与康复视频游戏进行远程异步互动的系统和方法
【专利摘要】本发明提供了一种在进行具有治疗师支持的特定设计的视频游戏时执行康复或物理治疗训练的系统和方法。患者用连接到PC或笔记本电脑的运动传感器的外部控制器进行所述视频游戏。治疗师通过设置在患者的共享网络服务的阈值影响患者的游戏时段。所述设置在开始游戏时段前收集，过滤患者动作以控制视频游戏。然后患者受由视频游戏的视听界面提供的反馈的运动限制；在屏幕上的运动是患者与通过由治疗师在共享的网络空间上施加的设置过滤的所述运动传感器所做的真实运动的结果。另一方面，做某些运动有问题的患者，由于治疗师施加的过滤，能够有效地进行视频游戏。最后在网络服务上载所进行游戏的消息和因此执行的运动，用以治疗师进一步的分析。
【专利说明】与康复视频游戏进行远程异步互动的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于支持康复的视频游戏使用的改进的系统和方法，其在患者和治疗师之间具有运动感应控制器和异步的互动。具体地说，本发明涉及一种患者使用所述运动感应控制器来控制特定设计的视频游戏的方案，治疗师能够通过远程设置施加一些阈值来限制患者的运动。
【背景技术】
[0002]不同于任何其他以前的发明中的传感器和促动器限制患者的运动，在本发明中，患者的运动不受控制器干扰的限制。相反，视频游戏通过过滤控制器的输出(即，患者运动)对治疗师的设置作出反应。因此，本技术上的优势在于由于视频游戏的视听反馈患者限制他自己的动作。另一个优势在于通过这种方式，由于通过治疗师施加的过滤，即使严重受伤，患者能够有效地进行视频游戏，这样有益于在康复过程中引入娱乐，使得患者更加愿意经历康复时段。
[0003]此外，通过使用视频游戏进行训练的结果和数据由治疗师进行远程控制而定期地发送和存储。通过使用共享的网络服务，获得所述双向互动，所述双向互动只能由治疗师和患者进入，其中治疗师能够设置和调整设置，并且其中所玩的游戏(即，进行的训练)中的数据能够被分析。
[0004]患者使用的所述运动感应控制器是利用三维加速计、陀螺仪和重量测量装置来感应在控制器自身和红外线接收器之间的在红外线通信上的手臂或腿的运动的装置，红外线接收器靠近屏幕布置，以确定播放器与屏幕的距离；此外，所述控制器通过标准通信协议，例如蓝牙、USB或RFC0MM，能够连接到笔记本电脑、计算机或游戏机。玩家使用这样的控制器能够通过身体运动来控制视频游戏。所述控制器可以由多个装置构成，多个装置中的每一个感应身体的一部分的运动，并且它们之间通过无线或有线通信连接。所述运动感应控制器还包括能够精确感应玩家重量的板和相对于平衡轴玩家运动，即让玩家相对于所述轴随着轻微的身体运动来控制游戏。
[0005]在本发明中，特定的康复训练与简单的视频游戏相关，该视频游戏随着身体的运动受到控制，该视频游戏连接到所述运动感应控制器，所述运动感应控制器让患者作出用于相关治疗的正确训练。
[0006]本领域已经知道用于康复目的视频游戏使用。例如，US6712692提出使用现有的视频游戏进行体育锻炼和康复，聚集来自游戏控制器的输入以指挥与视频游戏自身的互动。为了康复目的特定设计能够控制视频游戏的运动。
[0007]在一些工作中，治疗师能够与视频游戏同步地互动，即在通过视频连接支持进行游戏时，或通过检查实时视频游戏的输出时，然后通过连接(互联网或电话)与患者通信时，纠正患者的运动。通过相同的连接，信息远程地存储。US6918858申请提出了用于提供改进的训练装置的系统和方法，所述装置经由电话通信连接线访问动机编程。US2006 /0277074介绍了用于康复的计算机化的治疗系统。在所述系统中信息远程存储和检索，以避免在诊所中浪费时间，或确定康复机器的更好的使用。美国专利6458060呈现了用于与特殊训练装置互动的系统和方法，特别的是，该发明的目的为介绍这种装置来模拟小组训练，并且与程序同步。W02007113890提出了一种康复模型，该康复模型执行传统的方法以提高患者和康复护理提供者或治疗师之间的互动，依靠通过网络连接的计算机系统，通过所述计算机系统使得在患者家中得到其他专家支持的干预，以及主管卫生机构的远程控制的结果成为可能。W02007030947描述了一种用于在计算机和运动输入系统之间实施连接(operative connection)的界面装置，以让患者在玩互动视频游戏期间进行康复。
[0008]此外，其他发明提出的系统和方法，通过改变为身体的一部分的康复量身定制的特定设计的硬件或机器的阻力，以控制使用者的运动。
[0009]美国专利6313000给出了一种用于激发和控制患者表现的系统，通过使用常见的硬件，例如低成本的操纵杆，经由网络用于康复手臂或甚至身体的其他部分。事实上给出的主要的创新是在开始康复时段之前，个性化信息一经下载到患者的装置，多个使用者就能够同时地而不是实时地被控制。在这个发明中，治疗师与患者异步互动，通过影响控制器自身的动作，许多设置能够控制操纵杆或硬件的活动。
[0010]US2007 / 0299371介绍了康复装置能够指导患者动作。这种装置学习患者的以前的动作或者治疗师的运动，然后将其回复给患者，特别的是，轨迹和力量是可编程的。
[0011 ] W002069609A2呈现了一个类似的发明，其中，通过机器人设备控制力量，并且在康复装置上与传感器和促动器无线连接。该传感器提供已经进行了什么的数据，而作为解析后的数据的结果，促动器被激活。
[0012]此外，美国专利7169085介绍了一种系统和方法，产生以患者的评估为基础的训练处方。特别的是，训练协议通过由使用者完成的基于算法的评估来产生，其包括但不限于，有益于评估使用者能力的动作和训练。然而，评估协议通过任何通讯手段传送给使用者，并且不直接确定患者与康复装置互动的方式。
[0013]US2010 / 0125026公开了一种游戏控制器，其在训练机器中的力量训练期间能够提供可变的或可调的阻力。该系统可以用来启动自动化理疗。该系统能够从远程服务器下载参数，参数为理疗医师以患者的理疗程序的当前状态为基础设定的。
【发明内容】
[0014]本发明提供了一种通过采用具有运动传感器的游戏平台为具有运动损伤患者提供个性化的康复服务的方法及其系统。所述方法包括从远程服务器下载康复参数，在患者的康复程序的当前状态的基础上，由治疗师设置所述参数。根据本发明，所述参数通过控制器修改所述游戏平台的所述运动传感器的输出，以确定游戏平台玩家运动的不同的视听反馈，以便患者被迫执行特定的运动，由于游戏平台的视觉反馈是患者动作和治疗师参数设置组合的结果，因此游戏的可用性不受患者的受损运动改变。
[0015]对于本发明，治疗师可以通过设置特定的阈值(例如，进行游戏的时间、运动的振幅和身体部分的重量)与患者的视频游戏进行异步地和远程地互动。这些参数影响视频游戏的输出自身，而不是特定设计的硬件。
[0016]具有的显著优点是不需要昂贵的量身定制的设计的硬件，通过治疗师的设置，仅仅是软件就能够控制游戏的有效性。此外，由于游戏平台的低成本和大的可用性，可以使远程康复对所有人实施。特别的是，每当设置由治疗师决定并保存在共享的网络服务上时，所述设置在游戏开始前收集，然后过滤运动感应控制器的输出，并确定对于玩家运动的视频游戏的不同的视听反馈。所述设置例如与最大重量相关(该最大重量为左腿受伤的患者可以放在其腿上的最大重量)，一旦达到该重量阈值，通过过滤加有一定数量到实测值的重量，视频游戏反应就象患者将最大重量放置在左侧。同时，为了在视频游戏右侧达到最大运动，患者不得不在那个部分放置最大重量，因为没有设置施加于那个运动。这种控制输出的过滤允许患者自然地控制在受伤部分的他们的运动，并在不受伤的部分保持正常的的运动。
[0017]在进行游戏时作出的患者运动的信息和数据，连续地存储在共享的网络空间。关于治疗师以前的设置的信息被存储，即考虑到用于游戏的特定的阈值。治疗师可以在任何时候访问这些信息，并根据已做的内容决定下一个设置。
[0018]例如，每当患者已经完成康复周期或者已经成功地通过体检或周期控制，治疗师可以调整所述设置，例如对于引用的例子，提高在左腿上产生的重量上的阈值。
[0019]正如上所述，在每个游戏时段之后，将患者完成的训练报告发送和保存在共享的网络服务，患者完成的训练包括完成康复花费的时间和所述运动感应控制器与所做运动的合成。该报告与康复周期的当前部分相关联，并与先前决定的设置做对比。以这种方式，治疗师一直对患者所做的康复具有完整的观察；与此相反，患者知道治疗师正在检查到目前为止做了什么，他莫名其妙地受影响，以更加连续的做康复。
[0020]附图简要说明
[0021]图1为系统部件；
[0022]图2为患者和治疗师之间通过网络服务信息交换；
[0023]图3表示在到达视频游戏输出前由治疗师设置决定的信息过滤的流程图；
[0024]图4为在模块之间交换信息，以加载治疗师设置和过滤控制器解释器输出以正确地驱动游戏平台；
[0025]图5为游戏时段后在网络服务上载信息；
[0026]图6为在网络服务上载信息和自动产生的新的上载设置。
[0027]发明详细描述
[0028]本发明的主要方面如下:
[0029]1、第一方面涉及在患者玩视频游戏时，过滤由治疗师设置施加给患者的运动。由于视频游戏的视听反馈，患者被迫执行一些特定的运动，这将产生患者运动和治疗师设置的组合结果。此外，由于运动和特定设置的组合，做某些运动能力有限的患者将能够有效地玩视频游戏。
[0030]2、第二方面涉及治疗师设置，在患者进行游戏时，信息存储到共享的网络空间的方式。这种信息帮助治疗师了解患者已经做了什么，并根据患者运动的历史，结合施加的设置，和康复方案的状态，决定新的设置。
[0031]所提出的发明(100)的实施例包括用于执行以下操作的计算设备。
[0032]控制器解释器(105):控制器解释器负责转换来自运动感应控制器(107)的用于上层的以可读形式的信息。这种信息可以包括，但不限于:沿着三个轴的每一个轴的运动的振幅；以速度或加速度表示的动作的强度；在特定方向的身体部分的重量。[0033]网络系统(104):网络系统部件负责与共享的网络空间(107)通信。特别的是，一旦游戏开始，它会从共享的网络空间收集由治疗师施加的最后的设置；此外，它会向共享的网络空间发送与最后玩的游戏相关的汇总数据，以便随后由治疗师阅读。
[0034]设置过滤器(103):设置过滤器是处理来自控制器解释器的数据过滤的模块，该控制器解释器具有由来自共享的网络空间的网络体系收集的信息。在这里，具有运动感应控制器的患者的运动是转换的目标，这将驱动视频游戏，以这种方式，患者限制那些对于他的情况可能有危险的运动。
[0035]游戏平台(102):通过翻译对这种视频游戏命令的运动，游戏平台获得设置过滤器的转换的输出，并驱动特定的视频游戏(101)。游戏平台还负责下载当前患者适当的视频游戏。
[0036]正如300所述，这些部件彼此之间相互作用以驱动视频游戏。正在玩的患者(305)创建来自他/她正使用的运动感应控制器的输出。控制器翻译器(304)阅读所述输出。同时，网络系统模块(306)收集来自网络空间(307)的信息，治疗师(308)在网络空间(307)处已加载特定的设置。设置过滤器(303)获得那些信息并产生游戏平台(302)可读的输出。最后，数据驱动视频游戏(301)。
[0037]正如上文所述，本发明的一个主要方面涉及将治疗师的设置施加到正在玩视频游戏的患者的方法。在200中，其显示出患者(204)和治疗师(201)通过共享的网络空间(202)如何异步地互动。首先，治疗师登录进入共享的网络空间(205)，访问患者的特定的空间(206);然后，他能够通过可用的网络界面调整设置(207)，并接收发生更新的确认信息(208)。一段时间后，患者自己开始本发明的康复训练，游戏平台(204)访问共享的网络空间(209、210)。然后收集设置，并上载到游戏平台(211)。从这一刻开始，控制器(212)的所有输出由游戏平台过滤，通过由游戏平台选择的游戏，将运动的过滤的输出显示给患者(213)。图400更详细地显示出在控制游戏平台的游戏之前需要获得控制器输出的过滤的部件互动。特别的是，一旦它得到来自控制器解释器(401)的准备好的数据，设置过滤器(403)向网络系统模块(402)请求设置数据(406、407)，以产生过滤的输出(408)，过滤的输出(408)能够正确地控制游戏平台(404)，然后产生正确的视频游戏输入(409)。
[0038]本发明的第二个方面取而代之的是涉及在共享的网络空间上收集的数据。在游戏过程中或在它结束时，将数据发送到网络服务，网络服务分析所述数据，将所述数据与患者的个人信息和治疗师的设置相互关联，最后，当游戏时段结束时，对于所做的活动创建可读的和有意义的报告。图500显示出在与游戏平台(502)进行游戏后，信息是如何上载到网络服务(501)上的。来自游戏控制器(503)的数据(504)代表游戏平台的输入。游戏平台收集来自网络服务(505、506)的治疗师设置，网络服务过滤游戏控制器的输出。然后，无论当游戏结束时还是一旦一些数据为由网络服务分析准备就绪，将信息发送至网络服务(507)。
[0039]根据本发明的这方面的进一步的改进，在游戏过程中，将数据发送(607)至网络服务(601)，网络服务(601)分析所述数据，治疗师的设置与预设值的信息相关联，并自动地与所述预设值做比较，生成比较数据值。在康复治疗的演变的基础上，所述比较数据值与所述预设比较主数据的新的比较自动地生成新的康复参数(608)。重复该循环η次，直至比较水平低于阈值。
[0040]确定三个特定的情景，以更好的说明本发明:[0041]1、患者伤了一条腿，使用能够感应其受伤的腿的重量的板；
[0042]2、患者伤了一只手臂，使用能够理解手臂所做的运动的振幅和强度的远程控制器；
[0043]3、患者的背部有问题，使用能够感应有关平衡轴运动的板和连接到手臂或腿的控制器的组合，控制器与板同时工作。
[0044]在第一个情景中，治疗师的设置干预正玩游戏的患者的手臂的运动的幅度，例如，对于手臂运动的最大和最小程度；当患者达到指定为最大的程度时，视频游戏接收命令，例如患者在他实际的最大程度，或分别在实际的最小处:以这种方式，患者在指定的范围内被“强制”控制运动。将对手臂所做运动的强度和幅度，连同进行游戏花费的时间的信息，发送至网络服务。
[0045]在第二个情景中，当患者正玩游戏时，治疗师的设置干预弯曲的腿的运动的幅度，例如，对于腿的弯曲运动的最大程度；当患者达到指定的最大的程度时，视频游戏接收命令，例如患者在他运动的最大程度，或分别在最小处。当进行游戏时，将关于腿的弯曲的信息，连同进行游戏花费的时间的信息，发送至网络服务。
[0046]在第三个的最后一个情景中，无论是身体的上部还是下部，对应手臂或腿的运动，治疗师的设置指定身体的左侧部分或右侧部分的最大重量。当患者通过移动他在平衡板自身顶部上的身体，玩平衡板控制视频游戏时，以便在屏幕上使某物体向左或向右转，或向左或向右移动。当板正确地校准后，依靠患者移动身体部分的最大重量获得最大转向。如果左侧部分或右侧部分的最大转向是由特定的游戏施加的设置指定的，当达到这个阈值时，患者具有最大的转向或运动。无论是对身体的上部还是下部，治疗师的设置指定身体左侧部分或右侧部分的最大重量。当患者玩平衡板控制视频游戏时，通过移动他的在平衡板顶部的身体以在屏幕上使某物体转向或移动。依靠患者移动身体部分的最大重量获得最大转向。如果左侧部分或右侧部分的最大转向是由特定的游戏施加的设置指定的，那么当达到这个阈值时，患者具有最大的转向或运动，将运动和它们的强度发送到网络服务，以便治疗师分析和创建游戏时段的报告。
【权利要求】
1.一种通过使用具有运动传感器的游戏平台为具有运动损伤的患者提供个性化的康复服务的方法，所述方法包括: 从远程服务器下载康复参数， 在患者的康复程序的当前状态的基础上，由治疗师设置所述参数， 其特征在于: 所述参数通过控制器修改所述游戏平台的所述运动传感器的输出，以确定游戏平台玩家运动的不同的视听反馈，以便患者被迫执行特定的运动，由于游戏平台的视觉反馈是患者动作和治疗师参数设置组合的结果，因此游戏的可用性不受患者的受损运动改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在玩游戏没有所述游戏平台的硬件限制时，所述患者通过观看和听见在游戏显示器上的他的运动效果，控制康复训练的正确执行。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述患者将与康复时段相关的更新的数据提供给远程服务器，用以治疗师进一步的控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，来自患者的游戏平台的所述更新的数据与预设值自动地进行比较，所述值基于康复治疗的演变设置以便自动地为治疗师生成报告。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，来自患者的游戏平台的所述更新的数据为: 与所述预设值自动地进行比较； 生成比较数据值； 将所述比较数据值与预设比较主数据进行比较；以及 基于康复治疗的演变自动地生成新的康复参数。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制器包括三维加速计、陀螺仪和重量测量装置。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，由患者或由治疗师访问所述参数，用以通过网络界面修改。
8.—种通过使用具有运动传感器的游戏平台为具有运动损伤的患者提供个性化的康复服务的装置，所述装置包括: 用于从远程服务器下载康复参数的设备； 用于基于患者的康复程序的当前状态由治疗师设置参数的设备； 用于通过控制器修改所述游戏平台的所述运动传感器的输出的设备，以确定游戏平台玩家运动的不同的视听反馈，以便患者被迫执行特定的运动，由于游戏平台的视觉反馈是患者动作和治疗师参数设置组合的结果，因此游戏的可用性不受患者的受损运动改变。
9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括显示器和扬声器，其中，在玩游戏没有所述游戏平台的硬件限制时，所述患者通过观看和听见在游戏显示器上的他的运动效果控制康复训练的正确执行。
10.根据权利要求9所述的装置，进一步包括用于所述患者将与康复时段相关的更新的数据提供给远程服务器的设备，用以治疗师进一步的控制。
11.根据权利要求10所述的装置，进一步包括用于将来自患者的游戏平台的所述更新的数据与预设值自动地进行比较的设备，所述值基于康复治疗的演变设置以便自动地为治疗师生成报告。
12.根据权利要求10所述的装置，进一步包括:用于将来自患者的游戏平台的所述更新的数据与预设值自动地进行比较的设备； 用于生成比较数据值的设备； 用于将所述比较数据值与预设比较主数据进行比较的设备；以及 用于基于康复治疗的演变自动地生成新的康复参数的设备。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述控制器包括三维加速计、陀螺仪和重量测量装置。
14.根据权利要求8~13所述的装置，包括通过网络界面访问所述参数的设备，用以患者或治疗师进行修改。
15.一种用于存储计算机程 序的计算机可读介质，包括用于执行权利要求1~7所述方法的指令。
【文档编号】A63F13/40GK103732295SQ201280017160
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年3月22日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】大卫·塔科尼 申请人:科哈伯有限公司