(57)【要約】  運動補助システム（１）におけるユーザの深部体温（Ｔ）を冷却させるための冷却装置（３０）の制御方法は、ユーザに装着される深部体温計（１０）により測定されたユーザの深部体温（Ｔ）を示す第１情報を、ネットワークを介して継続的に取得し、ユーザの深部体温（Ｔ）を所定値に下げるための時間に関する第２情報を、ネットワークを介して、冷却装置（３０）と通信可能に接続された情報端末（２０）から取得する。また、該冷却装置（３０）の制御方法は、第１情報及び第２情報に基づき、第２情報が示す時間内に、ユーザの深部体温（Ｔ）を所定値に下げるための、冷却装置（３０）に設定されるラジオ波のプロファイルを決定し、決定されたプロファイルを表す第３情報を冷却装置（３０）に設定するために、第３情報を、ネットワークを介して情報端末（２０）に出力する。
2020138451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動補助システムにおけるユーザの深部体温を低下させるための冷却装置の制御方法であって、
前記ユーザに装着される深部体温計により測定された前記ユーザの深部体温を示す第１情報を、ネットワークを介して継続的に取得し、
前記ユーザの深部体温を所定値に下げるための時間に関する第２情報を、前記ネットワークを介して、前記冷却装置と通信可能に接続された情報端末から取得し、
前記第１情報及び前記第２情報に基づき、前記第２情報が示す時間内に、前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定される前記ラジオ波のプロファイルを決定し、
前記決定されたプロファイルを表す第３情報を前記冷却装置に設定するために、前記第３情報を、前記ネットワークを介して前記情報端末に出力する
運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記ユーザの無毛皮膚領域の表面温度を低下させるように構成されている、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項３】
前記冷却装置は、前記ユーザの手のひら又は足の裏の表面温度を低下させるように構成されている、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記ユーザの脊髄神経節を介してユーザの神経系に電気刺激を与えて、前記ユーザの無毛皮膚領域に血液を集めて前記ユーザの無毛皮膚領域を冷却させるように構成されている、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項５】
前記深部体温計は、前記第１情報を送信する機能を有しており、
前記第１情報は、ネットワークを介して前記深部体温計から取得される、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項６】
前記深部体温計は、前記第１情報を送信する機能を有しており、
前記第１情報は前記深部体温計から前記情報端末に送信され、
前記第１情報は、ネットワークを介して前記情報端末から取得される、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項７】
前記第２情報は、前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げるために前記ユーザが確保できる時間間隔である、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項８】
前記第２情報は、前記ユーザがいつまでに前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げる必要があるかを示す時刻である、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項９】
前記プロファイルは、前記ラジオ波のパターンである、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項１０】
前記プロファイルは、前記ラジオ波の周波数である、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項１１】
前記第３情報は、前記ラジオ波の強度を複数の段階に分けて示す複数のコマンドを有する
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法は、さらに、
前記ユーザの生体情報を示す第４情報を、前記ネットワークを介して前記情報端末から取得し、および、
前記第１情報、前記第２情報及び前記第４情報に基づき、前記ラジオ波のプロファイルを決定する、
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項１３】
前記ユーザの生体情報は、前記ユーザの身長及び体重の少なくともいずれか一方に関する情報を含む、
請求項１２記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法は、さらに、
前記第３情報に基づき前記冷却装置により冷却が行われた後の、前記ユーザの深部体温を示す第５情報を、ネットワークを介して前記深部体温計から取得し、
前記第２情報及び前記第５情報に基づき、前記時間内の残り時間において前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定される前記ラジオ波に関する更新プロファイルを決定し、
前記決定された更新プロファイルを表す第６情報を、前記冷却装置に設定するために前記ネットワークを介して前記冷却装置に出力する
請求項１記載の運動補助システムにおける冷却装置の制御方法。
【請求項１５】
運動補助システムにおける、ユーザの深部体温を低下させるための冷却装置であって、
前記ユーザの冷却部位を覆う外装と、
前記ユーザの冷却部位を冷却させる冷却剤と、
ラジオ波を発生するラジオ波発生回路と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記ユーザに装着される深部体温計により測定されたユーザの深部体温を示す第１情報を、前記深部体温計からネットワークを介して取得し、
前記ユーザの深部体温を所定値に下げるための時間に関する第２情報を、前記ネットワークを介して取得し、
前記第１情報及び前記第２情報に基づき、前記第２情報が示す時間内に、前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定される前記ラジオ波のプロファイルを決定し、
前記決定されたプロファイルに基づいて前記ラジオ波発生回路に前記ラジオ波を発生させ、
前記冷却剤は、前記ラジオ波によって促進された血流を冷却するように前記外装内に設けられている
冷却装置。
【請求項１６】
情報端末の制御方法であって、
ユーザに装着される深部体温計により測定された、前記ユーザの深部体温を示す第１情報を、ネットワークを介して前記深部体温計から継続的に取得し、
前記ユーザの深部体温を所定値に下げるための時間に関する第２情報の入力を前記情報端末において受け付け、
前記第１情報及び前記第２情報に基づき、前記第２情報が示す時間内に前記ユーザの深部体温を、前記ユーザが装着する冷却装置を用いて前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定されるラジオ波に関するプロファイルを決定し、
前記決定されたプロファイルを表す第３情報を、前記冷却装置に設定するために前記ネットワークを介して前記冷却装置に出力する
情報端末の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は運動補助システムにおける冷却装置、冷却装置の制御方法および情報端末の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脚および腕のような人体の抹消部における血流は、脊柱の神経節を経由した神経系に対する電気刺激の適用により増加する（非特許文献１，非特許文献２および非特許文献３）。電気刺激の適用は背中の皮膚を通して非侵襲的に行われ、血管のサイズを増加することもできる（非特許文献４）。【０００３】
体には、深部体温の調節および運動中の体温の安静化において有効な領域がある。これらの領域には、例えば顔、足の裏、手のひらなどの無毛領域が含まれる。これらの領域における皮膚の近くには高抵抗の毛細血管をバイパスして低抵抗の静脈に直接的に血液を送達する特殊な血管がある。このような血管の作用により無毛領域からの熱損失を可能にする。また、無毛の領域の冷却は、運動中の力の強度及び持久力を増加できることを示している（非特許文献３）。【０００４】
また、手のひらを冷却することで深部体温が低下し、トレーニングボリュームが増加する（非特許文献５）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】パウロ・Ｊ・Ｃ・リベイロ、外６名、“Effect of transcutaneous electrical nerve stimulation on muscle metaboreflex in healthy young and older subjects”、［online］、平成２３年７月２８日、Springer-Verlag、［平成３１年１２月１８日検索］、インターネット＜https://link.springer.com/article/10.1007/s00421-011-2084-z＞
【非特許文献２】ゲルソン・チプリアーノ・Ｊｒ、外７名、“Sympathetic ganglion transcutaneous electrical nerve stimulation after coronary artery bypass graft surgery improves femoral blood flow and exercise tolerance”、［online］、平成２６年８月７日、American Physiological Society、［平成３１年１２月１８日検索］、インターネット＜https://www.physiology.org/doi/pdf/10.1152/japplphysiol.00993.2013＞
【非特許文献３】スタンフォード大学、“Cooling glove developed by Stanford researchers helps athletes and patients”、［online］、平成２９年１２月２８日、The Technology Org、［平成３１年１２月１８日検索］、インターネット＜https://www.technology.org/2017/12/28/cooling-glove-developed-by-stanford-researchers-helps-athletes-and-patients/＞
【非特許文献４】ヒ・キュン・ジン、外２名、“Effect of Electrical Stimulation on Blood Flow Velocity and Vessel Size”、［online］、平成２９年３月６日、National Center for Biotechnology Information、［平成３１年１２月１８日検索］、インターネット＜https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5385976/＞
【非特許文献５】デニス・Ａ・グラハム、外４名、“Work volume and strength training responses to resistive exercise improve with periodic heat extraction from the palm”、Journal of Strength and Conditioning Research、米国、Human Kinetics for the National Strength and Conditioning Association、平成２４年９月、第２６巻、第９号、ｐ．２５５８―２５６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の一例による実施の形態によって解決される課題は以下を含む。【０００７】
第１に、運動中の発熱の調整方法および防止方法である。発熱は疲労に寄与する主な要因である。疲労は効果的な運動を減らす又は阻害する。【０００８】
第２に、熱中症の発生の防止方法である。熱中症は、過剰に高い深部体温によって引き起こされる。熱中症は、脳、心臓、腎臓、および筋肉などに重大な損傷を引き起こす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、神経系の電気刺激によりユーザの深部体温を調整するシステムに関する。本開示は、ユーザの皮膚における放熱領域の機能を増強させることによりユーザの深部体温を低下させることに用いられるシステム、該システムの各構成要素、および、深部体温を低下させるための各種の制御方法を提供する。また、本開示は、最適な電気刺激のプロファイルを選択するときの、ユーザの生理機能、活動、及び環境における変化を説明する。本開示は、運動中の発熱の防止又は高温環境における熱中症の発症の防止を含む応用に用いられる。本開示によって記載される主な工程は以下の通りである。【００１０】
１．ユーザの深部体温が適切な温度まで低下されるべきであることがシステムの制御回路にて決定される。【００１１】
２．ユーザが求める深部体温の所定値まで深部体温を低下させることを目的として、ユーザの自然な放熱メカニズムを調節するために、システムの制御回路にて、神経系の電気刺激、例えば脊柱の神経節に付与される電気刺激のプロファイルが設計される。【００１２】
３．電気刺激プロファイルに基づいて生成される電気刺激は、ユーザに付与され、ユーザの深部体温を低下させる。【００１３】
したがって、本開示は以下の特徴を提供する。【００１４】
１．神経系の刺激を経由した、人体の抹消部における血流の変化によって、人体の一部の領域からの熱損失を強化するシステム。人体の一部の領域のうち、特に、無毛の領域は驚くべき熱損失効率であるため、熱損失させる対象領域とされる。【００１５】
２．望ましい冷却効果を生じさせるための神経調節の刺激（例えば、脊髄神経節への電気刺激プロファイル）を設計するシステム。【００１６】
３．現在又は将来におけるユーザの温度変化要件を予測又は検出するシステム。これは、例えば、運動のスケジュール又はプラン、以前の運動セッションのパラメータ、初期値及び／又は運動／温度の増加の進行を検出するセンサ、からの情報を用いることができる。【００１７】
４．随意的に、人体の抹消部における血流を刺激することによる運動後の回復を強化するシステム。【００１８】
５．随意的に、人体の温度を低下させるために人体の自然の能力を強化することにより熱中症の影響を回避又は軽減するシステム。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の実施の形態の一例による運動補助システムのブロック図。
【図２】本開示の実施の形態の一例による深部体温計の外観を示す斜視図。
【図３】運動中の深部体温の推移の一例を示すグラフ。
【図４】本開示の実施の形態の一例による冷却装置の使用時における深部体温の推移の一例を示すグラフ。
【図５】本開示の実施の形態の一例による運動補助システムの制御の一例を示すフローチャート。
【図６】本開示の実施の形態の一例による運動補助システムの制御の別例を示すシーケンス図。
【図７】本開示の実施の形態の別例による運動補助システムの制御の一例を示すシーケンス図。
【図８】本開示の実施の形態の別例による運動補助システムの制御の別例を示すフローチャート。
【図９】本開示の実施の形態のさらに別例の運動補助システムの制御の一例を示すシーケンス図。
【図１０】本開示の実施の形態のさらに別例の運動補助システムの制御の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本開示の実施の形態の例によれば、運動補助システムにおける、ユーザの深部体温を低下させるための冷却装置の制御方法が提供される。前記冷却装置の制御方法は、前記ユーザに装着される深部体温計により測定された前記ユーザの深部体温を示す第１情報を、ネットワークを介して継続的に取得することと、前記ユーザの深部体温を所定値に下げるための時間に関する第２情報を、前記ネットワークを介して、前記冷却装置と通信可能に接続された情報端末から取得することとを含む。前記冷却装置の制御方法はさらに、前記第１情報及び前記第２情報に基づき、前記第２情報が示す時間内に、前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定される前記ラジオ波のプロファイルを決定することと、前記決定されたプロファイルを表す第３情報を前記冷却装置に設定するために、前記第３情報を、前記ネットワークを介して前記情報端末に出力することとを含む。
【００２１】
また、本開示の実施の形態の例によれば、運動補助システムにおける冷却装置が提供される。前記冷却装置は、ユーザの冷却部位を覆う外装と、前記ユーザの冷却部位を冷却させる冷却剤と、ラジオ波を発生するラジオ波発生部（例えばラジオ波発生回路）と、制御部（例えば制御回路）と、を含む。前記制御部は、前記ユーザに装着される深部体温計により測定されたユーザの深部体温を示す第１情報を、前記深部体温計からネットワークを介して取得し、前記ユーザの深部体温を所定値に下げるための時間に関する第２情報を、前記ネットワークを介して取得するように構成されている。前記制御回路はさらに、前記第１情報及び前記第２情報に基づき、前記第２情報が示す時間内に、前記ユーザの深部体温を前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定される前記ラジオ波のプロファイルを決定し、前記決定されたプロファイルに基づいて前記ラジオ波発生回路に前記ラジオ波を発生させるように構成されている。前記冷却剤は、前記ラジオ波によって促進された血流を冷却するように前記外装内に設けられている。
【００２２】
また、本開示の実施の形態の例によれば、情報端末の制御方法が提供される。前記情報端末の制御方法は、ユーザに装着される深部体温計により測定された、前記ユーザの深部体温を示す第１情報を、ネットワークを介して前記深部体温計から継続的に取得することと、前記ユーザの深部体温を所定値に下げるための時間に関する第２情報の入力を前記情報端末において受け付けることとを含む。前記情報端末の制御方法はさらに、前記第１情報及び前記第２情報に基づき、前記第２情報が示す時間内に前記ユーザの深部体温を、前記ユーザが装着する冷却装置を用いて前記所定値に下げるための、前記冷却装置に設定されるラジオ波に関するプロファイルを決定することと、前記決定されたプロファイルを表す第３情報を、前記冷却装置に設定するために前記ネットワークを介して前記冷却装置に出力することとを含む。
【００２３】
以下、本開示で用いられる各用語について説明する。
【００２４】
（深部体温）
心臓、肺、腸などの内部器官および血液を含む体の内部環境の温度をいう。平均人体深部温度は概略３７度であるが、相違が個人間で見られる。深部体温の相違は、生理、統計又は病状などの要因によって部分的に説明される（参照：https://www.bmj.com/content/359/bmj.j5468）。
【００２５】
（運動補助システム）
ユーザの深部体温を減じるために、ユーザに電気刺激、例えばＥＭＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｍｕｓｃｌｅ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、などを付与するように設計された運動補助システムをいう。運動補助システムの一例を図１に示す。図１において、運動補助システム１は、深部体温計１０と情報端末２０と冷却装置３０とサーバ４０とを含む。深部体温計１０、冷却装置３０及びサーバ４０は、情報端末２０とネットワークを介して通信可能である。ネットワークは、携帯電話ネットワーク、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ、およびＰＡＮなどであることが可能である。
【００２６】
（深部体温計）
ユーザの深部体温を測定可能に構成されたものをいう。深部体温計の一例を図２に示す。深部体温計１０は、ユーザの深部体温Ｔを測定可能に構成される。測定された深部体温Ｔの一例を図３に示す。図３におけるグラフの実線が測定された深部体温Ｔの一例を示している。図３に示されるグラフの二点鎖線は、将来の深部体温Ｔの一例を示す。運動に関するパフォーマンスは、深部体温Ｔと相関する。一例では、将来の深部体温Ｔが上昇するにつれて、運動に関するパフォーマンスが低下する。深部体温計１０は、有線または無線によって情報端末２０と通信可能に構成される。深部体温計１０は、図２に示すように、耳介に装着される装着部１１と、深部体温Ｔを測定する測定部１２とを含む。測定部１２は、温度センサ１２Ａを含む。深部体温計１０は、耳介に装着された状態において深部体温Ｔを測定する。深部体温計１０は、さらに深部体温Ｔに関する情報を送信する機能を有している通信部１３を含む。通信部１３は、深部体温Ｔに関する情報（第１情報）を情報端末２０に送信可能に構成されている。
【００２７】
（情報端末）
情報端末は、スマートデバイスおよびパーソナルコンピュータの少なくとも一方を含む。スマートデバイスは、スマートウォッチ等のウェアラブルデバイス、スマートフォン、および、タブレットコンピュータの少なくとも１つを含む。図１に示すように、本開示の実施の形態における情報端末２０は、各種の情報を入力可能に構成された入力部２１を含む。情報端末２０に入力される情報の一例は、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間に関する情報（第２情報）である。図４に示すように、所定値ＴＲは、例えば、運動に関するパフォーマンスのレベルに基づいて設定される。一例では、深部体温Ｔが所定値ＴＲ以下の範囲に含まれる場合、運動に関するパフォーマンスが相対的に高いことを示す。
【００２８】
ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間は、例えば、フットボールのハーフタイムの時間または筋力トレーニングのインターバルの時間であり、５分、１０分、２０分、４０分等である。言い換えると、第２情報は、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるためにユーザが確保できる時間間隔である。第２情報は、ユーザがいつまでにユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げる必要があるかを示す時刻であってもよい。
【００２９】
（サーバ）
サーバは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどのハードウェアにより構成されたコンピュータシステムである。本開示の実施の形態においては、サーバ４０は、所望のネットワークを介して情報端末２０と通信可能に構成されている。サーバ４０は、制御部４１と温度データベース４２とを含む。制御部は４１、温度データ収集アルゴリズム４３と、温度データ分析アルゴリズムと４４と、血流適応アルゴリズム４５とを含む。
【００３０】
（温度データ収集アルゴリズム）
温度データ収集アルゴリズムは、ユーザに係る温度状態と関係する情報（温度情報）を得る。温度情報の第１の例は、ユーザの現在の深部体温（現在の温度）である。温度情報の第２の例は、ユーザの普通の又は望ましい深部体温（望ましい温度）である。温度情報の第３の例は、ユーザが所在する環境の環境温度である。温度情報の第４の例は、ユーザの現在、将来あるいは予測される身体活動のレベルである。温度情報の第５の例は、ユーザの、冷却処置に基づく、以前の電気刺激に対する反応である。温度情報の第６の例は、その他のユーザの身体の温度状態と関係する情報、例えば、ユーザが着用する衣類の温度特性、ＥＭＳを利用できる時間、体重などのユーザの生理情報などである。
【００３１】
温度データ収集アルゴリズムは、センサ、ユーザの入力、ウェアラブルデバイス、以前のユーザのＥＭＳ処理、又は、練習計画のアプリケーションなど、利用できる情報源から自動的に抽出される情報を組み込む。
【００３２】
本開示の実施の形態においては、温度データ収集アルゴリズム４３は、冷却に基づく電気刺激の以前の付与の間にセンサ又は他の手段から収集されたユーザのデータを得る。
温度データ収集アルゴリズムによって収集されたデータは、データベース（温度データベース）に格納される。温度データベースに格納される情報の第１の例は、現在の温度及び望ましい温度と関連するセンサデータである。これは、他のシナリオのために、ユーザの好ましい深部体温の正確な表示を開発するために用いられる。温度データベースに格納される情報の第２の例は、電気刺激に基づく冷却の適用に対する以前の応答であり、望ましい温度を達成するまでにかかる時間などである。
【００３３】
（温度データ分析アルゴリズム）
温度データ分析アルゴリズム（本開示の実施の形態では、温度データ分析アルゴリズム４４）は、ユーザの体温要件（熱損失要件）を決定するために、ユーザの現在の温度と望ましい温度とを比較する。熱損失要件の第１の例は、ユーザの現在の温度が上昇していて低下させる必要があるかを表示する基本的なイエスまたはノーの出力である。熱損失要件の第２の例は、ユーザの現在の温度から望ましい温度を達成するために求められる実際の温度減少を示す数値である。熱損失要件の第３の例は、温度情報に記述されている様々な要因、例えば今後の運動、衣類、環境状態から生じる潜在的な温度効果を考慮した予測数値である。
【００３４】
（血流適応アルゴリズム）
血流適応アルゴリズム（本開示の実施の形態では、血流適応アルゴリズム４５）は、最適な刺激プロファイル、例えばＥＭＳシーケンス、を設計するために用いられる。刺激プロファイルは、ユーザにおける望ましい温度を達成するために付与される。刺激プロファイルは、例えばＥＭＳの様々なパラメータによって定義される。パラメータの第１の例は、付与される電流である。パラメータの第２の例は、付与される周波数である。パラメータの第３の例は、刺激の期間である。パラメータの第４の例は、刺激のパターンである。パラメータの第５の例は、刺激の強度である。なお、刺激は、ＥＭＳによる刺激に限られず、血流を促進させる周知の刺激手段による刺激でもよい。
【００３５】
（冷却装置）
冷却装置は、ユーザの深部体温を下げるように構成されている。本開示の実施の形態においては、冷却装置３０は、熱損失要件を達成するためにユーザに刺激プロファイルに基づいて生成される刺激を付与する。冷却装置３０は、ユーザの血流を促進させるラジオ波（高周波）を発生するラジオ波発生部３１と、ユーザの冷却部位を冷却するための冷却剤３２とを含む。一例では、ユーザの冷却部位は、ユーザの無毛皮膚領域である。ユーザの無毛皮膚領域は、例えば、ユーザの手のひら又は足の裏である。冷却剤３２は、例えば、高吸収性ポリマーを含む保冷剤、氷、ドライアイスなどである。冷却剤３２をユーザの冷却部位に直接的または間接的に接触させることで、ユーザの冷却部位の温度を低下させる。
【００３６】
ラジオ波発生部３１が、例えば、ユーザの脊髄神経節を介してユーザの神経系に電気刺激を与えると、血流が増加してユーザの無毛皮膚領域に血液が集められる。この状態でユーザの無毛皮膚領域を冷却することによりユーザの深部体温を低下させることができる。想像される環境において、冷却装置３０は、ＥＭＳ生成装置などであり、電極、柔軟な電子パッチ、電子スキンなどを介してユーザの肌に接続される。
【００３７】
（方法）
本開示に係る運動補助システム１の制御方法について、図５および図６を参照して説明する。具体的には、電気刺激を用いてユーザの体の冷却応答を調節するプロセスが記述される。プロセスは、体の自然な冷却メカニズムを強化するデバイスにおいて具体化され、スポーツおよび日々のパフォーマンスを強化する。
【００３８】
図５に示すように、ステップＳ１において、ユーザは冷却装置３０を着用する。冷却装置３０はユーザの身体の自然な冷却システムを調節するために脊髄神経節に働きかける。
【００３９】
ステップＳ２において、温度データ収集アルゴリズム４３は、以下に示すような様々な手段を通して温度情報を得る。一例では、サーバ４０の制御部４１がユーザの深部体温Ｔを示す情報（第１情報）を、ネットワークを介して継続的に取得する。なお、継続的に取得するとは、予め設定した所定の時間の間、継続的に取得してもよいし、所定の時間を決めずに継続的に取得してもよい。また、情報源は上記の例に限定されない。温度情報を得る手段の第１の例は、ユーザに係る環境条件、例えば温度、ユーザの動きなどを決定するセンサ群である。温度情報を得る手段の第２の例は、ユーザが現在または将来の活動に関する情報を入力するユーザインターフェースである。現在または将来の活動に関する情報は、例えば、運動スケジュール、取り掛かろうとしている肉体的活動の詳細、ユーザが着用している衣服の温度特性の基本的な説明、などである。温度情報を得る手段の第３の例は、関係する活動情報を適切な情報源から自動的に抽出するアルゴリズムである。情報源は、例えば、運動管理アプリケーション、ウェアラブルデバイスまたは他の情報源である。温度情報を得る手段の第４の例は、以前のユーザの温度情報及び以前の冷却に基づく電気刺激の付与に対する応答を格納している温度データベースへのアクセスである。
【００４０】
ステップＳ３において、温度データ分析アルゴリズム４４は、熱損失要件を決定するために温度情報を使用する。もっとも単純な場合において、温度データ分析アルゴリズム４４は、現在の温度と望ましい温度とを比較し、ユーザの現在の温度が望ましい温度よりも高いかどうかを決定する。温度データ分析アルゴリズム４４は、冷却が必要かどうかを示すイエスかノーかの二元の応答を出力する。この場合において、一般的な刺激プロファイルは、ユーザの現在の温度が望ましい温度に合致するかまたは近づくまで（例えば、予め定められた許容値が与えられるなど）十分に低下するまで連続して付与される。
【００４１】
もう一つの具体化において、温度データ分析アルゴリズム４４は、上昇されたユーザの現在の温度と望ましい温度との実際の数値差を、ユーザの現在の温度から低下させる温度値を主たる出力として計算する。
【００４２】
さらなる具体化は、異なるシナリオの下で熱損失要件をモデル化するために、温度情報によって記述される付加的な要素を組み合わせる。これは、例えば、ユーザの現在の温度に対する目標の効果または目標の温度を達成する能力に応じて、さまざまな要素に重み付けすることで達成される。重み付けが高い要素は、ユーザが希望温度を達成する能力に大きな影響を与える可能性がある。刺激プロファイル設計は、その影響を考慮してより厳しく適応される可能性がある。重み付けの第１の例は、暖かい衣類の着用である。暖かい衣類の着用は、ユーザの深部体温を増加させる（重み付け：低；×１．２の熱損失要件乗数が適用される）。重み付けの第２の例は、高い環境温度である。高い環境温度は、ユーザの深部体温を低下させることを困難にする（重み付け：中；×１．４の熱損失要件乗数が適用される）。重み付けの第３の例は、今後の身体運動である。今後の身体運動は身体温度をかなり増加させることが知られている。（重み付け：高；×１．６の熱損失要件乗数が適用される）。
【００４３】
ステップＳ４において、血流適応アルゴリズム４５は、熱損失要件および温度情報によって記述された様々な特性を使用して、熱損失要件を達成するための刺激プロファイルを設計する。上昇されたユーザの現在の温度は、刺激プロファイルを管理する主な要因として識別される。そしてこれは人間のための既知の望ましい温度または公的に利用可能な深部体温範囲と比較することによって容易に決定されることができる。さらに、温度情報の様々なパラメータは、刺激プロファイルの形態を選択する際の基準として識別することができる。このような基準は、上記の温度情報の重み付けに関連している場合もあれば、関連していない場合もある。基準として識別されるパラメータの第１の例は、利用可能な時間、例えば、秒、分または特定の時間である。熱損失は、長期間にわたって、例えば、フットボールの試合におけるハーフタイムにわたって、徐々に調整することができる。熱損失は、より短い休憩期間、例えば、トレーニング中のセット間で、より迅速に損失する必要があるかもしれない。基準として識別されるパラメータの第２の例は、環境温度（低／中／高）である。暑い場所にいたり、暖かい服装をしているユーザは、より強い冷却効果が必要な場合がある。基準として識別されるパラメータの第３の例は、ユーザの今後またはその後の活動（低い労力／中程度の労力／高い労力）である。ユーザの次の活動がそれほど激しくない場合は、それほど早く熱を逃がさないようにする必要がある。
【００４４】
ステップＳ４の一例では、サーバ４０の制御部４１（血流適応アルゴリズム４５）は、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間に関する情報（第２情報）を、ネットワークを介して情報端末から取得する。さらに、サーバ４０の制御部４１（血流適応アルゴリズム４５）は、ユーザの深部体温Ｔを示す情報（第１情報）及びユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間に関する情報（第２情報）に基づき、所定時間内（第２情報が示す時間内）にユーザの深部体温を所定値ＴＲに下げるためのラジオ波のプロファイルを決定する。決定されたラジオ波のプロファイルを示す情報（第３情報）は、冷却装置３０に送られる。
【００４５】
ステップＳ５において、冷却装置３０は、熱損失要件を達成または維持するために、自然な放熱冷却メカニズムを増強するための刺激プロファイルに基づき生成される刺激をユーザに適用する。ステップＳ５の一例では、ユーザの深部体温を所定値ＴＲに下げるための時間に関する情報（第２情報）が示す時間内に、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるためのラジオ波のプロファイルを示す情報（第３情報）に基づき、刺激プロファイルが冷却装置３０に設定される。一例では、サーバ４０の制御部４１は、第３情報を、ネットワークを介して情報端末２０に出力する。情報端末２０は、第３情報を冷却装置３０に送信する。
【００４６】
上記のプロセスの全部または一部は、必要に応じて繰り返されてもよく、それによって刺激プロファイルの適用後に新しい温度情報が得られて、ユーザの深部体温を低下させることにおける治療の成功を決定することができる。また、熱損失要件を達成または維持するためにさらにＥＭＳを適用することができる。
【００４７】
以下、本開示の利点を記載する。
【００４８】
本開示は、神経系の電気刺激を介して必要に応じてユーザの自分自身の自然な身体冷却メカニズムを増強させることを可能にする。体の冷却を調節することで、ユーザは自分の身体的状態を能動的に制御することができ、スポーツおよび日常活動のパフォーマンスを向上させることができる。 
【００４９】
（１）深部体温を直接調節して、ユーザの現在の活動または環境にとって好ましい温度を維持する能力を高めることができる。具体的には、ユーザであるアスリートは活動または環境の結果としての発熱を防ぐことによって彼らのパフォーマンスを向上させることができる。あるいは、ユーザは、高温環境における熱中症の発症を予防するために装置を使用することができる。
【００５０】
（２）運動能力およびスタミナを向上させることができる。例えば、深部体温が下がることでユーザであるアスリートのトレーニング時間を長くすることができる。一方、深部体温が上がるとアスリートは疲労を引き起こし、パフォーマンスが制限されることがある。
【００５１】
（３）深部体温の低下を達成するための、最適な深部体温および電気刺激プロファイルを決定するために、生理学、外的条件および他の要因における変動を考慮に入れたユーザ特有および環境特有の温度調節が提供される。
【００５２】
（別例）
以下、本開示の別例を記載する。上記の例と、以下の別例の少なくとも一つとを、適宜組み合わせることができる。
【００５３】
・上記の例では深部体温計１０は深部体温を示す第１情報を情報端末２０に送信するように構成されている。深部体温計１０は、第１情報を情報端末２０に送信せずにサーバ４１にネットワークを介して直接的に送信してもよい。また、深部体温計１０は、第１情報を冷却装置３０にネットワークを介して直接的に送信してもよい。
【００５４】
・上記の例では冷却装置３０は、ラジオ波プロファイルを示す第３情報を情報端末２０から受信するように構成されている。冷却装置３０は、第３情報を情報端末２０から受信せずにサーバ４１からネットワークを介して直接的に受信してもよい。
【００５５】
・上記の例では、制御部４１は、ユーザの現在の深部体温Ｔを示す第１情報と、ユーザの現在の深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間に関する第２情報とに基づいて、ラジオ波のプロファイルを決定している。図６に示すように、制御部４１は、ユーザの生体情報を示す第４情報を取得し、第１情報、第２情報および第４情報に基づき、ラジオ波のプロファイルを決定してもよい。ユーザの生体情報は、ユーザの身長及び体重の少なくともいずれか一方を含む。第４情報は、例えば情報端末２０の入力部２１を介して入力される。
【００５６】
・ラジオ波のプロファイルを決定する処理は、フィードバック処理を含んでもよい。フィードバック処理では、図６に示すように、第３情報に基づき冷却装置３０により冷却が行われた後のユーザの深部体温Ｔが深部体温計１０によって測定される。サーバ４０の制御部４１は、情報端末２０及びネットワークを介して第５情報を取得する。制御部４１は、第２情報及び第５情報に基づき、第２情報に示される時間内の残り時間においてユーザの深部体温を所定値に下げるためのラジオ波に関する更新プロファイルを決定する。制御部４１は、ラジオ波に関する更新プロファイルを示す第６情報を冷却装置３０に設定するためにネットワーク及び情報端末２０を介して冷却装置３０に出力する。
【００５７】
・上記の例ではサーバ４０の制御部４１がラジオ波を発生させるための処理を行っている。これに代えて、図１および図７に示すように、情報端末２０の制御部２４１がラジオ波を発生させるための処理を行ってもよい。制御部２４１は、上記の例の制御部４１と同様に、温度データ収集アルゴリズム、温度データ分析アルゴリズムおよび血液適応アルゴリズムを含む。図７に示す例では、ラジオ波プロファイルを示す第３情報は、サーバ４０を介さずに、情報端末２０から冷却装置３０に直接的に送信される。
【００５８】
上記の別例に係る制御端末の制御方法の一例について、図８を参照して説明する。
【００５９】
ステップＳ１１において、情報端末２０の制御部２４１は、ユーザに装着される深部体温計１０により測定された、ユーザの深部体温Ｔを示す第１情報を、ネットワークを介して深部体温計１０から継続的に取得する。
【００６０】
ステップＳ１２において、制御部２４１は、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間に関する第２情報の入力を受け付ける。
【００６１】
ステップＳ１３において、制御部２４１は、第１情報及び第２情報に基づき、第２情報が示す時間内にユーザの深部体温Ｔを、ユーザが装着する冷却装置３０を用いて所定値に下げるための、冷却装置３０に設定されるラジオ波に関するプロファイルを決定する。
【００６２】
ステップＳ１４において、制御部２４１は、決定されたプロファイルを表す第３情報を、冷却装置に設定するためにネットワークを介して冷却装置３０に出力する。冷却装置３０が入力した第３情報に基づき、ラジオ波発生回路３１はラジオ波を発生させる。これにより、ラジオ波によって促進されたユーザの血流が冷却装置３０に設けられた冷却剤３２（図１参照）によって冷却される。
【００６３】
ステップＳ１１〜ステップＳ１４の全部または一部は、必要に応じて繰り返されてもよい。
【００６４】
・上記の例ではサーバ４０の制御部４１がラジオ波を発生させるための処理を行っている。これに代えて、図１および図９に示すように、冷却装置３０の制御部３４１がラジオ波を発生させるための処理を行ってもよい。制御部３４１は、上記の例と同様に、温度データ収集アルゴリズム、温度データ分析アルゴリズムおよび血液適応アルゴリズムを含む。図９に示す例では、深部体温Ｔを示す第１情報は、深部体温計１０から冷却装置３０の入力部３２１に直接的に送信される。ラジオ波プロファイルを示す第３情報は、冷却装置３０の制御部３４１から冷却装置３０のラジオ波発生部３１に直接的に送信される。
【００６５】
上記の別例に係る制御端末の制御方法の一例について、図１０を参照して説明する。
【００６６】
ステップＳ２１において、冷却装置３０の制御部３４１は、ユーザに装着される深部体温計１０により測定されたユーザの深部体温Ｔを示す第１情報を、深部体温計１０からネットワークを介して取得する。一例では、第１情報は冷却装置３０の入力部３２１に入力され、入力部３２１から制御部３４１に送られる。
【００６７】
ステップＳ２２において、制御部３４１は、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための時間に関する第２情報を、ネットワークを介して取得する。一例では、第２情報は冷却装置３０の入力部３２１に入力され、入力部３２１から制御部３４１に送られる。
【００６８】
ステップＳ２３において、制御部３４１は、第１情報及び第２情報に基づき、第２情報が示す時間内に、ユーザの深部体温Ｔを所定値ＴＲに下げるための、冷却装置３０に設定されるラジオ波のプロファイルを決定する。
【００６９】
ステップＳ２４において、制御部３４１は、決定されたプロファイルに基づいてラジオ波発生部３１にラジオ波を発生させる。これにより、ラジオ波によって促進されたユーザの血流が冷却装置３０の外装内に設けられた冷却剤３２（図１参照）によって冷却される。
【００７０】
ステップＳ２１〜ステップＳ２４の全部または一部は、必要に応じて繰り返されてもよい。
【００７１】
（使用例）
使用例１は、ランニング（以下、ランという）と熱損失との同期のために使用される例である。第１に、ユーザは、午前中のランの前に常に同じウォームアップルーチンを実行する。第２に、このルーチンはウェアラブルデバイスによって検出され、ランの熱条件が予測される。第３に、運動補助システムは、ランニング中に体を冷やす準備をし、最後のスプリントセクションの直後に最大冷却が行われる時期を計る。第４に、ユーザはフィットネスアプリケーションからランニング距離（またはランニング時間）を２０％延長するように指示される。第５に、ユーザは、通常の場合ほど疲れていないのでランニングの増加を受け入れる。第６に、疲労に抵抗し、運動期間を延ばすことができたため、ユーザのフィットネスパフォーマンスが向上する。
【００７２】
使用例２は、通常のワークアウト容量の増加のために使用される例である。通常の条件下では、フットボール選手は２００ｋｇの荷重のトレーニングを３０分で１５回を３セット完了させることができる。次の３０分間のトレーニングの前に、フットボール選手に冷却装置３０による電気刺激が適用される。フットボール選手は、自分のトレーニングを完了している間、筋肉の疲労が減り、セット間の休憩時間が少なくて済むと感じる。その結果、フットボール選手は３０分のトレーニングで２セット追加することができる。
【００７３】
使用例３は、トレーニング後の疲労からの回復に使用される例である。荷重をかけて運動した後、アスリートは通常、セッション後最大２日間、腕および脚に、疲れおよび筋肉の残留性の痛みを感じる。アスリートはウェイトトレーニングセッションを完了し、そしてセッションの終わりにアスリートの腕および脚の筋肉は疲れていると感じる。冷却装置３０を用いてアスリートの深部体温を下げ、それによって筋肉の疲労による即時の影響を減らす。具体的には腕および脚の血流を増やす。血行を促進すると、血中酸化レベルが正常に戻り、血中乳酸レベルが下がり、血液の貯留を防ぐことができる（参照：https://www.acefitness.org/education-and-resources/lifestyle/blog/3683/five-reasons-you-shouldn-t-skip-your-cooldown-after-exercise）（参照：https://sportscotland.org.uk/performance/cutting-edge/archive/recovery-cool-down-and-active-recovery/）。通常の座位回復中に運動補助システムを使用した後、血管拡張は老廃物をより早く除去するのに役立つので、アスリートはすぐに疲れを感じなくなる。翌日、アスリートは腕および脚の筋肉がいつものように疲れたり痛んだりしないことに気づく。このため、アスリートは１日のうちで通常よりも早く次のウェイトトレーニングセッションを完了することができる。アスリートは、より早く回復することができるので、より頻繁に運動することができる。
【００７４】
使用例４は、トレーニング中の疲労対策である。激しいトレーニングセッションにおいて、テニスプレーヤーはサーブ中に正確さに影響を与える筋肉疲労を経験し始める。プレーヤーのパフォーマンスが低下すると、運動補助システムは休息期間中に神経モジュラー刺激を適用し、プレーヤーの深部体温が低下する。プレーヤーの深部体温が下がるため、プレーヤーの筋肉の能力は通常の状態に戻る。筋肉の疲労が軽減されたため、プレーヤーのサーブは通常の精度に戻り、トレーニングセッションの開始時と同じようにパフォーマンスを発揮できる。
【００７５】
使用例５は、熱中症の検出および発症の予防に使用される例である。アスリートが暑い日に外でトレーニングしている。外気温が上昇し、アスリートが努力し続けるにつれて、彼の深部体温は危険なほど高いレベルに近づき始める。運動補助システムはウェアラブルデバイスを介してアスリートを監視し、アスリートの深部体温が予め規定された安全性の閾値に達する時を検出する。運動補助システムは冷却を最大限にするように設計された刺激ルーチンを開始し、体の熱放散能力を高め、そしてアスリートの深部体温を急速に低下させる。アスリートの深部体温が上昇していることを早期に発見し、その発症を予防することで、アスリートは熱中症に悩まされることを防ぐことができ、安全にトレーニングを続けることができる。
【００７６】
使用例６は、運動レベルを維持するための四肢の冷却の予防に使用される例である。ユーザは、寒い日に自分の家から近くの店に移動することを企図している。通常、ユーザが屋外に出ると、体の自然な血管収縮反応または外気温のせいで、不快なほど手が冷たくなる。店に着くと、ユーザの手はしばらくの間冷たさを保ち、しびれを感じ、ユーザがいくつかの商品を簡単に手に取るのを妨げる。寒さに対する進化論的な反応は、放熱を予防するための周辺領域（手、腕、足など）の血管収縮である。このプロセスは、重要な内臓を寒さから保護し、重要性の低い領域を犠牲にしてパフォーマンスを優先させることを目的とする。しかしながら、進化論的な反応は最適ではなく、ユーザが寒いが危険なほどではないシナリオでは血管収縮を不必要に誘発する。ユーザは、店まで歩く２分間だけ手を温めるように運動補助システムに指示する。運動補助システムは、その後、要求されたとおり２分間だけ、手の血管収縮を防止するように設定された電気刺激ルーチンを開始する。ユーザは、例えば、手動のデバイス設定制御、モバイルデバイスのアプリケーション、または他の何らかの手段を介して装置およびインターフェースを持つことができる。血管収縮を防止することによって、ユーザの手は屋外で快適に暖かいままであり、ユーザが店に着いた後は通常の機能および器用さを維持する。
【００７７】
使用例７は、高温勾配のための血流の最適化に使用される例である。雪の中屋外を歩いている間、ユーザは手を温める装置を含む手袋を着用している。屋外に居続けると深部体温が下がり始め、手に血管収縮が起こる。血管収縮の間、血管の表面積が減少するので、手は、手を温める手袋からそれほど熱を取り込むことができない。したがって、手を暖める手袋が深部体温を上昇させる能力は、体の自然な反応によって制限される。次の散歩では、ユーザは冷却装置を装着する。センサを使用して、デバイスはユーザの深部体温が低下していることと、ユーザの手がより高い温度を経験していること（手と深部体温との間に温度勾配があること）との両方を検出する。運動補助システムは、ユーザの手の血管拡張を促進するように設計された刺激ルーチンを開始し、自然な血管収縮が起こることを防ぐ。手の血管が拡張しているので、手を温める手袋の熱をより効果的に取り込むことができ、深部体温が上昇する。
【００７８】
使用例８は、家庭のエネルギー節約のための体温最適化に使用される例である。自宅にいるユーザが暑すぎると感じて、ユーザは、エアコンをつけたいと考える一方、エネルギー消費のコストも削減したいと考える。このような場合、ユーザは冷却装置３０の電源を入れる。この例の冷却装置３０は、両手および両足からの放熱を強化することによって、ユーザの体が冷える能力を高めるよう構成されている。冷却装置３０を装着したユーザはより涼しく感じているので、ユーザは冷却装置３０からの電気刺激なしである場合よりも、エアコンの温度を低い温度に設定してエアコンを動作させることができる。エアコンの温度の設定を低くすることにより、エネルギー消費量が少なくなり、ユーザはエネルギー消費量を減らすことができる。
【００７９】
使用例９は、多人数が居住するスマートホームにおける温度最適化に使用される例である。アパートで一緒に暮らしている３人の人々（ユーザ１、ユーザ２、ユーザ３）は、異なる気温の嗜好を持っており、セントラルヒーティングを設定するための温度について意見が一致しない。運動補助システムは各ユーザの好みを決定し、アパートの暖房を設定するために最適な温度を特定する。最適な温度は、３人のユーザの好みのうちの最高のものとして選択することができる。例えば、ユーザ１は１８℃の温度を好み、ユーザ２は２１℃の温度を好み、ユーザ３は２３℃の温度を好む。このシナリオでは、運動補助システムはアパートの温度をユーザ３の好みの２３℃に設定することを選択する。最適温度では、ユーザ３には快適であり、ユーザ１とユーザ２とには暑すぎる。運動補助システムの冷却装置３０は、ユーザ１およびユーザ２それぞれの深部体温を変更するように設計された互いに異なる電気刺激ルーチンの付与を開始する。刺激ルーチンは、ユーザ１およびユーザ２のそれぞれの身体領域からの放熱を強化することによって、ユーザ１およびユーザ２の深部体温を下げることを目的としている。個々のユーザの温度の好みに合わせて深部体温を修正することによって、運動補助システムによって決定された単一のアパート暖房温度で３人のユーザ全員が快適になることを可能にする。
【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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