JP2019520165A - コンピュータ化された運動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
トレーニングや運動やリハビリテーションに利用されることが可能なシステムが提供される。当該システムは、ボールの投球、ゴルフクラブのスイング、手作業関連のタスクなどの複雑な機能的動作や、斜め固有受容性神経筋促進法(PNF)パターンなどの多平面動作に対応することができる運動装置を備える。このようなシステムは、例えば、既に運動可能であるか又は随意制御が可能であるユーザが、従来の運動器具では実行できない複雑な機能的動作に関しての診断および/または評価および/またはリハビリテーションおよび/またはトレーニングを要望しているスポーツリハビリテーション環境又はトレーニング環境等での使用に有利である。しかも、本発明のシステムは、高速での複雑な動作の実行を可能にするだけでなく、例えば運動の一つ一つの反復中において前記装置の抵抗を動的に調節し、その動作の正確なリアルタイムの身体評価データを提供する等、リアルタイムで対処するようにも構成されている。
前述したように、トレーニングやリハビリテーションで使用される運動装置の大半は、決まった軌道に沿った動作しかできない。米国特許第5,755,645号に記載された運動装置では、ユーザが実行すべき動作の軌道が予めプログラムされている。本発明の実施形態では、軌道が予めプログラムされていたり最初から制限されていたりせずに、運動装置のユーザによって規定されることが可能である。これにより、より現実的な三次元動作が可能となり、かつ、各ユーザの自然かつ個性的な動作に対応することができる。つまり、ユーザが規定した又はユーザがカスタマイズした軌道により、ユーザの機能的パフォーマンスと当該ユーザの筋強度との関係に関してより有意義なデータを得ることができる。瞬発力(例えば、短い時間で又は総動作距離における僅かな割合で最大のパワー量を達成するためのユーザの能力等)、動作の質、動作のコントロール、強度、持久力、疲労などの各種パフォーマンス測定値に関するデータについても、ユーザがカスタマイズした軌道上で当該ユーザがパフォーマンスを行うことで、より有意義なものとなるこができる。
ユーザが空間内で装置を動かすと、前記装置の前記ブレーキ軸上の光学式エンコーダが、位置の変化に対応した電気パルスを計数することができる。例えば、図1及び図2の装置10に関して述べると、B1、B2及びB3のそれぞれの光学式エンコーダが、前記装置の各段の回転の一部に相当する信号を提供することができる。具体的に述べると、B1に設置されたセンサS1は、回転ショルダージョイント46(「腰段」と称される)での肩部材16の(矢印103が示す)回動運動を検出できる。B2に設置されたセンサS2は、回転ウエストジョイント48(「基段」と称される)でのタレット14の(矢印101が示す)回転運動を検出できる。ブレーキ軸50及びB3に回転可能に設けられたセンサS3は、肩部材16に対してのアーム部材18のスライドジョイント44(「直線段」と称される)に沿った(矢印105が示す)直線運動を検出できる。装置10の各部材又はリンクの動きの検出は、直接的であっても間接的であってもよい。例えばセンサS3に関して図2を参照しながら述べると、当該センサS3は、接続されたプーリやケーブルにより回転されるブレーキ軸50の回転変位を検出することによってアーム部材18の直線運動を間接的に検出できる。前記センサをこのように構成することにより、回転(例えば、ブレーキ軸50の回転等)が時計回りであるか反時計回りであるかなどの方向についても判定が可能となる。センサS1,S2,S3は、位置および/または速度および/または加速度のフィードバックを提供可能なものであれば、例えば光学式エンコーダ、レゾルバ、磁気式エンコーダ、ホール効果エンコーダ等のどのようなセンサであってもよい。
装置10などの運動装置は、ユーザを過度に制限しないようにしながら当該ユーザに一定の動きを促す案内が行われるように、様々な種類の抵抗を提供する構成とされることができる。一手法として、ロックされた軌道をユーザに対して構築するように抵抗が提供される。また、抵抗が、より安全な又はより快適なトレーニング環境を提供するように、ユーザの動作のパフォーマンスパラメータ(例えば、位置、速度、加速度等)に少なくとも部分的に基づくことができる。
トレーニングや運動や身体リハビリテーションでは、しばしば、個人を所望の軌道上の動作に沿って案内することが求められる。トレーニングやリハビリテーションの過程では、その個人が複雑な動きパターンを維持するのを補助するように又は運動の複数の反復による負担を軽減するように、ハンズオン(手を使った)補助がしばしば行われる。典型的に、理学療法士又はアスレティックトレーナーは、その個人が運動(例えば、バイセップカール、外旋等)又はスポーツ動作(例えば、ゴルフのスイング等)を行っている傍に立ち、当該個人が安全な動作範囲内に留まるのを及び/又は適切なフォームを維持するのを確実にするためにハンズオン補助を行う。そのため、その個人のトレーニング又はリカバリーは、療法士又はトレーナーの能力に少なくとも部分的に左右される。しばしば、ハンズオン補助は、精度、十分なコントロール、安定性または安全性に欠ける場合がある複雑な軌道にわたってユーザに一貫した且つ安全な補助を行うことが可能なロボット(ロボティクス)が必要とされている。
さらに、前記装置内の変速比の変化を考慮するための補正調節が行われることができる。図1及び図2の装置10に関して述べると、前記装置の各段内での変速比の変化は、ユーザの動作の円滑性に影響を及ぼすことができる。例えば、前記基段の抵抗が10lb(4535.92g)に設定されているとして、ユーザが受ける抵抗は、前記直線段の位置によって変化する。前記ユーザインターフェース部材が前記装置から遠くに引っ張られてアーム18がベース12からより遠くに伸長されたとき、ユーザの動き中に加わるてこが増加して、前記基段からの抵抗が当該ユーザにとって10lb未満であるかの如く感じられるようになる。反対に、前記直線段が前記装置側に後退させられると、前記基段からの抵抗はユーザにとって10lbを超えるものであるかの如く感じられることができる。
本発明の装置は、共線的抵抗によってトレーニングやリハビリテーション時の筋肉負担及び効率を最適化できる以外にも、重力抵抗、流体抵抗、弾性抵抗、従来の又はケーブルベースの運動装置で得られる抵抗と同様な単方向の抵抗、多方向の抵抗、自然又は人工の条件を真似た他の抵抗などの、実生活で遭遇する抵抗を模倣するように抵抗を動的に調節することが可能である。このような特徴は、ユーザが例えばリハビリテーション計画を終えてスポーツに復帰する途中、職場に復帰する際等、あるいは、宇宙空間でのタスクを実行する宇宙飛行士などの非一般的な用途等に有用となり得る。
他の実施形態では、装置が、例えば図16に示す増加抵抗の勾配等により、図示のとおり基準軌道の周囲に線形的に増加する又は減少する抵抗を提供することが可能である。具体的に述べると、前記装置は、前記軌道の周囲に、ユーザが当該軌道からなおいっそう逸脱するにつれて当該ユーザが受ける抵抗が増加又は減少する力場を生成する抵抗を確立することが可能である。ユーザが受ける力は、速度、加速度などの高次の他の尺度ではなく、空間内での当該ユーザの位置に依存する。ユーザは、徐々にますます「つっかえた」感覚を経験し、最も近くにある、より少ない抵抗の区域を探そうとする。
また、本発明の運動システムは、ユーザの身体能力(身体機能)の評価(身体評価)を実行するように構成されることができる。ユーザは、予め定められた抵抗および/または低い抵抗および/または一定の抵抗で、少なくとも1種類の機能的テスト動作を実行するように指示されることができる。当該テスト動作は、バイセップカール、チェストプレス、外旋、円を描くような腕の動作などといった、どのような標準的な運動動作とされてもよい。あるいは、当該テスト動作は、ゴルフのスイング、投げ動作などの複雑なスポーツ動作とされることができる。前記システムは、前記テスト動作時に検出された位置データと抵抗レベルとに基づいて、前述したパワー、動作範囲、速度、加速度、持久力、瞬発力、神経筋コントロール、動きの質、動きの一貫性、強度、空間内での三次元動作などを含む評価尺度を生成することができる。このような情報は、理学療法士、医者、ストレングス&コンディショニング専門家などに提供されて、そのユーザのトレーニングプラン又はリハビリテーションプランを決めるのに利用されることができる。あるいは、前記装置は、そのユーザのテストパフォーマンス尺度を既存の指標と比較し、当該ユーザのトレーニングプラン又はリハビリテーションプランを提案するか又は自動的に決定することができる。あるいは、前記装置は、ユーザの切り離されたユーザ運動パフォーマンス尺度又は集約ユーザ運動パフォーマンス尺度を別のユーザ又はユーザグループと比較して、筋肉と筋群との比率を求めることができる。
一実施形態では、装置10などの装置を備える運動システムが、最大随意収縮(MVC)テストの適用により、ユーザに対して理想的な抵抗を自動的に決めることが可能である。
研究によると、トレーニング又は運動時においてパワーを動作範囲にわたって最大にすることにより、ユーザの労力を最適化してパフォーマンスを向上できることが証明されている。しかし、既存の運動・トレーニング器具では、ユーザが動作範囲にわたってパワーを一定に又は最大にすることが容易にできない。アイソキネティック式器具は、ユーザの活動に抗する可変の抵抗を、当該ユーザに一定の速度を維持させることを目的として加える。このようなアイソキネティック動きの結果として、当該動きにおけるユーザのパワー出力は変動することになる。そのため、アイソキネティック式器具が加える抵抗はユーザの動作経路に真っ向から抗するものであるにもかかわらず、当該ユーザのパワー出力は一定にならないので、当該ユーザの労力が最適化されない。しかも、アイソキネティック式器具は、前述したように単平面動作に限られている。
本発明の運動システムは、所望の軌道に沿った複数の点でのパフォーマンスデータを収集することが可能であり、アイソキネティック式器具とは違って、ユーザを一平面動作および/または一定速度動きに制限しない。収集されたパフォーマンスデータから、前記軌道に沿った一点一点ごとの比較分析が実行されることが可能である。典型的に、従来のトレーニング・リハビリテーション器具では、運動の反復全体を比較することによってユーザの分析が行われる。そのため、動きにわたるユーザのパフォーマンスに関する、例えば3D空間内の動作軌道に沿った厳密にどこでユーザが最大パワーを達成したのか等の微妙な差異が見落とされてしまう可能性がある。対照的に、本発明のシステムは、詳細かつ高粒度なデータ(例えば、軌道にわたって約2mmの分解能等)を提供するので、当該データから、一回の反復内の、複数の反復間の、複数のセッション間の、または複数の動き種類間での比較が実行されることが可能である。本発明のシステムは、軌道の長さにもよるが、当該軌道に沿って数十、数百または数千のデータ点を提供することが可能である。データ分解能は、少なくとも約1mm、2mm、3mmまたは5mmとなり得る。
ユーザの各パフォーマンス尺度に基づいて、ユーザの目標(例えば、スポーツトレーニング、リハビリテーション、体重減少のための又はコンディショニングのための運動等)や当該ユーザ固有の身体特性(例えば、主動筋−拮抗筋の比率、MVC、所望の軌道から所与の位置座標で逸脱する傾向、これまで判明している負傷(損傷)又は体調、健康状態等)を中心としてカスタマイズされている、パーソナライズされたトレーニングプログラムを提供することが可能である。
図17は、システム構成要素を高次で描いたものである。システム800は、ユーザ801に3以上の動き自由度を提供する、装置10などの運動装置を備える。ユーザ801は、ユーザインターフェース部材(例えば、肢インターフェース8等)を介して装置10とインターフェースすることができる。装置10の前記段のそれぞれのセンサ803(例えば、図1及び図2のエンコーダ又はセンサS1,S2,S3,S4等)が、前記装置の各動作軸に沿った移動距離を表す信号を組込みコントローラユニット805に供給する。組込みコントローラユニット805はこれらの信号から、位置計数および瞬時エンコーダ速度を得て、それらがホストPC807に送信されてさらなる処理を受ける。ホストPC807は、前記運動装置に組み込まれていてもよく、又は前記システム内での別体の構成要素とされてもよい。ホストPC807は、さらに、ディスプレイ・ユーザインターフェース809(例えば、タッチスクリーン等であってもよい)を制御する。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様1〕
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーシステムであって、前記プロセッサは、
前記センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記複数のリンク又は前記複数のジョイントの少なくとも一部の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。
〔態様2〕
態様1に記載のシステムにおいて、前記終点空間が、三次元空間として規定される、システム。
〔態様3〕
態様2に記載のシステムにおいて、前記三次元空間が、球形状である、システム。
〔態様4〕
態様1から3のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記複数のリンク及び前記複数のジョイントが、球形状空間内での動きを可能にする、システム。
〔態様5〕
態様1から4のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様6〕
態様5に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿ったユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
〔態様7〕
態様1から6のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様8〕
態様7に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
〔態様9〕
態様1から8のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定し、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様10〕
態様1から9のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動き中における前記基準軌道からの逸脱を検出し、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るように案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に少なくとも部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様11〕
態様1から10のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記装置の少なくとも1つのリンク又は少なくとも1つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める、
ように構成されている、システム。
〔態様12〕
態様1から11のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する前記ユーザの動きに対して共線的抵抗を与えるように、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様13〕
態様1から12のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる、
ように構成されている、システム。
〔態様14〕
態様1から13のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる、
ように構成されている、システム。
〔態様15〕
態様1から14のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道から離れる方向に線形的に増加又は減少する抵抗を与える抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様16〕
態様1から15のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
弾性抵抗を模倣する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様17〕
態様1から16のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
ネットワークベースのサーバと通信する、
ように構成されている、システム。
〔態様18〕
態様17に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ネットワークベースのサーバ上に前記ユーザのパフォーマンスデータを記録する、
ように構成されている、システム。
〔態様19〕
態様18に記載のシステムにおいて、前記ユーザのパフォーマンスデータが、遠隔のユーザによって前記ネットワークベースのサーバを介して閲覧可能、分析可能、共有可能、もしくは比較可能であるか、またはこれらの任意の組合せである、システム。
〔態様20〕
態様19に記載のシステムにおいて、前記ユーザの後続する動きのための前記ブレーキの抵抗レベルが、前記遠隔のユーザからの入力に基づいて決定される、システム。
〔態様21〕
態様18に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ユーザのパフォーマンスを、前記ユーザのパフォーマンス履歴、前記ネットワークベースのサーバ上の複数のユーザの集約されたデータ、規範水準もしくは標準化された水準、またはこれらの任意の組合せと比べて評価する、
ように構成されている、システム。
〔態様22〕
ユーザにトレーニング又はリカバリーを提供する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記リンク又は前記ジョイントの位置データを受け取る過程と、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する過程と、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る過程と、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する過程と、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する過程と、
を備える、方法。
〔態様23〕
態様22に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程、
を備える、方法。
〔態様24〕
態様23に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された、前記速度、前記加速度及び前記位置のうちの少なくとも一つに基づいて決める過程、
を備える、方法。
〔態様25〕
態様22から24のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定する過程と、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程と、
を備える、方法。
〔態様26〕
態様22から25のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記後続する動き中において前記基準軌道からの逸脱を検出する過程と、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るよう案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する過程と、
を備える、方法。
〔態様27〕
態様22から26のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記装置の少なくとも1つのリンク又は少なくとも1つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める過程、
を備える、方法。
〔態様28〕
態様22から27のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる過程、
を備える、方法。
〔態様29〕
態様22から28のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる過程、
を備える、方法。
〔態様30〕
実行可能なプログラムが記憶された非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体であって、前記プログラムが処理装置に、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む装置の、ユーザによる初期動きにわたる前記装置の前記複数のリンク及び前記複数のジョイントの位置データを前記センサから受け取る手順、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する手順、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する手順、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の前記後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る手順、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する手順、ならびに
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する手順
を実行するように命令する、非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体。
〔態様31〕
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記ブレーキの初期抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記運動装置を用いて、前記初期抵抗レベルで所望の軌道にわたる動きの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスの変化を検出する過程と、
を備える、方法。
〔態様32〕
態様31に記載の方法において、前記複数回の反復が、2回以上の反復である、方法。
〔態様33〕
態様31または32に記載の方法において、パフォーマンスの前記変化が、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回のパワーの変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の加速度の変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の速度の変化、および前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の前記所望の軌道からの逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
〔態様34〕
態様31から33のいずれか一態様に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、一セット内で、複数のセットにわたって、一セッション内で、複数のセッションにわたって又はこれらの任意の組合せにおいて、反復のパフォーマンス尺度を比較する副過程を含む、方法。
〔態様35〕
態様31から34のいずれか一態様に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、前記ユーザのパフォーマンス尺度を、少なくとも1人の他のユーザ、標準化された尺度またはこれらの組合せと比較する副過程を含む、方法。
〔態様36〕
態様31から35のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化がないことが検出されると、前記ブレーキの前記抵抗レベルを上昇させる過程と、
前記ユーザに、上昇された前記抵抗レベルで、前記所望の軌道にわたる前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。
〔態様37〕
態様31から36のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化が検出されると、前記動きに対する前記ユーザの最大抵抗レベルを決定する過程と、
前記ユーザに、前記最大抵抗レベルのある割合で、前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。
〔態様38〕
態様31から37のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスにおける異常を検出する過程、
を備える、方法。
〔態様39〕
態様38に記載の方法において、ユーザのパフォーマンスにおける前記異常が、前記軌道に沿った一点でのパワーの減少、前記軌道に沿った一点での減速、および前記軌道に沿った一点での位置の逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
〔態様40〕
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
パフォーマンスインデックスの複数の動きに対する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記複数の動きのそれぞれの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
を備える、方法。
〔態様41〕
態様40に記載の方法において、前記パフォーマンスインデックスが、少なくとも2つの機能的動きを含む、方法。
〔態様42〕
クレーム1に記載のシステムを2つ以上備え、各システムの前記プロセッサはネットワークベースのサーバと通信するように構成されており、各システムからの前記ジョイントの検出された動きに基づくパフォーマンスデータが前記ネットワークベースのサーバに集約される、グループトレーニングシステム。
〔態様43〕
態様42に記載のシステムにおいて、パフォーマンスデータが、前記ネットワークベースのサーバを介して、リアルタイムで、履歴的に、またはこれらの組合せで、遠隔のユーザによる閲覧が可能である、システム。
〔態様44〕
態様42または43に記載のシステムにおいて、各システムの前記プロセッサが、さらに、前記ネットワークベースのサーバから、前記ユーザまたはユーザグループ用のパーソナライズされたトレーニングプログラム又はリカバリープログラムを得るように構成されている、システム。
〔態様45〕
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ユーザインターフェース部材の動きを検出することが可能な少なくとも1つのセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーのシステムであって、前記プロセッサは、
前記少なくとも1つのセンサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記ユーザインターフェース部材の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、三次元空間内における前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。
〔態様46〕
態様45に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様47〕
態様46に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
〔態様48〕
態様45から47のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様49〕
態様48に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
Claims (49)
- 複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーシステムであって、前記プロセッサは、
前記センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記複数のリンク又は前記複数のジョイントの少なくとも一部の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、前記終点空間が、三次元空間として規定される、システム。
- 請求項2に記載のシステムにおいて、前記三次元空間が、球形状である、システム。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記複数のリンク及び前記複数のジョイントが、球形状空間内での動きを可能にする、システム。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。 - 請求項5に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿ったユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。 - 請求項7に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定し、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動き中における前記基準軌道からの逸脱を検出し、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るように案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に少なくとも部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記装置の少なくとも1つのリンク又は少なくとも1つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する前記ユーザの動きに対して共線的抵抗を与えるように、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から14のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道から離れる方向に線形的に増加又は減少する抵抗を与える抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に調節する、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から15のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
弾性抵抗を模倣する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。 - 請求項1から16のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
ネットワークベースのサーバと通信する、
ように構成されている、システム。 - 請求項17に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ネットワークベースのサーバ上に前記ユーザのパフォーマンスデータを記録する、
ように構成されている、システム。 - 請求項18に記載のシステムにおいて、前記ユーザのパフォーマンスデータが、遠隔のユーザによって前記ネットワークベースのサーバを介して閲覧可能、分析可能、共有可能、もしくは比較可能であるか、またはこれらの任意の組合せである、システム。
- 請求項19に記載のシステムにおいて、前記ユーザの後続する動きのための前記ブレーキの抵抗レベルが、前記遠隔のユーザからの入力に基づいて決定される、システム。
- 請求項18に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ユーザのパフォーマンスを、前記ユーザのパフォーマンス履歴、前記ネットワークベースのサーバ上の複数のユーザの集約されたデータ、規範水準もしくは標準化された水準、またはこれらの任意の組合せと比べて評価する、
ように構成されている、システム。 - ユーザにトレーニング又はリカバリーを提供する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記リンク又は前記ジョイントの位置データを受け取る過程と、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する過程と、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る過程と、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する過程と、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する過程と、
を備える、方法。 - 請求項22に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程、
を備える、方法。 - 請求項23に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された、前記速度、前記加速度及び前記位置のうちの少なくとも一つに基づいて決める過程、
を備える、方法。 - 請求項22から24のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定する過程と、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程と、
を備える、方法。 - 請求項22から25のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記後続する動き中において前記基準軌道からの逸脱を検出する過程と、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るよう案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する過程と、
を備える、方法。 - 請求項22から26のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記装置の少なくとも1つのリンク又は少なくとも1つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める過程、
を備える、方法。 - 請求項22から27のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる過程、
を備える、方法。 - 請求項22から28のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる過程、
を備える、方法。 - 実行可能なプログラムが記憶された非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体であって、前記プログラムが処理装置に、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む装置の、ユーザによる初期動きにわたる前記装置の前記複数のリンク及び前記複数のジョイントの位置データを前記センサから受け取る手順、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する手順、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する手順、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の前記後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る手順、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する手順、ならびに
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する手順
を実行するように命令する、非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体。 - 身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記ブレーキの初期抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記運動装置を用いて、前記初期抵抗レベルで所望の軌道にわたる動きの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスの変化を検出する過程と、
を備える、方法。 - 請求項31に記載の方法において、前記複数回の反復が、2回以上の反復である、方法。
- 請求項31または32に記載の方法において、パフォーマンスの前記変化が、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回のパワーの変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の加速度の変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の速度の変化、および前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の前記所望の軌道からの逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
- 請求項31から33のいずれか一項に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、一セット内で、複数のセットにわたって、一セッション内で、複数のセッションにわたって又はこれらの任意の組合せにおいて、反復のパフォーマンス尺度を比較する副過程を含む、方法。
- 請求項31から34のいずれか一項に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、前記ユーザのパフォーマンス尺度を、少なくとも1人の他のユーザ、標準化された尺度またはこれらの組合せと比較する副過程を含む、方法。
- 請求項31から35のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化がないことが検出されると、前記ブレーキの前記抵抗レベルを上昇させる過程と、
前記ユーザに、上昇された前記抵抗レベルで、前記所望の軌道にわたる前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。 - 請求項31から36のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化が検出されると、前記動きに対する前記ユーザの最大抵抗レベルを決定する過程と、
前記ユーザに、前記最大抵抗レベルのある割合で、前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。 - 請求項31から37のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスにおける異常を検出する過程、
を備える、方法。 - 請求項38に記載の方法において、ユーザのパフォーマンスにおける前記異常が、前記軌道に沿った一点でのパワーの減少、前記軌道に沿った一点での減速、および前記軌道に沿った一点での位置の逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
- 身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
パフォーマンスインデックスの複数の動きに対する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記複数の動きのそれぞれの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
を備える、方法。 - 請求項40に記載の方法において、前記パフォーマンスインデックスが、少なくとも2つの機能的動きを含む、方法。
- クレーム1に記載のシステムを2つ以上備え、各システムの前記プロセッサはネットワークベースのサーバと通信するように構成されており、各システムからの前記ジョイントの検出された動きに基づくパフォーマンスデータが前記ネットワークベースのサーバに集約される、グループトレーニングシステム。
- 請求項42に記載のシステムにおいて、パフォーマンスデータが、前記ネットワークベースのサーバを介して、リアルタイムで、履歴的に、またはこれらの組合せで、遠隔のユーザによる閲覧が可能である、システム。
- 請求項42または43に記載のシステムにおいて、各システムの前記プロセッサが、さらに、前記ネットワークベースのサーバから、前記ユーザまたはユーザグループ用のパーソナライズされたトレーニングプログラム又はリカバリープログラムを得るように構成されている、システム。
- 複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ユーザインターフェース部材の動きを検出することが可能な少なくとも1つのセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーのシステムであって、前記プロセッサは、
前記少なくとも1つのセンサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記ユーザインターフェース部材の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、三次元空間内における前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。 - 請求項45に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。 - 請求項46に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。 - 請求項45から47のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。 - 請求項48に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
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