(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル振動生成装置であって、
外面と、少なくとも１つのモータ支持構造を含む内面と、を有する第一半球状シェルと、
外面と、少なくとも１つのバッテリ支持構造及び少なくとも１つの回路基板支持構造を含む内面と、を有する第二半球状シェルと、
第一端部及び第二端部を有するシャフトを有するモータと、
前記シャフトの前記第一端部に固定された第一偏心質量と、前記シャフトの前記第二端部に固定された第二偏心質量と、
前記第二半球状シェルの前記バッテリ支持構造に固定されたバッテリアセンブリと、
前記第二半球状シェルの前記回路基板支持構造に固定された回路基板アセンブリと、
少なくとも第一電気コネクタと少なくとも第二電気コネクタと、を有し、
球状のボールを形成するために、前記第二半球状シェルは前記第一半球状シェルと赤道平面において機械的に結合可能であり、
前記モータは、前記第一半球状シェルの前記モータ支持構造上に位置決めされるとともに、前記モータが前記モータ支持構造に対して動くことを抑制するために前記モータ支持構造に固定され、
前記モータは、前記赤道平面と交わっており、
前記シャフトは、その全体が前記第一半球状シェル内に位置するよう前記赤道平面と平行でありかつ前記赤道平面からオフセットされており、
前記回路基板アセンブリは、前記バッテリアセンブリから電気エネルギーを受けるために前記バッテリアセンブリに電気接続されており、
前記回路基板アセンブリは、モータ駆動信号を生成するよう構成され、
前記第一電気コネクタと前記第二電気コネクタは、前記第一半球状シェルが前記第二半球状シェルに結合したときに係合するよう構成され、
前記第一電気コネクタ及び前記第二電気コネクタは、前記回路基板アセンブリから前記モータに前記モータ駆動信号を伝えるよう構成されている
ことを特徴とするポータブル振動生成装置。
【請求項２】
前記球状のボールの重心が前記赤道平面の近くに位置するよう、前記モータはその一部が前記第一半球状シェル内に配置されるとともに、前記バッテリアセンブリ及び前記回路基板アセンブリは前記第二半球状シェル内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項３】
前記第一半球状シェルの上に配置された第一アウタカバーと、前記第二半球状シェルの上に配置された第二アウタカバーと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項４】
前記第一半球状シェル及び前記第一アウタカバーは、前記第一アウタカバーが前記第一半球状シェルの上に配置されたときに前記第一半球状シェルに対する前記第一アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含み、
前記第二半球状シェル及び前記第二アウタカバーは、前記第二アウタカバーが前記第二半球状シェルの上に配置されたときに前記第二半球状シェルに対する前記第二アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含む
ことを特徴とする請求項３に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項５】
手動作動可能スイッチをさらに含み、
前記回路基板アセンブリが、前記モータの動作モードを選択するために前記スイッチの動作に応答するよう構成され、
前記回路基板アセンブリが、前記第一偏心質量及び前記第二偏心質量によって第一振動数での振動を生成するために第一動作モードにおいて第一回転速度で前記モータを選択的に駆動させるよう構成され、
前記回路基板アセンブリが、前記第一偏心質量及び前記第二偏心質量によって第二振動数での振動を生成するために第二動作モードにおいて第二回転速度で前記モータを選択的に駆動させるよう構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項６】
前記回路基板アセンブリが、前記第一偏心質量及び前記第二偏心質量によって第三振動数での振動を生成するために第三動作モードにおいて第三回転速度で前記モータを選択的に駆動させるよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項７】
前記動作モードが前記ポータブル振動生成装置の手動作動可能スイッチに応答して選択されることを特徴とする請求項５に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項８】
前記動作モードがワイヤレス通信インターフェースを介して受信された信号に応答して選択されることを特徴とする請求項５に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項９】
前記ワイヤレス通信インターフェースがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェースであることを特徴とする請求項８に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項１０】
前記第一半球状シェル及び前記第二半球状シェルは、前記第一半球状シェルと前記第二半球状シェルとを各自の合わせ面において互いに整列させるために係合する合わせ整列構造を含み、
前記第一半球状シェルが、前記第一電気コネクタを前記第一半球状シェル内の各自の固定既知位置に位置決めする第一コネクタ支持体を含み、
前記第二半球状シェルが、前記第二電気コネクタを前記第二半球状シェル内の各自の固定既知位置に位置決めする第二コネクタ支持体を含み、
前記合わせ整列構造が係合したときに前記モータと前記回路基板アセンブリとを電気的に相互接続するために前記第一電気コネクタが前記第二電気コネクタに係合するよう、第一コネクタ支持体と第二コネクタ支持体とが互いに整列されるよう構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項１１】
前記第一半球状シェルが、電気エネルギー源からの電源アダプタプラグを選択的に受け入れるよう構成された電源アダプタジャックを含み、
前記第一半球状シェルが、前記電源アダプタジャックに電気接続された第三電気コネクタを含み、
前記第二半球状シェルが、前記回路基板アセンブリに電気接続された第四電気コネクタを含み、
前記第一半球状シェルが、前記第一半球状シェル内の各自の固定既知位置に前記第三電気コネクタを位置決めする第三コネクタ支持体を含み、
前記第二半球状シェルが、前記第二半球状シェル内の各自の固定既知位置に前記第四電気コネクタを位置決めする第四コネクタ支持体を含み、
前記合わせ整列構造が係合したときに前記電源アダプタジャックと前記回路基板アセンブリとを電気的に相互接続するために前記第四電気コネクタが前記第三電気コネクタに係合するよう、前記第三コネクタ支持体と前記第四コネクタ支持体とが互いに整列されるよう構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項１２】
下極を有する第一半球状シェルと、上極を有する第二半球状シェルと、前記下極と前記上極との間に延びる極軸と、前記第一半球状シェルと前記第二半球状シェルとを機械的に相互接続するための複数の固定具と、を備えた振動ボールであって、
前記第一半球状シェルは、
第一端部及び第二端部を有するシャフトと、電源入力と、を有する電気モータと、
前記シャフトの前記第一端部に固定された第一偏心質量と、
前記シャフトの前記第二端部に固定された第二偏心質量と、
前記電気モータの前記電源入力に電気接続された第一電気コネクタと、を収容するよう構成され、
前記電気モータは、前記極軸を中心にして配置され、
前記シャフトは、前記極軸に直交するとともに、その全体が前記第一半球状シェル内に位置するよう配置され、
前記第二半球状シェルは、
前記極軸を中心にして配置されたバッテリと、
前記バッテリから電力を受け取るとともに、モータ制御出力上にモータ制御信号を生成する制御回路アセンブリと、
前記モータ制御出力上において前記モータ制御信号を受けるために前記制御回路アセンブリに電気接続された第二電気コネクタと、を収容するよう構成され、
球状のボールを形成するために、前記第二半球状シェルは前記第一半球状シェルと赤道平面において機械的に結合可能であり、
前記電気モータは、前記赤道平面と交わっており、
前記第二電気コネクタは、前記第一電気コネクタと合わされるよう構成され、
前記制御回路アセンブリの前記モータ制御出力を前記電気モータの前記電源入力に電気接続するために前記第一半球状シェルが前記第二半球状シェルに接続されたときに、前記第一電気コネクタが前記第二電気コネクタに係合するよう構成されている
ことを特徴する振動ボール。
【請求項１３】
前記第一半球状シェルは複数の整列構造を含み、
前記第二半球状シェルは、対応する複数の相手側整列構造を含み、
前記第一電気コネクタを前記第二電気コネクタと整列させるために前記第一半球状シェルと前記第二半球状シェルとが取り付けられたときに、前記整列構造同士が係合するよう構成された
ことを特徴する請求項１２に記載の振動ボール。
【請求項１４】
前記第一半球状シェルが、電源に接続可能な電源アダプタジャックと、前記電源アダプタジャックに電気接続された第三電気コネクタと、を含み、
前記第二半球状シェルが、前記制御回路アセンブリに電気接続された第四電気コネクタを含み、
前記第四電気コネクタは、前記第三電気コネクタと接続するよう構成され、
前記制御回路アセンブリは、前記バッテリを選択的に充電するために、前記電源アダプタジャックから前記第三及び第四電気コネクタを介して受け取った電力に応答するよう構成されている
ことを特徴する請求項１２又は１３に記載の振動ボール。
【請求項１５】
前記第二半球状シェルが、前記制御回路アセンブリに電気接続された複数の発光ダイオードをさらに含み、
各前記発光ダイオードが、前記振動ボールのステータスを示すために、前記制御回路アセンブリによって選択的に作動されるよう構成されている
ことを特徴する請求項１２〜１４の何れか一項に記載の振動ボール。
【請求項１６】
前記第一半球状シェルの上に配置された第一アウタカバーと、前記第二半球状シェルの上に配置された第二アウタカバーと、をさらに含むことを特徴する請求項１２〜１５の何れか一項に記載の振動ボール。
【請求項１７】
前記第一半球状シェル及び前記第一アウタカバーが、前記第一アウタカバーが前記第一半球状シェルの上に配置されたときに前記第一半球状シェルに対する前記第一アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含み、
前記第二半球状シェル及び前記第二アウタカバーが、前記第二アウタカバーが前記第二半球状シェルの上に配置されたときに前記第二半球状シェルに対する前記第二アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含む、
ことを特徴する請求項１６に記載の振動ボール。
【請求項１８】
振動ボールを組み立てるための方法であって、前記方法が、
第一半球状シェル内に、第一電気コネクタに電気接続された電気モータを固定する工程と、
第二半球状シェル内に、第二電気コネクタにモータ制御信号を与えるよう構成された制御回路アセンブリ及びバッテリを固定する工程と、
前記第一半球状シェルと前記第二半球状シェルを整列させるために前記第一電気コネクタと前記第二電気コネクタを少なくとも部分的に係合させる工程と、
前記第二半球状シェルを前記第一半球状シェルに固定する工程と、を含み、
球状のボールを形成するために、前記第二半球状シェルは前記第一半球状シェルと赤道平面において機械的に結合可能であり、
前記電気モータは、前記赤道平面と交わるよう固定され、
前記電気モータが、前記電気モータの第一端及び第二端からそれぞれ延びる第一端部及び第二端部を有するシャフトを含み、
前記シャフトの前記第一端部及び前記第二端部の各々には、前記第一端部及び前記第二端部に固定された各自の偏心質量を有し、
前記制御回路アセンブリは、前記バッテリから電力を受け取るよう電気接続され、
前記第一電気コネクタはバレルジャック及びバレルプラグのうちの一方であり、前記第二電気コネクタは前記バレルジャック及び前記バレルプラグのうちの他方であり、
前記第二電気コネクタは、前記第一電気コネクタに選択的に接続されるよう構成され、
前記第二半球状シェルを前記第一半球状シェルに固定する工程において、前記第一電気コネクタを前記第二電気コネクタに接続することにより前記モータを前記制御回路アセンブリに電気的に相互接続する
ことを特徴する振動ボールを組み立てるための方法。
【請求項１９】
前記モータの第一重心が前記赤道平面から第一距離離れるよう前記モータが前記第一半球状シェル内に配置され、
前記モータの第一質量と前記第一距離との第一の積により、前記赤道平面に対する第一モーメントが定義され、
前記バッテリアセンブリ及び前記回路基板アセンブリは、足し合わされた第二質量を有するとともに、第二重心を有し、
前記バッテリアセンブリ及び前記回路基板アセンブリは、前記第二重心が前記赤道平面から第二距離離れるよう前記第二半球状シェル内に配置され、
前記バッテリアセンブリ及び前記回路基板アセンブリの前記足し合わされた第二質量と前記第二距離との第二の積により、前記赤道平面に対する第二モーメントが定義され、
前記第二距離は前記第一距離よりも大きく、
前記足し合わされた第二質量は前記第一質量よりも小さく、
前記第一モーメントと前記第二モーメントは前記赤道平面の周りで実質的にバランスがとれている
ことを特徴とする請求項２に記載のポータブル振動生成装置。
【請求項２０】
前記電源アダプタジャックは前記極軸を中心に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の振動ボール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療用装置に関し、より詳細には、筋肉のマッサージ及び引き締め用のエクササイズ及びフィットネスボールの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、フィットネス又は治療法の一部として振動器具をつかむことにより、関節の安定性が高まるとともに全体的な神経筋制御が向上することが認められている。例えば、振動ダンベルがこのために使用可能である。そのような装置は２つの端部の重りを相互接続する円筒状のバーをしっかりと掴む必要があるため、振動ダンベルの構成によって装置の効用が制限される。また、そのような装置は、振動の所望の利益をもたらすのに十分な力でもって振動しない。振動ローラがマッサージ療法において用いられるものの、通常はローラによって体の比較的大きいエリアにわたって振動が分散され、より小さいエリアに集中させて特定の筋肉又は筋膜の結合組織に治療効果を集中させることができない。
【発明の概要】
【０００３】
容易に掴む及び持つことができるとともに、ユーザの手からユーザの腕及び肩へと振動を伝えるのに十分な強度の振動を提供することができる構成を有する振動エクササイズ装置が望まれる。また、マッサージ療法装置として用いることができる装置も望まれる。
【０００４】
本明細書に開示される実施形態の一側面は、完成された球を形成するために接続可能な第一及び第二半球体を有するフィットネスボールである。第一半球体は共通の駆動シャフトの対向端に一対の回転可能な偏心質量を有するモータを支持する。第二半球体は再充電可能なバッテリパック、電子回路及び複数のインジケータＬＥＤを支持する。電子回路はバッテリパックの充電を制御するとともに、バッテリパックからモータへ電力を選択的に供給して、偏心質量を回転させるためにモータの回転速度を制御する。回転する偏心質量によって、モータから２つの半球体に伝えられる振動が発生する。振動数はモータの回転速度によって制御される。半球体は、振動がユーザの手に伝わるよう掴みやすい構成を有するアウタカバーを有する。ボールは赤道平面の周りで実質的にバランスがとれている。
【０００５】
本明細書に開示される実施形態の別の側面は、ポータブル振動生成装置である。前記装置は、第一半球状シェル及び第二半球状シェルを有する。第一半球状シェルは外面及び内面を含む。前記内面は少なくとも１つのモータ支持構造を含む。第二半球状シェルは少なくとも１つのバッテリ支持構造及び少なくとも１つの回路基板支持構造を含む。第二半球状シェルは、球状のボールを形成するために第一半球状シェルと赤道平面において機械的に結合可能である。モータは、第一半球状シェルのモータ支持構造上に位置決めされるとともに、モータがモータ支持構造に対して動くことを抑制するためにモータ支持構造に固定される。モータは、第一端部及び第二端部を有するシャフトを有する。第一偏心質量は  シャフトの第一端部に固定され、第二偏心質量はシャフトの第二端部に固定される。バッテリアセンブリは第二半球状シェルのバッテリ支持構造に固定される。回路基板アセンブリは第二半球状シェルの回路基板支持構造に固定される。回路基板アセンブリは、バッテリアセンブリから電気エネルギーを受けるためにバッテリアセンブリに電気接続される。回路基板アセンブリは、モータ駆動信号を生成するよう構成される。振動生成装置は、少なくとも第一電気コネクタと少なくとも第二電気コネクタと、をさらに含む。第一電気コネクタと第二電気コネクタは、第一半球状シェルが第二半球状シェルに結合したときに係合するよう構成されている。第一電気コネクタ及び第二電気コネクタは、回路基板アセンブリからモータにモータ駆動信号を伝える。
特定の実施形態では、球状のボールの重心が道平面の近くに位置するよう、モータは第一半球状シェル内に配置されるとともに、バッテリアセンブリ及び回路基板アセンブリは第二半球状シェル内に配置される。
特定の実施形態では、振動生成装置は第一半球状シェルの上に配置された第一アウタカバーと、第二半球状シェルの上に配置された第二アウタカバーと、を含む。
特定の実施形態では、第一半球状シェル及び第一アウタカバーは、第一アウタカバーが第一半球状シェルの上に配置されたときに第一半球状シェルに対する第一アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含み、第二半球状シェル及び第二アウタカバーは、第二アウタカバーが第二半球状シェルの上に配置されたときに第二半球状シェルに対する第二アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含む。
特定の実施形態では、振動生成装置は手動作動可能スイッチをさらに含む。回路基板アセンブリは、モータの動作モードを選択するためにスイッチの動作に応答するよう構成される。回路基板アセンブリは、第一偏心質量及び第二偏心質量によって第一振動数での振動を生成するために第一動作モードにおいて第一回転速度で前記モータを選択的に駆動させる。回路基板アセンブリは、第一偏心質量及び第二偏心質量によって第二振動数での振動を生成するために第二動作モードにおいて第二回転速度でモータを選択的に駆動させる。
特定の実施形態では、回路基板アセンブリは、第一偏心質量及び第二偏心質量によって第三振動数での振動を生成するために第三動作モードにおいて第三回転速度でモータを選択的に駆動させる。
特定の実施形態では、第一半球状シェル及び第二半球状シェルは、第一半球状シェルと第二半球状シェルとを各自の合わせ面において互いに整列させるために係合する合わせ整列構造を含み、第一半球状シェルが、第一電気コネクタを第一半球状シェル内の各自の固定既知位置に位置決めする第一コネクタ支持体を含み、第二半球状シェルが、第二電気コネクタを第二半球状シェル内の各自の固定既知位置に位置決めする第二コネクタ支持体を含み、合わせ整列構造が係合したときにモータと回路基板アセンブリとを電気的に相互接続するために第一電気コネクタが第二電気コネクタに係合するよう、第一コネクタ支持体と第二コネクタ支持体とが互いに整列されるよう構成されている。
特定の実施形態では、第一半球状シェルが、電気エネルギー源からの電源アダプタプラグを選択的に受け入れるよう構成された電源アダプタジャックを含み、第一半球状シェルが、電源アダプタジャックに電気接続された第三電気コネクタを含み、第二半球状シェルが、回路基板アセンブリに電気接続された第四電気コネクタを含み、第一半球状シェルが、第一半球状シェル内の各自の固定既知位置に第三電気コネクタを位置決めする第三コネクタ支持体を含み、第二半球状シェルが、第二半球状シェル内の各自の固定既知位置に第四電気コネクタを位置決めする第四コネクタ支持体を含む。合わせ整列構造が係合したときに電源アダプタジャックと回路基板アセンブリとを電気的に相互接続するために第四電気コネクタが第三電気コネクタに係合するよう、第三コネクタ支持体と第四コネクタ支持体とが互いに整列される。
【０００６】
本明細書に開示された実施形態の別の側面は振動ボールである。振動ボールは、第一端部及び第二端部を有するシャフトを有する電気モータを収容する第一半球状シェルを有する。電気モータは電源入力を有する。第一偏心質量はシャフトの第一端部に固定される。第二偏心質量はシャフトの第二端部に固定される。第一電気コネクタは電気モータの電源入力に電気接続される。振動ボールは、バッテリと、バッテリから電力を受け取るとともにモータ制御出力上にモータ制御信号を生成する制御回路アセンブリとを収容する第二半球状シェルを有する。第二半球状シェルは、モータ制御出力上においてモータ制御信号を受けるためにモータ制御出力に電気接続された第二電気コネクタをさらに収容する。第二半球状シェルは第一半球状シェルと結合するよう構成される。振動ボールは、第一半球状シェルと第二半球状シェルとを機械的に相互接続するための複数の固定具を有する。モータ制御回路のモータ制御出力を電気モータの電源入力に電気接続するために第一半球状シェルが第二半球状シェル接続されたときに第一コネクタが第二コネクタに係合する。
【０００７】
特定の実施形態では、第一半球状シェルは複数の整列構造を含み、第二半球状シェルは、対応する複数の相手側整列構造を含み、第一半球状シェルと第二半球状シェルとが取り付けられたときに整列構造同士が係合する。整列構造同士の整列によって第一コネクタが第二コネクタと整列する。
特定の実施形態では、第一半球状シェルが、電源に接続可能な電源アダプタジャックと、電源アダプタジャックに電気接続された第三電気コネクタと、を含む。そのような実施形態では、第二半球状シェルが、制御回路アセンブリに電気接続された第四電気コネクタを含む。第四電気コネクタは第三電気コネクタと接続するよう構成される。制御回路アセンブリは、バッテリを選択的に充電するために、電源アダプタジャックから第三及び第四電気コネクタを介して受け取った電力に応答するよう構成されている。
特定の実施形態では、第二半球状シェルが、制御回路アセンブリに電気接続された複数の発光ダイオードをさらに含む。各発光ダイオードは、振動ボールのステータスを示すために、制御回路アセンブリによって選択的に作動される。
特定の実施形態では、第一半球状シェルの上に配置された第一アウタカバーと、第二半球状シェルの上に配置された第二アウタカバーと、をさらに含む。そのような実施形態では、第一半球状シェル及び第一アウタカバーが、第一アウタカバーが第一半球状シェルの上に配置されたときに第一半球状シェルに対する第一アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含む。同様に、第二半球状シェル及び第二アウタカバーが、第二アウタカバーが第二半球状シェルの上に配置されたときに第二半球状シェルに対する第二アウタカバーの動きを抑制する相互係止構造の各自のパターンを含む。
【０００８】
本明細書に開示された実施形態の別の側面は、振動ボールを組み立てるための方法である。前記方法は、第一半球状シェル内に電気モータを固定する工程を含む。電気モータは、電気モータの第一端及び第二端からそれぞれ延びる第一端部及び第二端部を有するシャフトを含む。シャフトの第一端部及び第二端部の各々には、第一端部及び第二端部に固定された各自の偏心質量を有する。電気モータは第一電気コネクタに電気接続される。前記方法は、第二半球状シェル内に制御回路アセンブリ及びバッテリを固定する工程をさらに含む。制御回路アセンブリはバッテリから電力を受け取るよう電気接続される。制御回路アセンブリは第二電気コネクタにモータ制御信号を与えるよう構成される。第二電気コネクタは、第一電気コネクタに選択的に接続されるよう構成される。前記方法は、第二半球状シェルを第一半球状シェルに固定する工程をさらに含み、この工程において、第一電気コネクタを第二電気コネクタに接続することによりモータを制御回路アセンブリに電気的に相互接続する。
【０００９】
本開示の上記の側面及び他の側面について、添付の図面を参照して以下に詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】振動フィットネスボールの上面斜視図であり、ボールの上部にあるコントロールボタンと、コントロールボタンを囲む複数のインジケータ発光ダイオード（ＬＥＤｓ）を示している。
【図２】図１の振動フィットネスボールの下面斜視図であり、ボールの下端にある電源アダプタポートを示している。
【図３Ａ】図１の振動フィットネスボールの正面立体図である。
【図３Ｂ】図１の振動フィットネスボールの右側立体図である。
【図３Ｃ】図１の振動フィットネスボールの上面図である。
【図３Ｄ】図１の振動フィットネスボールの下面図である。
【図４】図１のフィットネスボールの分解図であり、左側は下半球体の部品、右側は上半球体の部品を示している。
【図５】図４の第一及び第二バレルジャックの拡大斜視図である。
【図６】図４の第一及び第二バレルプラグの拡大斜視図である。
【図７】図４の回路基板アセンブリ及びスイッチアクチベータの拡大斜視図である。
【図８】図１のフィットネスボールの下側インナシェルの内部の上面斜視図であり、相互接続及び取り付け構造を示している。
【図９】図８の下側インナシェルの外面の下面斜視図である。
【図１０】図８及び図９の下側インナシェルの上面図である。
【図１１】図１のフィットネスボールの上側インナシェルの内部の下面斜視図であり、相互接続及び取り付け構造を示している。
【図１２】図１１の上側インナシェルの外面の上面斜視図である。
【図１３】図１１及び図１２の上側インナシェルの下面図である。
【図１４】モータの第一端から見たモータシャフトの各端部におけるモータ及び偏心質量の斜視図である。
【図１５】モータの第二端を示すために図１４に示す図から回転させた、モータ及び偏心質量の斜視図である。
【図１６】支持構造に設置したモータ及びジャック支持体内に位置決めされたバレルジャックを有する下側インナシェルの上面斜視図である。
【図１７】部品が中に設置された上側インナシェルの下面斜視図であり、プリント回路基板、インジケータＬＥＤｓ及びスイッチアクチュエータはバッテリアセンブリによって隠されている。
【図１８】上側及び下側アウタカバーの設置前において、完成フィットネスボールを形成するために組み立てられた上側インナシェル及び下側インナシェルを示す。
【図１９】図１８の組み立てられた上側インナシェル及び下側インナシェルを示し、バッテリアセンブリ、回路基板アセンブリ、インジケータＬＥＤｓ及びスイッチアクチュエータを示すために上側インナシェルを透明に示している。
【図２０】下側インナカバーに設置される前の下側アウタカバーの上面斜視図である。
【図２１】図２０の下側アウタカバーの下面斜視図である。
【図２２】上側インナカバーへ設置される前の上側アウタカバーの下側斜視図である。
【図２３】図２０の上側アウタカバーの上側斜視図である。
【図２４】ユーザの体の上側四肢への末梢摂動を生じさせるためにユーザの手、腕及び肩に振動を伝えるためにユーザによってつかまれる振動フィットネスボールを示す。
【図２５】ユーザの体の第一部分に振動圧力を与えるためにフロアマットとユーザの体の第一部分との間に配置された振動フィットネスボールを示す。
【図２６】ユーザの体の第二部分に振動圧力を与えるためにフロアマットとユーザの体の第二部分との間に配置された振動フィットネスボールを示す。
【図２７】ユーザが壁に対して上下方向に動くことでユーザの背中のさまざまな箇所に振動圧力を与えるために壁とユーザの背中との間に配置された振動フィットネスボールを示す。
【図２８】図１−２３のフィットネスボールの動作を制御するための電子回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１には球状のフィットネスボール１００の上面斜視図が、図２にはその下面斜視図が示されている。フィットネスボールは、下（第一）半球体１１０と、上（第二）半球体１１２とを含む。下半球体及び上半球体は、赤道平面（equatorial plane）１１４に沿って結合されている。本明細書において、赤道平面から最も遠い下半球体の部分をフィットネスボールの下極１１６と称する。また、赤道平面から最も遠い上半球体の部分をフィットネスボールの上極１１８と称する。
【００１２】
図３Ａにはフィットネスボール１００の外側の特徴部分の正面立体図が、図３Ｂにはその側面立体図が、図３Ｃにはその上面図が、図３Ｄにはその下面図が示されている。図示の実施形態において、フィットネスボールは、直径が約５インチであり、ボールの上極１１８及び下極１１６において僅かに平坦である。直径は別の実施形態において変化させてよい。例えば、他の実施形態において直径は３インチから６インチの範囲でもよい。
【００１３】
図４は、フィットネスボール（球体）１００の部品の分解図を示す。図４の左側に示すように、下半球体１１０は硬い半−半球状の(semi-hemispherical)下側インナシェル１２０、及びフレキシブルな下側アウタカバー１２２を含む。
【００１４】
下半球体１１０は、球体の下極１１６における下側インナシェル１２０の開口（貫通穴）１３２（図９に示す）に配置された電源アダプタジャックアセンブリ１３０をさらに含む。
【００１５】
下半球体１１０は、第一バレルジャック１４０及び第二バレルジャック１４２をさらに含む。図５に２つのバレルジャックの拡大図を示す。各バレルジャックは一体型配線ピグテール１４４を有し、これらは図４、図５及び他の図において断ち切られた状態で示されている。バレルジャックからの導体は、図２８を参照して以下に記載する概略的な電気回路図にしたがって従来の方法で他の部品の間を経由して接続される。例えば、第一バレルジャックは電源アダプタジャックアセンブリ１３０に電気接続される。本明細書に記載のバレルジャックは、バレルプラグ（下記参照）と交換可能である。
【００１６】
下半球体１１０は、円筒状プロファイルを有する電気モータ１５０をさらに含む。第一偏心質量１５２及び第二偏心質量１５４は、共通のモータシャフト１５６におけるモータの対向端部においてモータに結合される。第一下側弓形ブッシング１６０と第二下側弓形ブッシング１６２がモータと下側インナシェルの構造との間に配置されるよう、モータが下側インナシェル１２０内に位置決めされる。モータは、第一弓形ストラップ１７０及び第二弓形ストラップ１７２によって下側インナシェルに固定される。弓形ストラップは、複数のねじ１７４（例えば４つのねじ）によって下側インナシェルに結ばれる。各第一弓形上側ブッシング１８０及び各第二弓形上側ブッシン具１８２は、ストラップとモータの間に配置される。図示の例では、上側ブッシングと下側ブッシングの各々は、圧縮性のゴム又は別の適宜のエラストマー材料を備える。モータが下側インナシェルに固定されると、モータが下側インナシェルに対して動かないようにモータが下側インナシェルに固定して取り付けられることを確実にするために、ブッシングが圧縮される。モータは、図２８の概略図に示されるように第二バレルジャック１４２に接続された２つの電源線１９０をさらに含む。
【００１７】
図４において右側に示されるように、上側半球体１１２は、硬い半−半球状の上側インナシェル２００、及びフレキシブルな上側アウタカバー２０２を含む。上側半球体は、スイッチアクチュエータ２０４をさらに含む。上側半球体が組み立てられると、スイッチアクチュエータは上極１１８において上側インナシェルの中心穴２０６に挿入される。
【００１８】
上半球体１１２は、第一バレルプラグ２１０及び第二バレルプラグ２１２をさらに含む。図６にバレルプラグの拡大図を示す。各バレルプラグは一体型配線ピグテール２１４を有し、これらは図４、図６及び他の図において断ち切られた状態で示されている。バレルプラグからの導体は、図２８を参照して以下に記載する概略的な電気回路図にしたがって従来の方法で他の部品の間を経由して接続される。以下に記載するように上半球体が下半球体１１０に結合されると、第一バレルプラグは第一バレルジャック１４０に係合して電源アダプタジャックアセンブリ１３０を回路基板アセンブリに電気接続し、第二バレルプラグは第二バレルジャック１４２に係合して電気モータ１５０を回路基板アセンブリに電気接続する。
【００１９】
上半球体１１２は、回路基板アセンブリ２２０をさらに含む。図５の拡大図に示すように、回路基板アセンブリは円形のプリント回路基板（ＰＣＢ）２２２を含む。プッシュボタンスイッチ２２４がＰＣＢの中央に搭載され、スイッチアクチュエータ２０４と整列される。上半球体が組み立てられると、スイッチアクチュエータがプッシュボタンスイッチに機械的に結合されて、アクチュエータが手動で係合されたときにプッシュボタンスイッチが選択的に作動される。ＬＥＤ支持リング２３０がＰＣＢに搭載され、ＰＣＢ上で中央に配置される。複数の発光ダイオード（ＬＥＤｓ、以下、複数のＬＥＤを「ＬＥＤｓ」と記載する場合がある）２４０Ａ−Ｈ（例えば８つのＬＥＤｓ）が、支持リングに搭載され、ＰＣＢに電気接続される。ＬＥＤｓはサポートリングの周りしたがってＰＣＢの中心の周りで等間隔で離れて（例えば４５度の角度の間隔で離れて）配置される。８つのＬＥＤｓは、上側インナシェル２００において対応する複数の貫通穴２５０と整列されている。貫通穴は中心穴２０６を囲む。回路基板アセンブリは複数のねじ２５２（例えば３つのねじ）によって上側インナシェルに固定される。ねじは、対応する複数のＰＣＢ支持柱２５４（図１３）内の穴２５６に係合する。ＰＣＢが上側インナシェルに固定されると、各ＬＥＤは貫通穴のそれぞれの中に延びる。図示の実施形態では、ＬＥＤ２４０Ａは作動すると赤い光を発し、ＬＥＤｓ２４０Ｂ−Ｅは作動すると緑の光を発し、ＬＥＤｓ２４０Ｆ−Ｈは作動すると青い光を発する。追加の又はより少ないＬＥＤｓ及び異なる色のインジケーションを用いることもできる。上側インナシェルの中心穴は、スイッチアクチュエータ２０４を受け入れる円形のリッジ構造２５８（図１３）によって囲まれる。
【００２０】
上側半球体１１２は、バッテリコンパートメントベース２６４とバッテリコンパートメントカバー２６６の間に収容されたバッテリセルパック２６２を含むバッテリアセンブリ２６０をさらに含む。２つの導体２６８が、バッテリセルパックから延び、従来の方法でプリント回路基板２２２に電気接続される。バッテリコンパートメントベースとバッテリコンパートメントカバーは互いに留められる。バッテリアセンブリは、複数のねじ２７０（例えば４つのねじ）によって上側インナシェルに固定される。ねじは、対応する複数のバッテリ支持柱２７２（図１３）内の穴２７４に係合する。
【００２１】
図示の実施形態では、バッテリアセンブリ２６０のバッテリセルパック２６２は、一連に電気接続された３つのバッテリセル（非図示）を含む。例えば、一実施形態においては、バッテリパックが公称出力電圧１１．１ボルトを与えるよう、各バッテリセルは３．７ボルトリチウムイオンバッテリを備える。そのようなバッテリパックは多くの製造元から市販されており、しばしば１２ボルトバッテリパックと示されている。一実施形態において、バッテリパックは約２，６００ミリアンペアアワー（ｍＡｈ）のストレージ容量を有する。
【００２２】
図示の実施形態では、下側インナシェル１２０及び上側インナシェル２００は市販のＡＢＳ材料又は他の適宜の硬質プラスチック材料を用いて作製される。例えば、プラスチック材料は、半球状の外形を作製するため、ならびに、下側インナシェルについて図８及び図１０に示す内側支持構造及び上側インナシェルについて図１１及び図１３に示す内側支持構造を作製するために、射出成形される。下側アウタカバー１２２及び上側アウタカバー２０２は、ユーザがフィットネスボールを容易につかむことができるような凹凸のある軟らかいつかみ心地のポリマー膜を提供する市販の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を用いて作製される。特定の実施形態では、アウタカバーは魅力的な美的価値のある見た目を与えるよう色づけ及び設計される。
【００２３】
図８に示すように、下側インナシェル１２０は下側合わせ面３００を有する。下側合わせ面は下側インナシェルの下側ベース平面を画定する。図１１に示すように、上側インナシェル２００は上側合わせ面３１０を有する。上側合わせ面は上側インナシェルの上側ベース平面を画定する。２つの半球体が係合されて球体を形成すると、赤道平面と２つのベース平面が一致又はほぼ一致するよう、２つの合わせ面が球体の赤道平面１１４（図１及び図２）で直面する。
【００２４】
下側インナシェル１２０の下側合わせ面３００は、円形の外周３２０を含む。図示の実施形態では、外周の半径は約２．４２インチである。下側インナシェルの合わせ面は円形の内周３２２を有し、その半径は約２．２９インチである。合わせ面において、外周と内周の間のほぼ中ほど（例えば、外周から径方向内側に約０．０４３インチ）に周溝３２４が形成されている。溝は、合わせ面からの深さが約０．０４７インチで、径方向の幅が約０．０４７インチである。下側インナシェルは、円形の内周から延びるおおまかに半球状の内面３２６を有する。下側インナシェルの内面は、おおまかに半球状であるものの、下側インナシェルの外面が異なる高度を有することを考慮してもおおまかに一定のシェル厚さを維持するよう、内径がさまざまである。異なる外面の高度については以下に記載する。複数の支持構造（これについても以下に記載する）が、下側インナシェルの内面から上方に延びる。
【００２５】
上側インナシェル２００の上側合わせ面３１０は円形の外周３４０及び円形の内周３４２を有する。外周の半径は約２．４２インチであり、内周の半径は約２．３２インチである。周リッジ３４４は、外周から径方向内側に約０．０４７インチの位置において合わせ面から延びている。リッジの高さは約０．０４７インチであり、径方向の幅が約０．０３９インチである。合わせ面は、リッジから約０．１２インチ内側に内周へと延びる。上側インナシェルは、円形の内周から延びる半球状内面３４６を有する。上側インナシェルの内面は、おおまかに半球状であるものの、上側インナシェルの外面が異なる高度を有することを考慮してもおおまかに一定のシェル厚さを維持するよう、内径がさまざまである。異なる外面の高度については以下に記載する。複数の支持構造（これについても以下に記載する）が、上側インナシェルの内面から下方に延びる。
【００２６】
上半球体１１２が下半球体１１０と合わせられると、上側インナシェル２００の合わせ面３１０の周リッジ３４４が下側インナシェル１２０の周溝３２４と係合して、上側インナシェルと下側インナシェルの間にとまり摩擦ばめを与える。
【００２７】
下側インナシェル１２０は、下側合わせ面３００の外周３２０の周りに等間隔を空けて配置された複数（例えば四つ）の半円筒状係合支持体３６０を含む（例えば、支持体は約９０度の間隔で離隔する）。各係合支持体は、支持体の外端から径方向内向きに延びる各自の貫通穴３６２（図８では２つのみ示されている）を有する。各係合支持体の外面３６４は、セルフタッピングねじ３６６（図８では２つのみ示されている）の頭部の厚みの少なくとも一部を収容するために、下側インナシェルの合わせ面の外周から短い距離（例えば約０．０４インチ）だけ凹んでいる。各係合支持体の内端は、合わせ面の内周３２２から内向きに短い距離だけ伸びて、補強リブ３６８の上部を形成する。各係合支持体は、係合支持体の各貫通穴の中心が下側合わせ面の下側ベース平面内に（例えば、下半球体１１０と上半球体１１２の接合部における赤道平面１１４に）位置するように配置される。貫通穴は、ねじのねじ山を収容するとともにねじ山のためのクリアランスを提供するような寸法を有する。
【００２８】
図１１に示すように、上側インナシェル２００は、上側インナシェルの上側合わせ面３１０の内周３４２の周りにおいて等間隔で離隔した（例えば９０度の間隔を空けて配置された）複数の係合リブ３７０（例えば４つのリブ）を含む。各係合リブ３７０の上側円筒部３７２は、ねじ３６６（図８）のねじ山を収容するとともにねじ山と係合する寸法の直径を有する貫通穴３７４（図１１には２つのみ示されている）を含む。各係合リブの外面３７６は上側合わせ面の内周３４２から内側に凹んでいる。各半円筒状の凹部３７８が、各リブの近くにおいて上側合わせ面に形成されている。係合リブの凹んだ面と半円筒状の凹部によって、下半球体１１０と上半球体１１２とが係合したときに下側インナシェル１２０の係合支持体３６０の各々のためのクリアランスを提供する。図示した例では、各係合リブは、外部に配置された空洞３８０を有する。この空洞は、射出成形工程を容易にするために、係合リブにおける成形材の厚さを減少させる。
【００２９】
２つの半球体１１０、１１２が係合すると、下側インナシェル１２０の各貫通穴３６２が上側インナシェル２００の各貫通穴３７４と整列する。各ねじ３６６が下側インナシェルの各貫通穴を通すように位置付けられて、対応する上側インナシェルの整列した貫通穴の内面と係合する。
【００３０】
図８に示すように、複数の半円筒状の通気口４００（例えば１２個の開口、図ではそのうちの２つに符号を付している）が下側インナシェル１２０の下側合わせ面３００内に形成されている。隣接する貫通穴３６２間の下側合わせ面の各９０度セグメントに、３つの半円筒状の通気口が位置付けられている。図１１に示すように、対応する複数の半円筒状通気口４０２（例えば１２個の開口、図ではそのうちの２つに符号を付している）が上側インナシェル２００の上側合わせ面３１０内に形成されている。隣接する貫通穴３７４間の上側合わせ面の各９０度セグメントに、３つの半円筒状の通気口が位置付けられている。複数の通気口は、隣接する通気口又は隣接する貫通穴からほぼ等しい角度で間隔をあけて配置されている。例えば、図示した実施形態では、複数の半円筒状の通気口は約２２．５度の間隔を空けて配置されている。下半球体１１０と上半球体１１２が係合して完成した球体が形成されると、２つの半球体の半円筒状の通気口が整列して、赤道平面１１４において完成した球体の内部への円筒状の通気口を形成する。通気口により、モータ１５０及び電子機器により生じた熱を球体内部から逃がすことができる。
【００３１】
図８に示すように、下側インナシェル１２０は、下側インナシェルの内面３２６の周りに長方形パターンで間隔を空けて配置された４つの円筒状の下側アライメント柱４２０を含む。各下側アライメント柱は、内面から、下側インナシェルの下側合わせ面３００によって画定される下側ベース平面に向かって延びる。下側アライメント柱は、下側ベース平面に対して垂直である。各下側アライメント柱は、六角形の内面４２２を形成するために中空である。各アライメント柱の上側（露出した）端部のそれぞれにおいて、各アライメント柱の内面の内径は対向する平坦面間で約５ミリメートルである。各アライメント柱の内面は、アライメント柱が下側インナシェルの内面と交差する各下側端部において内径がより小さくなるようテーパ状になっている。
【００３２】
図１１に示すように、上側インナシェル２００は、上側インナシェルの内面３４６の周りに長方形パターンで間隔を空けて配置された４つの円筒状の上側アライメント柱４３０を含む。各上側アライメント柱は、内面から、上側インナシェルの上側合わせ面３１０によって画定される上側ベース平面に向かって延びる。上側アライメント柱は、上側ベース平面に対して垂直であり、上側ベース平面から約６ミリメートル超えて延びる。各上側アライメント柱は円筒状の外面４３２を有し、その外径は、下側アライメント柱４２０の内面４２２の内径よりもわずかに小さい。各上側アライメント柱は、上側アライメント柱が上側インナシェルの内面と交差する位置に近づくにつれてより大きい外径を有するよう逆テーパ状(tapers outward)になっている。下半球体１１０と上半球体１１２が係合すると、各上側アライメント柱の各外面が下側アライメント柱の各内面と係合するよう、各上側アライメント柱の延長部分が対応する中空の下側アライメント柱内へとスライドする。アライメント柱同士の係合により、２つの半球体同士が正しく整列することをさらに確実にする。
【００３３】
図１０に示すように、下半球体の下側インナシェル１２０は、穴１３２に近接して配置された２つの電源アダプタ支持体５００を含む。各支持体は、電源アダプタジャックアセンブリ１３０（図４）の係合面が下側インナシェルの外面とほぼ面一となるよう電源アダプタジャックアセンブリ１３０を下側インナシェルに固定するために、ねじ（図示せず）を受け入れる円形穴５０２を含む。
【００３４】
下側インナシェル１２０は、下側インナシェルの内面３２６から、下側合わせ面３００によって画定される下側ベース平面に向かって延びる第一ジャック支持体５１０及び第二ジャック支持体５１２をさらに含む。各ジャック支持体は、第一バレルジャック１４０及び第二バレルジャック１４２（図４及び図５）のそれぞれの各円筒状ボディを収容するような寸法に形成されたおおまかに円筒状の内側穴５２０を含む。各ジャック支持体は、各バレルジャックの一体型配線ピグテール１４４を内側穴から外に出すためのクリアランスを提供する垂直スロット５２２を含む。図５に示すように、各バレルジャックは、円筒状のジャック支持体の上端５３２の上に置かれるショルダ部５３０を有する。円筒状のジャック支持体の高さは、ジャックの筒部(barrel)が円筒状のプラグ支持体の穴内に完全に挿入された時にショルダ部の露出外面５３４が下側インナシェルの下側合わせ面３００とほぼ同一平面上に配置されるよう、バレルジャックのショルダ部の厚さと合わせて選択される。
【００３５】
図１１に示すように、上側インナシェル２００は、上側インナシェルの内面３４６から、上側合わせ面３１０によって画定される上側ベース平面に向かって延びる第一プラグ支持体５４０及び第二プラグ支持体５４２をさらに含む。各プラグ支持体は、第一バレルプラグ２１０及び第二バレルプラグ２１２（図４及び図６）のそれぞれの各円筒状ボディを収容するような寸法に形成されたおおまかに円筒状の内側穴５５０を含む。各プラグ支持体は、各バレルプラグの一体型配線ピグテールを内側穴から外に出すためのクリアランスを提供する垂直スロット５５２を含む。図６に示すように、各バレルプラグは、円筒状のプラグ支持体の下端５６２の上に置かれるショルダ部５６０を有する。円筒状のプラグ支持体の高さは、プラグの筒部(barrel)が円筒状のプラグ支持体の穴内に完全に挿入された時にショルダ部の露出外面５６４が上側インナシェルの上側合わせ面とほぼ同一平面上に配置されるよう、バレルプラグのショルダ部の厚さと組み合わせて選択される。上側インナシェルのプラグ支持体と下側インナシェルのジャック支持体は、上側アライメント柱４３０と下側アライメント柱４２０を係合させることによって２つの半球体１１０、１１２が整列したときに、上半球体のバレルプラグが下半球体のバレルジャック１４０、１４２と係合して２つの半球体同士を電気接続するよう、各シェル内に位置決めされる。
【００３６】
図１４及び図１５において、電気モータ１５０をより詳しく示す。図示した実施形態では、モータは、中国深セン市にあるShenzen Shunding Motor社から市販されているモデル番号YXN2924D009のＤＣ電気モータを備える。モータは、円筒状の外径が約２３ミリメートルであり、全シャフト長が約１０５ミリメートルである。
【００３７】
モータ１５０は、図８及び図１０に示すモータ支持フレーム６００内に置かれる。モータ支持フレームは、下側インナシェル１２０の内面３２６から延びる。モータ支持フレームは、第一内側リブ６０２及び第二内側リブ６０４を含む。図示した実施形態では、各内側リブは、交差リブと相互接続された２つの離隔リブ壁からなる合成リブであり、これにより、射出成形工程を容易にするために、より薄い部品を用いてより厚みのあるリブの強度を提供する。各内側リブは、モータの外周に実質的に一致する弓形上面６０６を有する。第一及び第二下側弓形ブッシング１６０、１６２の各々は、モータの外周と上記弓形上面の間において各内側リブの弓形上面の上に配置される。
【００３８】
支持フレーム６００は、第一端リブ６１０及び第二端リブ６１２をさらに含む。各端リブは、各弓形部６１６を有する各上面６１４を有する。第一端リブの弓形部は、モータ１５０の第一端に近接する第一モータベアリング６２０（図１４）の外周と一致する。第二端リブの弓形部は、モータの第二端に近接する第にモータベアリング６２２（図１５）の外周と一致する。第一端リブの上面は２つの半−半球状ノッチ６３０を含む。各ノッチは、モータの第一端にある各突出部６３２を収容する。突出部とノッチの係合によって、モータのボディの支持フレームに対する回転が防止される。第二端リブの上面は、図１５に示すモータの筐体の第二端上の一対のねじ６３６の頭部のためのクリアランスを提供する一対の水平部６３４を含む。これらのねじはモータの構造の一部である。
【００３９】
モータ１５０は、第一及び第二弓形取付ストラップ１７０、１７２ならびに４つのねじ１７４（図４）を介して支持フレーム６００に固定される。各ねじは、第一内側リブ６０２及び第二内側リブ６０４の各端部に近接する支持フレームの各内側穴６５０と係合する。上記したように、第一及び第二上側弓形ブッシング１８０，１８２の各々は、モータの外周と各取付ストラップとの間に配置される。図２０に示すようにモータが支持フレームに固定されると、下側弓形ブッシング１６０，１６２と上側弓形ブッシング１８０，１８２がモータの外周に押し付けられて、モータを支持フレームと取付ストラップとの間にモータがしっかりと固定される。これにより、モータと下側インナシェルの間の相対移動なく、モータの振動（以下に説明する）が下側インナシェル１２０に直接伝わることとなる。上述のように下側インナシェルと上側インナシェル２００とがしっかりと相互接続されていることで、モータの振動が振動ボール１００の下半球体１１０及び上半球体１１２の両方に確実に伝わる。
【００４０】
上述のように、モータ１５０はシャフト１５６を含む。シャフトは、第一モータベアリング６２０を通って延びる第一端部６６０と、第二モータベアリング６２２を通って延びる第二端部６６２と、を有する。図示した実施形態では、シャフトの半径は訳５．８ミリメートルである。第一偏心質量１５２はシャフトの第一端部に固定される。第二偏心質量１５４はシャフトの第二端部に固定される。
【００４１】
図示した実施形態では、各偏心質量１５２，１５４は円筒形状の弓形部分として形成される。例えば、図示した実施形態では、円筒形状は半径が約２１ミリメートルであり、厚さが約１１ミリメートルである。各偏心質量は円筒形状の１５０度セグメント６７０によって形成される。各偏心質量は、モータのシャフトにぴったりはまるために、外半径(outer radius)が約７．５ミリメートルで、内半径(inner radius)が約５．８ミリメートルである中心カラー６７２を有する。各偏心質量は、モータシャフトの各端部上に圧入され、偏心質量をシャフトにスポット溶接することによって又は偏心質量のカラー内に位置決めねじ（図示せず）を用いることによってシャフトに固定される。図示した実施形態では、各偏心質量は、ステンレススチールを備えるとともに、重量（質量）が約３６−４０グラムである。図示するように、二つの質量は互いに整列していることが好ましく、これにより質量の回転によって生じた偏心的な力がシャフトに対して同じ径方向に向くこととなる。
【００４２】
上述のように、モータ１５０の電源線１９０は第二バレルジャック１４２（図１６）の一体型配線ピグテールに電気接続される。２つの半球体１１０、１１２が相互接続されると、第二バレルプラグ２１２によって、第二バレルジャックが回路基板アセンブリ２２０に接続されて、モータに電力が供給される。以下に図２８の回路図に関して記載するように、回路基板アセンブリのプリント回路基板２２２上の部品が、プッシュボタンスイッチ２２４の動作に応じてモータの動作を制御する。プッシュボタンは、回路を作動及び停止させるためにスイッチアクチュエータ２０４の手動操作に応じて選択的に閉じられる。回路作動時にスイッチをさらに閉じることによって、フィットネスボール１００の動作モード（例えば振動数）が選択される。図示の例では、フィットネスボールは３つの動作モードを有し、各動作モードに対応する振動数を選択的に生む。以下に記載するように、プリント回路基板上の電気回路は、ＬＥＤｓ２４０Ａ〜Ｈによって与えられる表示を制御する。ＬＥＤ表示には、オン−オフ表示、バッテリ状態及び選択された動作モードが含まれる。ＬＥＤｓはまた、フィットネスボールが電源アダプタに接続されてバッテリが充電されていることも表示する。
【００４３】
図１６に示すように、モータ１５０は球状のフィットネスボール１００の中心付近に配置される。図１６において取付ねじ１７４（図４）は示していない。上側インナシェル２００内のバッテリアセンブリ２６０（図１７）の質量を少なくとも部分的に補うために、モータは、下側インナシェル１２０内へ短い距離オフセットされる。モータ及び偏心質量はバッテリアセンブリ及び回路基板アセンブリ２２０よりも重いものの、モータの赤道平面１１４に対する重心のモーメントアームは、上側インナシェル内の部品の赤道平面に対する重心のモーメントアームよりも、短い。しがたって、球体ボールのおおまかな重心は赤道平面に近く、これにより球体ボールは下極１１６と上極１１８の間の軸（図示せず）に沿ってほぼバランスがとれている。図１６及び１７に示すように、部品は、各半球体内で他の２つの直交軸に沿ってほぼ中心に配置される。したがって、ユーザが球体ボールをつかんだときに、球体ボールの認知可能なバランスが、ボールの配向に関わりなく似たものとなる。
【００４４】
２つの偏心質量１５２，１５４は、赤道平面１１４に近い軸（例えばモータシャフト１５６）の周りで回転する。偏心質量の回転により、モータが振動する。振動は、モータ支持フレーム６００を介して下側シェルに連結される。図１８に示すように上側アウタシェルと下側インナシェルが相互接続されると、下側インナシェルと上側アウタシェルの強固な相互接続によって振動が上側インナシェルに連結される。したがって、ボール構造の全体に振動が生じる。おおまかに中心に配置された質量及び振動軸の位置によって、フィットネスボール１００は全ての配向において似た振動効果を与える。
【００４５】
モータ１５０、バッテリアセンブリ２６０及び他の内部部品に支持体を提供することに加えて、２つのインナシェル１２０、２００の内部構造は、２つのシェルが相互接続されたときにかなりの重量（例えば最大約３００ポンド）を支持することができるよう追加の補強リブを含む。
【００４６】
図１９は、図１８の組み立てられた下側インナシェル１２０及び上側インナシェル２００であり、上側インナシェルは点線で示し透明に表すことで、上側インナシェル内におけるバッテリアセンブリ２６０、回路基板アセンブリ２２０（プリント回路基板２２２及びＬＥＤ支持リング２３０を含む）及びスイッチアクチュエータ２０４の位置関係を示している。
【００４７】
図９に示すように、下側インナシェル１２０の外面７００は、下側合わせ面３００に対応する下側ベース平面に近接して配置された隆起した材料からなる赤道リング７０２を有する。複数のテーパ状の隆起面セグメント７０４が、赤道リングから下極１１６に向かって延びる。テーパ状の隆起面セグメントは、各端部７０６において、下極から選択された距離はなれた位置で終わる。テーパ状の隆起面セグメントは、交互配列した非隆起面セグメント７１０によって角度をつけて互いに間隔をあけて配置されている。図示の実施形態では、外面は８つの隆起面セグメント及び各々の角度幅が約２２．５度である８つの非隆起面セグメントを有する。非隆起面セグメントは、下極を囲む外面の平坦部７１２において出会う。電源アダプタジャックアセンブリ１３０（図４）のための開口１３２が、平坦面部のほぼ真ん中に配置される。上で簡潔に説明したように、下側インナシェルの外面と内面の間の厚さが隆起面セグメントと非隆起面セグメントの下において実質的に同じになるよう、下側インナシェルの内面３２６の直径はさまざまである。
【００４８】
図９及び１０に示すように、上側インナシェル２００の外面７２０は、上側インナシェルの上側合わせ面３１０によって画定される上側ベース平面に近接して配置された隆起した材料からなる赤道リング７２２を有する。複数のテーパ状の隆起面セグメント７２４が、赤道リングから上極１１８に向かって延びる。テーパ状の隆起面セグメントは、各上端部７２６において、上極から選択された距離はなれた位置で終わる。ＬＥＤｓのための貫通穴２５０が各上端部の付近でテーパ状の隆起面セグメントを通って延びる。テーパ状の隆起面セグメントは、交互配列した非隆起面セグメント７３０によって角度をつけて互いに間隔をあけて配置されている。上極を囲む外面の部分７３２もまた隆起していない。隆起した環状リング７３４が、上極において中心穴２０６の周囲に配置される。図示の実施形態では、隆起環状リングは外径が約１６ミリメートルで、内径が約１０．１ミリメートルである。図示の実施形態では、外面は８つの隆起面セグメント及び各々の角度幅が約２２．５度である８つの非隆起面セグメントを有する。上で簡潔に説明したように、上側インナシェルの外面と内面の間の厚さが隆起面セグメントと非隆起面セグメントの下において実質的に同じになるよう、上側インナシェルの内面３４６の直径はさまざまである。
【００４９】
図２０及び２１に示すように、図示の実施形態の下側アウタカバー１２２はおおまかに半球状である。下側アウタカバーのエラストマー材料が、半球体のベースの周囲に延びて、ベース面７５２に近接して配置された材料からなる赤道バンド７５０を形成する。ベース面は、下側アウタカバーが下側インナシェルに取り付けられたときに、下側インナシェル１２０の下側合わせ面３００とおおまかに同一面内に配置される。下側アウタカバーは複数のテーパ状の開口領域７５４を有し、開口領域７５４においてはエラストマー材料は除去され、したがって開口領域と交互に配列された材料が除去されていないテーパ状のセグメント７５６を形成する。図示の実施形態では、８つの開口領域及び８つのテーパ状セグメントが半球体の周囲に形成される。各開口領域及び各セグメントの球体の周囲における角度幅が約２２．５度となるよう、除去された材料の量及び残っている材料の量は領域内において似ている。除去されていない材料のセグメントは、材料からなる赤道バンドから変位した各端部において相互接続されて、カバーの外面上で下極凹面７６２の周囲で材料からなる下側極リング７６０を形成する。図示の実施形態では、下側極凹面の直径は約３５ミリメートルである。下側極凹面は、円形の情報表示ラベル（図示せず）を収容する寸法に形成されている。下側極凹面は、直径が約８ミリメートルの下側極開口７６４を囲む。
【００５０】
下側アウタカバー１２２は、材料が除去されていない複数のテーパ状セグメント７５６の各々の内面７７２を含む球状の内面７７０（図２０）を有する。テーパ状セグメントの内面は、下側アウタカバーが下側インナシェルの上にぴったりとはまるよう、下側インナシェル１２０の外面７００の湾曲とほぼ同じになるよう選択された球状の湾曲を有する。下側アウタカバーの８つのテーパ状のセグメントの内面は、カバーのベース面７５２まで延びない。したがって、赤道バンド７５０の内面７７４はテーパ状のセグメントの内面に対して凹んでいる（下側アウタカバーの内側から見た場合に外側に変位している）。下側アウタカバーのテーパ状のセグメントの内面は、下側アウタカバーが下側インナシェル１２０の上に位置付けられたときに下側アウタカバーのテーパ状のセグメントの内面が下側インナシェルの外面７００の非隆起面セグメント７１０（図９）にぴったりとはまるような寸法に形成されている。下側インナシェルの隆起面セグメント７０４は、下側アウタカバーの開口領域７５４内に部分的に延びる。したがって、下側アウタカバー及び下側インナシェルは、下側アウタカバーが下側インナシェルに対して回転できないよう相互に係止される。下側アウタカバーは適宜の接着剤によって下側インナシェルに固定される。
【００５１】
下側アウタカバー１２２は、ベース面７５２に形成された、第一の直径を有する第一の複数の半円状のノッチ（例えば４つのノッチ）７８０と、第二の直径を有する第二の複数の半円状のノッチ（例えば１２個のノッチ）７８２と、を含む。下側アウタカバーが下側インナシェル１２０に取り付けられると、第一の複数のノッチは貫通穴３６２と整列してねじ３６６のためのクリアランスを提供する。第二の複数のノッチは下側インナシェルの通気口４００と整列する。
【００５２】
図２２及び２３に示すように、図示の実施形態では上側アウタカバー２０２はおおまかに半球状であり、そのエラストマー材料が半球体のベースの周囲で延びて、ベース面８０２に近接して配置された材料からなる赤道バンド８００を形成する。
ベース面は、上側アウタカバーが上側インナシェルに取り付けられたときに、上側インナシェル２００の上側合わせ面３１０とおおまかに同一面内に配置される。上側アウタカバーは複数のテーパ状の開口領域８０４を有し、開口領域８０４においてはエラストマー材料は除去され、したがって開口領域と交互に配列された材料が除去されていないテーパ状のセグメント８０６を形成する。図示の実施形態では、８つの開口領域及び８つのテーパ状セグメントが半球体の周囲に形成される。各開口領域及び各セグメントの球体の周囲における角度幅が約２２．５度となるよう、除去された材料の量及び残っている材料の量は領域内において似ている。除去されていない材料のセグメントは、材料からなる赤道バンドから変位した各端部において相互接続されて、上極穴８１２の周囲で材料からなる上側極リング８１０を形成する。図示の実施形態では、上極穴の直径は約１６ミリメートルである。上極穴は、上側インナシェル２００の隆起環状リング７３４の外径に対応する寸法に形成されている。
【００５３】
上側アウタカバー２０２は、材料が除去されていない複数のテーパ状のセグメント８０６の各々の内面８３２を含む球状の内面８３０を有する。テーパ状のセグメントの内面は、上側アウタカバーが上側インナシェルの上にぴったりとはまるよう、上側インナシェル２００の外面７２（図１２）０の湾曲とほぼ同じになるよう選択された球状の湾曲を有する。上側アウタカバーの８つのテーパ状のセグメントの内面は、ベース面８０２まで延びない。したがって、赤道バンド８００の内面８３４はテーパ状のセグメントの内面に対して凹んでいる（上側アウタカバーの内側から見た場合に外側に変位している）。上側アウタカバーのテーパ状のセグメントの内面は、上側アウタカバーが上側インナシェルの上に位置付けられたときに上側アウタカバーのテーパ状のセグメントの内面が上側インナシェルの外面の非隆起面セグメント７３０（図１２）にぴったりとはまるような寸法に形成されている。上側インナシェルの隆起面セグメント７２４は、上側アウタカバーの開口領域８０４内に部分的に延びる。上側アウタカバー及び上側インナシェルは、上側アウタカバーが上側インナシェルに対して回転できないよう相互に係止される。上側アウタカバーは適宜の接着剤によって上側インナシェルに固定される。上側アウタカバーが上側インナシェル上に位置付けられると、上側インナシェルの隆起面セグメントの上端部にある貫通穴２５０が上側アウタカバーの開口領域を介して露出する。
【００５４】
上側アウタカバー２０２は、ベース面８０２に形成された、第一の直径を有する第一の複数の半円状のノッチ（例えば４つのノッチ）８４０と、第二の直径を有する第二の複数の半円状のノッチ（例えば１２個のノッチ）８４２と、を含む。上側アウタカバーが上側インナシェル２００に取り付けられると、第一の複数のノッチは貫通穴３７４（図１１）と整列してねじ３６６（図８）のためのクリアランスを提供する。第二の複数のノッチは上側インナシェルの通気口４０２（図８）と整列する。
【００５５】
カバーとインナシェルが相互接続するので、フィットネスボール１００がねじられたときに接着材がせん断力に耐える必要がない。アウタカバーの除去されていない材料の凹凸のある表面は、つかみ面を提供する。２つのカバーの除去された（開口した）部分の縁は、追加のつかみ構造を提供する。凹凸のあるつかみ面と材料の縁との両方により、フィットネスボールをボールの振動時につかむことを容易にする。
【００５６】
図示の実施形態では、下側アウタカバー１２２及び上側アウタカバー２０２は、ユーザがフィットネスボールを容易につかむことができるような凹凸のある軟らかなつかみ心地のポリマー膜を提供する市販の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を組み込む。上で簡潔に説明したように、アウタカバーは、魅力的な美的価値のある見た目を与えるように色づけ及び設計される。例えば、アウタカバーのテーパ状の開口領域７５４、８０４は、インナシェル１２０、２００の下層の外面を露出させる。シェルの外面の暗い色（例えば黒）は、アウタカバーの明るい色と対照的な色となる。
【００５７】
上で簡潔に説明したように、プリント回路基板２２２上のプッシュボタンスイッチ２２４は、電源をオンにするため及びモータ１５０を３つの振動数に対応する３つの回転速度のうちの１つで回転させるために、選択された回数閉じられる。一実施形態では、３つの振動数は、バッテリセルパック２６２内のバッテリセルがフル充電されているときに約２，７００ＲＰＭ、４，０８０ＲＰＭ及び５，５２０ＲＰＭのモータの回転数にそれぞれ対応する約４５Ｈｚ、６８Ｈｚ及び９２Ｈｚとなるよう選択される。回転速度はモータに印加されるパルス変調電圧を調整することによって生じる。一の試験では、振動フィットネスボールが生成した振動の大きさ（amplitude）は、４５Ｈｚで約７．０ｇ、６８Ｈｚで約１４．１ｇ、９２Ｈｚで約２５．５ｇであった。試験では、振幅は、上極１１８と下極１１６の間の極軸に沿って測定したときと極軸に直交する軸に沿って測定したときとで類似していることがさらに示され、したがって振動フィットネスボールの硬いインナシェルが、振動をボールの外面上にわたってほぼ均等に分配することが示唆された。回転速度及び結果として得られる振動数は、バッテリセルパック内のバッテリセルの充電レベルによって変化する。さらなる実施形態では、他の振動数を選択してもよい。さらに、他の実施形態では、３つよりも多くの振動数を選択できるようにしてもよい。
【００５８】
例えば図２４に示すように振動フィットネスボール１００がユーザによってつかまれると、外部の表面上の振動がアウタカバー１２２，２０２を介してユーザの手、腕及び肩に伝わる。振動はユーザの体の上肢への抹消摂動(peripheral perturbation)を生じさせる。この摂動により、ユーザの肩の肩甲上腕関節と肩甲胸郭関節のスタビライザの筋紡錘への神経性ドライブが増大する。振動によって生じた増大した神経性ドライブにより、関節の安定性及び全体的な神経筋制御が促進され、これにより損傷が潜在的に減少し、性能が最適化され、そして快復経過の速度が速まる。
【００５９】
振動フィットネスボール１００は、ユーザの体の様々な筋肉に振動マッサージを与えるなどのその他マッサージ機能のためにも用いることができる。フィットネスボールの寸法及び形状によって、ボールを一方の手で簡単に掴むことができるとともにユーザの体の選択された部分又は別の人の体へと適用することができる。例えば、回転対称半球状形状によって、ユーザはフィットネスボールを配向に関係なく掴むことができる。フィットネスボールは外径が比較的小さく（例えば約５インチ）、これによりボールを例えばユーザの首元に位置付けて僧帽筋の上部分をマッサージすることができる。ＡＢＳ構造により、フィットネスボールは最大３００ポンドの力に耐えうる十分な構造的強度を有する。したがって、例えばユーザはボールを例えば図２５及び２６に示すように床又はマットの上に配置し、ボールの上に横たわって僧帽筋の真ん中及び下側の部分をマッサージするあるいは腰背部の筋肉をマッサージすることができる。ボールを、例えば図２７に示すようにユーザの背部と壁との間に位置付けることもできる。ユーザは彼又は彼女の体をボールに対して上げ下げしてボールを首から腰背部までの背部の様々な箇所に移動可能に位置付ける。図２５、２６及び２７に示すような振動ボールの使用には、筋膜リリースならびに筋肉及び軟組織のほぐしに一般に使用される従来の円筒形状のローラに対し利点がある。ローラは円筒形状であることから、ユーザの体に対する接触領域が比較的大きく、体の明確に定義された領域に圧力及び振動を与えることができない。ターゲットの領域にピンポイントで作用し、梨状筋、大腿筋膜張筋（ＴＦＬ）、僧帽筋、臀筋及びひざの後ろの腱などの領域内の組織内に深く進入するために、ソフトボール、テニスボール及びラクロスボールが用いられている。振動フィットネスボールは、振動が痛覚受容体及び痛覚神経を散らすのでユーザが感じる痛みが減少し、これによりユーザがより効果的な治療のために軟組織内により深く圧力を加えることができるという追加の利益をもたらす。
【００６０】
図２８は図１〜図２３に示すフィットネスボール１００の動作を制御する電気回路９００の概略図である。当業者であれば、異なる部品の組み合わせによって実施される他の回路を用いてフィットネスボールの動作を制御できることは理解されよう。この概略図では、図１〜図２３に示す部品に対応する部品には対応した符号を付している。電子部品（例えばレジスタ、コンデンサ、トランジスタなど）は従来様式の英数字表示（例えばレジスタはＲｎ、コンデンサはＣｎ、トランジスタはＱｎ、集積回路はＵｎ、など）で示す。
【００６１】
回路９００は制御ユニットＵ１によって制御され、これはマイクロコントローラを用いて実施されてもよく、カスタム特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を用いて実施されてもよく、又は他のカスタム電気回路構成を用いて実施されてもよい。図示の実施形態では、制御ユニットはフラッシュプログラムメモリを有する１４ピンプログラム可能マイクロコントローラであり、例えばMicrochip Technology社から販売されているPIC16(L)F1824マイクロコントローラなどである。装置の機能及び動作については周知のため、図２８の回路の機能及び動作の応用以外は本明細書では説明しない。
【００６２】
制御ユニットＵ１は電源入力（ＶＣＣ）ピン及びグランド（ＧＮＤ）ピンを含む。制御ユニットは、１２個の入力／出力ピンをさらに含む。各ピンは、Microchip Technology社著の「ＸＬＰ技術搭載の１４／２０ピンフラッシュマイクロコントローラ」、２０１５年１月２７日発行、に十分に記載されるように、選択された機能を提供するためにプログラム可能である。図示の実施形態では、制御ユニットＵ１のピンは以下の段落に記載のようにプログラムされている。
【００６３】
制御ユニットＵ１のＫＥＹピンはデジタル入力ピンとして構成されている。制御ユニットＵ１は、ＫＥＹピン上の論理High信号（例えば＋５ボルト）又は論理Low信号（例えば０ボルト）の存在を検知し、ピン上の論理レベルに応じて選択された動作を実行する。以下により詳細に記載するように、ＫＥＹ入力ピンはスイッチ２２４に接続されている。
【００６４】
制御ユニットＵ１のＣＨＲＩＮピンはデジタル入力ピンとして構成されている。制御ユニットＵ１はＣＨＲＩＮピン上の論理レベルを検知して、充電電圧源が電源アダプタジャックアセンブリ１３０を介して回路９００に接続されているか否かを決定する。
【００６５】
制御ユニットＵ１のＬＥＤ１ドライブピン、ＬＥＤ２ドライブピン、ＬＥＤ３ドライブピン及びＬＥＤ４ドライブピンは、デジタル出力ピンとして構成されている。各ドライブピンは、電流のソースとしてHigh（例えば＋５ボルト）出力信号を生成することができ、電流を引き込むためにLow（例えばグランド）出力信号を生成することができ、あるいはドライブピンが電流を流し込むことも電流を吸い込むこともしないようトライステートであってもよい。
【００６６】
制御ユニットＵ１のＰＷＭ１ピンはデジタル出力ピンとして構成されている。以下に記載するように、制御ユニットＵ１は、バッテリセルパック２６２の充電を制御するためにＰＷＭ１ピン上にパルスを生成する。
【００６７】
制御ユニットＵ１のＶＢＡＴピンはアナログ入力ピンとして構成される。ＶＢＡＴピンは、バッテリセルパック２６２の電圧に応じたアナログ電圧を受ける。
【００６８】
制御ユニットＵ１のＩＣＨＲピンはアナログ入力ピンとして構成される。ＩＣＨＲピンは、バッテリセルパックの充電中にバッテリセルパック２６２に流れる電流の大きさに応じたアナログ電圧を受ける。
【００６９】
制御ユニットＵ１のＳＨＯＲＴピンはデジタル出力ピンとして構成されている。ＳＨＯＲＴピンは、バッテリセルパック２６２の負端子からグランドへの電流経路を選択的に修正する信号を生成するために制御ユニットＵ１によって制御される。
【００７０】
制御ユニットＵ１のＰＷＭ２ピンはデジタル出力ピンとして構成されている。以下に記載するように、制御ユニットＵ１はモータ１５０の回転速度を制御するためにＰＷＭ２ピン上にパルスを生成する。
【００７１】
制御ユニットＵ１のＩＭＯＴＯピンはアナログ入力ピンとして構成されている。ＩＭＯＴＯピンはモータ１５０を流れる電流に応じたアナログ電圧を受ける。
【００７２】
制御ユニットＵ１は、以下に記載するように回路９００の機能を制御するために入力ピン上で受信した信号の変化に応答し、出力ピン上に信号を生成するようプログラムされた内部フラッシュメモリ（非図示）を含む。
【００７３】
回路９００の第一部分は充電入力回路として動作する。充電入力回路は、従来の電源アダプタ（非図示）からプラグ（非図示）を取外し可能に受ける電源アダプタジャックアセンブリ１３０を備える。図示の実施形態では、電源アダプタはグランドピンに対して１６．８ボルトのＤＣを電圧ピンに与える。上述のように、電源アダプタジャックアセンブリは第一バレルジャック１４０及び第一バレルプラグ２１０を介してプリント回路基板２２２上の回路に電気接続される。
【００７４】
電源アダプタジャックアセンブリ１３０の電圧ピンは第一パワーショットキー整流ダイオードＤ１のアノード及びレジスタＲ１の第一端子に電気接続される。レジスタＲ１の第二端子は第一ノードＮ１においてレジスタＲ２の第一端子及びツェナーダイオードＤ６のカソードに接続される。レジスタＲ２の第二端子及びツェナーダイオードのアノードは共通のグランドに接続される。レジスタＲ１及びレジスタＲ２は、第一ノードＮ１において入力電圧の約１／３を提供するために電圧ドライバとして動作する。ツェナーダイオードは、さらに、第一ノードＮ１における電圧を約５．２ボルトに制限する。
【００７５】
第一ノードＮ１における電圧は、レジスタＲ４を介して制御ユニットＵ１のＣＨＲＩＮ入力ピンに提供される。ＣＨＲＩＮ入力ピンと共通のグランドとの間に接続された小さいフィルタコンデンサＣ３は、ＣＨＲＩＮ入力ピン上の電圧上のノイズを減少させる。ＣＨＲＩＮ入力ピン上の電圧が高い（約５．２ボルト）とき、制御ユニットＵ１は、ＡＣ／ＤＣアダプタが電源アダプタジャックアセンブリ１３０に接続されており回路９００に入力電圧を提供していることを検出する。制御ユニットは、以下に記載するようにバッテリ充電部分を動作させるために入力電圧の存在に対して応答する。
【００７６】
ショットキー整流ダイオードＤ１のカソードは、回路９００を動作させるため及びバッテリセルパック２６２を充電させるために第二ノードＮ２にＤＣ電圧源を提供する。図示の実施形態では、ダイオードＤ１は、台湾の新北市にあるUnisonic Technologies社及びその他の製造元から販売されているＳＫ２４ダイオードである。ダイオードＤ１は最大順電圧ドロップが０．５ボルトである。したがって、ノードＮ２における電圧は約１６．１ボルトである。ダイオードＤ１は、さらに、ノードＮ２からレジスタＲ１の第一端子への逆流を抑制するよう動作する。以下に記載するようにＡＣ／ＤＣアダプタが存在せず、バッテリセルパックが回路に動作電圧を提供している場合、逆バイアスダイオードＤ１は、バッテリから供給された電圧によって制御ユニットＵ１のＣＨＲＩＮ入力ピン上にHigh入力信号が生じることを防止する。
【００７７】
ノードＮ２はツェナーダイオードＤ５のカソードに接続される。ツェナーダイオードＤ５のアノードは電圧レギュレータＵ２の入力（Ｖｉｎ）ピンに接続される。図示の実施形態では、ツェナーダイオードＤ５は、電圧レギュレータの入力ピン上での電圧が約１３．１ボルトとなるよう、ツェナー電圧が約３ボルトである。入力ピンと共通のグランドとの間の小さいフィルタコンデンサＣ１３は、入力ピンに提供される電圧上のノイズを減少させる。図示の実施形態では、電圧レギュレータＵ２は、入力電圧の大きさが約７〜２０ボルトの範囲内にあるときに出力ピン（Ｖｏｕｔ）上に約５ボルトを提供する。図示の実施例では、電圧レギュレータは台湾の台北市にあるHoltek Semiconductor社から販売されているＨＴ７５５０電圧レギュレータである。他の製造元から販売されている他のレギュレータを用いてもよい。
【００７８】
電圧レギュレータＵ２からの調整された５ボルトの出力電圧は、供給電圧として制御ユニットＵ１のＶＣＣ入力に提供される。フィルタコンデンサＣ３及びフィルタコンデンサＣ４は、調整された出力電圧上のノイズを減少させる。調整された出力電圧は、レジスタＲ６の第一端子にも提供される。レジスタＲ６の第二端子が第三ノードＮ３においてプッシュボタンスイッチ２２４の第一端子に提供される。プッシュボタンスイッチの第二端子は共通のグランドに接続される。図示の実施形態では、プッシュボタンスイッチは瞬間接触型スイッチであり、接触部は通常開かれている。第三ノードＮ３が制御ユニットＵ１のＫＥＹ入力ピンに接続されている。レジスタＲ６は、プッシュボタンスイッチが瞬間接触部を閉じるよう作動されていない限り第三ノードＮ３及びＫＥＹ入力ピンを制御ユニットのＶＣＣ入力への供給電圧の大きさに維持するために、プルアップ抵抗として機能する。したがって、制御ユニットＵ１は、プッシュボタンスイッチが作動していないときにＫＥＹ入力ピンにおける値を論理High信号として検出する。プッシュボタンスイッチが接触部を閉じるために作動されると、第三ノードＮ３はグランドに接続されて第三ノードＮ３上での電圧を約ゼロボルトに切替えられる。制御ユニットＵ１は、ＫＥＹ入力ピンでの値を低論理レベルとして検出する。制御ユニットＵ１は、低論理レベルにあるＫＥＹ入力ピンに応答して、以下に記載する機能を選択的に作動させる。
【００７９】
ノードＮ２上の入力電圧はパワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）Ｑ１のソース（Ｓ）端子にも提供される。パワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１はドレーン（Ｄ）端子及びゲート（Ｇ）端子を有する。図示の実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１はＰチャネルエンハンスメントモードの電界効果トランジスタであり、ゲート端子上の電圧がソース端子に対して十分負であれば電流はソース端子からドレーン端子へと流れて、ドレーン・ソース間オン抵抗が低くなる（例えば２０ミリオームから３０ミリオームの間）。例えば、図示の実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１は、カリフォルニア州マウンテンビュー市にあるStanson Technology社から販売されているSTP4435MOSFET又は別の製造元から販売されている類似の装置である。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１は、ゲート−ソース電圧から少なくとも−４．５ボルト（即ちゲート電圧がソース電圧よりも少なくとも４．５ボルト低い（より負））の時にオンされて、ソースからドレーンに電流が流れる。
【００８０】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲート端子は、ゲート端子に接続された第一端子及びノードＮ２に接続された第二端子を有するプルアップレジスタＲ３によって高電圧レベルへとバイアスがかけられる。ダイオードＤ３のアノードはＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲート端子に接続され、ダイオードＤ３のカソードはＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のソース端子に接続される。ダイオードＤ３は、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲート端子上の電圧が、ソース端子上の電圧よりも、一のダイオード順方向電圧降下（例えば約０．７ボルト）より多く超えることを防止する。レジスタＲ３も以下に記載のパルス生成回路の一部である。
【００８１】
ゲート端子はコンデンサＣ２の第一端子に接続される。コンデンサＣ２の第二端子はレジスタＲ５の第一端子に接続される。レジスタＲ５の第二端子は第四ノードＮ４においてツェナーダイオードＤ７のカソードに接続される。ツェナーダイオードＤ７のアノードは共通のグランドに接続される。第四ノードＮ４は制御ユニットＵ１のＰＷＭ１出力に接続される。図示の実施形態では、ツェナーダイオードのツェナー電圧は約５．２ボルトであり、レジスタＲ３の抵抗値は約２２，０００オームであり、コンデンサＣ２の容量は約１０，０００ピコファラドであり、レジスタＲ５の抵抗値は約４７オームである。
【００８２】
コンデンサＣ２及びレジスタＲ３は、制御ユニットＵ１のＰＷＭ１出力により作動される負パルス生成回路として機能する。ＰＷＭ１出力の非作動レベルは高い（例えば約５ボルト）。ＰＷＭ１出力が高い一方で、コンデンサＣ２は約１１．１ボルト（例えば１６．１ボルト−５ボルト）まで充電する。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲートの電圧はこの間約１６．１ボルトである。各回、ＰＷＭ１出力は高レベルから低レベル（例えば０ボルト）に切り替わり、ノードＮ４上の電圧は約５ボルトから約０ボルトに急激に減少する。コンデンサにかかる電圧は瞬時に変化できないので、５ボルトの電圧降下は初めにレジスタＲ３において生じ、これによりＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲートの電圧が約５．２ボルトから約１０．９ボルトだけ降下する。低い電圧によってゲート・ソース間電圧が約−５ボルトとなる。この負の電圧はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１においてソースからドレーンに電流を流すのに十分である。レジスタＲ５における電圧降下が問題とならないよう、レジスタＲ５の抵抗値はレジスタＲ３の抵抗値よりも十分に小さい。
【００８３】
コンデンサＣ２は、コンデンサにかかる電圧が１６．１ボルトに達するまでレジスタＲ３及びレジスタＲ５を介して充電され、これによりＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１に印加される負のゲート・ソース間電圧の大きさが約５ボルトから約０ボルトに減少する。ゲート・ソース間電圧の大きさが２．５ボルトから２ボルトの範囲内にあるときにソース・ドレーン間電流が減少及び遮断されるよう、ゲート・ソース間電圧の大きさが減少するとドレーン・ソース間抵抗が増大する。電圧の大きさが減少し続けると電流は遮断されたままである。したがってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１の導電性の持続期間は、コンデンサＣ２及びレジスタＲ３の時定数に依存する。レジスタＲ５は時定数にあまり影響しない。制御ユニットＵ１のＰＷＭ１出力が切り替わって高レベルに戻ると、コンデンサＣ２にかかる電圧は瞬時に変化できず、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のゲートの電圧はソース電圧に対して正の値へと増大すると考えられる。ダイオードＤ３は、ゲート電圧がソース電圧よりも０．７ボルト以上超えることを防止する。コンデンサＣ２は、ダイオードＤ３及びレジスタＲ５を介して１６．１ボルトから１１．１ボルトまで素早く放電する。
【００８４】
ツェナーダイオードＤ７は、制御ユニットＵ１のＰＷＭ１出力ピンの電圧が、コンデンサＣ３の充放電中のいかなる時でも５．２ボルトを超えるのを防止する。
【００８５】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のドレーンは、図示の実施形態では３３マイクロヘンリーのインダクタであるインダクタＬ１の第一端子に接続される。ドレーンは、ショットキーバリア整流器Ｄ４のカソードにも接続され、ショットキーバリア整流器Ｄ４のアノードは共通のグランドに接続される。インダクタＬ１の第二端子は第５ノードＮ５に接続される。コンデンサＣ９、コンデンサＣ１０及びコンデンサＣ１２の各第一端子はノードＮ５に接続される。コンデンサＣ９、Ｃ１０及びＣ１２の各第二端子は共通のグランドに接続される。図示の実施形態では、コンデンサＣ９及びＣ１２は、容量が約２２マイクロファラドの分極フィルタコンデンサである。コンデンサＣ１０は、容量が約１００，０００ピコファラド（０．１マイクロファラド）の非分極フィルタコンデンサである。
【００８６】
ノードＮ５は、バッテリセルパック２６２の正極にも接続される。バッテリセルパックの負極はレジスタＲ１９の第一端子に接続される。レジスタＲ１９の第二端子は共通のグランドに接続される。図示の実施形態では、レジスタＲ１９の抵抗値は約０．１オーム（１００ミリオーム）である。他の実施形態では、単一のレジスタによって消費される電力を小さくするために、レジスタＲ１９を、２つの並列接続されたレジスタとしてもよく、各々の抵抗値が約０．２オームであってもよい。ノードＮ５及びバッテリセルパックの負極に接続される他の部品については以下に記載する。
【００８７】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１、ダイオードＤ４、インダクタＬ１、コンデンサＣ９，Ｃ１０，Ｃ１２及びレジスタＲ１９は、降圧形スイッチング電源として動作するよう構成されてもよい。上述のように、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１がオンされると、ＭＯＳＦＥＴは、ＰＭＷ１信号が高レベルから低レベルに切り替わる度に、ソースからドレーンに選択された持続期間の間電流を流す。ＭＯＳＦＥＴのドレーンからの電流はインダクタＬ１を通ってノードＮ５へ流れてコンデンサＣ９，Ｃ１０及びＣ１２を充電する。ＭＯＳＦＥＴがオフされると、ＭＯＳＦＥＴのドレーンからは電流は流れないが、電流は、「フリーホイーリング」ダイオードとして動作するダイオードＤ４を介してインダクタＬ１を通って流れ続ける。したがって、電流は、ＭＯＳＦＥＴがオフに切替えられたときに少なくとも一部の時間、コンデンサを充電し続ける。コンデンサの両端に生じた電圧は、バッテリセルパックを充電するためにバッテリセルパック２６２の端子に印加される。バッテリの充電に利用できる電流の全量は、ＭＯＳＦＥＴがオンとオフに切替えられる速度によって決定される。したがって、バッテリ充電電流は、制御ユニットＵ１のＰＷＭ１出力を修正することによって調整される。
【００８８】
回路９００にＤＣ入力電圧を与えるために電源アダプタアセンブリ１３０にＡＣ／ＤＣアダプタ（非図示）が取り付けられると、制御ユニットＵ１のＣＨＲＩＮ入力ピンにおける電圧レベルは高い。制御ユニットＵ１はＣＨＲＩＮ入力でのHigh入力レベルに応答して、ＰＷＭ１出力ピン上にパルスを生成する。ＰＷＭ１出力ピン上のパルスの幅は、バッテリセルパック２６２が充電される速度を制御するために制御される。制御ユニットは、電圧検知回路を介してノードＮ５と共通のグランドとの間の電圧をモニタすることによってバッテリの電圧をモニタする。電圧検知回路は、ノードＮ５に接続された第一端子とノードＮ６においてレジスタＲ９の第一端子に接続された第二端子とを有するレジスタＲ８を備える。レジスタＲ９の第二端子は共通のグランドに接続される。図示の実施形態では、ノードＮ６での電圧が、バッテリセルパックの電圧に相当するノードＮ５での電圧の約１１．１パーセントとなるよう、レジスタＲ８の抵抗値は約１６０，０００オームであり、レジスタＲ９の抵抗値は約２０，０００オームである。
【００８９】
ノードＮ６は、制御ユニットＵ１のＶＢＡＴ入力に接続される。上述のように、ＶＢＡＴ入力は、アナログ入力として構成されるとともに、内部アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータに接続される。Ａ／Ｄコンバータはアナログ入力をデジタル値に変換し、これが、ノードＮ６での瞬間電圧を決定する、したがってバッテリセルパック２６２の電圧を決定するために、制御ユニットによってモニタされる。制御ユニットは、バッテリ電圧が選択された所定レベルに達したときに充電動作を中断するようにプログラムされている。また制御ユニットは、バッテリ電圧が選択された所定レベルに近づくにつれて充電速度を徐々に減少させるようプログラムされてもよい。
【００９０】
レジスタＲ１９は、バッテリが充電されるにつれて制御ユニットＵ１がバッテリセルパック２６２に流れる電流をモニタできるようにするために、電流センサとして機能する。充電電流はレジスタＲ１９を通って流れる。レジスタＲ１９の抵抗値は、レジスタが充電電圧を大幅に減少させないようによう、十分小さい（例えば１００ミリオーム）。充電電流は、レジスタＲ１９の両端に小さい電圧を生じさせる（例えば、充電電流が１ａｍｐの場合に１００ミリボルト）。レジスタＲ１９の両端に生じた電圧は、レジスタを流れる電流に比例し、したがってバッテリセルパックを充電する電流に比例する。電圧は、レジスタＲ７を介して制御ユニットＵ１のＩＣＨＲ入力への入力されるのと同じように与えられる。図示の実施形態では、レジスタＲ７の抵抗値は約１０，０００オームであり、これは、レジスタＲ７が検知レジスタの両端に生じた電圧に影響を与えないよう、検知レジスタＲ１９よりもかなり大きい。容量が例えば０．０１マイクロファラドのフィルタコンデンサＣ７が、信号上のノイズを減少させるためにＩＣＨＲ入力と共通グランドとの間に接続される。ＩＣＨＲ入力は、アナログ入力として構成され、内部アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータに接続されている。Ａ／Ｄコンバータはアナログ入力をデジタル値に変換し、これが、検知レジスタＲ１９を流れる瞬間電流を決定する、したがってバッテリセルパックを流れる電流を決定するために、制御ユニットによってモニタされる。制御ユニットは、充電電流が０又は０に近い所定レベルとなったときに充電動作を中断するようにプログラムされている。また制御ユニットは、充電電流が所定の最大量を超えたとき（これはバッテリセルパックの潜在的な欠陥を示している可能性がある）に、充電動作を中断するようプログラムされてもよい。
【００９１】
電流検知レジスタＲ１９は第二ＮＯＳＦＥＴ  Ｑ２によって選択的にバイパスされてもよい。図示の実施形態では、第二ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２は、例えばカリフォルニア州マウンテンビュー市にあるStanson Technology社から販売されているST2300MOSFET又は別の製造元から販売されている類似の装置などのような、Ｎチャネルエンハンスメントモードの電界効果トランジスタである。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のソース（Ｓ）は共通のグランドに接続されている。ドレーン（Ｄ）はレジスタＲ１９の第一端子に接続されている。ゲー度（Ｇ）は制御ユニットＵ１のＳＨＯＲＴ出力ピンに接続されている。ゲートはレジスタＲ１０の第一端子にも接続されている。レジスタＲ１０の第二端子はグランド基準に接続されている。図示の実施形態では、レジスタＲ１０の抵抗値は約１０，０００オームである。ＳＨＯＲＴ出力上の信号がアクティブでないとき（例えば低い、グランド又はフローティングのとき）に、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２はオフである。レジスタＲ１０は、ＳＨＯＲＴ出力ピンがフローティングの場合にゲート電圧が低いことを保証する。ＳＨＯＲＴピン上の信号がアクティブにされて高レベルとなったときに、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２がオンされて、検知レジスタＲ１９の両端にドレーン・ソース間抵抗（ＲＤＳ）が効率的に与えられる。約４８ミリオームの低いドレーン・ソース間抵抗によって、バッテリセルパック２６２の負極からのグランド経路の電圧降下が減少する。例えば、ＳＨＯＲＴピン上の信号は、充電プロセス中のグランド経路でのパワーロスを小さくするために、制御ユニットＵ１がバッテリセルパックへの充電電流をモニタしているとき以外に、アクティブにされる。
【００９２】
降圧形スイッチング電源内のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１は、ドレーン（Ｄ）端子においてアノードと接続され、ソース（Ｓ）端子においてカソードと接続された内部バイパスダイオードを含む。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１がオフに切替えられると、バイパスダイオードによって、ドレーンからソースに（即ちＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１がオンに切替えられたときに電流が流れる方向とは逆の方向に）電流が流される。内部バイパスダイオードは、外部電源アダプタが第一電源アダプタジャックアセンブリ１３０に接続されていないときに電圧レギュレータＵ２に入力電圧を提供するための経路を提供する。具体的には、バッテリセルパック２６２の正極からの電流が、ノードＮ５及びインダクタＬ１を介してＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のドレーン端子に接続される。電流はバイパスダイオードを通ってソース端子に流れ、したがってノードＮ２に流れる。ノードＮ２における電圧は、したがってバッテリ電圧よりもダイオード順電圧一つ分（約０．８から１．０ボルト）下である。この電圧はツェナーダイオードＤ５を介して電圧レギュレータＵ２の入力（Ｖｉｎ）に提供される。したがって、電源アダプタが接続されていないとき、バッテリセルパックは、回路９００の電子部品のための動作電圧を提供する。
【００９３】
電気モータ１５０は制御ユニットＵ１のＰＷＭ２出力ピン上の信号によって制御される。ＰＷＭ２は、上述の３つの選択された回転速度のうちの１つでモータを駆動させるよう選択された周波数及びデューティサイクルの高レベル出力信号を提供するよう選択的に作動される。別の実施形態では追加の回転速度を設けてもよい。ＰＷＭ２出力ピンはレジスタＲ１１の第一端子に接続される。レジスタＲ１１の第二端子はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のゲート（Ｇ）及びレジスタＲ１４の第一端子に接続される。レジスタＲ１４の第二端子はグランド基準に接続される。レジスタＲ１１の抵抗値は約１２オームである。レジスタＲ１４の抵抗値は約１０，０００オームである。レジスタＲ１１及びレジスタＲ１４は電圧ドライバとして動作し、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のゲートに電圧が印加される。しかしながら、レジスタＲ１４の抵抗値はレジスタＲ１１の抵抗値よりも３桁大きいので、ＰＷＭ２出力ピン上のほぼ全ての電圧がＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のゲートに効果的に印加される。したがって、ＰＷＭ２出力ピンのアクティブな信号が約５ボルトであるときに、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２は、オンに切替えられるとともにドレーン・ソース間オン抵抗ＲＤＳ（ＯＮ）が約２０ミリオームより小さくなる。
【００９４】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のソース（Ｓ）はレジスタＲ１５の第一端子に接続される。レジスタＲ１５の第二端子はグランド基準に接続される。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のソース及びレジスタＲ１５の第一端子はレジスタＲ１３の第一端子に接続される。レジスタＲ１３の第二端子は制御ユニットＵ１のＩＭＯＴＯ入力ピンに接続される。図示の実施形態では、レジスタＲ１５の抵抗値は約５０ミリオームであり、レジスタＲ１３の抵抗値は約１０，０００オームである。電流がソースからグランド基準に流れているとき、電流に比例してレジスタＲ１５に電圧が生じる。レジスタＲ１３は生じた電圧をＩＭＯＴＯ入力ピンに結合する。制御ユニットＵ１内の内部Ａ／Ｄコンバータは、制御ユニットがレジスタＲ１５を流れる電圧をモニタできるよう、電圧をデジタル値に変換する。
【００９５】
モータ１５０は第二バレルプラグ２１２及び第二バレルジャック１４２を介して回路９００に接続される。モータの第一端子はノードＮ５に接続される。したがって、モータはバッテリセルパック２６２の正極に接続される。モータの第二端子はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のドレーン（Ｄ）に接続される。ゲート（Ｇ）に与えられたＰＷＭ２信号によってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３がオンされると、電流はバッテリセルパックの正極からノードＮ５を通ってモータの第一端子に流れる。電流はモータの第二端子からＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３を、そしてレジスタＲ１５を介してグランド基準に戻る。電流はレジスタＲ１９を介して（又はレジスタＲ１９とＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の並列な組み合わせを介して）バッテリセルパックの負極に戻る。
【００９６】
モータ１５０からバッテリセルパック２６２への戻り電流のための経路はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３を通るものしかないので、電流はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３がオンされた時しかモータに流れない。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のゲート（Ｇ）は、モータに印加される平均電圧を変化させるためにモータに印加されるパルスの幅を変えるために、制御ユニットＵ１のＰＷＭ２出力によって制御される。例えば、ＰＷＭ２出力からの信号は、モータを第一の（低い）回転速度で動作させるための第一の平均電圧を生成するための第一パルス幅（例えばデューティサイクルが１／３）を与えるために制御されてもよく、モータを第二の（中間の）回転速度で動作させるための第二の（より大きい）平均電圧を生成するための第二パルス幅（例えばデューティサイクルが２／３）を与えるために制御されてもよく、モータを第三の（速い）回転速度で動作させるための第三の（最も大きい）平均電圧を生成するための第三パルス幅（例えばデューティサイクルが１又は１に近い）を与えるために制御されてもよい。上述のように、モータの各回転速度は偏心質量１５２，１５４によって生じる振動数に対応する。したがって、ボールの振動数は制御ユニットＵ１のＰＷＭ２出力によって制御される。
【００９７】
回路９００は、カソードがノードＮ５（例えばモータ１５０の第一端子）に接続され、アノードがモータの第二端子に接続されたフリーホイーリングダイオードＤ５をさらに含む。したがって、ダイオードＤ５はモータの両端子間に接続される。ダイオードＤ５には逆バイアスがかけられているので、モータがＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３を流れる電流によってオンされたときに、ダイオードＤ５は影響しない。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３がオフに切替えられると、モータの誘導巻線を流れる電流はダイオードＤ５を介して消費（放散）される。コンデンサＣ１０及びレジスタＲ１６は、ダイオードＤ５のアノード及びカソード間で直列接続される。コンデンサＣ１０及びレジスタＲ１６は、モータの端子間のノイズを抑制する。図示の実施形態では、ダイオードＤ５は、中国の南京市にあるSangdest Microelectronics社から販売されているSK34ショットキー整流器又は他の製造元から販売されている類似の装置であり、コンデンサＣ１０は０．０１マイクロファラドコンデンサ、レジスタＲ１６は１２オームレジスタである。
【００９８】
回路９００の動作ステータスは、８つの発光ダイオード（ＬＥＤｓ）２４０Ａ〜Ｈを介してユーザに表示される。ＬＥＤｓについては上で例えば図７に関連して記載している。図２８においてＬＥＤｓは、ＬＥＤ２４０Ａに対応する第一ＬＥＤ  Ｅ１、ＬＥＤ２４０Ｂに対応する第二ＬＥＤ  Ｅ２、ＬＥＤ２４０Ｃに対応する第三ＬＥＤ  Ｅ３、ＬＥＤ２４０Ｄに対応する第四ＬＥＤ  Ｅ４、ＬＥＤ２４０Ｅに対応する第五ＬＥＤ  Ｅ５、ＬＥＤ２４０Ｆに対応する第六ＬＥＤ  Ｅ６、ＬＥＤ２４０Ｇに対応する第七ＬＥＤ  Ｅ７、ＬＥＤ２４０Ｈに対応する第八ＬＥＤ  Ｅ８、として示されている。上述のように、ＬＥＤ  Ｅ１は赤色ＬＥＤ、ＬＥＤｓ  Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４及びＥ５は緑色ＬＥＤｓ、そしてＬＥＤｓ  Ｅ６、Ｅ７及びＥ８は青色ＬＥＤｓである。
【００９９】
制御ユニットＣ１のＬＥＤ１入力／出力ピンはレジスタＲ１７の第一端子に接続される。レジスタＲ１７の第二端子はＬＥＤ  Ｅ１のアノード、ＬＥＤ  Ｅ２のカソード、ＬＥＤ  Ｅ３のアノード及びＬＥＤ  Ｅ４のカソードに接続される。
【０１００】
ＬＥＤ２入力／出力ピンはＬＥＤ  Ｅ１のカソード、ＬＥＤ  Ｅ２のアノード、ＬＥＤ  Ｅ７のアノード及びＬＥＤ  Ｅ８のカソードに接続される。
【０１０１】
ＬＥＤ３入力／出力ピンはＬＥＤ  Ｅ３のカソード、ＬＥＤ  Ｅ４のアノード、ＬＥＤ  Ｅ５のアノード及びＬＥＤ  Ｅ６のカソードに接続される。
【０１０２】
ＬＥＤ４入力／出力ピンはレジスタＲ１８の第一端子に接続される。レジスタＲ１８の第二端子はＬＥＤ  Ｅ５のカソード、ＬＥＤ  Ｅ６のアノード、ＬＥＤ  Ｅ７のカソード及びＬＥＤ  Ｅ８のアノードに接続される。
【０１０３】
図示の実施形態では、レジスタＲ１７及びレジスタＲ１８は、各々、抵抗値が約４７０オームであり、以下に記載するようにＬＥＤｓが作動されたときにＬＥＤｓのうちの選択された一つに約９ミリアンペアの電流が流れるように構成されている。
【０１０４】
以下に記載するように、入力／出力ピンＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４の信号のうち二つを作動させることによって、ＬＥＤｓのうちの選択された一つのみがいつでも作動される。上述のように、４つの入力／出力ピンの各々が低（例えばグランド）状態又は高（例えば約５ボルトの）状態又はトライステートに切替えることができる。ピンがトライステート状態に切替えられると、ピンは電流を供給もしないし吸い込みもしない。４つの入力／出力ピンの各々は、以下の記載に従って特に作動されない限り、その各トライステート状態に維持される。
【０１０５】
ＬＥＤ１入力／出力ピンがアクティブ高状態に切替えられると、第一ＬＥＤ  Ｅ１又は第三ＬＥＤ  Ｅ３が点灯する。ＬＥＤ２入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ１は点灯する。ＬＥＤ３入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ３は点灯する。
【０１０６】
ＬＥＤ２入力／出力ピンがアクティブ高状態に切替えられると、第二ＬＥＤ  Ｅ２又は第七ＬＥＤ  Ｅ４が点灯する。ＬＥＤ１入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ２は点灯する。ＬＥＤ４入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ７は点灯する。
【０１０７】
ＬＥＤ３入力／出力ピンがアクティブ高状態に切替えられると、第四ＬＥＤ  Ｅ４又は第五ＬＥＤ  Ｅ５が点灯する。ＬＥＤ１入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ４は点灯する。ＬＥＤ４入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ５は点灯する。
【０１０８】
ＬＥＤ４入力／出力ピンがアクティブ高状態に切替えられると、第六ＬＥＤ  Ｅ６又は第八ＬＥＤ  Ｅ８が点灯する。ＬＥＤ３入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ３は点灯する。ＬＥＤ２入力／出力ピンが低状態に切替えられるとＬＥＤ  Ｅ８は点灯する。
【０１０９】
ＬＥＤｓのうちの一つのみが同時に点灯されなければならないものの、複数のＬＥＤｓが動作している様な見た目を提供するために、制御ユニットＵ１は、ＬＥＤｓを素早いシーケンスで作動させることができる。例えば、４つのＬＥＤｓが同時にオンの状態である様な見た目を提供するために、４つの緑色ＬＥＤｓ  Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５を、各々、重なっていない２５パーセントデューディサイクルで作動させることができる。
【０１１０】
外部電源アダプタが電源アダプタジャックアセンブリ１３０に電圧を提供している（ＣＨＲＩＮピン上の信号が高）のか、あるいは外部電源アダプタが接続されていない又はオフである（ＣＨＲＩＮピン上の信号が低）のか、を決定するために、制御ユニットＵ１はＣＨＲＩＮ入力ピンのレベルをモニタする。ＣＨＲＩＮ入力レベルが低である場合、制御ユニットは以下に記載の充電動作を実施しない。
【０１１１】
制御ユニットＵ１がＣＨＲＩＮ入力レベルを決定すると、制御ユニットはＶＢＡＴ入力ピン上の信号の電圧レベル及びＩＣＨＲピン上の電圧レベルを検知して充電回路のステータスを決定する。ＶＢＡＴ入力上のレベルが所望のバッテリ電圧に対応するレベルである又はそれ以上の場合、制御ユニットは充電動作を停止させる。ＶＢＡＴピン上のレベルが所望のバッテリ電圧に対応するレベルである又はそれ以下の場合、制御ユニットは、ＩＣＨＲピン上の電圧レベルが最大レベルを超えているかを決定して、充電電流が大き過ぎないことを検証する。充電電流が最大レベルを超えた場合、制御ユニットは充電動作を停止させる。
【０１１２】
ＶＢＡＴ入力ピン上のレベル及びＩＣＨＲ入力ピン上のレベルが両方とも許容可能な場合、制御ユニットは内部パルス生成器を作動させて、上述したように降圧形スイッチング電源を動作させるために、ＰＷＭ１出力ピン上のパルス出力信号を提供する。一実施形態では、パルス出力信号は、所望のバッテリ電圧が達成されるまで一定のデューティサイクルに維持されてもよい。別の実施形態では、パルス出力信号のデューティサイクルは、バッテリセルパック２６２の電圧が所望のバッテリ電圧に近づくにつれて充電速度が遅くなるよう、検知されたバッテリ電圧レベルと所望のバッテリ電圧レベルとの差に応じて変化してもよい。検知された充電電流が最大レベルを超えた場合に充電プロセスが中断される。
【０１１３】
検知された入力の一つが各最大レベルを超えた時に充電プロセスが中断された場合、検知された入力が両方とも再び各最大レベルの下となったときに充電プロセスは再開する。
【０１１４】
図示の実施形態では、充電プロセス中、制御ユニットＣ１は、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ４及びＥ５のＬＥＤｓを、バッテリセルパック２６２が充電されていることを示すために１秒間に約２０回繰り返される赤−緑−緑−緑−緑のシーケンスで連続的に作動させるために、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３及びＬＥＤ４出力ピン上の信号を作動させる。充電プロセスが完了すると、充電プロセスが完了したことを示すために５つのＬＥＤｓが全て同時に作動される（例えば、これは５つのＬＥＤｓの各々に重ならない２０パーセントデューティサイクルを適用することによって行われる）。
【０１１５】
充電アダプタが電源アダプタジャックアセンブリ１３０から外されて、モータ１５０を駆動するために回路９００が動作されてこれによりバッテリセルパック２６２が放電し始めると、制御ユニットは、ＶＢＡＴ入力ピン上の電圧レベルをモニタして、充電状態を示すためにＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４及びＥ５のｌＥＤｓのうちの選択された一つを作動させる。例えば、バッテリ電圧の大きさが最も高い電圧範囲内にあるときに５つのＬＥＤｓを作動させてもよい。電圧が第二の（次に高い）大きさの範囲内にあるときに４つのＬＥＤｓのみ（例えばＬＥＤｓＥ１，Ｅ２，Ｅ３及びＥ４）を作動させてもよい。電圧が第三の大きさの範囲内にあるときに３つのＬＥＤｓのみ（例えばＬＥＤｓＥ１，Ｅ２及びＥ３）を作動させてもよい。電圧が第四の大きさの範囲内にあるときに２つのＬＥＤｓのみ（例えばＬＥＤｓＥ１及びＥ２）を作動させてもよい。電圧が第四の大きさの範囲よりも下のときに、システムを充電アダプタに接続したほうがよいことをユーザに示すために赤色のＬＥＤ  Ｅ１が作動される。
【０１１６】
制御ユニットＵ１は、通常は開いているプッシュボタンスイッチ２２４の作動に応答する。プッシュボタンスイッチが作動されると、プッシュボタンスイッチが解放されるまで、ＫＥＹ入力ピン上の信号が低（グランド基準）レベルにされる。制御ユニットは、プッシュボタンの作動の持続期間をモニタする。ＫＥＹ入力ピン上の低信号レベルが、高レベルに戻る前に少なくとも約３秒間続く場合、制御ユニットは回路９００の電源状態を決定切替えする。電力が前に切られた状態であった場合、電源がオンされる。電源が前にオンであった場合、電源は切られる。しかしながら、電源が切られた場合、ＫＥＹ入力信号のモニタが続けられるよう、制御ユニットは低電力消費スリープモードに入る。ＫＥＹ入力信号が再び作動されると、制御ユニットは「起きて」、動作を再開する。
【０１１７】
電源がすでにオンの状態であった場合（例えば制御ユニットＵ１が起きている状態）、プッシュボタンスイッチ２２４を約３秒よりも短い時間作動させることで制御ユニットはモータ１５０の動作を制御する。例えば、モータが作動していなければ、制御ユニットは、ＰＷＭ２出力ライン上のパルス信号を第一デューティサイクルで作動させてモータを第一の回転速度で作動させしたがって第一振動数の振動を生成するために、スイッチの第一の作動に応答する。制御ユニットは、ＰＷＭ２出力ライン上のパルス信号を第二デューティサイクルで作動させてモータを第二の回転速度で作動させしたがって第二振動数の振動を生成するために、スイッチの第二の作動に応答する。制御ユニットは、ＰＷＭ２出力ライン上のパルス信号を第三デューティサイクルで作動させてモータを第三の回転速度で作動させしたがって第三振動数の振動を生成するために、スイッチの第三の作動に応答する。制御ユニットは、ＰＷＭ２出力ラインにパルスを送ることを中断してモータの回転を停止させるために、スイッチの第四の作動に応答する。プッシュボタンスイッチのさらなる短い作動によって、モータを、３つの回転速度及びオフ状態に順にもっていく。いかなる時においても少なくとも３秒間スイッチを作動させると、モータが止められて制御ユニットがスリープ状態となる。
【０１１８】
モータ１５０が作動している間、制御ユニットＣ１はＩＭＯＴＯ入力ピン上のレベルをモニタしてモータを流れる電流の大きさを決定する。検知レベルが危険な電流レベルに対応するレベルを超えると、制御ユニットはＰＷＭ２出力ピン上にパルス信号を出力することを中断する。
【０１１９】
制御ユニットＵ１は、選択された振動数に対応する選択された回転速度を示すために青色ＬＥＤｓ  Ｅ６，Ｅ７及びＥ８を制御する。例えば、モータ１５０が最低速度／振動レベルで回転していることを示すために、青色ＬＥＤｓのうち１つのみ（例えばＬＥＤ  Ｅ６）が作動される。モータが中間のレベルで動作していることを示すために、青色ＬＥＤｓのうち２つ（例えばＬＥＤ  Ｅ６及びＬＥＤ  Ｅ７）が作動される。モータが高レベルで回転していることを示すために、３つの全ての青色ＬＥＤｓ  Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８が作動される。バッテリセルパック２６２が完全に充電されたときに３つの全ての青色ＬＥＤｓが作動されると、８つのＬＥＤｓは全て、重ならない１２．５パーセントデューティサイクルで作動されて、８つのＬＥＤｓが全て同時にオンの状態であるような見た目を提供する。
【０１２０】
同時に作動されるＬＥＤｓの数に応じて様々なデューティサイクルを記載しているが、ある実施形態では、各ＬＥＤの輝度レベルが、ＬＥＤが単体で作動しているか又は一以上の他のＬＥＤと組み合わせて作動しているかに関わりなく、各ＬＥＤは常に１２．５パーセントデューティサイクルで作動される。
【０１２１】
図２８においてさらに示すように、振動フィットネスボール１００は、スマートフォン又は他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）互換性インターフェース（非図示）へのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェースによって制御されてもよい。例えば、一実施形態において、電子回路９００は、コントローラＵ１のＫＥＹ入力に接続された少なくとも１つの出力、Ｏ、を有するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバモジュール９２０を含む。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバモジュールの出力は、コントローラＵ１にコマンド信号を提供するためにＫＥＹ入力をグランドに選択的にプルするために、プッシュボタンスイッチ２２４と並行作動する。図２８ではＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバの出力とＫＥＹ入力の間の直接接続として示されているものの、出力の電流シンク要件を下げるためにＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバの出力はバッファリングされて（例えばＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のようなＭＯＳＦＥＴを用いて）もよい。
【０１２２】
図２８にさらに示されるように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバ９２０は、コントローラＵ１のＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３及びＬＥＤ４出力にそれぞれ接続された複数の入力Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４を有する。コントローラは、スマートフォン又は他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）互換性インターフェースと通信するためにＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバの入力にデータを与えるために、４つの出力のうちの一以上を選択的に作動させてもよい。例えば、ＬＥＤｓ  Ｅ１〜Ｅ８のうちの１つが作動されると、コントローラからの出力の組み合わせがＢｌｕｒｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバを介してスマートフォン又は他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）互換性インターフェースに通信されて、ＬＥＤｓがユーザから容易に見えない位置に振動フィットネスボールがあっても振動フィットネスボール１００の現在のステータスがユーザに中継される。上述のように、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３及びＬＥＤ４出力の８つの高−低組み合わせが８つのＬＥＤｓを制御する。加えて、４つの出力の４つの追加の組み合わせ（例えば、ＬＥＤ１が高／ＬＥＤ４が低；ＬＥＤ２が高／ＬＥＤ３が低；ＬＥＤ３が高／ＬＥＤ２が低；及びＬＥＤ４が高／ＬＥＤ１が低）が、コントローラからスマートフォン又は他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）互換性インターフェースに追加の情報を通信するために利用することができる。例えば、電源を入れた後、コントローラは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ペアリングプロトコルを起動して振動フィットネスボールを新たなスマートフォン又は他の装置とペアリングすることを可能にしてもよい。
【０１２３】
振動フィットネスボール１００がスマートフォン又は他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）互換性装置とともに動作されるとき、所望のフィットネス又は療法ルーティンに応じて振動速度を選択的に増減させるために振動フィットネスボールにコマンドのシーケンスを送信するために、スマートフォン又は他の装置をアプリ又は他のプログラムを用いてプログラムしてもよい。したがって、アプリがフィットネスボールの振動を制御している間、ユーザは、フィットネス又は療法ルーティンに対し彼又は彼女の物理的動作に集中することができる。
【０１２４】
本発明の範囲を逸脱することなく、上述の構成に対して様々な変更を行うことができ、したがって本明細書に記載された事項又は添付の図面に示された事項の全てが、説明を目的とするものであって、限定を意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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