DE102020110841A1 - Method for the contactless determination of a body weight vector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors eines Menschen (03) in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, (01) insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett, umfassend die Verfahrensschritte:- Aufzeichnung von mehreren, bevorzugt vier Sensorsignalen, von Sensoren (02), bevorzugt Kraftverformungssensoren, die die Kraft auf Stützelemente einer Auflage, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung (01) messen;- Vorverarbeiten der einzelnen Sensorsignale;- Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale zu wenigstens zwei Differenzsignalen (ΔX, L1X'; ΔY)- Weiterverarbeiten der Differenzialsignale (ΔX, ΔX'; ΔY);- Automatische Bestimmung des Körpergewichtsvektors (07), anhand der weiterverarbeiteten Differenzsignale (ΔX, ΔX'; ΔY).Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale eine Erstellung eines transversalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren (02) oberhalb einer Transversalebene (T) der Lagerungsvorrichtung (01) mit invertiertem Signalwert mit den Signalen von Sensoren (02) unterhalb der Transversalebene (T) der Lagerungsvorrichtung (01) aufaddiert werden und die Erstellung eines sagittalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren (02) einseitig einer Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung (01) mit invertiertem Signalwert mit den Signalen von Sensoren (02) andersseitig der Sagittalebene (S) der Lagerungsvorrichtung (01) aufaddiert werden.The invention relates to a method for the contactless determination of a body weight vector of a person (03) in or on a positioning device, (01) in particular a hospital or nursing bed, comprising the method steps: recording of several, preferably four, sensor signals from sensors (02), preferably Force deformation sensors which measure the force on supporting elements of a support, in particular bed posts, of the storage device (01); - Preprocessing of the individual sensor signals; - Combining the preprocessed sensor signals into at least two differential signals (ΔX, L1X '; ΔY) - Further processing of the differential signals (ΔX, ΔX '; ΔY); - Automatic determination of the body weight vector (07) on the basis of the further processed difference signals (ΔX, ΔX'; ΔY). According to the invention, it is provided that the combination of the preprocessed sensor signals includes the creation of a transversely symmetrical signal in which signals from sensors (02) above a transverse plane (T. ) of the storage device (01) with an inverted signal value with the signals from sensors (02) below the transverse plane (T) of the storage device (01) are added and includes the creation of a sagittal symmetric signal, in which signals from sensors (02) on one side of a sagittal plane Storage device (01) with an inverted signal value can be added to the signals from sensors (02) on the other side of the sagittal plane (S) of the storage device (01).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors eines Menschen in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett.The present invention relates to a method for the contactless determination of a body weight vector of a person in or on a support device, in particular a sick bed or care bed.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Ansätze bekannt, um kontaktlos einen Körpergewichtsvektor aus einem kontaktlos aufgezeichneten Messsignal oder einer Vielzahl von Messsignalen zu bestimmen, insbesondere wenn das Lebewesen oder Mensch auf einer entsprechenden Lagerungsvorrichtung gelagert wird oder sich auf einer solchen befindet.Approaches are already known from the prior art for contactlessly determining a body weight vector from a contactlessly recorded measurement signal or a plurality of measurement signals, in particular when the living being or person is stored on a corresponding storage device or is located on such a device.
Ein verwandter Ansatz zur Bestimmung von Körpergewichtsvektoren und deren zeitlicher Veränderung ist beispielsweise aus der
Bei der Vorgehensweise gemäß des oben genannten Stands der Technik ist die Berechnung und Bestimmung des Körperschwerpunkts oder des Massenschwerpunkts bereits fehleranfällig, wobei sich der Fehler entsprechend fortpflanzt und die Genauigkeit des Körpergewichtsvektors negativ beeinträchtigt. Gleichermaßen ist auch die Ableitung des Körpergewichtsvektors selbst aus der Bewegung oder Veränderung des Gewichtsschwerpunkts oder Massenschwerpunkts nachteilig, da der Schwerpunkt, also der Körperschwerpunkt oder Massenschwerpunkt des Körpers im Wesentlichen aus unverarbeiteten oder Roh-Sensordaten gewonnen oder berechnet wird und dementsprechend teilweise ungewollte oder zumindest wenig aussagekräftige Bestandteile der Sensormessdaten mit berücksichtigt werden, was ebenfalls einen negativen Einfluss auf die Bestimmung des Körpergewichtsvektors ausübt.In the procedure according to the prior art mentioned above, the calculation and determination of the body's center of gravity or the center of mass is already prone to errors, the error propagating accordingly and adversely affecting the accuracy of the body weight vector. Likewise, the derivation of the body weight vector itself from the movement or change in the center of gravity or center of mass is disadvantageous, since the center of gravity, i.e. the center of gravity or center of mass of the body, is essentially obtained or calculated from unprocessed or raw sensor data and is accordingly partially unwanted or at least not very meaningful Components of the sensor measurement data are also taken into account, which also has a negative influence on the determination of the body weight vector.
Vorrichtungen, die bei entsprechenden Verfahren aus dem Stand der Technik zum Einsatz kommen können, sind beispielsweise aus der
Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe ein Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors eines Menschen in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett, anhand eines kontaktlos gemessenen oder erzeugten Messsignals vorzuschlagen, welches die im Stand der Technik vorherrschenden Probleme überwindet und insbesondere eine zuverlässige, effektive und ressourcensparende Bestimmung des Körpergewichtsvektors ermöglicht.Against this background, the present invention has the object of proposing a method for the contactless determination of a body weight vector of a person in or on a support device, in particular a hospital or nursing bed, using a contactlessly measured or generated measurement signal, which overcomes the problems prevailing in the prior art and in particular enables a reliable, effective and resource-saving determination of the body weight vector.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with a method according to
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- Neben einer gattungsgemäßen Aufzeichnung von mehreren, bevorzugt vier, Sensorsignalen von Sensoren, bevorzugt Kraftverformungssensoren, die die Kraft auf Stützelemente einer Auflage, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung über einen Zeitraum messen, erfolgt eine ebenfalls dem Grunde nach bereits bekannte Vorverarbeitung der einzelnen Sensorsignale, bevor eine Kombination der vorverarbeiteten Signale zu zumindest zwei Differenzsignalen stattfindet. Anschließend wir in ebenfalls grundsätzlich bekannter Weise eine Weiterverarbeitung der Differenzsignale durchgeführt, bevor eine automatische Bestimmung eines Körpergewichtsvektors anhand der weiterverarbeiteten Differenzsignalen stattfindet.
- In addition to a generic recording of several, preferably four, sensor signals from sensors, preferably force deformation sensors, which measure the force on support elements of a support, in particular bed posts, of the storage device over a period of time, there is also basically already known preprocessing of the individual sensor signals before a Combination of the preprocessed signals to at least two difference signals takes place. A further processing of the difference signals is then carried out in a manner which is also fundamentally known, before an automatic determination of a body weight vector takes place on the basis of the further processed difference signals.
Erfindungsgemäß ist jedoch im Rahmen des Verfahrensschritts des Kombinierens der vorverarbeiteten Sensorsignalverläufe eine Erstellung eines transversalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren oberhalb einer Transversalebene der Lagerungsvorrichtung mit invertiertem Signal mit den Sensorsignalen von Sensoren unterhalb der Transversalebene der Lagerungsvorrichtung aufaddiert werden und die Erstellung eines sagittalsymmetrischen Signals umfasst, bei der Signale von Sensoren einseitig einer Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung mit invertiertem Signal mit den Signalen von Sensoren anderseitig der Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung aufaddiert werden.According to the invention, however, the process step of combining the preprocessed sensor signal curves includes creating a transversely symmetrical signal, in which signals from sensors above a transverse plane of the storage device with an inverted signal are added to the sensor signals from sensors below the transverse plane of the storage device, and the creation of a sagittally symmetrical signal comprises, in which signals from sensors on one side of a sagittal plane of the storage device with an inverted signal are added to the signals from sensors on the other side of the sagittal plane of the storage device.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass als Signal oder Sensorsignal ein Wert oder Signalwert eines Sensors in seiner Rohform oder in einer weiterverarbeiteten Form verstanden werden soll. Das Signal oder das Sensorsignal ist also als solches nicht zeitabhängig sondern ein Zahlenwert. Dabei kann jedoch vorgesehen sein, dass der Wert aus einer Reihe von Einzelwerten, die beispielsweise über einen gewissen Zeitraum, bevorzugt einige Sekunden, gemessen wurden, erzeugt, insbesondere als Mittelwert, erzeugt werden.At this point it should be mentioned that a signal or sensor signal is to be understood as a value or signal value of a sensor in its raw form or in a further processed form. The signal or the sensor signal is therefore not time-dependent as such, but a numerical value. In this case, however, it can be provided that the value is generated from a series of individual values that were measured, for example, over a certain period of time, preferably a few seconds, in particular as an average value.
Diese Bildung oder Erstellung von transversalsymmetrisch und sagittalsymmetrischen Signale oder Differenzsignale in den vorverarbeiteten Sensorsignalen macht sich in besonders unerwarteter Weise den Vorteil zunutze, dass durch die Bildung der entsprechenden Differenzsignale Symmetrien, beispielsweise eine symmetrische Anordnung der Sensoren, besonders vorteilhaft ausgenutzt werden können, sodass insgesamt eine zuverlässigere Bestimmung des Gewichtsvektors, insbesondere des Körpergewichtsvektors erreicht wird.This formation or creation of transversely symmetrical and sagittal symmetrical signals or difference signals in the preprocessed sensor signals makes use of the advantage in a particularly unexpected way that symmetries, for example a symmetrical arrangement of the sensors, can be used particularly advantageously, so that overall one more reliable determination of the weight vector, in particular the body weight vector, is achieved.
Dazu kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Sensoren der Lagerungsvorrichtung so angeordnet oder zueinander angeordnet sind, dass diese eine oder mehrere Symmetrien untereinander bzw. zueinander aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensoren die Ecken eines Rechtecks ausbilden. Diese Sensoranordnung kann besonders vorteilhaft mit einer rechteckigen Grundform der Lagerungsvorrichtung und/oder einer rechteckigen Anordnung von Stützelementen, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung zusammenfallen.For this purpose, it can advantageously be provided that the sensors of the storage device are arranged or arranged with respect to one another in such a way that they have one or more symmetries with one another or with one another. For example, it can be provided that the sensors form the corners of a rectangle. This sensor arrangement can particularly advantageously coincide with a rectangular basic shape of the storage device and / or a rectangular arrangement of support elements, in particular bed posts, of the storage device.
Durch die Bildung des transversalsymmetrischen Signals und der Bildung des sagittalsymmetrischen Signals oder durch die Erstellung der besagten Wertepaare aus transversalsymmetrischem Signal und sagittalsymmetrischem Signal wird zudem erreicht, dass ein aus den Sensorsignalen erzeugter Körpergewichtsvektor in einem statischen Aufpunkt oder einem statischen Ausgangspunkt des Vektors basiert oder verankert ist und der aus den symmetrischen Signalen erzeugte Vektor, beispielsweise als Vektor vom statischen Aufpunkt oder Ausgangspunkt zu den Wertepaaren der symmetrischen Signale oder Signalwerte durch seine Länge eine Maßgabe oder zumindest eine Proportionalität zum festgestellten oder gemessenen Körpergewicht und durch seinen Verlauf oder seine Richtung eine Veranschaulichung oder einen Rückschluss auf die Lagerungsposition zulässt.Through the formation of the transversely symmetrical signal and the formation of the sagittally symmetrical signal or through the creation of the said value pairs from the transversely symmetrical signal and the sagittally symmetrical signal, it is also achieved that a body weight vector generated from the sensor signals is based or anchored in a static starting point or a static starting point of the vector and the vector generated from the symmetrical signals, for example as a vector from the static starting point or starting point to the pairs of values of the symmetrical signals or signal values, by its length a measure or at least a proportionality to the determined or measured body weight and by its course or its direction an illustration or a Allows conclusions to be drawn about the storage position.
Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass beispielsweise bei einer entsprechend symmetrischen Anordnung der Sensoren im Hinblick auf die Lagerungsvorrichtung und eine darüber hinaus symmetrische Ausgestaltung der Lagerungsvorrichtung selbst, beispielsweise in Form einer rechteckigen Ausgestaltung der Auflage, beispielsweise der Matratze, die transversalsymmetrischen Signale und die sagittalsymmetrischen Signale eine Verankerung oder einen festen Ursprung des Körpergewichtssensors im Zentrum oder im Schwerpunkt der Lagerungsvorrichtung erlauben oder ermöglichen. Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass durch die Bildung der transversalsymmetrischen und sagittalsymmetrischen Signale ein in Sensorschwerpunkt der Lagervorrichtung zentriertes und dort fixiertes Bezugssystem für die Bestimmung Körpergewichtsvektors erzeugt wird.In other words, this means that, for example, with a correspondingly symmetrical arrangement of the sensors with regard to the storage device and a moreover symmetrical design of the storage device itself, for example in the form of a rectangular design of the support, for example the mattress, the transversely symmetrical signals and the sagittally symmetrical ones Signals allow or enable an anchoring or a fixed origin of the body weight sensor in the center or in the center of gravity of the storage device. In other words, this means that, through the formation of the transversely symmetrical and sagittally symmetrical signals, a reference system centered in the sensor center of gravity of the bearing device and fixed there is generated for determining the body weight vector.
Darüber hinaus wird durch die Differenzbildung oder die Differenzsignalbildung weiterhin in vorteilhafter Art und Weise eine Minimierung oder Ausmittelung von Fehlern erwirkt oder bewerkstelligt anstatt dass Fehler oder Ungenauigkeiten im Rahmen von Fehlerfortpflanzungen weitergetragen und sogar verstärkt werden können.In addition, the formation of the difference or the formation of the difference signal also advantageously minimizes or averages errors, instead of errors or inaccuracies being carried on and even amplified as part of error propagation.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die automatische Bestimmung einer Lagerungsposition, insbesondere eine Liegeposition, anhand des automatisch bestimmten Körpergewichtsvektors erfolgt. Bei einer statischen Definition und oder statischen Verankerung des Körpergewichtsvektors, kann in besonders einfacher Weise aus der Richtung oder Orientierung des Körpergewichtsvektors auf eine Liegeposition oder zumindest auf eine erwartete oder voraussichtliche Liegeposition geschlossen werden. Diese kann insbesondere von Vorteil sein, wenn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, beispielsweise im Rahmen einer medizinischen Versorgung oder im Rahmen einer Pflege, beispielsweise einer Altenpflege, der Zustand, insbesondere der Liegezustand eines Menschen auf einer Lagerungsvorrichtung überwacht oder zumindest nachverfolgt werden soll. Denn dann kann anhand einer automatisch vorhergesagten, wahrscheinlichen oder zu erwartenden Liegeposition ohne eine unmittelbare optische Überwachung oder Inaugenscheinnahme des Menschen mit großer Zuverlässigkeit die Liegeposition oder die Lagerungsposition bestimmt oder eingestuft werden.According to a first advantageous embodiment of the method, it can be provided that the automatic determination of a storage position, in particular a lying position, takes place on the basis of the automatically determined body weight vector. With a static definition and / or static anchoring of the body weight vector, conclusions can be drawn in a particularly simple manner from the direction or orientation of the body weight vector about a lying position or at least about an expected or probable lying position. This can be particularly advantageous if the condition, in particular the lying condition of a person on a positioning device, is to be monitored or at least tracked with the method according to the invention, for example in the context of medical care or in the context of care, for example care for the elderly. Because then, based on an automatically predicted, probable or expected lying position, the lying position or the storage position can be determined or classified with great reliability without direct visual monitoring or visual inspection of the person.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann ebenfalls vorgesehen sein, dass ein Verfahrensschritt zur automatischen Klassifikation der automatisch bestimmten Lagerungsposition, insbesondere Liegeposition vorgesehen ist. Beispielsweise lassen sich die Lagerungspositionen oder Liegepositionen in unterschiedliche Grundpositionen oder Grundausrichtungen unterteilen, wobei dann ausgehend von automatisch bestimmten Körpergewichtsvektoren oder deren zeitlichen Veränderungen auf die Liegeposition oder Lagerungsposition geschlossen werden kann, die dann ihrerseits wieder anhand einer vorgegebenen Klassifikation oder anhand einer vorgegebenen Segmentierung aller möglichen festgestellten Lagerungspositionen oder Liegepositionen eingeteilt oder eingestuft werden. Diese Klassifikation kann auch Sektoren oder Bereiche des Körpergewichtsvektors, bevorzugt Winkelbereiche des Körpergewichtvektors, umfassen.According to a further, preferred embodiment of the method, it can also be provided that a method step for the automatic classification of the automatically determined storage position, in particular the lying position, is provided. For example, the storage positions or Subdivide reclining positions into different basic positions or basic orientations, in which case, based on automatically determined body weight vectors or their temporal changes, the reclining position or storage position can be inferred, which in turn is divided or classified based on a predefined classification or on the basis of a predefined segmentation of all possible determined storage positions or reclining positions will. This classification can also include sectors or areas of the body weight vector, preferably angular areas of the body weight vector.
So kann beispielsweise, insbesondere in Fällen, in denen grobe Kenntnis über eine etwaige oder ungefähre Lagerungsposition oder Liegeposition von größerem Interesse ist als beispielsweise die Kenntnis über eine präzise oder exakte Lagerungsposition oder Liegeposition mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, beispielsweise im Vergleich zu einer optischen Überwachung, beispielsweise einer Videoüberwachung, in erheblich einfacher und unkomplizierterer Art und Weise die Überwachung der Liegeposition oder allgemeiner die Überwachung der Lagerungsposition eines Menschen auf einer Lagerungsvorrichtung vorgenommen und durchgeführt werden. For example, especially in cases in which rough knowledge of a possible or approximate storage position or lying position is of greater interest than, for example, knowledge of a precise or exact storage position or lying position with the method according to the invention, for example in comparison to optical monitoring, for example video surveillance, the monitoring of the lying position or, more generally, the monitoring of the positioning of a person on a positioning device can be carried out and carried out in a considerably simple and uncomplicated manner.
Ebenfalls kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Vorverarbeitung der Signale die Entfernung eines Gleichspannungsversatzes (DC-Offset) umfasst. Durch den Gleichspannungsversatz werden in vorteilhafter Weise die Anteile des Sensorsignals entfernt oder das Sensorsignal um den Anteil reduziert, der nicht auf den Menschen auf der Lagerungsvorrichtung sondern auf die von den Sensoren erfassten oder die die Sensoren ebenfalls belastenden Vorrichtungsbestandteile der Lagerungsvorrichtung zurückgehen. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass das Eigengewicht der Lagerungsvorrichtung bzw. Teile der Lagerungsvorrichtung aus dem Sensorsignal herausgerechnet wird. Es wird also eine Verschiebung der Nulllinie oder des Nullwerts des Sensorsignals vorgenommen. Dazu kann entweder eine Mittelwertbildung der Sensorsignale über einen Zeit von bevorzugt wenigen Sekunden stattfinden. Alternativ kann auch eine Referenzwertbildung in einem unbelasteten Zustand der Lagerungsvorrichtung durch Bestimmung und anschließende Entfernung des Gleichspannungsversatzes des jeweiligen Sensors erfolgen. Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl ein zeitlich gemittelter Wert, beispielsweise über einige Sekunden als auch ein bekannter Wert, der durch die Lagerungsvorrichtung selbst ohne jegliche weitere Belastung oder Belegung hervorgerufenen Sensorwerte zur Herausrechnung oder Entfernung des Gleichspannungsversatzes herangezogen werden.Likewise, according to an advantageous embodiment of the method, it can be provided that the preprocessing of the signals includes the removal of a direct voltage offset (DC offset). The DC voltage offset advantageously removes the portions of the sensor signal or reduces the sensor signal by the portion that is not due to the person on the storage device but rather to the device components of the storage device that are detected by the sensors or that also burden the sensors. In other words, this means that the dead weight of the storage device or parts of the storage device is calculated from the sensor signal. The zero line or the zero value of the sensor signal is therefore shifted. For this purpose, the sensor signals can either be averaged over a period of preferably a few seconds. Alternatively, a reference value formation can also take place in an unloaded state of the storage device by determining and subsequently removing the DC voltage offset of the respective sensor. It can also be provided that both a time-averaged value, for example over a few seconds, and a known value, the sensor values generated by the storage device itself without any further load or occupancy, are used to calculate or remove the DC voltage offset.
Weiterhin kann in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass im Rahmen der Vorverarbeitung der Signale eine Kalibrierung der Signale erfolgt. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für jeden einzelnen Sensor eine Umrechnung des Sensorsignals in eine Standardeinheit, beispielsweise in eine SI-Einheit wie beispielsweise Kilogramm stattfindet, wozu für jeden Sensor eine entsprechende Umrechnungskonstante vorab im Rahmen einer Kalibrierung definiert und im Rahmen des Verfahrens auf die gemessenen Sensorwerte oder Sensorsignale angewendet wird, sodass die gemessenen, und beispielsweise bereits vom Gleichspannungsversatz befreiten Sensorsignale oder Sensorwerte als vom Sensor gemessene Massen oder Gewichte weiterverwendet oder weiter vorverarbeitet werden können.Furthermore, in an advantageous embodiment of the method, it can be provided that the signals are calibrated as part of the preprocessing of the signals. It can particularly preferably be provided that the sensor signal is converted into a standard unit, for example into an SI unit such as kilograms, for each individual sensor, for which purpose a corresponding conversion constant is defined in advance within the framework of a calibration and within the framework of the method on the measured sensor values or sensor signals is applied, so that the measured sensor signals or sensor values, for example already freed from the DC voltage offset, can be further used or further preprocessed as masses or weights measured by the sensor.
Ebenfalls kann in einem weiteren Vorverarbeitungsschritt des Verfahrens vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Signale, insbesondere die Werte der Sensoren einer Gewichtung unterzogen werden, wobei die Signale von Sensoren oder die Werte von Sensoren oberhalb einer Transversalebene stärker gewichtet werden, als die Werte oder Signale von Sensoren unterhalb einer Transversalebene. Dadurch wird eine Kompensation oder eine Berücksichtigung durchgeführt, die den Unterschied berücksichtigt, dass einerseits der Körperschwerpunkt oder Gewichtsschwerpunkt eines Menschen aufgrund der Massenverteilung oder aufgrund der Gewichtsverteilung in der Regel oberhalb einer Kreuzung aus Sagittalebene und Transversalebene angeordnet ist, das vorliegende Verfahren aber die besagte Kreuzung aus Sagittalebene und Transversalebene im Rahmen der Bildung der Differenzsignale, gerade bei einer Anordnung der Sensoren im Bereich der Bettpfosten, zum festen oder statischen Aufpunkt oder Ausgangspunkt des Körpergewichtsvektors macht. Die Gewichtung, beispielsweise die stärkere Gewichtung der Werte oder Signale der Sensoren von unterhalb einer Transversalebene der Lagerungsvorrichtung, beispielsweise mit einem Faktor 1,1 bis 1,4, kann dementsprechend dafür sorgen, dass das Auseinanderfallen von tatsächlichem Körperschwerpunkt oder Massenmittelpunkt zu dem Bezugssystem der Lagerungsvorrichtung, nämlich mit einem Ursprung oder mit einem Ausgangspunkt in dem zentralen Schnittpunkt zwischen Sagittalebene und Transversalebene, behoben oder weitestgehend ausgeglichen wird.Likewise, in a further preprocessing step of the method, it can advantageously be provided that the signals, in particular the values of the sensors, are weighted, the signals from sensors or the values from sensors being weighted more heavily than the values or signals from sensors above a transverse plane below a transverse plane. As a result, a compensation or a consideration is carried out, which takes into account the difference that on the one hand the body center of gravity or the center of gravity of a person is usually arranged above an intersection of the sagittal plane and the transverse plane due to the mass distribution or due to the weight distribution, but the present method consists of said intersection Makes the sagittal plane and transverse plane a fixed or static starting point or starting point for the body weight vector in the context of the formation of the difference signals, especially when the sensors are arranged in the area of the bed posts. The weighting, for example the stronger weighting of the values or signals from the sensors from below a transversal plane of the storage device, for example with a factor of 1.1 to 1.4, can accordingly ensure that the actual body's center of gravity or center of mass diverges from the reference system of the storage device , namely with an origin or with a starting point in the central point of intersection between the sagittal plane and the transverse plane, is corrected or largely compensated for.
Ebenfalls kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale eine Geometriekorrektur umfasst, die sich nach der Geometrie der Lagerungsvorrichtung und/oder nach der Position der Sensoren richtet und auf die Differenzsignale angewendet wird. Um die möglicherweise unterschiedlich ausfallenden Abstände, insbesondere in Richtung der Sagittalebene und in Richtung der Transversalebene der Sensoren berücksichtigen zu können, die beispielsweise dadurch resultieren, dass die Sensoren im Bereich von Bettpfosten an den Rändern einer insgesamt rechteckigen und gerade nicht quadratischen Lagerungsvorrichtung oder Auflage einer Lagerungsvorrichtung angeordnet sind, würde bei einer unkompensierten Weiterverwendung der Differenzsignale dazu führen, dass die Sensorwerte, die im Differenzsignal aus Sensoren oder Sensorpaaren gebildet werden, die einen größeren Abstand zueinander aufweisen überproportional oder übermäßig berücksichtigt werden würden im Vergleich zu Sensoren oder Sensorpaaren, die einen geringeren Abstand zueinander aufweisen. Dementsprechend kann bei der vorteilhaft vorgesehenen Geometriekorrektur gerade diese Fehlgewichtung der Sensorwerte oder Sensorsignale behoben werden, wobei in besonders bevorzugter Weise gerade das Verhältnis der Abstände der Sensoren zueinander oder das Verhältnis der Abstände der Sensorpaare zueinander genutzt wird, um die Differenzsignale entsprechend zu gewichten oder zu beeinflussen. Es wird also eine punkt- und/oder achsensymmetrische Anordnung der Sensoren nachträglich rechnerisch erzeugt oder fingiert, wobei die dazugehörige Korrektur auf die Sensorsignale wirkt und diese dadurch gewichtet oder korrigiert.It can also advantageously be provided that the combination of the preprocessed sensor signals includes a geometry correction which is based on the geometry of the storage device and / or on the position of the sensors and is applied to the differential signals. To the possibly to be able to take into account differently occurring distances, in particular in the direction of the sagittal plane and in the direction of the transverse plane of the sensors, which result, for example, from the fact that the sensors are arranged in the area of bed posts on the edges of a generally rectangular and straight non-square storage device or support of a storage device, If the differential signals were used without compensation, the sensor values that are formed in the differential signal from sensors or sensor pairs that are at a greater distance from one another would be disproportionately or excessively taken into account compared to sensors or sensor pairs that are less spaced from one another. Accordingly, it is precisely this incorrect weighting of the sensor values or sensor signals that can be corrected with the advantageously provided geometry correction, with the ratio of the distances between the sensors or the ratio of the distances between the sensor pairs to one another being used in a particularly preferred manner in order to weight or influence the difference signals accordingly . A point-symmetrical and / or axially symmetrical arrangement of the sensors is subsequently generated or simulated by computation, the associated correction acting on the sensor signals and thereby weighting or correcting them.
Ebenfalls kann gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Vorverarbeitung die Bestimmung eines Gesamtsignals umfasst, welche die Summe aller vorverarbeiteten Signale umfasst. Damit kann in besonders vorteilhafter Weise ausgehend von der Gesamtsumme der Sensorsignale oder Sensorwerte im Anschluss daran eine Relativwertbildung für die einzelnen Sensoren oder Sensorsignale stattfinden, sodass das jeweilige Sensorsignal oder der jeweilige Sensorwert den relativen Wert in Bezug zu dem Gesamtwert oder dem Gesamtsensorsignal angibt.Likewise, according to a further, particularly preferred embodiment of the method, it can be provided that the preprocessing comprises the determination of an overall signal which comprises the sum of all preprocessed signals. In this way, based on the total sum of the sensor signals or sensor values, a relative value formation for the individual sensors or sensor signals can take place in a particularly advantageous manner, so that the respective sensor signal or the respective sensor value indicates the relative value in relation to the total value or the total sensor signal.
Ebenfalls kann in einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Vorverarbeitung der Signale eine Erstellung zumindest einer Sagittal-Relativwertbildung umfasst, bei der die relativen Signale von Sensoren auf der jeweils gleichen Seite der Sagittalebene addiert werden. Diese Erstellung zumindest eines Sagittal-Relativwerts ermöglicht eine zusätzliche oder alternative Bestimmung oder Klassifizierung einer Liegeposition oder allgemein einer Lagerungsposition. Denn mit dem besagten Sagittal-Relativwert auf jeder Seite der Sagittalebene oder dem Sagittal-Relativwertepaar kann in einfacher Art und Weise die Lagerungsvorrichtung oder die Auflage der Lagerungsvorrichtung in Zonen unterteilt werden, deren Grenzen parallel zur Sagittalebene verlaufen. Auf der Grundlage der Sagittal-Relativwerte oder Wertepaare der Sagittal-Relativwerte wird eine Einklassifizierung der Lagerungsposition oder der Liegeposition in einen Bereich oder in eine von zwei Grenzen definierten Abschnitts der Lagerungsvorrichtung oder der Auflage möglich.Likewise, in a further, particularly preferred embodiment of the method, it can be provided that the preprocessing of the signals includes the creation of at least one sagittal relative value formation, in which the relative signals from sensors are added on the same side of the sagittal plane. This creation of at least one sagittal relative value enables an additional or alternative determination or classification of a lying position or generally a storage position. Because with the said sagittal relative value on each side of the sagittal plane or the sagittal relative value pair, the bearing device or the support of the bearing device can be easily divided into zones whose boundaries run parallel to the sagittal plane. On the basis of the sagittal relative values or pairs of values of the sagittal relative values, it is possible to classify the storage position or the lying position in an area or in a section of the storage device or the support defined by two limits.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass aus den Differenzsignalen ein Vektortransformation eines Körpergewichtsvektors in ein Polarkoordinatensystem vorgenommen wird, wobei die Differenzsignale oder Differenzwertepaare als Wertepaare eines Ortsvektors eines kartesischen Ursprungs-Koordinatensystems verwendet werden. Dadurch wird in besonders einfacher und vorteilhafter Weise eine Veranschaulichung der Lagerungsposition oder Liegeposition erreicht. Gleichzeitig wird dadurch in einfacher und vorteilhafter Weise, nämlich über die Länge des entsprechenden Körpergewichtvektors ein Maß für das Gewicht des Menschen oder die Maße des Körpers etabliert. Gleichermaßen kann durch die Veränderung des Polarwinkels eine Bewegung des Menschen auf der Lagerungsvorrichtung nachvollzogen oder zumindest erahnt werden.According to a further, particularly preferred embodiment of the method, it can also be provided that a vector transformation of a body weight vector into a polar coordinate system is carried out from the difference signals, the difference signals or difference value pairs being used as value pairs of a position vector of a Cartesian original coordinate system. This makes it possible to visualize the storage position or the lying position in a particularly simple and advantageous manner. At the same time, a measure for the weight of the person or the dimensions of the body is established in a simple and advantageous manner, namely over the length of the corresponding body weight vector. Likewise, by changing the polar angle, a movement of the person on the positioning device can be traced or at least guessed at.
Vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand der lediglich rein schematischen Zeichnungen erläutert.Advantageous embodiments, details and advantages of the method according to the invention are explained below with reference to the purely schematic drawings.
Darin zeigen:
-
1 : eine schematische Ansicht einer Lagerungsvorrichtung -
2 : eine beispielhafte Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
3 : eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Vorverarbeitungsschrittes im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
4 : eine schematische Darstellung eines weiteren vorteilhaften Vorverarbeitungsschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
5 : eine schematische Darstellung eines weiteren vorteilhaften Verfahrensschritts; -
6 : eine schematische Darstellung eines weiteren vorteilhaften Verfahrensschritts; -
7 : eine schematische Darstellung zur automatischen Klassifikation einer automatisch bestimmten Lagerungsposition, insbesondere Liegeposition.
-
1 : a schematic view of a storage device -
2 : an exemplary representation of a flow chart of the method according to the invention; -
3 : a schematic representation of an advantageous preprocessing step within the scope of the method according to the invention; -
4th : a schematic representation of a further advantageous preprocessing step of the method according to the invention; -
5 : a schematic representation of a further advantageous method step; -
6th : a schematic representation of a further advantageous method step; -
7th : a schematic representation for the automatic classification of an automatically determined storage position, in particular a lying position.
Mit den Sensoren
In der
In einem anschließenden Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
Im anschließenden Verfahrensschritt
Im Verfahrensschritt
Im Verfahrensschritt
Die
Die Sagittal-Relativwerte links und rechts werden anhand der folgenden Formeln bestimmt:
- Right_Side_Load_Prc=Channel_Load_Prc_Ch2+Channel_Load_Prc_Ch3 Left_Side_Load_Prc=Channel_Load_Prc_Ch1+Channel_Load_Prc_Ch4
- Right_Side_Load_Prc = Channel_Load_Prc_Ch2 + Channel_Load_Prc_Ch3 Left_Side_Load_Prc = Channel_Load_Prc_Ch1 + Channel_Load_Prc_Ch4
Die Einteilung in eine linke oder rechte Lagerungssituation wird über folgende Formeln vorgenommen:
- Right_Side_Load_Prc> Left_Side_Load_Prc ➙ Right Position Left_Side_Load_Prc <Right_Side_Load_Prc ➙ Left Position
- Right_Side_Load_Prc> Left_Side_Load_Prc ➙ Right Position Left_Side_Load_Prc <Right_Side_Load_Prc ➙ Left Position
Damit kann beispielsweise eine Risikoabschätzung im Rahmen einer Fernbeobachtung oder Fernüberwachung durchgeführt werden, bei der beispielsweise eine Warnung oder ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die Sagittal-Relativwerte eine Einordnung in die Klassen oder Zonen
Bei der Bildung der transversalsymmetrischen und der sagittalsymmetrischen Differenzsignale ΔX, ΔY im Rahmen des Verfahrensschritts
Die
Der Geometriekorrekturfaktor wird entsprechend auf eines der Differenzsignale oder auf einen der Differenzwerte angewendet, je nachdem welche Geometrie berücksichtigt wird, insbesondere welche Geometrie der Lagerungsvorrichtung
In der
Wie der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 0101
- LagerungsvorrichtungStorage device
- 0202
- vier Sensorenfour sensors
- 0303
- Menschperson
- 0404
- SpeichereinrichtungStorage facility
- 0707
- KörperschwerpunktCenter of gravity
- 0808
- SensorschwerpunktSensor center of gravity
- 0909
- KörpergewichtsvektorBody weight vector
- 1010
- AbstandL Distance L
- 1111
- AbstandT Distance T
- S, S'S, S '
- SagittalebeneSagittal plane
- S1 - S11S1 - S11
- Verfahrensschritte Procedural steps
- MM.
- Längelength
- T, T'T, T '
- TransversalebeneTransverse plane
- CH1 - CH4CH1 - CH4
- EingangskanäleInput channels
- Z1 - Z5Z1 - Z5
- verschiedene Zonen different zones
- ΔX, ΔX'ΔX, ΔX '
- DifferenzsignaleDifferential signals
- ΔYΔY
- Differenzsignale Differential signals
- φφ
- PolarwinkelPolar angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2017/056476 A1 [0003]WO 2017/056476 A1 [0003]
- EP 1937148 B1 [0005]EP 1937148 B1 [0005]
- DE 202008018439 U1 [0005]DE 202008018439 U1 [0005]
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-
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Legal Events
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