JP2006521879A - 人間の平衡及び歩行の改善並びに足の傷害の防止のための方法及び装具 - Google Patents

Abstract

足及び足首の神経学的刺激により、人間の平衡及び歩行を強化し、足の傷害を防止するための、方法及び着用可能なシステム。神経感覚改善のための閾下刺激が、個人の皮膚表面に、中底、下履、取外し可能な靴インサートなどの着用可能なプラットフォームに、またはその上に、配置された電極または振動アクチュエータ、あるいはこれらの組合せを介して与えられ、あるいはプラットフォームの支持無しに与えられる。血行の改善などの治療目的のための閾超刺激も振動アクチュエータによって与えられる。コントローラに接続されたバイアス信号発生器によって発生される信号により、アクチュエータ及び電極が駆動される。コントローラの制御の下にある信号発生器は、非決定論的ランダム信号、反復信号パターンまたは複数連の信号パターンを発生するようになっている。コントローラは、必要に応じて、コントローラの最適化及びプログラミングの目的のために外部コンピュータとインターフェースするための通信ポートを備える。着用可能なシステムには電源によって電力が供給される。

Description

関連出願の説明

本出願は２００３年３月６日に出願された米国仮特許出願第６０/４５２０４４号の特許本出願である。

本発明は、米国国立衛生研究所により与えられた認可（AG08812, AG04390, DK60295, HD40035及びHD37880）の下に、米国政府の補助によりなされた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。

本発明は、足及び足首の神経刺激を通じて人間の平衡及び歩行を改善し、足の傷害を防止することに関し、さらに詳しくは、足及び足首に神経刺激を与える着用可能なプラットフォーム並びに神経刺激を最適化するためのシステムに関する。

足の支持及び傷害防止のために様々な装置が提供されている。例えば、当業界では、受動的な装具及び補強材が開示されている（例えば、タウンゼンド（Townsend）等の特許文献１及びアンダーセン（Andersen）の特許文献２）。これらの硬質または半硬質の装置は一般に、傷害を防止するため、骨格配列不正を治すため、あるいは姿勢を調整するために、足または足首を支持することを目的としている。そのようにすることにおいて、これらの装置は平衡及び歩行に有益な変化をもたらし得るが、受動的な機械的支持を与えることによってそのようにするのである。

足用の着用可能なマッサージ器も周知である。例えば、当業界では着用可能な足マッサージ器が開示されている（例えば、ライリー（Reilly）の特許文献３，ライリーの特許文献４及びモンゴメリー（Montgomery）の特許文献５）。マッサージ器は一般に、皮膚及び、筋肉を含む皮下組織のかなりの反屈（すなわち閾超刺激）を生じさせる機械的手段を用いる。

さらに、当業界では、着用可能な足温熱器が開示されている（例えば特許文献６）。この装置は一般に、平衡または歩行の改善ではなく、痛み軽減、皮膚の血行促進及び足の熱状態の維持を目的としている。温熱器は一般に、足の皮膚に直接高温を施すために電気抵抗手段を用いる。

さらに、人間の神経系における感覚細胞の機能が、感覚細胞に雑音信号を入力して感覚細胞の閾値を実効的に低くすることによって改善され得ることがわかっている。感覚細胞は一般に閾値ベースのユニットであるから、感覚細胞の閾値を低くすることにより、感覚細胞に反応をおこさせる（すなわち、興奮させる）に必要な外部刺激レベルが下げられる。したがって、正常な細胞閾値レベルでは感覚細胞の反応が生じない低レベルにおいて、感覚細胞は外部刺激に反応するであろう。コリンズ（Collins）の特許文献７及び特許文献８は、感覚細胞の閾値を低くすることによって感覚細胞の機能を改善するための方法及び装置を開示している。

上述の装置及び方法はそれぞれの特定の目的及び要件を満たすものであるが、上記の特許文献は、足及び／または足首の神経学的刺激による人間の平衡及び歩行の改善並びに足の傷害の防止のための方法及び装置、さらに詳しくは、足及び／または足首に神経刺激を与える着用可能なシステム及び神経学的刺激を最適化するためのシステムを開示するものではない。
米国特許第６６９２４５４号明細書 米国特許第６６７６６１８号明細書 米国特許第５８３５８９９号明細書 米国特許第５９１３８３８号明細書 米国特許第６４６４６５４号明細書 米国特許第６６５７１６４号明細書 米国特許第５７８２８７３号明細書 米国特許第６０３２０７４号明細書

本発明の課題は、人間の平衡及び歩行の改善並びに足の傷害の防止のために足及び／または足首に神経刺激を与える着用可能なシステム及び神経刺激を最適化するためのシステムを提供することである。

課題を解決する手段

人間及びその他の哺乳類の平衡、歩行及びその他の協調運動は、意志及び環境の変化に反応する筋肉収縮の実時間制御に依存する。この筋肉制御は中枢神経系（ＣＮＳ）すなわち脳及び脊髄により調和されるが、四肢からの感覚フィードバックに依存している。第一義的に重要なのは、環境との皮膚接触及び四肢の位置の知識を伝える機械的感覚である。

適切な機械的感覚フィードバックの欠如は人間の重大な健康問題と深い相関関係にある。健康問題というのは、例えば、年配の人達の転倒し易さ及び糖尿病をかかえている人々の足の皮膚の皮膚潰瘍（開放創）の発生などである。

機械的受容器と呼ばれる専用感覚細胞の集合体が、四肢からの感覚情報の上記のように流す役割を担う。機械的受容器は、身体運動及び環境との相互作用からの機械的刺激を、神経系に送られて神経系で解釈され得る電気信号に変換する。様々なタイプの、また様々な解剖学的構造に見られる、機械的受容器がこの分野の研究者によって識別されている。例えば、皮膚及び深い皮下組織層に見られるパチーニ小体及びその他の関連する感覚ニューロンは、接触、伸び、圧力及び振動を感知し得る（「触覚」）。他のタイプの機械的受容器、例えばゴルジ腱紡錘及び筋紡錘は、関節内の腱、靭帯、筋肉及び組織に見られる。これらは、筋肉の力、筋肉の伸び及び関節角に関する情報を伝える（「関節覚」または「固有感覚」）。

機械的受容器は閾値ベースのユニットである。すなわち、感覚細胞への環境刺激の強さが十分でなければ、細胞が活性化して信号を送り始めることはないであろう。そのような刺激は「閾下」と呼ばれる。閾値より強い刺激は「閾超」と呼ばれる。

多くの健康状態及び疾病（例えば、加齢、糖尿病、発作、神経障害、トラウマ及び外傷等）は、機械的受容体自体の感受性、神経インパルス（軸索上の活動ポテンシャル）の伝達、あるいは脊髄または脳のレベルにおける中枢での神経インパルスの解釈に強い悪影響を与え得る。機械的受容器の感受性の低下は閾値レベルの上昇と本質的に等価である。

機械的受容器が見られる組織に加えられる特定の形態の機械的刺激及び電気刺激を用いて、機械的受容器の感受性を改善することが可能である。

上記の観点において、さらに詳細に論じる、本発明及びその様々な実施形態の全般的目的は、機械的受容器の能力を改善するか、そうではなくとも強化する手段として皮膚の表面に非侵襲的に様々な形態の刺激を与えるための方法及び装置を提供することである。さらに、本発明の全般的目的は、感覚能力が低下している人々に対する治療として役立つことである。さらにまた、本発明の別の目的は、皮膚潰瘍等を防止または緩徐するために血行を改善するためのマッサージ治療を提供することである。

本発明及びその様々な実施形態が、普通の機械的受容体能力の強化が感覚情報の軸索伝達及びＣＮＳ解釈の問題をある程度補償することができる点において、上記の場合に有用であり得ることが重要である。同様に、機械的受容器の感受性の強化は神経学的欠損のない人々において全般的な感覚運動能力の向上に有用であり得る。

本発明は、足の裏及びその他の表面に神経学的刺激を与えることにより平衡及び歩行を改善するための新規な方法及び装置を提供するものであり、有益である。さらに、本発明は、足首に神経学的刺激を与えることにより平衡及び歩行を改善するための新規な方法及び装置を提供するものであり、有益である。

本発明のさらなる目的は、特に糖尿病またはその他の神経障害をかかえる人々において、足の裏及びその他の表面に神経学的刺激を与えることにより、足に傷害が生じる可能性を低くするための新規な方法及び装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、足の裏及びその他の表面に神経学的刺激を与えることにより、通常の活動または体育活動に必要な反応を含む、全般的な感覚運動能力を改善するための新規な方法及び装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、足首周りの腱、靭帯及び筋肉に神経学的刺激を与えることにより、平衡、歩行及び全般的な感覚運動能力を改善するため及び足に傷害が生じる可能性を低くするための新規な方法及び装置を提供することである。

さらに、本発明の一態様は、印加される信号が非決定論的ランダム信号または反復されるあらかじめ定められたパターンである、神経学的刺激が、特許文献７及び８に説明されるようなタイプ、すなわち閾下刺激であることである。

本発明の別の態様は、神経学的刺激が、印加される信号が非決定論的ランダム信号または反復されるあらかじめ定められたパターンである、閾超刺激であることである。

本発明の別の態様は、神経学的刺激が足の裏またはその他の表面及び／または足首に機械的または電気的に与えられることである。

本発明の別の態様は、足及び／または足首を神経学的に刺激するための着用可能なシステムを提供することであり、本システムは、足の機械的受容器に刺激を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号入力手段、少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動するための駆動信号を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号発生器、少なくとも１つのバイアス信号発生器及び少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御するためのコントローラ手段並びにコントローラ手段及び少なくとも１つのバイアス信号発生器に電気エネルギーを供給する電源を有するプラットフォームを備える。

本発明の別の態様は、足及び／または足首の機械的受容器に電気刺激を与える、足及び／または足首に、またはその近くに配置される少なくとも１つの電極を備える着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、バイアス信号入力手段が、衣料品に組み込まれた電極パッド、親水性で平滑な被覆、導電性ヒドロゲル皮膚マウント及び粘着層を有するスティック−スリップ型電極システムである、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、着用可能なプラットフォームが、靴、ブーツ、靴下、靴下の裏に一体取付けされた中底部、取外し可能な靴のインサート、下側が靴の底革に取外し可能なように取り付けるための粘着剤で被覆された足の形を有する柔軟な使い捨てパッド、足首覆い、足及び／または足首の特定の解剖学的構造に合せてバイアス信号入力手段を配置するようになっている特注構造体、あるいはこれらの組合せである、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、少なくとも１つのバイアス信号入力手段を足及び／または足首の機械的受容体に刺激振動を与える振動アクチュエータとして備える、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、プラットフォームが振動伝達材料及びアクチュエータの内の少なくとも１つを内包する柔軟なマトリックス材料を有し、プラットフォームが足及び／または足首の表面への振動の伝達に最適化された、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、プラットフォームが複数の振動アクチュエータを有し、それぞれの振動アクチュエータの駆動信号の位相、振幅及び波形を操作することによってランダムな振動が装置全体に誘起され得るように、複数の振動アクチュエータがあらかじめ定められた空間間隔でプラットフォーム上に配置される、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、電気的にバイアスされると振動を発生するようになっている複数の振動アクチュエータをプラットフォームが備え、コントローラ手段が複数の振動アクチュエータを互いに逆に動作させてランダムな振動刺激を誘起するようになっている、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、電気的にバイアスされると振動を発生するようになっている複数の振動アクチュエータをプラットフォームが備え、少なくとも１つのバイアス信号発生器が階段波駆動信号を発生するように適合され、駆動信号のそれぞれの段の持続時間が、アクチュエータの振動周波数が固有周波数になることを回避するに十分な持続時間である、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、電気的にバイアスされると振動を発生するようになっている複数の振動アクチュエータをプラットフォームが備え、少なくとも１つのバイアス信号発生器が、アクチュエータを慣性克服状態に入れてアクチュエータの時間応答を改善するために、駆動信号に加えてオフセット駆動信号を発生するようになっている、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、バイアス信号発生器が、アクチュエータが互いに逆極性に駆動されるときに、アクチュエータを慣性克服状態に入れてアクチュエータの時間応答を改善するために、駆動信号に加えてオフセット駆動信号を発生するようになっている、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、複数の振動アクチュエータを備え、それぞれの振動アクチュエータの駆動信号の位相及び振幅を操作することにより所望の振幅を有する振動を誘起するように、複数の振動アクチュエータがあらかじめ定められた空間間隔でプラットフォーム上に配置された、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、振動伝達材料が、硬質ビーズ、高分子ゲル、粘弾性発泡体、金属構造素子及び複合構造素子の内の少なくとも１つを有し、調節可能な振動伝搬を行うような態様で配置され、複数の振動アクチュエータがプラットフォームの振動伝搬特性を最適化するようにあらかじめ定められた空間間隔で配置された、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、信号発生器が、信号の振幅、周波数成分、波形及び反復回数を制御できるあらかじめ定められる少なくとも１つの反復パターン及び複数連のパターンをもつ信号を与える、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、感覚改善、治療マッサージ及び血行改善を行うために、閾下レベル及び閾超レベルにおいて刺激が交互に与えられる、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、あらかじめ定められた歩行サイクルのあらかじめ定められた段階の間はシステムを電力節約モード下におくように歩行サイクルを測定する手段を備える、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、足／足首の機械的受容器を刺激する手段に加えて足に熱を与えるための熱放射源を備える、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、着用者が、閾値及び治療レベルを含む、バイアス信号の振幅を調節するための調節手段を備える、着用可能なシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、被験者の皮膚表面領域に刺激を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号入力手段、少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動するための駆動信号を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号発生器、少なくとも１つのバイアス信号発生器及び少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御するためのコントローラ手段、処置を最適化する間にコントローラ手段の制御を実施するための遠隔外部コンピュータ、遠隔外部コンピュータとコントローラの間の通信手段及び刺激を調節しながら被験者の反応を測定するための測定手段を有する着用可能なプラットフォームを備え、遠隔外部コンピュータが、少なくとも１つのバイアス信号入力手段に入力されるバイアス信号を変化させ、同時に、プラットフォームと接触し、規定された課業を実施している被験者からの反応を観測し、測定するために、コントローラと通信するように適合され、遠隔外部コンピュータが観測された被験者の反応に基づいて被験者に適する最適バイアス信号パラメータを決定するように適合され、遠隔外部コンピュータが被験者の反応に基づいて検査するためのバイアス信号パラメータを選択し、遠隔外部コンピュータが印加されるバイアス信号のそれぞれに対する被験者の反応を受け取り、記録する手段を有する、神経学的刺激を最適化するためのシステムを提供することである。

本発明の別の態様は、１つまたはそれより多くの刺激源、１つまたはそれより多くの刺激源に接続された少なくとも１つの信号発生器、信号発生器を制御するためのコントローラ及びコントローラに電力を供給するための電源を備える着用可能なプラットフォームを提供する工程、刺激のレベルまたは形態を選択する工程及び、信号発生器を作動させて、個人の決定された治療要件に基づいて機械的受容器を刺激するために１つまたはそれより多くの刺激源にバイアス信号を供給する工程を含み、刺激の形態またはレベルを選択する工程が刺激を受け取るための領域における個人の興奮閾値レベルを測定する工程及び測定された閾値レベルに対する、個人の治療要件にしたがう、治療レベルを生じさせるためにバイアス信号発生器を制御するようにコントローラを調節またはプログラミングする工程を含み、閾値レベルを測定する工程が最小限または最大限の信号で開始されて、個人の反応に基づく最終閾値に向かって増分変化または減分変化されるトラッキング手順を含む、着用可能なシステムにおいて神経学的刺激を与えるための方法を提供することである。

本発明のその他の態様は以降に論じられるそれぞれの実施形態の説明において明らかであろう。

以下の詳細な説明を考察すれば、本発明はよりよく理解されるであろうし、上述した態様とは別の本発明の態様が明らかになるであろう。

本明細書及び本明細書に添付される図面を通して、先に示されたかまたは論じられた要素の参照数字は同様の要素を示すために別の図面において再び使用されることがある。

ここで図面を参照すれば、図１ａ〜１ｃは靴の中底インサートの形態にある本発明の着用可能なシステムの第１の実施形態を示す。図１ａは、いくつかの層で構成される中底インサート装置の分解組立図を示す。中底の上部層１０は、足とアクチュエータコンポーネントの間の快適なインターフェースを提供する、追従性がある柔軟な層である。この上部層１０の輪郭は一般的な足に合わされ、厚さは従来の中底に見られるように様々である。上部層１０は一般に、発泡体、布またはゲルでつくられる。中間層１１は、図面を分かりやすく簡素化するために示されていない、蓄電池及び信号発生回路を入れた制御ポッドを収める容器である。電池、制御ポッド及び信号発生回路の詳細は本発明のこの実施形態及びその他の実施形態の教示によりさらに明らかになるであろう。

図１ａに示される下部層１２は、振動を効率よく伝搬させ得る材料からなる。振動刺激を発生するためのアクチュエータはこれらの層のいずれにも組み込むことができるが、快適性のための上部層１０は慣習的に含まれないであろう。図示されていないアクチュエータは、電磁型、電気機械型、固体（例えば、ニチノール、圧電）型、液圧型、空気圧型、強磁性流体型、電気賦活高分子材型等を含む、アクチュエータの１つのタイプまたは組合せタイプからなる。アクチュエータは信号発生回路によって駆動されて、中底材料層を通して足の表面に、非決定論的、雑音性または決定論的な信号（すなわちバイアス信号）を生じさせる。バイアス信号は閾下レベルまたは閾超レベルの信号とすることができる。信号発生器によって発生される駆動信号及びアクチュエータからのバイアス信号の詳細は、バイアス信号周波数範囲の詳細とともに、本明細書のコントローラに関する別の教示の節においてさらに開示されるであろう。

図１ａの振動多層構造は、合せ込み作業の間及び使用のために靴１４に挿入されている間、それぞれの足１３のための治療刺激レベルに対してコントローラにより制御可能である。

図１ｂは足裏に刺激を与えるために靴１４に用いられている振動中底インサートを示す。使用に続いて、中底内の電池電源は図１ｃに示されるインターフェースポート１６及び外部充電ケーブル１７を用いて再充電することができる。インターフェースは、遠隔外部制御、診断、調整、プログラミング及びその他の目的のためにコントローラを外部装置と接続するための通信インターフェースを備えることもできる。

図１ｃは、図１ａの多層中底インサートの完成アセンブリー及びプログラミングインターフェースを示す。先に述べたように、インターフェースポート１６は、例えば振動レベル及び信号の変更を可能にするプログラミングポートとしてもはたらくことができる。通信インターフェースは有線または光のシリアルまたはパラレル通信インターフェースとすることができる。通信インターフェースは無線ＲＦ手段または光通信手段とすることもできる。

上述した図１ａ〜１ｃの中底インサートは振動刺激器を備える。しかし、上部層１０は、上述した層の内の別の層にまたはその上に配置された１つまたはそれより多くの振動アクチュエータの組合せとともに用いることができる、電気刺激器を収めるように適合させることもできる。

電気刺激器については、１つまたはそれより多くの、使い捨てであるか、再使用可能であるかまたはスティック−スリップ型の電極を用いることができる。先に述べたように、与えられる刺激は、閾下レベルまたは閾超レベルの刺激、あるいは用いられる刺激器のタイプによって可能となるような２つのレベルの間を交互する刺激である。

靴内に図１Ａ〜１ｃの能動神経学的刺激中底を着用している間、ユーザは足裏における触覚感度の改善を享受するであろう。この改善された触覚感度により、改善された平衡、改善された歩行、高められた感覚運動能力、転倒の低減、及び糖尿病患者の足の潰瘍のような傷害の防止がもたらされるであろう。

図１ａ〜１ｃは足裏に神経学的刺激を送り出すための中底構造を示す。本発明のこの実施形態のさらに一般的な実施形態は、靴に入れられる、さらに詳しくは、足裏に加えてあるいは足裏の代わりに、足の側面及び上面に刺激を送り出すためのいずれかのインサートとすることができる、刺激プラットフォームである。

図２ａ及び２ｂは本発明の第２の実施形態を示す。図２ａは、使い捨てパウチ２０内に包まれた使い捨ての柔軟なパッド２１を有する中底装置を示す。装置はいくつかの電極座２３をその上にもつ薄く快適で柔軟な層を有する中底パッド２１からなる。複数の刺激電極が、足裏に向く、パッドの上面の電極座２３に組み込まれる。刺激電極には、例えば、使い捨て電極、導電性ゲルとともに用いられるべき再使用可能電極、あるいは、以下でさらに詳細に説明する、スティック−スリップ型電極システムとして知られる新規な電極構造があり得る。

これらの複数の刺激電極はハウジング２２に収められたコントローラに接続される。ハウジング２２は、電源、信号発生器及び信号発生器を制御するコントローラも収める。コントローラはユーザインターフェースコントローラも有することができる。このコントローラは、パッド２１に接している足のランダムな雑音性閾下刺激を生じる、非決定論的信号、または非決定論的波形を発生する。１つまたはそれより多くの基準電極を、パッド２１の上部層内に、または個人の身体の別の部位上におくことができる。パッド２１は、薄く、交換可能であることが好ましく、中底２４に付加されて快適な輪郭を生じさせ得ることが好ましい。使用中のパッドの中底２４に対するずれを防止するために、パッドの底面に自己粘着性層または滑止め層を施すことができる。

図２ｂは靴２５に用いられている図２ａの中底装置を示す。ハウジング２２は簡便性のために靴の後面に取り付けられる。あるいは、コントローラ及びその他の基本コンポーネントが入っているハウジングは靴の側面または上面に取り付けることができる。コントローラは信号発生器及び電池とともに、これらのコンポーネントを靴以外の別の場所に配置できるように、図示されていない、延長コネクタを介して使い捨て中底インサートに取外し可能な態様で接続することもできる。取外し可能な接続を有することの利点は、中底インサートが使用によってすり減ったときに、コントローラ、信号発生器及び電池は再使用することができ、中底インサートは廃棄して交換できることである。

上述した図２ａの使い捨ての柔軟なパッド２１は電気刺激器を備える。しかし、パッド２１は信号アクチュエータあるいは１つまたはそれより多くの電極と１つまたはそれより多くの振動アクチュエータの組合せを収めることもできる。さらに、本発明の図１ａ〜１ｃの第１の実施形態と同様に、通信インターフェースポート及び電源再充電ポートを有用に設けることもできる。

図３ａ及び３ｂは本発明の第３の実施形態を示す。図３ａはコネクタアセンブリ３２を介して刺激層３１に接続された足首カフ３０を備える刺激装置を示す。刺激層３１は足１３の足裏に刺激を与えるための刺激電極及び／または能動振動アクチュエータを保持するためのプラットフォームである。足首カフ３０は電気刺激または機械的刺激をそれぞれ与える刺激電極及び／または能動振動アクチュエータに接続された電子コンポーネントを収める。足首カフは足首に巻き付けられ、使用の間、足首カフの位置は、例えば、かぎホック、面ファスナーまたは留め金のような締結具３３によって維持される。

図３ｂは図３ａの足首カフの拡大図を示す。カフの材料は軟質で快適であることが好ましく、電池及び制御電子回路用のポケット３４をもつことが好ましい。足首カフ３０も足首周りの領域に刺激を与えるための刺激電極または振動アクチュエータを備えることができる。さらに、本発明の図１ａ〜１ｃの第１の実施形態及び図２ａ〜２ｂの第２の実施形態と同様に、本刺激装置の足首カフ３０にも通信インターフェースポート及び電力再充電ポートを有用に備えることができる。

本発明の第１及び第２の実施形態と同様に、電気刺激に対しては、１つまたはそれより多くの、使い捨てであるか、再使用可能であるか、またはスティック−スリップ型の電極を用いることができる。機械的刺激に対しては、１つまたはそれより多くの、電気機械型、電磁型、固体型、液圧型、空気圧型、強磁性流体型、電気賦活高分子材型及びその他のタイプのアクチュエータを、振動を送り出すために用いることができる。電気的または機械的のいずれの場合にも、刺激信号は非決定論的信号であり、閾下レベルまたは閾超レベルの信号とすることができ、あるいは、用いられる刺激器のタイプによって可能となるような、２つのレベルの間で交互する信号とすることができる。

図４ａ及び４ｂは本発明の第４の実施形態を示す。図４ａは足及び足首に神経学的刺激を与えるためのハーネス４０の全体的な前面図である。ハーネスは足に着用される前面部及び足首の周りにハーネス４０を確実に固定するための締結具手段４２を有する。ハーネス４０は、刺激電極、振動アクチュエータまたはこれらの組合せによって足及び足首の様々な領域に振動を与えるためのプラットフォームとしてはたらく。ハーネス４０は標準的な履物とともに着用できる。

図４ａのハーネスの側面図である図４ｂに示されるように、ハーネス４０は、後部４３を前面部４１と連結し、ハーネスを堅固かつ快適に足及び足首に固定する、連結部４５を有する。連結部４５は、例えば、伸縮可能な織布、メッシュ、粘弾性発泡体またはゲルとすることができる。第１，第２及び第３の実施形態に関して上で論じた電気信号刺激器及び機械的振動刺激器のような刺激手段が、後部４３及び前面部４１に取り付けられ、必要に応じて連結部４５にも取り付けられる。刺激手段の場所には、足首４４の前部及び後部があり、足首の運動及び安定性の基になる、目標の腱、靭帯及び筋肉に対する側面を含めることができる。

上述した実施形態と同様に、電気刺激に対しては、１つまたはそれより多くの、使い捨てであるか、再使用可能であるか、またはスティック−スリップ型の電極を用いることができる。機械的刺激に対しては、１つまたはそれより多くの、電気機械型、電磁型、固体型、液圧型、空気圧型、強磁性流体型、電気賦活高分子材型及びその他のタイプのアクチュエータを、振動を送り出すために用いることができる。電気的または機械的のいずれの場合にも、刺激信号は非決定論的信号であり、閾下レベルまたは閾超レベルの信号とすることができ、あるいは、用いられる刺激器のタイプによって可能となるような、２つのレベルの間で交互する信号とすることができる。

さらに、図４ｂに示されるように、ハーネスは、ケーブル４６を介して、信号発生器、電池及び、必要に応じて、通信インターフェースを含む、遠隔にあるコントローラに着脱可能な態様で電気的に接続される。着脱可能なハーネスは擦り切れ品として廃棄及び交換することができ、一方、より耐久性のある電子コンポーネント及び電気コンポーネントは再使用できる。あるいは、これらのコンポーネントの全てをハーネス４０と一体化して、有用に、コンパクトで着用可能なユニットを形成できる。そのような一体化構成において、ケーブル４６はコントローラのプログラミングまたは電池の再充電のために用いられる取外し可能なケーブルとして用いることができる。

図５ａ〜５ｄは本発明の第５の実施形態を示す。図５ａは靴下様上部部材５３及び中底様下部部材５１を含む衣料品様装置５０を示す。中底様下部部材５１は、図５ｃに示されるヒールインサート５５に収められたコントローラのバイアス信号発生器と可動で着脱可能な態様で接続するための、可動インターフェース領域５２を有する。

図５ｂは中底様下部部材の底側から見た図を示す。本図から、インターフェース領域５２が２つのコネクタパッド５４を有することが明らかである。コネクタバッド５４は中底様下部部材５１に織り込むかまたは挿入できる電極パターン５３に接続される。電極パターン５３は装置を着用している個人の足の皮膚に接触して、バイアス信号がコネクタパッド５４に印加されたときに、電気刺激を与える。

図５ｃに示されるヒールインサート５５は中底様下部部材５１の２つのコネクタパッド５４を受けるための一対のコンタクトパッド５６を備える。ヒールインサート５５の統合部は電池電源及びコントローラ並びにコントローラに付帯するバイアス信号発生器のためのハウジング５７である。使用において、ヒールインサート５５は、図５ｄに示されるように、靴後部のヒール領域に固定態様または取外し可能な態様で、靴５９に取り付けられる。次いで、衣料品様装置５０を着けている足が靴５９に挿入される。挿入されると、中底様下部部材５１上の２つのコネクタパッド５４とヒールインサート５５上の一対のコンタクトパッド５６の間に電気的接続がなされ、よって、中底様下部部材５１に織り込まれた電極に刺激電気信号を流すことが可能になる回路が完成される。

ハウジング５７内の電池電源は、図５ｃに示される充電器５８を用いて再充電することができる蓄電池であることが好ましい。さらに、ハウジング５７内のコントローラは、図示されていない、外部のコンピュータ装置とのケーブル接続または無線接続を用いてプログラミングできる。

中底様下部部材５１上の２つのコネクタパッド５４とヒールインサート５５上の一対のコンタクトパッド５６７の間の接続は、若干量の導電性ゲルの使用によって改善できる。可動インターフェース領域５２のパッド５４は、接続を不通にすることなく靴内での靴下構造のある程度の移動を可能にするに十分な寸法を有する。さらに、装置のヒールインサート５５内のコントローラは、電気刺激レベルを治療レベルに調節するために用いることができる。

中底様下部部材とヒールインサートの間の可動で着脱可能な態様での電気的接続により、衣料品様装置の着用者が、所望のときに、履物を容易に脱いだり履いたりすることが簡便に可能になる。さらに、衣料品様装置はいずれの電子コンポーネントも損傷させることなく容易に洗うことができ、擦り切れ品として廃棄及び交換することができ、一方、より耐久性のあるヒールインサートは再使用される。さらに、ヒールインサート５５が着脱可能な態様で靴に取り付けられる場合には、所望の場合に新しい靴へのヒールインサートの移載を可能にする、ヒールインサートのポータビリティが高められる。

図６は本発明の第６の実施形態を示す。図６に示されるように、足に着用されるべき靴下６０６は、刺激器を収めるための多くのポケットまたは領域を有する。個人の必要に応じて、腓骨前腱を刺激するために足首の前部６１に、アキレス腱を刺激するために足首の後部６２に、足の側面６３に、または足裏６４に、刺激器を配置できる。

刺激場所は、振動刺激のための機械的アクチュエータ及び／または電気刺激のための電極のいずれをも含めるように構想される。電気刺激が足及び／または足首に与えられる構成において、靴下は適切な使用者追従性及び電極配置のための電極位置を提供する。導電線が靴下中を走り、見える電線をなくす。足を専用につくられた靴に入れると、靴底に配置されたコントローラ及び電池に靴下が接続される。この靴下に対するコントローラは靴の側面に配置できる。

靴下６０の利点は、靴に一体化されたコントローラ、信号発生器及び電池を再使用することができ、一方で靴下を洗うことができ、使用により擦り切れたときには廃棄及び交換できることである。本発明の先に論じた実施形態と同様に、靴は、電池を充電するための電池充電ポート及び、診断、調整及びプログラミングのような目的のために遠隔外部コンピュータ装置と接続するための通信インターフェースポートを有することができる。

刺激器は、足及び／または足首の表面に非決定論的信号または雑音性信号（すなわちバイアス信号）を生じさせるために、信号発生回路によって駆動される。バイアス信号は閾下レベルまたは閾超レベルの信号とすることができる。電気刺激に対しては、１つまたはそれより多くの、使い捨ての、再使用可能な、またはスリップ−スティック型の電極を用いることができる。先に述べたように、与えられる刺激は、閾下レベルまたは閾超レベルの刺激とすることができ、あるいは用いられる刺激器にタイプによって可能となるような２つのレベルの間で交互する刺激とすることができる。さらに、本発明の上述した実施形態を用いることによって達成される効果と同様に、足裏を刺激することによる触覚興奮の改善を期待できる。足首領域を刺激することによる、平衡及び歩行に直接の効果を有するであろう、固有感覚または関節角感覚の改善を期待できる。刺激を組み合わせることにより、平衡、歩行及び足の触覚の改善を享受することができる。さらに、血行の改善の目的のための閾超レベル治療マッサージを加えるために装置を用いることができるであろう。

図７は、足裏を刺激するための刺激構造を提供する、本発明の第７の実施形態を示す。本実施形態において、刺激用中底は靴下７０の表面に粘着する使い捨て電極パッド７１である。靴下は導電性材料を介するコントローラ及び電池電源への電気的接続を提供する。使用において、個人は、靴下７０を裏返し、包装容器から使い捨て電極パッド７１を取り出し、使い捨て電極パッド７１を靴下７０の内底に取り付けて、靴下を表に戻すことになろう。中底は、靴に入れられている場合の日中での中底の使用を可能にする、非常に柔軟であるかまたは快適な構造体であり、あるいは靴下が着用されていさえすれば靴無しでも恩恵を提供するであろう。刺激用中底は、完全に自己充足型とすることができ、あるいは電力及び信号発生のためにケーブルを介して外部コントローラと接続できる。中底は、ある有限の時間にわたり洗われるかまたは再使用されれば処分することもできる。

図７には示されていないが、足の側面または上面に刺激を与えるために同様の構造を構成して適用することができよう。

図８ａ〜８ｅは本発明の別の実施形態を示す。機械的な神経学的刺激を与える靴インサートは、図８ａに示される中底タイプであっても、足をさらに十分に取り囲むタイプであっても、バイアス信号を発生するために振動アクチュエータを利用する。これらのアクチュエータはいくつかの態様でインサートに組み込むことができる。図８ａはインサート８０ｙにわたって配置された１つまたはそれより多くの個々のアクチュエータ８１を示す。アクチュエータ位置は、好ましくは、（例えば様々な場所の機械的受容器が平衡及び歩行に果たす役割を考慮して）足の解剖学的構造に基づき、設計上の考察（例えばある場所における柔軟性を維持するための要件）に基づくことができる。

アクチュエータは電気で作動されるから、図８ａに示されるように、アクチュエータは導電体８２により電源に接続されなければならない。これらの導電体は電線で形成するか、あるいはインサートに層として設けられるフレキシブル電気回路上にパターン形成できる。導電体はインサートに組み込まれたコネクタ８３に終端することが好ましいであろう。インサートへの電気的接続を確立するためにコントローラから結線された嵌合コネクタが用いられるであろう。

図８ｂに示されるように、アクチュエータ８１は靴インサートの材料内に埋め込まれることが好ましい。あるタイプのアクチュエータは硬質であるから、そのようなアクチュエータはインサートの皮膚接触面から除外することが好ましいであろう。

アクチュエータ８１はインサート８０の材料内に埋め込まれる独立動作ユニットとして構成できる。インサート材料を実効的にアクチュエータのハウジングとして用いて、アクチュエータのコンポーネントをインサート材料に直接に埋め込むことが好ましいであろう。図８ｃに、リニア型電磁アクチュエータの内部コンポーネントが示される。電線コイル８４及び永久磁石８５がインサート材料に直接に埋め込まれる。同様に、その他のタイプのアクチュエータを、インサート材料に直接に構成コンポーネントを埋め込むことによって有効に実現できる。

本発明の別の好ましい実施形態は、図８ｄに示されるように、アクチュエータ８１を靴インサート材料の表面上に配置することである。また別の好ましい実施形態は、（例えば、圧電膜、電気賦活高分子材等の）薄いプレーナ型固体アクチュエータ８６にインサート材料８０を接合することである。ある場合、特に電気賦活高分子材の場合には、アクチュエータが実質的にインサート全体を形成できる。

図９ａ〜９ｅは本発明の別の実施形態を示す。機械的な神経学的刺激を与える靴インサートは、図９ａに示される中底タイプであっても、足をさらに十分に取り囲むタイプであっても、バイアス信号を発生するために振動アクチュエータを利用する。アクチュエータ９１が図９ｂ及び９ｄに示されるようにインサート材料内に配置されていても、インサート材料表面に取り付けられていても（図９ｃ及び９ｅ）、アクチュエータ９１から発する振動はインサート９０の材料全体にわたって伝搬して、可能な最大の皮膚領域にかけて神経学的刺激を与えるように意図されている。また、快適であるためには、好ましくはインサートの材料は柔軟で圧縮性であるべきであるが、そのような材料特性は振動伝搬にはそれほど適していないことが多い。より少ない減衰で振動がアクチュエータから進行する経路としてはたらくことができるように選ばれた機械的特性（例えば剛性及び減衰比）をもつ材料からなる構造体を埋め込むことによって、インサート全体にわたって振動伝搬を改善することが可能である。

そのような埋込構造体の１つは、インサートの包囲マトリックス材料全体にわたって分散された多数の小さい硬質ビーズ９２である（図９及び９ｃ）。ビーズは振動を伝達するためにはたらき、同時にインサートが実質的に柔軟で圧縮性のままであることを可能にする。ビーズは、層をなしてまたはマトリックス材料全体にわたって、密に充填することができ、あるいは粗めに充填できる。ビーズは、非硬質であるが、それでも振動伝搬に対して包囲マトリックス材料より高い伝達特性を有するビーズとすることもできる。

振動伝達を促進する別の構造（図９ｄ及び９ｅ）は、好ましい機械的特性、例えば、包囲マトリックス材料に比べて高い剛性または低い減衰比を示す材料９３の平板または非平板コンポーネントを用いる。例えば、金属、ジュロメータ硬度の高い高分子材またはある種の粘弾性発泡体で形成される、これらのコンポーネントは、埋込アクチュエータに取り付けるか（図９ｄ）、あるいは表面搭載アクチュエータ（図９ｅ）の近くに配置できる。これらの振動伝搬構造体は、図９ｄ及び９ｅに示されるように、断続させることができ、あるいは靴インサート全体にわたる連続層を形成できる。

本発明の全ての実施形態、詳しくは足の機械的受容器に刺激を与えるためのバイアス信号入力手段に向けられた実施形態に共通に、バイアス信号入力手段の硬質性により生じる不快感を最小限に抑えることが重要である。多くの電極及びアクチュエータは靴ベースの刺激装置内に収めるに十分に小さいが、屈曲する靴内の硬質または半硬質の物体の存在は、多くの人々、特に糖尿病患者に、糜爛、潰瘍、創傷等といった足の問題をおこさせる傾向がある。したがって、靴ベースの刺激装置内の物体は屈曲面及び圧力点を避けて配置されることが好ましい。

図１０は、歩行中に通常おこる靴の屈曲の間に異常な圧力点を生じさせずに、靴インサートに硬質アクチュエータを組み込む態様を示す。足裏に対して共通の形状につくられたインサート１００は、高圧領域１０１を屈曲面１０２とともに有する。例えば、靴中底インサートには、一般に３つの高圧領域及び２つの屈曲面がある。その他の領域では、圧力は一般にかなり小さい。さらに、その他の領域では、普通の活動における中底インサートの使用中に屈曲は実際上ほとんどまたは全くおこらない。インサート体１００のために振動を十分に伝搬する材料または材料の組合せを選択することにより、及び電極またはモーターのようなアクチュエータを、臨界領域の外側の、インサート端から離れた、選ばれた領域１０３に配置することにより、不快感を生じることなく、あるいは電極またはアクチュエータ自体に過度の機械的応力を加えることなく、所望の刺激印加を達成することが可能である。モーターの場合、モーターにかかる圧力を最小限に抑えることにより、所望の刺激信号が崩れる可能性も、モーター寿命が低下する可能性も低くなる。

硬質構造をもつ刺激電極及びアクチュエータに課せられる上述した制約は、本来柔軟で快適な電極及びアクチュエータには適用されない。これらには、電気賦活高分子材またはその他のタイプのアクチュエータ及び薄く柔軟な導電体の電極がある。柔軟で快適なアクチュエータ及び電極は、適宜、高圧領域及び屈曲面に配置できる。

機械的受容器を刺激するために電気バイアス信号が用いられる、本発明において、皮膚表面に電気信号を印加するために、スティック−スリップ型電極、使い捨て電極及び再使用可能電極などの様々な電極を用いることができる。自己粘着型電極は普通に入手できる例示的な使い捨て電極のタイプである。しかし、従来の自己粘着型電極にともなう共通の問題は、衣料品に簡便に組み込むことができないことである。一般に、衣料品は皮膚に対して滑り得ることが利点であり、そのような動きは衣料品に組み込まれた単純な粘着電極では不可能である。この欠点を克服するための、図１１に示されるような、本発明の一実施形態の新規な電極構造を説明する。

図１１に示されるように、皮膚表面１１０は従来方法（例えば、擦過または摩擦）を用いて前処理される（または全く前処理なし）。粘着性裏打ちをもつ導電性電極１１１が皮膚１１０に取り付けられる。本発明の実施形態の内の１つで先に述べた靴下のような、衣料品層１１４が、衣料品の皮膚側で、衣料品内または衣料品上に織り込まれた、電極構造体１１３をもつように作成される。この電極構造体は一時的または永久的に衣料品に取り付けることができる。２つの電極の間に、薄く、平滑で親水性のコーティング１１２がおかれる。このコーティングは電気を通すためにはたらくとともに、皮膚をひきつらせるかまたは引っ張ることなく一方の電極が他方の電極に対して滑動できるようにする。衣料品１１４は一般に、電極コンポーネントが互いに接しているように、身体に合されている。平滑なコーティングは、容易に交換できる独立コンポーネントとして備えることができる。衣料品１１４上の電極は一般に、電気的接触を失うことなくコンポーネント間の相対運動を可能にするために、皮膚側の電極コンポーネントよりも寸法が大きい。あるいは、２つの電極の内で皮膚電極を大きくすることもできよう。

本発明において、コントローラは、様々な機能の中でもとりわけ、刺激構造、例えば、電極、アクチュエータ及びこれらの組合せを駆動するために用いられる刺激パラメータの制御の機能を担う。コントローラの高水準概念図が図１２に示される。１つまたはそれより多くの刺激構造体１２１及び１つまたはそれより多くの検知素子すなわちセンサ１２２がコントローラ１２０に接続される。検知素子１２２は、刺激器の用途に基づいて刺激構造体の性能を調整するために、コントローラが用いることができる。

検知素子の一例は、刺激器を停止させるため、使用していないときに刺激器を低電力モードに入れるため、または四肢の前後運動段階を検出するために、コントローラによって用いられる圧力センサである。検知素子の別の例は、加速度計及び力変換器である。検知素子の例示的用途は人が座っているか否かを検出することであり、人が座っているときは立っているときより靴の刺激器にかかる圧力が小さいであろう。人の活動を検知することにより、コントローラは、例えば、電池寿命を維持するために刺激素子を低電力モードに入れることができる。この用途のためのセンサの例には、抵抗センサ、容量センサ、誘導センサ、圧電センサ、電気賦活高分子材センサ、シリコンベース機械センサ等がある。

刺激器電力を下げることに加えて、センサは刺激器のモードを調節することができよう。例えば、歩行中、一方の肢が地面に接していない前後運動段階がある。前後運動段階にないときには、肢は、肢が地面に接している立位段階にある。前後運動段階の間、コントローラは与える刺激を、感覚改善のための閾下レベル刺激から一時的なマッサージ作用のための閾超レベル刺激に切り換えることができる。刺激器が閾下レベル刺激及び閾超レベル刺激のいずれをも与える場合、コントローラが、前後運動段階及び立位段階のあらかじめ定められたサイクルに基づいて、あるいはあらかじめ定められた時間サイクルに基づいて、２つのレベルを交互に切り換えることが好ましい実施形態である。さらに、閾超レベル刺激の持続時間及びサイクルは電池電源のレベルの影響を受け得る。すなわち、電力節約モード下では、コントローラは、本来的に閾下レベル刺激より多くの電力が動作に必要となる、閾超レベル刺激を制限できる。

同じ態様において、コントローラは電気刺激及び振動刺激の作動をそれぞれの作動サイクルを制御することによって制御できる。電気刺激及び振動刺激の組合せを与えることができる、本発明の着用可能なシステムにおいて、エネルギーを節約するかまたはそれぞれの個人の治療要件に対して着用可能な装置を調整するために、上述した態様で電極または振動アクチュエータのいずれかだけを選択して作動させることができる。

また、図１２のセンサ１２２は、刺激器の能力をモニタするため及びアクチュエータ素子が適切に機能していない場合に警告信号を提供するため、あるいは時間の経過にともなう刺激素子の変化を考慮して駆動信号を調節するために、用いることもできる。

上述したように、神経学的刺激のための着用可能なシステムに利用される振動アクチュエータは、回転モーターを含む、多くのタイプのアクチュエータとすることができる。回転モーターは振動を生じさせるために普通に用いられ、携帯電話、ポケットベル及び玩具のような機器に用いられる。回転モーターは小型であるため、感覚改善装置に組み込むことが容易になる。しかし、単一の振動周波数が許容される上記の機器と異なり、本発明では広帯域の周波数が発生されることが好ましい。回転モーターは、回転モーターに印加されるＤＣ電圧に直接に関連する回転速度、したがって周波数を有する。よって、本発明の新規な方法を用いてより広い範囲の振動周波数を提供することにより、既製品の回転モーターを適合させることが肝要である。周波数範囲が広い、すなわち広帯域雑音特性を有する、振動刺激を発生するための一手法は、図１３に示されるようなあらかじめ定められた信号でモーターを駆動することである。

図１３は、ある構造内の単一の回転モーターアクチュエータのための波形を示す。この波形１３０は電圧対時間のグラフで示される。階段波態様で、例えば１３１から１３２に、電圧を変えることにより、モーターは加速されるかまたは減速されて異なる回転速度になる。これにより、単一モーターに対する出力振動の周波数が変化する。モーターは一般に応答速度が遅く、よってモーターは急速に変化する信号に追従できない。したがって、少なくとも数ミリ秒は持続する、１３１または１３２のような、それぞれのレベルをもつ階段状駆動信号を与えることが、モーターからの所望の振動出力の達成に適する。階段波信号のそれぞれの段の幅は調節可能であり、アクチュエータとして用いられるそれぞれの回転モーターの仕様に合うようにコントローラ及び付帯する信号発生器でプログラム可能である。駆動信号のそれぞれの段の持続時間は、それぞれのアクチュエータが駆動信号に応答できるに十分に長いが、アクチュエータがその段の電圧レベルに対応する回転速度を完全に得ることを避けるに十分に短い、持続時間である。これまでのところ満足に用いられているタイプのモーターについては、駆動信号のそれぞれの段の持続時間は、例えば２ミリ秒から８ミリ秒程度である。

さらに、駆動電圧の極性を変えることによって、モーターの回転方向を逆転させるか、リニアモーターが用いられる場合にはモーターのリニア運動方向を逆にする際には、一般に応答時間が長くなる。そのようなモーターで十分な応答を得るため、駆動信号に電圧オフセット１３３が加えられる。このオフセットがモーターの慣性に打ち勝ち、モーターを迅速に応答できる状態にする。このオフセット電圧はモーターの仕様に依存し、したがって、モーターの様々な特性に合うように、コントローラ及び付帯する信号発生器で調節及びプログラム可能である。

この態様でのそれぞれのアクチュエータの制御に加えて、本発明の着用可能なシステムにおいて複数のアクチュエータから広帯域雑音を発生させるために用いられるいくつかの他の技法がある。第１に、装置は振動をよく伝える媒質（例えば、ゲル）に多数の振動素子を収めることができる。モーターの空間的間隔により、それぞれのモーターからの振動パターンが互いに増加的または減殺的に干渉して、別の変形パターン、すなわち雑音を発生することが可能になる。振動が伝搬するにかかる時間がこの効果を付加する。さらに、複数のモーターの内のいくつかのモーターは、本発明の複数のアクチュエータによってつくられる信号にさらなるランダム性を導入するために、異なる方向に回転するようにつくることができる。

図１４ａ〜１４ｂは本発明の別の実施形態を示す。本明細書に説明する神経学的刺激から可能な最高度の治療効果を達成するためには、個々のユーザの特定の要件に刺激パラメータを合せ込むか、そうではなくとも調整することが有用であろう。

そのようなシステムの１つである図１４ａは、刺激の設定を変えながら一連の感覚能力検査を受けている個人を含む。個人は、神経学的刺激送出器１４７が取り付けられている支持台１４６上に、検査されるべき領域、例えば足裏を載せる。カスタムソフトウエア及びラボラトリーインターフェースを有する主制御コンピュータ１４０が、検査の全ての局面及びその後の解析を制御する。１つのそのような検査の例として、コンピュータ１４０はプログラマブル刺激コントローラ１４１に特定の刺激パラメータを設定する。コンピュータ１４０はプログラマブル検査刺激コントローラ１４２を介して与えられるべき一連の検査刺激も選択する。刺激コントローラ１４２は続いて、刺激アクチュエータ１４４及び刺激伝達器１４５に、検査刺激を個人に与えさせる。神経学的刺激が刺激器１４７を介して検査刺激器近傍において個人に与えられる。検査刺激に対する個人の反応、例えば刺激が検知されたか否かが、適切な計測器１４３によって記録され、主制御コンピュータ１４０で、おそらくは検査刺激コントローラ１４２でも直接に、利用できるようにされる。

感覚機能の変化をモニタしながら神経学的刺激パラメータを調節するプロセスにより、その個人に対する最適刺激パラメータの選択が可能になるであろう。好ましくは、これらのパラメータは着用可能な刺激システム１４８の制御手段にダウンロードされるか、そうではなくとも伝えられるであろう。

図１４ａに説明されるシステムは、注目する解剖学的領域における個人の感覚閾値を判定するために用いることもできる。この用途においては、神経学的刺激器が停止される。相異なるレベルの一連の検査刺激が刺激アクチュエータ１４４及び刺激伝達器１４５によって与えられる。かろうじて検知される限界刺激レベルを個人が識別するまでレベルが調節される。あるいは、神経学的刺激ではなく検査刺激を送り出すために刺激器１４７自体を用いることができる。

第２のそのようなシステムである図１４ｂも、個人の要件に対して刺激パラメータを調整するために用いられる。このシステムにおいては、主制御コンピュータ１４０がやはり、プログラマブル刺激コントローラ１４２を用いて、検査を制御する。しかし、このシステムでは、システムが様々な刺激パターンを与えている間に個人がある課業を行うように指示される。この課業における個人の反応の仕方が適切な計測器１４９によって記録される。これらの能力の測定値は制御コンピュータ１４０で利用できるようにされる。その個人の最高の課業能力が達成されるように刺激パラメータが調節される。上記と同様に、好ましくは、その個人に対する最適刺激パラメータが、着用可能な刺激システム１４８の制御手段にダウンロードされるか、そうではなくとも伝えられるであろう。

感覚閾値を判定するために図１４ａ及び１４ｂに示される装置を用いるための好ましい方法は、図１６ａを参照することによってさらによく理解できる。装置を設定し、個人に指示し、検査刺激に対する初期レベルを選択するステップ１６１に続いて、個人の刺激を検知できる能力の測定１６２がなされる。刺激レベルが感覚閾値であるか否かについての判定１６３がなされる。さらに検査が必要であれば、検査刺激レベルが調節され（ステップ１６４）、検査（ステップ１６２）が反復される。閾値レベルの判定に成功した場合には、その閾値に対して適切な刺激パラメータが選択される（ステップ１６５）。次いでこれらのパラメータが着用可能な刺激装置に送信される（ステップ１６６）。

刺激を最適化するために図１４ａ及び１４ｂに示される装置を用いるための好ましい方法は、図１６ｂの方法を参照することによってさらによく理解できる。装置を設定し、個人に指示し、初期試行刺激レベルを選択するステップ１６１に続いて、指定された感覚運動課業における個人の能力の測定１６７がなされる。反応の仕方が可能な最高のものであるか否かの判定１６８がなされる。反応の仕方がまだ最適ではないと判定されると、すでに完了した試行からの結果に基づいて刺激パラメータが調節される（ステップ１６９）。次いで、別の反応測定１６７がなされる。最適条件が達成されるまで、このプロセスが反復される。最適条件が達成されると、最適化システムが着用可能な装置に最適刺激パラメータを送信することになろう（ステップ１６６）。

図１６ｂの方法において、治療刺激を最適化するために用いられる感覚運動課業のタイプには、触覚感度検査、関節角知覚検査、平衡検査、徒歩及びその他の歩行検査、並びにその他の運動技量がある。

図１６ｂの方法において、感覚運動課業が行われている間になされる測定のタイプには、個人からの口頭による直接の返答、押し板、運動追跡システム及びゴニオメータのような生化学的計測によってなされる測定、検査領域から発する感覚ニューロンまたは運動ニューロン上の電気的活動の監視によってなされる神経生理学的測定、及びＥＥＧ，ｆＭＲＩ等のような計測器による脳活動の監視によってなされる神経生理学的測定がある。

本発明に用いられるコントローラは一般に、例えば、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＤＯ、ＦＰのようなメモリ、シリアルまたはパラレル通信ポート、ＤＣ/ＤＣコンバータ、Ａ/Ｄコンバータ（ＡＤＣ）、Ｄ/Ａコンバータ（ＤＡＣ）、プログラマブルロジックデバイス、及び増幅器を備える。マイクロコントローラ１５１，シリアルまたはパラレル通信インターフェースのようなプログラミングインターフェース１５２，共有システムメモリとして用いることもできるデジタル波形記憶装置１５４（すなわちメモリ），デジタルバイアス信号をアナログバイアス信号に変換するためのＤＡＣ１５５，アナログバイアス信号を状態調整し、増幅して、機械的アクチュエータまたは電極１５７を駆動するに適するレベルにするためのアナログ状態調節及び電力増幅器１５６，必要な様々なシステムタイミングのためのタイミング及びカウント回路１５３，並びに電池モニタリング回路１５８を含む、図１５にコントローラ及び付帯するコンポーネントの例を見ることができる。図１５には、電池、オン／オフスイッチ、及びステータス光表示器も含まれる。信号発生器は、コントローラに統合された部分として、あるいは、例えば、ＡＤＣ、ＤＡＣ、先に示されたタイプのようなメモリ、増幅器を含む、独立のコンポーネント群として、見ることができる。これらの電子コンポーネント及び電気コンポーネントの詳細は、コントローラ、信号発生器、通信インターフェース、電池電源、及び本明細書に開示される本発明のその他の特徴を実施するための組合せを実施するために適切な電気ハードウエア及び電子ハードウエアを選択することが当業者には明らかであるはずであるから、本明細書では説明しない。

本明細書に開示される本発明の全ての実施形態は、電気刺激器、振動アクチュエータまたはこれらの組合せを駆動するための駆動信号を与えるために信号発生器を利用する。本発明の電気刺激器を駆動するためのバイアス信号は、帯域幅が０Ｈｚより高く約１０ｋＨｚまで、好ましくは０Ｈｚより高く約５ｋＨｚまで、さらに好ましくは０Ｈｚより高く約１ｋＨｚまでの１つまたはそれより多くの周波数を含む。さらに、本発明の電気刺激器のそれぞれは、電流密度が０から約１０ｍＡ/平方インチ（１.５５ｍＡ/ｃｍ^２）の間、好ましくは０から約１ｍＡ/平方インチ（０.１５５ｍＡ/ｃｍ^２）の間、さらに好ましくは０から約０.５ｍＡ/平方インチ（０.０７７５ｍＡ/ｃｍ^２）の間の範囲の電気刺激を皮膚に与える。

それぞれの振動アクチュエータを駆動するためのバイアス信号は、帯域幅が０Ｈｚより高く約１ｋＨｚまで、好ましくは０Ｈｚより高く約５００Ｈｚまで、さらに好ましくは０Ｈｚより高く約１００Ｈｚまでの１つまたはそれより多くの周波数を含む。さらに、振動アクチュエータを駆動するためのバイアス信号は、０ポンド/平方インチ（０Ｐａ）より大きく約１０ポンド/平方インチ（６.９×１０^４Ｐａ）まで、好ましくは０ポンド/平方インチより大きく約５ポンド/平方インチ（３.４×１０^４Ｐａ）まで、さらに好ましくは０ポンド/平方インチより大きく約１ポンド/平方インチ（６.９×１０^３Ｐａ）までの機械的刺激を生じるように選ばれる。

本発明の全ての実施形態に用いられる、電気型または振動型の、それぞれの刺激器に対する駆動信号の振幅は、それぞれの刺激器の電気的特性並びに本発明の着用可能なシステムを利用する個人の足及び足首の皮膚領域の神経学的状態のいずれにも依存する。刺激の閾下レベル及び閾超レベルは、足及び足首上のある刺激部位と別の刺激部位の間及びある個人と別の個人の間で変わり得る。一般に、閾下レベルは測定された感覚閾値レベルより約５％から５０％低く、１０％から３０％低いことが好ましい。他方で、閾超レベルは、測定された閾値レベルより約１０％から１０００％高く、測定された閾値レベルより好ましくは２０％から５００％、さらに好ましくは２０％から１００％高い。

上述した第１から第７の実施形態において、コントローラ、信号発生器、通信インターフェースポート、再充電ポート及び電池電源は一般に、１つのハウジング内にまとめられるか、あるいは刺激器を備えるプラットフォームに一体化される。しかし、これらの汎用コンポーネントは別々のグループにまとめて別々のハウジングに収め得ることに注意すべきである。例えば、コントローラ、信号発生器及び通信インターフェースハードウエアを１つの主プリント回路板上に設けることができ、電池及びその充電ポートは別のハウジングに入れて主回路板から離れた所におくことができる。別の例では、単体コントローラ、信号発生器及び電池電源を用いて、それぞれの下肢上の刺激装置を制御し、刺激装置に電力を供給することができよう。この単体コントローラは中央に、例えば衣料品のベルトに配置されて、左側及び右側に配置された刺激装置とケーブルによって通信することになろう。

本発明の考えられる実施形態においては、刺激器、すなわち電気的刺激器または振動アクチュエータが、金属線または複合材導電体のような導電体によって信号発生器及びコントローラに接続されることが一般に好ましい。しかし、別の実施形態において、接続は、誘導結合及びＲＦ結合のような、無線接続である。刺激器とコントローラ及び信号発生器の間の無線接続の場合、刺激器は、自己用の電池電源、信号発生器からの刺激信号を無線で受信するための受信器、及び個人の神経受容器領域に刺激を与えるために刺激器を駆動するに十分に高いレベルまで受信信号を増幅するための増幅器を有する。この無線接続の利点は、身体のいずれかの部分か、または、ウエストポーチ、ベルト、ポケット等のような、身体に着けられるアクセサリに、コントローラ、電池等を配置できることである。さらに、刺激器に電力を供給するための専用の電池を有することにより、着用可能なシステムは１回の電池充電でより長くはたらくことができる。

靴インサート、使い捨てパッド、靴、足及び足首ハーネス、及び靴下と中底の組合せのような様々な刺激器支持プラットフォームは、必要に応じて、足または足首に、あるいはこれらのいずれにも、温熱治療を与える手段を備える。温熱治療の代表的な目的は局所血行を高めること及び組織の熱的状態を改善することである。温熱治療を本発明の神経学的刺激と併用することにより、四肢における感覚機能及び血行のいずれもの低下の問題を一般に抱える糖尿病患者のような人々に対しては特に、システムの全体的価値が高められる。

温熱処理はコントローラによって制御される、ＩＲ、超音波または加熱フィラメントのような、熱放射源によって与えられる。本発明の神経刺激装置に付帯するヒータ８６の例が図８ａに示される。ヒータ８６の配置は、刺激器への熱応力を避けるためにプラットフォーム上で電気刺激器及び振動刺激器から離れて、最大熱伝達のため中底の上面近くにヒータ８６がおかれている図８ｂに示されるように可能な限り皮膚近くであることが好ましい。ヒータを加熱するための電力は、コントローラ等のための電源と同じ電源によるか、あるいは必要に応じて補助電池パックによって、供給できる。電池電源には、ヒータに必要な電流または電圧をサポートするための、図示されていない、電力変換器を含めることができる。さらに、超音波加熱手段が備えられている場合には、コントローラは、ＭＨｚ範囲の超音波駆動信号を供給するための別の信号発生器を備えることができる。

本発明の全ての実施形態において、神経学的刺激を与える着用可能なシステムの移動容易性及び携帯性を高めるために、好ましくは再充電可能な、１つまたはそれより多くの電池電源が用いられる。本発明に使用できる電池のタイプには、アルカリ電池、ニッカド電池、再充電可能なリチウムイオン電池、高分子材電池、ゲル電池及び水素化金属ニッケル電池がある。燃料電池のようなその他の携帯型電源も同様に本発明のシステムに電力を供給するために用いることができる。

本発明に有用に付加できるであろう、電力回復技術がさらに利用できる。ある種の材料及びコンポーネントは、歩行中に消費される余分のエネルギーから利用可能な電力を発生できることが示された。同様に、光電池は光で照射されると電力を発生することができる。いずれかの電力回復技術をまたはいずれの電力回復技術も、刺激システムの内部電池をある程度または完全に再充電するために本発明に用いることができるであろう。

これまで論じたアクチュエータは、機械的受容器部位に刺激振動を与えるために電源及び駆動信号が必要な能動アクチュエータであった。しかし、本発明は能動デバイスの使用に限定されない。受動振動アクチュエータも用いることができる。受動機械的アクチュエータは、移動等の間に体重で圧縮されると機械的振動を発生する材料で構成される。そのような機構は、荷重が取り除かれるとアクチュエータを元の状態に戻すバイアス構造を組み込む。圧縮または減圧がおこると、アクチュエータは振動を発する。すなわち、歩行中、受動アクチュエータ構造は、反復して、体重の印加によって圧縮され、元の状態に戻る。したがって、有用な機械的振動が発生する。

本明細書に述べたような本発明の上記の特定の実施形態の目的は例示に過ぎない。本発明の主たるテーマを逸脱することなく、本発明の精神及び範囲内で様々な変形及び改変がなされ得る。本発明が、本明細書で上に特に示され、説明された実施形態に限定されないことが当業者には理解されるであろう。

本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第１の実施形態にしたがう靴の中底インサートの分解組立図である 靴に挿入された図１ａの中底インサートの側面図である 本発明の第１の実施形態にしたがう中底インサートの斜視図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第２の実施形態にしたがう使い捨てパッドの全体の斜視図である 靴に挿入された図２ａの使い捨てパッドの側面図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第３の実施形態の斜視図である 図３ａに示される足首用カフの拡大図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第４の実施形態にしたがう足及び足首用ハーネスの斜視図である 図４ａに示されるハーネスの側面図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第５の実施形態にしたがう衣料品様装置の斜視図である 図５ａの衣料品様装置の中底様部分の底面図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第５の実施形態にしたがうヒールインサートの斜視図である 図５ａ及び５ｃの衣料品様装置の側面図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第６の実施形態にしたがう靴下様装置の側面図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置の第７の実施形態の底面斜視図である 振動アクチュエータ及び温熱素子が組み込まれている靴インサートを示す上面図である 振動アクチュエータ及び温熱素子が組み込まれている図８ａの靴インサートの一実施形態の側面図である 靴インサート材料に直接に組み込まれているリニア型電磁アクチュエータのコンポーネントの一実施形態の側面図である 振動アクチュエータが靴インサートの外表面上に取り付けられている図８ａの靴インサートの一実施形態の側面図である 振動アクチュエータが靴インサートの外表面上に取り付けられている図８ａの靴インサートの別の実施形態の側面図である 靴インサート内に振動アクチュエータと振動伝搬手段を組み合わせる構造の上面図である 図９ａの構造の一実施形態の側面図である 図９ａの構造の別の実施形態の側面図である 図９ａの構造の別の実施形態の側面図である 図９ａの構造の一実施形態の側面図である 足の裏側から見た一般的な屈曲面及び圧力点の図である 本発明の一実施形態にしたがう可動滑動電極システムの図である 本発明の一実施形態にしたがう装置使用の関数として刺激パラメータを制御及び調節するための方法の図である 個々の駆動電圧と出力周波数の間に明白な関係を有する複数のロータリーアクチュエータを有するプラットフォームにより機械的雑音を生じさせるために用いられるサンプル駆動信号の図である 本発明の着用可能な神経学的刺激装置を調整及び最適化するためのシステムを示す 本発明の着用可能な神経学的刺激装置を、装置の着用者があらかじめ定められた課業を実施している間に、調整及び最適化するためのシステムを示す 本発明の一実施形態の電気コンポーネントの高水準ブロック図である 個人の感覚閾値を確認するための方法のブロック図である 個人に対する最適刺激を決定するための方法のブロック図である

符号の説明

１３ 足
１４ 靴
２４ 中底
４０ ハーネス
４４ 足首

Claims (216)

1. 人間の足を神経学的に刺激するための着用可能なシステムにおいて、
   前記足の機械的受容器に刺激を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号入力手段を有するプラットフォーム、
   前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動するための駆動信号を供給するようになっている少なくとも１つのバイアス信号発生器、
   前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御するためのコントローラ手段、及び
   前記コントローラ手段及び前記少なくとも１つのバイアス信号発生器に電気エネルギーを供給する電源、
   を備えることを特徴とする着用可能なシステム。
2. 前記プラットフォームが靴の取外し可能な中底インサートであることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
3. 前記プラットフォームが靴であることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
4. 前記プラットフォームが靴下であることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
5. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の側面に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
6. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の足裏に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
7. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の上面に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
8. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の側面、前記足の上面及び前記足の足裏を含む場所の組合せに刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
9. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記プラットフォームを着用している個人に与える不快感を最小限に抑えるために、前記足の非圧力点領域に接触し、足の動きの間に余分のまたは不快な応力を前記足にかけずに前記プラットフォームの屈曲を可能にするために、前記足の非屈曲領域に接触するように、前記プラットフォーム上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
10. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の前記機械的受容器に電気刺激を与える、前記足にまたは前記足の近くに配置される少なくとも１つの電極を有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
11. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記システムを着用している身体上に配置される少なくとも１つの基準電極をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
12. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、スティック−スリップ型電極、使い捨て電極及び再使用可能な電極の内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
13. 前記スティック−スリップ型電極のシステムが、衣料品に組み込まれた電極パッド、親水性で平滑なコーティング、導電性ヒドロゲル皮膚マウント及び粘着層を有することを特徴とする請求項１２に記載の着用可能なシステム。
14. 衣料品に組み込まれた前記電極パッドが前記スティック−スリップ型電極の他のコンポーネントに比べて大きな寸法につくられることを特徴とする請求項１３に記載の着用可能なシステム。
15. 前記プラットフォームが、靴の中底に取外し可能な態様で取り付けるための粘着剤で底側が被覆されている、足の形状を有する柔軟な使い捨てパッドであることを特徴とする請求項８に記載の着用可能なシステム。
16. 前記プラットフォームが靴下部分の底部に一体取付けされた中底部分を有することを特徴とする請求項１１に記載の着用可能なシステム。
17. 前記プラットフォームが、編み込まれて一体化された導電体を、刺激を与えるための電極として有する靴下であることを特徴とする請求項１１に記載の着用可能なシステム。
18. 前記プラットフォームが、刺激を与えるための、一体化された電極パッドを有する靴下であることを特徴とする請求項１１に記載の着用可能なシステム。
19. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の前記機械的受容器に刺激振動を与える振動アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
20. 前記振動アクチュエータが能動振動アクチュエータであることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
21. 前記能動振動アクチュエータが、電磁型アクチュエータ、電気−機械型アクチュエータ、固体型アクチュエータ、液圧型アクチュエータ、空気圧型アクチュエータ、強磁性流体型アクチュエータ及び電気賦活高分子材型アクチュエータの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２０に記載の着用可能なシステム。
22. 前記少なくとも１つの電磁型アクチュエータが回転モーター及びリニアモーターの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２１に記載の着用可能なシステム。
23. 前記少なくとも１つの固体型アクチュエータが、形状記憶合金型アクチュエータ、圧電材料型アクチュエータ及び超小型電気機械型アクチュエータの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２１に記載の着用可能なシステム。
24. 前記振動アクチュエータが受動振動機械的アクチュエータであることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
25. 前記受動振動アクチュエータが、ラチェット機構システム及びかぎホック型フィラメントの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の着用可能なシステム。
26. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の前記機械的受容器に機械的刺激及び電気刺激を送り出すための、少なくとも１つの振動アクチュエータと少なくとも１つの電極対の組合せを有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
27. 前記プラットフォームが靴下部分の底に一体取付けされた中底部分であることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
28. 前記プラットフォームが、靴の中底に取外し可能な態様で取り付けるための粘着剤で底側が被覆されている、足の形状を有する柔軟な使い捨てパッドであることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
29. 前記プラットフォームが振動伝達構造及び少なくとも１つの前記アクチュエータを内包する柔軟なマトリックス材料を有し、前記プラットフォームが前記足の表面に振動を伝達するために最適化されることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
30. 前記振動伝達構造の材料が硬質ビーズを含むことを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
31. 前記振動伝達構造の材料が高分子ゲル及び粘弾性発泡体の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
32. 前記振動伝達構造の材料が金属構造素子を含むことを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
33. 前記振動伝達構造の材料が複合材構造素子を含むことを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
34. 前記振動伝達構造の材料が、硬質ビーズ、高分子ゲル、粘弾性発泡体、金属構造素子及び複合材構造素子の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
35. 前記少なくとも１つのアクチュエータが前記柔軟なマトリックス材料内に、前記マトリックスが前記足の表面に振動を伝達するために最適化されるように、内包されることを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
36. 前記少なくとも１つのアクチュエータが前記柔軟なマトリックス材料の外側に、前記マトリックスが前記足の表面に振動を伝達するために最適化されるように、配置されることを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
37. 前記柔軟なマトリックス材料が靴インサートの形状係数を有することを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
38. 前記取外し可能な中底インサートが硬質ビーズが充填された柔軟なマトリックス材料を有し、前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段は、前記中底インサートの底側に、前記中底インサートが前記足の足裏に振動を伝達するために最適化されるように配置された複数のアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
39. 前記取外し可能な中底インサートが硬質ビーズが充填された柔軟なマトリックス材料を有し、前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段は前記柔軟なマトリックス材料内に、前記中底インサートが前記足の足裏に振動を伝達するために最適化されるように埋め込まれた複数のアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
40. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の側面に刺激が与えられるように配置された１つまたはそれより多くのアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
41. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の足裏に刺激が加えられるように配置された少なくとも１つのアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
42. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の上面に刺激が加えられるように配置された少なくとも１つのアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
43. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の側面、前記足の上面及び前記足の足裏を含む場所の組合せに刺激が加えられるように、１つまたはそれより多くのアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
44. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記プラットフォームを着用している個人に与える不快感を最小限に抑えるために、非圧力点領域に接触し、足の動きの間に余分のまたは不快な応力を前記足にかけずに前記プラットフォームの屈曲を可能にするために、前記足の非屈曲領域に接触するように前記プラットフォーム上に配置された、１つまたはそれより多くのアクチュエータを有することを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
45. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足の側面に装着ことを特徴とする請求項２６に記載の着用可能なシステム。
46. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足の足裏に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項２６に記載の着用可能なシステム。
47. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足の上面に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項２６に記載の着用可能なシステム。
48. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の側面、前記足の上面及び前記足の足裏を含む場所の組合せに刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項２６に記載の着用可能なシステム。
49. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記プラットフォームを着用している個人に与える不快感を最小限に抑えるために、非圧力点領域に接触し、足の動きの間に余分のまたは不快な応力を前記足にかけずに前記プラットフォームの屈曲を可能にするために、前記足の非屈曲領域に接触するように、前記プラットフォーム上に配置されることを特徴とする請求項２６に記載の着用可能なシステム。
50. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足の側面に刺激が与えられるように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
51. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足の足裏に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
52. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足の上面に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
53. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の側面、前記足の上面及び前記足の足裏を含む場所の組合せに刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
54. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記プラットフォームを着用している個人に与える不快感を最小限に抑えるために、非圧力点領域に接触し、足の動きの間に余分のまたは不快な応力を前記足にかけずに前記プラットフォームの屈曲を可能にするために、前記足の非屈曲領域に接触するように、前記プラットフォーム上に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
55. 前記電源、前記コントローラ及び前記信号発生器がハウジング内にまとめて収められ、前記ハウジングが前記プラットフォームから離して配置され且つ前記プラットフォームに接続されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
56. 前記ハウジングが、柔軟であり、足首の周りに固定可能であることを特徴とする請求項５５に記載の着用可能なシステム。
57. 前記ハウジングが靴の上に固定可能であることを特徴とする請求項５５に記載の着用可能なシステム。
58. 前記ハウジングが衣料品に固定可能であることを特徴とする請求項５５に記載の着用可能なシステム。
59. 前記電源、前記コントローラ及び前記信号発生器が前記プラットフォーム内にまとめて収められることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
60. 前記プラットフォームがプラットフォーム接続手段並びに前記プラットフォーム接続手段及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段に電力を供給するためのプラットフォーム電源手段をさらに備え、前記コントローラが前記プラットフォーム接続手段に前記駆動信号を送るために前記プラットフォーム接続手段と接続するためのコントローラ接続手段をさらに有することを特徴とする請求項５５に記載の着用可能なシステム。
61. 前記プラットフォーム接続手段及び前記コントローラ接続手段が、光手段、ＲＦ手段及び誘導手段を含む無線通信手段であるか、あるいは有線シリアル通信手段または有線パラレル通信手段であることを特徴とする請求項６０に記載の着用可能なシステム。
62. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記プラットフォーム上に配置された複数の振動アクチュエータを有し、前記振動アクチュエータのそれぞれの前記駆動信号の位相を操作することによってランダムな振動を誘起するように前記複数のアクチュエータの配置の空間間隔があらかじめ定められていることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
63. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、電気的にバイアスされているときに振動を発生するようになっている複数の振動アクチュエータを有し、前記コントローラ手段がランダムな振動刺激を誘起するために前記複数の振動アクチュエータを相互に逆方向に動作させるようになっていることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
64. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、電気的にバイアスされているときに振動を発生するようになっている複数の振動アクチュエータを有し、前記少なくとも１つのバイアス信号発生器が階段波駆動信号を発生するようになっており、前記駆動信号のそれぞれの段の持続時間が、前記アクチュエータが前記アクチュエータの固有振動数に入ることを避けるに十分な持続時間であることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
65. 前記持続時間が２ミリ秒から８ミリ秒の範囲にあることを特徴とする請求項６４に記載の着用可能なシステム。
66. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、電気的にバイアスされているときに振動を発生するようになっている複数の振動アクチュエータを有し、前記少なくとも１つのバイアス信号発生器が、前記アクチュエータを慣性克服状態に入れて前記アクチュエータの時間応答を改善するために、前記駆動信号に加えてオフセット駆動信号を発生するようになっていることを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
67. 前記少なくとも１つのバイアス信号発生器が、前記アクチュエータが相互に逆極性で駆動されているときに、前記アクチュエータを慣性克服状態に入れて前記アクチュエータの時間応答を改善するために、前記駆動信号に加えてオフセット駆動信号を発生するようになっていることを特徴とする請求項６３に記載の着用可能なシステム。
68. 前記アクチュエータが電磁モーターであることを特徴とする請求項６２に記載の着用可能なシステム。
69. 前記アクチュエータが電磁モーターであることを特徴とする請求項６３に記載の着用可能なシステム。
70. 前記アクチュエータが電磁モーターであることを特徴とする請求項６５に記載の着用可能なシステム。
71. 前記アクチュエータが電磁モーターであることを特徴とする請求項６６に記載の着用可能なシステム。
72. 前記アクチュエータが電磁モーターであることを特徴とする請求項６８に記載の着用可能なシステム。
73. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記プラットフォーム上に配置された複数の振動アクチュエータを有し、前記振動アクチュエータのそれぞれの前記駆動信号の位相及び振幅を操作することによって所望の振幅を有する振動を誘起するように前記複数のアクチュエータの配置の空間間隔があらかじめ定められていることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
74. 前記振動伝達構造の材料が、硬質ビーズ、高分子ゲル、粘弾性発泡体、金属構造素子及び複合材構造素子の内の少なくとも１つを含み、調節可能な振動伝搬を行うような態様で配列されていることを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
75. 前記振動伝達構造の材料が、硬質ビーズ、高分子ゲル、粘弾性発泡体、金属構造素子及び複合材構造素子の内の少なくとも１つを含み、調節可能な振動伝搬を行うような態様で配列され、前記少なくとも１つのアクチュエータが複数のアクチュエータであり、前記プラットフォームの振動伝搬特性を最適化するように前記複数のアクチュエータの空間間隔があらかじめ定められていることを特徴とする請求項２９に記載の着用可能なシステム。
76. 前記少なくとも１つのバイアス信号発生器が、プログラム可能であり、バイアス信号を発生するための、あらかじめ定められたアルゴリズム、雑音発生器及びルックアップテーブルの内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
77. 前記雑音発生器が、熱雑音源及びダイオード雑音源の内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
78. 前記信号発生器が前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動する非決定論的ランダム信号を供給することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
79. 前記信号発生器があらかじめ定められた少なくとも１つの反復パターン及び複数連のパターンをもつ信号を供給することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
80. 前記信号発生器が、制御可能な、信号振幅、周波数成分、波形及び反復回数をもつ信号を供給することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
81. 前記コントローラが前記バイアス信号の、振幅、周波数成分、波形及び反復回数を個別に制御可能とするために個々のバイアス信号入力手段のそれぞれを制御するようになっていることを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
82. 前記コントローラ手段が、感覚改善がもたらされるように閾下レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
83. 前記コントローラ手段が、治療マッサージ及び血行の改善を図るために閾超レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
84. 前記コントローラ手段が、感覚改善、治療マッサージ及び血行の改善を図るために交互に閾下レベル及び閾超レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
85. 前記コントローラ手段が、感覚改善、治療マッサージ及び血行の改善を図るために前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御し、前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、交互に、一方は閾下レベルにおいて動作し、他方は閾超レベルにおいて動作する、少なくとも２つのバイアス信号入力手段を含むことを特徴とする請求項７６に記載の着用可能なシステム。
86. 前記少なくとも１つの電極対を駆動するための前記バイアス信号が、帯域幅が０Ｈｚより高く約１０ｋＨｚまでの、１つまたはそれより多くの周波数を含むことを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
87. 前記少なくとも１つの電極を駆動するための前記バイアス信号が、好ましくは帯域幅が０Ｈｚより高く約５ｋＨｚまでの、１つまたはそれより多くの周波数を含むことを特徴とする請求項８６に記載の着用可能なシステム。
88. 前記少なくとも１つの電極を駆動するための前記バイアス信号が、最も好ましくは帯域幅が０Ｈｚより高く約１ｋＨｚまでの、１つまたはそれより多くの周波数を含むことを特徴とする請求項８７に記載の着用可能なシステム。
89. 前記少なくとも１つの電極を駆動するための前記バイアス信号が、０から１０ｍＡ/平方インチ（１.５５ｍＡ/ｃｍ^２）の範囲にある電流を含むことを特徴とする請求項１０に記載の着用可能なシステム。
90. 前記少なくとも１つの電極を駆動するための前記バイアス信号が、好ましくは０から１ｍＡ/平方インチ（０.１５５ｍＡ/ｃｍ^２）の範囲にある電流を含むことを特徴とする請求項８９に記載の着用可能なシステム。
91. 前記少なくとも１つの電極を駆動するための前記バイアス信号が、最も好ましくは０から０.５ｍＡ/平方インチ（０.０７７５ｍＡ/ｃｍ^２）の範囲にある電流を含むことを特徴とする請求項９０に記載の着用可能なシステム。
92. 前記振動アクチュエータを駆動するための前記バイアス信号が、帯域幅が０Ｈｚより高く約１ｋＨｚまでの、１つまたはそれより多くの周波数を含むことを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
93. 前記振動アクチュエータを駆動するための前記バイアス信号が、さらに好ましくは帯域幅が０Ｈｚより高く約５００Ｈｚまでの、１つまたはそれより多くの周波数を含むことを特徴とする請求項９２に記載の着用可能なシステム。
94. 前記振動アクチュエータを駆動するための前記バイアス信号が、最も好ましくは帯域幅が０Ｈｚより高く約１００Ｈｚまでの、１つまたはそれより多くの周波数を含むことを特徴とする請求項９３に記載の着用可能なシステム。
95. 前記振動アクチュエータを駆動するための前記バイアス信号が０ポンド/平方インチ（０Ｐａ）より大きく約１０ポンド/平方インチ（６.８９×１０^４Ｐａ）までの機械的刺激を含むことを特徴とする請求項１９に記載の着用可能なシステム。
96. 前記振動アクチュエータを駆動するための前記バイアス信号がさらに好ましくは０ポンド/平方インチ（０Ｐａ）より大きく約５ポンド/平方インチ（３.４５×１０^４Ｐａ）までの機械的刺激を含むことを特徴とする請求項９５に記載の着用可能なシステム。
97. 前記振動アクチュエータを駆動するための前記バイアス信号が０ポンド/平方インチ（０Ｐａ）より大きく約１ポンド/平方インチ（６.８９×１０^３Ｐａ）までの機械的刺激を含むことを特徴とする請求項９６に記載の着用可能なシステム。
98. 前記コントローラ手段が、立位段階及び前後運動段階を検出し、立位段階中に感覚改善のための閾下刺激を与え、前後運動段階中に血行を改善するための閾超刺激を与えるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
99. 前記コントローラ手段が、前記足がどの程度の重量を支えているかを検出するために前記プラットフォームにかかる圧力を検出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
100. 前記コントローラ手段が、前記足が実質的に重量を支えていないときに前記システムを電力節約モードに入れるための電力管理手段をさらに有することを特徴とする請求項９９に記載の着用可能なシステム。
101. 前記プラットフォームが、前記足がどの程度の重量を支えているかを検出するために前記プラットフォームにかかる圧力を検出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
102. 前記コントローラ手段が、あらかじめ定められた歩行サイクルのあらかじめ定められた段階の間は前記システムを電力節約モード下におくために歩行サイクルを判定する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
103. 歩行サイクルからのエネルギーを利用するための電力回復手段及び前記利用されるエネルギーにより前記電源を再充電する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
104. 前記電力回復手段が機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するための変換手段を含むことを特徴とする請求項１０３に記載の着用可能なシステム。
105. 前記変換手段が、圧電型手段、リニア型電気機械発電機手段、水力型発電機手段及び電気賦活高分子材型手段の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０４に記載の着用可能なシステム。
106. 前記コントローラ手段がさらに、前記電源のオン／オフ切換え及び前記着用可能なシステムの運動の検出に基づく電力節約モードの起動のために前記電源を制御することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
107. 前記電源が再充電手段を有することを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
108. 前記再充電手段が誘導結合であることを特徴とする請求項１０７に記載の着用可能なシステム。
109. 前記再充電手段が、前記電源を再充電するための電気エネルギーを供給する、電気コネクタを受けるための電気ソケットであることを特徴とする請求項１０７に記載の着用可能なシステム。
110. 前記電源が、再充電可能なリチウムイオン電池、高分子材電池、ゲル電池及び水素化金属ニッケル電池の内の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
111. 前記電源が取外し可能な態様で前記靴の前記中底に配置されることを特徴とする請求項１１０に記載の着用可能なシステム。
112. 前記電源が前記プラットフォームとは独立に配置されることを特徴とする請求項１１０に記載の着用可能なシステム。
113. 前記電源、前記バイアス信号発生器及び前記コントローラ手段が前記靴の前記中底に配置されることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
114. 前記電源、前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記コントローラ手段が前記取外し可能な中底インサート上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の着用可能なシステム。
115. 前記足に熱を与えるための、前記コントローラ手段によって制御される熱放射源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
116. 前記熱放射源が赤外光源であることを特徴とする請求項１１５に記載の着用可能なシステム。
117. 前記熱放射源が加熱フィラメントであることを特徴とする請求項１１５に記載の着用可能なシステム。
118. 着用者が、前記入力手段の内の１つまたはそれより多くの閾値レベル及び治療レベルを含む、前記バイアス信号の振幅を調節するための調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
119. 前記電源を再充電するための外部電力接続手段、並びに、前記着用可能なシステムを診断、最適化、較正及びプログラミングし、前記電源を再充電するために前記コントロール手段を外部装置とインターフェースするためのインターフェース手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の着用可能なシステム。
120. 人間の足首を神経学的に刺激するための着用可能なシステムにおいて、前記システムが、
     前記足首の機械的受容器に刺激を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号入力手段を有するプラットフォーム、
     前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動するための駆動信号を供給するようになっている少なくとも１つのバイアス信号発生器、
     前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御するためのコントローラ手段、及び
     前記コントローラ手段及び前記少なくとも１つのバイアス信号発生器に電気エネルギーを供給するための電源、
     を備えることを特徴とする着用可能なシステム。
121. 前記プラットフォームが足首覆いであることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
122. 前記プラットフォームがブーツであることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
123. 前記プラットフォームが靴下であることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
124. 前記プラットフォームが前記足首の特定の解剖学的構造に合せて前記バイアス信号入力手段を配置するようになっている特注構造体であることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
125. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足首に付帯する靭帯、腱または筋肉に刺激が単発でまたは群発的に加えられるように配置されることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
126. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記プラットフォームを着用している患者に与える不快感を最小限に抑えるために、非圧力点領域に接触し、前記足首の動きの間に余分のまたは不快な応力を前記足首にかけずに前記プラットフォームの屈曲を可能にするために、前記足首の非屈曲領域に接触するように、前記プラットフォーム上に配置されることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
127. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足首に連結された靭帯、腱または筋肉の上にまたは前記足首に連結された前記靭帯、腱または筋肉の近くに配置される少なくとも１つの電極を有することを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
128. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記システムを着用している人体上に与えられる少なくとも１つの基準電極をさらに有することを特徴とする請求項１２７に記載の着用可能なシステム。
129. 前記少なくとも１つの電極が、スティック−スリップ型電極、使い捨て電極及び再使用可能な電極の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２８に記載の着用可能なシステム。
130. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足首の前記機械的受容器に刺激振動を与える振動アクチュエータであることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
131. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足首の前記機械的受容器に機械的刺激及び電気刺激を送り出すための、少なくとも１つの振動アクチュエータと少なくとも１つの電極対の組合せを有することを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
132. 前記プラットフォームが振動伝達構造及び少なくとも１つの前記アクチュエータを内包する柔軟なマトリックス材料を有し、前記プラットフォームが前記足首に振動を伝達するために最適化されることを特徴とする請求項１３０に記載の着用可能なシステム。
133. 前記電源、前記コントローラ及び前記信号発生器が、前記プラットフォームから離して配置され、前記プラットフォームに電気的に接続される、ハウジング内にまとめて収められることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
134. 前記ハウジングが、柔軟であり、足首の周りに固定可能であることを特徴とする請求項１３３に記載の着用可能なシステム。
135. 前記ハウジングが靴またはその他の衣料品上に固定可能であることを特徴とする請求項１３３に記載の着用可能なシステム。
136. 前記電源、前記コントローラ及び前記信号発生器が前記プラットフォーム内にまとめて収められることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
137. 前記少なくとも１つの信号発生器がプログラム可能であり、バイアス信号を発生するための、あらかじめ定められたアルゴリズム、雑音発生器及びルックアップテーブルの内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
138. 前記コントローラ手段が、感覚改善がもたらされるように閾下レベルで動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項１３７に記載の着用可能なシステム。
139. 前記コントローラ手段が、治療マッサージ及び血行の改善を図るために閾超レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項１３７に記載の着用可能なシステム。
140. 前記コントローラ手段が、感覚改善、治療マッサージ及び血行の改善を図るために交互に閾下レベル及び閾超レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項１３７に記載の着用可能なシステム。
141. 前記コントローラ手段が、感覚改善、治療マッサージ及び血行の改善を図るために前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御し、前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、交互に、一方は閾下レベルにおいて動作し、他方は閾超レベルにおいて動作する、少なくとも２つのバイアス信号入力手段を含むことを特徴とする請求項１３７に記載の着用可能なシステム。
142. 前記コントローラ手段が、立位段階及び前後運動段階を検出し、立位段階中に感覚改善のための閾下刺激を与え、前後運動段階中に血行を改善するための閾超刺激を与えるようになっていることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
143. 前記コントローラ手段が前記足首の動きを検出する手段を含むことを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
144. 前記コントローラ手段が、前記足首が動いていないときに前記システムを電力節約モード下におくための電力管理手段をさらに含むことを特徴とする請求項１４３に記載の着用可能なシステム。
145. 前記コントローラ手段があらかじめ定められた歩行サイクル中に前記システムを電力節約モード下におくために歩行サイクルを判定する手段を含むことを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
146. 請求項１２０に記載の着用可能なシステムにおいて、
     歩行サイクルからのエネルギーを利用するための電力回復手段及び前記利用されるエネルギーにより前記電源を再充電する手段、
     をさらに備えることを特徴とする着用可能なシステム。
147. 前記電源が再充電手段を有することを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
148. 前記電源が前記プラットフォームとは独立に配置されることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
149. 前記電源、前記バイアス信号発生器及び前記コントローラ手段が靴の中底に配置されることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
150. 着用者が、閾値レベル及び治療レベルを含む、前記バイアス信号の振幅を調節するための調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２０に記載の着用可能なシステム。
151. 前記電源を再充電するための外部電力接続手段、並びに、前記着用可能なシステムを診断、最適化、較正及びプログラミングし、前記電源を再充電するために前記コントロール手段を外部装置とインターフェースするためのインターフェース手段をさらに備えることを特徴とする請求項１５０に記載の着用可能なシステム。
152. 人間の足及び足首を神経学的に刺激するための着用可能なシステムにおいて、前記システムが、
     前記足及び足首の機械的受容器に刺激を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号入力手段を有するプラットフォーム、
     前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動するための駆動信号を供給するようになっている少なくとも１つのバイアス信号発生器、
     前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御するためのコントローラ手段、及び
     前記コントローラ手段及び前記少なくとも１つのバイアス信号発生器に電気エネルギーを供給する電源、
     を備えることを特徴とする着用可能なシステム。
153. 前記プラットフォームが靴の取外し可能な中底インサートであることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
154. 前記プラットフォームがブーツであることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
155. 前記プラットフォームが靴下であることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
156. 前記プラットフォームが前記足及び足首の特定の解剖学的構造に合せて前記バイアス信号入力手段を配置するようになっている特注構造体であることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
157. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、前記足の少なくとも１つの表面及び前記足首に付帯する靭帯、腱または筋肉に刺激が加えられるように配置されることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
158. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足及び足首の前記機械的受容器に電気刺激を与える少なくとも１つの電極を有することを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
159. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記システムを着用している人体上に与えられる少なくとも１つの基準電極をさらに有することを特徴とする請求項１５８に記載の着用可能なシステム。
160. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足及び足首の前記機械的受容器に刺激振動を与える振動アクチュエータであることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
161. 前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が前記足及び足首の前記機械的受容器に機械的刺激及び電気刺激を送り出すための少なくとも１つの振動アクチュエータ及び少なくとも１つの電極対の組合せを有することを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
162. 前記プラットフォームが振動伝達材料及び少なくとも１つの前記アクチュエータを内包する柔軟なマトリックス材料を有し、前記プラットフォームが前記足の表面及び前記足首に振動を伝達するために最適化されることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
163. 前記電源、前記コントローラ及び前記信号発生器が、前記プラットフォームから離して配置され、前記プラットフォームに電気的に接続される、ハウジング内にまとめて収められることを特徴とする請求項１６０に記載の着用可能なシステム。
164. 前記電源、前記コントローラ及び前記信号発生器が、前記プラットフォーム内にまとめて収められることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
165. 前記少なくとも１つのバイアス信号発生器が、プログラム可能であり、バイアス信号を発生するための、あらかじめ定められたアルゴリズム、雑音発生器及びルックアップテーブルの内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
166. 前記コントローラ手段が、感覚改善がもたらされるように閾下レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項１６５に記載の着用可能なシステム。
167. 前記コントローラ手段が、治療マッサージ及び血行の改善を図るために閾超レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項１６５に記載の着用可能なシステム。
168. 前記コントローラ手段が、感覚改善、治療マッサージ及び血行の改善を図るために交互に閾下レベル及び閾超レベルにおいて動作するように前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御することを特徴とする請求項１６５に記載の着用可能なシステム。
169. 前記コントローラ手段が、感覚改善、治療マッサージ及び血行の改善を図るために前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御し、前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段が、交互に、一方は閾下レベルにおいて動作し、他方は閾超レベルにおいて動作する、少なくとも２つのバイアス信号入力手段を含むことを特徴とする請求項１６５に記載の着用可能なシステム。
170. 前記コントローラ手段が、立位段階及び前後運動段階を検出し、立位段階中に感覚改善のための閾下刺激を与え、前後運動段階中に血行を改善するための閾超刺激を与えるようになっていることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
171. 前記コントローラ手段が前記プラットフォームにかかる圧力または前記プラットフォームの動きを検出する手段を含むことを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
172. 前記コントローラ手段が前記システムを電力節約モード下におくための電力管理手段をさらに含むことを特徴とする請求項１７１に記載の着用可能なシステム。
173. 前記コントローラ手段があらかじめ定められた歩行サイクル中に前記システムを電力節約モード下におくために歩行サイクルを判定する手段を含むことを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
174. 請求項１５２に記載の着用可能なシステムにおいて、
     歩行サイクルからのエネルギーを利用するための電力回復手段及び前記利用されるエネルギーにより前記電源を再充電する手段、
     をさらに備えることを特徴とする着用可能なシステム。
175. 前記コントローラ手段がさらに、前記電源のオン／オフ切換え及び前記着用可能なシステムの動きの検出に基づく電力節約モードの起動のために前記電源を制御することを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
176. 前記電源が再充電手段を有することを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
177. 前記電源が前記プラットフォームとは独立に配置されることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
178. 前記電源、前記バイアス信号発生器及び前記コントローラ手段が靴の中底に配置されることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
179. 着用者が、閾値レベル及び治療レベルを含む、前記バイアス信号の振幅を調節するための調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
180. 前記電源を再充電するための外部電力接続手段、並びに、前記着用可能なシステムを診断、最適化、較正及びプログラミングし、前記電源を再充電するために前記コントロール手段を外部装置とインターフェースするためのインターフェース手段をさらに備えることを特徴とする請求項１５２に記載の着用可能なシステム。
181. 神経学的刺激を最適化するためのシステムにおいて、
     被験者の皮膚表面領域に刺激を与えるようになっている少なくとも１つのバイアス信号入力手段を有するプラットフォーム、
     前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を駆動するための駆動信号を供給するようになっている少なくとも１つのバイアス信号発生器、
     前記少なくとも１つのバイアス信号発生器及び前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段を制御するためのコントローラ手段、
     最適化処置の間、前記コントローラ手段の前記制御を実施するための遠隔外部コンピュータ、
     前記遠隔外部コンピュータと前記コントローラの間の通信手段、及び
     刺激が調節されている間の前記被験者の反応を測定するための測定手段、
     を備え、
     前記遠隔外部コンピュータが、前記プラットフォームに接触し、規定された課業を実行している被験者からの反応を観測及び測定しながら、前記少なくとも１つのバイアス信号入力手段に入力されるバイアス信号を変化させるために前記コントローラと通信するように適合され、
     前記遠隔コンピュータが前記被験者の前記観測された反応に基づいて前記被験者に適する最適バイアス信号パラメータを決定するようになっている、
     ことを特徴とするシステム。
182. 前記遠隔外部コンピュータが神経学的刺激のための着用可能なシステムに最適バイアス信号パラメータを送信することを特徴とする請求項１８１に記載のシステム。
183. 前記遠隔外部コンピュータが、前記被験者の反応に基づいて検査するために、バイアス信号パラメータを選択することを特徴とする請求項１８１に記載のシステム。
184. 前記プラットフォームが前記被験者に検査刺激及びバイアス信号のいずれをも与える手段を有することを特徴とする請求項１８１に記載のシステム。
185. 前記遠隔外部コンピュータが、印加されるバイアス信号のそれぞれに対する前記被験者からの反応を受け取り、記録する手段を有することを特徴とする請求項１８１に記載のシステム。
186. 前記遠隔外部コンピュータが、用いられるバイアス信号のそれぞれ及び加えられる検査刺激のそれぞれに対する前記被験者からの反応を受け取り、記録する手段を有することを特徴とする請求項１８４に記載のシステム。
187. 前記遠隔外部コンピュータが、あらかじめ定められた１つまたはそれより多くの周波数、振幅、反復回数、波形及びパターンをもつバイアス信号の発生を実施するために前記コントローラ手段と通信するようになっていることを特徴とする請求項１８１に記載のシステム。
188. 前記通信手段が、有線または光のシリアル通信リンク、有線または光のパラレル通信リンク、無線ＲＦ通信リンク及び無線光通信リンクの内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１８１に記載のシステム。
189. 被験者の反応を受け取るための前記手段が有線手段であることを特徴とする請求項１８５に記載のシステム。
190. 被験者の反応を受け取るための前記手段が無線手段であることを特徴とする請求項１８５に記載のシステム。
191. 前記遠隔コンピュータが局所化された反応を観測及び測定するために特定のアクチュエータしたがって特定の領域に向けられる検査刺激を発生するために前記コントローラと通信するように適合され、よって、前記被験者の前記反応が記録され、反応の仕方を最適化するために刺激の調節がなされ得ることを特徴とする請求項１８５に記載のシステム。
192. 前記遠隔コンピュータが、平衡または歩行を実演する規定された課業を実施している前記被験者からの反応を測定するようになっていることを特徴とする請求項１８５に記載のシステム。
193. 着用可能なシステムにおいて神経学的刺激を与えるための方法において、
     １つまたはそれより多くの刺激源、前記１つまたはそれより多くの刺激源に接続される少なくとも１つの信号発生器、前記信号発生器を制御するためのコントローラ及び前記コントローラに電力を供給するための電源を有する着用可能なプラットフォームを提供する工程、
     刺激のレベルまたは形態を選択する工程、及び
     前記信号発生器を起動する工程及び個人の決定された治療要件に基づいて機械的受容器を刺激するために前記１つまたはそれより多くの刺激源にバイアス信号を供給する工程、
     を含むことを特徴とする方法。
194. 刺激のレベルまたは形態を選択する工程が個人の刺激を受け取る領域における興奮の閾値レベルを初めに測定する工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
195. 刺激のレベルまたは形態を選択する工程が、前記バイアス信号発生器を制御して、個人の治療要件にしたがう、前記測定された閾値レベルに対する治療レベルを生じさせるために、前記コントローラを調節またはプログラミングする工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
196. 前記バイアス信号発生器を制御して感覚改善バイアス信号をつくるために前記コントローラを調節またはプログラミングする工程が前記バイアス信号を閾下レベルに設定する工程を含むことを特徴とする請求項１９５に記載の方法。
197. 前記閾下レベルが前記測定された閾値レベルより約５〜５０％低く、好ましくは前記測定された閾値レベルより１０〜３０％低いことを特徴とする請求項１９６に記載の方法。
198. 前記バイアス信号を制御して治療マッサージ及び血行の改善の目的のための閾超レベルバイアス信号を生じさせるために前記コントローラを調節またはプログラミングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９５に記載の方法。
199. 入力バイアス信号を閾超レベルに設定する工程が前記入力バイアス信号を前記決定された感覚閾値より１０％〜１０００％，好ましくは２０％〜５００％，さらに好ましくは２０％〜１００％高く設定する工程を含むことを特徴とする請求項１９８に記載の方法。
200. 閾値レベルを測定する前記工程が前記１つまたはそれより多くの刺激源に最小限のバイアス信号を入力する工程及び前記プラットフォームを着用している個人が前記１つまたはそれより多くの刺激源からの刺激を感じるまで前記バイアス信号の振幅を漸次大きくする工程を含むことを特徴とする請求項１９４に記載の方法。
201. 閾値レベルを測定する前記工程が前記１つまたはそれより多くの刺激源に最大限のバイアス信号を入力する工程及び前記プラットフォームを着用している個人が前記１つまたはそれより多くの刺激源からの刺激をもはや感じなくなるまで前記バイアス信号の振幅を漸次小さくする工程を含むことを特徴とする請求項１９４に記載の方法。
202. 閾値レベルを測定する前記工程が、最小限または最大限の信号で始まり、個人の反応に基づく最終閾値に向けて増分変化または減分変化をさせる、トラッキング手順を含むことを特徴とする請求項１９４に記載の方法。
203. 閾値レベルを測定する前記工程が前記検査領域から発する感覚ニューロンの活動をモニタする工程を含むことを特徴とする請求項１９４に記載の方法。
204. 閾値レベルを測定する前記工程が、ＥＥＧ，ｆＭＲＩ等のような手段を用いて脳機能をモニタする工程を含むことを特徴とする請求項１９４に記載の方法。
205. 刺激のレベルまたは形態を選択する工程が刺激の最適レベルを初めに決定する工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
206. 刺激のレベルまたは形態を選択する工程が、前記バイアス信号発生器を制御して前記最適刺激レベルに対する治療レベルを生じさせるために前記コントローラを調節またはプログラミングする工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
207. 刺激のレベルまたは形態を選択する工程が、指示された感覚または感覚運動の課業（例えば、触覚、立位平衡、歩行等）における個人の反応の仕方を反復して測定する工程及び前記測定される反応の仕方を最適化するために前記刺激を選択する工程を含むことを特徴とする請求項２０５に記載の方法。
208. 最適刺激レベルの前記決定が前記検査領域から発する感覚ニューロンの活動をモニタする工程を含むことを特徴とする請求項２０５に記載の方法。
209. 最適刺激レベルの前記決定がＥＥＧ及びｆＭＲＩのような手段を用いて脳機能をモニタする工程を含むことを特徴とする請求項２０５に記載の方法。
210. 前記バイアス信号を入力する前記工程が非決定論的ランダムバイアス信号を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
211. 前記バイアス信号を入力する前記工程がバイアス信号の反復パターンまたは複数連の信号を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
212. 前記コントローラをプログラミングする工程が、電気刺激について、０Ｈｚより大きく約１０ｋＨｚまで、好ましくは０ｋＨｚより大きく５ｋＨｚまで、さらに好ましくは０Ｈｚより大きく約１ｋＨｚまでの範囲内の１つまたはそれより多くの周波数及び、電気刺激について、０より大きく約１０ｍＡ/平方インチ（１.５５ｍＡ/ｃｍ^２）まで、好ましくは０より大きく約１ｍＡ/平方インチ（０.１５５ｍＡ/ｃｍ^２）まで、さらに好ましくは０ｍＡ/平方インチ（０ｍＡ/ｃｍ^２）より大きく約０.５ｍＡ/平方インチ（０.０７７５ｍＡ/ｃｍ^２）までの範囲の電流を有するバイアス信号を生じさせるように前記バイアス信号をプログラミングする工程を含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
213. 前記バイアス信号が、機械的刺激について、０Ｈｚより大きく約１ｋＨｚまで、好ましくは０Ｈｚより大きく約５００Ｈｚまで、さらに好ましくは０Ｈｚより大きく約１００Ｈｚまでの範囲にあり、機械的刺激として、０ポンド/平方インチ（０Ｐａ）より大きく約１０ポンド/平方インチ（６.８９×１０^４Ｐａ）まで、好ましくは０ポンド/平方インチより大きく約５ポンド/平方インチ（３.４５×１０^４Ｐａ）まで、さらに好ましくは０ポンド/平方インチより大きく約１ポンド/平方インチ（６.８９×１０^３Ｐａ）までの範囲にあることを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
214. 前記コントローラをプログラミングする工程が、あらかじめ定められた歩行サイクルの間、電力節約モードを起動するように前記コントローラ手段を適合させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
215. 前記コントローラをプログラミングする工程が感覚改善のための閾下刺激及び血行を改善するための閾超刺激を交互に与えるように前記コントローラ手段を適合させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。
216. 前記コントローラをプログラミングする工程が、立位段階及び前後運動段階を検出するように前記コントローラ手段を適合させる工程及び、立位段階の間は感覚改善のための閾下刺激を、前後運動段階の間は血行を改善するための閾超刺激を与える工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９３に記載の方法。

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