JP5736321B2 - 運動システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、運動システムであって、そのフィードバックを使用者に与える運動システムに関する。運動システムは、人体通信を形成するための少なくとも２つの人体結合通信モジュールを含む。本発明は、さらに、運動システムに含まれる異なる装置間での通信方法に関する。

最近、運動することの必要性の意識、及び、リラクゼーションの必要性の意識も高まってきている。これは、フィットネス産業が成長し、特に、フィットネス器具の分野が成長したことに至る。パーソナルトレーナーの利用も増えている。これは、人間はそのトレーニング中に補助及びフィードバックを望む場合が多くあるという事実のためである。しかし、パーソナルトレーナーを利用することの欠点は、計画されなければならない、すなわち、いかなる自発的なトレーニング又はリラクゼーションも減らしてしまうことである。

今日、脈拍ウォッチ、ＧＰＳウォッチ、フットポッド等、運動している使用者にフィードバックを与えることができる多くの装置も存在する。これらの装置は、通常、ウォッチ等の１つの主装置、及び、心電図（ＥＣＧ）センサ又はフットポッド等の測定装置から成る。一般的に、主装置及び１又は複数の測定装置は、無線周波数（ＲＦ）によって互いに通信するはずである。主装置に接続されたセンサが２つ以上ある場合、これは、無線ネットワークで行われる場合が多くある。しかし、実際には、使用者が多くの異なるセンサを使用する場合、そのようなネットワークを使用者のためにセットアップするのが困難な場合がある。最良の場合、全ての装置及びセンサが同じ製造者由来のものであり、使用者がその器具を購入した時にはすでにセットアップされている。

信号が外部から使用者に伝播する無線ネットワークの使用は、少なくとも１つの欠点を有する。そのような無線のネットワークは、通常、その範囲内にあるいかなる新たな装置も、その装置が別の使用者に属する場合でさえも、自動的に探索しそれに接続するよう構成される。異なる周波数を使用する無線ネットワークを有することによって、この問題が解決される場合がある。しかし、限られた空間に多くの使用者がいる場合、干渉の問題が間違いなくある。１人の使用者が、別の使用者に属するセンサからのデータを拾うことができるということもあり得る。

センサが人体の裏に置かれ、人体の前に置かれた主装置と通信することになる場合に身体減衰（ｂｏｄｙ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）のあり得る問題もある。さらに、典型的な無線ネットワークは、高い電力消費を有する。

しかし、使用者にフィードバックを与える上記の装置が全くの上記の欠点なしで生じる場合でさえも、パーソナルトレーナーを有することとは依然として大きな差である。パーソナルトレーナーは、正しい動きで、又は、正しいスピード等で使用者が運動を行う場合に、使用者に伝えることができる。

従って、使用者にフィードバックを与えるための改善された運動システムが有利であり、特に、傍受が困難な、すなわち、使用者のプライバシーが保護される、より電力効率がよい及び／又は干渉のない運動システムが有利である。
ＵＳ２００９／００２３３９１ Ａ１号は通信装置を開示しており、ＥＣＧ、ＳｐＯ２、心拍数、血圧等を絶えず測定するための、及び、そのような装置、特に、人体通信の一部を形成するように着用者の身体に取り付けるために適応された通信装置の無線ネットワークをセットアップするための装着式医療用センサとしての使用に適応された通信装置を開示している。

従って本発明は、好ましくは、前述の欠点のうち１つ又は複数の欠点を個々に又はいかなる組み合わせでも排除するよう努める。特に、高い電力消費、干渉、及び、使用者に対するフィードバックに関する前述の先行技術の問題を解決する運動システムを提供することを、本発明の目的として見ることができる。

この目的及びいくつか他の目的は、付随の請求項１に記載の運動システムを提供することによって本発明の第１の態様において得られる。

本発明は、特に、しかし排他的ではなく、エクササイズ及びリラクゼーションの間に使用者特定のフィードバックを得るために有利である。

本発明の前記及び他の態様が、以下に記述される実施形態から明らかになり、以下に記述される実施形態を参考にして説明される。

本発明は、次に、付随の図を参考にして単なる例によって説明される。

本発明による運動システムの一部である運動装置の概略図である。 ２つのメディテーションボールの形状の２つの運動装置を示している。 ２つの運動装置を用いて運動している、及び、ディスプレイベースからフィードバックを得ている使用者を示している。

本発明による運動システムは、運動装置２を少なくとも１つであるが好ましくは２つ以上含む。本発明の状況において、運動装置２という用語は、広く解釈されるべきであり、それらに限定されないが、ダンベル、メディテーションボール、又は、ＥＣＧセンサ等の装置でさえも含むべきである。これらの運動装置２全てに対する重要な特徴は、リラクゼーションも含めたある種の身体活動の間にフィードバックを使用者に与えることができるということである。

図１は、本発明による運動システムの一部である運動装置２の概略図である。図１によると運動装置２は、処理ユニット４、少なくとも１つのセンサ６、フィードバック手段８、メモリ１０、バッテリー１２、人体結合通信（ＢＢＣ）モジュール１４、及び、プロトコルスタック１６を含む。

ＢＣＣは、通信チャネルとして人体及びその周辺数センチメートルの空間を利用する技術である。要するに、ＢＣＣモジュール１４は送信器及び受信器を含み、該送信器及び受信器はそれぞれ、２つの導電性プレートを、１つは人体上及び１つは空中に有する。プレートは、電場を伝播するために使用され、人体によって及びリターンパス（空気及び地面）によって構成される電気回路を形成する。ＢＣＣモジュール１４を有し、且つ、使用者の身体の上又はその周辺にある全ての装置は、人体通信を創造する。米国特許第６，２１１，７９９号は、使用者の身体を介して電力及びデータを伝達するシステムを記載している。

運動装置２に提供された１又は複数のセンサ６は、運動装置２の移動及び動きに関するデータ、又は、使用者に関するデータを集めるために使用される加速度計、ＥＣＧセンサであり得る。例えば加速度計を提供することによって、運動装置の速度及び方向を決定することができ、使用者に本人のトレーニングのフィードバックを提供するために使用することができる。

フィードバックは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又は振動エンジン等であり得るフィードバック手段８を介して与えられる。ディスプレイ又はボイスマシーンを介して使用者にフィードバックを与えることも可能である。

メモリ１０及び処理ユニット４は、各運動装置２内のアプリケーションを作動させるために使用される。プロトコルスタック１６は、集めたデータの蓄積及び評価を可能にするため、並びに、使用者に適切なフィードバックを与えるために必要とされる装置を制御するために使用される。プロトコルは、以下の機能性、すなわち、新たな又は去る装置等のシステム内の他の装置を検出すること、センサ、アクチュエーター、処理ユニット等の他の装置の特性を検出すること、装置間でのデータの交換を支持すること、各接続された装置の役割を取り決めること、アクチュエーター、ＬＥＤ等を制御することによって使用者にフィードバックを通信することを支持するためにセットアップされる。

バッテリー１０は、運動装置２に電力を供給するために使用される。ＢＣＣモジュールを使用した装置の電力消費は、無線ＲＦネットワークに接続された装置と比較して非常に低い。

少なくとも１つの運動装置２の他に、本発明による運動システムは評価及び制御ユニットを含み、該ユニットは、ユーザーフィードバックの微調整及び制御に責任がある。この制御ユニットは、運動装置２の一部又は別のユニットであり得る。制御ユニットも、いくつか異なる装置間に分配することができる。

前述のように、運動システムは、運動装置２を少なくとも１つであるが好ましくはいくつか含み、制御ユニットも含む。一実施形態において、運動システムは、図２において示された２つのメディテーションボールの形状を有した２つの運動装置を含む。

メディテーションボール２は、チャイニーズパオティンボール（Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｂａｏｄｉｎｇ ｂａｌｌ）の影響を受けている。この運動装置は、２つのメディテーションボール２及びチャージングドックを含む。メディテーションボール２の目的は、使用者が陽気な様式でリラックスするのに寄与することでる。使用者は、使用者の手のひらの中でメディテーションボール２に互いの周りを回させることによって、メディテーションボール２と相互作用することができる。メディテーションボール２は、リアルタイムで使用者の動きを検出して分析し、さらに、いくつかの内部に記憶されたリラックスさせる動きのパターンと比較するよう構成される。どの位ぴったりと使用者の動きが所望の動きパターンに一致しているかに基づき、各メディテーションボール２の光及び振動のフィードバックパターンが変化される。

第一に、使用者の動きは統一のない場合が多くあり、フィードバックは無作為である。使用者が所定のパターンにぴったりと一致するほど長く使用者はこの一致を維持するよう管理し、フィードバックパターンはより構造化され落ち着くことになる。

このタスクを行うために、どちらのメディテーションボール２にも、加速度計６、ＢＣＣモジュール１４、メモリ１０、処理ユニット４、ＬＥＤの形状でフィードバック手段８、及び、振動エンジンが装備される。

メディテーションボール２内部の処理ユニット４は、加速度計６によって測定された動きパターンを分析して、使用者が起こした動きを決定する。これらの実際の動きは、リラックスさせると信じられるいくつかの内部のメモリ１０に記憶された動きパターンにリアルタイムで比較される。一実施形態において、１つのメディテーションボール２あたり２０個のＬＥＤ、及び、ベースを取り囲むライトラインは、使用者にフィードバックを提供する。ＬＥＤの強度は、個々に制御することができる。触角型フィードバックは、メディテーションボール２の振動エンジンを介して与えられ得る。

この実施形態において、２つのメディテーションボール２がチャージングドックから取り外されると、他のメディテーションボール２又は人体通信に接続された他の装置を探し始め（ポーリングプロトコル）、互いに識別を交換する。他のメディテーションボール２又は装置の発見後、接続された装置は、運動システムにおいてそれらが有する役割に同意する。別の実施形態において、各装置の役割は、予め決定されて各装置においてハードコードされる。

識別及び役割段階後、運動システムは開始し、上記のように機能し始める。１つのメディテーションボール２は、規則的に他のメディテーションボール２にそのデータ尋ね、その自身のデータと共に評価する。人体と接触している又は人体の付近にある限り、メディテーションボール２は情報を交換して、使用者の能力を検出及び分析することができる。その能力に応じて、例えば、光信号を用いて及び／又は振動を用いて、異なるフィードバックが使用者に与えられる。この目的のために、データを評価するメディテーションボール２は、他のメディテーションボール２に情報を送り、適切なフィードバックを与えるだけでなく、対応するフィードバック自体を表示する。

別の実施形態において、メディテーションボール２のみが規則的にその移動測定値を交換し、光及び振動を介して適切なフィードバックを与えるためにどのように使用者の振舞いに反応するかをメディテーションボール２自体で決定する。

別の実施形態において、図３に示されているように、運動装置２は、メディテーションボール２の代わりにエクササイズウェイト（ｅｘｅｒｃｉｓｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔ）である。この運動システムは、運動エネルギーによって力が与えられ、ディスプレイベース２０に間接的に接続される２つのエクササイズウェイト２を含み、ディスプレイベース２０は、その自身のバーチャルコーチを表すシンプルなアニメーションを使用したフィットネス運動を介して段階的に個人をガイドする。

この運動システムは、本当のパーソナルコーチが行うのと類似の方法で機能する。当該運動システムは、使用者の身体の状態に適応された運動を示唆し、次に時間が経過するに伴い、課題を増やし、使用者に前の達成を越えるよう勧めることによって使用者に動機を与え続ける。運動が始まる前に、運動自体と同じくらい重要な場合がある正しい姿勢に適応させることを使用者に気づかせることができる。当業者にとって明らかなように、どのようにしてバーチャルコーチは機能し得るかということに対して、及び、使用者の詳述によって設計することができるといった多くの選択肢がある。

この運動システムを実現するために、エクササイズウェイト２には、人体を介した通信が可能になるようにＢＣＣモジュール１４が装備される。ディスプレイベース２０との通信を保証するために、ディスプレイベース２０もＢＣＣを介してメッセージを受信することができる。一実施形態において、これは、ディスプレイベース２０に接続されたＢＣＣモジュール１４をディスプレイベース２０の前に有したフロアタイル１８によって達成される。３つの装置間での通信は、メディテーションボール２と共に記述された前の実施形態に対するメッセージフローの類似物である。

図３による運動システムは、健康でい続けるため、及び、自身の家の快適さでのフィットネスを見失わないためのニーズとジムのルーティンが合わないと発見する人々を補助するよう設計された有用なフィットネスシステムであり得る。

本発明を用いた利点は、人体に接続されたか又は人体の近くにあるいくつかの装置間での容易な情報の交換を可能にするということである。異なる装置間での相互作用力は、前述のように、ＢＣＣによって可能にされる。本発明によると、２つ以上のＢＣＣモジュールが、人間の身体に接触しているか又は人間の身体の近く（〜１０ｃｍ）にある場合に互いに通信することができるということが不可欠である。直接の皮膚接触は必要ではない。

さらに、トレーニング／リラクゼーションの間に使用される装置を識別するという可能性は、使用者によって取り上げられた装置のタイプに応じて異なる運動プログラム間で切り替わることを可能にする。例えば、取り上げられるウェイトのセットによって、異なる運動が使用者に示唆される。

誰が現在運動を行っているか識別することが可能である。これは、その運動をまさに行っている人間に個々のトレーニングプログラムを提供することを可能にする。人間の識別に対して、その人間は、ＢＣＣを介して読むことができる明白な識別タグを、例えば、リストバンド内に又は胸部ベルトに組み込んで装着することができる。次に、使用者の識別は、運動が開始された時に読むことができる。トレーニング装置の１つに組み込まれた、例えばＥＣＧセンサ等のセンサを介して、使用者を識別することも可能である。この場合、使用者は、使用者の心臓の信号によって識別される。これは、当然ながら、使用者登録、及び、使用者個人の心拍数特徴の抽出を必要とする。使用者を、（カメラにより認識される）ジェスチャーによって認識することも可能である。各使用者は、自身のジェスチャーを事前に識別することができる。

本発明は、付随の請求項７に記載の運動システム等の運動システムにおける異なる装置間での通信方法にも関する。前述のように、各装置は、人体通信を形成するための人体結合通信モジュール（１４）を含む。当該方法は、前述の制御ユニットによって制御され、使用者が運動を開始した場合に以下のステップ、すなわち、人体通信に接続された全ての装置を識別するステップ、各装置に対する役割を取り決めるステップ、異なる装置に含まれたセンサ６からデータを集めるステップ、異なる装置間でデータを交換するステップ、及び、運動システムの使用者にフィードバックを通信するステップを行う。

このように、本発明は記述され、本発明を使用することによって以下の利点を達成することができるということが当業者には明らかなはずである。人体通信に接続された全ての装置は、互いに近くにある異なる使用者の装置／アプリケーション間でのいかなる干渉もなく、互いに容易に通信することができる。その通信は、人体減衰によって妨げられないため、非常に信頼できるものである。この人体通信を駆動させるのに必要とされる電力も、他の技術と比較して非常に低い。

本発明は特定の実施形態に関して記述されてきたけれども、本明細書に規定された特定の形態に限定されるよう意図されない。正しくは、本発明の範囲は、付随の特許請求の範囲によってのみ限定される。特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。さらに、個々の特徴が異なる請求項に含まれている場合があるけれども、これらは、おそらく、有利に組み合わせることができ、異なる請求項への包含は、特徴の組合せが実行可能及び／又は有利ではないことを意味しない。さらに、単数形の言及は、複数形を除外しない。従って、不定冠詞、定冠詞、「第１」及び「第２」等への言及は、複数形を排除しない。さらに、特許請求の範囲における参照番号は、範囲を限定するとして解釈されるべきではない。

Claims (6)

1. 使用者にフィードバックを与えるため、少なくとも２つの運動装置を備えた運動システムであって、
   各運動装置が、人体通信を形成するための少なくとも１つの人体結合通信モジュールと、少なくとも１つのセンサと、フィードバック手段と、前記人体結合通信モジュールを介して前記人体通信に接続され、前記少なくとも１つのセンサから使用者データを集めて処理し、前記人体通信を介して前記フィードバック手段による前記処理したデータの出力を制御するように構成された処理ユニットとを含み、
   前記少なくとも２つの運動装置はそれぞれ、各々の人体結合通信モジュールにより前記人体通信を介して相互に通信する、運動システム。
2. 前記少なくとも２つの運動装置はそれぞれ、手のひらにおさまる大きさのボールである、請求項１に記載の運動システム。
3. 当該運動システムは、当該運動システムの使用者にフィードバックを与えて当該運動システムの使用者をコーチするディスプレイ手段を更に含み、該ディスプレイ手段は、該ディスプレイ手段を前記人体通信に接続するための人体結合通信モジュールを含むフロアプレートに接続される、請求項１に記載の運動システム。
4. 前記センサが加速度計であり、前記フィードバック手段が発光ダイオードを含む、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の運動システム。
5. 当該運動システムは、当該運動システムの使用者を識別するＥＣＧセンサを備える、請求項１に記載の運動システム。
6. 運動システムにおける少なくとも２つの運動装置間での通信方法であって、各運動装置が、人体通信を形成するための人体結合通信モジュールと、少なくとも１つのセンサと、フィードバック手段と、処理ユニットとを含み、前記少なくとも２つの運動装置のうちのいずれか一方の運動装置の処理ユニットが、
   前記人体通信に接続された全ての装置を識別するステップ、
   各装置に対する役割を取り決めるステップ、
   前記運動装置のセンサから前記運動システムの使用者データを集めるステップ、
   前記少なくとも２つの運動装置間でデータを交換するステップであって、前記少なくとも２つの運動装置はそれぞれ、各々の人体結合通信モジュールにより前記人体通信を介して相互に通信する、ステップ、及び、
   前記運動装置の前記フィードバック手段からの前記運動システムの使用者へのフィードバックの出力を制御するステップ、
   を行う、方法。

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