムから基板上に転写される。
【０２８８】
図１１０に示すように、導電性粒子が表面に配置された基板は、二つのホットローラを通過する。ローラからの熱および圧力によって導電性粒子は基板内に永久的に埋め込まれて拡散接合を形成し、基板の表面に混合および付着した、より高濃度の重複した導電性粒子が存在し、導電性粒子／基板混合物中の基板材料の濃度は、基板の底部に向かって徐々に高くなる。
【０２８９】
図１１１は、デジタル印刷可能な露出電極パターンである。このパターンは、印刷された電子画像の一例であり、例えば、伸縮性織物に適用されて着用可能な電子パターンを生成する。この場合、着用可能な電子機器は、生物測定「ジェスチャ制御」システムに使用される筋収縮を検出するためにユーザの前腕の筋肉からＥＭＧ信号を得るように配置された電極を有する前腕スリーブとして配置される。パターンは、３つの個別アドレス可能電極からなる８つの組を有する。各組は、中央基準電極と、上下検出電極とを含む。電極は前腕の筋肉からのＥＭＧ信号を検出するために使用される。本明細書に記載される例示的なプロセスのいずれかにおいて、伸縮性織物に適用される場合、柔軟な着用可能電子構造によって、人体との間で電気信号を検出、分析、印加する機能を持つ触覚ヒト／機械インターフェースが達成される。このパターンは発汗化学検出を加える能力も有する。例えば、発汗化学センサは、フィットネスおよび健康関連用途（例えば、採血なしの血糖値とケトン体の継続的な糖尿病監視）に含めることができる。パターンは、印刷されたインクから電子機器に移行するためのスナップコネクタを備えた終端部を有する。
【０２９０】
印刷媒体層が設けられる。導電性粒子の層は、印刷媒体層の上層に堆積される。導電性粒子は、印刷媒体の上面に埋め込まれて、印刷媒体層の上面に導電性表面を形成する。印刷媒体層の上面に表面処理が施される。表面処理により埋め込みが容易になる。印刷媒体層を含む材料は、キャリア基板上に材料ロールとして提供することができる。上面への表面処理、導電性粒子の堆積および埋め込みは、ロールツーロールプロセスで連続的に行うことができる。
【０２９１】
表面処理は、印刷媒体層の上面の熱および溶媒軟化のうちの少なくとも１つを含むことができる。埋め込みは、熱処理および加圧操作の少なくとも一方によって行うことができる。
【０２９２】
導電性粒子は、静電的に吸着されてもよい。静電吸着導電性粒子を静電帯電表面に引き寄せ、静電吸着導電性粒子を静電帯電表面から印刷媒体層の上面に移動させることによって、堆積が行われる。
【０２９３】
静電的に帯電した表面は、正および負の電荷で選択的にパターン化して所定のパターンで静電吸着導電性粒子を選択的に引き付けることもできる。静電吸着導電性粒子の所定のパターンは、転写されたパターンで印刷媒体の上面に転写され得る。静電吸着導電性粒子の転写されたパターンは、印刷媒体の上面に埋め込まれて、転写されたパターンを有する導電性表面を形成することもできる。
【０２９４】
静電気的に帯電された表面は、ネットワークを介して受信された受信デジタル製造信号に応じて選択的にパターン化できる。転送されたパターンは、受信したデジタル製造信号に依存する。図１１２は、高密度の導電性粒子をデジタル印刷された電子的導電パターンに構築するための、複数パスを有するロールツーロールデジタル製造ラインを示す。図４８は、ＴＰＵ基板上にパターン化され堆積された導電性粒子の第一の層の断面図である。
【０２９５】
電子デバイスは、導電性表面に埋め込まれ、導電性表面と電気的に接続することができる。図１１３は、ＴＰＵ基板上に埋め込まれた導電性粒子の第一の層を示す断面図である。図１１４は、ＴＰＵ基板上に埋め込まれた導電性粒子の第一の層およびパターン化され堆積された第二の層を示す断面図である。図１１５は、ＴＰＵ基板上に埋め込まれた導電性粒子の第一の層および第二の層を示す断面図である。図１１６は、ＴＰＵ基板上に、パターン化された絶縁性接着オーバーコートを有する、埋め込まれた導電性粒子の第一の層および第二の層を示す断面図である。図１１７は、パターン化された絶縁性接着オーバーコートを有する、埋め込まれた導電性粒子の第一の層および第二の層を示す断面図であって、絶縁性接着剤に接着され、ＴＰＵ基板上の埋め込まれた導電性粒子の第一および第二の層に電気的に接続されているＳＭＴ半導体デバイスを有する。図１１８は、絶縁性接着剤に接着され、絶縁性保護オーバーコートでさらに固定され保護されたＳＭＴ半導体デバイスの断面図である。図１１９は、パターン化され埋め込まれた導電性粒子と直接電気的に接続され、熱および圧力を加えてＴＰＵ基板上の適所に固定され、さらに絶縁性保護オーバーコートによって固定および保護された、ＳＭＴ半導体デバイスの断面図である。図１２０は、絶縁性接着剤に接着され、光学的オーバーコートを有し、さらに絶縁性保護フラッドコーティングによって固定および保護された、ＳＭＴＬＥＤの断面図である。
【０２９６】
半導体デバイスの所定のパターンは、導電性表面に固定されてもよい。半導体デバイスはそれぞれ、上部デバイス導電体および下部デバイス導電体を有してもよい。熱および圧力の少なくとも一方を加えて、印刷媒体上の導電面に半導体デバイスを電気的および機械的に接続できる。導電性粒子は、印刷回路を形成するためのリード線および接続ランドとしてパターン化できる。半導体デバイスの所定のパターンの接続は、半導体デバイスが接続ランドに電気的および機械的に接続された電子回路を形成し、リード線は、印刷回路の動作中に半導体デバイス間の電子の流れを提供する。
【０２９７】
導電性表面は、所定のパターンで選択的にパターン化できる。導電性表面の所定のパターンは、基板上に転写パターンとして転写され得る。次に、導電性粒子の転写パターンを基板に埋め込むことができる。導電性表面は、ネットワークを介して受信された受信デジタル製造信号に応じて、所定のパターンで選択的にパターン化できる。転送されたパターンは、受信されたデジタル製造信号に依存するので、例えば、高精度でデジタル的に測定されたユーザに適合するように設計された着用可能な電子機器の製造とは異なる日時で、ユーザをデジタル的に測定することができる。デジタル測定は、ユーザの幾何学的形状、およびユーザの皮膚の下にある筋肉、骨、神経、器官、および他の生物学的構造も含むことができる。ＥＭＧ、Ｘ線、ＭＲＩ、ＰＥＴ、および他の生物学的走査技術を、例えば、ユーザ身体の幾何学的形状のレーザ測定に加えて、またはその代わりに使用することができる。
【０２９８】
図１２１は、導電性表面を有するＴＰＵに適用される、透明基板の上部パッチまたはシートの導電性透明表面に接続された、ＬＥＤなどのベアダイ電子素子の断面図である。図１２２は、導電性表面を有するＴＰＵに適用される、透明基板の上部パッチまたはシートの印刷インク導電性半透明表面に接続された、ＬＥＤなどのベアダイ電子素子の断面図である。図１２３は、導電性表面を有するＴＰＵに印刷された、印刷インク導電性半透明表面および印刷インク高導電性リード線に接続されたＬＥＤなどのベアダイ電子素子の断面図である。図１２４は、底面剥離シート上のホットメルト接着剤の断面図である。図１２５は、ホットメルト接着剤の軟化した上面に部分的に埋め込まれたベアダイＬＥＤの断面図である。図１２６は、底面剥離シート上にホットメルト接着剤を有する積層パッケージを形成する上部剥離シートの断面図である。図１２７は、ホットメルト接着剤中を通される、ベアダイＬＥＤを示す断面図である。図１２８は、上部および下部電極を露出させて埋め込まれたベアダイＬＥＤを有するホットメルト接着剤から上部および下部剥離シートを取り外した状態を示す断面図である。図１２９は、上部および下部電極を露出させて各々埋め込まれたベアダイＬＥＤを有する接着剤シートを形成するためのプロセスのフローチャートである。
【０２９９】
導電性表面は、レーザ切断、ダイ切断、およびＣＮＣナイフ切断のうちの少なくとも１つによって、所定のパターンで選択的にパターン化され得る。本発明のロールツーロールプロセスは、高度のリサイクルが可能である。例えば、布帛に転写されない導電性表面の廃棄部分をキャリアシートから得ることができる。廃棄部分に対して再利用動作を実行することができ、この再利用動作は、例えば、熱および／または溶媒処理のうちの少なくとも１つを含む。導電性粒子は、所望の電気的特性を生成するために使用される組成、濃度、幾何学的形状および／または配向を有することができ、例えば、抵抗値は、所定の粒子濃度、組成などを有する粒子層を印刷することによって設定することができる。異なる印刷段階またはカラーレーザプリンタと同様に、異なる導電性粒子カートリッジを使用して、所望の抵抗器、コンデンサ、半導体特性を所望の印刷回路構造に応じて形成可能な組成を有する、異なる種類の粒子を保持することができる。
【０３００】
非限定的な実施形態によれば、上面を有する接着性基板が設けられ、導電性粒子の層が上面に形成される。上面は、導電性粒子を受容する前に軟化させることができる。導電性粒子は、軟化した接着性基板の上面に埋め込まれて、導電性表面を形成する。
【０３０１】
導電性粒子の第二の層を導電性表面上に形成することができる。その後、導電性粒子の第二層が導電性表面に埋め込まれる。代替的に、または追加的に、導電性、半導電性、ｐ−材料、ｎ−材料、接着剤、熱輸送、相変化、および他の特性を有する粒子の複数の層を構築することができる。埋め込みは、層の構築の間に熱ローラおよび圧力ローラを通過する後続の通過において行うことができ、または層を構築してから、熱および圧力操作により合体／埋め込みを行うことができる。
【０３０２】
図１３０は、キャリアシート上に導電性表面を有するＴＰＵ基板を示す断面図である。図１３１は、導電性表面に接着された埋め込みベアダイＬＥＤを有するホットメルト接着剤の断面図である。図１３２は、ホットメルトの上面に印刷された導電性リード線を示す断面図である。図１３３は、上部電極を導電性リード線に接続する半透明印刷導電体を示す断面図である。
【０３０３】
図１３４は、ベアダイＬＥＤを埋め込んだホットメルト接着剤シートの上に半透明導電性インクおよび導電性リード線を印刷することによって電子回路を形成するプロセスのフローチャートである。図１３５は、キャリアシート上に導電性表面を有するＴＰＵ基板を示す断面図である。図１３６は、ホットメルト接着剤の底面に導電性表面を埋め込むために、ＴＰＵ基板に接着される接着剤ホットメルトの断面図である。図１３７は、ホットメルト接着剤の軟化した上面に部分的に埋め込まれたベアダイＬＥＤの断面図である。図１３８は、導電性表面と接続する下部電極を有するホットメルト接着剤中を通される、ベアダイＬＥＤを示す断面図である。図１３９は、ホットメルトの上面に印刷された導電性リード線にＬＥＤの上部電極を接続する導電性リード線および半透明印刷導電体の断面図である。
【０３０４】
図１４０は、ベアダイＬＥＤを埋め込んだホットメルト接着剤シートの上に半透明導電性インクおよび導電性リード線を印刷することによって電子回路を形成するプロセスのフローチャートである。非限定的な実施形態によれば、導電性粒子の層が静電表面上に形成される。導電性粒子の層は、帯電した静電表面から基板の上面に転写される。導電性粒子は、基板の上面に埋め込まれて、導電性表面を形成する。
【０３０５】
導電性粒子の第二の層は、導電性粒子の第一の層が埋め込まれた後、または導電性粒子の厚さまたは混合物を形成するために、帯電した静電表面上に形成することができる。導電性粒子の第二の層は、帯電された静電表面から導電性表面に転写される。導電性粒子は、導電性表面に埋め込まれる。導電性粒子は、所望の電気的特性を生成するための組成、濃度、幾何学的形状および／または配向を有することができる。１つまたは複数の電子デバイスの電極を導電性表面に埋め込み、電子デバイスの電極を導電性表面に電気的に接続することができる。
【０３０６】
本明細書における実施形態は、ソフトウェア（１つ以上のプロセッサによって実行される）、ハードウェア（例えば、特定用途向け集積回路）、またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせにおいて実施することが可能である。例示的な実施形態では、ソフトウェア（例えば、アプリケーションロジック、命令セット）は、従来の様々なコンピュータ可読媒体のいずれか１つに維持される。この文書の文脈において、「コンピュータ可読媒体」は、コンピュータなどの命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれらと関連して使用するために、命令を含み、記憶し、通信し、伝播し、または送達できる任意の媒体または手段であり得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータなどの命令実行システム、装置、またはデバイスによって、またはそれらと関連して使用される命令を含み、記憶し、および／または送信することができる任意の媒体または手段であり得る、コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。必要に応じて、本明細書で説明した異なる機能を異なる順序でおよび／または互いに同時に実行することができる。さらに、所望であれば、上述した機能の１つまたは複数は、任意であってもよく、または組み合わせてもよい。
【０３０７】
本発明の種々の態様が独立クレームに記載されているが、本発明の他の態様は、記載された実施形態および／または従属クレームからの特徴と、独立クレームの特徴との他の組み合わせを含み、請求項に記載された組み合わせのみに限られない。
【０３０８】
上記には本発明の例示的な実施形態を説明したが、これらの説明は限定的な意味で見るべきではないことに留意されたい。むしろ、添付の特許請求の範囲に定義されるように、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得るいくつかの変形および修正が存在する。
【０３０９】
〔実施の態様〕
（１）  装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに支持された複数の個別アドレス可能電極であって、ユーザの皮膚に刺激電気信号を加えること、および前記ユーザの皮膚から生体計測電気信号を検出することの少なくとも一方を行うための個別アドレス可能電極と、
前記生体計測電気信号を検出するための信号検出器、および前記刺激電気信号を発生させるための信号発生器のうちの少なくとも１つと、
電極多重回路であって、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚から前記生体計測電気信号を前記信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に前記信号発生器からの前記刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する、電極多重回路と、
前記信号検出器、前記信号発生器、および前記電極多重回路の少なくとも１つを制御するマイクロプロセッサと、を含む装置。
（２）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に順次ルーティングする、装置。
（３）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に同時にルーティングする、装置。
（４）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、装置。
（５）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に順次ルーティングする、装置。
【０３１０】
（６）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、装置。
（７）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサによって制御されて、前記電気信号を、前記電極多重回路を介して前記信号発生器から前記ユーザの前記皮膚へ、および前記電極多重回路を介して前記ユーザの前記皮膚から前記信号検出器へとルーティングする、信号多重回路をさらに含む、装置。
（８）  実施態様１に記載の装置であって、前記生体計測電気信号に依存するデータを記憶するためにマイクロプロセッサによって制御されるメモリと、記憶された前記データを遠隔ネットワーク装置で解析するために送信する通信モジュールとをさらに備える、装置。
（９）  実施態様１に記載の装置であって、前記ハウジングは柔軟性織物材料を含む、装置。
（１０）  実施態様１に記載の装置であって、前記個別アドレス可能電極は、柔軟性導電性インクを印刷することにより形成された乾電極である、装置。
【０３１１】
（１１）  実施態様１に記載の装置であって、前記複数の個別アドレス可能電極のうち、同じ個別アドレス可能電極によって、前記皮膚からの前記生体計測電気信号の検出と、前記刺激電気信号の前記皮膚への印加との両方を行う、装置。
（１２）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記信号検出器による、前記ユーザの２つ以上の筋肉の筋肉収縮を示す皮下運動単位から生じる筋電図信号としての前記生体計測信号の検出に有効なサンプリング速度で前記生物測定信号をサンプリングするよう、前記複数の電極をアドレス指定する、装置。
（１３）  実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記ユーザの前記筋肉の不随意収縮を引き起こすのに有効なパルス速度で、前記刺激電気信号を印加パルスとして印加するよう、前記複数の電極をアドレス指定する、装置。
（１４）
実施態様１に記載の装置であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚から前記生体計測電気信号を前記信号検出器に順次および同時に両方ともルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に前記信号発生器からの前記刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する、装置。
（１５）  実施態様１に記載の装置であって、前記ハウジングに支持された慣性測定ユニット、センサ、検出器、およびトランスデューサのうちの少なくとも１つをさらに含む、装置。
【０３１２】
（１６）  方法であって、
電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に信号発生器からの刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定することと、
以下の少なくとも１つ：
信号発生器を制御して前記刺激電気信号を発生させることと、
信号検出器を制御して前記生体計測電気信号を検出することを含む、方法。
（１７）  実施態様１６に記載の方法であって、電極多重回路が、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に順次ルーティングする、方法。
（１８）  実施態様１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記ユーザの前記皮膚からの前記生体計測電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記信号検出器に同時にルーティングする、方法。
（１９）  実施態様１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、方法。
（２０）  実施態様１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に順次ルーティングする、方法。
【０３１３】
（２１）  実施態様１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号発生器からの前記刺激電気信号を、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に同時にルーティングする、方法。
（２２）  実施態様１６に記載の方法であって、信号多重回路を制御して、前記電気信号を、前記電極多重回路を介して前記信号発生器から前記ユーザの前記皮膚へ、および前記電極多重回路を介して前記ユーザの前記皮膚から前記信号検出器へとルーティングすること、をさらに含む、方法。
（２３）  実施態様１６に記載の方法であって、前記生体計測電気信号に依存するデータを記憶するためのメモリを制御することと、記憶された前記データを遠隔ネットワーク装置で解析するために送信する通信モジュールを制御することを含む、方法。
（２４）  実施態様１６に記載の方法であって、前記ハウジングは柔軟性織物材料を含む、方法。
（２５）  実施態様１６に記載の方法であって、前記個別アドレス可能電極は、柔軟性導電性インクを印刷することにより形成された乾電極である、方法。
【０３１４】
（２６）  実施態様１６に記載の方法であって、前記複数の個別アドレス可能電極のうち、同じ個別アドレス可能電極によって、前記皮膚からの前記生体計測電気信号の検出と、前記刺激電気信号の前記皮膚への印加との両方を行う、方法。
（２７）  実施態様１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記信号検出器による、前記ユーザの２つ以上の筋肉の筋肉収縮を示す皮下運動単位から生じる筋電図信号としての前記生体計測信号の検出に有効なサンプリング速度で前記生物測定信号をサンプリングするよう、前記複数の電極をアドレス指定する、方法。
（２８）  実施態様１６に記載の方法であって、前記電極多重回路が、前記ユーザの前記筋肉の不随意収縮を引き起こすのに有効なパルス速度で、前記刺激電気信号を印加パルスとして印加するよう、前記複数の電極をアドレス指定する、方法。
（２９）  実施態様１６に記載の方法であって、前記マイクロプロセッサは、前記電極多重回路を制御して、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚から前記生体計測電気信号を前記信号検出器に順次および同時に両方ともルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に前記信号発生器からの前記刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定する、方法。
（３０）  実施態様１６に記載の方法であって、前記ハウジングに支持された慣性測定ユニット、センサ、検出器、およびトランスデューサのうちの少なくとも１つをさらに含む、方法。
【０３１５】
（３１）  装置であって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを有する少なくとも１つの非一時的なメモリと、を有し、前記少なくとも１つのメモリおよび前記コンピュータプログラムコードは前記少なくとも１つのプロセッサを用いて、
電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に信号発生器からの刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定することと、
以下の少なくとも１つ：
信号発生器を制御して前記刺激電気信号を発生させること、および
信号検出器を制御して前記生体計測電気信号を検出することを、前記装置に少なくとも実行させるよう構成されている、装置。
（３２）  コンピュータプログラム製品であって、コンピュータ可読コードが組み込まれた非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み、前記コンピュータ可読コードは装置によって実行可能であり、前記コンピュータ可読コードの実行に応答して、
電極多重回路を制御して、複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介してユーザの皮膚から生体計測電気信号を信号検出器にルーティングすることと、前記複数の個別アドレス可能電極のうちの１つ以上を介して前記ユーザの前記皮膚に信号発生器からの刺激電気信号をルーティングすることのうちの少なくとも一方によって、前記複数の個別アドレス可能電極にアドレス指定することと、
以下の少なくとも１つ：
信号発生器を制御して前記刺激電気信号を発生させること、および
信号検出器を制御して前記生体計測電気信号を検出することの、少なくとも１つを前記装置に実行させる、コンピュータプログラム製品。
【図１（ａ）】
2020516327.tif 000003
【図１（ｂ）】
2020516327.tif 000004
【図１（ｃ）】
2020516327.tif 000005
【図１（ｄ）】
2020516327.tif 000006
【図１（ｅ）】
2020516327.tif 000007
【図２（ａ）】
2020516327.tif 000008
【図２（ｂ）】
2020516327.tif 000009
【図３（ａ）】
2020516327.tif 000010
【図３（ｂ）】
2020516327.tif 000011
【図３（ｃ）】
2020516327.tif 000012
【図４（ａ）】
2020516327.tif 000013
【図４（ｂ）】
2020516327.tif 000014
【図４（ｃ）】
2020516327.tif 000015
【図５（ａ）】
2020516327.tif 000016
【図５（ｂ）】
2020516327.tif 000017
【図６（ａ）】
2020516327.tif 000018
【図６（ｂ）】
2020516327.tif 000019
【図７（ａ）】
2020516327.tif 000020
【図７（ｂ）】
2020516327.tif 000021
【図７（ｃ）】
2020516327.tif 000022
【図８（ａ）】
2020516327.tif 000023
【図８（ｂ）】
2020516327.tif 000024
【図８（ｃ）】
2020516327.tif 000025
【図９】
2020516327.tif 000026
【図１０】
2020516327.tif 000027
【図１１（ａ）】
2020516327.tif 000028
【図１１（ｂ）】
2020516327.tif 000029
【図１２（ａ）】
2020516327.tif 000030
【図１２（ｂ）】
2020516327.tif 000031
【図１２（ｃ）】
2020516327.tif 000032
【図１３】
2020516327.tif 000033
【図１４（ａ）】
2020516327.tif 000034
【図１４（ｂ）】
2020516327.tif 000035
【図１５】
2020516327.tif 000036
【図１６】
2020516327.tif 000037
【図１７】
2020516327.tif 000038
【図１８】
2020516327.tif 000039
【図１９】
2020516327.tif 000040
【図２０】
2020516327.tif 000041
【図２１】
2020516327.tif 000042
【図２２】
2020516327.tif 000043
【図２３】
2020516327.tif 000044
【図２４（ａ）】
2020516327.tif 000045
【図２４（ｂ）】
2020516327.tif 000046
【図２５（ａ）】
2020516327.tif 000047
【図２５（ｂ）】
2020516327.tif 000048
【図２６（ａ）】
2020516327.tif 000049
【図２６（ｂ）】
2020516327.tif 000050
【図２７（ａ）】
2020516327.tif 000051
【図２７（ｂ）】
2020516327.tif 000052
【図２７（ｃ）】
2020516327.tif 000053
【図２７（ｄ）】
2020516327.tif 000054
【図２８（ａ）】
2020516327.tif 000055
【図２８（ｂ）】
2020516327.tif 000056
【図２８（ｃ）】
2020516327.tif 000057
【図２８（ｄ）】
2020516327.tif 000058
【図２９（ａ）】
2020516327.tif 000059
【図２９（ｂ）】
2020516327.tif 000060
【図２９（ｃ）】
2020516327.tif 000061
【図２９（ｄ）】
2020516327.tif 000062
【図３０（ａ）】
2020516327.tif 000063
【図３０（ｂ）】
2020516327.tif 000064
【図３１（ａ）】
2020516327.tif 000065
【図３１（ｂ）】
2020516327.tif 000066
【図３１（ｃ）】
2020516327.tif 000067
【図３１（ｄ）】
2020516327.tif 000068
【図３２（ａ）】
2020516327.tif 000069
【図３２（ｂ）】
2020516327.tif 000070
【図３３】
2020516327.tif 000071
【図３４（ａ）】
2020516327.tif 000072
【図３４（ｂ）】
2020516327.tif 000073
【図３４（ｃ）】
2020516327.tif 000074
【図３４（ｄ）】
2020516327.tif 000075
【図３４（ｅ）】
2020516327.tif 000076
【図３４（ｆ）】
2020516327.tif 000077
【図３５】
2020516327.tif 000078
【図３６（ａ）】
2020516327.tif 000079
【図３６（ｂ）】
2020516327.tif 000080
【図３６（ｃ）】
2020516327.tif 000081
【図３７（ａ）】
2020516327.tif 000082
【図３７（ｂ）】
2020516327.tif 000083
【図３８】
2020516327.tif 000084
【図３９（ａ）】
2020516327.tif 000085
【図３９（ｂ）】
2020516327.tif 000086
【図４０（ａ）】
2020516327.tif 000087
【図４０（ｂ）】
2020516327.tif 000088
【図４１（ａ）】
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【図４１（ｂ）】
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【図４１（ｃ）】
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【図４２（ａ）】
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【図４２（ｂ）】
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【図４３】
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【図４４（ａ）】
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【図４４（ｂ）】
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【図４４（ｃ）】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
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【図１２７】
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【図１２８】
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【図１２９】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１３４】
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【図１３５】
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【図１３６】
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【図１３７】
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【図１３８】
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【図１３９】
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【図１４０】
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【国際調査報告】
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