(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の身体の一部に圧力を印加するためのシステムであって、
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバと、
前記チャンバ内側の圧力をセンシングするために、前記チャンバと通信する圧力センサと、
前記チャンバに結合された未制御圧力源と、
前記チャンバと通信して排気フローを制御する圧力制御バルブと、
前記人に印加される前記チャンバ内側の前記圧力を較正するための較正システムとを含むシステム。
【請求項２】
前記圧力制御バルブをコントロールするために、前記圧力センサと通信するコントローラを含む請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記チャンバが、膨張性軟質シェル又は硬質シェルを含む請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記チャンバが、前記人の腕及び／又は脚の動きに適応するように規定された形状を有する請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記人の身体の寸法に基づいて、前記チャンバの高さを調整することができる請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記アパーチャと前記人の身体の間に配置されたシールを更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記シールが前記人の一部に取り付けられている請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記シールが複数の開口部を含む請求項６記載のシステム。
【請求項９】
前記シールが前記チャンバに取り付けられている請求項６記載のシステム。
【請求項１０】
前記チャンバ内側に運動器具を更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記運動器具の高さが調整可能である請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記人に関連する１つ以上のパラメータをストアするデータ記憶装置を更に含み、
コントロールシステムが、前記圧力センサ及び前記データ記憶装置からのデータに応答して、前記チャンバ内側の前記圧力を調整する請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記データ記憶装置が、
安全パラメータ限界を更に含み、
前記安全パラメータ限界に達した場合には、前記コントロールシステムが、前記チャンバの圧力を変えるように構成されている請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記人の能力パラメータをセンシングするための能力センサを更に含む請求項１０記載のシステム。
【請求項１５】
前記人に関連した較正データをストアするデータ記憶装置を更に含み、
前記システムが、ストアされた較正データに基づいてコントロールされる請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
前記較正システムが、前記チャンバ内側の前記人の体重を、前記チャンバ内側の圧力の関数として求めるために構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
前記チャンバ内側の前記圧力を調整及び維持するための負帰還制御システムを更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
前記負帰還制御システム及び／又は前記較正システムと通信するコントロールパネルを更に含む請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記シールが、実質的に気密材料を含む請求項６記載のシステム。
【請求項２０】
前記開口部が、前記人の体の周囲の圧力分布をコントロールするために構成されている請求項８記載のシステム。
【請求項２１】
前記シールが分離可能で、前記人に取り付けられた第１の部分と、前記チャンバに取り付けられた第２の部分とを含み、前記シールが、前記第１の部分を前記第２の部分に固定することにより形成されている請求項６記載のシステム。
【請求項２２】
前記シールが、スカート及び／又はベルトに設けられている請求項６記載のシステム。
【請求項２３】
前記チャンバ内側に運動器具なしで用いるのに適合されている請求項１記載のシステム。
【請求項２４】
前記人のジャンプ力を改善するために用いるのに適合されている請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記チャンバ内側にトレッドミルを更に含む請求項１０記載のシステム。
【請求項２６】
前記コントロールシステムが、前記データ記憶装置からのデータに応答して、前記チャンバ内の運動器具をコントロールする請求項１２記載のシステム。
【請求項２７】
コントロールシステムが、前記圧力センサ及び／又は前記能力センサからのデータに応答して、前記運動器具の動作及び／又は前記チャンバ内側の圧力を調整する請求項１４記載のシステム。
【請求項２８】
前記人に関連した履歴データをストアするデータ記憶装置を更に含み、前記システムが、前記ストアされた履歴データに基づいてコントロールされる請求項２記載のシステム。
【請求項２９】
人の身体の一部に圧力を印加する方法であって、
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバ内側に未制御圧力源により圧力を生成する工程と、
前記チャンバと通信する圧力センサにより、前記チャンバ内側の前記圧力をセンシングする工程と、
前記チャンバと通信する圧力制御バルブにより、排気フローを制御する工程と、
前記人に印加される前記チャンバの前記圧力を較正する工程とを含む方法。
【請求項３０】
前記チャンバが、膨張性軟質シェル又は硬質シェルを更に含む請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記チャンバが、前記人の腕及び／又は脚の動きに適応するように規定された形状を有する請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
前記人の身体の寸法に基づいて、前記チャンバの高さを調整することができる請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
前記アパーチャと前記人の身体の間に配置されたシールを含む請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
前記シールが前記人の一部に取り付けられている請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記シールが複数の開口部を含む請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記シールが前記チャンバに取り付けられている請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
前記チャンバ内側に運動器具を提供する工程を更に含む請求項２９記載の方法。
【請求項３８】
前記運動器具の高さが調整可能である請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記人に関連する１つ以上のパラメータを、データ記憶装置にストアする工程と、
前記圧力センサからのデータ及び／又は前記１つ以上のストアされたパラメータに応答して、前記運動器具及び／又は前記チャンバ内側の前記圧力をコントロールする工程とを更に含む請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
安全パラメータ限界に達した場合には、前記チャンバの圧力を変える工程を更に含む請求項２９記載の方法。
【請求項４１】
前記人の能力パラメータを測定する工程と、
前記圧力センサ及び前記能力パラメータからのデータに応答して、前記運動器具及び／又は前記チャンバ内側の前記圧力を調整する工程とを更に含む請求項３７記載の方法。
【請求項４２】
前記人に関連した履歴データをデータ記憶装置にストアする工程と、
前記履歴データに基づいて、前記システムをコントロールする工程とを更に含む請求項２９記載の方法。
【請求項４３】
前記較正する工程が、
前記人の体重を、前記チャンバ内側の１つ以上の所定の圧力点で測定する工程と、
前記１つ以上の所定の圧力点で、前記測定された体重を用いて、前記チャンバ内側の前記圧力の関数として、前記人の前記体重を求める工程とを更に含む請求項２９記載の方法。
【請求項４４】
前記チャンバ内側の前記圧力を、選択した圧力設定点と比較する工程と、前記チャンバの前記圧力をコントロールして、負帰還制御システムを用いて、前記圧力を、前記設定点に、又はその近くに維持する工程とを含む請求項２９記載の方法。
【請求項４５】
ガスを前記チャンバに、圧力源により供給する工程と、
前記比較に応答して、前記チャンバと通信する圧力制御バルブをコントロールすることにより、前記チャンバの前記圧力をコントロールする工程とを更に含む請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
コントロールパネルを用いて、前記チャンバの前記圧力をコントロール及び／又は較正する工程を含む請求項２９記載の方法。
【請求項４７】
前記シールが実質的に気密材料を含む請求項３３記載の方法。
【請求項４８】
前記シールが、前記人に取り付けられた第１の部分と、前記チャンバに取り付けられた第２の部分とを含み、前記シールが、前記第１の部分を前記第２の部分に固定することにより形成されている請求項３３記載の方法。
【請求項４９】
前記シールの前記複数の開口部が、前記人の身体周囲の圧力分布をコントロールするために構成されている請求項３５記載の方法。
【請求項５０】
前記圧力センサ及び／又は前記１つ以上のストアされたパラメータからのデータに応答して、前記運動器具をコントロールする工程を更に含む請求項３９記載の方法。
【請求項５１】
前記安全パラメータ限界が、データ記憶装置にストアされている請求項４０記載の方法。
【請求項５２】
前記チャンバ外側の前記人の体重を測定する工程と、前記チャンバ外側の前記人の前記測定された体重と、前記チャンバ内側の前記１つ以上の所定の圧力点での前記人の前記測定された体重を用いて、前記チャンバ内側の圧力の関数として、前記人の前記体重を求める工程とを含む請求項４３記載の方法。
【請求項５３】
人の身体の一部に圧力を印加する方法を機械に実行させるためのプログラムを記憶したプログラム記憶装置であって、
前記方法が
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバの内側に未制御圧力源により圧力を生成する工程と、
前記チャンバと通信する圧力センサにより、前記チャンバ内側の前記圧力をセンシングする工程と、
前記チャンバと通信する圧力制御バルブにより、排気フローを制御する工程と、
前記人に印加される前記チャンバの前記圧力を較正する工程とを含む、プログラム記憶装置。
【請求項５４】
前記チャンバの前記圧力を較正する工程が、
前記人の体重を、前記チャンバ内側の１つ以上の所定の圧力点で測定する工程と、
前記１つ以上の所定の圧力点で、前記測定された体重を用いて、前記チャンバ内側の圧力の関数として、前記人の前記体重を求める工程とを更に含む請求項５３記載のプログラム記憶装置。
【請求項５５】
前記実行可能な命令のプログラムにより実施される方法が、
前記チャンバ内側の前記圧力を、選択した圧力設定点と比較する工程と、負帰還制御システムを用いて、前記比較に基づいて、前記チャンバ内側の前記圧力を維持する工程とを含む請求項５３記載のプログラム記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は空気差圧装置に関する。特に、本発明は、空気圧を用いるシステム、方法及び装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
重力は、身体に力をかける。治療及び身体的トレーニングのために、これらの力に対抗する方法が考案されてきた。人にかかる重力の影響に対抗する１つの方法は、胴及び／又は肩に弾性コードを取り付けて、人に正か負の垂直力を発生させることである。身体の弾性コードによる力の印加は不快であり、セットアップが面倒である。
更に、その影響をシミュレートするための空気差圧を用いる他のシステムは、複雑で、知的帰還を提供しない。
【０００３】
従って、体重をコントロールするために、直立した人の身体の一部に空気圧を印加する快適な一体化システムが必要とされている。システムは、システムから与えられた力に基づいて、人が、重く感じたり、軽く感じたりできるものでなければならない。本発明の主な目的は、これらの必要性を解決し、更に、関連した利点を提供することである。
【発明の簡単な説明】
【０００４】
人の身体の一部を受ける垂直軸に沿ってアパーチャを有するチャンバにおいて、人の身体の一部に圧力を印加するシステムが提供される。圧力センサが、チャンバに結合されていて、チャンバ内側の圧力を測定する。負帰還制御システムが、チャンバ内側の圧力を較正、調整及び維持する。
【詳細な説明】
【０００５】
本発明の実施形態を、空気圧を用いるシステム、方法及び装置に関連してここに説明する。当業者であれば、本発明の以下の詳細な説明は、例示のためだけであって、決して限定するものではないことが分かるであろう。本発明の他の実施形態は、本開示内容の利益を受けるかかる当業者であれば、容易に想到するであろう。添付の図面に例示される本発明の実施形態について詳細に述べる。同じ又は同様の部分を参照するために、同じ参照符号が図面及び以下の詳細な説明全体に用いられる。
【０００６】
明瞭にするために、ここに説明した実施形態の所定の特徴が全て示され、説明されているわけではない。当然のことながら、かかる実際の実施形態の開発においては、例えば、用途やビジネス関連の制約に従う等の開発者の具体的な目標を達成するために、数多くの実施形態特有の判断を行わなければならず、これらの具体的な目標は、実施形態によって、そしてまた開発者によっても変わるものと考えられる。更に、かかる開発努力は、恐らく、複雑で時間のかかるものであるが、この開示内容の利益を受けるかかる当業者にとっては、エンジニアリングの所定の取り組みであろうと考えられる。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、コンポーネント、プロセスステップ及び／又はデータ構造は、様々なタイプのオペレーティングシステム（ＯＳ）、コンピューティングプラットフォーム、ファームウェア、コンピュータプログラム、コンピュータ言語及び／又は汎用機を用いて実施できる。本方法は、処理回路で実行されるプログラム化されたプロセスとして実行することができる。処理回路は、プロセッサとオペレーティングシステムの数多くの組み合わせ、又はスタンドアロンのデバイスの形態を採ることができる。プロセスは、かかるハードウェア、ハードウェア単体又はこれらの組み合わせにより実行される命令として実施できる。ソフトウェアを、器具に読み取り可能なプログラム記憶デバイスにストアしてもよい。
【０００８】
また、当業者であれば、汎用性のあまりないデバイス、例えば、ハードワイヤードデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及びコンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）を含むフィールドプログラマブルロジックデバイス（ＦＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を、ここに開示された本発明の概念の範囲及び精神から逸脱することなく、用いてもよいことが分かるであろう。
【０００９】
図１は、一実施形態による、人１０１の下半身１０６に圧力を印加するためのシステム１００の概略を示すブロック図である。このシステムは、チャンバ１０２と、チャンバ１０２内側の圧力を調整（増減）及び維持するための手段１０３とを含んでいる。手段１０３の一例は、後述する負帰還制御システムである。
【００１０】
チャンバ１０２は、下半身１０６を受けるために、垂直軸に沿ってアパーチャ１０４を含んでいる。一実施形態によれば、チャンバ１０２は、軟質又は硬質シェルを含んでいてもよい。
【００１１】
軟質シェルを有するチャンバ１０２に関しては、軟質シェルは、膨張させても収縮させてもよい。チャンバ１０２は、軟質シェルを膨張させたときは、半球形となる。図１に、チャンバ１０２が、チャンバ１０２のベース１０８として平面の断面を有する球の上部を含む一実施形態を示す。ベース１０８は、直立又は直座の人１０１をサポートする。軟質シェルは、十分に気密性の布で作成してよい。収縮させると、軟質シェルは、下半身１０６をアパーチャ１０４内に配置させる。アパーチャ１０４は、人の下半身１０６の胴回りの様々な形状に対応するために、楕円形の可撓性の布を含んでいてよい。布の軟質シェルの高さは、ストラップを用いて変えて、上部に引っ張ってもよい。例えば、アパーチャ１０４は、人１０１の胴又は胴体を囲む剛性リング（図示せず）を含んでいてもよい。チャンバ１０２の高さは、このように、剛性リングを昇降することにより調整できる。
【００１２】
バー（図示せず）が、人１０１の胴の下で布帛のシェルを囲んでいてもよい。このバーは、球形状へと膨張する布帛のシェルを保持するため、シェルを人１０１の胴体近くに保って、自由に腕が振れる。同様に、硬質シェルによってまた、人１０１の腕が、硬質シェルに触れないようにして、人１０１が、サドル形で動ける（歩いたり走ったりする）ようにすることができる。
【００１３】
システム１００はまた、チャンバ１０２への出入りを促すステップを有する後部入口通路（図示せず）を含んでいてもよい。軟質シェルを有するチャンバ１０２において、通路に、軟質シェルを未膨張状態に保持する手段を用いると、人１０１にシール１１０を付け易くなる。通路はまた、チャンバ１０２のシェルが裂けたり（布の場合）、壊れたり（硬質シェルの場合）する場合の安全プラットフォームとしても機能する。通路はまた、人１０１が落ちた場合に保持するための保持バーを含んでいてもよい。
【００１４】
硬質シェルを有するチャンバ１０２に関しては、チャンバ１０２は、人１０１が出入りするために開くドア（図示せず）を含んでいてもよい。ドアは、スウィングオープン、スウィングダウン又はスライドオープンとすることができる。ドアは、十分に気密ジップで締められるジッパーのある布で構成することができる。アパーチャ１０４は、チャンバ１０２を二等分にして、貝殻やコックピットのように離してから併せて戻すことにより作成してもよい。更に、硬質シェルの高さは、人１０１の高さに基づいて調整してよい。
【００１５】
人１０１の胴体又は胴回り又はその近くの下半身１０６とアパーチャ１０４の間に、シール１１０を与える。一実施形態によれば、シール１１０は、人１０１の胴体周囲に複数の開口部／漏れ口を含んでいて、人１０１を冷やし、人１０１の胴体周囲の圧力分布を良好にコントロールする。例えば、人１０１の胃の前に漏れ口があると、加圧下で、可撓性の胴シールが膨らむことによる膨張に役立つ。かかる意図的な漏れ口は、気密性でない布を縫製することにより、又はチャンバ１０２のシェル又は布に穴を形成することにより設けることができる。シール１１０は、実質的に気密性の材料及び／又は非気密性の布で作成できる。シール１１０は、スカート、パンツ又は両者の組み合わせに設けることができる。
【００１６】
一実施形態によれば、シール１１０は、シェル、クランプ及び変形性ループに取り付けられた、剛性リップにジッパー、カヤックスタイルアタッチメントによる別々のシールを含んでいてもよい。シール１１０は、人の下半身１０６に固定するための手段及びアパーチャ１０４に取り付けるための手段を含んでいてよい。固定するための手段としては、例えば、太腿の異なる幅の調整のために太腿周囲に巻くベルクロストラップや、寛骨に固定されたシールを保持するベルトが挙げられる。固定するための手段としてはまた、ユーザーに対してシールし、高摩擦係数のために固定されたままとなる高摩擦材料も挙げられる。シール１１０は、通気性があり、洗えるものであってよい。他の実施形態によれば、シール１１０はまた、人の胸をシールするものであってもよい。例えば、シール１１０には、スカートタイプのシールが含まれる。
【００１７】
運動器具１１２が、チャンバ１０２内に収容されていてもよい。運動器具１１２は、例えば、調整可能な高さ、傾斜及び速度を有するトレッドミルである。運動器具１１２の高さ及び位置は、人１０１の寸法に基づいて調整できる。当業者であれば、図示されたトレッドミルは限定するためのものではなく、ここに開示された本発明の概念から逸脱することなく、他の運動器具を使用できることが分かるであろう。チャンバ１０２は、跳躍の能力や一般的な動きを改善するための手段としての器具がなくても用いられる。
【００１８】
チャンバ内側の圧力を調整し維持するための手段１０３は、吸気システム１１４、排気システム１１６、コントロールパネル１１８、圧力センサ１２０及びプロセッサ１２２を含む。
【００１９】
吸気システム１１４は、ガス（例えば、空気）を受けるための入力ポート１２４、圧力源１２６（ポンプ）及び出口ポート１２８を含む。圧力源１２６からのガスフローは未制御であってもよい。圧力源１２６は、オンかオフのいずれかとすることができる。他の実施形態によれば、圧力源１２６は、可変ファン速度を含んでいて、これを調整すると、チャンバ１０２に入るエアフローをコントロールすることができる。圧力源１２６は、入力ポート１２４から出力ポート１２８までガスを送り込む。出力ポート１２８はまた、チャンバ１０２の入力ポートでもある。ガスは、出力ポート１２８を介してチャンバ１０２へ送り込まれる。
【００２０】
排気システム１１６は、チャンバ１０２からのガスを受けるための入力ポート１３０、圧力制御バルブ１３２及び周囲圧力への出力ポート１３４を含む。圧力制御バルブ１３２は、チャンバ１０２からの排気フローをコントロールする。入力ポート１３０は、チャンバ１０２の出力ポートである。ガスは、出口ポート１３４を介してチャンバ１０２を出る。他の実施形態によれば、安全排気ポート（図示せず）は、チャンバ１０２に接続されていて、緊急又はシステム故障の場合には、チャンバ１０２からガスを出すことができる。
【００２１】
コントロールパネル１１８は、人１０１又はオペレータが、プロセッサ１２２を介してシステム１００と相互作用できるユーザーインタフェースシステムを含む。例えば、人１０１は、コントロールパネル１１８のタッチスクリーンインタフェース（図示せず）を用いて、チャンバ１０２内の圧力、運動器具１１２の速度、傾斜及び高さをプログラムしてもよい。コントロールパネル１１８を用いてまた、人１０１の正しい体重を測定してもよい。較正プロセスの詳細については、図６で説明する。
【００２２】
圧力センサ１２０をチャンバ１０２に接続して、チャンバ１０２内側の圧力と周囲圧力の圧力差を測定する。当業者であれば、図示した圧力センサ１０２は、限定するためのものではなく、ここに開示された本発明の概念から逸脱することなく、他のタイプの圧力変換器又は圧力測定センサを使用できることが分かるであろう。圧力センサ１２０は、その測定結果をプロセッサ１２２に伝える。
【００２３】
プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８及び圧力センサ１２０と通信して、圧力源１２６及び圧力制御バルブ１３２をコントロールする。プロセッサ１２２のアルゴリズムの例を図３及び４に示す。この構成で、プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８から入力を受ける。例えば、入力には、チャンバ１０２内の所望の圧力又は人の所望の体重が含まれる。プロセッサ１２２は、図３及び４に示す負帰還ループ、回路又はシステムを用いて、圧力源１２６及び制御バルブ１３２を動作する。プロセッサ１２２は、圧力センサ１２０により、チャンバ１０２内側の圧力をモニターする。圧力センサ１２０からの測定結果及びコントロールパネル１１８からの入力に基づいて、プロセッサ１２２は、駆動信号を、制御バルブ１３２及び／又は圧力センサ１２６に送って、チャンバ１０２を通る排気フローを増減し、チャンバ１０２内の圧力を、コントロールパネル１１８から受ける所望の圧力にできる限り近づける。チャンバ１０２内側の圧力（正又は負）は、人１０１に上向き又は下向きの力を生成する。これによって、軽く感じたり、重く感じたりする。
【００２４】
プロセッサ１２２はまた、運動器具１１２と通信してもよい。プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８から、運動器具１１２のための入力パラメータを受ける。例えば、運動器具１１２は、チャンバ１０２内側でセンシングされた圧力に基づいて、プロセッサ１２２により調整された速度又は傾斜のトレッドミルを含んでいる。
【００２５】
他の実施形態によれば、システム１００はまた、コントロールされて、一定の歩幅周期等、様々な能力パラメータを維持してもよい。センサをトレッドミルに配置して、トレッドミルにあるユーザーの脚からの衝撃を検出し、後の値と比較して、一またぎの時間を測定してもよい。器具が、圧力、傾斜、速度等を調整すると、特定の歩幅レートを維持することができる。
【００２６】
更に他の実施形態によれば、システム１００は、人１０１に接続された加速／減速センサを含んでいて、ユーザーが速度を上げるか下げるかをセンシングしてもよい。当業者であれば、かかるセンサを実装するのに多くのやり方があることが分かるであろう。プロセッサ１２２は、加速／減速センサからの測定値を受けて、信号を送り、チャンバ１０２内側の圧力の増減と組み合わせて、測定値に応答して、トレッドミルの速度を増減する。
【００２７】
プロセッサ１２２はまた、様々な実行可能なプログラムをストアするデータベース等のデータ記憶装置（図示せず）も含んでいてよく、これらプログラムは、人１０１又はオペレータにより、コントロールパネル１１８を介して選択又はプログラムされる。データ記憶装置は、データの保存場所を含んでおり、システム１００をコントロールするのに用いられる。例えば、センサ（圧力センサ、人の能力センサ、安全センサ等）からデータを受けながら、プロセッサ１２２は、１つ以上のパラメータが、危険レベルに達したかどうかを判断する。そして、プロセッサ１２２は、トレッドミル１１２の圧力及び／又は速度を変更する。例えば、トレーナーは、人１０１についての最大速度パラメータをセットすることができる。プロセッサ１２２は、速度が過剰にならないようにする。データ記憶装置を用いて、過去の能力及び異なるプロトコルについての個人記録をストアしてもよく、システム１００は、人１０１に前の個人記録を与えることができる。
【００２８】
データ記憶装置はまた、コントロールパネル１１８からの選択に基づく様々なトレーニングプログラムを含んでいてもよい。プロセッサ１２２は、全ての変数に基づいて、人１０１にとって害のない活動レベルを確保する。データ記憶装置はまた、人１０１の能力及び活動を記憶及び記録し、且つ、較正データをストアすることができ、人１０１が、その器具を用いる度に、その較正プロセスを行わなくてよくなる。
【００２９】
図２は、他の実施形態による、人１０１の下半身１０６に圧力を印加するためのシステム２００の概略を示すブロック図である。システム２００は、チャンバ１０２と、チャンバ１０２内側の圧力を調整（増減）し、維持するための手段２０２とを含む。手段２０２の一例は、後述する負帰還制御システムである。
【００３０】
チャンバ１０２内側の圧力を調整し、維持するための手段２０２は、吸気システム２０４、コントロールパネル１１８、圧力センサ１２０及びプロセッサ２０６を含む。
【００３１】
吸気システム２０４は、ガス（例えば、空気）を受けるための入力ポート２０８、制御された圧力源２１０及び出口ポート２１２を含む。制御された圧力源２１０は、入力ポート２０８から出力ポート２１２までガスを送り込む。出力ポート２１２はまた、チャンバ１０２の入力ポートでもある。ガスは、出力ポート２１２を介してチャンバ１０２に出し入れされる。空気の流入は、制御された圧力源２１０を介して制御される。制御された圧力源２１０は、出力ポート２１２を通して、ガスフローレートをコントロールするための調整可能なバルブを含んでいる。他の実施形態によれば、制御された圧力源は、調整ファンブレードサイズ又はファン速度を有するポンプを含んでいてもよい。ガスフローレートは、ファン速度又はファンブレードサイズを変えることにより調整することができる。安全排気ポート（図示せず）は、チャンバ１０２に接続されていて、緊急又はシステム故障の場合には、チャンバ１０２からガスを出すことができる。
【００３２】
プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８及び圧力センサ１２０と通信して、制御された圧力源２１０をコントロールする。プロセッサ１２２のアルゴリズムの例を図３及び５に示す。この構成で、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８から入力を受ける。例えば、入力には、チャンバ１０２内側の所望の圧力又は人の所望の体重が含まれる。プロセッサ２０６は、図３及び５に示す負帰還ループ、回路又はシステムを用いて、制御された圧力源２１０を動作する。プロセッサ２０６は、圧力センサ１２０により、チャンバ１０２内側の圧力をモニターする。圧力センサ１２０からの測定結果及びコントロールパネル１１８からの入力に基づいて、プロセッサ１２２は、駆動信号を、制御された圧力源２１０に送って、チャンバ１０２を通るガスフローを増減し、チャンバ１０２内の圧力を、コントロールパネル１１８から受ける所望の圧力にできる限り近づける。チャンバ１０２内側の圧力（正又は負）は、人１０１に上向き又は下向きの力を生成する。これによって、軽く感じたり、重く感じたりする。
【００３３】
プロセッサ２０６はまた、チャンバ１０２内側に収容された運動器具１１２と通信してもよい。プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８から、運動器具１１２のための入力パラメータを受ける。例えば、運動器具１１２は、チャンバ１０２内側でセンシングされた圧力に基づいて、プロセッサ２０６により調整された速度又は傾斜のトレッドミルを含んでいる。
【００３４】
プロセッサ２０６はまた、様々な実行可能なプログラムをストアするデータベース等のデータ記憶装置（図示せず）も含んでいてよく、これらプログラムは、人１０１又はオペレータにより、コントロールパネル１１８を介して選択又はプログラムされる。データ記憶装置は、データの保存場所を含んでおり、システム２００をコントロールするのに用いられる。例えば、全てのセンサからデータを受けながら、プロセッサ２０６は、１つ以上のパラメータが、危険レベルに達したかどうかを判断する。そして、プロセッサ２０６は、トレッドミル１１２の圧力及び／又は速度を変更する。例えば、トレーナーは、人１０１についての最大速度パラメータをセットすることができる。プロセッサ２０６は、速度が過剰にならないようにする。データ記憶装置を用いて、過去の能力及び異なるプロトコルについての個人記録をストアしてもよく、システム２００は、人１０１に前の個人記録を与えることができる。
【００３５】
データ記憶装置は、また、コントロールパネル１１８からの選択に基づく様々なトレーニングプログラムを含んでいてもよい。プロセッサ２０６は、全ての変数に基づいて、人１０１にとって害のない活動レベルを確保する。データ記憶装置はまた、人１０１の能力及び活動を記憶及び記録することができる
【００３６】
図３は、一実施形態による図１及び２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図３００である。フロー図３００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリングに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループ、回路又はシステムを特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ１０２内側の圧力を正確にコントロールし、安定化させる。３０２で、プロセッサは、コントロールパネル１１８からユーザーデータ（例えば、所望の圧力）及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ−個人の能力−個人の歩幅周期や加速／減速等を測定する能力センサ）からセンサデータを受ける。３０４で、プロセッサは、センサデータを、ユーザーデータと比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によれば、プロセッサはまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされた様々なプログラムと比較してもよい。３０６で、プロセッサは、圧力センサデータが、ユーザーデータより小さい場合には、コントロール信号を生成して、チャンバ１０２内側の圧力を増大する。３０８で、プロセッサは、圧力センサデータが、ユーザーデータより大きい場合には、コントロール信号を生成して、チャンバ１０２内側の圧力を減少する。新しい測定値を受けた場合には、プロセスは、３０２にループバックする。例えば、システムは、この負帰還ループを１秒に１００回繰り返す。
【００３７】
図４は、一実施形態による図１のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図４００である。フロー図４００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリングに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループ、回路又はシステムを特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ１０２内側の圧力を正確にコントロールし、安定化させる。４０２で、プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８からユーザーデータ及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ）からセンサデータを受ける。４０４で、プロセッサ１２２は、センサデータを、ユーザーデータと比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によれば、プロセッサ１２２はまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされた様々なプログラムと比較してもよい。センサデータが、ユーザーデータより小さい場合には、プロセッサ１２２は、駆動信号を生成して、４０６で、未制御の圧力源１２６をコントロールし、駆動信号を生成して、４０８で、圧力制御バルブ１３２の開口を減らす。センサデータが、ユーザーデータより大きい場合には、プロセッサ１２２は、駆動信号を生成して、４１０で、未制御の圧力源１２６をコントロールし、駆動信号を生成して、４１２で、圧力制御バルブ１３２の開口を増やす。新しい測定値を受けた場合には、プロセスは、４０２にループバックする。例えば、システムは、この負帰還ループを１秒に１００回繰り返す。
【００３８】
図５は、一実施形態による図２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。フロー図５００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリングに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループを特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ内側の圧力を正確にコントロールし、安定化させる。５０２で、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８からユーザーデータ及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ）からセンサデータを受ける。５０４で、プロセッサ２０６は、センサデータを、ユーザーデータと比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によれば、プロセッサ２０６はまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされた様々なプログラムと比較してもよい。５０６で、プロセッサ２０６は、センサデータが、ユーザーデータより小さい場合には、駆動信号を生成して、チャンバ１０２へのガス吸気フローを増大することにより、制御された圧力源２１０を増大する。５０８で、プロセッサ２０６は、センサデータが、ユーザーデータより大きい場合には、駆動信号を生成して、チャンバ１０２へのガス吸気フローを減少することにより、制御された圧力源２１０を減少する。
【００３９】
図６は、一実施形態による図１及び２のシステムを較正する方法の概略を示すフロー図である。６０２で、チャンバ１０２は所定の圧力まで膨張する。６０４で、例えば、従来の秤を用いて、人１０１の体重を測定する。測定した体重は、秤からプロセッサ１２２／２０６へ直接通信しても、コントロールパネル１１８に入力することにより手動で通信してもよい。６０６で、他の所定のいくつかの圧力について、このプロセスを任意で繰り返してもよい。圧力と、人１０１の実際の体重の関係は、６０８で、器具の全動作圧力範囲について、測定値と所定の圧力を補間することにより作られる。体重が少ないとシステムが非線形であるため、多数の測定点があるのが望ましい。
【００４０】
本発明の実施形態及び用途について説明してきたが、本開示内容の利益を受ける当業者にとっては、本発明の概念から逸脱することなく、上述した以外の多くの修正が可能であることは明白であろう。例えば、本発明は、上半身、胴体部分等の体の任意の部分を含めるのに適用可能である。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神を除き、制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本明細書に組み込まれ、これを構成する添付図面は、本発明の１つ以上の実施形態を例示するものであり、詳細な説明と共に、本発明の原理及び実施形態を説明する役割を果たす。
【００４２】
【図１】一実施形態による空気圧を用いて実施されるシステムの概略を示すブロック図である。
【図２】他の実施形態による空気圧を用いて実施されるシステムの概略を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による図１及び２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図４】一実施形態による図１のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図５】一実施形態による図２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図６】一実施形態による図１及び２のシステムを較正する方法の概略を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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