JP2004528953A

JP2004528953A - エクササイズ装置

Info

Publication number: JP2004528953A
Application number: JP2003505052A
Authority: JP
Inventors: デヴィエス、ギャレス; ドラージ、カール、ジョン
Original assignee: エキサトリスリミテッド
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-09-24
Also published as: WO2002102469A1; EP1399225A1

Abstract

身体的エクササイズ装置は、エクササイズバイクなどのエクササイズマシンと、コンピュータゲームプログラムを実行するデータ処理装置とを備える。使用者は、エクササイズマシンでエクササイズを行ないながら、ジョイスティックなどのゲーム制御装置でコンピュータゲームを制御する。データ処理装置は、使用者のエクササイズの率にしたがって、コンピュータゲームの変数を変化させる。使用者のエクササイズ率とコンピュータゲームへの影響との間の関係は、使用者がエクササイズ率の高いところでトレーニングを増大させると受け取る報奨が大きくなるような、非線型である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、エクササイズ装置、データ処理装置、特にエクササイズ装置と共に使用されるよう適用されるデータ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体力増進や減量のための、トレーニングジム用や家庭用のエクササイズ装置の使用が増大している。近代の職業や娯楽の多くにおける座位の姿勢により、人口の大部分は日常生活においてあまり体を動かさなくなっている。その結果、家庭やジムでエクササイズ装置を使用して身体的エクササイズをさらに行なうことは健康のために重要であるという見方が強まっている。ジムや家庭でのエクササイズ装置の典型例には、トレッドミル、固定エクササイズバイク、ボート漕ぎマシン、ステッパー、クライマー、クロストレーナーなどの心循環系エクササイズマシンなどがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの人が身体的エクササイズが健康によいと認識しているが、エクササイズマシンを使用したエクササイズ行為の多くは反復的な性質を有するため、そのマシンを使用する意欲を損なわせる。その結果、エクササイズ行為が単調過ぎることの無いようにエクササイズ行為のレベルを時間の経過と共に変化させるエクササイズプログラムを使用者が選択できるようなエクササイズ設備が作成されてきた。
【０００４】
さらに、エクササイズ設備の分野における発展においては、使用者が行なっているエクササイズ行為のシミュレーションを使用者に表示するエクササイズシステムも生み出された。かかるシステムには、通常、エクササイズ行為を行なっている使用者の表示や、コンピュータ上の競争者や他の使用者と比較しての成績を表示をする表示装置を搭載している。
【０００５】
エクササイズ装置に従来のビデオゲームやコンピュータゲームを制御させる試みもなされており、エクササイズ行為の単調性を軽減するために使用者がエクササイズ中にゲームをできるようにしている。
【０００６】
たとえば、米国特許第６、１２６、５７１号は、電子ゲーム制御器として機能するコンピュータに従来のバイクを接続できるようにしている装置を記載している。この装置は後輪の回転スピードを検出するための後輪センサと、バイクの前輪の方向を検出する前輪センサを有する。
【０００７】
米国特許第４、６３７、６０５号は、固定エクササイズバイクのハンドルからビデオスクリーン上でプレイヤーの移動が制御されるビデオゲーム制御の構成を開示している。前記ビデオ制御は、使用者のエクササイズ行為のレベルが、予め設定された許容レベルを超えている時のみ、操作可能である。
【０００８】
発明者は、従来技術の装置は使用者に長時間トレーニングする動機を与えるものではなく、単にエクササイズ行為の単調性から使用者の気を紛らわすものであると理解している。発明者は、使用者のエクササイズ行為に応じて、たとえばコンピュータゲームなどから、使用者が受け取るフィードバックにより使用者のやる気を十分起させ、使用者がエクササイズ行為を行なわなければならないことではなく、このフィードバックを得るために、エクササイズ設備を使用したくなるようにするエクササイズ設備を開発するために努力してきた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、第一の形態から鑑みると、本発明は、エクササイズマシンの使用者によって生成されたパワーを示す、少なくとも一つの入力信号ｘを処理し、前記入力信号ｘから少なくとも一つの出力信号ｙを生成して直接的にまたは間接的に出力装置を介して前記使用者へ通信するよう構成されたデータ処理装置であって、
前記出力信号ｙは少なくとも前記入力信号ｘについての関数であり、ｄ²ｙ／ｄｘ²は前記入力信号がとり得る値の範囲の少なくとも一部でゼロより大きい、データ処理装置を提供する。
【００１０】
前記発明によると、使用者がそのエクササイズ行為により生成するパワーの量に応じて受領する出力信号の大きさは、使用者のパワー出力の増大に伴って非線型的に増大する。パワー出力のレベルの高いところでは、使用者のパワー出力の増大が小さくても、パワー出力のレベルの低いところでパワー出力が同じ分量だけ増大した場合と比較して、出力信号の大きな増加を生み出す。このように、行われた努力がエクササイズの認識された結果においてはいっそう大きな増加となるため、トレーニングをしっかり行なう使用者はさらにそれを奨励されることになる。
【００１１】
発明者は、人間が線形的にパワーを出力することができないことを理解していた。例えば、ある人が２５０ワットを１０秒間出力できるからといって、その人が同じ努力量で５００ワットを５秒間出力できる、または、１０ＫＷを０．２５秒間出力できることを必然的に意味するわけではない。筋肉組織は、蓄積された化学的エネルギーを機械的エネルギーに変換する能力において限界を有し、人体に対する化学的パワー入力と機械的パワー出力との間の関係は非線型である。
【００１２】
発明者は、パワーレベルの高いところでは、使用者の実際の行動が現実よりも大きなパワー効果の報奨を受けたなら、使用者はその努力を継続することを動機づけられることを理解していた。言い換えれば、実際の努力と認識される努力との関係はまた、非線型である。
【００１３】
入力信号に対する出力信号の変化率の変化率、ｄ²ｙ／ｄｘ²は、入力信号ｘがとり得る値の範囲の一部のみにおいて正であってもよい。例えば、出力信号ｙは、入力信号ｘの所定の値よりも低いところでは入力信号ｘの線形の関数であり、前記値を超えるところでは入力信号ｘの非線型の関数であってもよい。
【００１４】
好適には、ｄ²ｙ／ｄｘ²は前記入力信号ｘのとり得る値のほぼ全範囲でゼロよりも大きい。このように、同様の変換を入力信号ｘに適用し、入力信号ｘの全ての値について出力信号ｙを生成してもよい。
【００１５】
前記データ処理装置が当該入力信号について出力信号を計算する必要はない。例えば、入力信号の離散値が計算され、事前に計算されたルックアップ表を使用して前記入力信号の複数の離散値の各々について出力信号の適切な値を生成してもよい。前記入力および／または出力信号の離散値が使用される場合、ｄ²ｙ／ｄｘ²は、前記離散値の基底をなす連続関数を示している。たとえば、ｄ²ｙ／ｄｘ²は、前記基底となる関数の４つの値、（ｘ₁、ｙ₁）、（ｘ₂、ｙ₂）、（ｘ₃、ｙ₃）、（ｘ₄、ｙ₄）（ただし、ｘ₁＜ｘ₂＜ｘ₃＜ｘ₄）について下記の近似にしたがって計算されてもよい。
【００１６】
【数１】

【００１７】
前記入力信号は、使用者によって生成されるパワーを示すものであれば、どんな信号であってもよい。したがって、前期入力信号は使用者によって生成されるパワーの測定値を表すものであってもよい。
【００１８】
ある構成では、前記入力信号ｘは使用者のエクササイズの率ｆを示している。使用者がトレーニングを行なう際のある所定の力について、前記エクササイズ率は、使用者の生成するパワーに比例する。前記入力信号ｘは、エクササイズ行為の回転速度、直線速度、または反復の頻度を示していてもよい。たとえば、前記入力信号は、エクササイズバイクのペダルやはずみ車など、エクササイズマシンの部品の回転スピードの測定値であってもよい。前記入力信号は、トレッドミルの表面など、部品の直線速度の測定値であってもよい。前記入力信号は、ボート漕ぎマシンのシートの動きなど、エクササイズマシンの部品の反復運動の頻度の測定値であってもよい。
【００１９】
前記出力信号は、入力信号のｎ次数の多項関数（ｎ＞１）であってもよい。多項関数は、前記入力信号の整数または非整数乗の項の合計であってもよい。
【００２０】
ある構成では、前記出力信号はエクササイズ率ｆの多項関数であり、前記多項関数はｎ次の多項関数である（ｎ＞１）。使用者に対して特に動機付け効果があるのは、ｎが１．２〜３の範囲の場合であることがわかった。実験によると、ｎは好適には２．５より小さく、望ましくは１．４より大きく、最も望ましくは２．０よりも大きい。本発明の好適な構成では、ｎは２．３４である。
【００２１】
前記出力信号ｙは、少なくとも前記入力信号ｘと、少なくとも一つの別の入力信号との関数であってもよい。前記別の入力信号は、使用者の心拍数を示してもよい。例えば、必要な心拍数でのトレーニングについて使用者を報奨するために、および／または、使用者が、必要な出力信号を得るために危険なほど高いレベルまで心拍数を上げることを防ぐために、使用者の心拍数に応じて前記出力信号の大きさを増大してもよい。
【００２２】
心拍数に加えて、または、心拍数のかわりに、使用者の行為に対してエクササイズマシンが提供する抵抗力を、別の入力信号が示してもよい。たとえば、エクササイズマシンは、エクササイズマシンにより印加される抵抗を監視するセンサを備えていてもよい。ある一定のスピードまたはエクササイズ率について、使用者のパワー出力は、エクササイズマシンにより印加された抵抗力の関数である。
【００２３】
好適には、前記装置はエクササイズマシンにより使用者の行為に対して与えられる抵抗力の量を制御するための制御信号Ｒを生成するよう構成され、前記別の入力信号は前記制御信号の大きさを示している。このように、前記印加された抵抗は前記データ処理装置からの信号に応じて生成されるため、前記抵抗を測定する必要が無い。前記別の入力信号は、渦電流ブレーキにより回転する車輪に印加された抵抗のレベル、または、使用者がウェイトマシンで上げているウェイトの数を示していてもよい。前記データ処理装置は、所定のパワーレベルを維持するために使用者のパワー出力に応じた抵抗力を増加または減少させるように構成されてもよい。
【００２４】
前記抵抗力の制御信号は、所定の最大レベルＲ_MAXに対して調整されてもよい。このように、出力信号ｙの値の範囲は、エクササイズ装置が提供できる最大抵抗力から独立していてもよい。したがって、前記出力信号ｙは、前記抵抗レベルＲと所定の最大抵抗レベルＲ_MAXとの比の関数であってもよい。
【００２５】
前記出力信号は、帯グラフやデジタル表示値など、単純な表示によって使用者に通信されてもよい。ただし、本発明の好適な構成においては、前記データ処理装置は、少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成され、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が前記出力信号ｙに基づいて生成される。このように、使用者がエクササイズを行なっている間、使用者の努力が、車のスピードや戦士の強さなどのコンピュータゲームの変数に変換される。これはゲームにおける使用者の前進が直接使用者のエクササイズ行為と関連しているため、出力信号の単なる表示と比べて、かなり意欲を掻き立てるものであることがわかった。
【００２６】
発明者はまた、動機付けの別の方法は、エクササイズ行為中に使用者が他の使用者と競争できるようにすることであると考えた。これは、複数のエクササイズマシンをネットワークで接続することにより可能になる。ただし、使用者がそれぞれの力と健康レベルにかかわらず他の使用者と競争できると、いっそう強い動機付けになると、発明者は認識した。
【００２７】
したがって、前記データ処理装置は、前記出力信号ｙに換算係数を適用し、前記換算された出力信号を処理してコンピュータゲームプレイ行為を示す前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報を生成するように構成されてもよい。前記換算係数は、使用者の予想成績レベルを表してもよい。このように、異なる予想成績レベルを有する使用者が同じ出力信号レベルを獲得でき、コンピュータゲームでは同じレベルで互いに競争することができる。前記換算係数は、前記最大抵抗に前記換算係数を掛けることにより、前記出力信号ｙに適用されてもよい。
【００２８】
前記データ処理装置は、ウォームアップおよび／またはクールダウンプログラムに応じて経時的に前記換算係数を変化させるよう構成されていてもよい。このように、異なる能力のプレイヤーにハンディを付けるために使用される換算係数と同じ物を使用して、使用者がそのエクササイズプログラムの最初と終わりに必要なウォームアップおよびクールダウンを行なえるようにしてもよい。
【００２９】
前記の特徴はそれ自体新規であると考えられ、したがって、さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、少なくとも一つのゲーム変数を含む、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
エクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は前記エクササイズデータの関数として前記ゲーム変数を生成するよう構成されており、
前記データ処理装置はさらに、前記ゲーム変数を生成する際に前記エクササイズデータに換算係数を適用するよう構成され、前記換算係数はエクササイズ行為の最大予想レベルを示すような、エクササイズ装置を提供する。
【００３０】
前記換算係数は、使用者の予想成績レベルを表すものであってもよい。
【００３１】
前記データ処理装置は、ウォームアップおよび／またはクールダウンプログラムにしたがって経時的に前記換算係数を変化させるよう構成されていてもよい。
【００３２】
前記本発明のデータ処理装置は、おおむね先行技術にかかるエクササイズシステムに使用されてもよい。たとえば、エクササイズデータがエクササイズバイクのペダルの回転スピードにしたがって生成されてもよく、ゲーム制御データがバイクのハンドルの位置にしたがって生成されてもよい。この例では、使用者に対する動機付け効果を改善した自転車競走シミュレータを提供するために、本発明が使用されてもよい。
【００３３】
ただし、これは本発明の好適な構成ではない。本発明の好適な構成において、前記データ処理装置はさらに、前記エクササイズマシンでのエクササイズ中にゲーム制御データを前記データ処理装置に通信するための、使用者に操作可能なコンピュータゲーム制御装置を備え、前記制御装置は前記使用者の肘より上の腕部分が動くこと無しに操作可能であるような構造である。
【００３４】
この構成によると、前記コンピュータゲームは、主に前記使用者の手、指、親指、手首、および前腕部の動作により制御される。これら微細な制御動作は、使用者が行なっているエクササイズよりもむしろコンピュータゲームのプレイのほうに使用者の意識を集中させることがわかった。逆に、エクササイズバイクのハンドルの動作によって制御されるゲームは、たとえば、制御のために腕の総合的な動作を必要とし、使用者にはエクササイズ行為と見なされる。コンピュータゲームがジョイスティック、ジョイパッドなど、肘より上の腕部分を動かすこと無しに操作可能であるように構成された同様のゲーム制御装置により制御される場合、使用者の注意はエクササイズ行為よりもゲームに集中し、これにより、使用者を、そうでない場合よりも長い期間エクササイズを行なうように動機づけることができる。
【００３５】
これは、それ自体新規の特徴であると考えられ、したがって、さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中にゲーム制御データを前記データ処理装置に通信するための、使用者に操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、を備えたエクササイズ装置であって、
前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者の前記エクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータに基づいて生成され、
前記制御装置は、使用者の肘より上の腕部分を動かすこと無しに操作可能であるように構成されている、エクササイズ装置を提供する。適切なゲーム制御装置は、ソニープレイステーションなど、ジョイパッドとして知られている、コンピュータゲームコンソールを制御するために使用されるタイプの制御装置である。従来のコンピュータジョイスティックや、その他適当な制御装置もまた、使用することができる。
【００３６】
発明者はまた、もしエクササイズマシンの使用者が、行なっているエクササイズ行為を常に思い出させられなければ、前記マシンにて、より強く、またはより長く、トレーニングするようにさらに動機づけられると認識した。たとえば、従来のコンピュータ強化型のエクササイズマシンの多くは、使用者に、行なっているエクササイズ行為の表示を示していた。かかるマシンには、サイクリングシミュレータやローイングシミュレータなどがある。これら装置は、シミュレーション環境における走行距離や最大スピードなどの値を表示することにより、いかに使用者がよくトレーニングしているかを意識させ、これが使用者の意欲を損なっているかもしれない。
【００３７】
本発明の一つの実施形態において、前記データ処理装置によって生成されたビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者が行なっているエクササイズ行為と相似の行為を表すものではない。たとえば、前記エクササイズマシンはエクササイズバイクでもよいが、使用者のエクササイズ行為に応じて前記データ処理装置によって生成されるビジュアルおよび／オーディオ情報は、使用者が賭ける事ができる金額がエクササイズ率によって決まるような、カジノでの賭博ゲームを表してもよい。このように、前記コンピュータゲームは、使用者が行なっているエクササイズを使用者に思い出させるものではなく、エクササイズはゲームプレイに附帯的なものとなり、使用者には、当該コンピュータゲームの進行によって、より長くエクササイズをするよう動機付けされる。
【００３８】
これは、それ自体新規の特徴であると考えられ、したがって、さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に使用者のエクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は、前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報を前記エクササイズデータに基づいて生成するよう構成され、前記データ処理装置によって生成されたビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、前記エクササイズ行為と相似の行為を表していない、エクササイズ装置を提供する。
【００３９】
前記エクササイズデータは、たとえば本発明の前記形態において、前記エクササイズマシンの使用者によって生成されるパワーを示す、少なくとも一つの入力信号の形態であってもよい。
【００４０】
さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、少なくとも一つのゲーム変数を含む、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンの使用者によって生成されるパワーを示す、少なくとも一つの入力信号の形態で、エクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は、前記エクササイズデータの関数として前記ゲーム変数を生成するよう構成され、前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報によって表されるゲームプレイ行為において、前記ゲーム変数はパワーを表していない、エクササイズ装置を提供する。
【００４１】
ある方法でエクササイズデータを非相似的に使用してゲームデータを生成することができると発明者は考えたが、その方法とは、前記エクササイズデータによって、ゲーム変数の、瞬間値ではなく、可能値を決定することによる方法である。したがって、たとえば、使用者の努力により、ドライビングゲームにおける使用者の仮想車両の最大スピードや、射撃ゲームにおける弾薬の量や、戦闘ゲームにおける戦士の強さを増加させてもよい。前記ゲーム変数の瞬間値は、使用者からの制御データによって決定されてもよい。例えば、仮想車両のスピードは、使用者が加速ボタンを押している時間によって決定されてもよく、また、ある所定の時間に発射される弾丸の数は、使用者が発射ボタンを押しているかどうかによって決定されてもよく、または、戦士の特定のパンチの強さは、使用者がジョイスティックを動かすスピードで決定されてもよい。コンピュータゲーム変数の最大値を制御するために、使用者によって生成されるパワーを示す値を使用すると、それにより、使用者はそのゲーム中での能力を増大させるためにトレーニングを強化するよう奨励されることになる。
【００４２】
したがって、さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、少なくとも一つのゲーム変数に基づいて、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に前記データ処理装置にゲーム制御データを通信するための、使用者による操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に使用者のエクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は、前記エクササイズデータを参照して前記ゲーム変数の許容値の範囲を計算し、前記ゲーム制御データを参照して前記ゲーム変数の瞬間値を計算するように構成されている、エクササイズ装置を提供する。
【００４３】
一つの実施形態において、前記コンピュータゲームは、周知のコンピュータゲーム「Ｔｅｔｒｉｓ（テトリス）」に類似している。落下する形状を適所に導くことが目的である。前記形状の下降方向にたいして垂直の方向への移動は、コンピュータゲーム制御器によって制御されている。本発明によると、前記形状の下降速度の減少（または上昇速度の増加）は、使用者のエクササイズ行為によって生成されるパワーにしたがっている。これは、使用者がエクササイズを強化することにより、前記形状を適所に導くために使用者が有している時間を増加させることができるということになる。
【００４４】
当該ゲームの好適な変形例では、使用者は落下する一連の形状を適所に導かなければならない。各形状の下降速度は異なっていてもよく、使用者は特定の形状に特定の下降速度を得るために、より大きなパワーを生成することを要求されることとしてもよい。特定の下降速度を有する形状は、特定の色、またはその他のビジュアルまたはオーディオ指標により、示されていてもよい。前記ゲームの当該変形例は、使用者のエクササイズプログラムに対しさらに大きな多様性を提供する。
【００４５】
したがって、さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に前記データ処理装置にゲーム制御データを通信するための、使用者による操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、を備えたエクササイズ装置であって、
前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者の前記エクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータに基づいて生成され、
前記ゲームプレイ行為は、前記使用者に、下降する形状を適所に導くよう要求し、
前記形状の下降方向に垂直な方向への移動は、前記コンピュータゲーム制御装置により制御され、
前記形状の下降速度は、前記使用者のエクササイズ行為のレベルにしたがって減少される、エクササイズ装置を提供する。
【００４６】
別の実施形態では、前記コンピュータゲームは、周知のコンピュータゲーム「Ｑｕａｋｅ（クェイク）」に類似している。敵対者を避け、および／または破壊し、仮想環境を切り抜けることが、ゲームの目的である。プレイヤーは仮想環境の敵対者を射撃することができる。前記プレイヤーの運動方向は、コンピュータゲーム制御装置によって制御されている。弾薬の発射もコンピュータゲーム制御装置によって制御されている。本発明にかかる変形例において、前記プレイヤーの前記仮想環境における運動速度は、使用者のエクササイズ行為によって生成されるパワーにしたがって決定されてもよい。これにより、使用者は、エクササイズを強化することによってより効果的に敵対者を回避することができることになる。
【００４７】
本発明にかかる当該ゲームの別の変形例においては、使用者のエクササイズ行為によって生成されたパワーは、プレイヤーが入手可能な弾薬の量や、弾薬の破壊力、および／または、弾薬の発射速度を決定するために使用されてもよい。前記データ処理装置は、使用者にプレイ中の前記ゲームの変形例を選択させるよう構成されていてもよい。このように、前記使用者は、そのエクササイズ行為のゲームプレイへの影響の方法を決定することができる。
【００４８】
したがって、さらなる形態から鑑みると、本発明は、
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に前記データ処理装置にゲーム制御データを通信するための、使用者による操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、を備えたエクササイズ装置であって、
前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者の前記エクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータに基づいて生成され、
前記ゲームプレイ行為は、前記使用者に、仮想環境で敵対者を射撃して前記仮想環境を切り抜けることを要求し、
前記プレイヤーの運動方向は、前記コンピュータゲーム制御装置により制御され、
前記使用者のエクササイズ行為のレベルを示すエクササイズデータは、プレイヤーが入手可能な弾薬の量や、プレイヤーが入手可能な弾薬の破壊力、および弾薬の発射速度の少なくとも一つを決定するように処理される、エクササイズ装置を提供する。
【００４９】
本発明は、本発明の前記形態のいずれかにかかるエクササイズ装置、かかるエクササイズ装置に使用されるよう構成されたデータ処理装置、およびかかるデータ処理装置として作動するよう汎用データ処理装置をプログラムするコンピュータソフトウエアまで、及んでいる。
【００５０】
本発明の特定の実施形態または形態に関連して記載された特徴は、適宜、本明細書に記載された本発明のほかの実施形態または形態と組み合わせられて使用されてもよい。
【００５１】
前記データ処理装置は、データを処理および／または操作することの可能なアナログまたはデジタル装置であってもよい。たとえば、前記データ処理装置は、適切にプログラムされた汎用コンピュータ、マイクロプロセッサ、ＥＰＲＯＭ、または特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）であってもよい。
【００５２】
前記使用者に情報を通信するための出力装置は、使用者にオーディオまたはビジュアル情報を提供するための適切な装置であればよい。好ましくは、前記出力装置は、ＴＦＴコンピュータモニタなど、高解像度コンピュータグラフィクスを表示できるスクリーンを備えている。
【実施例】
【００５３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を例として説明する。
【００５４】
図１は本発明の第一の実施の形態の概略図を示す。本実施の形態において、エクササイズ装置は、エクササイズバイクなどのエクササイズマシン１を備え、エクササイズマシン１は、たとえばエクササイズバイクのアルミニウムはずみ車の毎分回転数など、使用者のエクササイズ率ｆを測定するタコメータ２と、はずみ車にブレーキをかけるために可変磁束を印加する渦電流ブレーキなどの抵抗装置３とを備える。前記エクササイズマシン１には、使用者により、たとえば図１の矢印Ａに示されるように、パワーが印加される。
【００５５】
エクササイズマシン１は、エクササイズ率の値を使用者のパワー出力の心循環系瞬間パワー値に変換するパワー変換器４に接続される。前記パワー変換器４は、エクササイズマシン１のタコメータ４からエクササイズ率のデータを受け取り、エクササイズマシン１の抵抗装置３に抵抗レベル値Ｒを供給する。このように、前記パワー変換器４は、前記抵抗装置３により印加される抵抗レベルを制御する。
【００５６】
使用者により生成されるパワーは、理論的には、エクササイズ率ｆと前記抵抗装置３により印加される抵抗力との積に比例する。ただし、実際のシステムでは、ベアリングやギヤや慣性があるため、システムにおける摩擦損失によってパワーの減衰もある。必要に応じて、前記パワー変換器４は、エクササイズ率の所定の値に応じて経験的に設定されたパワー出力を生成するためにルックアップ表を備えることも可能である。または、エクササイズ率ｆの値から、使用者により生成されたパワーの値を計算してもよい。このように、前記パワー変換器４により生成される値は、使用者により生成されるパワーの測定量ではなく、そのパワーの概算または近似値であってもよい。
【００５７】
前記パワー変換器４は仮想パワー生成器５に瞬間パワー値を出力し、前記仮想パワー生成器５は受領した瞬間パワー値に基づいて仮想パワー値を算出する。瞬間パワーと仮想パワーとの関係は非線型であり、パワーレベルが高くなれば、使用者にはそのパワー出力の増加に応じた報奨が与えられる。瞬間パワーに加えて、仮想パワー生成器５はまた、心拍数モニター６からの使用者の心拍数の値と、図１の矢印Ｂに示されるように使用者およびセッションのためのセットアップ情報とを受け取る。セットアップ情報には、エクササイズ中の抵抗を制御するために、または、コンピュータゲーム用の追加入力として、使用者の最大予想抵抗レベルＲ_maxまたは最大心拍数、年齢、トレーニング強度が含まれていてもよい。セットアップ情報にはまた、行われるエクササイズプログラムに関する情報や、その他、ウォームアップやクールダウンの期間などの変数が、さらに含まれていてもよい。仮想パワー生成器は、使用者の要求に従ってエクササイズセッション中の仮想パワー出力の関係を変更することができる。
【００５８】
前記仮想パワー生成器５によって生成される仮想パワーｙは、コンピュータ７に出力され、コンピュータ７はコンピュータゲームプログラムを実行する最中に前記仮想パワーｙを処理する。コンピュータ７はまた、必要とされる抵抗レベルＲを生成し、前記抵抗レベルＲは、仮想パワー生成器５およびパワー変換器４を介してエクササイズマシン１の抵抗装置３へ送られる。コンピュータ７の出力は、コンピュータ７によって生成されるゲームプレイ行為のオーディオビジュアル表現であり、それはコンピュータモニターやテレビなどの出力装置（図示せず）へ送られる。
【００５９】
図２は、パワー変換器４と仮想パワー生成器５が組み合わせられて単一の変換装置８となっている、本発明の別の実施の形態を示している。この実施の形態においては、仮想パワーｙはエクササイズ率ｆから直接生成され、使用者によって生成される実際のパワーの計算は不必要となる。
【００６０】
仮想パワー生成器５または仮想パワー変換装置８中で、下記の関係にしたがって仮想パワーｙが算出される。
【００６１】
【数２】

【００６２】
（ｙは仮想パワー、ｆはエクササイズ率を表し、ａおよびｎの値は定数である。）
エクササイズ率が毎分回転数として測定される場合、定数ａは１０^-5から１０^-2までの範囲の値をとる。値ａの好適な範囲は、１／６０、０００から１／４１０までの範囲であり、値ａの最も好適な範囲は１／４１、０００から１／３０２５までの範囲である。ａの好適な値は、１／１７、４６７±５０である。ａの値は、ｆの値の確定された範囲に対し０〜１の範囲に仮想パワーを調整するよう選択されてもよい。
【００６３】
定数ｎは１．２と３．０の間の値をとる。ｎの値の適切な範囲は、１．４から２．５の範囲であり、２．０から２．５であってもよい。前記ｎの所定の値は、使用者に対する動機付けの効果を上げるような、使用者のパワー入力への応答を効果的に提供するように、設定された。ｎの値は、難度の特定のレベルを提供するように選択されてもよい。
【００６４】
ａおよびｎの典型的な値に対する、仮想パワーｙとエクササイズ率ｆとの間の非線形の関係を、図３に示す。図３に示されるように、仮想パワーｙは０から１までの範囲の値となるように調整されるか、または上限を設けてもよい。図示された例において使用された値を下記に示す。
【００６５】
【表１】

【００６６】
ｎおよびａの値は、ｆの最大値および最小値の所定の範囲に対して算出されることができる。ｆの最小値は、１／３というｙの値に対応し、ｆの最大値は、１というｙの値に対応する。また、ｆ＝０、ｙ＝０である。
【００６７】
ある所定のコンピュータゲームの仮想パワーの要件は、事前に０〜１の範囲に固定されてもよい。例えば、印加された抵抗がゼロの時に仮想パワー出力０．３３を達成するために使用者は毎分約６５回転でペダルを踏まなくてはならないように、前記値を選択してもよい。発明者は、さまざまな力および健康レベルの多数の使用者に対して実験を行ない、ほとんどの使用者に対して適切であるａおよびｎの最適値を決定した。
【００６８】
本発明のように仮想パワーを提供することは、使用者の身体のエネルギー変換効率の限界を補うことと、パワーレベルが高い時は人工的に高くなる仮想パワー測定値にエクササイズ率を変換する一つの変換関数によってエクササイズマシンの非線型効果の限界を補償することにより、使用者に意欲を与える。使用者は現実的なシミュレーションが提供する結果よりも大きな結果を目にする（または聞く）ことができるため、実際よりも大きいパワー出力で動作できるかのような印象が使用者に与えられ、使用者は高いパワーレベルでの動作をそのまま動機づけられる。
【００６９】
行われるエクササイズの種類によっては、仮想パワーの生成に使用されるエクササイズ率の測定値は、瞬間エクササイズ率であっても、ピークエクササイズ率であっても、または、使用者のエクササイズ率の移動平均であってもよい。たとえば、自転車漕ぎのようなエクササイズマシンには瞬間エクササイズ率を使用することが適切であり、ボート漕ぎマシンには移動平均およびピークエクササイズ率が適切であることを、発明者は見出した。
【００７０】
仮想パワー生成器はまた、トレーニング中のウォームアップ期間およびクールダウン期間を制御することもできる。前記生成器は、時間依存の調整された包絡線関数ｅ（ｔ）を適用して印加抵抗Ｒを定める。図４は、２０分のエクササイズプログラムについて４分間のウォームアップおよび４分間のクールダウンを提供するように使用される包絡線関数ｅ（ｔ）を表している。多くの関数が適当であるが、包絡線関数として適切なものは、初期化中にその長さがセットされるウォームアップ期間中は、有効最大抵抗が使用者に選択された値まで増加し、クールダウン中は有効最大抵抗が再び減少するような、台形のものであることがわかった。必要であれば、包絡線は、休憩期間を確保するためにより複雑な形状のものを選択することができる。ただし、コンピュータゲームプレイ行為が、トレーニングのスタイルを決定することを意図しているものであって、包絡線を介してトレーニングのスタイルを強要することを意図しているわけではない。
【００７１】
本発明の実施の形態のさらなる利点は、ｆ_maxの時に仮想パワー関数を１に調整するようａが選択されるため、異なる体力レベルの使用者が同じ仮想パワー範囲内で動作できることである。異なる能力のプレイヤーが、仮想パワーの特定のレベルにゲームの応答を変化させること無く、同じコンピュータゲームをプレイすることができる。このハンディを与える能力により、異なる体力レベルのプレイヤーが、身体的能力における違いによって不利になることが無いように、ネットワークゲームにて互いにプレイさせることができる。
【００７２】
使用者の心拍数もまた、包絡線関数ｅ（ｔ）に使用される変数であってもよい。初期化中に心拍数の上限および下限を設定してもよい。その後、もし心拍数がエクササイズ中に特定の最大値を超えると、包絡線関数の値がゆっくりと下げられ、心拍数が望ましい範囲に収まるまでエクササイズが容易になるようにする。同様に、もし心拍数がウォームアップ後に低すぎた場合、エクササイズの有効抵抗を上昇させることができる。
【００７３】
コンピュータ７は、仮想パワー生成器５から仮想パワー値を受け取る。前記仮想パワー値は、コンピュータゲームの入力変数として使用され、使用者のエクササイズ行為がゲームプレイに直接作用する。発明者は、使用者が行なっているエクササイズ行為を忘れてゲームプレイに没頭するので、かかる構成は従来技術の構成と比べて使用者により動機付けを与えることを発見した。
【００７４】
まとめると、身体的エクササイズ装置は、エクササイズバイクなどのエクササイズマシンと、コンピュータゲームプログラムを実行するデータ処理装置とを備えている。使用者は、ジョイスティックなどのゲーム制御装置でコンピュータゲームを制御する一方、エクササイズマシンでエクササイズをする。データ処理装置は使用者のエクササイズ率に従って、コンピュータゲームの変数を変化させる。使用者のエクササイズ率とコンピュータゲームへの作用との関係は非線型であり、使用者はエクササイズ率が高いところでの努力増加にたいしてはより大きな報奨を受け取る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は本発明の第一の実施の形態の概略図を示す。
【図２】図２は本発明の第二の実施の形態の概略図を示す。
【図３】図３は本発明の実施の形態におけるエクササイズ率と仮想パワーとの関係のグラフを示す。
【図４】図４は本発明の実施の形態に使用される包絡線関数のグラフを示す。

Claims

エクササイズマシンの使用者によって生成されたパワーを示す、少なくとも一つの入力信号ｘを処理し、前記入力信号ｘから少なくとも一つの出力信号ｙを生成して直接的にまたは間接的に出力装置を介して前記使用者へ通信するよう構成されたデータ処理装置であって、
前記出力信号ｙは少なくとも前記入力信号ｘについての関数であり、ｄ²ｙ／ｄｘ²は前記入力信号がとり得る値の範囲の少なくとも一部でゼロより大きい、データ処理装置。
ｄ²ｙ／ｄｘ²は、前記入力信号ｘのとり得る値のほぼ全範囲でゼロよりも大きい、請求項１に記載のデータ処理装置
前記データ処理装置は、少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成され、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が前記出力信号ｙに基づいて生成される、請求項１または２に記載のデータ処理装置。
前記データ処理装置は、前記出力信号ｙに換算係数を掛け、前記換算された出力信号を処理して、コンピュータゲームプレイ行為を表す前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報を生成するように構成され、前記換算係数は使用者の予想成績レベルを表す、請求項３に記載のデータ処理装置。
前記データ処理装置は、前記出力信号ｙに換算係数を掛け、前記換算された出力信号を処理して、コンピュータゲームプレイ行為を表す前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報を生成するように構成され、前記データ処理装置はウォームアップおよび／またはクールダウンプログラムにしたがって前記換算係数を経時的に変化させるよう構成されている、請求項３または４に記載のデータ処理装置。
前記入力信号ｘは、前記使用者によるエクササイズの率ｆを示している、前記請求項のいずれかに記載のデータ処理装置。
前記入力信号ｘは、エクササイズ行為の回転速度、直線速度、および反復の頻度からなる群から選択される数量を示している、請求項６に記載のデータ処理装置。
前記出力信号は、前記エクササイズ率ｆの多項関数であり、前記多項関数はｎ次数（ｎ＞１）である、請求項６または７に記載のデータ処理装置。
ｎは１．２から３の範囲である、請求項８に記載のデータ処理装置。
前記出力信号ｙは、少なくとも前記入力信号ｘと、少なくとも一つの別の入力信号との関数であり、前記別の入力信号は、使用者の心拍数を示す、前記請求項のいずれかに記載のデータ処理装置。
エクササイズマシンと、前記請求項のいずれかに記載のデータ処理装置とを備えた、エクササイズ装置。
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中にゲーム制御データを前記データ処理装置に通信するための、使用者に操作可能なコンピュータゲーム制御装置をさらに備えたエクササイズ装置であって、前記制御装置は、使用者の肘より上の腕部分を動かすこと無しに操作可能であるように構成されている、請求項１１に記載のエクササイズ装置
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中にゲーム制御データを前記データ処理装置に通信するための、使用者に操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、を備えたエクササイズ装置であって、
前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者の前記エクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータに基づいて生成され、
前記制御装置は、使用者の肘より上の腕部分を動かすこと無しに操作可能であるように構成されている、エクササイズ装置。
前記データ処理装置は、少なくとも一つのゲーム変数に基づいて、前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報を生成し、前記エクササイズデータを参照して前記ゲーム変数の許容値の範囲を計算し、前記ゲーム制御データを参照して前記ゲーム変数の瞬間値を計算するように構成されている、請求項１３に記載のエクササイズ装置。
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、少なくとも一つのゲーム変数に基づいて、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に前記データ処理装置にゲーム制御データを通信するための、使用者による操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に使用者のエクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は、前記エクササイズデータを参照して前記ゲーム変数の許容値の範囲を計算し、前記ゲーム制御データを参照して前記ゲーム変数の瞬間値を計算するように構成されている、エクササイズ装置。
前記データ処理装置によって生成された前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、前記エクササイズ行為と相似の行為を表していない、請求項１５に記載のエクササイズ装置。
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に使用者のエクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は、前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報を前記エクササイズデータに基づいて生成するよう構成され、前記データ処理装置によって生成されたビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、前記エクササイズ行為と相似の行為を表していない、エクササイズ装置。
前記エクササイズデータは、前記エクササイズマシンの使用者によって生成されるパワーを示す、少なくとも一つの入力信号の形態である、請求項１３〜１７のいずれかに記載のエクササイズ装置。
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、少なくとも一つのゲーム変数を含む、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンの使用者によって生成されるパワーを示す、少なくとも一つの入力信号の形態で、エクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は、前記エクササイズデータの関数として前記ゲーム変数を生成するよう構成され、前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報によって表されるゲームプレイ行為において、前記ゲーム変数はパワーを表していない、エクササイズ装置。
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、少なくとも一つのゲーム変数を含む、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
エクササイズデータを前記データ処理装置に通信するよう構成されたエクササイズモニターと、を備えたエクササイズ装置であって、
前記データ処理装置は前記エクササイズデータの関数として前記ゲーム変数を生成するよう構成されており、
前記データ処理装置はさらに、前記ゲーム変数を生成する際に前記エクササイズデータに換算係数を適用するよう構成され、前記換算係数はエクササイズ行為の最大予想レベルを示すような、エクササイズ装置。
前記換算係数は、使用者の予想成績レベルを表す、請求項２０に記載のエクササイズ装置。
前記データ処理装置は、ウォームアップおよび／またはクールダウンプログラムにしたがって経時的に前記換算係数を変化させるよう構成されている、請求項２０または２１に記載のエクササイズ装置。
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に前記データ処理装置にゲーム制御データを通信するための、使用者による操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、を備えたエクササイズ装置であって、
前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者の前記エクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータに基づいて生成され、
前記ゲームプレイ行為は、前記使用者に、下降する形状を適所に導くよう要求し、
前記形状の下降方向に垂直な方向への移動は、前記コンピュータゲーム制御装置により制御され、
前記形状の下降速度は、前記使用者のエクササイズ行為のレベルにしたがって減少される、エクササイズ装置。
エクササイズマシンと、
少なくとも一つのコンピュータゲームプログラムを実行するように構成されたデータ処理装置であって、そのコンピュータゲームプログラムにしたがって、コンピュータゲームプレイ行為を表すビジュアルおよび／またはオーディオ情報が生成され、出力装置を介して前記使用者に通信されるような、データ処理装置と、
前記エクササイズマシンでのエクササイズ中に前記データ処理装置にゲーム制御データを通信するための、使用者による操作可能なコンピュータゲーム制御装置と、を備えたエクササイズ装置であって、
前記ビジュアルおよび／またはオーディオ情報は、使用者の前記エクササイズ行為についての情報を含むエクササイズデータに基づいて生成され、
前記ゲームプレイ行為は、前記使用者に、仮想環境で敵対者を射撃して前記仮想環境を切り抜けることを要求し、
前記プレイヤーの運動方向は、前記コンピュータゲーム制御装置により制御され、
前記使用者のエクササイズ行為のレベルを示すエクササイズデータは、プレイヤーが入手可能な弾薬の量、プレイヤーが入手可能な弾薬の破壊力、および弾薬の発射速度の少なくとも一つを決定するように処理される、エクササイズ装置。
前記データ処理装置が請求項１〜１０のいずれかに記載のデータ処理装置である、請求項１２または２２に記載のエクササイズ装置。
高解像度コンピュータグラフィクスを表示できるスクリーンの形態の出力装置をさらに備えた、請求項１１〜２４のいずれかに記載のエクササイズ装置。
請求項１２〜２４のいずれかに記載のエクササイズ装置に使用されるよう適合させた、データ処理装置。
請求項１〜１０または２７のいずれかに記載のデータ処理装置として作動するように汎用データ処理装置を適合させるコンピュータソフトウエア。