特許 6049836 物理的な相互作用のためのモジュール式のロボットタイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6049836

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】物理的な相互作用のためのモジュール式のロボットタイル

(51)【国際特許分類】

   A63B 69/00 20060101AFI20161212BHJP

   A63B 71/06 20060101ALI20161212BHJP

   A61H 1/02 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   A63B69/00 B

   A63B71/06 T

   A61H1/02 A

【請求項の数】11

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2015-209140(P2015-209140)

(22)【出願日】2015年10月23日

(62)【分割の表示】特願2011-501104(P2011-501104)の分割

【原出願日】2009年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-28746(P2016-28746A)

(43)【公開日】2016年3月3日

【審査請求日】2015年10月23日

(31)【優先権主張番号】08388012.0

(32)【優先日】2008年3月26日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】510257547

【氏名又は名称】エンターテイメント・ロボティクス／ホー・ホー・ルンド

【氏名又は名称原語表記】Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ／Ｈ．Ｈ． Ｌｕｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125874

【弁理士】

【氏名又は名称】川端 純市

(72)【発明者】

【氏名】ヘンリク・ハウトプ・ルンド

【審査官】 藤井 達也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５２２２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５０５２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３７４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２５６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８５７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２３０２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−８８８２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６３Ｂ ２４／００

Ａ６３Ｂ ６９／００

Ａ６３Ｂ ７１／０６

Ａ６１Ｈ １／０２

Ｇ０９Ｆ ９／３０− ９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

四角形の上面、四角形の底面、及び４つの薄い長方形の側面を有する特定の形状の浅いハウジングを備えた治療トレーニング装置であって、
上記ハウジングは、
上記上面において上方に開放したキャビティと、
少なくとも部分的に上記キャビティを取り囲む柔軟かつ透明なカバーとを備え、
上記柔軟かつ透明なカバーは、人間の拳のサイズと人間の足のサイズとの間の範囲のサイズを有し、かつ中央部を画成し、
上記ハウジングは、上記キャビティの内部に置かれかつ上記中央部と通信する力センサを備え、
上記力センサは、上記柔軟かつ透明なカバーに加えられた力を測定し、かつ応答信号を発生し、
上記ハウジングは、上記キャビティの内部に置かれた光源を備え、
上記光源は、上記柔軟かつ透明なカバーを介して可視状態にあり、
上記ハウジングは、
上記ハウジングの内部に置かれ、特定のソフトウェアにしたがって上記光源を動作させ、かつ上記特定のソフトウェアにしたがって上記力センサからの上記応答信号を評価するための中央処理装置と、
上記側面に位置し、上記中央処理装置によって制御されかつ隣接装置と通信する複数の通信手段とを備え、
上記通信手段は、上記各長方形の側面の中央に位置する赤外線通信手段を備え、
上記各側面上に２つの磁石を備えた治療トレーニング装置。

【請求項2】

四角形の上面、四角形の底面、及び４つの薄い長方形の側面を有する特定の形状の浅いハウジングを備えた治療トレーニング装置であって、
上記ハウジングは、
上記上面において上方に開放したキャビティと、
少なくとも部分的に上記キャビティを取り囲む柔軟かつ音透過性のカバーとを備え、
上記柔軟かつ音透過性のカバーは、人間の拳のサイズと人間の足のサイズとの間の範囲のサイズを有し、かつ中央部を画成し、
上記ハウジングは、上記キャビティの内部に置かれかつ上記中央部と通信する力センサを備え、
上記力センサは、上記柔軟かつ音透過性のカバーに加えられた力を測定し、かつ応答信号を発生し、
上記ハウジングは、上記キャビティの内部に置かれた音源を備え、
上記音源は、上記柔軟かつ音透過性のカバーを介して可聴状態にあり、
上記ハウジングは、
上記ハウジングの内部に置かれ、特定のソフトウェアにしたがって上記音源を動作させ、かつ上記特定のソフトウェアにしたがって上記力センサからの上記応答信号を評価する
ための中央処理装置と、
上記側面に位置し、上記中央処理装置によって制御されかつ隣接装置と通信する複数の通信手段とを備え、
上記通信手段は、上記各長方形の側面の中央に位置する赤外線通信手段を備え、
上記各側面上に２つの磁石を備えた治療トレーニング装置。

【請求項3】

上記光源は、発光ダイオードを備えた請求項１記載の治療トレーニング装置。

【請求項4】

上記中央部は、ショック耐性部分を備えた請求項１から３のうちのいずれか１つの請求項記載の治療トレーニング装置。

【請求項5】

上記トレーニング装置を他の治療トレーニング装置に固定するための、上記側面に位置する複数の固定手段をさらに備えた請求項１から４のうちのいずれか１つの請求項記載の治療トレーニング装置。

【請求項6】

上記トレーニング装置を例えば壁などのより大きい物体に固定するための、上記底面に位置する複数の固定手段をさらに備えた請求項１から５のうちのいずれか１つの請求項記載の治療トレーニング装置。

【請求項7】

上記固定手段は、永久磁石及び／又は電磁石を備えた請求項５又は６記載の治療トレーニング装置。

【請求項8】

上記力センサは、力抵抗センサを備えた請求項１から７のうちのいずれか１つの請求項記載の治療トレーニング装置。

【請求項9】

請求項５乃至７のうちのいずれか１つに記載の複数の治療トレーニング装置を備え、
上記複数の治療トレーニング装置は、上記固定手段を用いて特定のパターンに固定され、かつ上記通信手段を用いて通信する治療トレーニングシステム。

【請求項10】

上記治療トレーニングシステムは、マスター装置を備え、
上記マスター装置は、請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載の上記治療トレーニング装置の任意の上記機能を備え、かつ他の治療トレーニングシステムと通信するための及び／又はパーソナルコンピュータと通信するための通信システムをさらに備えた請求項９記載の治療トレーニングシステム。

【請求項11】

上記治療トレーニングシステムは、パーソナルコンピュータによって制御される請求項１０記載の治療トレーニングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザが、例えばユーザの体力、持久力、又は敏捷性を改善することを目的とする特定の身体的な活動を実行することを可能にする運動機器又はトレーニング装置に関する。トレーニング装置は、例えば、身体のある部分をトレーニングするように、又はユーザの全身の健康状態を改善するように設計される。トレーニング装置は、簡単な持ち上げ重量（lifting weight）、エクササイズボールなどからより複雑なトレッドミル、エクササイズバイクなどまでに及ぶ。

【背景技術】

【0002】

手術又は負傷から回復している個人は、トレーニング装置の使用によって彼らの回復を加速するかもしれない。このような個人は典型的に、病院環境又は家庭環境で使用することに適した小型でかつ軽量のトレーニング装置を必要としている。身体的な治療に適したトレーニング装置は、好ましくは、柔軟でありかつ調節可能であり、異なるトレーニングを必要とする様々な患者のグループについて使用可能な制御された方法で動作するべきである。トレーニングを必要としている身体の部分に応じて、異なるトレーニングプログラムが必要とされるかもしれない。さらに、幾人かの患者は、頻繁な休息期間を必要とする一方、他の患者は、より長い期間の間トレーニングするかもしれない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ほとんどのトレーニング装置は、知的な刺激のないかなり単調なトレーニングを提供し、かつ数分の活動でユーザを退屈させる傾向がある。さらに、ほとんどのエクササイズシステムは非常に重く、したがって、非常に長い距離にわたって移動させることができず、非常に低い可搬性しか提供しない。

【0004】

本発明の目的は、ユーザに増大した知的な刺激を与え、かつそれによってトレーニングエクササイズの間に動機を与える室内の身体的な活動のための装置及び方法を提供することにある。本発明の別の目的は、輸送されかつ任意のロケーションで組み立てられることが可能なようにモジュール式でありかつ柔軟であるシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様に係る本発明の現時点の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかである多数の他の目的、利点、及び特徴とともに上述した目的は、四角形の上面、四角形の底面、及び４つの薄い長方形の側面を有する特定の形状の浅いハウジングを備えた治療トレーニング装置であって、上記ハウジングは、上記上面において上方に開放したキャビティと、少なくとも部分的に上記キャビティを取り囲む柔軟かつ透明なカバーとを備え、上記柔軟かつ透明なカバーは、人間の拳（握りこぶし）のサイズと人間の足のサイズとの間の範囲のサイズを有しかつ中央部を画成し、上記ハウジングは、上記キャビティの内部に置かれかつ上記中央部と通信する力センサを備え、上記力センサは、上記柔軟かつ透明なカバーに加えられた力を測定しかつ応答信号を発生し、上記ハウジングは、上記キャビティの内部に置かれた光源を備え、上記光源は、上記柔軟かつ透明なカバーを介して可視状態にあり、上記ハウジングは、上記ハウジングの内部に置かれ、特定のソフトウェアにしたがって上記光源を動作させ、かつ上記特定のソフトウェアにしたがって上記力センサからの上記応答信号を評価するための中央処理装置と、上記側面に位置し、上記中央処理装置によって制御されかつ隣接装置と通信する複数の通信手段とを備えた治療トレーニング装置によって得られる本発明の教示に従う。

【0006】

ユーザは、手又は足を柔軟かつ透明なカバー及び下層の力センサに当てることによって、治療トレーニング装置と相互作用してもよい。人間の拳と人間の足との間のサイズを有する柔軟かつ透明なカバーは、好ましくは５ｃｍから３０ｃｍまでの間の直径、かつ最も好ましくは約１５ｃｍの直径を有する柔軟かつ透明なカバーを意味することが理解されるべきである。柔軟かつ透明なカバーは、１つの柔軟であるが不透明な部分と１つの透明であるが固い部分とに分割されてもよい。柔軟な部分は、耐久性があり十分な強度及び耐衝撃性の材料で作られることが好ましく、かつ同時に、柔軟な部分は、ユーザを傷つけないように柔らかくする必要がある。プラスチック材料が使用されることが好ましい。光源は、命令及び情報をユーザに与えるために使用されてもよい。代替として、音透過性（sound pervious）カバーを提供することで、光源が音源と置き換えられてもよく、又は音源が光源に加えて使用されてもよい。

【0007】

治療トレーニング装置は、最新の人工知能及びロボット工学に基づいている。これは、例えば、治療リハビリテーション、エクササイズ、理学療法、スポーツ、フィットネス、及び娯楽などの様々な形式の身体的な活動に適用可能である。同時に、これは、例えば治療療法（therapeutic treatment）で使用するための身体的な活動の記録について独特の可能性を提供する。これは、即座のフィードバック、及び楽しく興味深いエクササイズに起因して、大いに動機付けられる。いくつかの治療トレーニング装置が、床又は壁上で電子的な相互作用の表面を形成する治療トレーニングシステムに組み立てられてもよく、それぞれの活動又は治療療法は、それ自体の適切な制御プログラム又はエクササイズを有してもよい。治療トレーニングシステムの使用は、システムとの物理的な相互作用に基づいた即座のフィードバックを提供することによって、ユーザが身体的な活動を実行することを動機付け、かつユーザは、１分未満以内で新しい物理的なセットアップを作ることができる。

【0008】

従来、電子装置における処理は中央制御に基づいている。これは、ＶＣＲ、テレビジョン、携帯電話、産業ロボット、玩具ロボットなどにおける場合である。このような場合、装置は中央制御部を有する電子システムによって制御される。中央制御部のほんの小さな部分が故障する場合、全体のシステム／装置が故障するであろう。本発明は従来の中央制御に挑戦し、かつ接続してより大きい集合システム（collective system）を形成することができる多数の処理ユニットの間で、処理が分散されることを可能にする。個々の治療トレーニング装置は、処理機能及び通信機能の両方を含む。多数の治療トレーニング装置を備えた治療トレーニングシステムは、ユーザが、治療トレーニングシステムの物理的な形状及び機能性を決定すること、及び治療トレーニング装置と相互作用することを可能にする。

【0009】

隣接装置（neighbour）の配置によって、個々の治療トレーニング装置は、システムにおいて他の特定の治療トレーニング装置と通信することができる。隣接装置及び全体の構造を検出することは、実行時間においてシステム自体によって自動的に実行されることができ、これはユーザによる物理的な形状の容易な変形を促進する。隣接装置とは、治療トレーニング装置の側面に隣接しかつ治療トレーニング装置と通信する任意の装置を意味する。北、南、東、及び西と示された４つの隣接装置が可能である。

【0010】

ユーザの相互作用及び電子装置を構成する機能は、特定の処理方法によって強化される。本発明は、コンピュータの操作能力（スキル）、又はパーソナルコンピュータ、外部のプログラミングステーション、モニタなどを必要とせずに、物理的な構成を介して物理的な形状及び機能性の両方の構成を可能にする。

【0011】

エクササイズは、治療トレーニングシステム上のソフトウェアとして実行されてもよい。エクササイズは自分自身を調整して、ユーザによって構成された任意の物理的な構成に適合してもよい。それぞれのエクササイズは、治療患者、フィットネス受講者、ゲーマーなどの特定のユーザグループ及びレベルに適合するように調整されてもよい。

【0012】

治療トレーニングシステムは、好ましくは、心臓病患者のリハビリテーションのために使用されてもよい。心臓病患者に対して、治療トレーニングシステムでのエクササイズは、適切なレベルに脈拍を上昇させる動機付けとなってもよい。エクササイズの知的な刺激の性質に起因して、患者はリハビリテーション活動が楽しくかつ興味深いことを発見する。

【0013】

治療トレーニングシステムの使用は、ある患者のグループに限定されない。例えば、膝の正確な動作及び力センサに加えられる的確な力を要求するエクササイズは、膝を手術された患者に適するであろう。股関節の患者に対しては、エクササイズは、治療トレーニング装置のそれぞれに加えられる適切な重量及び力を要求する歩道を含んでもよく、高齢者に対しては、バランストレーニングなどを促すエクササイズを含んでもよい。

【0014】

さらに、治療トレーニングシステムは、認知リハビリテーションのために使用されてもよい。認知タスクは治療トレーニングシステムに実装されてもよく、かつ（光及び音の）フィードバックが認知タスクにおけるユーザの実行に基づいて、ユーザに与えられてもよい。ユーザは様々な認知エクササイズを用いて挑戦されてもよく、かつエクササイズは様々なユーザの様々な能力に簡単に調節可能であってもよい。例えばこれは、自閉症児のための模倣エクササイズであってもよい。

【0015】

さらに、治療トレーニングシステムは、フィットネストレーニング及びスポーツトレーニングのために使用されてもよい。例えば、治療トレーニングシステムは、フットボール又はハンドボールトレーニングにおける正確な射撃のためにセットアップされてもよい。エクササイズは、スポーツ受講者が光に命中させかつそうしたときに治療トレーニングシステムから（光及び音の）フィードバックを受信する、例えば全体の得点を得るという目的を有して、異なる速度の光のパターンを提供する。フィットネストレーニングはしばしば、反復的でありかつ個人的な活動である。治療トレーニングシステムは、受講者の能力に応じたトレーニングレベルに適合する楽しく挑戦的なエクササイズの形式でフィットネストレーニングを提供する。

【0016】

さらに、エクササイズは、複数のユーザが単一の治療トレーニングシステムで、様々なエクササイズにおいて互いに競争することを可能にすることによって、社会的なタイプのものとなってもよい。したがって、治療トレーニングシステムは、単一のユーザによって個人トレーニングのために使用されてもよく、又はユーザのグループによって同時トレーニングのために使用されてもよい。エクササイズは、リハビリテーション活動が複数の例えば、２人、３人、又は４人の患者によって同時に実行されることを可能にするように設計されてもよい。このようにして、リハビリテーションエクササイズが、患者の間の競争的なエクササイズになってもよい。例えば、フィットネス受講者、スポーツ受講者などの他のユーザグループはまた、社会的なタイプのエクササイズを使用してもよい。理学療法及びフィットネストレーニングなどの活動において、本発明は、例えば治療リハビリテーション訓練であるこのような社会的な活動及び挑戦に独特な機会を提供する。このようなトレーニングセッションのために使用される他のツールを用いると、このような社会的な使用はしばしば、不足しかつ／又は不可能である。

【0017】

さらに、治療トレーニングシステムは、音楽の作曲及びライブの音楽演奏のための音楽的な表現を決定するために使用されてもよい。例えば、物理的な相互作用は、様々なＭＩＤＩシーケンスを制御してもよく、それによって、例えば、音楽の作曲家が治療トレーニングシステム上で音楽を演奏することを可能にする、又は音楽コンサートの観客が治療トレーニングシステムと相互作用することによってライブの音楽コンサートに参加することを可能にする、又は家庭のユーザが音楽アルバムと相互作用することを可能にする。

【0018】

治療トレーニングシステムは、１分以内で床又は壁に簡単にセットアップされることができる。治療トレーニング装置は、磁石又は代替として他の取り付け機構を用いて互いに簡単に取り付けることができる。赤外線通信手段が任意のワイヤを接続しなければならないことを回避するために使用されることが好ましい。治療トレーニングシステムは、水平に置かれたこと又は垂直に置かれたことを登録してもよく、かつ自分自身によって、ソフトウェアエクササイズをそれに応じて動作させてもよい。

【0019】

さらに、複数の治療トレーニングシステムがグループに組み立てられ、かつ無線で互いに通信してもよい。例えば、エクササイズは、床の治療トレーニングシステムのグループと壁の治療トレーニングシステムのグループとで分散されて実行され、かつユーザが床及び壁の両方と物理的に相互作用することを要求してもよい。マスター装置又はパーソナルコンピュータが、治療トレーニングシステムの間の通信のために使用されてもよい。

【0020】

本発明の現在の好ましい実施形態の特別な特徴は、モジュール性（modularity）、ユーザが物理的な形状を変形する可能性、簡単なセットアップ、外部のホストコンピュータの排除の可能性、内蔵型のエネルギー源、無線通信（ローカル及びグローバル）、及び個々のエクササイズを含む。

【0021】

さらに、治療の治療システムは、記憶ユニットに力センサからの応答信号のログを記録する手段と、応答信号又は応答信号から導出された結果をディスプレイユニット、モニタ、パーソナルコンピュータに表示する、又は光信号及び／又は音信号を用いて表示する手段とを含んでもよい。記憶ユニットは、好ましくは、ＲＡＭ、ハードディスク、又はＣＤ／ＤＶＤユニットであってもよい。記憶ユニットは、治療トレーニング装置及び／又はマスター装置と通信してもよい。代替として、記憶ユニットは、治療トレーニング装置及び／又はマスター装置の一部であってもよい。

【0022】

本発明はまた、上述された治療トレーニングシステムを提供し、エクササイズプログラムを備えた上記ソフトウェアを上記治療トレーニングシステムに読み出すことによって、患者又は人に身体的な治療を実行する方法に関し、上記エクササイズプログラムは、一連の予め定められたエクササイズを備え、それぞれのエクササイズは、特定の治療トレーニング装置の上記光源及び／又は音源を動作させることによって、上記患者に上記特定の治療の治療装置の上記中央部に力を加えることを命令するステップと、上記特定の治療トレーニング装置の上記力センサの上記応答信号のログを記録するステップとを少なくとも含む。

【0023】

「患者」という用語は、本明細書等において、最も広い意味で解釈されるべきであり、かつユーザを治療のユーザに制限するものではない。したがって、「患者」という用語はまた、例えば、スポーツ受講者、ゲーマーなどの治療トレーニングシステムのすべての可能な専門家及び余暇のユーザを含む。

【0024】

さらに、上記の方法で説明されたエクササイズプログラムの多数の変形例が実現されてもよいことが明らかである。本発明に係る代替の方法の包括的であるが制限するものではない説明を以下に示す。

【0025】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムは、プリシジョンゲーム（precision game）を備え、物体が上記特定の治療の治療装置の上記中央部に力を加えるために使用され、上記物体は、例えば、フットボール、サッカーボール、バスケットボール、テニスボール、又はハンドボールである方法。

【0026】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムは、バランスゲームを備え、上記治療トレーニングシステムは、床の上の水平な位置に位置することが好ましく、上記患者は、上記光源及び／又は音源によって、上記治療の治療システム上の特定のパスにしたがって歩くように命令され、かつそれによって、複数の上記治療の治療装置の上記中央部に力を連続して加える方法。

【0027】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムは、音楽ゲームを備え、上記治療トレーニング装置は、異なる音楽シーケンスをそれぞれ始動させ、複数の上記治療の治療装置の上記中央部に力を加えることによって、例えば音楽の作曲家がコンサートを組み立てること、又は音楽アルバムと相互作用することを可能にする方法。

【0028】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムは、記憶ゲームを備え、上記患者は、光信号又は音信号のシーケンスを記憶しかつ上記シーケンスにしたがって複数の上記治療の治療装置の上記中央部に力を連続して加えなければならない方法。

【0029】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムは、ダンスゲームを備え、上記治療トレーニングシステムは、光のシーケンスを示しかつ音楽のシーケンスを演奏し、上記患者は、彼／彼女の足を移動して上記光のシーケンス及び上記音楽に一致するシーケンスで上記治療トレーニング装置の上記中央部に力を加える方法。

【0030】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムは色ゲームを備え、それぞれの色は特定の身体の部分を表しており、治療トレーニング装置はランダムに選択された色を示し、上記患者は、上記指定された身体の部分を使用して、上記治療トレーニング装置の上記中央部に力を加える方法。

【0031】

上述された身体的な治療を実行する方法であって、上記エクササイズプログラムはマルチプレーヤゲームを備え、複数の患者は１つ又はそれ以上の治療トレーニングシステムと相互作用し、それに関して、治療トレーニング装置の数は患者の数と少なくとも同一である方法。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明に係る治療トレーニングシステム（１０）の２次元ビューである。

【図2】浅くかつ四角形のケース（２０）を有する治療トレーニング装置（１２）の３次元ビューである。

【図3】治療トレーニング装置（１２）の３次元分解図である。

【図4a】治療トレーニング装置（１２）の前面（１４）の異なる３次元ビューである。

【図4b】治療トレーニング装置（１２）の前面（１４）の異なる３次元ビューである。

【図4c】治療トレーニング装置（１２）の前面（１４）の異なる３次元ビューである。

【図4d】治療トレーニング装置（１２）の背面（１６）の異なる３次元ビューである。

【図5】様々な角度からの治療トレーニング装置（１２）の３次元透視図である。

【図6a】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6b】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6c】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6d】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6e】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6f】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6g】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6h】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6i】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図6j】装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）のフローチャート図である。

【図7】円形のキャビティ（３０）内に適合するように設計された円形のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）の物理的なレイアウトビューである。

【図8a】マスター装置（１２’）のみで使用されるＰＣＢアドオンチップ（７０）のフローチャート図である。

【図8b】マスター装置（１２’）のみで使用されるＰＣＢアドオンチップ（７０）のフローチャート図である。

【図8c】マスター装置（１２’）のみで使用されるＰＣＢアドオンチップ（７０）のフローチャート図である。

【図8d】マスター装置（１２’）のみで使用されるＰＣＢアドオンチップ（７０）のフローチャート図である。

【図9】ＰＣＢアドオンチップ（７０）の物理的なレイアウトビューである。

【図10a1】プリント回路基板ＰＣＢ（５０）で使用される素子を示す表である。

【図10a2】プリント回路基板ＰＣＢ（５０）で使用される素子を示す表である。

【図10b】ＰＣＢアドオンチップ（７０）で使用される素子を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明の現時点の好ましい実施形態の図面の詳細な説明について以下に説明する。

【0034】

図１は、本発明に係る治療トレーニングシステム（１０）の２次元ビューを示す。治療トレーニングシステム（１０）は、並んで設置され平面かつ平坦な構造を形成する四角形の形状のいくつかの治療トレーニング装置（１２）を備える。それぞれの治療トレーニング装置（１２）は、少なくとも１つの他の治療トレーニング装置（１２）と並べて置かれる特定の方向に方向付けられ、かつユーザに向かうある方向に方向付けられたユーザインターフェースを有する。治療トレーニング装置（１２）はさらに、他の治療トレーニング装置（１２）と通信するための通信機能を有する。マスター装置（１２’）は、治療トレーニング装置（１２）のすべての機能及び性能と、詳細に後述される追加の機能とを有する。図示された治療システム（１０）の実施形態は、１２個の治療トレーニング装置（１２）と１つのマスター装置（１２’）とを含む。マスター装置（１２’）の数は１つでなければならない一方、治療トレーニング装置（１２）の数は変化してもよい。

【0035】

図２は、浅くかつ四角形のケース（casing）（２０）を有する治療トレーニング装置（１２）の３次元ビューを示す。ケース（２０）は、例えばポリウレタンなどのプラスチック材料で成形されることが好ましい。ケース（２０）はさらに、四角形の前面（１４）、前面（１４）に対向する四角形の背面（１６）、及び４つの浅い長方形の側面（１８）を含む。上面（１４）は、中央に位置する円形のカバー（２６）及び円形のカバー（２６）を囲む外側のリング状の透明な板（２４）を有するユーザインターフェースを備える。透明な板（２４）は、プレキシガラス（plexiglass）などの強固なプラスチック材料で作られることが好ましく、かつケース上に固定される。円形のカバー（２６）は、強固なプラスチック材料で作られることが好ましく、かつその位置で柔軟である。本明細書等において、柔軟であることとは、円形のカバー（２６）は、円形のカバー（２６）がケース（２０）の中にある距離だけ移動されることを可能にするように透明な板（２４）の中に緩く置かれてもよいこと、又は円形のカバー（２６）は、ケース（２０）に固定されるが、柔らかく簡単に伸縮可能であり、かつ円形のカバー（２６）の上に力を加えると、ケースの中にある距離だけ突出することができることを意味する。

【0036】

図３は、治療トレーニング装置（１２）の３次元分解図を示す。上面（１４）は、中央に位置する円形のキャビティ（３０）を備える。キャビティ（３０）は、キャビティの深さ未満の距離だけ突出している中央に位置する隆起したプラットフォーム（２８）を備える。隆起したプラットフォーム（２８）と円形のカバー（２２）との間に、外部から円形のカバー（２６）の上に加えられる力を感知する力感知抵抗（force sensitive resistor）（ＦＳＲ、図示せず。）が位置する。円形のキャビティ（３０）はさらに、円形のプリント回路基板（ＰＣＢ、図示せず。）を備える。治療トレーニング装置（１２）の４つの側面（１８）のそれぞれは、他の治療トレーニング装置（１２）への取り付けが可能であるような方法で、極性を考慮して方向付けられた２つの永久磁石（３２）を備える。永久磁石（３２）の強度は、手の力の使用による簡単な取り付け及び取り外しを可能にし、かつさらに治療トレーニングシステム（１０）として使用される間、治療トレーニング装置（１２）が固定されかつクラスタリングされるように保つために十分な強度を提供するように選択されるべきである。代替の実施形態では、電磁石が永久磁石を置き換えてもよい。治療トレーニング装置（１２）のそれぞれの側面（１８）はさらに、外部からＰＣＢを格納する円形のキャビティ（３０）内に延在する管状のチャネルを形成する中央に位置する通信ポート（３４）を備える。通信ポート（３４）は、他の治療トレーニング装置（１２）との情報の交換のためにＩＲ（赤外線）通信手段を使用することが好ましい。治療トレーニング装置（１２）の側面のうちの１つはさらに、バッテリ充電器を接続して、ＰＣＢ（図示せず。）上に位置する内部のバッテリ（図示せず。）を充電するために使用されるバッテリ充電ポート（３６）を備える。

【0037】

図４ａは、治療トレーニング装置（１２）の前面（１４）の異なる３次元ビューを示す。円形のキャビティ（３０）は、円形のキャビティ（３０）内のＰＣＢ（図示せず。）を固定するための４つの固定スタッド（fixation stud）（３８）を備える。

【0038】

図４ｂは、治療トレーニング装置（１２）の前面（１４）の異なる３次元ビューを示す。円形のキャビティ（３０）は、外部のＰＣ（パーソナルコンピュータ）と通信するためのデータ通信ポート（４２）を備える。データ通信ポート（４２）は、ＰＣＢが例えば外部のＰＣを用いて構成されることを可能にするプログラミングケーブルを取り付けるために使用されるＪＴＡＧプログラミングプラグを備える。

【0039】

図４ｃは、治療トレーニング装置（１２）の前面（１４）の異なる３次元ビューを示す。

【0040】

図４ｄは、治療トレーニング装置（１２）の背面（１６）の異なる３次元ビューを示す。背面（１６）は、治療システム（１０）が例えば壁に垂直に取り付けられて使用されるときに使用するための４つの壁固定磁石（４０）を備える。背面（１６）はさらに、データ通信ポート（４２）の外部端部（outside end）を備える。

【0041】

図５は、様々な角度からの治療トレーニング装置（１２）の３次元透視図を示す。

【0042】

図６は、装置のプリント回路基板ＰＣＢ（５０’）のフローチャート図を示す。ＰＣＢ（５０）の中央に、マイクロプロセッサ（６０）がある。ＡＴｍｅｇａ１２８０マイクロプロセッサ（６０）が、すべての他のコンポーネントを制御し、かつゲームなどの様々な種類のソフトウェアを実行するために使用される。４つのＩＲ通信ユニット（５２）は、マイクロプロセッサ（６０）と通信し、かつさらに任意の他の装置が４つの隣接する位置のうちのいずれかに組み立てられたか、及びこのような隣接する装置又は複数の装置が赤外光を用いて隣接する装置と現在通信しているかを検出する。それぞれのＩＲ通信ユニット（５２）は、別々のエンコーダ及びトランシーバを備える。８つのＬＥＤ（発光ダイオード）ユニット（５４）がさらに、マイクロプロセッサに接続される。ＬＥＤユニット（５４）は、異なる色（青、赤、及び緑）の３つのＬＥＤをそれぞれ備える。バッテリユニット（５６）は、３つのＮＩＭＨ再充電可能バッテリを有し、かつバッテリの充電レベルをモニタしかつバッテリの充電及び放電を制御する回路を含む。低いバッテリレベルは、バッテリユニット（５６）によって検出され、かつＬＥＤユニット（５４）によってユーザに示される。ユーザは、別々の充電器ユニット（図示せず。）をバッテリ充電ポート（３６）に簡単に接続することによって、バッテリを再充電することができ、バッテリ充電ポートはバッテリユニット（５６）に接続される。放電されたバッテリを完全に充電するために必要な時間は、１６〜１８時間である。不必要なバッテリの消耗を回避するために、治療トレーニング装置（１２）が５分より長い間使用されない場合、又は治療トレーニング装置（１２）が治療システム（１０）から除去された場合に、ＰＣＢ（５０）は電源を切断するであろう。２次元加速度計（５８）は、装置の水平配置又は垂直配置を検出する。さらに、無線通信ユニット（６２）及び力感知抵抗（６４）がマイクロプロセッサ（６０）に接続される。ＦＳＲはリミッタを有することが好ましく、したがって、非常に低い力を報告せずかつ非常に高い力を制限する。ＦＳＲは、アナログ又はデジタルであってもよい。

【0043】

図７は、円形のキャビティ（３０）内に適合するように設計された円形のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）の物理的なレイアウトビューを示す。４つのＩＲ通信ユニット（５２）は、それぞれのＩＲ通信ユニット（５２）がそれぞれの側面（１６）の対応する通信ポート（３４）にマッチ（適合）し、かつ接続された隣接する装置の通信ポート及びＩＲ通信ユニットへの直接的な見通し（line-of-sight）を可能にするような方法で、９０度だけ分離されてＰＣＢ（５０）の端に近接して位置する。本明細書等において、「マッチする」という用語は、ＩＲ通信ユニット（５２）が、このような隣接する装置が治療トレーニング装置（１０）の現在の構造で利用可能である場合、特定のＩＲ通信ユニット（５２）から特定の通信ポート（３４）を介してかつさらに隣接する装置の通信ポート（３４）を介して、隣接する装置のＩＲ通信ユニット（５２）へのＩＲ通信を可能にする方法で配置されるべきであることを意味するように理解されるべきである。このような隣接する装置が通信しているＩＲ通信ユニットの間に存在し、かつＩＲ通信がうまく実行されることができる場合、治療トレーニングシステム（１０）上で動作しているソフトウェアは、隣接する装置の位置について知らされるであろう。ＩＲ通信が確立されない場合、ソフトウェアは、特定の位置に隣接する装置が存在しないと仮定する。それぞれの治療トレーニング装置（１２）は、９０度だけ分離された最大４つの隣接する装置、すなわち、北、南、東、及び西への隣接装置を有してもよい。治療トレーニングシステム上で動作しているソフトウェアはさらに、任意の装置が治療トレーニング装置に追加される、又は治療トレーニング装置から除去される場合に、更新されるであろう。本明細書等において、装置は、治療トレーニング装置（１２）、及び治療トレーニング装置のハードウェア並びにソフトウェアと互換性がある他の装置並びに装置を意味してもよい。ＩＲ通信とは、ＩＲデータ信号の送信及び受信の両方であると理解されるべきである。データ信号は、デジタル符号化された信号であることが好ましいが、アナログ通信もまた可能であってもよい。８つのＬＥＤユニット（５４）は、ＬＥＤユニット（５４）からの光信号が透明な板（２４）を通過し、かつユーザによって明らかに考えられる（conceive）ことを可能にするように位置されるべきである。追加の明確さ及び美的な外観のために、ＬＥＤユニット（５４）は、円形の外観を形成するように分配されることが好ましく、すなわち、８つのＬＥＤユニットを使用する場合、４５度だけ分離される。バッテリユニット（５６）は、簡単なアクセスのためにＰＣＢ（５０）の上面に取り付けられ、かつＡＡ型再充電可能バッテリのために設計された３つのバッテリホルダを含む。

【0044】

図８は、マスター装置（１１’）のみで使用されるＰＣＢアドオンチップ（７０’）のフローチャート図を示す。ＰＣＢアドオンチップ（７０）は、マスター装置によって使用されて他の治療システムの他のマスター装置との無線通信を可能にする無線通信ユニット（７４）（ＸＢｅｅ）を備える。このような無線通信は、物理的な接続の必要なく、２つの治療トレーニングシステムを１つの治療トレーニングシステムに組み合わせるために利用されてもよい。別の使用法は、例えば、同一のエクササイズを同時に実行する異なる患者の結果を比較すること、又は外部のＰＣから治療システムを制御することなどのマスター装置上で特定のソフトウェアを実行することを含む。テキストメッセージを示すためのディスプレイユニット（７６）及び４つのボタンを備えるボタン配列（７２）が、直接的なユーザの相互作用のためにマスター装置（７０）上に提供される。ボタンは、ソフトウェアをセットアップするために使用される。チャージポンプ（７８）（ＴＰＳ６０１３０）が回路に電力を提供するために使用される。

【0045】

図９は、ＰＣＢアドオンチップ（７０）の物理的なレイアウトビューを示す。ＰＣＢアドオンチップ（７０）は、円形のプリント回路基板ＰＣＢ（５０）上に取り付けられる。ボタン配列（７２）は、便利な方法で装置の外部から操作されるように位置する。マスター装置（１２’）のためのケース（２０）は、便利でかつユーザフレンドリーな方法でボタン配列（７２）に適合するように変更されるべきである。ボタンは、治療トレーニング装置上で動作しているソフトウェアと相互作用するために使用される。無線通信ユニット（７４）、ディスプレイユニット（７６）、及びチャージポンプ（７８）もまた、ＰＣＢアドオンチップ（７０）上に位置する。

【0046】

治療システムを組み立てると、ハードウェアは、上述されたように、治療トレーニングシステムの物理的な構造を検出するであろう。ソフトウェアは、治療トレーニングプログラムのセットアップ、及び患者の結果の評価において物理的な構造の情報を使用するであろう。以下では、治療エクササイズ又はゲームの多数の実施形態が詳述されるであろう。

【0047】

本発明の現時点の好ましい実施形態では、ソフトウェアは、治療トレーニング装置内のＡＴｍｅｇａ１２８０マイクロプロセッサ上で動作することができる。ゲーム「色の追跡（Chasing Colours）」がマスター装置で選択される場合、マスター装置は、参加者の数（１〜６）を尋ね、その後プレイの継続期間（０．５、１、１．５、２、２．５、５分）を尋ねるであろう。治療トレーニング装置の物理的な構造が調査され、かつその後マスター装置が開始を依頼する。下（ダウン）ボタンが押されるとき、ゲームが開始するであろう。プレーヤの数にしたがって、その数の色が、治療トレーニングシステムのランダムな治療トレーニング装置で現れるであろう。例えば、３人のプレーヤが選択された場合、赤で点灯する１つの治療トレーニング装置と、青で点灯する１つの治療トレーニング装置と、黄で点灯する１つの治療トレーニング装置とが存在するであろう。特定の色で明るくなった治療トレーニング装置のうちの１つが押されるとき、情報はＩＲ通信によってマスター装置に送信されるであろう。マスター装置は、その色の変数を１だけ数え上げ、色は現在の治療トレーニング装置で消され、かつもう１つのランダムに選択された治療トレーニング装置で示されるであろう。選択された時間（例えば１分である。）が経過するとき、マスター装置は異なる色の変数を調査し、かつ最も多くの回数押された色（勝利者）がすべての治療トレーニング装置で示されるであろう（すなわち、マスター装置は、その色を示すように、情報を治療トレーニング装置に送信する。）。勝利の色を１０秒間表示した後、ゲームは再開するであろう。

【0048】

したがって、このゲームの現時点の好ましい使用では、ユーザは、参加者の数及びゲームの継続期間を選択し、その後それぞれ１つの色を追跡するであろう。ゲームの選択された継続期間の間に彼／彼女の色を示す治療トレーニング装置を最も多く押したユーザがゲームに勝利し、新しいゲームが再び開始する前に、彼／彼女の色がすべての治療トレーニング装置で１０秒間点灯することによって示されるであろう。ユーザは、１つの治療トレーニングシステムで同時に競争し、かつ互いの周りをナビゲートして色を「捕まえ」なければならない。理学療法、スポーツ、及びフィットネストレーニングでは、この活動は、参加者の間で脈拍の上昇を生成するために使用される。

【0049】

例えば、治療トレーニングシステムが床の上の構造として置かれる場合、参加者は、治療トレーニングシステムの上で歩き回る、走り回る、又は跳び回って、彼ら個人の色を有する治療トレーニング装置を足で押すであろう。代替として、幾人かのユーザは、治療トレーニングシステムの上に這うことを選択し、かつ治療トレーニング装置を彼らの手又は膝で押してもよい。治療トレーニングシステムが壁の構造として置かれる場合、ユーザは、動き回って治療トレーニング装置を彼らの手で押すであろう。

【0050】

システムは、構造で利用可能な治療トレーニング装置よりも多い参加者を許可しないように、マスター装置を介して、それぞれの治療トレーニング装置のＩＲ通信ユニットを使用して構造のサイズを調査する。マスター装置は常に、構造における治療トレーニング装置の数を追跡している（上記の説明参照。）。

【0051】

ゲームは、楽しく挑戦的でかつ社会的であるので、身体的な活動を実行する動機を与える。同様の属性を有する同様のゲームが治療トレーニングシステムで実行されることができる。

【0052】

ゲーム「床及び壁（Floor and Wall）」では、ユーザは、それぞれマスター装置を有する２つの治療トレーニングシステムを構築する。「床」構造及び「壁」構造に指定された２つの治療トレーニングシステムは、物理的に分離される（例えば、ある構造は床に置かれかつもう１つの構造は壁に置かれる、又は代替として、それらは２つの異なる部屋に位置するなど。）。ユーザは、上述した色の追跡ゲームと同一の方法で、一方のマスター装置で、「床」、プレーヤの数、及びゲームの継続期間を選択する。他方のマスター装置で、ユーザは「壁」を選択する。「床」マスター装置上で下ボタンを押すことによって開始が示されるとき、ゲームは、「床」構造及び「壁」構造の両方で開始するであろう。ゲームは色の追跡ゲームと同様であり、特定の色が「床」構造又は「壁」構造のいずれかに出現する。２つのマスター装置は無線通信（ＸＢｅｅ）によって互いに通信し、かつそれによって、「床」マスター装置は、「床」構造又は「壁」構造のうちのいずれかのランダムに選択された治療トレーニング装置に色を送信することができる。無線通信で通信する分散型の治療トレーニングシステムを使用する他のゲームが実装されてもよい。

【0053】

「サイモンセッズ（Simon says）」ゲームでは、ユーザは開始を押すだけでよい。ゲームが開始するとき、１つの治療トレーニング装置が３秒間点灯し、かつその後消灯するであろう。ここで、ユーザは、その特定の治療トレーニング装置を押してその治療トレーニング装置を点灯させることによって繰り返さなければならない。ユーザが以前に点灯した治療トレーニング装置を押す場合、それは正しく、かつすべての治療トレーニング装置が３秒間緑に点灯するであろう。ユーザが任意の他の治療トレーニング装置を押す場合、すべての治療トレーニング装置が赤に点灯し、かつゲームは終了するであろう。正しい動作をした場合、ゲームは次に、第１の治療トレーニング装置が再び点灯することを示し、消灯し、かつ第２の治療トレーニング装置が３秒間点灯することを示し、その後消灯するであろう。ユーザは次に、システムによって示された順序で２つの治療トレーニング装置を押すことによってシーケンスを繰り返さなければならない。ユーザが押す順序が正しい場合、すべての装置が緑に点灯し、そうでなければ、すべての装置は赤で点灯しかつゲームは終了する。ゲームは、ユーザが誤ったシーケンスで治療トレーニング装置を押すことによって間違えるまで、ユーザが３つの光、４つの光、５つの光、６つの光などを繰り返すことを試みることを可能にして継続する。ユーザは、どれくらいの長さのシーケンスを作ることができるかにおいて、自分自身と競争することができ、かつ複数のユーザは、どれくらいの長さのシーケンスを作ることができるかにおいて、互いに競争することができる。ユーザは、ゲームをより簡単にする又はより難しくするために、ゲームを実行するための治療トレーニング装置の様々な物理的な構造を構築することができる。同様の認知タスク、記憶、及び模倣ゲームが作成されてもよく、かつ例えば、認知ゲーム及び身体的なゲームの両方の側面を有する認知リハビリテーションにおいて使用されてもよい。

【0054】

「ディスコ（Disco）」ゲームでは、治療トレーニング装置は押されるときに、ランダムに点灯する。いずれの治療トレーニング装置も２秒間押されない場合、すべての治療トレーニング装置は消灯するであろう。したがって、ユーザは、動き回りかつ継続的に治療トレーニング装置を押して、治療トレーニング装置に色を変更させること（例えば、順に赤から青、黄、マゼンタ、緑、紫へなど）ができる。ユーザは、ゲームをプレイすることとともに、外部の音楽を再生することを選択してもよい。同様のダンスゲームが治療トレーニングシステムに実装されてもよい。

【0055】

「ステッパー（Stepper）」などの１人のプレーヤ向けのゲームも存在する。ユーザは、ゲームの継続期間（０．５、１、１．５、２、２．５、５分）を選択する。ステッパーでは、マスター装置は、ユーザによって構築された物理的な構造を調査し、かつ片側に２つの治療トレーニング装置を有するもっと長い長方形（すなわち、２×２、２×３、２×４、２×５、…）を発見するであろう。マスター装置は、ユーザがそれら２つのそれぞれの上に足で彼／彼女自身を置くべき最初の２つを色によって示すであろう。最も遠い２つの治療トレーニング装置上で、光が、彼／彼女が位置している２つの治療トレーニング装置上でユーザがステップする速度に応じた色で現れるであろう。治療トレーニング装置のインジケータは、ステップの速度に基づいた黄、緑、及び赤の順序で示されるであろう。

【0056】

「リーチ（Reach）」ゲームでは、開始手順はステッパーゲームと同様である。ここでは、ユーザは点灯している治療トレーニング装置に手又は足を伸ばしてかつ接触しなければならない。治療トレーニング装置は、ユーザが左又は右の脚／腕を用いて、その治療トレーニング装置に手又は足を伸ばしてかつ接触するべきであることを示す色で点灯する。ユーザはまた、治療トレーニング装置を作動させる接触が、軽い、中間、又は固いかどうか（これは、アナログのＦＳＲセンサによって測定される。）を選択してもよい。例えば、これは、理学療法士及びフィットネストレーナが特定のユーザのためのレベルを選択することを可能にするかもしれない。例えば、「リーチ」ゲームは、バランストレーニングのために使用されてもよい。

【0057】

「ボールゲーム（Ball game）」では、ユーザは、レベル（１、２、３）及びゲームの継続期間（０．５、１、１．５、２、２．５、５分）を選択する。マスター装置は、情報を治療トレーニング装置に送信して、（選択されたレベルに応じて）例えば水平である様々なパターンで、光信号に治療トレーニング装置を横断させるであろう。ここでユーザは、ユーザによって選択された距離からボール（例えば、フットボール又はハンドボール）を点灯している治療トレーニング装置に当てなければならない。ユーザが、ゲームの継続期間中に（レベルに応じた）特定の回数だけ光に命中させる場合、すべての治療トレーニング装置が点滅する緑を示し、ユーザがゲームに勝利したことを示すであろう。同様のゲームが、例えばラケットスポーツのために使用されてもよい。

【0058】

本発明の好ましい実施形態の追加の特徴は、バッテリ管理システムを含む。治療トレーニング装置のバッテリレベルが低いとき、この低下は赤で回転する治療トレーニング装置の光として示される一方、マスター装置では、この低下はディスプレイに書き込まれるであろう。充電器が治療トレーニング装置の側面の充電プラグのブロックに取り付けられることができ、かつバッテリが１６〜１８時間で完全に再充電されるであろう。

【0059】

治療トレーニングシステムは、上述したように、多数の治療トレーニング装置からなる。治療トレーニング装置は、組み立てられて様々な構造を形成してもよい。治療トレーニング装置の側面の磁石は、複数のブロックをともにスナップ留めして保持する。マスター装置が１つ又はそれ以上の治療トレーニング装置のクラスタに組み立てられるとき、マスターブロックは、ＩＲ信号を第１の隣接する治療トレーニング装置に送信し、この治療トレーニング装置は、このＩＲ信号をウェークアップ信号として受信しかつ自身の北側、東側、南側、西側へのＩＲ通信によって、自身の隣接装置にその信号を中継するであろう。北、東、南、又は西の治療トレーニング装置が存在する場所で、その（それらの）治療トレーニング装置はその後、その（それらの）順序において、信号をそれ（それら）自身の隣接装置に中継するであろう。また、これらの治療トレーニング装置は信号を受信しかつ中継し、以下同様に実行する。治療トレーニング装置が信号を受信するとき、治療トレーニング装置は受領通知を返送する。したがって、送信側の治療トレーニング装置は、自分が受領通知をどこから受信したかを追跡することによって、自分の近隣の構造についての知識を得ることができる。例えば、治療トレーニング装置が北から受領通知を受信する場合、治療トレーニング装置は北に隣接装置を有するであろう。治療トレーニング装置の近隣の構造は、治療トレーニング装置が信号を受信した装置に返送される。したがって、様々な近隣の構造がマスター装置に中継し戻されることができる。この情報に基づいて、マスター装置は、治療トレーニング装置のレイアウトのツリー構造及びマップを簡単に構築することができる。ユーザによって構築された物理的な構造のこのマップは、システムによって、様々なソフトウェアゲームのために使用される。治療トレーニング装置は、ＩＲ信号をその北、東、南、西の隣接装置に継続的に送信し、かつ他のブロックによって占められたそれらの位置から受領通知を受信するであろう。治療トレーニング装置が、以前のタイムスタンプで占められていなかった位置から信号を受信する場合、又は治療トレーニング装置が以前のタイムスタンプで占められていた位置から信号を受信しない場合、システムは、（ブロックの追加又はブロックの除去のいずれかによって）構造が変化したことを認識する。これが発生した場合、マスターブロックは、物理的なレイアウトの更新されたツリー構造及びマップを構築するために、ブロック及びそれらの位置の計算を再開するであろう。したがって、構造における変化の認識は、実行時間において即座に発生する。したがって、ユーザは治療トレーニング装置を用いて様々な構造を構築することが可能になり、かつシステム自体はユーザがどのような構造を構築したかを認識することが可能になる。

【0060】

治療トレーニング装置が５分間使用されない場合、治療トレーニング装置は電源を切断するであろう。また、治療トレーニング装置が構造から取り除かれる場合、治療トレーニング装置は３回点滅しその後電源を切断するであろう。

【0061】

物理的な構造についてのシステムの知識、及び構造に対する可能な変化の継続的な更新によって、ソフトウェアゲームは、物理的な構造を、ゲームが個々の構造に自動的に適切になるようにするために利用することができる。ソフトウェア（ゲーム）は、構造が変えられたときに、自分自身を調整することができる。

【0062】

マスター装置上のボタンは、ゲームを選択するために使用されてもよい。試作品の実装では、マスター装置上にホーム、左矢印、右矢印、下矢印である４つのボタンが存在する。マスター装置上の小さいディスプレイは、テキスト情報を表示するであろう。

【0063】

最初に、ディスプレイは、構造が検出されたことを伝え、かつ構造中に発見された治療トレーニング装置の数を表示するであろう。その後、ソフトウェアは、ユーザにゲームを選択するように依頼するであろう。左矢印又は右矢印を押すことによって、ユーザは、ゲームのリストを後方に又は前方に閲覧することができる。下ボタンがゲームのうちの１つを選択するために使用されてもよい。ゲームが選択されるとき、ソフトウェアは、プレーヤの数などのさらなる詳細をユーザから尋ねてもよく、それらは再び矢印によって選択される。実行されるべき他の選択は、ゲームレベル及びプレイの継続期間を含んでもよい。

【0064】

ゲームがマスター装置上で選択されかつ場合によって他のオプションが選択されるとき、マスター装置は、ツリー構造を介してこの情報をすべての治療トレーニング装置に送信し、かつゲームが開始するであろう。

【0065】

本発明が、治療システムの特定の実施形態及び現時点の好ましい実施形態、及び本発明の一部を構成する他の装置及び方法を参照して、上記において説明されたが、装置及び方法のすべてを含む治療システムが多数の方法で修正されてもよいことが当業者には明らかであろう。

【0066】

例えば、本発明は、ソーラーパワー又はシステムの物理的な動作からのエネルギーの回収などの別のエネルギー源を用いて実行されてもよいことが当業者には明らかであろう。使い捨てのバッテリ又は外部のＡＣ電源又はＤＣ電源が、再充電可能バッテリを置き換えてもよい、装置は、他のプラスチック材料で成形されてもよく、かつ他の透明な材料が透明なリングのために使用されてもよい。柔軟なフィルム又はホイルが円形のカバーの代わりに使用されてもよく、かつボタンとしての機能又はボタンが強化されてもよい。装置の形状は、四角形以外の形状であってもよく、さらに装置が（例えばパズルのように）全体の構造を形成するために組み立てられることを可能にしてもよく、かつ表面は溝を備えてもよくかつ一般的に平坦でなくてもよい。さらに、光は、例えば四角又は円などのリング以外のパターンで放射されてもよく、又は音響効果が光を置き換える、あるいは光に加えられてもよい。電子的なコンポーネントは、他の同様のコンポーネントと取り替えられてもよい。ＰＣＢは、ＰＣＢのサイズを最小化するために、異なる形状を有するように選択されてもよい。ハードウェアは、全体的に又は大部分において、パーソナルコンピュータによって置き換えられてもよい。装置の間の通信は、例えば無線又は有線などのＩＲ以外の方法によって実行されてもよい。ソフトウェア機能は、例えば装置のうちの１つ又はそれ以上を押すことなどによって別の方法で制御されてもよく、又はＲＦＩＤタグを有するＲＦＩＤシステムがゲームの選択のために適用されてもよい。他のゲームなどの追加のソフトウェア機能が実装されてもよい。例えば、音楽ゲームは、ユーザが様々な治療トレーニング装置を押すことによって、ＭＩＤＩ信号を制御することを可能にしてもよく、かつ特定のサウンド装置がＭＩＤＩ信号を再生するために使用されてもよい。このようなサウンド装置は、上述された治療トレーニング装置のすべての機能を含み、さらに、サウンドＰＣＢ及びＭＩＤＩチップアドオンを含んでもよい。代替として、信号がマスター装置から好ましくは無線通信によって送信されて、音がホストコンピュータ上で再生されてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１０…治療システム、
１２…治療トレーニング装置、
１２’…マスター装置、
１４…前面、
１６…背面、
１８…側面、
２０…ケース、
２４…透明な板、
２６…円形のカバー、
２８…隆起したプラットフォーム、
３０…円形のキャビティ、
３２…磁石、
３４…通信ポート、
３６…バッテリ充電ポート（コネクタ）、
３８…固定スタッド、
４０…壁固定磁石、
４２…データ通信ポート、
５０…プリント回路基板ＰＣＢ、
５２…ＩＲ通信ユニット、
５４…ＬＥＤユニット、
５６…バッテリユニット、
５８…２次元加速度計、
６０…マイクロプロセッサ、
６２…無線通信ユニット、
６４…力感知抵抗、
６８…ＰＣＢアドオンチップ、
７２…ボタン配列、
７４…無線通信ユニット、
７６…ディスプレイユニット、
７８…チャージポンプ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図6e】

【図6f】

【図6g】

【図6h】

【図6i】

【図6j】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図8d】

【図9】

【図10a1】

【図10a2】

【図10b】