(57)【要約】空気差圧システムをキャリブレーションするための方法、装置、およびシステムが記載される。本方法、装置、およびシステムは、例えば、パフォーマンス向上のためのトレーニングツールとして、リハビリテーションまたは強化のための理学療法ツールとして、個人の身体トレーニング用に適合され得る。空気差圧システムは、ユーザの身体の少なくとも一部を受け取るためのチャンバを備える。一実施形態では、ユーザの有効体重対システム圧を予測するために、空気差圧システムをキャリブレーションするための方法が記載される。ある変形例では、本方法、装置、およびシステムは、１つ以上の力の値が到達されるまで、システム内の圧力を調節することを備え得る。本明細書に記載される方法は、体重力と圧力との間の関係を決定し、ユーザに、圧力または圧力と相関するパラメータを設定し、所望の有効体重を達成可能にすることを備え得る。
2011500148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションする方法であって、
該ユーザの身体にかかる体重力が標的力の値に到達するまで、ユーザの身体の一部を包囲するチャンバ内の圧力を調節することと、
該標的力の値における該チャンバ圧を測定し、第１の（圧力、力）データ点を生成することと、
該第１の（圧力、力）データ点を少なくとも１つの他の（圧力、力）データ点と共に使用し、該ユーザによって経験される体重力と該チャンバ内の圧力との間の関係を決定することと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記標的力の値は、事前設定力の値である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関係を決定する際に使用される前記少なくとも１つの他の（圧力、力）データ点のうちの１つは、周囲圧力において測定される前記ユーザの体重である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
システム圧の関数として、ユーザの有効体重を予測するための装置であって、
ユーザの身体の少なくとも一部を受け取り、かつ、包囲するように構成されているチャンバを備えている、空気差圧システムと、
該空気差圧システムと連結されている、処理論理と
を備え、
該処理論理は、該ユーザにかかる体重力が標的力の値に到達するまで、該チャンバ内の圧力を調節し、該標的力の値における該チャンバ圧を測定して、第１の（圧力、力）データ点を決定し、該第１の（圧力、力）データ点を使用して、該チャンバ内の圧力の関数として、該ユーザによって経験される体重力を決定するように構成されている、
装置。
【請求項５】
空気差圧システムをキャリブレーションする方法であって、
空気差圧システムのチャンバ内の圧力を調節することであって、該チャンバは、ユーザの身体の少なくとも一部を包囲する、ことと、
圧力の関数として、該ユーザによって供給される苦痛指標を受信することと、
該ユーザのための圧力対苦痛関係を構築することと
を包含する、方法。
【請求項６】
前記空気差圧システムは、運動器具を備え、前記圧力対苦痛関係は、該運動器具の動作を制御するために使用される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記運動器具は、トレッドミルを備え、前記圧力対苦痛関係は、該トレッドミルの速度および該トレッドミルの傾斜のうちの少なくとも１つを制御するために使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記運動器具は、ステッパーマシーンを備え、前記圧力対苦痛関係は、該ステッパーマシーンの抵抗を制御するために使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記運動器具は、エアロバイクを備え、前記圧力対苦痛関係は、該エアロバイクの抵抗を制御するために使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための装置であって、
ユーザインターフェースと、ユーザの身体の少なくとも一部を受け取り、かつ、包囲するように構成されているチャンバとを備えている、空気差圧システムと、
該空気差圧システムと連結されているプロセッサであって、該チャンバ内の圧力を調節し、該ユーザインターフェースを介して、該ユーザから苦痛指標を受信し、該ユーザのための苦痛対チャンバ圧関係を構築するように構成されている、プロセッサと
を備えている、装置。
【請求項１１】
前記苦痛対チャンバ圧関係は、前記空気差圧システム内に含まれる運動器具の動作を制御するために使用される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションする方法であって、
空気差圧システムのチャンバによって、ユーザの身体の少なくとも一部を包囲することであって、該空気差圧システムは、該チャンバ内の該ユーザの身体が表面と物理的接触にあるかどうか感知するように構成されているセンサを備えている、ことと、
リフトオフ圧が到達されるまで、該チャンバ内の圧力を調節することであって、該リフトオフ圧は、該センサが該ユーザの身体と該表面との間の物理的接触の断絶を検出する圧力である、ことと、
該リフトオフ圧を使用して、該チャンバ内の圧力をキャリブレーションすることと
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記リフトオフ圧は、前記ユーザのための所望の有効体重をもたらすために要求されるチャンバ圧を決定するために使用可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記リフトオフ圧は、前記ユーザのための最大安全チャンバ圧を決定し、使用の間のリフトオフを防止するために使用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための装置であって、
ユーザの身体の少なくとも一部を受け取り、かつ、包囲するためのチャンバと、該チャンバ内の該ユーザの身体が表面と物理的接触にあるかどうか検出するように構成されているセンサとを含む、空気差圧システムと、
該空気差圧システムと連結されているプロセッサであって、該プロセッサは、該空気差圧システムの該チャンバを膨張させて、リフトオフ圧を測定するように構成されており、該リフトオフ圧は、該センサが該ユーザの身体と該表面との間の物理的接触が断絶したことを検出する時の圧力である、プロセッサと
を備える、装置。
【請求項１６】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションする方法であって、
気体を使用して、空気差圧システム内のチャンバを加圧することであって、該チャンバは、ユーザの身体の少なくとも一部を包囲する、ことと、
該チャンバ内および／または外への気体の流量を使用して、該チャンバ内の圧力を決定することと
を包含する、方法。
【請求項１７】
排気弁位置または開口部を使用して、前記チャンバ内の圧力を決定することを包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャンバ内へ気体を圧送する送風機によって誘起される電圧および／または電流を使用して、該チャンバ内の圧力を決定することを包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションするための方法であって、
空気差圧システムのチャンバ内の該ユーザの身体を支持する運動器具のモータの開始電流および／または電圧を測定することによって、該チャンバによって包囲される該ユーザの身体の少なくとも一部を有するユーザの有効体重を測定することと、
該ユーザの有効体重を該チャンバ内の圧力と相関させることと
を包含する、方法。
【請求項２０】
前記チャンバ内および／または外への気体の流量を使用して、該チャンバ内の圧力を測定することを包含する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６０／９９９，０６１号（２００７年１０月１５日出願、名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＵＮＬＯＡＤＩＮＧ  ＳＥＴＴＩＮＧＳ  ＩＮ  Ａ  ＤＥＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥ  ＶＩＡ  ＰＡＩＮ  ＴＩＴＲＡＴＩＯＮ」、米国仮特許出願第６０／９９９，１０２号（２００７年１０月１５日出願、名称「ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ  ＯＲＩＦＩＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＥＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥ」、米国仮特許出願第６０／９９９，１０1号（２００７年１０月１５日出願、名称「ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ  ＳＵＰＰＯＲＴ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＥＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥ」、米国仮特許出願第６０／９９９，０６０号（２００７年１０月１５日出願、名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＰＰＬＹＩＮＧ  Ａ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥ  ＩＮ  ＴＨＥ  ＦＩＥＬＤ  ＯＦ  ＰＥＤＩＡＴＲＩＣＳ」に基づく優先権を主張する。各仮出願は、その全内容が参照により本明細書に引用される。本願は、本願と同時に出願された米国特許出願第＿＿号（名称「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＥＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥ」、代理人事件番号第８０３８．Ｐ００２号）に関連し、その全内容が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、空気差圧デバイスに関する。より具体的には、本発明は、空気差圧デバイスをキャリブレーションするためのシステム、方法、および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
重力は、身体上に力をもたらす。これらの力に対抗する方法が、治療ならびに身体トレーニング用途のために考案されている。身体にかかる重力の影響に対抗するための方法の１つは、腰および／または肩に弾性的なコード取り付け、個人に正または負の鉛直力をもたらすことである。
【０００４】
他のシステムは、空気差圧を使用して、低重力影響をシミュレートする場合がある。重力に対抗するデバイスをキャリブレーションするいくつかの方法は、体重と比較して、圧力を決定することを伴う（特許文献１に記載されており、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１８１１２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
身体にかかる重力の影響を軽減可能な改良型デバイスおよびシステム、特に、キャリブレーション可能な改良型デバイスおよびシステム、そのような改良型デバイスおよびシステムをキャリブレーションするための方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書では、空気差圧システムをキャリブレーションするための方法、装置、およびシステムが記載される。概して、空気差圧システムは、ユーザの身体の少なくとも一部、例えば、脚および臀部を含む、身体の下半身を受け取るためのチャンバを備える。本方法、装置、およびシステムは、ある変形例では、例えば、パフォーマンス向上のためのトレーニングツールとして、あるいはリハビリテーションまたは強化のための理学療法ツールとして、個人の身体トレーニング用に適合可能である。いくつかの実施形態では、本明細書に記載される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法は、ユーザの有効体重対システム圧（ユーザの身体部分を収納するチャンバ内の圧力）を予測するために使用され得る。
【０００８】
本明細書で使用されるように、データ点と関連する表記（ｘ、ｙ）は、そのｘの値に対応するｙの値を指すことを意味する。例えば、本明細書で使用されるように、（圧力、力）データ点は、そのシステム圧においてユーザによって経験される力または負荷を指す。
【０００９】
いくつかの実施形態では、空気差圧装置またはシステムをキャリブレーションするための方法は、ユーザにかかる体重力が標的力の値に到達するまで、ユーザの身体の少なくとも一部、例えば、下半身を包囲するチャンバ内の圧力を調節することと、その標的力の値におけるチャンバ圧を測定し、第１の（圧力、力）データ点を生成することとを包含する。本方法は、第１の（圧力、力）データ点を少なくとも１つの他の（圧力、力）データ点と併用し、ユーザによって経験される体重力とチャンバ内の圧力との間の関係を決定することを含む。
【００１０】
本方法において使用される標的力の値は、事前設定力の値であり得、または標的力の値は、個人ユーザのためにシステムによって決定され得る。標的力の値が個人ユーザのために決定される場合、標的力の値は、同一個人ユーザによるその後の使用のために、システムによって記憶され得る。
【００１１】
いくつかの変形例では、少なくとも１つの他の（圧力、力）データ点は、周囲圧力において取得されるデータ点（すなわち、ゼロシステム差圧）を含み得、したがって、データ点（０、周囲圧力におけるユーザの体重）であり得る。
【００１２】
システム圧の関数として、ユーザの有効体重を予測するための装置が記載される。本装置は、ユーザの身体の少なくとも一部、例えば、ユーザの下半身を包囲するように構成されるチャンバを含む、空気差圧システムを備える。空気差圧システムと連結される処理論理は、ユーザにかかる体重力が標的力の値に到達するまで、チャンバ内の圧力を調節し、標的力の値におけるチャンバ圧を測定して、第１の（圧力、力）データ点を決定し、第１の（圧力、力）データ点を使用して、チャンバ内の圧力の関数として、ユーザによって経験される体重力を決定するように構成される。
【００１３】
本明細書では、空気差圧システムをキャリブレーションするための方法の他の変形例が記載される。本方法は、空気差圧システムのチャンバ内の圧力を調節することであって、チャンバは、ユーザの身体の少なくとも一部を包囲する、ことを包含する。本方法は、チャンバ内の圧力を調節することと、圧力の関数として、ユーザによって供給される苦痛指標を受信することと、ユーザのための圧力対苦痛関係を構築することとを包含する。
【００１４】
本方法のいくつかの変形例では、空気差圧システムは、運動器具を備え、圧力対苦痛関係は、運動器具の動作を制御するために使用可能である。例えば、いくつかの変形例では、運動器具は、トレッドミルを備えることが可能であって、圧力対苦痛関係は、トレッドミルの速度およびトレッドミルの傾斜のうちの少なくとも１つを制御するために使用可能である。いくつかの変形例では、運動器具は、ステッパーマシーンまたはエアロバイクを備えることが可能であって、苦痛対圧力関係は、ステッパーマシーンまたはエアロバイクの抵抗を制御するために使用可能である。
【００１５】
本明細書では、ユーザの有効体重対システム圧を予測するための装置の他の変形例が記載される。本装置は、空気差圧システムを備え、ひいては、ユーザの身体の少なくとも一部を受け取り、かつ、包囲するように構成されるチャンバと、ユーザインターフェースとを備える。また、本装置は、空気差圧システムと連結されるプロセッサを備える。プロセッサは、チャンバ内の圧力を調節し、ユーザインターフェースを介して、ユーザから苦痛指標を受信し、ユーザのための苦痛対チャンバ圧関係を構築するように構成される。本装置のいくつかの変形例では、苦痛対チャンバ圧関係は、空気差圧システム内に含まれる運動器具の動作を制御するために使用可能である。
【００１６】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションするさらなる方法が記載される。本方法は、空気差圧システムのチャンバによって、ユーザの身体の少なくとも一部を包囲することを包含し、空気差圧システムは、チャンバ内のユーザの身体が表面と物理的接触にあるかどうか感知するように構成される、センサを備える。本方法は、リフトオフ圧が到達されるまで、チャンバ内の圧力を調節することをさらに備え、リフトオフ圧は、センサがユーザの身体と表面との間の物理的接触の断絶を検出する時の圧力である。本方法は、リフトオフ圧を使用して、空気差圧システムをキャリブレーションすることを包含する。本方法のいくつかの変形例では、リフトオフ圧は、ユーザのための所望の有効体重をもたらすために要求されるチャンバ圧を決定するために使用可能である。ある変形例では、リフトオフ圧は、ユーザのための最大安全チャンバ圧を決定し、使用の間のリフトオフを防止するために使用可能である。
【００１７】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための装置のさらなる変形例が記載される。これらの変形例では、本装置は、ユーザの身体の少なくとも一部を受け取り、かつ、包囲するように構成されるチャンバと、チャンバ内のユーザの身体が表面と物理的接触にあるかどうか検出するように構成されるセンサとを含む、空気差圧システムを備える。本装置は、空気差圧システムと連結されるプロセッサをさらに備え、プロセッサは、空気差圧システムのチャンバを膨張させ、センサがユーザの身体と表面との間の物理的接触が断絶したことを検出する時のリフトオフ圧を測定するように構成される。
【００１８】
本明細書では、ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションするさらなる方法が記載される。本方法は、気体を使用して、空気差圧システム内のチャンバを加圧することであって、チャンバは、ユーザの身体の少なくとも一部を包囲することを包含する。本方法は、チャンバ内および／または外への気体の流量を使用して、チャンバ内の圧力を決定することを包含する。例えば、チャンバからの気体の流量を制御するために使用される排気弁内の弁位置または開口部サイズは、チャンバ内の圧力を決定するために使用可能である。いくつかの変形例では、チャンバ内に気体を圧送する送風機によって使用される電力（電圧および／または電流）は、チャンバ内の圧力を決定するために使用され得る。
【００１９】
ユーザの有効体重対システム圧を予測するための空気差圧システムをキャリブレーションするさらなる方法が記載される。本方法は、チャンバ内のユーザの身体を支持する運動器具のモータの開始電力（電圧および／または電流）を測定することによって、ユーザの有効体重を測定することであって、ユーザは、空気差圧システムのチャンバによってユーザの身体の少なくとも一部を包囲されることを包含する。本方法は、ユーザの有効体重をチャンバ圧と相関させることを包含する。いくつかの変形例では、チャンバ圧は、チャンバ内および／または外への気体の流量を使用して決定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、詳細な説明とともに、本発明の１つ以上の実施形態を例示し、限定ではなく、例示として、本発明の原理および実装を説明する役割を果たす。
【図１】図１は、一実施形態による、運動用に使用可能な空気差圧システムの実施例を概略的に例示するブロック図である。
【図２】図２は、別の実施形態による、運動用に使用可能な空気差圧システムの別の実施例を概略的に例示するブロック図である。
【図３】図３は、空気差圧システム、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法の実施例を概略的に例示するフロー図である。
【図４】図４は、空気差圧システム、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法の別の実施例を概略的に例示するフロー図である。
【図５】図５は、空気差圧システム、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法のさらに別の実施例を概略的に例示するフロー図である。
【図６】図６は、空気差圧システム、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法のさらに別の実施例を概略的に例示するフロー図である。
【図７】図７は、空気差圧システム、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法の別の実施例を概略的に例示するフロー図である。
【図８】図８は、空気差圧システム、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法の別の実施例を概略的に例示するフロー図である。
【図９】図９は、空気差圧システムの実施例の図を提供する。
【図１０】図１０は、空気差圧システムの別の実施例の図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
当業者は、本発明の以下の詳細な説明は、例示に過ぎず、いかようにも限定することを意図されないことを理解するであろう。本発明の他の実施形態は、本開示の利点を有するそのような当業者には、容易に想起されるであろう。ここで、添付の図面に例示される本発明の実装について、詳細に言及する。同一または類似部分を指すために、同一参照記号が、図面および以下の詳細な説明全体を通して使用される。明示的または文脈によって別途明確に指示されない限り、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」等の単数形は、複数形も同様に包含することが意図される。
【００２２】
明確にするため、本明細書に記載される実装の決まりきった特徴の全部が図示および説明されるわけではない。当然ながら、任意のそのような実際の実装の開発では、用途および事業関連の制約への準拠等、開発者特有の目標を達成するために、数多くの実装特有の決定が行なわれるはずであって、これらの特有の目標は、実装および開発者によって異なることを理解されたい。
【００２３】
本明細書に記載される任意の変形例では、任意の構成要素、任意のプロセスステップ、および／または任意のデータ構造は、本明細書に記載される、現在周知である、あるいは後に発見される、任意の好適な種類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、および／または汎用機械を使用して、実装され得る。本明細書に記載される方法の変形例は、例えば、処理回路網上で実行する、プログラムされたプロセスとして実行可能である。使用される場合、そのような処理回路網は、プロセッサおよびオペレーティングシステムの数多くの組み合わせの形態をとることが可能であり、または独立型デバイスとして構成可能である。本明細書に記載される方法およびプロセスは、そのようなハードウェア、ハードウェア単独、ソフトウェア、ソフトウェア単独、またはそれらの任意の組み合わせによって実行される命令として、実装可能である。ソフトウェアは、使用される場合、機械によって読み込み可能なプログラム記憶装置上に記憶され得る。
【００２４】
加えて、当業者は、配線デバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）および複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）を含む、フィールドプログラマブル論理デバイス（ＦＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の低汎用性デバイスもまた、本明細書に開示される本発明の概念の範囲および精神から逸脱することなく、使用され得ることを認識するであろう。
【００２５】
本発明の実施形態は、空気差圧システム内の空気圧を使用およびキャリブレーションするためのシステム、方法、および装置と関連して、本明細書に記載される。本方法では、空気差圧システムは、ユーザの身体の少なくとも一部、例えば、脚および臀部を含む、ユーザの下半身を受け取り、かつ、包囲するためのチャンバを備える。空気差圧システムをキャリブレーションするための本明細書に記載される方法のいずれも、例えば、キャリブレーションプロセスの際に決定される体重力とチャンバ圧との間の関係を使用して、外挿および／または内挿によって、システム圧に基づくユーザの有効体重を予測することを含むことが可能である。
【００２６】
個人の身体の一部が、密封されたチャンバによって包囲される場合、チャンバ内の圧力を変化させ、身体の封入された部分にかかる力を調節可能であって、ひいては、全体として、ユーザの身体にかかる力に影響を及ぼすことが可能である。例えば、チャンバは、加圧され、個人にかかる重力を低減させることが可能である。そこでは、チャンバ内の圧力は、重力の通常の影響から個人の重量または負荷を減らすように機能することが可能である。例えば、運動またはリハビリテーションの際、ユーザによって経験される力の量を制御および／または定量化するために、チャンバ内の圧力はキャリブレーション可能である。いくつかの変形例では、チャンバは、個人ユーザに対して、例えば、個人ユーザの重量に対して、キャリブレーション可能である。
【００２７】
空気差圧システムのチャンバ内の圧力を正確に制御することによって、ユーザ重量の軽減量も、相応じて、正確に制御可能である。例えば、大部分の個人にとって、本明細書に記載されるシステムおよび方法は、個人の体重の約１％まで精密な調節によって、ユーザの有効体重を増分的に変化させることが可能である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ユーザシールは、十分に気密状態にユーザとチャンバとの間の間隙にわたる、軟質または可撓性の材料、硬いまたは硬質の材料、あるいはそれらの組み合わせによる構造を指す。ユーザシールを達成する構造および方法の種々の非限定的実施例は、米国特許公開第２００７／２００７／０１８１１２１号および米国特許出願第＿＿＿＿＿号「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ」（代理人事件番号第８０３８．Ｐ００２号）に記載され、本明細書と同時に出願されている。
【００２９】
さらに、本明細書に記載される空気差圧システムおよび関連方法は、例えば、動的（例えば、ユーザが運動中であって、単純に静止状態にない間）または静的（例えば、ユーザが静止または比較的静止状態にある間）に、種々の異なる状況で使用される用途のために適合され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載される空気差圧システムは、空気差圧システムのチャンバ内の圧力が周囲環境の周囲圧力よりも高い、陽圧を付与し得る。他の実施形態では、周囲環境の周囲圧力よりも低い、陰圧が圧力チャンバに付与され得る。
【００３０】
例えば、地上において、ユーザの身体によって付与される重力を決定することは、秤、１つ以上のロードセル、１つ以上の圧力センサ、および／または直接もしくは間接的に、負荷に対してキャリブレーションされ、ならびに／あるいは相関し得る、出力を有する１つ以上の他の種類のセンサを使用して、達成され得る。測定された力は、いくつかの変形例では、キャリブレーションシステムに手動で入力され得、または電子機器を介して、自動的に収集および記憶され得、いくつかの事例では、ソフトウェアの使用によって補助され得る。
【００３１】
圧力対負荷曲線は、２つ以上の（圧力、力）データ点における圧力の関数として、ユーザによって経験される力または負荷を測定および記録することによって、個人用に構築され得る。２つのそのような（圧力、力）データ点は、負荷と圧力との間の線形関係を決定する。しかしながら、線形関係は、より精緻化され得、または非線形関係が、３つ以上の圧力点においてユーザによって経験される負荷を測定および記録することによって、識別および精緻化され得る。いくつかの変形例では、圧力−負荷関係は、負荷が測定される圧力の範囲を拡大することによって、精緻化され得る。
【００３２】
所望に応じて、圧力対負荷曲線は、事前設定または所定の圧力点を使用して、生成可能である。そのような所定の圧力点は、全ユーザに対して、ハードウェアまたはソフトウェア内に設定可能であり、あるいはいくつかのユーザ測定基準（静重量等）に基づいて、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって決定可能である。例えば、ユーザは、周囲圧力におけるその体重を入力し、したがって、要求される（圧力、力）データ点のうちの１つを産生し、圧力−負荷線または曲線の構築を開始し得る。圧力は、圧力チャンバ内において、離散的または連続的に変動し得、ユーザの重量は、１つ以上のチャンバ圧において測定され、さらなる負荷値を収集し、圧力−負荷曲線を構築し得る。いくつかの変形例では、圧力−負荷曲線は、種々の対象の試験データに基づいて、調節および／またはスケールされ得る。空気差圧システムのチャンバ内の連続的負荷測定が可能な秤を利用するキャリブレーションシステムおよび関連方法のいくつかの非限定的実施例は、米国特許公開第２００７／０１８１１２１号に記載されており、特に、キャリブレーションに関して、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３３】
上述または本明細書のいずれかに記載の変形例のいずれにおいても、圧力対負荷曲線は、予測アルゴリズムとして使用され得る（例えば、周囲圧力におけるユーザの体重の割合として、または周囲圧力におけるユーザの体重が低減される力のオフセットとして、例えば、ユーザがある力を経験するであろう圧力、あるいはユーザがある程度の除荷を経験するであろう圧力を予測するため）。
【００３４】
空気差圧システムの実施例は、図１および２に例示される。図１は、空気差圧システムの実施例を概略的に例示するブロック図である。そこでは、システム１００は、一実施形態に従って、個人１０１の下半身１０６に圧力を付与するために構成される。システム１００は、チャンバ１０２と、チャンバ１０２内の圧力を調節（増減）するためのコントローラ１０３とを含む。いくつかの変形例では、コントローラ１０３は、チャンバ１０２内の圧力を維持するために構成され得る。本明細書に記載される、現在周知または後に開発される任意の好適なコントローラあるいはコントローラ構成は、チャンバ内の圧力を調節（増減）するために使用可能である。圧力コントローラ１０３が、チャンバ１０２内の圧力を維持するように構成される場合、例えば、米国特許公開第２００７／０１８１１２１号に記載され、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる、ネガティブフィードバック制御システムが、いくつかの変形例において使用され得る。
【００３５】
図１に例示される変形例では、チャンバ１０２は、下半身１０６を受け取るための開口１０４を含む。本特定の実施例では、開口１０４は、鉛直軸に沿って配向されるが、他の変形例では、身体部分を受け取るための開口の他の場所または配向が使用され得る。任意の好適な種類のシェルを使用して、システム１００内のチャンバ１０２を形成し得る。チャンバ１０２は、軟質または可撓性シェル、あるいは硬いまたは硬質のシェル、もしくは軟質または可撓性の材料から形成される部分と、硬いまたは硬質の材料から形成される部分とを含む、シェルを含み得る。好適なシェルのいくつかの非限定的実施例は、米国特許出願第２００７／０１８１１２１号および米国特許出願第＿＿＿＿＿号「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ」（代理人事件番号第８０３８．Ｐ００２号）に記載され、本明細書と同時に出願されており、それぞれ、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３６】
チャンバ１０２が、軟質または可撓性のシェル、あるいは軟質または可撓性の部分と、硬いまたは硬質の部分とを含むシェルを有する変形例では、軟質シェルまたはシェルの軟質部分は、相応じて、膨張あるいは収縮され得る。ある変形例では、チャンバ１０２は、軟質シェルまたはシェルの軟質部分が膨張されると、略半球形状または半卵形状を占有し得る。図１は、チャンバ１０２が、チャンバ１０２の基部１０８として平坦な断面を有する球または卵状形状の上部を含む、一実施形態を例示する。基部１０８は、個人ユーザ１０１を任意の姿勢、例えば、直立または正座等、立位あるいは座位に支持可能である。類似システムとして、例えば、約９０度時計回りまたは半時計回りに開口１０４を回転させることによって、ユーザが水平姿勢にあるように構築され得ることを認識されたい。
【００３７】
軟質シェルまたは軟質シェル部分は、任意の好適な可撓性材料、例えば、布地（織布または不織布）、プラスチック薄板、皮革（天然または合成）等から成ってもよい。いくつかの変形例では、軟質シェルまたは軟質シェル部分は、織布または不織布であり得る、十分な気密性の布地から成ってもよい。ある場合には、シェル内で使用される布地は、空気に対して若干透過性があるが、所望の程度の圧力をチャンバ内に構築させるように、十分な気密性であり得る。チャンバが収縮される間、軟質シェルまたはシェル部分は、下半身１０６を開口１０４内に位置付け可能にし得る。開口１０４は、個人の下半身１０６の腰回りの種々の形状に対応するために、例えば、楕円形または円形形状、かつ可撓性布地あるいは他の種類の可撓性材料を含み得る。
【００３８】
軟質シェルまたはシェル部分の高さは、種々の技術を使用して調節され得る。一実施例では、軟質シェル（例えば、布地から成る）の高さは、ストラップを使用して、シェルの上部を引き下ろすことによって、変更され得る。別の実施例では、開口１０４は、個人１０１の腰または胴を包囲する硬質リング（図示せず）を含み得る。したがって、チャンバ１０２の高さは、硬質リングを昇降させることによって、調節可能である。
【００３９】
１つ以上のバー（図示せず）が、システム１００の一部として提供され得、個人１０１の腰下の可撓性シェルの少なくとも一部を取り囲むように構成され得る。そのようなバーまたは複数のバーは、シェルの可撓性部分をチャンバの側面に沿って保持し、拡張を制限するように構成され、したがって、シェルを個人１０１の胴の近傍に維持し、快適な腕の振りを可能にし得る。バーまたは複数のバーは、望ましくない形状、例えば、球形状に可撓性シェルが拡張する能力を制限し得る。バーまたは複数のバーは、任意の好適な構成を有し得る。例えば、いくつかの変形例では、２つの平行バーが、側面に沿って提供され得る。他の変形例では、１つのＵ形状バーが使用され得、Ｕ形状バーの基部は、ユーザの正面に位置付けられ得る。同様に、硬質シェルまたは部分的硬質シェルは、サドル形状等の起伏形状により、個人１０１が、例えば、運動中（歩行または走行）、個人１０１の腕が硬質シェルに接触または別様に干渉されないように構成され得る。チャンバのための高さ調節可能シェルおよび可変形状シェルのさらなる実施例は、米国特許公開第２００７／０１８１１２１号および米国特許出願第＿＿＿＿＿号「ＳＹＳＴＥＭＳ，  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ」（代理人事件番号第８０３８．Ｐ００２号）に記載され、本明細書と同時に出願されており、それぞれ、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００４０】
また、システム１００は、後方入口通路（図示せず）を含み、チャンバ１０２への出入りを容易にし得る。後方入口通路は、いくつかの変形例では、ステップを含み得る。軟質シェルまたは軟質シェル部分を有するチャンバ１０２の変形例では、そのような後方入口通路は、存在する場合、例えば、シール１１０を個人１０１に取り付けるのが容易であるように、収縮状態の軟質シェルまたは軟質シェル部分を支持するための手段として使用され得る。また、通路は、チャンバ１０２のシェルが裂けた場合（可撓性シェル、例えば、布地シェルの場合）または破損した場合（硬質シェルの場合）、安全プラットフォームとしての役割を果たし得る。また、通路は、１つ以上の保持バーを含み、個人を支持または個人が落下するのを防止するために、個人１０１が保持し得る。
【００４１】
硬質シェルを有するチャンバ１０２の変形例に関して、チャンバ１０２は、個人１０１がチャンバ１０２の出入りが可能となる扉（図示せず）または他の種類の開口部を含み得る。例えば、扉を使用可能であって、扉は、前後開閉式、上下開閉式、またはスライド開閉式であり得る。扉は、ジッパー、スナップ、および／または他の種類の閉鎖手段（例えば、ＶｅｌｃｒｏＴＭ型マジックテープ（登録商標）閉鎖手段）によって十分な気密状態に密閉可能な、布地、プラスチック、皮革、あるいは他の種類の可撓性材料から成り得る。いくつかの変形例では、開口１０４は、二枚貝またはコックピット状に、チャンバ１０２の半体を分離し、そして戻すことによって、生成され得る。加えて、硬質シェルの高さは、個人１０１の身長に基づいて調節され得る。
【００４２】
図１に例示されるような空気差圧システム内での使用のための調節可能シェルのいくつかの変形例は、米国特許出願第＿＿＿＿＿号「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ」（代理人事件番号第８０３８．Ｐ００２号）に記載され、本明細書と同時に出願されており、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００４３】
シール１１０は、個人ユーザ１０１の胴または腰回りあるいはその近傍において、ユーザの下半身１０６と開口１０４との間に提供される。一実施形態によると、シール１１０は、個人１０１の胴の周囲に複数の開口部／漏出口を含み、個人１０１を冷却し、および／または個人１０１の胴の周囲の圧力分布の制御を向上させる。例えば、個人１０１の胃の正面に位置付けられた漏出口は、圧力下、可撓性腰シールの膨張による膨れに役立ち得る。そのような意図的漏出口は、非気密性布地または他の材料を縫合することによって、あるいは、チャンバ１０２のシェル（硬質または軟質）内に孔を形成することによって、実装され得る。シール１１０は、実質的気密性材料および／または非気密性材料から成り得る。シール１１０は、スカート、パンツ（ショーツ）、または両方の組み合わせによって、実装可能である。
【００４４】
一実施形態によると、シール１１０は、分離可能シール閉鎖手段を含み得る。分離可能シール閉鎖手段の非限定的実施例は、ジッパー、スナップ、ＶｅｌｃｒｏＴＭ型マジックテープ（登録商標）閉鎖手段、シェルに取り付けられる硬質縁上のカヤック式アタッチメント（例えば、ジッパーを使用）、留具、および変形可能ループを含む。いくつかの変形例では、シール１１０は、個人の下半身１０６に係留するための手段と、開口１０４に取り付けるための手段とを含み得る。ユーザの身体に係留するための手段は、例えば、異なる大腿部サイズに対応するように調節するために、ユーザの大腿部の辺縁の周囲に延在するＶｅｌｃｒｏＴＭ型ストラップと、シールを寛骨に係留されたままにするベルトとを含み得る。ユーザの身体に係留するための手段の他の実施例は、ユーザの身体を密封し、高摩擦係数のため係留されたままとなる、高摩擦材料を含み得る。シール１１０は、通気性かつ洗浄可能であり得る。別の実施形態によると、シール１１０は、個人の胸部まで密封し得、いくつかの変形例では、シールは、ユーザの腰領域から胸部まで延在し得る。いくつかの変形例では、シール１１０は、スカート型シールを含み得る。シールのさらなる非限定的実施例は、米国特許公開第２００７／０１８１１２１号および米国特許出願第＿＿＿＿＿号「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＡＩＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ」（代理人事件番号第８０３８．Ｐ００２号）に記載され、本明細書と同時に出願されており、それぞれ、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００４５】
任意の運動器具１１２が、チャンバ１０２内に少なくとも部分的に収納され得る。例えば、トレッドミル、エアロバイク、ローイングマシン、ステッパーマシーン、エリプティカルトレーナー、バランスボード等の任意の好適な運動器具が使用され得る。運動器具１１２は、例えば、調節可能な高さ、傾斜、および速度を有する、トレッドミルであり得る。運動器具の任意のパラメータは、個人ユーザ１０１の寸法に基づいて調節可能である。例えば、運動器具１１２の高さ、チャンバ内の位置、座席位置、取手位置等は、個人１０１の寸法に対応するように調節可能である。当業者は、図示されるトレッドミルが、限定を意図するものではなく、他の運動器具も、本明細書に開示される本発明の概念から逸脱することなく、使用可能であることを理解するであろう。
【００４６】
いくつかの変形例では、空気差圧システムは、運動器具１１２を伴わない、加圧可能チャンバを含む。これらの変形例では、チャンバ１０２は、例えば、跳躍能力、バランス、または一般的動きを改善するための手段として、任意の運動器具を伴わずに使用され得る。
【００４７】
任意の好適な種類のコントローラ１０３は、チャンバ１０２内の圧力を調節するために使用可能である。上述のように、コントローラ１０３は、いくつかの変形例では、例えば、コントローラ１０３が、ネガティブフィードバック制御システムとして構成される場合、チャンバ１０２内の圧力を維持するように構成される。ある変形例では、コントローラ１０３は、吸気システム１１４と、排気システム１１６とを含む。ある場合には、コントローラ１０３は、圧力センサ１２０、プロセッサ１２２、またはコントロールパネル１１８、あるいは上述の２つ以上の任意の組み合わせを含み得る。
【００４８】
図１に例示される変形例では、吸気システム１１４は、気体（例えば、空気）を受け取るための入力ポート１２４と、圧力源１２６（ポンプまたは送風機）と、出力ポート１２８とを含む。圧力源１２６からの気体流は、未調整であり得る。圧力源１２６は、オンまたはオフ切り替え可能である。別の実施形態によると、圧力源１２６は、チャンバ１０２への流入空気流を制御するために調節可能な可変ファン速度を含み得る。圧力源１２６は、入力ポート１２４から出力ポート１２８に気体を圧送する。
【００４９】
図１に例示される変形例では、排気システム１１６は、チャンバ１０２から気体を受け取るための入力ポート１３０と、圧力調整弁１３２と、周囲圧力への出力ポート１３４とを含む。圧力調整弁１３２は、チャンバ１０２からの排気流を制御する。入力ポート１３０は、チャンバ１０２の出力ポートである。気体は、出力ポート１３４を介して、チャンバ１０２から出る。別の実施形態によると、安全排気ポート（図示せず）が、例えば、緊急事態またはシステム故障の際、安全限度等の限度を超えて圧力が上昇する場合、チャンバ１０２から気体を流出させるために、チャンバ１０２に接続され得る。
【００５０】
いくつかの変形例では、図１に例示される空気差圧システムは、個人１０１またはオペレータが、プロセッサ１２２を介して、システム１００と交信するユーザインターフェースシステムを含む。例えば、タッチスクリーン等のタッチセンサ、ハンドヘルドボタン、ハンドヘルドコントロールボックス、または音声起動ユーザインターフェース等、任意の好適なユーザインターフェースが使用され得る。ある変形例では、コントロールパネル１１８は、ユーザインターフェースシステムを含む。ユーザインターフェースおよび／またはコントロールパネルは、無線構成または配線接続において、プロセッサ１２２とインターフェースをとり得る。いくつかの変形例では、個人１０１は、コントロールパネル１１８上のタッチスクリーンインターフェース（図示せず）を使用して、例えば、チャンバ１０２内の圧力をプログラムし、および／または運動器具のパラメータ、例えば、運動器具１１２の速度、傾斜、抵抗、および／または高さのうちの１つ以上を制御し得る。また、コントロールパネル１１８は、個人１０１によって使用され、正しい体重に対してシステムをキャリブレーションし、および／または所望の因子あるいはパラメータを入力し、運動の強度を決定し得る。例えば、ユーザは、体重のある割合で運動すること、または、体重をあるポンド分オフセットすること、あるいはある心拍数または血圧で運動すること、もしくはある苦痛レベルでの運動することを欲するということを指定し得る。キャリブレーションプロセスの非限定的実施例は、以下にさらに詳述される。
【００５１】
一実施形態では、任意の圧力センサ１２０が、チャンバ１０２内の圧力と周囲圧力との間の差圧を測定するために、チャンバ１０２に接続される。当業者は、図示される圧力センサ１２０が、限定を意図するものではなく、他の種類の圧力変換器または圧力測定センサも、本明細書に開示される本発明の概念から逸脱することなく、使用可能であることを理解するであろう。圧力センサ１２０は、その測定値をプロセッサ１２２に通信する。本明細書に記載されるように、システム１００は、以下の方法およびシステムの変形例の一部に記載されるように、キャリブレーションプロセスを達成するために、圧力センサを含む必要がない。
【００５２】
いくつかの変形例では、コントローラ１０３は、圧力センサ１２０からの入力を使用して、圧力源１２６および／または圧力調整弁１３２を制御するように構成可能である。プロセッサ１２２は、存在する場合、ユーザインターフェースまたはコントロールパネル１１８と通信可能である。プロセッサ１２２のアルゴリズムの実施例は、コントロールパネル１１８から入力を受信するプロセッサ１２２である。例えば、入力は、チャンバ１０２内の所望の圧力、個人の体重の所望の割合、ユーザの体重をオフセットする重量、および／または苦痛レベルを含み得る。プロセッサ１２２は、ネガティブフィードバックループ、回路、あるいはシステムを使用して、圧力源１２６および／または調整弁１３２を動作させるように構成可能である。プロセッサ１２２は、ある変形例では、圧力センサ１２０からの入力によって、チャンバ１０２内の圧力を監視可能である。圧力センサ１２０からの測定値と、例えば、コントロールパネル１１８を介したユーザからの入力とに基づいて、プロセッサ１２２は、調整弁１３２および／または圧力源１２６に駆動信号を送信し、所望の圧力に可能な限り近似して、チャンバ１０２内の圧力を維持するように、チャンバ１０２を通る排気流を増減する。所望の圧力は、いくつかの変形例では、事前設定され得、いくつかの変形例では、コントロールパネル１１８から受信され、または、例えば、コントロールパネルを介して、ユーザから受信される情報から導出され得る。チャンバ１０２内の圧力（陽または陰）は、個人１０１に上方または下方力を及ぼし、より軽いあるいはより重い感覚をもたらす。
【００５３】
プロセッサ１２２は、いくつかの変形例では、運動器具１１２と通信し得る。プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８を介して、運動器具１１２のための１つ以上の入力パラメータを受信し得る。例えば、運動器具１１２は、チャンバ１０２内で感知された圧力に基づいて、プロセッサ１２２によって調節される速度または傾斜を伴う、トレッドミルを含み得る。
【００５４】
いくつかの実施形態によると、システム１００は、一定の歩幅頻度を達成するため等、種々のパフォーマンスパラメータを監視および／または維持するように制御され得る。いくつかの変形例では、プロセッサ１２２は、例えば、心拍数、血圧、苦痛レベル、歩幅長、歩調または歩幅頻度、足の着地圧等、１つ以上のユーザパフォーマンスパラメータセンサからの入力を受信するように構成され得る。速度、抵抗、および／またはチャンバ内の圧力等の運動器具の１つ以上のパラメータは、１つ以上のユーザパラメータに応答して調節され得る。例えば、センサは、トレッドミル上に配置され、トレッドミル上のユーザの足からの衝撃を検出し、その後の値と比較し、歩幅間の持続時間を測定し得る。次いで、機械は、圧力、傾斜、速度等を調節し、特定の歩幅速度を維持可能である。
【００５５】
さらに別の実施形態によると、システム１００は、個人１０１に連結され、ユーザの加速または減速を感知する、加速／減速センサを含み得る。当業者は、そのようなセンサを実装する多くの方法が存在することを認識するであろう。プロセッサ１２２は、加速／減速センサから測定値を受信し、チャンバ１０２内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加減するための信号を送信し得る。
【００５６】
また、プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８を介して、個人１０１あるいはオペレータによって、選択もしくはプログラムされ得る、種々のデータおよび／または実行可能プログラムを記憶するデータベース等、データ記憶装置（図示せず）を含み得る。データ記憶装置は、システム１００を制御するために使用され得る、データのリポジトリを含み得る。例えば、１つ以上のセンサ（圧力センサ、個人のパフォーマンスセンサ、安全センサ等を含む）からデータを受信する間に、プロセッサ１２２は、１つ以上のパラメータが事前設定限度または危険レベルに到達したことを決定し得る。次いで、プロセッサ１２２は、圧力および／または運動器具１１２のパラメータ、例えば、抵抗または速度、例えば、トレッドミルの速度を変更する。例えば、トレーナーは、個人１０１のための最大速度、心拍数、抵抗、歩調、血圧、または苦痛パラメータを設定可能である。プロセッサ１２２は、そのパラメータが超過しないように保証するであろう。また、データ記憶装置を使用して、異なるプロトコルの過去のパフォーマンスデータおよび個人記録を記憶し得、システム１００は、以前のパフォーマンスデータまたは個人記録に対抗して、個人１０１を走行させることが可能である。
【００５７】
また、データ記憶装置は、コントロールパネル１１８からの選択に基づいて、種々のトレーニングプログラムを含み得る。次いで、プロセッサ１２２は、１つの変数、変数の組み合わせ、または全変数に基づいて、個人１０１の活動レベルを非有害範囲に制限可能である。また、データ記憶装置は、個人１０１のパフォーマンスおよび活動をログおよび記録し、ならびに個人１０１のトレーナー、療法士等が、空気差圧システムの使用の度にキャリブレーションプロセスを行なう必要がないように、任意のキャリブレーションデータを記憶可能であり得る。
【００５８】
図２は、別の実施形態による、個人１０１の下半身１０６に圧力を付与するためのシステム２００を概略的に例示するブロック図である。システム２００は、チャンバ１０２と、チャンバ１０２内の圧力を調節（増減）するためのコントローラ２０２とを含む。いくつかの変形例では、コントローラ２０２は、チャンバ１０２内の圧力を維持するように構成可能である。コントローラ２０２の実施例は、ネガティブフィードバック制御システムである。
【００５９】
チャンバ１０２内の圧力を調節（いくつかの変形例では、維持）するためのコントローラ２０２は、吸気システム２０４を含む。いくつかの変形例では、コントローラは、図１と関連して記載されるようなユーザインターフェースを含む。ある変形例では、ユーザインターフェースは、コントロールパネル１１８の一部として含まれ得る。いくつかの変形例では、コントローラ２０２は、圧力センサ１２０と、プロセッサ２０６とを含む。
【００６０】
図２に例示される変形例では、吸気システム２０４は、気体（例えば、空気）を受け取るための入力ポート２０８と、調整圧力源２１０と、出力ポート２１２とを含む。調整圧力源２１０は、入力ポート２０８から出力ポート２１２に気体を圧送する。また、出力ポート２１２は、チャンバ１０２内への入力ポートである。気体は、出力ポート２１２を介して、チャンバ１０２内外に圧送される。空気の流入は、調整圧力源２１０を介して、調整される。調整圧力源２１０は、出力ポート２１２を通る気体の流量を制御するための調節可能排気弁を含む。いくつかの変形例によると、調整圧力源は、調節可能なファンの羽根サイズまたはファン速度を有するポンプを含み得る。気体の流量は、ファン速度またはファンの羽根サイズを変更することによって、調節可能である。安全排気ポート（図示せず）は、例えば、緊急事態またはシステム故障の際、事前設定限度に到達する場合、チャンバ１０２から気体を流出させるために、チャンバ１０２に接続され得る。
【００６１】
プロセッサ２０６は、存在する場合、コントロールパネル１１８と、圧力センサ１２０と通信し、調整圧力源２１０を制御する。プロセッサ１２２のアルゴリズムの実施例は、例えば、コントロールパネル１１８を介したユーザからの入力を受信するプロセッサ２０６である。例えば、入力は、所望のチャンバ１０２内の圧力、個人の体重、個人が運動の間に経験を所望する体重の割合を決定するための因子、ユーザが周囲圧力における重量に対してユーザの重量をオフセットするために使用を所望する重量オフセット、苦痛限度、心拍数、および／または血圧等を含み得る。図２に例示される変形例では、プロセッサ２０６は、ネガティブフィードバックループ、回路、またはシステムを使用して、調整圧力源２１０を動作させることが可能である。プロセッサ２０６は、圧力センサ１２０によって、チャンバ１０２内の圧力を監視する。圧力センサ１２０からの測定値と、ユーザ（例えば、コントロールパネル１１８を介して）からの入力とに基づいて、プロセッサ１２２は、例えば、コントロールパネル１１８を介して、ユーザから受信した所望の圧力に可能な限り近似して、チャンバ１０２内の圧力を維持するように、チャンバ１０２を通る気体流を増減するための調整圧力源２１０に駆動信号を送信する。チャンバ１０２内の圧力（陽または陰）は、個人１０１に上方または下方力を及ぼし、より軽いあるいはより重い感覚をもたらす。
【００６２】
いくつかの変形例では、プロセッサ２０６は、チャンバ１０２内に少なくとも部分的に収納される運動器具１１２と通信し得る。任意の好適な運動器具１１２は、例えば、図１と関連して上述のように、使用され得る。いくつかの変形例では、運動器具は使用されない。プロセッサ２０６は、例えば、コントロールパネル１１８を介して、ユーザから運動器具１１２のための１つ以上の入力パラメータ（例えば、速度、抵抗、歩調、傾斜、運動アルゴリズム等）を受信し得る。例えば、運動器具１１２は、チャンバ１０２内で感知された圧力に基づいて、プロセッサ２０６によって調節される速度または傾斜を伴う、トレッドミルを含み得る。
【００６３】
また、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８を介して、個人１０１あるいはオペレータによって、選択もしくはプログラムされ得る、種々のデータおよび／または実行可能プログラムを記憶するデータベース等のデータ記憶装置（図示せず）を含み得る。データ記憶装置は、システム２００を制御するために使用され得る、データのリポジトリを含み得る。例えば、全センサからデータを受信する間、プロセッサ２０６は、１つ以上のパラメータが事前設定限度または危険レベルに到達したことを決定し得る。次
いで、プロセッサ２０６は、圧力および／または運動器具１１２の１つ以上のパラメータ、例えば、トレッドミルの速度を変更する。例えば、トレーナーまたは理学療法士は、個人１０１のための最大速度パラメータを設定可能である。プロセッサ２０６は、超過しないように、速度を制限可能である。データ記憶装置を使用して、異なるプロトコルの過去のパフォーマンスデータおよび／または個人記録を記憶し得、システム２００は、以前のパフォーマンスデータまたは個人記録に対抗して、個人１０１をトレーニングさせることが可能である。
【００６４】
また、データ記憶装置は、コントロールパネル１１８からの選択に基づいて、種々のトレーニングプログラムを含み得る。プロセッサ２０６は、いくつかの変形例では、１つ以上の変数に基づいて、例えば、全変数に基づいて、個人の１つ以上の活動レベルを非有害レベルに制限可能である。また、データ記憶装置は、個人１０１のパフォーマンスおよび活動をログならびに記録可能であり得る。
【００６５】
一実施形態では、例えば、図１または２に例示される空気差圧システムをキャリブレーションするための方法は、ユーザによって経験される力が標的力の値に到達するまで、チャンバ内の圧力を調節することと、標的力の値が到達される圧力を測定し、第１の（圧力、力）データ点を取得することとを備え、力の値は、標的力の値であって、圧力は、標的力の値が到達される時に測定されたチャンバ圧である。本方法は、いくつかの変形例では、第１の（圧力、力）データ点を使用して、ユーザによって経験される体重力とチャンバ圧との間の関係を決定する（例えば、外挿および／または内挿によって）ことを備え得る。そのようなプロセス変形例の実施例は、図３に例示される。
【００６６】
図３に例示されるプロセス変形例は、人物の重量を圧力の関数として測定可能にするために、連続的負荷測定を可能にする秤または他のデバイスを圧力チャンバ内に配置することを要求しない。代わりに、ユーザの体重等の力は、チャンバ内で感知可能であって、力が事前設定力レベルに到達する圧力を決定可能である。例えば、システムは、ユーザが体重力を付与するプラットフォームまたは表面を含み得る。ユーザの体重が標的力の値（すなわち、いくつかの変形例では、事前設定され得る、既知の重量）に到達する圧力が測定され、第１の（圧力、力）データ点を生成可能であって、力は、標的力の値であって、圧力は、標的力の値において測定されるチャンバ差圧である。ユーザにかかる力と標的力の値または既知の重量との間の比較は、任意の好適な機構あるいは設定を使用して、例えば、単純な平衡または平衡錘の構成の使用によって、達成可能である。次いで、第１の（圧力、力）データ点は、少なくとも１つ以上の（圧力、力）データ点と組み合わせて使用し、システムのための圧力−負荷曲線を生成可能である。いくつかの変形例では、周囲圧力におけるユーザの体重は、さらなる（圧力、負荷）データ点のうちの１つとして使用可能である。１つ以上のさらなる（圧力、負荷）データ点は、圧力チャンバ内のユーザの体重が１つ以上の他の標的力の値に到達する、１つ以上のさらなる圧力を測定することによって取得可能である。キャリブレーションプロセスにおいて使用される標的力の値のうちの少なくとも１つは、事前設定可能であって、いくつかの変形例では、例えば、空気差圧システムの全ユーザに対して、事前設定される。他の変形例では、標的力の値のうちの１つ以上は、特定の個人のために、システムによって、決定または選択可能である。例えば、システムは、比較的高い正常体重を示す、ユーザからの入力に基づいて、より大きい標的力の値と、比較的低い正常体重を示す、ユーザからの入力に基づいて、より小さい標的力の値を選択し得る。そのように収集された（圧力、負荷）データ点を使用して、圧力−負荷曲線を生成可能である。いくつかの変形例では、圧力−負荷曲線は、種々の対象の試験データに基づいて、調節および／またはスケールされ得る。圧力−負荷データ点は、例えば、圧力チャンバ内の秤またはロードセルと、チャンバに連結される圧力センサとを具備する、空気差圧システムを使用して、対象集合のために取得され得る。
【００６７】
次に、図３を参照すると、そのようなキャリブレーションプロセスは、処理論理が、初期力または負荷標的値が到達されるまで、ユーザの身体の少なくとも一部の周囲に密封される圧力チャンバ内の圧力を調節し、力または負荷標的値が到達される圧力（または、本明細書に記載されるように、排気弁位置または圧力源によって誘起される電力等、圧力に関連し得るパラメータ）を測定することから開始する（処理ブロック３０２）。プロセスは、ハードウェア（回路網、専用論理等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステまたは専用機械上で実行されるような）、またはハードウェアおよびソフトウェア両方の組み合わせを備え得る、処理論理によって行なわれ得る。いくつかの変形例では、処理論理は、図１のプロセッサ１２２または図２のプロセッサ２０６内に常駐する。システムがキャリブレーションされる力または負荷は、システムの表面または他の感知点上に付与される力であり得る。力が付与される表面は、システムに対して、任意の配向にあり得る。
【００６８】
いくつかの変形例では、ユーザによって経験される力の測定値は、システムの基部表面上のユーザの体重から取得可能である。いくつかの変形例では、力の測定値は、例えば、吊り負荷測定デバイス等、上表面から取得される。例えば、図９は、吊り負荷測定デバイス９０１を備える、空気差圧システム９００の一変形例の例示を提供する。そこでは、デバイス９０１は、空気差圧システム９００のチャンバ９０６内に封入されるその身体の少なくとも一部を有する、ユーザ９０４に取り付けられる１つ以上の力センサ９０２（例えば、１つ以上のバネ、張力計等）を備える。Ｐ１（チャンバ内の圧力）とＰ２（チャンバ外の圧力）との間の差異は、ユーザ９０４によって経験される力を変化させる。チャンバ９０６内の圧力Ｐ１は、１つ以上の力センサ９０２によって感知されるように、ユーザによって経験される力が標的力Ｆ１に到達するまで、上昇可能である。上述のように、初期負荷値は、システム内の周囲圧力おいて、測定および入力されたユーザの全体重であり得る。データの入力は、ユーザによって行なわれる、またはチャンバ内に圧力差がない状態で（すなわち、周囲圧力において）、システムによって測定され得る。
【００６９】
次いで、第２の標的力の値が設定され、対応するシステム圧（または、本明細書に記載されるように、排気弁位置または圧力源によって誘起される電力等、圧力に関連し得るパラメータ）が、感知された力（例えば、ユーザの体重）が標的力の値に到達する時に記録される（処理ブロック３０４）。ステップ３０４は、所望に応じて、何度繰り返され得る。いくつかの変形例では、標的力の値は、全ユーザに対して、ハードウェアおよび／またはソフトウェア内で設定可能である。ある変形例では、所定の力の標的値は、ユーザ測定基準（周囲圧力における静的全体重等）に基づいて、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって、決定される。例えば、力の標的は、周囲圧力におけるユーザの静重量の割合に基づいて生成され得る。いくつかの変形例では、圧力は、ユーザの身体によってシステムの表面上に付与される力／負荷が、事実上、事前設定力の値に等しくなるまで、若干上回るまで、または若干下回るまで、処理論理によって、図１または図２のシステム内で変動する。
【００７０】
次いで、２つ以上の（圧力、負荷）データ点を使用して、相関を計算可能である（処理ブロック３０６）（すなわち、負荷−圧力曲線が生成される）。いくつかの変形例では、圧力−負荷曲線は、種々の対象の試験データに基づいて、調節および／またはスケールされ得る。いくつかの実施形態では、相関によって、システムは、予測圧力対負荷曲線を生成し、チャンバ内の圧力を調節することによって、チャンバ内のユーザの有効体重を調節可能となる。
【００７１】
いくつかの変形例では、処理論理は、処理ブロック３０２に戻り、感知およびキャリブレーションプロセス３００を繰り返す。いくつかの変形例では、処理論理は、処理ブロック３０４を完了後、処理ブロック３０２に戻り、圧力および体重の相関を計算するステップに先立って、さらなる（圧力、負荷）データ点を収集し得る（処理ブロック３０６）。キャリブレーションプロセスは、任意に、さらなる圧力値、例えば、より広範囲または狭範囲の圧力値の構築のため、あるいは力と圧力との間のより正確な相関を生成可能にするため、いくつかの他の標的力の値に対して、繰り返され得る。例えば、複数の（圧力、負荷）データ点は、より軽体重におけるシステムの非線形性のため、ある状況では望ましい場合がある。
【００７２】
力は、制御変数として利用される一方、圧力は、測定された力が力の標的値を満たすまで調節されるため、図３のプロセスは、システムおよび方法に拡張され得、標的負荷値（事前設定され得る）は、本明細書に記載される、当該分野において周知である、または後に開発される、バネ、変形可能弾性材料、または他の既知の力付与方式を介して、測定される。
【００７３】
上述のように、感知された力が１つ以上の標的力の値に到達するまで圧力を調節し、１つ以上の標的力の値と関連付けられた圧力（または、本明細書に記載されるように、排気弁位置または圧力源によって誘起される電力等、圧力に関連し得るパラメータ）を測定するシステムおよび方法の変形例は、ある状況では有利である場合がある。例えば、そのようなシステムおよび方法は、力を定量化する必要がない、例えば、連続的な力の値を読み込むことが必要でない力感知手段を使用し得る。代わりに、そのようなシステムは、例えば、平衡、バネ、平衡錘、弾性素材等によって、標的力の値に対する力を感知可能であることのみ必要である。結果として、システムは、電気的および／または機械的複雑性が軽減され、それによって、システムの信頼性を向上させる一方、システムのコスとを低減し得る。
【００７４】
図４は、空気差圧システム、例えば、図１または図２に例示されるシステムをキャリブレーションするための方法の別の実施例を概略的に例示するフロー図４００である。プロセスは、ハードウェア（回路網、専用論理等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用機械上で実行されるような）、またはハードウェアおよびソフトウェア両方の組み合わせを備え得る、処理論理によって行なうことが可能である。いくつかの実施形態では、処理論理は、図１のプロセッサ１２２または図２のプロセッサ２０６内に常駐する。
【００７５】
図４を参照すると、プロセスは、負荷が、その後、感知または測定される、バネまたは柔軟表面上に、力／負荷がユーザによって付与される状態で開始する（処理ブロック４０２）。柔軟表面またはバネを使用して、周囲圧力あるいはシステム圧において、力／負荷を感知もしくは測定し得る。一実施形態では、力は、例えば、２つのプラットフォームを備え得、プラットフォームがバネまたはバネ状材料によって分離される、ボードの変形として測定される。
【００７６】
付与されるユーザ負荷を示す、またはそれと相関するためにたわみが測定される、任意のシステムあるいは方法は、本発明の範囲内であるとみなされるものとする。いくつかの変形例では、バネが変形すると（例えば、ユーザが、プラットフォーム上に立つこと等によって、バネ上に力を付与すると）、バネたわみが、測定され、付与されるユーザ負荷と相関され得る。いくつかの変形例では、１つ以上のセンサ、例えば、１つ以上の容量計またはセンサは、バネの変形軸に沿って配置され、たわみ測定値を取得し得、次いで、バネの既知の剛性およびセンサの出力、例えば、２つのプレート間の距離を示す静電容量を介して、負荷と相関され得る。例えば、変位センサ、光学センサ、またはホール効果磁気センサ等、たわみを感知するための任意の好適な種類のセンサが使用され得る。
【００７７】
図４に関連して記載および例示される方法の変形例では、たわみは、好適なセンサによって、定量的に、連続的方法で測定可能であり、あるいは、たわみは、基準値と比較して、感知または測定可能であることに留意されたい。例えば、バネは、既知の力の値まで除荷するように事前設定され得、スイッチ（例えば、二成分スイッチ）は、その力の低減が達成されると、プロセッサに警告し得る。いくつかの変形例では、センサは、センサが連結されるバネまたはボードの剛性によって相関される既知の負荷値に事前設定され得るため、ある負荷度は、あるたわみ量から既知である場合がある。別の実施例では、２つのスイッチが設定され得、圧力は、第１のスイッチがトリガされるまで、変動し得、圧力は、他のスイッチがトリガされるまで、調節され得る。各スイッチをトリガするために必要とされる力の差異と、各スイッチがトリガされる圧力とを知ることによって、適切な圧力−負荷曲線または相関が取得可能である。ある変形例では、システムは、そのようなトリガスイッチのうちの複数を含み得る。
【００７８】
いくつかの変形例では、周囲圧力／全体重において取得される（圧力、負荷）データ点は、ユーザまたはシステムによって入力され、単一の圧力において、チャンバ内のユーザのボードまたはバネのたわみを測定し、単純線形圧力−負荷関係を構築することによって取得される、１つのさらなる（圧力、負荷）データ点と組み合わせて使用され得る。いくつかの変形例では、複数のセンサは、ボード、バネ、または柔軟表面のたわみを測定するために使用され、複数のセンサからのデータが、力／負荷対圧力曲線のより正確な構築のために記録され得る。
【００７９】
第１のデータ点が取得された後、チャンバ内の圧力は、標的力の値が到達されるまで、変動可能である（処理ブロック４０４）。本特定の変形例では、標的力の値は、システムの剛性に基づく、既知のたわみの形態である。標的たわみが達成されると、圧力値（または、本明細書に記載されるように、排気弁設定、または圧力源によって誘起される電力等の圧力と関連し得る値）が、測定される。本プロセスは、いくつかの変形例では、複数のデータ点を取得するために、複数回繰り返され得る。プロセスの繰り返しは、図４の破線によって示されるように、処理ブロック４０４後、または処理ブロック４０６後、生じ得る。
【００８０】
チャンバ圧とたわみによって測定される体重力との間の相関が、生成される（処理ブロック４０６）。一実施形態では、相関によって、システムは、予測圧力対負荷曲線を生成し、チャンバ内の圧力を調節することによって、チャンバ内のユーザの有効体重を調節可能となる。ある変形例では、ボード、またはバネ、あるいは他の柔軟表面の複数のたわみ測定値が、複数の圧力において取得され、さらなる（負荷、圧力）データ点を生成し得、ひいては、より正確な線形または非線形圧力−負荷曲線につながり得る。いくつかの変形例では、圧力−負荷曲線は、種々の対象の試験データに基づいて、調節および／またはスケールされ得る。
【００８１】
図５は、差圧システム、例えば、図１または図２に例示されるシステムをキャリブレーションするための方法の別の実施例を概略的に例示するフロー図５００である。プロセスは、ハードウェア（回路網、専用論理等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用機械上で実行されるような）、または両方の組み合わせを備え得る、処理論理によって行なうことが可能である。一実施形態では、処理論理は、図１のプロセッサ１２２または図２のプロセッサ２０６内に常駐する。
【００８２】
図５を参照すると、プロセスは、処理論理が、システムがゼロ差圧（周囲圧力）にあることを示すデータを受信するステップから開始する（処理ブロック５０２）。一実施形態では、データは、例えば、コントロールパネル１１８を介して、ユーザから受信される、秤および／またはスイッチ（例えば、重量がスイッチ上に押圧されると、所望の精度まで検出可能な感圧スイッチ）は、システムに連結される、あるいはシステムが圧力源を有する場合、電源がオフにされ、したがって、システム内に圧力が付与されていないことが分かる等であり得る。
【００８３】
次いで、圧力は、ユーザ体重が秤またはスイッチ上で検出されなくなるまで、システム内で調節可能である（処理ブロック５０４）。一実施形態では、チャンバ内のリフトオフ圧は、ユーザが十分に測定表面から分離されるか、または、この圧力測定値が有効ゼロユーザ重量に対応すると仮定する場合、合理的精度が得られるような、十分に低い力が、ユーザによって測定表面上に付与される圧力に対応する。例えば、重量センサ、または変位センサ、あるいは光学センサ、ホール効果磁気センサ、抵抗センサ、容量センサ等、ユーザとシステムの表面との間の分離を検出するための他の種類のセンサ等、任意の好適なセンサまたはセンサ型を使用して、ユーザが測定表面上で検出可能な力を付与しない場合を検出し得る。別の実施形態では、例えば、コントロールパネルまたはハンドヘルドユーザコントロールインターフェースによって、ユーザから受信されるデータは、ユーザが表面からリフトオフ（例えば、ユーザが圧力上昇を停止するためのボタンを押下）したことを処理論理に警告するための信号を送信する。
【００８４】
次いで、圧力と力との間の相関（ユーザの体重の割合として表され得る）が、生成される（処理ブロック５０６）。本明細書に記載の他の実施形態と関連して論じられるように、相関によって、システムは、予測圧力対負荷曲線を生成し、チャンバ内の圧力を調節することによって、ユーザの有効体重を調節可能となる。曲線は、圧力および負荷を挟みとる端の点として使用される２つの（圧力、負荷）データ点を伴う直線をとり得、または曲線は、非線形関係をとり得る。いくつかの変形例では、圧力−負荷曲線は、種々の対象の試験データに基づいて、調節および／またはスケールされ得る。
【００８５】
図５を参照して論じられるように、使用される第１の（圧力、負荷）データ点は、ゼロ差圧におけるものであって、かつ周囲圧力において測定された１００％有効体重であり得、第２の（圧力、負荷）データ点は、０％有効体重値が感知される全圧測定値におけるものであり得る。
【００８６】
処理論理は、少なくとも２つの（圧力、負荷）データ点が供給され、圧力−負荷関係（例えば、２つの圧力−負荷データ点が供給される場合、直線）を構築可能である。次いで、論理は、例えば、周囲圧力体重の割合等、周囲圧力におけるユーザの体重と比較して、または周囲圧力ユーザ体重からのオフセットとして、システムをキャリブレーション可能である。例えば、ユーザは、その体重を入力し、有効％体重だけではなく、絶対有効体重の推定値を求めてもよく、システムは、相対体重単位、例えば、％体重だけではなく、絶対重量単位に関して、動作し得る。
【００８７】
図６は、図１または図２に例示される差圧システムをキャリブレーションするための方法の別の実施例を概略的に例示するフロー図６００である。プロセスは、ハードウェア（回路網、専用論理等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用機械上で実行されるような）、または両方の組み合わせを備え得る、処理論理によって行なうことが可能である。一実施形態では、処理論理は、図１のプロセッサ１２２または図２のプロセッサ２０６内に常駐する。
【００８８】
図６を参照すると、プロセスは、処理論理が、周囲圧力におけるユーザの体重を示すデータを受信するステップから開始する（処理ブロック６０２）。一実施形態では、重量は、コントロールパネル等から、ユーザが処理論理と連結される秤に載ると受信される。別の実施形態では、重量は、単純に、ゼロシステム圧におけるその既知の体重として、ユーザによって入力される。別の実施形態では、プロセスは、処理６０４から開始し、処理ブロック６０４および６０６の少なくとも１回の繰り返しを要求しユーザのための圧力対付与負荷曲線を形成するために要求される、少なくとも２つの（圧力、負荷）データ点を収集する。
【００８９】
既知の重量の１つ以上の物体と比較して、ユーザによってシステムの表面上に付与される力が、測定される（処理ブロック６０４）。次いで、処理論理は、ユーザによって付与される力が既知の重量と等しくなるまで、システム圧を調節する（処理ブロック６０６）。一実施形態では、圧力は、ユーザによって付与される力が、ある合理的許容値内にある物体の既知の重量と等しくなるまで調節される。処理論理は、任意に、処理ブロック６０４および６０６を複数回繰り返し得る。
【００９０】
図６に論じられる実施形態では、キャリブレーションは、秤システムの形態によって有効化される。そのような秤システムの実施例は、ユーザがその上に立ち、ユーザと既知の重量の物体との間の点で旋回する、梁であり得る。次いで、ユーザは、ユーザによって付与される力またはトルクが物体と相殺されるまで、除荷される（例えば、圧力が調節される）。この時点では、旋回点からの相対的距離および梁の質量を考慮することによって、ユーザが、加重物体のある比率の重さであることが分かる。秤システムの実施例は、図１０に例示される。そこでは、空気差圧システム１０００は、チャンバ１００２を含み、ユーザ１００４の身体の少なくとも一部は、チャンバ１００２によって包囲される。空気差圧システム１０００は、秤システム１０１０を備える。秤システム１０１０は、ユーザ１００４を支持する、プラットフォーム１０１２を備える。プラットフォーム１０１２は、梁１０１６の一端１０１４に連結される。既知のバネ定数ｋｓを伴うバネ１０２４は、端１０１４（ユーザを支持する）の反対である梁１０１６の端１０２０を地面または他の基準点に接続する。梁１０１６は、旋回点１０２２において、旋回ブロック１０１８上で平衡が保たれている。１つ以上のセンサ１０２６が、梁１０１６上に配置される。センサ１０２６は、任意の好適な種類のセンサ（例えば、傾斜センサ、トルクセンサ等）であり得る。ユーザが梁１０１６の端１０１４に力を付与すると、梁は、旋回点１０２２で旋回し、バネ１０２４を圧縮または伸張させる。チャンバ１００２内の圧力Ｐ１は、梁１０１６上のユーザによって付与される力が、梁をバネ１０２４による力と釣り合わせるまで、調節され得る。ある変形例では、バネ１０２４のバネ定数ｋｓのうちの任意の１つが変更され得、梁１０１６の長さが変更され得、梁１０１６に沿った旋回点１０２２の位置が変更され得る。ユーザの重量は、既知の重量と、その個人のための圧力対負荷曲線を生成するために保存される関連圧力値とを有する、複数の物体を使用して、測定され得る。さらに、本明細書で論じられるように、また、ユーザは、予測曲線の生成において使用される１つの有効（圧力、負荷）データ点として、ゼロシステム圧におけるその正常体重を入力し得る。
【００９１】
いくつかの変形例では、図１または図２に例示される空気差圧システムは、圧力に対するユーザ苦痛レベルによってキャリブレーションされ得る。苦痛を使用するそのようなキャリブレーションは、圧力と比較して有効体重をキャリブレーションするステップの代わりに、またはそれに加えて、行なわれ得る。図７は、圧力に対するユーザ苦痛レベルを使用することによって、空気差圧システムをキャリブレーションするための方法の実施例を概略的に例示するフロー図７００である。プロセスは、ハードウェア（回路網、専用論理等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用機械上で実行されるような）、または両方の組み合わせを備え得る、処理論理によって行なうことが可能である。一実施形態では、処理論理は、図１のプロセッサ１２２または図２のプロセッサ２０６内に常駐する。
【００９２】
図７を参照すると、プロセスは、処理論理が、システム圧を調節するステップから開始する（処理ブロック７０２）。一実施形態では、バッグのシステム圧は、所定の初期または閾値レベルまで上昇され、次いで、後述のように、ユーザの苦痛に従って、調節される。別の実施形態では、システム圧は、所定の初期または閾値レベルからではなく、ゼロシステム圧から上昇される。
【００９３】
ユーザの現在の苦痛レベルを示すデータが受信される（処理ブロック７０４）。一実施形態では、バッグ内の圧力が上昇すると、ユーザは、どれほど苦痛を感じるかを入力することが可能である。ユーザは、質問に回答する、コントロールパネル１１８上のダイヤルを回す、コントロールパネル１１８のボタンを押下し、苦痛の閾値またはレベルを決定する（例えば、ユーザは、苦痛尺度に関するレベルを示すためのボタンを選択し得、例えば、無痛を示す０から耐え難い苦痛を示す１０までの苦痛尺度であり得る）、システムによって供給されるプロンプトに応答し得る（例えば、数字パッド上の数字を押下する、口頭、または任意の種類のタッチセンサ、あるいは任意の他の既知のユーザ入力方法を使用することによって）。一実施形態では、本苦痛測定は、静的または動的に行なうことが可能であって、ユーザが、静止状態または運動中であり得ることを意味する。プロセス７００内のステップ７０２および７０４は、苦痛尺度および／または最大苦痛閾値に基づいて示される苦痛のレベルが、ユーザにとって適切であると決定されるまで、繰り返され得る。プロセスは、苦痛が大き過ぎる場合、ユーザからの任意の信号によって停止され得る。
【００９４】
次いで、圧力は、圧力に対するユーザ苦痛レベルを示すデータと相関される（処理ブロック７０６）。一実施形態では、システムは、圧力を苦痛と相関させて、システムに圧力を自動的に調節させ、快適レベルに基づいて、ユーザに運動を行なわせる。さらに、相関は、例えば、図１または図２に例示される圧力差システムに、トレッドミルの速度、傾斜、抵抗、圧力調整、圧力レベル等、１つ以上の運動測定基準を調節させ、既知のユーザ苦痛耐性に基づいて、運動を調節可能にし得る。
【００９５】
図１または図２に関連して記載されるような空気差圧システムのある変形例では、チャンバ内の圧力は、圧力チャンバ内および／または外の気体流を制御する、すなわち、圧力チャンバ内への流量を制御するための空気吸気弁、圧力チャンバからの流量を制御するための空気排気弁、またはそれらの組み合わせを使用することによって、制御可能である。したがって、チャンバ内および／または外への気体流がどのように圧力に影響を及ぼすのかを知ることによって、チャンバ内の圧力は、直接的圧力測定を伴わずに決定可能である。
【００９６】
図１または図２に関連して記載されるような空気差圧システムのある変形例では、圧力チャンバ内でユーザによって経験される負荷は、個人の重量を測定することなく、決定可能である。例えば、圧力チャンバがトレッドミル等の能動的運動システムを含む場合、ユーザ入力または空気差圧システムと連結される秤を介してではなく、モータ内の開始電力を使用して、有効ユーザ体重を決定可能である。任意の負荷を伴わずに、モータは、ある一定量の電力を消費し、運動システムを開始する。トレッドミルのベルト上に立つことによって、バイクに脚をかけること等によって、ユーザがモータの始動を遅らせる場合、システムの始動にかかる電力量が増加する。
【００９７】
したがって、測定されたチャンバ圧以外の１つ以上のシステムリソースが、システムをキャリブレーションするために利用され、ユーザ負荷を決定可能である。例えば、気体の吸気量、排気量、またはそれらのいくつかの組み合わせを制御することによって、圧力とリソースの消費との間に相関が認められ得る。圧力源（例えば、送風機）によって消費される電力（電圧または電流）は、チャンバ内の圧力と相関し得る。いくつかの変形例では、排気弁の位置は、チャンバ圧と相関し得る。いくつかの変形例では、運動器具（トレッドミル、エリプティカルトレーナー、またはステッパ等）を動作させるために必要とされる開始電力（電圧および／または電流）は、ユーザ付与負荷（ユーザの体重を組み込む）と相関され得る。チャンバ内の圧力あるいはユーザの体重の直接または間接的測定値であるが、圧力または負荷と関連付け可能である、システム構成要素またはデバイスからのそのようなデータを使用して、差圧システムをキャリブレーションするための（圧力、負荷）データ点集合を生成可能である。キャリブレーション曲線は、必要に応じて、圧力または負荷以外のこれらのシステムデバイスパラメータを使用して、生成され得る。例えば、チャンバ圧は、運動器具を動作させるために必要な開始電力と対比してキャリブレーションされ得、あるいはチャンバ内の負荷（例えば、ユーザの周囲圧力体重の割合として）は、排気弁位置または圧力源に送達される電力と対比してキャリブレーションされ得る。いくつかの変形例では、運動器具を動作させるために必要な開始電力は、弁位置または圧力源に送達される電力と対比してキャリブレーションされ得る。
【００９８】
図８は、例えば、図１および図２に例示される空気差圧システムキャリブレーションするための方法の実施例を概略的に例示するフロー図８００である。プロセスは、ハードウェア（回路網、専用論理等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用機械上で実行されるような）、または両方の組み合わせハードウェアおよびソフトウェアを備え得る、処理論理によって行なうことが可能である。いくつかの実施形態では、処理論理は、図１のプロセッサ１２２または図２のプロセッサ２０６内に常駐する。
【００９９】
上述のように、いくつかの変形例では、空気差圧システムをキャリブレーションするために使用されるシステムデバイスは、トレッドミルモータ、エリプティカルトレーナーモータ、またはステッパーマシーンモータ等の運動器具のモータ、チャンバからの空気排気を制御する排気弁位置、あるいは入力送風機制御電力（電圧または電流）等であり得る。デバイスが調節される間、必要に応じて、直接または間接的に、圧力あるいは負荷が監視される。
【０１００】
上述のように、チャンバ圧は、例えば、排気弁位置または圧力源（送風機）によって消費される電力等、システムデバイスパラメータの関数であり得る。例えば、チャンバ圧は、排気弁位置または圧力源によって消費される電力と自動あるいは手動で相関させることが可能である。そのような相関は、例えば、システム設計段階または初期設定段階の際に確立可能である。さらに、負荷は、システムデバイスパラメータの既知の関数、例えば、運動器具の開始電力であり得る。例えば、運動器具の開始電力は、例えば、システム設計または初期設定段階の際、ユーザ付与負荷の関数として、自動的あるいは手動で監視可能である。チャンバ圧または負荷のシステムデバイスパラメータとの相関が自動的に達成される場合、処理論理は、システムデバイスパラメータの調節を制御し、それに応じて、チャンバ圧またはユーザ付与負荷を監視可能である。
【０１０１】
いくつかの変形例では、デバイスシステムパラメータと圧力または負荷との間の連続的関係を決定することは、必要でない場合がある。例えば、単一点におけるデバイスシステムパラメータと圧力または負荷との間の関係を知るだけで十分であり得、例えば、排気弁位置または圧力源によって消費される電力が、単一チャンバ圧のために決定可能である。運動器具による開始電力は、単一ユーザ負荷値において決定可能である。
【０１０２】
システムデバイスパラメータが、どのように１つ以上の点における圧力または負荷と相関するかが分かると、空気差圧システムは、そのシステムデバイスパラメータを使用してキャリブレーション可能となる。そのようなプロセスの一実施例は、図８のフローチャート形態に例示される。そこでは、プロセスは、システムの１つ以上のデバイスを調節するステップから開始し、そのデバイスのパラメータは、圧力または負荷と相関されている（処理ブロック８０２）。図８に例示される変形例では、デバイスパラメータは、既知の圧力または負荷値に対応する値に到達するまで、調節可能である（処理ブロック８０４）。圧力、負荷、または関連量に関するユーザデータは、既知の監視値から決定可能である（処理ブロック８０６）。プロセスステップ８０４および８０６は、破線によって示されるように、所望に応じて、何回繰り返され得る。
【０１０３】
処理論理を使用して、開始エネルギー、電力、電圧、アンペア数、慣性、トルク、または異なるレベルの付与負荷におけるこれらの任意の組み合わせを監視することによって、処理論理は、ユーザの有効体重の変化を決定し得る一方、システムデバイスのうちの１つ以上が調節される。例えば、図８に例示される本方法を使用する空気差圧システムは、初期標的開始電流値を設定し、標的値が到達されるまで、チャンバ圧を調節し得る。システムは、本プロセスを複数回繰り返し、毎回、圧力および標的値の両方を記憶し得る。次いで、システムは、測定された圧力と併せて、開始電流と負荷との間の既知の相関を使用して、ユーザのための圧力対有効体重曲線を生成し得る。開始電流は、一実施例に過ぎず、他のシステムデバイスパラメータが、例えば、図８に関連して上述の本方法において使用され得ることは、明白であるはずである。
【０１０４】
システムデバイスパラメータがシステム排気である別の実施形態では、排気弁位置対チャンバ圧は、システムのために事前キャリブレーション可能である。システムは、排気弁の１つ以上の開口部サイズまたは１つ以上の弁位置を決定して、チャンバ内の圧力を調節し、１つ以上の事前設定負荷に到達可能である。圧力対負荷曲線は、排気弁位置および有効体重の予測関数として決定および使用され得るため、圧力センサの必要性を排除する。
【０１０５】
制御が、システム入力送風機制御電圧または電流であるさらに別の実施形態では、送風機への電圧または電流は、処理論理によって変更され、チャンバ内の圧力を調節し、１つ以上の事前設定負荷に到達するための電圧または電流を見出すことが可能である。したがって、送風機によって誘起される電圧または電流は、同様に、有効体重曲線に対してキャリブレーション可能である。ここで再び、キャリブレーションプロセスは、システムの圧力チャンバ内への気体の流量を使用して、圧力を制御し、送風機電力消費と圧力との間の既知のシステム変換を利用するが、圧力の直接的測定を要求しない。
【０１０６】
本発明の実施形態および用途が図示および説明されたが、本明細書の本発明の概念から逸脱することなく、上述より多くの修正例が可能であることは、本開示の利点を有する当業者には明白であろう。例えば、本発明は、上半身、胴体部等、身体の任意の部分を含むものに適用され得る。したがって、本発明は、添付の請求項の精神を除き、制限されるものではない。さらに、本明細書に記載されるシステム、装置、および方法の実施形態は、個々に、または組み合わせて、実践され得る。多くの異なる組み合わせが、本開示の利点を有する当業者には明白であるだろう。
【０１０７】
本明細書に記載される概念のいずれも、ともに結合され、または組み合わされて、有用な発明を形成し得ることを理解されたい。例えば、本明細書に記載されるキャリブレーションおよび感知方法の任意の組み合わせが実装され、キャリブレーションを行なうシステムを達成し得る。便宜上、かつ上述の個々の概念を曖昧にすることを回避するため、本明細書に記載される本発明の全組み合わせが列挙されているわけではないが、組み合わせは、本特許の範囲内にあるものとする。加えて、加圧チャンバについて記載するシステムは、陽圧および陰圧力構成の両方を含むように構築され得ることを理解されたい。陽圧対陰圧は、本発明の異なる構成を要求し得るが、本明細書に明示的に記載されるものからのそのような修正例は、本特許の範囲内にあるとみなされるものとする。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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