DE102007021312A1

DE102007021312A1 - Bett mit einer Matratze, Sensoranordnung, Steuervorrichtung, Verfahren zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102007021312A1
Application number: DE200710021312
Authority: DE
Inventors: Walter Koch
Original assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Current assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-11-13
Also published as: WO2008135579A3; WO2008135579A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bett (1) mit einer Matratze (2) und wenigstens einem Aktuator (6), der auf die Matratze (2) einwirkt und an eine Steuervorrichtung (3) angeschlossen ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Matratze (2) wenigstens eine an die Steuervorrichtung (3) angeschlossene Sensorschaltung (13) aufweist, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Messwert zu erfassen, der ein Matratzenklima (K) kennzeichnet, und die Steuervorrichtung (3) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Aktuator (6) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen erfassten Messwert der wenigstens einen Sensorschaltung (13) anzusteuern. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung, eine Steuervorrichtung (3), ein Verfahren (30) zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas (K) und ein Computerprogrammprodukt zur Verwendung in bzw. mit einem derartigen Bett (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bett mit einer Matratze und wenigstens einem Aktuator, der auf die Matratze einwirkt und an eine Steuervorrichtung angeschlossen ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zum Erfassen eines Matratzenklimas, eine Steuervorrichtung mit einem Steuerausgang zum Anschluss wenigstens eines Aktuators eines Betts mit einer Matratze, ein Verfahren zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas eines solchen Bettes und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Ausführung auf einem Mikrocontroller einer Steuervorrichtung.
Betten und Krankenliegen mit Aktuatoren, auch genannt Aktoren, die auf eine Matratze mechanisch, thermisch oder in anderer Weise einwirken, sind vielfach bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 2006 011 987 U1 bekannt, ein Bett mit einem oder mehreren Stellmotoren auszurüsten, um das Kopfteil oder Fußteil des Bettes aus einer flachen Schlaf- in eine angewinkelte Position zu bringen. Aus der DE 20 2005 020 485 U1 ist es bekannt, Heizelemente in eine Matratze zu integrieren, um die Matratze auf eine für den Benutzer angenehme Temperatur vorzuwärmen. Solche Aktuatoren werden in der Regel manuell oder halbautomatisch über geeignete Steuervorrichtungen wie Hand- oder Fußschalter bedient.
Aus der EP 09 02 637 B1 ist ein Bett mit einer einstellbaren Konfiguration bekannt, bei der über eine Sensoreinrichtung das Vorliegen eines Zustands erfasst wird, der von der Orien tierung eines Benutzerkörpers abhängt. Ein derartiges Bett erlaubt es, die Konfiguration des Bettes automatisch an die aktuelle Schlafposition eines Benutzers anzupassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Liegekomfort eines Bettes noch weiter zu erhöhen, um einem Benutzer einen angenehmen, gesunden und erholsamen Schlaf zu gewähren.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Bett der oben genannten Art mit wenigstens einer an die Steuervorrichtung angeschlossenen Sensorschaltung gelöst, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Messwert zu erfassen, der ein Matratzenklima kennzeichnet. Dabei ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den wenigstens einen Aktuator in Abhängigkeit des erfassten Messwertes der wenigstens einen Sensorschaltung anzusteuern.
Mittels der an die Steuervorrichtung angeschlossenen Sensorschaltung kann ein Klima der Matratze, also insbesondere deren Temperatur, Feuchtigkeit und/oder ein Druck beziehungsweise eine Auflagekraft auf die Matratze, durch die Steuervorrichtung erkannt werden. Ausgehend von den Kenntnissen über das Matratzenklima kann die Steuervorrichtung den wenigstens einen Aktuator dann derart ansteuern, dass der Liegekomfort des Bettes für einen Benutzer optimiert wird.
In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst das Bett eine Belüftungseinrichtung, eine Beheizungseinrichtung und/oder eine Verstelleinrichtung. Durch diese Aktuatoren kann die Steuervorrichtung in vorteilhafter Weise auf das Matratzenklima einwirken.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird ebenso gelöst durch eine Sensoranordnung zum Erfassen eines Matratzenklimas, die dazu eingerichtet ist, in einen Bereich einer Matratze integriert zu werden, und die wenigstens einen Temperatursensor umfasst, der dazu eingerichtet sind, die Temperatur in dem Bereich der Matratze zu erfassen.
Durch die Sensoranordnung können Messwerte für einen definierten Bereich einer Matratze erfasst werden. Somit wird die Bestimmung eines Matratzenklimas und der Einbau des Sensors in die Matratze besonders einfach gestaltet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Sensoranordnung zusätzlich einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Kraftsensor, die dazu eingerichtet ist, die Feuchtigkeit in beziehungsweise die Auflagekraft auf den Bereich der Matratze zu erfassen. Durch den Feuchtigkeitssensor ist es möglich, eine etwaige Schweißbildung des Benutzers zu beobachten. Mittels des Kraftsensors ist es möglich, die Auflagekraft auf die Matratze, die in Bezug auf die aktuelle Schlafposition des Benutzers steht, zu erfassen.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird ebenso durch eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst. Eine derartige Steuervorrichtung ist dazu geeignet, Messwerte von wenigstens einer Sensorschaltung über einen Sensoreingang zu erfassen und zu verarbeiten sowie an wenigstens einem Steuerausgang der Steuervorrichtung in Abhängigkeit der abgefragten Messwerte Steuersignale für einen Aktuator bereit zu stellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung zum gleichzeitigen Anschluss mehrerer Sensoranordnungen geeignet. Durch den Anschluss mehrerer Sensoranordnun gen kann das Matratzenklima in unterschiedlichen Bereichen der Matratze bestimmt werden. Somit ist eine gezielte Beeinflussung des Matratzenklimas in einzelnen Teilen der Matratze möglich. Beispielsweise kann ein Fußende der Matratze angewärmt werden, während ein zentraler Bereich der Matratze mittels einer Belüftungseinrichtung belüftet wird.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas eines Bettes mit einer Matratze mit den folgenden Schritten gelöst:

– Erfassen wenigstens eines Messwertes, der das Matratzenklima in einem Bereich der Matratze kennzeichnet,
– Vergleichen des wenigstens einen Messwertes mit wenigstens einem Sollwert,
– Bestimmen, ob eine Korrektur des Matratzenklimas erforderlich ist, und
– Aktivieren wenigstens eines Aktuators des Bettes, wenn eine Korrektur des Matratzenklimas erforderlich ist.

Durch die oben genannten Verfahrensschritte wird ein Regelkreis zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas geschlossen, über den wenigstens ein Aktuator eines Bettes in Abhängigkeit des Matratzenklimas angesteuert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Vergleich mit dem wenigstens einen Sollwert, die Bestimmung, ob eine Korrektur erforderlich ist, oder das Aktivieren des wenigstens einen Aktuators in Abhängigkeit von einer Uhrzeit oder Benutzungsdauer des Bettes durchgeführt.
Durch die zeitabhängige Anpassung des Verfahrens kann der Regelkreis an die aktuelle Schlafphase eines Benutzers ange passt werden. Beispielsweise ist es möglich, während einer Einschlafphase die Matratze zu beheizen und vor oder nach dem Aufstehen die Matratze zu belüften.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Erkennen einer ungleichmäßigen Belastung der Matratze durch Aktivieren wenigstens einer Verstelleinrichtung die Position wenigstens eines Teils der Matratze verändert. Durch Verändern der Position wenigstens eines Teils der Matratze kann eine Schlafposition eines Benutzers stabilisiert oder korrigiert werden. Beispielsweise ist es möglich, besonders belastete Bereiche einer Matratze abzusenken, um eine Blutzirkulation darauf befindlicher Körperteile zu verbessern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Erkennen einer erfassten Temperatur, die unter einem Temperatursollwert liegt, durch Aktivieren wenigstens einer Beheizungseinrichtung die Matratze beheizt. Somit ist es beispielsweise möglich, besonders schlecht durchblutete Körperteile, wie etwa Füße, zu erwärmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Erkennen einer erfassten Feuchtigkeit, die über einem Feuchtigkeitssollwert liegt, durch Aktivieren wenigstens einer Belüftungseinrichtung die Matratze belüftet. Durch die Belüftung einer zu feuchten Matratze kann einer für den Schläfer unangenehmen und gesundheitsbeeinträchtigende Durchnässung der Matratze entgegen gewirkt werden. Gleichzeitig wird die Temperatur der Matratze in dem belüfteten Bereich durch Verdunstung erniedrigt, so dass einer Schweißbildung durch den Benutzer entgegen gewirkt wird.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen wird bei der Bestimmung, ob eine Korrektur nötig ist, eine Mehrzahl von erfassten Messwerten miteinander kombiniert. Dazu kann in einer weiteren Ausgestaltung auch eine Fuzzy-Logik verwendet werden. Durch Kombination mehrerer Messwerte, beispielsweise mittels einer Fuzzy-Logik, ist eine besonders vorteilhafte Regelung des Matratzenklimas möglich, bei der mehrere Faktoren, die das Matratzenklima beeinträchtigen, gesamtheitlich und variabel entsprechend einer menschlichen Wahrnehmung betrachtet werden.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird schließlich durch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodes zur Ausführung des Verfahrens auf einem Mikrocontroller einer Steuervorrichtung gemäß Patentanspruch 24 gelöst.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Anordnung eines Bettes mit einer Matratze und wenigstens einem Aktuator, der auf die Matratze einwirkt und an eine Steuervorrichtung angeschlossen ist,
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Anordnung eines Bettes mit einer Matratze und wenigstens einem Aktuator, der auf die Matratze einwirkt und an eine Steuervorrichtung angeschlossen ist,
3 ein vereinfachter Schaltplan einer Sensoranordnung und
4 ein Ablaufdiagramm einer Ausgestaltung eines Verfahrens zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas.
1 zeigt eine erste schematische Anordnung von Komponenten eines Bettes 1 mit einer Matratze 2. Ein Bett im Sinne dieser Anmeldung umfasst dabei jedes zum Liegen geeignete Möbelstück, dessen Liegefläche über wenigstens einen Aktuator verfügt. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um eine fest mit dem Bett 1 verbundene Matratze 2 in Form einer gepolsterten Auflagefläche oder um eine abnehmbare Matratze 2 handelt. Auch der Gebrauch des Bettes 1, also ob es sich um ein gewöhnliches Bett zum nächtlichen Schlaf oder um eine Funktionsliege zur kurzzeitigen Erholung oder Behandlung im medizinischen Bereich handelt, ist unerheblich. Insbesondere sollen also Kranken- und Massageliegen und ähnliche Vorrichtungen ausdrücklich vom in der Anmeldung verwendeten Begriff "Bett" umfasst sein. Unter Aktuator, auch genannt Aktor, ist jegliche Vorrichtung zu verstehen, die ein Steuersignal empfängt und es in eine andere Größe umwandelt, die auf die Matratze einwirkt. Ob es sich dabei um eine mechanische, thermische, hydraulische oder sonstige Einwirkung handelt, ist unerheblich. Insbesondere fallen unter diese Definition des Begriffs "Aktuators" Stellmotoren, Heizelemente, Vibratoren, Lüfter und so fort.
Im Ausführungsbeispiel umfasst das Bett 1 eine Steuervorrichtung 3. Die Steuervorrichtung 3 wird über ein Netzteil 4, beispielsweise einen Transformator, mit Energie versorgt. Außerdem ist an die Steuervorrichtung 3 ein Handschalter 5 an geschlossen, der eine manuelle Einflussnahme auf die Steuervorrichtung 3 gestattet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen kabelgebundenen Handschalter oder eine Anordnung bestehend aus einem Empfänger und einer zugehörigen Infrarot- oder Funkfernbedienung handeln.
Auf die Matratze 2 wirken im Ausführungsbeispiel fünf Aktuatoren 6 ein. Bei den Aktuatoren 6 kann es sich beispielsweise um Stellmotoren, Heiz-, Kühl- oder Belüftungseinrichtungen handeln. Auch andere, durch die Steuervorrichtung 3 elektrisch ansteuerbare Aktuatoren 6 sind möglich.
Des Weiteren umfasst die Matratze 2 im Ausführungsbeispiel zwei als Mehrfachsensoren 7 ausgebildete Sensoranordnungen. Ein erster Mehrfachsensor 7a ist in einen ersten Bereich 8a, beispielsweise das Kopfende der Matratze 2 integriert. Ein zweiter, optionaler Mehrfachsensor 7b ist in einen zweiten Bereich 8b der Matratze 2 integriert. Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Bereich 8b um ein Fußteil oder einen Mittelteil der Matratze 2 handeln. Die Bereiche 8a und 8b dienen als Messbereiche beziehungsweise -punkte zur Bestimmung eines Matratzenklimas.
In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform können die als Mehrfachsensor 7a oder 7b ausgebildeten Mehrfachsensoranordnungen auch mittels Einzelsensoren, die zusammen eine Sensoranordnung bilden, in die Matratze 2 integriert werden, um das Matratzenklima zu bestimmen. Die Verwendung von Einzelsensoren erlaubt insbesondere eine nachträgliche Aufrüstung eines Bettes 1 mit zusätzlichen Sensoren, während die Verwendung von Mehrfachsensoren 7 Platzvorteile bietet und die Herstellung der Matratze 2 vereinfacht.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Steuervorrichtung 3 fünf Steuerausgänge 9 sowie eine Sensoreingang 10 auf. Wie dargestellt, ist der Sensoreingang 10 jedoch zum Anschluss der beiden Mehrfachsensoren 7a und 7b geeignet. Der Anschluss zweier Mehrfachsensoren 7 an einen gemeinsamen Sensoreingang 10 wird über einen geeigneten Kabelbaum 11 vorgenommen. Durch Verwendung des Kabelbaums 11 kann der elektrische Anschluss von einem beziehungsweise zwei Mehrfachsensoren 7 an die Steuervorrichtung 3 vereinfacht werden.
In einer weiteren, in der 2 dargestellten Ausgestaltung umfasst die Matratze 2 nur eine einzelne Sensorschaltung 13, beispielsweise einen Temperatursensor oder einen Feuchtigkeitssensor, in einem zentralen Bereich 8. Das Bett umfasst des Weiteren einen Aktuator 6, beispielsweise eine Heizeinrichtung, die ebenfalls in dem zentralen Bereich 8 angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist besonders kostengünstig und erlaubt den Aufbau einfacher Regelkreise für ein Bett 1.
Als Matratzenklima im Sinne der Anmeldung sind ein oder mehrere Messwerte für einen Bereich 8 der Matratze 2 zu verstehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einzelne Temperatur- oder Feuchtigkeitsmesswerte, zeitliche Verläufe von Temperatur- oder Feuchtigkeitsmesswerten, Messwerte für unterschiedliche Bereiche 8a und 8b der Matratze 2 oder unterschiedliche Arten von Messwerten, wie Temperatur und Feuchtigkeit, für einen einzelnen Bereich 8a handeln. Das Matratzenklima kann umso besser charakterisiert werden, je mehr Messwerte zur Verfügung stehen. Für einfache Anwendungen reicht jedoch schon das Bestimmen einzelner Messwerte aus.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Anordnungen der Betten 1 in den 1 und 2 schematisch dargestellt sind. Insbe sondere ist es vorteilhaft, die Sensoranordnungen in einer Implementierung in etwa in der Mitte der Bereiche 8a und 8b beziehungsweise 8 und nicht an deren Rand anzuordnen. Die genaue Anordnung kann dabei sowohl von der Bettgeometrie als auch der Physiologie des Benutzers abhängen.
3 zeigt einen vereinfachten Schaltplan einer Sensoranordnung in Form eines Mehrfachsensors 7. Der Mehrfachsensor 7 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen integrierten Schaltkreis 12, an dem im Ausführungsbeispiel drei Sensorschaltungen 13a, 13b und 13c angeschlossen sind. Alternativ ist es auch möglich, analoge Signale der Sensorschaltungen 13a, 13b und 13c direkt an eine Steuervorrichtung 3 zu übertragen. In diesem Fall kann auf die Verwendung eines integrierten Schaltkreises 12 in dem Mehrfachsensor verzichtet werden.
Bei der Sensorschaltung 13a handelt es sich um einen Temperatursensor. Die Sensorschaltung 13a enthält insbesondere einen temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC). Der NTC-Widerstand 14 dient zusammen mit einem weiteren Widerstand R₁ als Spannungsteiler, wobei die Spannung am Mittelabgriff des Spannungsteilers repräsentativ für die durch die Sensorschaltung 13a gemessenen Temperatur Θ ist und durch den integrierten Schaltkreis 12 erfasst wird.
Die Sensorschaltung 13b ist zur Messung einer Feuchtigkeit Φ eingerichtet. Insbesondere umfasst die Sensorschaltung 13b hierzu ein Impedanzhygrometer 15, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit einer aufgenommenen Feuchtigkeitsmenge ändert. Das Impedanzhygrometer 15 ist wiederum in einer Spannungsteilerschaltung mit einem weiteren Widerstand R₂ verschaltet, die an den integrierten Schaltkreis 12 angeschlossen ist.
Die dritte Sensorschaltung 13c umfasst einen Drucksensor 16 zur Druckerfassung. Beispielsweise kann es sich bei dem Drucksensor 16 um einen Halbleiterbaustein mit einem piezoelektrischen Kristall handeln, der ein elektrisches Signal, beispielsweise eine Spannung, in Abhängigkeit der auf einer Oberfläche des Halbleiterbausteins wirkende Kraft erzeugt. Das erzeugte Signal wird im Ausführungsbeispiel über ein Widerstandsnetzwerk bestehend aus den Widerständen R₃ und R₄ dem integrierten Schaltkreis 12 zugeführt. In einer alternativen Ausgestaltung wird das erzeugte Signal über den Kabelbaum 11 direkt der Steuervorrichtung 3 zugeführt.
Drucksensoren 16 wie der Halbleiterbaustein können in der Regel nur die Kraft auf eine verhältnismäßig kleine Auflagefläche messen. Da in der hier beschriebenen Anwendung jedoch die Kraft auf einen räumlich ausgedehnten Bereich 8a oder 8b einer Matratze bestimmt werden soll, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Luftkissen in dem Bereich 8a oder 8b der Matratze 2 vorgesehen, das auf eine Messfläche des Drucksensors 16 einwirkt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dieses mechanische Übertragungselement in der 3 jedoch nicht dargestellt. Selbstverständlich können auch andere Übertragungselemente mit Druck- oder Kraftmesselementen, wie Feder- oder Hebelmechanismen mit Kraft- oder Drucksensoren verschiedenen Bauarten, Verwendung finden.
Der integrierte Schaltkreis 12 erfasst Messwerte von den Sensorschaltkreisen 13a, 13b und 13c. Hierfür weist der integrierte Schaltkreis 12 insbesondere eine Vielzahl von Analog-zu-Digital-Wandlern (ADC) 17 auf. Je nach Anzahl und Anordnung der Sensorschaltungen 13 kann ein integrierter Schaltkreis 12 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Analog-zu- Digital-Wandlern 17 eingesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel weist der integrierte Schaltkreis vier Analog-zu-Digital-Wandler 17 auf.
Des Weiteren weist der integrierter Schaltkreis 12 eine Mehrzahl von Digital-zu-Analog-Wandlern (DAC) 18 auf. Die Digital-zu-Analog-Wandler 18 werden zum Bereitstellen unterschiedlicher Betriebsspannungen für die Sensorschaltungen 13a, 13b und 13c verwendet und dienen außerdem zur Signalisierung der durch die Sensoren erfassten Daten über eine Schnittstelle 19.
Bei der Schnittstelle 19 kann es sich beispielsweise um eine serielle Schnittstelle handeln, bei der die Daten der einzelnen Sensoren in digitalisierter Form nacheinander übertragen werden. Selbstverständlich sind auch andere Schnittstellen 19, beispielsweise analoge oder parallele digitale Schnittstellen zur Datenübertragung möglich.
Im Ausführungsbeispiel umfasst die Schnittstelle 19 vier Leitungen, eine zum Bereitstellen eines Taktsignals (CLK), eine zur eigentlichen Datenübertragung (DATA), eine zum Zurücksetzen des integrierten Schaltkreises 12 (RESET) und eine zum Bereitstellen einer Betriebsspannung (V_CC). Sollen mehr als zwei Mehrfachsensoren 7 an ein gemeinsames Kabel oder an einen gemeinsamen Sensoreingang 10 angeschlossen werden, ist es beispielsweise möglich, das Takt-, das Rücksetz- und das Betriebsspannungssignal parallel zu verschalten. Lediglich die Datenleitung zur Kommunikation mit den einzelnen Mehrfachsensoren 7 muss an unterschiedliche Leitungen angeschlossen sein.
Es ist jedoch auch möglich, andere Kommunikationsprotokolle, insbesondere Protokolle zu Buskommunikation einzusetzen. Bei Buskommunikationssystemen wird mit den zu übertragenden Daten auch eine Kennung eines Mehrfachsensors 7 beziehungsweise der einzelnen Sensorschaltungen 13a, 13b und 13c gesendet, so dass mehrere Komponenten des Bettes 1, also insbesondere mehrere Sensoranordnungen und/oder Aktuatoren 6 an nur eine einzelne Datenleitung zur Kommunikation angeschlossen werden können.
Anstelle der integrierten Mehrfachsensoren 7 können auch Einzelsensoren eingesetzt werden, die jeweils nur den Druck p, die Temperatur Θ oder die Feuchtigkeit Φ erfassen. Beispielsweise kann in einem zentralen Bereich der Matratze 2 nur die Temperatur Θ durch einen Einzelsensor erfasst werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird zusätzlich in einem Nackenbereich der Druck p erfasst. Insbesondere bei solch verhältnismäßig einfach aufgebauten Einzelsensoranordnungen ist ein direkter Anschluss an die Steuervorrichtung 3 sinnvoll.
4 zeigt ein schematisches Ablauf- und Datenlaufdiagramm eines Verfahrens 30 zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas.
In den Schritten 31, 32 und 33 werden die Temperatur Θ, die Feuchtigkeit Φ beziehungsweise der Druck p oder die Auflagekraft F auf einen Bereich 8 einer Matratze 2 erfasst. Ob nur ein einzelner Messwert oder eine Vielzahl von Messwerten erfasst werden, hängt dabei von der jeweils verwendeten Sensoranordnung ab.
Die durch die verschiedenen Sensorschaltkreise 13 eines oder mehrerer Sensoranordnungen von Einzelsensoren oder Mehrfach sensoren 7 der Matratze 2 erfassten Werte werden in nachfolgenden Schritten 34, 35 und 36 mit Temperatursollwerten Θ_S, Feuchtigkeitssollwerten Φ_S beziehungsweise Drucksollwerten P_S oder Kraftsollwerten F_S verglichen. Alternativ ist es auch möglich, Differenzen ΔΘ, ΔΦ, Δp oder ΔF zu ermitteln. Die Sollwerte können beispielsweise fest in der Steuervorrichtung 3 vorgegeben sein, manuell über eine Benutzerschnittstelle eingegeben werden oder automatisch aus dem Benutzerverhalten bestimmt werden.
Des Weiteren wird in einem optionalen Schritt 37 die Zeit T, zu der die einzelnen Messwerte erfasst wurden, einer Steuervorrichtung 3 zur Verfügung gestellt. Bei der zur Verfügung gestellten Zeit T kann es sich entweder um eine absolute Tages- beziehungsweise Nachtzeit oder um eine Zeitdauer seit dem Eintreten eines bekannten Ereignisses, wie beispielsweise ein Zeitraum der aktuellen Benutzung des Bettes 1 liegen. Hierzu kann beispielsweise eine in die Steuervorrichtung 3 integrierte Echtzeituhr dienen.
In einem nachfolgenden Schritt 38 wird aus dem oder den erfassten Messwerten oder alternativ den Differenzen der Messwerte mit den bereitgestellten Sollwerten sowie der bereit gestellte Zeit T und gegebenenfalls der räumlichen Position der einzelnen Sensorschaltungen 13 ein Klimamodell K der Matratze 2 berechnet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Steuervorrichtung 2, von der mehrere Messwerte bestimmt werden, gehen die einzelnen Faktoren dabei nicht in starrer Weise in ein vorbestimmtes Klimamodell K ein, sondern werden unter Verwendung variabler Gewichtungen bei der Berechnung des Klimamodells K verwendet. Es ist auch möglich, anstatt starrer Zustandswerte, wie zum Beispiel "zu kalt" und "zu feucht", durch Verwendung einer so genannten Fuzzy-Logik diese entsprechend der menschlichen Wahrnehmung unschärfer zu fassen, zum Beispiel "ein bisschen zu kalt" und "viel zu feucht".
In nachfolgenden, optionalen Schritten 39 bis 43 werden unterschiedliche Aktuatoren 6 des Bettes 1 von der Steuervorrichtung 3 angesteuert, wenn dies zur Korrektur des Matratzenklimas K nötig oder sinnvoll erscheint. Beispielsweise kann ein Stellmotor M1, der die Neigung des Kopfendes des Bettes 1 einstellt, im Schritt 39 betätigt werden. Im Schritt 40 wird beispielsweise die Beheizung eines zentralen Bereichs des Bettes durch ein Heizelement H1 aktiviert. In dem Schritt 41 wird hingegen die Belüftung des zentralen Bereiches des Bettes 1 durch ein Belüftungselement V1 aktiviert. Im Schritt 42 wird ein Heizelement H2 am Fußendes des Bettes 1 aktiviert und im Schritt 43 wird die Belüftung des Fußendes des Bettes 1 durch einen Ventilator V2 aktiviert.
Sowohl das Erfassen der Messwerte in den Schritten 31, 32 und 33 als auch das Aktivieren, Deaktivieren oder Regeln der Aktuatoren 6 in den Schritten 39 bis 43 finden unabhängig voneinander statt. Daher sind die verschiedenen Verfahrensschritte in der 4 nebeneinander dargestellt. Ob die einzelnen Schritte tatsächlich gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden, hängt von den technischen Gegebenheiten der Steuervorrichtung 3 sowie der Aktuatoren 6 und der Sensoranordnung ab. Beispielsweise werden bei einer seriellen Kommunikation die Messwerte nacheinander übertragen, während eine parallele Schnittstelle auch eine gleichzeitige Erfassung mehrerer Messwerte gestattet.
Insgesamt wird durch das Verfahren 30 einen geschlossenen Regelkreis für das Bett 1 bereitgestellt, bei dem als Reaktion auf eine Messgröße eine Stellgröße ausgegeben wird, die wiederum auf die Messgröße, das Matratzenklima K, einwirkt. Aus diesem Grunde ist in der 4 ein Pfeil dargestellt, der die erneute Ausführung sämtlicher Schritte andeutet. Auf diese Weise kann durch eine oder mehrere Sensorschaltungen 13 die Auswirkung der in den Schritten 39 bis 43 durch die Aktuatoren 6 ergriffene Maßnahmen beobachtet werden.
Die Steuervorrichtung 3 beziehungsweise ein Computerprogramm, das auf einem Mikrocontroller abläuft, und das Programmcode zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung des Bettes umfasst, können eine Vielzahl unterschiedlicher Regelungsfunktionen enthalten.
In einer einfachen Ausgestaltung sind Aktuatoren 6 und Sensorschaltungen 13 paarweise einander zugeordnet. Beispielsweise kann durch einen Temperatursensor im Fußbereich eines Bettes 1 die Temperatur Θ erfasst werden, mit einer Solltemperatur Θ_S verglichen werden und über ein kombiniertes Heiz- oder Kühlelement so geregelt werden, dass die tatsächliche Temperatur Θ innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches der Solltemperatur Θ_S liegt. Auf ähnliche Weise kann auch die Feuchtigkeit Φ im Bereich einer Sollfeuchtigkeit Φ_S mittels einer Belüftungseinheit eingestellt werden.
Es ist jedoch auch möglich, die Messwerte mehrerer Sensorschaltungen 13, insbesondere sämtliche Messwerte eines Mehrfachsensors 7, zur Ansteuerung eines einzelnen oder einer Vielzahl von Aktuatoren 6 gemeinsam zu benutzen. Wird zum Beispiel durch eine erhöhte Temperatur Θ und eine erhöhte Feuchtigkeit Φ festgestellt, dass eine in dem Bett 1 befind liche Person schwitzt, kann diesem allein durch Aktivieren eines Belüftungselements entgegen gewirkt werden. Wird hingegen erkannt, dass sich keine Person mehr in dem Bett 1 befindet, beispielsweise weil der Druck p auf die Matratze 2 nachgelassen hat, die Feuchtigkeit Φ in der Matratze 2 aber dennoch erhöht ist, kann durch eine Kombination eines Heizelementes und eines Lüftungselementes die Feuchtigkeit aus der Matratze 2 schnellstmöglich entfernt werden.
Auch andere Regelungsfunktionen können entweder automatisch oder halbautomatisch aus den erfassten Messwerten abgeleitet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann ein Benutzer des Bettes 1 über eine zusätzliche Bedieneinrichtung, wie beispielsweise einen Handschalter 5, auf die Funktionsweise der Steuervorrichtung 3 Einfluss nehmen.
Beispielsweise kann ein Benutzer das Bett 1 durch Betätigen des Handschalters 5 in eine vordefinierte Position bringen, beispielsweise um Fernsehen zu sehen. Wird nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit T vermutet oder erkannt, dass der Benutzer eingeschlafen ist, kann das Kopfende des Bettes 1 automatisch herabgesenkt werden und ein zuvor aktiviertes Heizelement deaktiviert werden. Ein Einschlafen einer Person kann beispielsweise daran erkannt werden, dass der Druck p in einem Bereich des Bettes 1 über längere Zeit konstant bleibt oder eine Körpertemperatur und somit die Temperatur Θ im Bereich 8 abfällt.
Es ist auch möglich, die Steuerschaltung 3 selbstlernend auszugestalten. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 3 durch wiederholtes Aktivieren eines Heizelementes durch den Benutzer erkennen, dass die momentan eingestellte Solltemperatur Θ_S zu niedrig ist. In diesem Fall kann die Solltemperatur Θ_S angehoben werden, damit zu einem späteren Zeitpunkt ein Heizelement des Bettes 1 automatisch durch die Steuervorrichtung 3 aktiviert wird, ohne dass es einer manuellen Einwirkung des Benutzers bedarf.
Auch andere Erkenntnisse über das Matratzenklima K oder das Schlafverhalten eines Benutzers des Bettes 1 können durch statistische Beobachtungen durch die Steuervorrichtung 3 erfasst werden. Beispielsweise ist es möglich, durch die Bestimmung des zeitlichen Temperaturverlaufs der Matratze die unterschiedlichen Schlafphasen eines Benutzers des Bettes 1 zu bestimmen.
Je nach Komplexität des implementierten Regelkreises kann die Steuervorrichtung 3 ganz oder teilweise als Computerprogramm implementiert werden. Beispielsweise ist es möglich, einen frei programmierbaren Mikroprozessor in eine Steuervorrichtung 3 einzubauen, auf dem ein Programm zum Erfassen und Einstellen des Matratzenklimas K abläuft.
Ähnlich wie bei den Mehrfachsensoren 7 ist eine Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 3, eventuell vorhandenen Bedienelementen, wie etwa dem Handschalter 5, sowie den an die Steuervorrichtung 3 angeschlossen Aktuatoren 6 auf verschiedenem Wege möglich. Beispielsweise ist es möglich, Relais oder Leistungsschalter zur direkten Ansteuerung von Motoren, Heiz- oder Belüftungselementen direkt in die Steuervorrichtung 3 zu integrieren. Alternativ ist es auch möglich, solche Komponenten mit eigenen Steuervorrichtungen auszurüsten und statt dessen über eine serielle oder andersartige Schnittstelle mit der zentralen Steuervorrichtung 3 zu verbinden.

1: Bett
2: Matratze
3: Steuervorrichtung
4: Netzteil
5: Handschalter
6: Aktuator
7: Mehrfachsensor
8: Bereich
9: Steuerausgang
10: Steuereingang
11: Kabelbaum
12: integrierter Schaltkreis
13: Sensorschaltung
14: NTC-Widerstand
15: Impedanz-Hygrometer
16: Drucksensor
17: Analog-zu-Digital-Wandler
18: Digital-zu-Analog-Wandler
19: Schnittstelle
30 bis 43: Verfahrensschritte
Θ: Temperatur
Φ: Feuchtigkeit
p: Druck
F: Kraft
T: Zeit
K: Matratzenklima

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2006011987 U1 [0002]
- DE 202005020485 U1 [0002]
- EP 0902637 B1 [0003]

Claims

Bett mit einer Matratze (2) und wenigstens einem Aktuator (6), der auf die Matratze (2) einwirkt und an eine Steuervorrichtung (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Matratze (2) wenigstens eine an die Steuervorrichtung (3) angeschlossene Sensorschaltung (13) aufweist, die dazu eingerichtet sind, wenigstens einen Messwert zu erfassen, der ein Matratzenklima (K) kennzeichnet, und – die Steuervorrichtung (3) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Aktuator (6) in Abhängigkeit von erfassten Messwerten der wenigstens einen Sensorschaltung (13) anzusteuern.
Bett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschaltung (13) dazu eingerichtet ist, eine der folgenden Größen zu erfassen: Temperatur (Θ), Feuchtigkeit (Φ), Druck (p) oder Auflagekraft (F).
Bett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (6) eine Belüftungseinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Teil der Matratze (2) zu belüften.
Bett nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (6) eine Heizungseinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Teil der Matratze (2) zu beheizen.
Bett nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (6) eine Verstelleinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Position wenigstens eines Teils der Matratze (2) zu verändern.
Bett nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matratze (2) wenigstens eine Sensoranordnung oder einen Mehrfachsensor (7) aufweist, die beziehungsweise der wenigstens zwei Sensorschaltungen (13) umfasst.
Sensoranordnung zum Erfassen eines Matratzenklimas (K), die dazu eingerichtet ist, in einem Bereich (8) einer Matratze (2) integriert zu werden, und wenigstens einen Temperatursensor umfasst, der dazu eingerichtet sind, die Temperatur (Θ) in dem Bereich (8) der Matratze (2) zu erfassen.
Sensoranordnung nach Anspruch 7, die einen zusätzlichen Feuchtigkeitssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Feuchtigkeit (Φ) in dem Bereich (8) der Matratze (2) zu erfassen.
Sensoranordnung nach Anspruch 7 oder 8, die einen zusätzlichen Kraftsensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Auflagekraft (F) auf den Bereich (8) der Matratze (2) zu erfassen.
Sensoranordnung nach Anspruch 7 oder 8, die ein Luftkissen in dem Bereich (8) der Matratze (2) und einen Drucksensor (16) umfasst, der dazu eingerichtet ist, den Druck (p) des Luftkissens zu erfassen.
Sensoranordnung nach einem der Anspruche 7 bis 10, die einen integrierten Schaltkreis (12) zum Erfassen von Messwerten in dem Bereich (8) der Matratze (2) umfasst.
Steuervorrichtung mit wenigstens einem Steuerausgang (9) zum Anschluss wenigstens eines Aktuators (6) eines Bettes (1) mit einer Matratze (2), dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuervorrichtung (3) wenigstens einen Sensoreingang (10) zum Anschluss von wenigstens einer Sensorschaltung (13) aufweist, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Messwert zu erfassen, der ein Matratzenklima (K) kennzeichnet, und – die Steuervorrichtung (3) dazu eingerichtet ist, den Sensoreingang (10) bezüglich eines erfassten Messwertes abzufragen, in Abhängigkeit des abgefragten Messwertes ein Steuersignal für den wenigstens einen Aktuator (6) zu bestimmen und an dem wenigstens einen Steuerausgang (9) bereitzustellen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoreingang (10) zum Anschluss wenigstens einer Mehrfachsensoranordnung oder eines Mehrfachsensors (7) eingerichtet ist, die beziehungsweise der wenigstens zwei Sensorschaltungen (13) umfasst.
Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoreingang (10) zum gleichzeitigen Anschluss mehrerer Mehrfachsensoranordnungen oder Mehrfachsensoren (7) eingerichtet ist.
Verfahren zum Erfassen und Einstellen eines Matratzenklimas (K) eines Bettes (1) mit einer Matratze (2) mit den folgenden Schritten: – Erfassen wenigstens eines Messwertes, der das Matratzenklima (K) in einem Bereich (8) der Matratze (2) kennzeichnet, – Vergleichen des wenigstens einen Messwertes mit wenigstens einem Sollwert, – Bestimmen, ob eine Korrektur des Matratzenklimas (K) erforderlich ist, und – Aktivieren wenigstens eines Aktuators (6) des Bettes (1), wenn eine Korrektur des Matratzenklimas (K) erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der folgenden Größen als Messwert erfasst wird: Temperatur (Θ), Feuchtigkeit (Φ), Druck (p) oder Auflagekraft (F).
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mit dem wenigstens einen Sollwert, die Bestimmung, ob eine Korrektur erforderlich ist, oder das Aktivieren des wenigstens einen Aktuators (6) in Abhängigkeit von einer Uhrzeit oder einer Benutzungsdauer des Bettes (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen einer ungleichmäßigen Belastung der Matratze (2) die Position wenigstens eines Teils der Matratze (2) durch Aktivieren wenigstens einer Verstelleinrichtung verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen einer erfassten Temperatur (Θ), die unter einem Temperatursollwert (Θ_S) liegt, die Matratze (2) durch Aktivieren wenigstens einer Beheizungseinrichtung beheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen einer erfassten Feuchtigkeit (Φ), die über einem Feuchtigkeitssollwert (Θ_S) liegt, die Matratze (2) durch Aktivieren wenigstens einer Belüftungseinrichtung belüftet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung, ob eine Korrektur nötig ist, eine Mehrzahl von erfassten Messwerten miteinander kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der erfassten Messwerte über eine Fuzzy-Logik miteinander kombiniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung, ob eine Korrektur nötig ist, statistisch ermittelte Erfahrungswerte verwendet werden.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Ausführung auf einem Mikrocontroller einer Steuervorrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausführen des Programmcodes ein Verfahren (30) nach einem der Ansprüche 15 bis 23 durch den Mikrocontroller ausgeführt wird.