人の身体の一部に空気圧を印加するためのシステム、方法及び装置
【課題】体重をコントロールするために、直立した人の身体の一部に空気圧を印加する快適な一体化システムが必要とされている。システムから与えられた力に基づいて、人が、重く感じたり、軽く感じたりできるものでなければならない。これらの必要性を解決し、更に、関連した利点を提供する。
【解決手段】人１０１の身体の一部を受ける垂直軸に沿ってアパーチャ１０４を有するチャンバ１０２において、人１０１の身体の一部に圧力を印加する。圧力センサ１２０が、チャンバ１０２に結合されていて、チャンバ１０２内側の圧力を測定する。負帰還制御システムが、チャンバ１０２内側の圧力を較正、調整及び維持する。
【解決手段】人１０１の身体の一部を受ける垂直軸に沿ってアパーチャ１０４を有するチャンバ１０２において、人１０１の身体の一部に圧力を印加する。圧力センサ１２０が、チャンバ１０２に結合されていて、チャンバ１０２内側の圧力を測定する。負帰還制御システムが、チャンバ１０２内側の圧力を較正、調整及び維持する。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は空気差圧装置に関する。特に、本発明は、空気圧を用いるシステム、方法及び
装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
重力は、身体に力をかける。治療及び身体的トレーニングのために、これらの力に対抗
する方法が考案されてきた。人にかかる重力の影響に対抗する１つの方法は、胴及び／又
は肩に弾性コードを取り付けて、人に正か負の垂直力を発生させることである。身体の弾
性コードによる力の印加は不快であり、セットアップが面倒である。
更に、その影響をシミュレートするための空気差圧を用いる他のシステムは、複雑で、
知的帰還を提供しない。
【０００３】
従って、体重をコントロールするために、直立した人の身体の一部に空気圧を印加する
快適な一体化システムが必要とされている。システムは、システムから与えられた力に基
づいて、人が、重く感じたり、軽く感じたりできるものでなければならない。本発明の主
な目的は、これらの必要性を解決し、更に、関連した利点を提供することである。
【発明の簡単な説明】
【０００４】
人の身体の一部を受ける垂直軸に沿ってアパーチャを有するチャンバにおいて、人の身
体の一部に圧力を印加するシステムが提供される。圧力センサが、チャンバに結合されて
いて、チャンバ内側の圧力を測定する。負帰還制御システムが、チャンバ内側の圧力を較
正、調整及び維持する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本明細書に組み込まれ、これを構成する添付図面は、本発明の１つ以上の実施形態を例
示するものであり、詳細な説明と共に、本発明の原理及び実施形態を説明する役割を果た
す。
【０００６】
【図１】一実施形態による空気圧を用いて実施されるシステムの概略を示すブロック図である。
【図２】他の実施形態による空気圧を用いて実施されるシステムの概略を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による図１及び２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図４】一実施形態による図１のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図５】一実施形態による図２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図６】一実施形態による図１及び２のシステムを較正する方法の概略を示すフロー図である。
【詳細な説明】
【０００７】
本発明の実施形態を、空気圧を用いるシステム、方法及び装置に関連してここに説明す
る。当業者であれば、本発明の以下の詳細な説明は、例示のためだけであって、決して限
定するものではないことが分かるであろう。本発明の他の実施形態は、本開示内容の利益
を受けるかかる当業者であれば、容易に想到するであろう。添付の図面に例示される本発
明の実施形態について詳細に述べる。同じ又は同様の部分を参照するために、同じ参照符
号が図面及び以下の詳細な説明全体に用いられる。
【０００８】
明瞭にするために、ここに説明した実施形態の所定の特徴が全て示され、説明されてい
るわけではない。当然のことながら、かかる実際の実施形態の開発においては、例えば、
用途やビジネス関連の制約に従う等の開発者の具体的な目標を達成するために、数多くの
実施形態特有の判断を行わなければならず、これらの具体的な目標は、実施形態によって
、そしてまた開発者によっても変わるものと考えられる。更に、かかる開発努力は、恐ら
く、複雑で時間のかかるものであるが、この開示内容の利益を受けるかかる当業者にとっ
ては、エンジニアリングの所定の取り組みであろうと考えられる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、コンポーネント、プロセスステップ及び／又はデータ構
造は、様々なタイプのオペレーティングシステム（ＯＳ）、コンピューティングプラット
フォーム、ファームウェア、コンピュータプログラム、コンピュータ言語及び／又は汎用
機を用いて実施できる。本方法は、処理回路で実行されるプログラム化されたプロセスと
して実行することができる。処理回路は、プロセッサとオペレーティングシステムの数多
くの組み合わせ、又はスタンドアロンのデバイスの形態を採ることができる。プロセスは
、かかるハードウェア、ハードウェア単体又はこれらの組み合わせにより実行される命令
として実施できる。ソフトウェアを、器具に読み取り可能なプログラム記憶デバイスにス
トアしてもよい。
【００１０】
また、当業者であれば、汎用性のあまりないデバイス、例えば、ハードワイヤードデバ
イス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及びコンプレックスプログラ
マブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）を含むフィールドプログラマブルロジックデバイス
（ＦＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を、ここに開示された本発明の概念
の範囲及び精神から逸脱することなく、用いてもよいことが分かるであろう。
【００１１】
図１は、一実施形態による、人１０１の下半身１０６に圧力を印加するためのシステム
１００の概略を示すブロック図である。このシステムは、チャンバ１０２と、チャンバ１
０２内側の圧力を調整（増減）及び維持するための手段１０３とを含んでいる。手段１０
３の一例は、後述する負帰還制御システムである。
【００１２】
チャンバ１０２は、下半身１０６を受けるために、垂直軸に沿ってアパーチャ１０４を
含んでいる。一実施形態によれば、チャンバ１０２は、軟質又は硬質シェルを含んでいて
もよい。
【００１３】
軟質シェルを有するチャンバ１０２に関しては、軟質シェルは、膨張させても収縮させ
てもよい。チャンバ１０２は、軟質シェルを膨張させたときは、半球形となる。図１に、
チャンバ１０２が、チャンバ１０２のベース１０８として平面の断面を有する球の上部を
含む一実施形態を示す。ベース１０８は、直立又は直座の人１０１をサポートする。軟質
シェルは、十分に気密性の布で作成してよい。収縮させると、軟質シェルは、下半身１０
６をアパーチャ１０４内に配置させる。アパーチャ１０４は、人の下半身１０６の胴回り
の様々な形状に対応するために、楕円形の可撓性の布を含んでいてよい。布の軟質シェル
の高さは、ストラップを用いて変えて、上部に引っ張ってもよい。例えば、アパーチャ１
０４は、人１０１の胴又は胴体を囲む剛性リング（図示せず）を含んでいてもよい。チャ
ンバ１０２の高さは、このように、剛性リングを昇降することにより調整できる。
【００１４】
バー（図示せず）が、人１０１の胴の下で布帛のシェルを囲んでいてもよい。このバー
は、球形状へと膨張する布帛のシェルを保持するため、シェルを人１０１の胴体近くに保
って、自由に腕が振れる。同様に、硬質シェルによってまた、人１０１の腕が、硬質シェ
ルに触れないようにして、人１０１が、サドル形で動ける（歩いたり走ったりする）よう
にすることができる。
【００１５】
システム１００はまた、チャンバ１０２への出入りを促すステップを有する後部入口通
路（図示せず）を含んでいてもよい。軟質シェルを有するチャンバ１０２において、通路
に、軟質シェルを未膨張状態に保持する手段を用いと、人１０１にシール１１０を付け易
くなる。通路はまた、チャンバ１０２のシェルが裂けたり（布の場合）、壊れたり（硬質
シェルの場合）する場合の安全プラットフォームとしても機能する。通路はまた、人１０
１が落ちた場合に保持するための保持バーを含んでいてもよい。
【００１６】
硬質シェルを有するチャンバ１０２に関しては、チャンバ１０２は、人１０１が出入り
するために開くドア（図示せず）を含んでいてもよい。ドアは、スウィングオープン、ス
ウィングダウン又はスライドオープンとすることができる。ドアは、十分に気密ジップで
締められるジッパーのある布で構成することができる。アパーチャ１０４は、チャンバ１
０２を二等分にして、貝殻やコックピットのように離してから併せて戻すことにより作成
してもよい。更に、硬質シェルの高さは、人１０１の高さに基づいて調整してよい。
【００１７】
人１０１の胴体又は胴回り又はその近くの下半身１０６とアパーチャ１０４の間に、シ
ール１１０を与える。一実施形態によれば、シール１１０は、人１０１の胴体周囲に複数
の開口部／漏れ口を含んでいて、人１０１を冷やし、人１０１の胴体周囲の圧力分布を良
好にコントロールする。例えば、人１０１の胃の前に漏れ口があると、加圧下で、可撓性
の胴シールが膨らむことによる膨張に役立つ。かかる意図的な漏れ口は、気密性でない布
を縫製することにより、又はチャンバ１０２のシェル又は布に穴を形成することにより設
けることができる。シール１１０は、実質的に気密性の材料及び／又は非気密性の布で作
成できる。シール１１０は、スカート、パンツ又は両者の組み合わせに設けることができ
る。
【００１８】
一実施形態によれば、シール１１０は、シェル、クランプ及び変形性ループに取り付け
られた、剛性リップにジッパー、カヤックスタイルアタッチメントによる別々のシールを
含んでいてもよい。シール１１０は、人の下半身１０６に固定するための手段及びアパー
チャ１０４に取り付けるための手段を含んでいてよい。固定するための手段としては、例
えば、太腿の異なる幅の調整のために太腿周囲に巻くベルクロストラップや、寛骨に固定
されたシールを保持するベルトが挙げられる。固定するための手段としてはまた、ユーザ
ーに対してシールし、高摩擦係数のために固定されたままとなる高摩擦材料も挙げられる
。シール１１０は、通気性があり、洗えるものであってよい。他の実施形態によれば、シ
ール１１０はまた、人の胸をシールするものであってもよい。例えば、シール１１０には
、スカートタイプのシールが含まれる。
【００１９】
運動器具１１２が、チャンバ１０２内に収容されていてもよい。運動器具１１２は、例
えば、調整可能な高さ、傾斜及び速度を有するトレッドミルである。運動器具１１２の高
さ及び位置は、人１０１の寸法に基づいて調整できる。当業者であれば、図示されたトレ
ッドミルは限定するためのものではなく、ここに開示された本発明の概念から逸脱するこ
となく、他の運動器具を使用できることが分かるであろう。チャンバ１０２は、跳躍の能
力や一般的な動きを改善するための手段としての器具がなくても用いられる。
【００２０】
チャンバ内側の圧力を調整し維持するための手段１０３は、吸気システム１１４、排気
システム１１６、コントロールパネル１１８、圧力センサ１２０及びプロセッサ１２２を
含む。
【００２１】
吸気システム１１４は、ガス（例えば、空気）を受けるための入力ポート１２４、圧力
源１２６（ポンプ）及び出口ポート１２８を含む。圧力源１２６からのガスフローは未制
御であってもよい。圧力源１２６は、オンかオフのいずれかとすることができる。他の実
施形態によれば、圧力源１２６は、可変ファン速度を含んでいて、これを調整すると、チ
ャンバ１０２に入るエアフローをコントロールすることができる。圧力源１２６は、入力
ポート１２４から出力ポート１２８までガスを送り込む。出力ポート１２８はまた、チャ
ンバ１０２の入力ポートでもある。ガスは、出力ポート１２８を介してチャンバ１０２へ
送り込まれる。
【００２２】
排気システム１１６は、チャンバ１０２からのガスを受けるための入力ポート１３０、
圧力制御バルブ１３２及び周囲圧力への出力ポート１３４を含む。圧力制御バルブ１３２
は、チャンバ１０２からの排気フローをコントロールする。入力ポート１３０は、チャン
バ１０２の出力ポートである。ガスは、出口ポート１３４を介してチャンバ１０２を出る
。他の実施形態によれば、安全排気ポート（図示せず）は、チャンバ１０２に接続されて
いて、緊急又はシステム故障の場合には、チャンバ１０２からガスを出すことができる。
【００２３】
コントロールパネル１１８は、人１０１又はオペレータが、プロセッサ１２２を介して
システム１００と相互作用できるユーザーインタフェースシステムを含む。例えば、人１
０１は、コントロールパネル１１８のタッチスクリーンインタフェース（図示せず）を用
いて、チャンバ１０２内の圧力、運動器具１１２の速度、傾斜及び高さをプログラムして
もよい。コントロールパネル１１８を用いてまた、人１０１の正しい体重を測定してもよ
い。較正プロセスの詳細については、図６で説明する。
【００２４】
圧力センサ１２０をチャンバ１０２に接続して、チャンバ１０２内側の圧力と周囲圧力
の圧力差を測定する。当業者であれば、図示した圧力センサ１０２は、限定するためのも
のではなく、ここに開示された本発明の概念から逸脱することなく、他のタイプの圧力変
換器又は圧力測定センサを使用できることが分かるであろう。圧力センサ１２０は、その
測定結果をプロセッサ１２２に伝える。
【００２５】
プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８及び圧力センサ１２０と通信して、圧
力源１２６及び圧力制御バルブ１３２をコントロールする。プロセッサ１２２のアルゴリ
ズムの例を図３及び４に示す。この構成で、プロセッサ１２２は、コントロールパネル１
１８から入力を受ける。例えば、入力には、チャンバ１０２内の所望の圧力又は人の所望
の体重が含まれる。プロセッサ１２２は、図３及び４に示す負帰還ループ、回路又はシス
テムを用いて、圧力源１２６及び制御バルブ１３２を動作する。プロセッサ１２２は、圧
力センサ１２０により、チャンバ１０２内側の圧力をモニターする。圧力センサ１２０か
らの測定結果及びコントロールパネル１１８からの入力に基づいて、プロセッサ１２２は
、駆動信号を、制御バルブ１３２及び／又は圧力センサ１２６に送って、チャンバ１０２
を通る排気フローを増減し、チャンバ１０２内の圧力を、コントロールパネル１１８から
受ける所望の圧力にできる限り近づける。チャンバ１０２内側の圧力（正又は負）は、人
１０１に上向き又は下向きの力を生成する。これによって、軽く感じたり、重く感じたり
する。
【００２６】
プロセッサ１２２はまた、運動器具１１２と通信してもよい。プロセッサ１２２は、コ
ントロールパネル１１８から、運動器具１１２のための入力パラメータを受ける。例えば
、運動器具１１２は、チャンバ１０２内側でセンシングされた圧力に基づいて、プロセッ
サ１２２により調整された速度又は傾斜のトレッドミルを含んでいる。
【００２７】
他の実施形態によれば、システム１００はまた、コントロールされて、一定の歩幅周期
等、様々な能力パラメータを維持してもよい。センサをトレッドミルに配置して、トレッ
ドミルにあるユーザーの脚からの衝撃を検出し、後の値と比較して、一またぎの時間を測
定してもよい。器具が、圧力、傾斜、速度等を調整すると、特定の歩幅レートを維持する
ことができる。
【００２８】
更に他の実施形態によれば、システム１００は、人１０１に接続された加速／減速セン
サを含んでいて、ユーザーが速度を上げるか下げるかをセンシングしてもよい。当業者で
あれば、かかるセンサを実装するのに多くのやり方があることが分かるであろう。プロセ
ッサ１２２は、加速／減速センサからの測定値を受けて、信号を送り、チャンバ１０２内
側の圧力の増減と組み合わせて、測定値に応答して、トレッドミルの速度を増減する。
【００２９】
プロセッサ１２２はまた、様々な実行可能なプログラムをストアするデータベース等の
データ記憶装置（図示せず）も含んでいてよく、これらプログラムは、人１０１又はオペ
レータにより、コントロールパネル１１８を介して選択又はプログラムされる。データ記
憶装置は、データの保存場所を含んでおり、システム１００をコントロールするのに用い
られる。例えば、センサ（圧力センサ、人の能力センサ、安全センサ等）からデータを受
けながら、プロセッサ１２２は、１つ以上のパラメータが、危険レベルに達したかどうか
を判断する。そして、プロセッサ１２２は、トレッドミル１１２の圧力及び／又は速度を
変更する。例えば、トレーナーは、人１０１についての最大速度パラメータをセットする
ことができる。プロセッサ１２２は、速度が過剰にならないようにする。データ記憶装置
を用いて、過去の能力及び異なるプロトコルについての個人記録をストアしてもよく、シ
ステム１００は、人１０１に前の個人記録を与えることができる。
【００３０】
データ記憶装置はまた、コントロールパネル１１８からの選択に基づく様々なトレーニ
ングプログラムを含んでいてもよい。プロセッサ１２２は、全ての変数に基づいて、人１
０１にとって害のない活動レベルを確保する。データ記憶装置はまた、人１０１の能力及
び活動を記憶及び記録し、且つ、較正データをストアすることができ、人１０１が、その
器具を用いる度に、その較正プロセスを行わなくてよくなる。
【００３１】
図２は、他の実施形態による、人１０１の下半身１０６に圧力を印加するためのシステ
ム２００の概略を示すブロック図である。システム２００は、チャンバ１０２と、チャン
バ１０２内側の圧力を調整（増減）し、維持するための手段２０２とを含む。手段２０２
の一例は、後述する負帰還制御システムである。
【００３２】
チャンバ１０２内側の圧力を調整し、維持するための手段２０２は、吸気システム２０
４、コントロールパネル１１８、圧力センサ１２０及びプロセッサ２０６を含む。
【００３３】
吸気システム２０４は、ガス（例えば、空気）を受けるための入力ポート２０８、制御
された圧力源２１０及び出口ポート２１２を含む。制御された圧力源２１０は、入力ポー
ト２０８から出力ポート２１２までガスを送り込む。出力ポート２１２はまた、チャンバ
１０２の入力ポートでもある。ガスは、出力ポート２１２を介してチャンバ１０２に出し
入れされる。空気の流入は、制御された圧力源２１０を介して制御される。制御された圧
力源２１０は、出力ポート２１２を通して、ガスフローレートをコントロールするための
調整可能なバルブを含んでいる。他の実施形態によれば、制御された圧力源は、調整ファ
ンブレードサイズ又はファン速度を有するポンプを含んでいてもよい。ガスフローレート
は、ファン速度又はファンブレードサイズを変えることにより調整することができる。安
全排気ポート（図示せず）は、チャンバ１０２に接続されていて、緊急又はシステム故障
の場合には、チャンバ１０２からガスを出すことができる。
【００３４】
プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８及び圧力センサ１２０と通信して、制
御された圧力源２１０をコントロールする。プロセッサ１２２のアルゴリズムの例を図３
及び５に示す。この構成で、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８から入力を
受ける。例えば、入力には、チャンバ１０２内側の所望の圧力又は人の所望の体重が含ま
れる。プロセッサ２０６は、図３及び５に示す負帰還ループ、回路又はシステムを用いて
、制御された圧力源２１０を動作する。プロセッサ２０６は、圧力センサ１２０により、
チャンバ１０２内側の圧力をモニターする。圧力センサ１２０からの測定結果及びコント
ロールパネル１１８からの入力に基づいて、プロセッサ１２２は、駆動信号を、制御され
た圧力源２１０に送って、チャンバ１０２を通るガスフローを増減し、チャンバ１０２内
の圧力を、コントロールパネル１１８から受ける所望の圧力にできる限り近づける。チャ
ンバ１０２内側の圧力（正又は負）は、人１０１に上向き又は下向きの力を生成する。こ
れによって、軽く感じたり、重く感じたりする。
【００３５】
プロセッサ２０６はまた、チャンバ１０２内側に収容された運動器具１１２と通信して
もよい。プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８から、運動器具１１２のための
入力パラメータを受ける。例えば、運動器具１１２は、チャンバ１０２内側でセンシング
された圧力に基づいて、プロセッサ２０６により調整された速度又は傾斜のトレッドミル
を含んでいる。
【００３６】
プロセッサ２０６はまた、様々な実行可能なプログラムをストアするデータベース等の
データ記憶装置（図示せず）も含んでいてよく、これらプログラムは、人１０１又はオペ
レータにより、コントロールパネル１１８を介して選択又はプログラムされる。データ記
憶装置は、データの保存場所を含んでおり、システム２００をコントロールするのに用い
られる。例えば、全てのセンサからデータを受けながら、プロセッサ２０６は、１つ以上
のパラメータが、危険レベルに達したかどうかを判断する。そして、プロセッサ２０６は
、トレッドミル１１２の圧力及び／又は速度を変更する。例えば、トレーナーは、人１０
１についての最大速度パラメータをセットすることができる。プロセッサ２０６は、速度
が過剰にならないようにする。データ記憶装置を用いて、過去の能力及び異なるプロトコ
ルについての個人記録をストアしてもよく、システム２００は、人１０１に前の個人記録
を与えることができる。
【００３７】
データ記憶装置は、また、コントロールパネル１１８からの選択に基づく様々なトレー
ニングプログラムを含んでいてもよい。プロセッサ２０６は、全ての変数に基づいて、人
１０１にとって害のない活動レベルを確保する。データ記憶装置はまた、人１０１の能力
及び活動を記憶及び記録することができる
【００３８】
図３は、一実施形態による図１及び２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図
３００である。フロー図３００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニ
タリングに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループ、回路又はシス
テムを特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ１０２内
側の圧力を正確にコントロールし、安定化させる。３０２で、プロセッサは、コントロー
ルパネル１１８からユーザーデータ（例えば、所望の圧力）及び圧力センサ１２０（及び
任意で他のセンサ−個人の能力−個人の歩幅周期や加速／減速等を測定する能力センサ）
からセンサデータを受ける。３０４で、プロセッサは、センサデータを、ユーザーデータ
と比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によ
れば、プロセッサはまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされ
た様々なプログラムと比較してもよい。３０６で、プロセッサは、圧力センサデータが、
ユーザーデータより小さい場合には、コントロール信号を生成して、チャンバ１０２内側
の圧力を増大する。３０８で、プロセッサは、圧力センサデータが、ユーザーデータより
大きい場合には、コントロール信号を生成して、チャンバ１０２内側の圧力を減少する。
新しい測定値を受けた場合には、プロセスは、３０２にループバックする。例えば、シス
テムは、この負帰還ループを１秒に１００回繰り返す。
【００３９】
図４は、一実施形態による図１のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図４００
である。フロー図４００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリン
グに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループ、回路又はシステムを
特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ１０２内側の圧
力を正確にコントロールし、安定化させる。４０２で、プロセッサ１２２は、コントロー
ルパネル１１８からユーザーデータ及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ）から
センサデータを受ける。４０４で、プロセッサ１２２は、センサデータを、ユーザーデー
タと比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態に
よれば、プロセッサ１２２はまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにス
トアされた様々なプログラムと比較してもよい。センサデータが、ユーザーデータより小
さい場合には、プロセッサ１２２は、駆動信号を生成して、４０６で、未制御の圧力源１
２６をコントロールし、駆動信号を生成して、４０８で、圧力制御バルブ１３２の開口を
減らす。センサデータが、ユーザーデータより大きい場合には、プロセッサ１２２は、駆
動信号を生成して、４１０で、未制御の圧力源１２６をコントロールし、駆動信号を生成
して、４１２で、圧力制御バルブ１３２の開口を増やす。新しい測定値を受けた場合には
、プロセスは、４０２にループバックする。例えば、システムは、この負帰還ループを１
秒に１００回繰り返す。
【００４０】
図５は、一実施形態による図２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である
。フロー図５００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリングに基
づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループを特徴付けるものである。負
帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ内側の圧力を正確にコントロールし、安定
化させる。５０２で、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８からユーザーデー
タ及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ）からセンサデータを受ける。５０４で
、プロセッサ２０６は、センサデータを、ユーザーデータと比較して、チャンバ１０２内
側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によれば、プロセッサ２０６はまた
、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされた様々なプログラムと比
較してもよい。５０６で、プロセッサ２０６は、センサデータが、ユーザーデータより小
さい場合には、駆動信号を生成して、チャンバ１０２へのガス吸気フローを増大すること
により、制御された圧力源２１０を増大する。５０８で、プロセッサ２０６は、センサデ
ータが、ユーザーデータより大きい場合には、駆動信号を生成して、チャンバ１０２への
ガス吸気フローを減少することにより、制御された圧力源２１０を減少する。
【００４１】
図６は、一実施形態による図１及び２のシステムを較正する方法の概略を示すフロー図
である。６０２で、チャンバ１０２は所定の圧力まで膨張する。６０４で、例えば、従来
の秤を用いて、人１０１の体重を測定する。測定した体重は、秤からプロセッサ１２２／
２０６へ直接通信しても、コントロールパネル１１８に入力することにより手動で通信し
てもよい。６０６で、他の所定のいくつかの圧力について、このプロセスを任意で繰り返
してもよい。圧力と、人１０１の実際の体重の関係は、６０８で、器具の全動作圧力範囲
について、測定値と所定の圧力を補間することにより作られる。体重が少ないとシステム
が非線形であるため、多数の測定点があるのが望ましい。
【００４２】
本発明の実施形態及び用途について説明してきたが、本開示内容の利益を受ける当業者
にとっては、本発明の概念から逸脱することなく、上述した以外の多くの修正が可能であ
ることは明白であろう。例えば、本発明は、上半身、胴体部分等の体の任意の部分を含め
るのに適用可能である。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神を除き、制限さ
れない。
【発明の分野】
【０００１】
本発明は空気差圧装置に関する。特に、本発明は、空気圧を用いるシステム、方法及び
装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
重力は、身体に力をかける。治療及び身体的トレーニングのために、これらの力に対抗
する方法が考案されてきた。人にかかる重力の影響に対抗する１つの方法は、胴及び／又
は肩に弾性コードを取り付けて、人に正か負の垂直力を発生させることである。身体の弾
性コードによる力の印加は不快であり、セットアップが面倒である。
更に、その影響をシミュレートするための空気差圧を用いる他のシステムは、複雑で、
知的帰還を提供しない。
【０００３】
従って、体重をコントロールするために、直立した人の身体の一部に空気圧を印加する
快適な一体化システムが必要とされている。システムは、システムから与えられた力に基
づいて、人が、重く感じたり、軽く感じたりできるものでなければならない。本発明の主
な目的は、これらの必要性を解決し、更に、関連した利点を提供することである。
【発明の簡単な説明】
【０００４】
人の身体の一部を受ける垂直軸に沿ってアパーチャを有するチャンバにおいて、人の身
体の一部に圧力を印加するシステムが提供される。圧力センサが、チャンバに結合されて
いて、チャンバ内側の圧力を測定する。負帰還制御システムが、チャンバ内側の圧力を較
正、調整及び維持する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本明細書に組み込まれ、これを構成する添付図面は、本発明の１つ以上の実施形態を例
示するものであり、詳細な説明と共に、本発明の原理及び実施形態を説明する役割を果た
す。
【０００６】
【図１】一実施形態による空気圧を用いて実施されるシステムの概略を示すブロック図である。
【図２】他の実施形態による空気圧を用いて実施されるシステムの概略を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による図１及び２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図４】一実施形態による図１のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図５】一実施形態による図２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である。
【図６】一実施形態による図１及び２のシステムを較正する方法の概略を示すフロー図である。
【詳細な説明】
【０００７】
本発明の実施形態を、空気圧を用いるシステム、方法及び装置に関連してここに説明す
る。当業者であれば、本発明の以下の詳細な説明は、例示のためだけであって、決して限
定するものではないことが分かるであろう。本発明の他の実施形態は、本開示内容の利益
を受けるかかる当業者であれば、容易に想到するであろう。添付の図面に例示される本発
明の実施形態について詳細に述べる。同じ又は同様の部分を参照するために、同じ参照符
号が図面及び以下の詳細な説明全体に用いられる。
【０００８】
明瞭にするために、ここに説明した実施形態の所定の特徴が全て示され、説明されてい
るわけではない。当然のことながら、かかる実際の実施形態の開発においては、例えば、
用途やビジネス関連の制約に従う等の開発者の具体的な目標を達成するために、数多くの
実施形態特有の判断を行わなければならず、これらの具体的な目標は、実施形態によって
、そしてまた開発者によっても変わるものと考えられる。更に、かかる開発努力は、恐ら
く、複雑で時間のかかるものであるが、この開示内容の利益を受けるかかる当業者にとっ
ては、エンジニアリングの所定の取り組みであろうと考えられる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、コンポーネント、プロセスステップ及び／又はデータ構
造は、様々なタイプのオペレーティングシステム（ＯＳ）、コンピューティングプラット
フォーム、ファームウェア、コンピュータプログラム、コンピュータ言語及び／又は汎用
機を用いて実施できる。本方法は、処理回路で実行されるプログラム化されたプロセスと
して実行することができる。処理回路は、プロセッサとオペレーティングシステムの数多
くの組み合わせ、又はスタンドアロンのデバイスの形態を採ることができる。プロセスは
、かかるハードウェア、ハードウェア単体又はこれらの組み合わせにより実行される命令
として実施できる。ソフトウェアを、器具に読み取り可能なプログラム記憶デバイスにス
トアしてもよい。
【００１０】
また、当業者であれば、汎用性のあまりないデバイス、例えば、ハードワイヤードデバ
イス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及びコンプレックスプログラ
マブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）を含むフィールドプログラマブルロジックデバイス
（ＦＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を、ここに開示された本発明の概念
の範囲及び精神から逸脱することなく、用いてもよいことが分かるであろう。
【００１１】
図１は、一実施形態による、人１０１の下半身１０６に圧力を印加するためのシステム
１００の概略を示すブロック図である。このシステムは、チャンバ１０２と、チャンバ１
０２内側の圧力を調整（増減）及び維持するための手段１０３とを含んでいる。手段１０
３の一例は、後述する負帰還制御システムである。
【００１２】
チャンバ１０２は、下半身１０６を受けるために、垂直軸に沿ってアパーチャ１０４を
含んでいる。一実施形態によれば、チャンバ１０２は、軟質又は硬質シェルを含んでいて
もよい。
【００１３】
軟質シェルを有するチャンバ１０２に関しては、軟質シェルは、膨張させても収縮させ
てもよい。チャンバ１０２は、軟質シェルを膨張させたときは、半球形となる。図１に、
チャンバ１０２が、チャンバ１０２のベース１０８として平面の断面を有する球の上部を
含む一実施形態を示す。ベース１０８は、直立又は直座の人１０１をサポートする。軟質
シェルは、十分に気密性の布で作成してよい。収縮させると、軟質シェルは、下半身１０
６をアパーチャ１０４内に配置させる。アパーチャ１０４は、人の下半身１０６の胴回り
の様々な形状に対応するために、楕円形の可撓性の布を含んでいてよい。布の軟質シェル
の高さは、ストラップを用いて変えて、上部に引っ張ってもよい。例えば、アパーチャ１
０４は、人１０１の胴又は胴体を囲む剛性リング（図示せず）を含んでいてもよい。チャ
ンバ１０２の高さは、このように、剛性リングを昇降することにより調整できる。
【００１４】
バー（図示せず）が、人１０１の胴の下で布帛のシェルを囲んでいてもよい。このバー
は、球形状へと膨張する布帛のシェルを保持するため、シェルを人１０１の胴体近くに保
って、自由に腕が振れる。同様に、硬質シェルによってまた、人１０１の腕が、硬質シェ
ルに触れないようにして、人１０１が、サドル形で動ける（歩いたり走ったりする）よう
にすることができる。
【００１５】
システム１００はまた、チャンバ１０２への出入りを促すステップを有する後部入口通
路（図示せず）を含んでいてもよい。軟質シェルを有するチャンバ１０２において、通路
に、軟質シェルを未膨張状態に保持する手段を用いと、人１０１にシール１１０を付け易
くなる。通路はまた、チャンバ１０２のシェルが裂けたり（布の場合）、壊れたり（硬質
シェルの場合）する場合の安全プラットフォームとしても機能する。通路はまた、人１０
１が落ちた場合に保持するための保持バーを含んでいてもよい。
【００１６】
硬質シェルを有するチャンバ１０２に関しては、チャンバ１０２は、人１０１が出入り
するために開くドア（図示せず）を含んでいてもよい。ドアは、スウィングオープン、ス
ウィングダウン又はスライドオープンとすることができる。ドアは、十分に気密ジップで
締められるジッパーのある布で構成することができる。アパーチャ１０４は、チャンバ１
０２を二等分にして、貝殻やコックピットのように離してから併せて戻すことにより作成
してもよい。更に、硬質シェルの高さは、人１０１の高さに基づいて調整してよい。
【００１７】
人１０１の胴体又は胴回り又はその近くの下半身１０６とアパーチャ１０４の間に、シ
ール１１０を与える。一実施形態によれば、シール１１０は、人１０１の胴体周囲に複数
の開口部／漏れ口を含んでいて、人１０１を冷やし、人１０１の胴体周囲の圧力分布を良
好にコントロールする。例えば、人１０１の胃の前に漏れ口があると、加圧下で、可撓性
の胴シールが膨らむことによる膨張に役立つ。かかる意図的な漏れ口は、気密性でない布
を縫製することにより、又はチャンバ１０２のシェル又は布に穴を形成することにより設
けることができる。シール１１０は、実質的に気密性の材料及び／又は非気密性の布で作
成できる。シール１１０は、スカート、パンツ又は両者の組み合わせに設けることができ
る。
【００１８】
一実施形態によれば、シール１１０は、シェル、クランプ及び変形性ループに取り付け
られた、剛性リップにジッパー、カヤックスタイルアタッチメントによる別々のシールを
含んでいてもよい。シール１１０は、人の下半身１０６に固定するための手段及びアパー
チャ１０４に取り付けるための手段を含んでいてよい。固定するための手段としては、例
えば、太腿の異なる幅の調整のために太腿周囲に巻くベルクロストラップや、寛骨に固定
されたシールを保持するベルトが挙げられる。固定するための手段としてはまた、ユーザ
ーに対してシールし、高摩擦係数のために固定されたままとなる高摩擦材料も挙げられる
。シール１１０は、通気性があり、洗えるものであってよい。他の実施形態によれば、シ
ール１１０はまた、人の胸をシールするものであってもよい。例えば、シール１１０には
、スカートタイプのシールが含まれる。
【００１９】
運動器具１１２が、チャンバ１０２内に収容されていてもよい。運動器具１１２は、例
えば、調整可能な高さ、傾斜及び速度を有するトレッドミルである。運動器具１１２の高
さ及び位置は、人１０１の寸法に基づいて調整できる。当業者であれば、図示されたトレ
ッドミルは限定するためのものではなく、ここに開示された本発明の概念から逸脱するこ
となく、他の運動器具を使用できることが分かるであろう。チャンバ１０２は、跳躍の能
力や一般的な動きを改善するための手段としての器具がなくても用いられる。
【００２０】
チャンバ内側の圧力を調整し維持するための手段１０３は、吸気システム１１４、排気
システム１１６、コントロールパネル１１８、圧力センサ１２０及びプロセッサ１２２を
含む。
【００２１】
吸気システム１１４は、ガス（例えば、空気）を受けるための入力ポート１２４、圧力
源１２６（ポンプ）及び出口ポート１２８を含む。圧力源１２６からのガスフローは未制
御であってもよい。圧力源１２６は、オンかオフのいずれかとすることができる。他の実
施形態によれば、圧力源１２６は、可変ファン速度を含んでいて、これを調整すると、チ
ャンバ１０２に入るエアフローをコントロールすることができる。圧力源１２６は、入力
ポート１２４から出力ポート１２８までガスを送り込む。出力ポート１２８はまた、チャ
ンバ１０２の入力ポートでもある。ガスは、出力ポート１２８を介してチャンバ１０２へ
送り込まれる。
【００２２】
排気システム１１６は、チャンバ１０２からのガスを受けるための入力ポート１３０、
圧力制御バルブ１３２及び周囲圧力への出力ポート１３４を含む。圧力制御バルブ１３２
は、チャンバ１０２からの排気フローをコントロールする。入力ポート１３０は、チャン
バ１０２の出力ポートである。ガスは、出口ポート１３４を介してチャンバ１０２を出る
。他の実施形態によれば、安全排気ポート（図示せず）は、チャンバ１０２に接続されて
いて、緊急又はシステム故障の場合には、チャンバ１０２からガスを出すことができる。
【００２３】
コントロールパネル１１８は、人１０１又はオペレータが、プロセッサ１２２を介して
システム１００と相互作用できるユーザーインタフェースシステムを含む。例えば、人１
０１は、コントロールパネル１１８のタッチスクリーンインタフェース（図示せず）を用
いて、チャンバ１０２内の圧力、運動器具１１２の速度、傾斜及び高さをプログラムして
もよい。コントロールパネル１１８を用いてまた、人１０１の正しい体重を測定してもよ
い。較正プロセスの詳細については、図６で説明する。
【００２４】
圧力センサ１２０をチャンバ１０２に接続して、チャンバ１０２内側の圧力と周囲圧力
の圧力差を測定する。当業者であれば、図示した圧力センサ１０２は、限定するためのも
のではなく、ここに開示された本発明の概念から逸脱することなく、他のタイプの圧力変
換器又は圧力測定センサを使用できることが分かるであろう。圧力センサ１２０は、その
測定結果をプロセッサ１２２に伝える。
【００２５】
プロセッサ１２２は、コントロールパネル１１８及び圧力センサ１２０と通信して、圧
力源１２６及び圧力制御バルブ１３２をコントロールする。プロセッサ１２２のアルゴリ
ズムの例を図３及び４に示す。この構成で、プロセッサ１２２は、コントロールパネル１
１８から入力を受ける。例えば、入力には、チャンバ１０２内の所望の圧力又は人の所望
の体重が含まれる。プロセッサ１２２は、図３及び４に示す負帰還ループ、回路又はシス
テムを用いて、圧力源１２６及び制御バルブ１３２を動作する。プロセッサ１２２は、圧
力センサ１２０により、チャンバ１０２内側の圧力をモニターする。圧力センサ１２０か
らの測定結果及びコントロールパネル１１８からの入力に基づいて、プロセッサ１２２は
、駆動信号を、制御バルブ１３２及び／又は圧力センサ１２６に送って、チャンバ１０２
を通る排気フローを増減し、チャンバ１０２内の圧力を、コントロールパネル１１８から
受ける所望の圧力にできる限り近づける。チャンバ１０２内側の圧力（正又は負）は、人
１０１に上向き又は下向きの力を生成する。これによって、軽く感じたり、重く感じたり
する。
【００２６】
プロセッサ１２２はまた、運動器具１１２と通信してもよい。プロセッサ１２２は、コ
ントロールパネル１１８から、運動器具１１２のための入力パラメータを受ける。例えば
、運動器具１１２は、チャンバ１０２内側でセンシングされた圧力に基づいて、プロセッ
サ１２２により調整された速度又は傾斜のトレッドミルを含んでいる。
【００２７】
他の実施形態によれば、システム１００はまた、コントロールされて、一定の歩幅周期
等、様々な能力パラメータを維持してもよい。センサをトレッドミルに配置して、トレッ
ドミルにあるユーザーの脚からの衝撃を検出し、後の値と比較して、一またぎの時間を測
定してもよい。器具が、圧力、傾斜、速度等を調整すると、特定の歩幅レートを維持する
ことができる。
【００２８】
更に他の実施形態によれば、システム１００は、人１０１に接続された加速／減速セン
サを含んでいて、ユーザーが速度を上げるか下げるかをセンシングしてもよい。当業者で
あれば、かかるセンサを実装するのに多くのやり方があることが分かるであろう。プロセ
ッサ１２２は、加速／減速センサからの測定値を受けて、信号を送り、チャンバ１０２内
側の圧力の増減と組み合わせて、測定値に応答して、トレッドミルの速度を増減する。
【００２９】
プロセッサ１２２はまた、様々な実行可能なプログラムをストアするデータベース等の
データ記憶装置（図示せず）も含んでいてよく、これらプログラムは、人１０１又はオペ
レータにより、コントロールパネル１１８を介して選択又はプログラムされる。データ記
憶装置は、データの保存場所を含んでおり、システム１００をコントロールするのに用い
られる。例えば、センサ（圧力センサ、人の能力センサ、安全センサ等）からデータを受
けながら、プロセッサ１２２は、１つ以上のパラメータが、危険レベルに達したかどうか
を判断する。そして、プロセッサ１２２は、トレッドミル１１２の圧力及び／又は速度を
変更する。例えば、トレーナーは、人１０１についての最大速度パラメータをセットする
ことができる。プロセッサ１２２は、速度が過剰にならないようにする。データ記憶装置
を用いて、過去の能力及び異なるプロトコルについての個人記録をストアしてもよく、シ
ステム１００は、人１０１に前の個人記録を与えることができる。
【００３０】
データ記憶装置はまた、コントロールパネル１１８からの選択に基づく様々なトレーニ
ングプログラムを含んでいてもよい。プロセッサ１２２は、全ての変数に基づいて、人１
０１にとって害のない活動レベルを確保する。データ記憶装置はまた、人１０１の能力及
び活動を記憶及び記録し、且つ、較正データをストアすることができ、人１０１が、その
器具を用いる度に、その較正プロセスを行わなくてよくなる。
【００３１】
図２は、他の実施形態による、人１０１の下半身１０６に圧力を印加するためのシステ
ム２００の概略を示すブロック図である。システム２００は、チャンバ１０２と、チャン
バ１０２内側の圧力を調整（増減）し、維持するための手段２０２とを含む。手段２０２
の一例は、後述する負帰還制御システムである。
【００３２】
チャンバ１０２内側の圧力を調整し、維持するための手段２０２は、吸気システム２０
４、コントロールパネル１１８、圧力センサ１２０及びプロセッサ２０６を含む。
【００３３】
吸気システム２０４は、ガス（例えば、空気）を受けるための入力ポート２０８、制御
された圧力源２１０及び出口ポート２１２を含む。制御された圧力源２１０は、入力ポー
ト２０８から出力ポート２１２までガスを送り込む。出力ポート２１２はまた、チャンバ
１０２の入力ポートでもある。ガスは、出力ポート２１２を介してチャンバ１０２に出し
入れされる。空気の流入は、制御された圧力源２１０を介して制御される。制御された圧
力源２１０は、出力ポート２１２を通して、ガスフローレートをコントロールするための
調整可能なバルブを含んでいる。他の実施形態によれば、制御された圧力源は、調整ファ
ンブレードサイズ又はファン速度を有するポンプを含んでいてもよい。ガスフローレート
は、ファン速度又はファンブレードサイズを変えることにより調整することができる。安
全排気ポート（図示せず）は、チャンバ１０２に接続されていて、緊急又はシステム故障
の場合には、チャンバ１０２からガスを出すことができる。
【００３４】
プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８及び圧力センサ１２０と通信して、制
御された圧力源２１０をコントロールする。プロセッサ１２２のアルゴリズムの例を図３
及び５に示す。この構成で、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８から入力を
受ける。例えば、入力には、チャンバ１０２内側の所望の圧力又は人の所望の体重が含ま
れる。プロセッサ２０６は、図３及び５に示す負帰還ループ、回路又はシステムを用いて
、制御された圧力源２１０を動作する。プロセッサ２０６は、圧力センサ１２０により、
チャンバ１０２内側の圧力をモニターする。圧力センサ１２０からの測定結果及びコント
ロールパネル１１８からの入力に基づいて、プロセッサ１２２は、駆動信号を、制御され
た圧力源２１０に送って、チャンバ１０２を通るガスフローを増減し、チャンバ１０２内
の圧力を、コントロールパネル１１８から受ける所望の圧力にできる限り近づける。チャ
ンバ１０２内側の圧力（正又は負）は、人１０１に上向き又は下向きの力を生成する。こ
れによって、軽く感じたり、重く感じたりする。
【００３５】
プロセッサ２０６はまた、チャンバ１０２内側に収容された運動器具１１２と通信して
もよい。プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８から、運動器具１１２のための
入力パラメータを受ける。例えば、運動器具１１２は、チャンバ１０２内側でセンシング
された圧力に基づいて、プロセッサ２０６により調整された速度又は傾斜のトレッドミル
を含んでいる。
【００３６】
プロセッサ２０６はまた、様々な実行可能なプログラムをストアするデータベース等の
データ記憶装置（図示せず）も含んでいてよく、これらプログラムは、人１０１又はオペ
レータにより、コントロールパネル１１８を介して選択又はプログラムされる。データ記
憶装置は、データの保存場所を含んでおり、システム２００をコントロールするのに用い
られる。例えば、全てのセンサからデータを受けながら、プロセッサ２０６は、１つ以上
のパラメータが、危険レベルに達したかどうかを判断する。そして、プロセッサ２０６は
、トレッドミル１１２の圧力及び／又は速度を変更する。例えば、トレーナーは、人１０
１についての最大速度パラメータをセットすることができる。プロセッサ２０６は、速度
が過剰にならないようにする。データ記憶装置を用いて、過去の能力及び異なるプロトコ
ルについての個人記録をストアしてもよく、システム２００は、人１０１に前の個人記録
を与えることができる。
【００３７】
データ記憶装置は、また、コントロールパネル１１８からの選択に基づく様々なトレー
ニングプログラムを含んでいてもよい。プロセッサ２０６は、全ての変数に基づいて、人
１０１にとって害のない活動レベルを確保する。データ記憶装置はまた、人１０１の能力
及び活動を記憶及び記録することができる
【００３８】
図３は、一実施形態による図１及び２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図
３００である。フロー図３００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニ
タリングに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループ、回路又はシス
テムを特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ１０２内
側の圧力を正確にコントロールし、安定化させる。３０２で、プロセッサは、コントロー
ルパネル１１８からユーザーデータ（例えば、所望の圧力）及び圧力センサ１２０（及び
任意で他のセンサ−個人の能力−個人の歩幅周期や加速／減速等を測定する能力センサ）
からセンサデータを受ける。３０４で、プロセッサは、センサデータを、ユーザーデータ
と比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によ
れば、プロセッサはまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされ
た様々なプログラムと比較してもよい。３０６で、プロセッサは、圧力センサデータが、
ユーザーデータより小さい場合には、コントロール信号を生成して、チャンバ１０２内側
の圧力を増大する。３０８で、プロセッサは、圧力センサデータが、ユーザーデータより
大きい場合には、コントロール信号を生成して、チャンバ１０２内側の圧力を減少する。
新しい測定値を受けた場合には、プロセスは、３０２にループバックする。例えば、シス
テムは、この負帰還ループを１秒に１００回繰り返す。
【００３９】
図４は、一実施形態による図１のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図４００
である。フロー図４００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリン
グに基づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループ、回路又はシステムを
特徴付けるものである。負帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ１０２内側の圧
力を正確にコントロールし、安定化させる。４０２で、プロセッサ１２２は、コントロー
ルパネル１１８からユーザーデータ及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ）から
センサデータを受ける。４０４で、プロセッサ１２２は、センサデータを、ユーザーデー
タと比較して、チャンバ１０２内側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態に
よれば、プロセッサ１２２はまた、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにス
トアされた様々なプログラムと比較してもよい。センサデータが、ユーザーデータより小
さい場合には、プロセッサ１２２は、駆動信号を生成して、４０６で、未制御の圧力源１
２６をコントロールし、駆動信号を生成して、４０８で、圧力制御バルブ１３２の開口を
減らす。センサデータが、ユーザーデータより大きい場合には、プロセッサ１２２は、駆
動信号を生成して、４１０で、未制御の圧力源１２６をコントロールし、駆動信号を生成
して、４１２で、圧力制御バルブ１３２の開口を増やす。新しい測定値を受けた場合には
、プロセスは、４０２にループバックする。例えば、システムは、この負帰還ループを１
秒に１００回繰り返す。
【００４０】
図５は、一実施形態による図２のシステムを動作する方法の概略を示すフロー図である
。フロー図５００は、チャンバ１０２内側の圧力を絶えずモニターし、モニタリングに基
づいて、チャンバ１０２内側の圧力を調整する負帰還ループを特徴付けるものである。負
帰還ループは、高周波数で動作して、チャンバ内側の圧力を正確にコントロールし、安定
化させる。５０２で、プロセッサ２０６は、コントロールパネル１１８からユーザーデー
タ及び圧力センサ１２０（及び任意で他のセンサ）からセンサデータを受ける。５０４で
、プロセッサ２０６は、センサデータを、ユーザーデータと比較して、チャンバ１０２内
側の圧力が増えたか減ったか判断する。他の実施形態によれば、プロセッサ２０６はまた
、ユーザーデータ、センサデータを、データベースにストアされた様々なプログラムと比
較してもよい。５０６で、プロセッサ２０６は、センサデータが、ユーザーデータより小
さい場合には、駆動信号を生成して、チャンバ１０２へのガス吸気フローを増大すること
により、制御された圧力源２１０を増大する。５０８で、プロセッサ２０６は、センサデ
ータが、ユーザーデータより大きい場合には、駆動信号を生成して、チャンバ１０２への
ガス吸気フローを減少することにより、制御された圧力源２１０を減少する。
【００４１】
図６は、一実施形態による図１及び２のシステムを較正する方法の概略を示すフロー図
である。６０２で、チャンバ１０２は所定の圧力まで膨張する。６０４で、例えば、従来
の秤を用いて、人１０１の体重を測定する。測定した体重は、秤からプロセッサ１２２／
２０６へ直接通信しても、コントロールパネル１１８に入力することにより手動で通信し
てもよい。６０６で、他の所定のいくつかの圧力について、このプロセスを任意で繰り返
してもよい。圧力と、人１０１の実際の体重の関係は、６０８で、器具の全動作圧力範囲
について、測定値と所定の圧力を補間することにより作られる。体重が少ないとシステム
が非線形であるため、多数の測定点があるのが望ましい。
【００４２】
本発明の実施形態及び用途について説明してきたが、本開示内容の利益を受ける当業者
にとっては、本発明の概念から逸脱することなく、上述した以外の多くの修正が可能であ
ることは明白であろう。例えば、本発明は、上半身、胴体部分等の体の任意の部分を含め
るのに適用可能である。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神を除き、制限さ
れない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の身体の一部に圧力を印加するためのシステムであって、
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバと、
前記チャンバ内側の圧力をセンシングするために前記チャンバと通信する圧力センサと、
前記チャンバと結合された圧力源と、
前記人の少なくとも１つの能力パラメータをモニタリングするための少なくとも１つの能力センサと、
前記チャンバ内側で前記人が動いている間、前記人に対して前記チャンバ内側の前記圧力を較正し、調整し、維持するためのコントロールシステムを含むシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの能力パラメータは、前記人の歩幅周期である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記チャンバ内で前記人の脚の衝撃を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記人の動きの加速及び減速を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記人の能力パラメータをストアするためのデータ記憶装置を更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記コントロールシステムは、前記チャンバ内で前記人の体重を制御することによって、前記チャンバ内部の前記人の動きの前記能力パラメータを調整するように更に構成される請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記コントロールシステムは、前記チャンバ内で前記人の動きの速度を制御することによって、前記チャンバ内部の前記人の動きの前記能力パラメータを調整するように更に構成される請求項１記載のシステム。
【請求項８】
運動器具を更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記運動器具は、前記チャンバ内部に位置する請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記運動器具及び前記コントロールシステムと通信する請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの能力パラメータは、前記チャンバ内の前記人の動きの間の前記人の歩行である請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記人の歩行は、リアルタイムビデオシステムによって測定される請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記人の股関節、膝関節、又は足関節の屈曲を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記人の股関節、膝関節、又は足関節の伸展を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
人の動きを調整する方法であって、
チャンバ内部で身体の動きを適応させるように構成された加圧されたチャンバ内に、前記人の身体の一部を入れる工程と、
前記チャンバの前記圧力をモニタリングする工程と、
前記チャンバ内で動いている間に前記人の少なくとも１つの能力パラメータをモニタリングする工程と、
前記チャンバ内で前記人が動いている間に、前記チャンバ内部の圧力を制御することによって、前記人の前記少なくとも１つの能力パラメータを調整又は維持する工程と、
前記調整に続いて前記チャンバ内部の圧力を安定化させる工程を含む方法。
【請求項１６】
前記チャンバは、運動器具を更に含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記能力パラメータからのデータは、前記運動器具を操作するために使用される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記能力パラメータの値をストアする工程と、
次の値と前記ストアされた値を比較する工程と、
前記比較に応じて前記運動器具を操作する工程を更に含む請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記チャンバ内部の圧力を安定化させる工程は、帰還制御システムによって前記チャンバ内部の圧力を制御する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
人の身体の一部に圧力を印加するためのシステムであって、
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバと、
前記チャンバ内側の圧力をセンシングするために前記チャンバと通信する圧力センサと、
前記人が前記チャンバ内で動いている間に、前記人の少なくとも１つの能力パラメータを測定するように構成された少なくとも１つの能力センサと、
前記人に対して前記チャンバ内部の圧力を較正するための較正システムと、
前記人に関連する較正データをストアするためのデータ記憶装置とを含み、前記システムは前記ストアされた較正データに基づいてコントロールされ、前記較正システムは前記人の測定された体重と前記チャンバ内部の測定された圧力の間の関係を補間するためのコンピュータを含むシステム。
【請求項２１】
運動器具を更に含む請求項２０記載のシステム。
【請求項１】
人の身体の一部に圧力を印加するためのシステムであって、
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバと、
前記チャンバ内側の圧力をセンシングするために前記チャンバと通信する圧力センサと、
前記チャンバと結合された圧力源と、
前記人の少なくとも１つの能力パラメータをモニタリングするための少なくとも１つの能力センサと、
前記チャンバ内側で前記人が動いている間、前記人に対して前記チャンバ内側の前記圧力を較正し、調整し、維持するためのコントロールシステムを含むシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの能力パラメータは、前記人の歩幅周期である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記チャンバ内で前記人の脚の衝撃を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記人の動きの加速及び減速を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記人の能力パラメータをストアするためのデータ記憶装置を更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記コントロールシステムは、前記チャンバ内で前記人の体重を制御することによって、前記チャンバ内部の前記人の動きの前記能力パラメータを調整するように更に構成される請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記コントロールシステムは、前記チャンバ内で前記人の動きの速度を制御することによって、前記チャンバ内部の前記人の動きの前記能力パラメータを調整するように更に構成される請求項１記載のシステム。
【請求項８】
運動器具を更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記運動器具は、前記チャンバ内部に位置する請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記運動器具及び前記コントロールシステムと通信する請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの能力パラメータは、前記チャンバ内の前記人の動きの間の前記人の歩行である請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記人の歩行は、リアルタイムビデオシステムによって測定される請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記人の股関節、膝関節、又は足関節の屈曲を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの能力センサは、前記人の股関節、膝関節、又は足関節の伸展を測定する請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
人の動きを調整する方法であって、
チャンバ内部で身体の動きを適応させるように構成された加圧されたチャンバ内に、前記人の身体の一部を入れる工程と、
前記チャンバの前記圧力をモニタリングする工程と、
前記チャンバ内で動いている間に前記人の少なくとも１つの能力パラメータをモニタリングする工程と、
前記チャンバ内で前記人が動いている間に、前記チャンバ内部の圧力を制御することによって、前記人の前記少なくとも１つの能力パラメータを調整又は維持する工程と、
前記調整に続いて前記チャンバ内部の圧力を安定化させる工程を含む方法。
【請求項１６】
前記チャンバは、運動器具を更に含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記能力パラメータからのデータは、前記運動器具を操作するために使用される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記能力パラメータの値をストアする工程と、
次の値と前記ストアされた値を比較する工程と、
前記比較に応じて前記運動器具を操作する工程を更に含む請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記チャンバ内部の圧力を安定化させる工程は、帰還制御システムによって前記チャンバ内部の圧力を制御する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
人の身体の一部に圧力を印加するためのシステムであって、
前記人の身体の一部を受けるためのアパーチャを有するチャンバと、
前記チャンバ内側の圧力をセンシングするために前記チャンバと通信する圧力センサと、
前記人が前記チャンバ内で動いている間に、前記人の少なくとも１つの能力パラメータを測定するように構成された少なくとも１つの能力センサと、
前記人に対して前記チャンバ内部の圧力を較正するための較正システムと、
前記人に関連する較正データをストアするためのデータ記憶装置とを含み、前記システムは前記ストアされた較正データに基づいてコントロールされ、前記較正システムは前記人の測定された体重と前記チャンバ内部の測定された圧力の間の関係を補間するためのコンピュータを含むシステム。
【請求項２１】
運動器具を更に含む請求項２０記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４３５７２（Ｐ２０１２−１４３５７２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４５２２７（Ｐ２０１２−４５２２７）
【出願日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【分割の表示】特願２００８−５３３７７４（Ｐ２００８−５３３７７４）の分割
【原出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（５０８０９１３５１）オールター ジー インク (2)
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【分割の表示】特願２００８−５３３７７４（Ｐ２００８−５３３７７４）の分割
【原出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（５０８０９１３５１）オールター ジー インク (2)
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