DE112014006133T5

DE112014006133T5 - Lagebestimmungsvorrichtung und Lagebestimmungsverfahren

Info

Publication number: DE112014006133T5
Application number: DE112014006133.6T
Authority: DE
Inventors: Atsuki Shimizu
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2034-06-03
Also published as: WO2015186182A1; US20160367171A1; JPWO2015186182A1; CN105705091A; DE112014006133B4; JP5655176B1

Abstract

Bereitgestellt werden eine neuartige Lagebestimmungsvorrichtung und ein neuartiges Lagebestimmungsverfahren, die dazu fähig sind, die Lage eines Nutzers auf einer Liegestätte einfach und genau zu bestimmen, ohne dass die Bestimmung von der Richtung des Nutzers beeinträchtigt wäre. Versehen ist die vorliegende Erfindung mit einem Druckerfassungszentrumberechnungsmittel zum Berechnen eines Druckerfassungszentrums von Druckdetektionsteilen auf Grundlage von Ausgabewerten der Druckdetektionsteile unter Verwendung einer Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, die in einer Matrix an der einen menschlichen Körper tragenden Oberfläche einer Liegestätte angeordnet sind, einem Bestimmungszoneneinstellmittel zum Einstellen einer Bestimmungszone am Umfang des berechneten Druckerfassungszentrums und einem Lagebestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage auf Grundlage der Verteilung von Ausgabewerten der Druckdetektionsteile in der Bestimmungszone.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagebestimmungsvorrichtung und ein Lagebestimmungsverfahren zum Bestimmen der Lage eines Nutzers auf einer Liegestätte, so beispielsweise einem Bett oder dergleichen.
Hintergrund
Allgemein bekannt ist eine Lagebestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Lage eines Nutzers auf einer Liegestätte auf Grundlage von Ausgabewerten aus einer Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, die in einer Matrixanordnung an einer einen menschlichen Körper tragenden Oberfläche einer Liegestätte angeordnet sind. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in dem japanischen Patent Nr. JP-B-3138451 (Patentdruckschrift 1) offenbart. Bei Verwendung dieser Lagebestimmungsvorrichtung mit einer Lebendkörperüberwachungsvorrichtung oder dergleichen ist es möglich, Lebendkörperinformation von der Lebendkörperüberwachungsvorrichtung auch unter Berücksichtigung der Lage des Nutzers genau zu erfassen.
Die Lagebestimmungsvorrichtung mit dem herkömmlichen Aufbau aus der Offenbarung in Patentdruckschrift 1 erfasst den druckbeaufschlagten Bereich aus den Ausgabewerten der Mehrzahl von Druckdetektionsteilen und detektiert zudem, ob der Nutzer mit ausgestrecktem Körper, mit angewinkelten Beinen oder dergleichen liegt, aus der Länge des druckbeaufschlagten Bereiches in Längsrichtung der Liegestätte. Darüber hinaus offenbart das japanische Patent Nr. JP-B-3960298 (Patentdruckschrift 2) einen Stand der Technik, der dasjenige, ob der Nutzer entweder in einer Rückenlageposition oder in einer Seitenposition ist, aufgrund der Lage des Laständerungsgrades in Reihenrichtung unter Verwendung der Ausgabewerte der Lastsensoren bestimmt.
Obwohl die genannten herkömmlichen Lagebestimmungsvorrichtungen Bestimmungen auf Grundlage der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile vornehmen, beruhen beide auf der festen Richtung der Vorrichtung selbst, also beispielsweise der Längsrichtung der Liegestätte oder der Reihenrichtung der Druckdetektionsteile, um die Lage des Nutzers zu bestimmen. Dies kann ein Problem dahingehend aufwerfen, dass in einem Fall, in dem der Nutzer auf der Liegestätte in einer in Bezug auf die Liegestätte geneigten Richtung liegt, die Genauigkeit der Bestimmung der Schlaflage gering wird.
Demgegenüber wird, wie in dem japanischen Patent Nr. JP-B-3932726 (Patentdruckschrift 3) offenbart ist, ein Stand der Technik vorgeschlagen, der die nachfolgenden Schritte umfasst: Spezifizieren der Lastsensoren, durch die Lasten eines bestimmten Wertes oder größer detektiert werden; Berechnen einer Gruppe der Lastsensoren benachbart zu den spezifizierten Lastsensoren als Lastgruppe; Berechnen einer Korrelationsfunktion zwischen der berechneten Lastgruppe und Merkmalsmodellen, die vorab für jede Lage des Nutzers vorbereitet worden sind; und Bestimmen der einen Lage mit hoher Anpassungsgüte als aktuelle Schlaflage. Entsprechend diesem Stand der Technik kann eine Bestimmung der Schlaflage in Abhängigkeit von der festen Richtung der Vorrichtung selbst vermieden werden. Der Schritt des Vorbereitens einer Vielzahl von Merkmalsmodellen für erwartete Schlaflagen erweist sich jedoch als aufwändig. Da zudem eine Grenze bezüglich des kollektiven Einbeziehens der Schlaflage in jeder Richtung und bezüglich der Vornahme einer strengen Unterscheidung zwischen diesen gegeben ist, ist es schwierig, dies als vorteilhafte Vorgehensweise bei der Lösung des Problems zu betrachten.
Druckschriften zum Stand der Technik
Patentdruckschriften

Patentdruckschrift 1: JP-B-3138451
Patentdruckschrift 2: JP-B-3960298
Patentdruckschrift 3: JP-B-3932726

Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Die vorliegende Erfindung wurde mit den vorbeschriebenen Umständen im Hintergrund gemacht, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Lagebestimmungsvorrichtung und ein Lagebestimmungsverfahren bereitzustellen, die neuartig und dazu fähig sind, die Lage eines Nutzers mit einfachen Mitteln genau zu bestimmen, wobei das Verfahren einfach ist und keine Beeinträchtigung durch die Richtung des Nutzers auf der Liegestätte vorhanden ist.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorbeschriebenen und/oder optionale Aufgaben der vorliegenden Erfindung können entsprechend wenigstens einem der nachfolgenden Modi der Erfindung gelöst werden. Die nachfolgenden Modi und/oder Elemente, die bei jedem Modus der Erfindung zum Einsatz kommen, können in beliebigen möglichen optionalen Kombinationen Verwendung finden.
Ein erster Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt eine Lagebestimmungsvorrichtung bereit zum Bestimmen der Lage eines Nutzers mit einer Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, die in einer Matrixanordnung an einer einen menschlichen Körper tragenden Oberfläche einer Liegestätte angeordnet sind, wobei die Lagebestimmungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: ein Druckerfassungszentrumberechnungsmittel zum Berechnen eines Druckerfassungszentrums der Druckdetektionsteile auf Grundlage von Ausgabewerten der Druckdetektionsteile; ein Bestimmungszoneneinstellmittel zum Einstellen von wenigstens einer Bestimmungszone um das berechnete Druckerfassungszentrum; und ein Lagebestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage auf Grundlage einer Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone.
Bei der Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird zunächst auf Grundlage der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile, die in der Matrixanordnung angeordnet sind, das Druckerfassungszentrum, das ein zentraler Teil der Druckdetektionsteile ist, durch die die Drücke detektiert werden, detektiert. Sodann wird die Bestimmungszone um das Druckerfassungszentrum eingestellt, und es kann die Lage auf Grundlage der Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone bestimmt werden. Dies bedeutet, dass die Bestimmung der Lage des Nutzers in Abhängigkeit von der festen Richtung der Vorrichtung selbst wie bei der herkömmlichen Lagebestimmungsvorrichtung vermieden und verhindert wird. Daher kann sogar in dem Fall, in dem der Nutzer in einem geneigten Zustand in Bezug auf die Längsrichtung der Liegestätte liegt, eine Lagebestimmung mit beibehaltener gewünschter Detektionsgenauigkeit durchgeführt werden.
Man beachte, dass als Druckerfassungszentrum Beliebiges akzeptabel ist, solange der zentrale Teil der Druckdetektionsteile, durch die die Drücke detektiert werden, allgemein hierdurch spezifiziert werden kann. So kann das Druckerfassungszentrum beispielsweise ein Schwerpunkt sein, der durch Koordinatenwerte und Ausgabewerte der Druckdetektionsteile, durch die die Drücke detektiert werden, berechnet wird, oder kann alternativ ein Zentrum der Oberflächenabmessungen sein, das durch die Koordinatenwerte der Druckdetektionsteile, durch die die Drücke detektiert werden, berechnet wird. Darüber hinaus ist dies akzeptabel, solange die Bestimmungszone um das Druckerfassungszentrum eingestellt wird. Die Anzahl der Bestimmungszonen kann gleich 1 oder auch größer als 1 sein, wobei die Größe der Bestimmungszone und dergleichen nach Wunsch in Abhängigkeit von den Bestimmungserfordernissen eingestellt werden kann.
Darüber hinaus ist die Lagebestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dazu fähig, die Lage auf Grundlage der Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone, die um das Druckerfassungszentrum eingestellt ist, zu bestimmen. Entsprechend ist es möglich, die Lage auf einfache Weise ohne erforderliche komplizierte Arbeiten, so beispielsweise das vorab erfolgende Vorbereiten einer Vielzahl von Schlaflagemodellen oder das Berechnen der Korrelation zwischen diesen, wie dies bei einer herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist, zu bestimmen. Darüber hinaus wird ungeachtet des einfachen Bestimmungsverfahrens eine Variabilität bei der Bestimmungsgenauigkeit in Abhängigkeit von der Richtung des Nutzers auf der Liegestätte auf vorteilhafte Weise verhindert.
Ein zweiter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend dem ersten Modus bereit, wobei das Bestimmungszoneneinstellmittel die wenigstens eine Bestimmungszone einstellt, die eine Mehrzahl von Bestimmungszonen umfasst, die eine zentrale Zone einschließlich des Druckerfassungszentrums und wenigstens eine periphere ringförmige Zone, die die zentrale Zone umgibt, beinhalten. Der vorliegende Modus ist dazu fähig, eine Mehrzahl von Bestimmungszonen mit dem im Zentrum angeordneten Druckerfassungszentrum einzustellen. Hierdurch wird es einfach, das Merkmal einer jeden Lage in dem peripheren Bereich mit dem im Zentrum angeordneten Druckerfassungszentrum während der Lagebestimmung des Nutzers zu erfassen. Damit können die Bestimmungszoneneinstellungen des vorliegenden Modus auf vorteilhafte Weise die Genauigkeit der Lagebestimmung verbessern.
Ein dritter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend dem zweiten Modus bereit, wobei die zentrale Zone und die periphere ringförmige Zone in einem konzentrischen kreisförmigen Muster angeordnet sind. Da die zentrale Zone und die periphere ringförmige Zone in einem konzentrischen kreisförmigen Muster angeordnet sind, ist der vorliegende Modus dazu fähig, die Genauigkeit der Lagebestimmung unabhängig von den vom Nutzer eingenommenen Richtungen auf der Liegestätte auf vorteilhafte Weise beizubehalten.
Ein vierter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend dem zweiten oder dritten Modus bereit, wobei die zentrale Zone und die periphere ringförmige Zone Oberflächenabmessungen aufweisen, die zueinander gleich sind. Durch zueinander gleiches Einstellen der Oberflächenabmessungen der zentralen Zone und der peripheren ringförmigen Zone ist der vorliegende Modus dazu fähig, die Genauigkeit der Lagebestimmung auf Grundlage der Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone auf vorteilhafte Weise zu verbessern.
Ein fünfter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend einem der ersten bis vierten Modi bereit, wobei das Lagebestimmungsmittel umfasst: ein Gruppierungsmittel zum Gruppieren der Druckdetektionsteile in eine Mehrzahl von Gruppen auf Grundlage der jeweiligen Ausgabewerte und ein Anzahlberechnungsmittel zum Berechnen einer Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu jeder Gruppe in jeder Bestimmungszone gehören.
Der vorliegende Modus ist dazu fähig, die Druckdetektionsteile in die Gruppen auf Grundlage der jeweiligen Ausgabewerte durch das Gruppierungsmittel zu gruppieren, und ist gleichzeitig dazu fähig, die Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu jeder Gruppe in jeder Bestimmungszone gehören, durch das Anzahlberechnungsmittel zu berechnen. Hierdurch wird es möglich, die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone schnell zu erfassen, wodurch die Lagebestimmung effizient durchgeführt wird.
Ein sechster Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend dem fünften Modus bereit, wobei das Gruppierungsmittel die Gruppen mit einer Mehrzahl von Druckwertbereichen definiert, die man durch Unterteilen eines Differenzials zwischen einem vorab für die Druckdetektionsteile eingestellten minimalen Ausgabewert und einem tatsächlich von den Druckdetektionsteilen gemessenen maximalen Ausgabewert in eine Mehrzahl von gleichen Werten erhält. Definiert werden die Gruppen mit den Druckwertebereichen, die zur Gruppierung verwendet werden, beim vorliegenden Modus durch Unterteilen eines Differenzials zwischen den vorab eingestellten minimalen Ausgabewerten und dem maximalen Ausgabewert unter den tatsächlichen Messungen. Damit ist eine geeignete Gruppierung entsprechend dem Gewicht oder dergleichen des Nutzers auf passende Weise möglich, und es kann eine Variabilität der Lagedetektionsgenauigkeit infolge von Bedingungen, so beispielsweise einer individuellen Abweichung eines Nutzers, auf vorteilhafte Weise verhindert werden.
Ein siebter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend dem sechsten Modus bereit, wobei das Gruppierungsmittel die Druckdetektionsteile in wenigstens drei Gruppen klassifiziert, das Bestimmungszoneneinstellmittel die wenigstens eine Bestimmungszone einstellt, die eine Mehrzahl von Bestimmungszonen umfasst, die eine zentrale Zone einschließlich des Druckerfassungszentrums und wenigstens zwei periphere ringförmige Zonen, die die zentrale Zone in einem konzentrischen Muster umgeben, beinhalten, und das Lagebestimmungsmittel wenigstens eines der nachfolgenden Bestimmungsmittel beinhaltet: ein Seitenpositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Seitenposition, wenn eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, größer als eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, ist; ein Rückenlagepositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Rückenlageposition, wenn die Druckdetektionsteile in allen Gruppen detektiert werden und eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, im Vergleich zu jeder Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu anderen Gruppen gehören, am kleinsten ist; ein Sitzpositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Sitzposition, wenn eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der zentralen Zone gehören, nicht kleiner als 60% einer Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu allen Gruppen gehören, ist; ein Bauchlagepositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Bauchlageposition, wenn in jeder Bestimmungszone sowohl eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, wie auch eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit zweitkleinsten Ausgabewerten gehören, nicht kleiner als 0,875% einer Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile, die an der den menschlichen Körper tragenden Oberfläche angeordnet sind, sind; und ein Endpositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Endposition, wenn das Druckerfassungszentrum in einer Spalte positioniert ist, die in einem Bereich von 30% oder kleiner von einem Ende in der Matrixanordnung der Druckdetektionsteile befindlich ist.
Entsprechend dem vorliegenden Modus werden die Druckdetektionsteile als drei oder mehr Gruppen klassifiziert, wobei die Bestimmungszone in die zentrale Zone und zwei oder mehr periphere ringförmige Zonen, die die zentrale Zone in einem konzentrischen Muster umgeben, unterteilt werden. Hierdurch wird es möglich, die Lagebestimmung des Nutzers noch feiner durchzuführen, was die Bestimmungsgenauigkeit verbessert. Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass die Anzahl der Gruppen der Druckdetektionsteile oder die Gesamtanzahl der Bestimmungszonen je nach Wunsch auf 3 oder mehr unter Berücksichtigung der Anordnungsrasterweite der Druckdetektionsteile oder dergleichen eingestellt werden kann, diese vorzugsweise auch auf 3 bis 7 und besonders bevorzugt auf etwa 5 eingestellt werden können.
Zudem kann das Lagebestimmungsmittel das Bestimmungsmittel für nach Wunsch ausgewählte spezifische Lagen nach Bedarf beinhalten. Wenn daher die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile zur vorerwähnten Bestimmungsbedingung des Seitenpositionsbestimmungsmittels passt, kann die Seitenposition durch das Seitenpositionsbestimmungsmittel bestimmt werden. Wenn die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile zur vorerwähnten Bestimmungsbedingung des Rückenlagepositionsbestimmungsmittels passt, kann die Rückenlageposition auf gleiche Weise durch das Rückenlagepositionsbestimmungsmittel bestimmt werden. Wenn darüber hinaus die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile zur vorerwähnten Bestimmungsbedingung des Bauchlagepositionsbestimmungsmittels passt, kann die Bauchlageposition durch das Bauchlagepositionsbestimmungsmittel bestimmt werden. Hierdurch kann die Bauchlageposition, die bei der herkömmlichen Lagebestimmungsvorrichtung schwierig zu identifizieren ist, mit einem stabilen und einfachen System identifiziert werden. Darüber hinaus ist das Endpositionsbestimmungsmittel auf effiziente Weise zum Detektieren der Endposition fähig, also desjenigen Zustandes, in dem der Nutzer nahe am Ende der Liegestätte ist, indem das vorab ermittelte Druckerfassungszentrum auf passende Weise genutzt wird. Auf diese Weise ist es durch Einstellen eines Alarms oder dergleichen, der dann gegeben wird, wenn die Endposition detektiert wird, möglich zu verhindern, dass der Nutzer aus dem Bett oder dergleichen fällt, bevor dies passiert. Dies bedeutet, dass beim vorliegenden Modus die Lagebestimmung auf effiziente Weise durch nach Bedarf erfolgendes Auswählen eines Bestimmungsmittels durchgeführt werden kann.
Ein achter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend dem siebten Modus bereit, wobei das Seitenpositionsbestimmungsmittel des Weiteren umfasst: ein Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsmittel zum Vornehmen einer strengen Unterscheidung zwischen einer linken Seitenposition und einer rechten Seitenposition auf Grundlage einer Position des Druckdetektionsteiles mit dem maximalen Ausgabewert in einer Reihenrichtung in Bezug auf das Druckerfassungszentrum.
Entsprechend dem vorliegenden Modus kann in Bezug auf die Lage, deren Verteilungsbedingung als Seitenposition durch das Seitenpositionsbestimmungsmittel bestimmt wird, durch geeignetes Nutzen des vorab ermittelten Druckermittlungszentrums eine strenge Unterscheidung zwischen der linken Seitenposition und der rechten Seitenposition auf verlässliche Weise vorgenommen werden, wodurch die Lagebestimmung noch feiner auf effiziente Weise durchgeführt wird.
Ein neunter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend einem der ersten bis achten Modi bereit, wobei das Druckerfassungszentrum ein Schwerpunkt ist, den man durch die Ausgabewerte der Druckdetektionsteile erhält, durch die die Ausgabewerte, die nicht kleiner als ein bestimmter Wert sind, detektiert werden. Durch Nutzen des Schwerpunktes als Druckerfassungszentrum ist der vorliegende Modus dazu fähig, den zentralen Teil der Druckdetektionsteile, durch die die Ausgabewerte, die nicht kleiner als der bestimmte Wert sind, detektiert werden, noch korrekter zu spezifizieren, wodurch die Bestimmungsgenauigkeit des Lagebestimmungsmittels verbessert wird.
Ein zehnter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Lagebestimmungsvorrichtung stellt die Lagebestimmungsvorrichtung entsprechend einem der ersten bis achten Modi bereit, wobei das Druckerfassungszentrum ein Zentrum von Oberflächenabmessungen der Druckdetektionsteile ist, durch die die Ausgabewerte, die nicht kleiner als ein bestimmter Wert sind, detektiert werden. Durch Nutzen des Zentrums der Oberflächenabmessungen als Druckerfassungszentrum ist der vorliegende Modus dazu fähig, den zentralen Teil der Druckdetektionsteile, durch die die Ausgabewerte, die nicht kleiner als der bestimmte Wert sind, detektiert werden, noch effizienter zu spezifizieren.
Ein erster Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Lagebestimmungsverfahren stellt ein Lagebestimmungsverfahren bereit zum Bestimmen einer Lage eines Nutzers mit einer Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, die in einer Matrixanordnung an einer einen menschlichen Körper tragenden Oberfläche einer Liegestätte angeordnet sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: einen Druckerfassungszentrumberechnungsschritt des Berechnens eines Druckerfassungszentrums der Druckdetektionsteile auf Grundlage von Ausgabewerten der Druckdetektionsteile; einen Bestimmungszoneneinstellschritt des Einstellens von wenigstens einer Bestimmungszone um das berechnete Druckerfassungszentrum; und einen Lagebestimmungsschritt des Bestimmens der Lage auf Grundlage einer Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone.
Aufgrund des Lagebestimmungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung wie auch der vorbeschriebenen Lagebestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird es möglich, eine Variabilität der Bestimmungsgenauigkeit in Abhängigkeit von der Richtung des Nutzers auf der Liegestätte auf vorteilhafte Weise zu verhindern und eine Lagebestimmung mit einem einfachen Bestimmungsverfahren auf zuverlässige Weise vorzunehmen.
Ein zweiter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Lagebestimmungsverfahren stellt das Lagebestimmungsverfahren entsprechend dem ersten Modus bereit, wobei der Lagebestimmungsschritt umfasst: einen Gruppierungsschritt des Gruppierens der Druckdetektionsteile in eine Mehrzahl von Gruppen auf Grundlage der jeweiligen Ausgabewerte und einen Anzahlberechnungsschritt des Berechnens einer Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu jeder Gruppe in jeder Bestimmungszone gehören.
Entsprechend dem vorliegenden Modus ermöglichen es der Gruppierungsschritt und der Anzahlberechnungsschritt, die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone schnell zu erfassen, wodurch die Lagebestimmung effizient durchgeführt wird.
Ein dritter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Lagebestimmungsverfahren stellt das Lagebestimmungsverfahren entsprechend dem zweiten Modus bereit, wobei der Gruppierungsschritt die Druckdetektionsteile in wenigstens drei Gruppen klassifiziert, der Bestimmungszoneneinstellschritt die wenigstens eine Bestimmungszone einstellt, die eine Mehrzahl von Bestimmungszonen umfasst, die eine zentrale Zone einschließlich des Druckerfassungszentrums und wenigstens zwei periphere ringförmige Zonen, die die zentrale Zone in einem konzentrischen Muster umgeben, beinhalten, und der Lagebestimmungsschritt wenigstens einen der nachfolgenden Bestimmungsschritte beinhaltet: einen Seitenpositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Seitenposition, wenn eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, größer als eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, ist; einen Rückenlagepositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Rückenlageposition, wenn die Druckdetektionsteile in allen Gruppen detektiert werden und eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, im Vergleich zu jeder Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu anderen Gruppen gehören, am kleinsten ist; einen Sitzpositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Sitzposition, wenn eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der zentralen Zone gehören, nicht kleiner als 60% einer Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu allen Gruppen gehören, ist; einen Bauchlagepositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Bauchlageposition, wenn in jeder Bestimmungszone sowohl eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, wie auch eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit zweitkleinsten Ausgabewerten gehören, nicht kleiner als 0,875% einer Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile, die an der den menschlichen Körper tragenden Oberfläche angeordnet sind, sind; und einen Endpositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Endposition, wenn das Druckerfassungszentrum in einer Spalte positioniert ist, die in einem Bereich von 30% oder kleiner von einem Ende in der Matrixanordnung der Druckdetektionsteile befindlich ist.
Entsprechend dem vorliegenden Modus ist es wie bei der vorbeschriebenen Lagebestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone schnell zu erfassen. Damit wird eine gewünschte Lagebestimmung effizient durch einen nach Bedarf ausgewählten beliebigen Lagebestimmungsschritt durchgeführt.
Ein vierter Modus der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Lagebestimmungsverfahren stellt das Lagebestimmungsverfahren entsprechend dem dritten Modus bereit, wobei der Seitenpositionsbestimmungsschritt des Weiteren umfasst: einen Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsschritt des Vornehmens einer strengen Unterscheidung zwischen einer linken Seitenposition und einer rechten Seitenposition auf Grundlage einer Position des Druckdetektionsteiles mit einem maximalen Ausgabewert in einer Reihenrichtung in Bezug auf das Druckerfassungszentrum. Entsprechend dem vorliegenden Modus kann in Bezug auf die Lage, deren Verteilungsbedingung als Seitenposition durch das Seitenpositionsbestimmungsmittel bestimmt wird, durch geeignetes Nutzen des vorab ermittelten Druckerfassungszentrums eine strenge Unterscheidung zwischen der linken Seitenposition und der rechten Seitenposition auf zuverlässige Weise vorgenommen werden, wodurch die Lagebestimmung noch feiner auf effiziente Weise durchgeführt wird.
Wirkung der Erfindung
Bei der Lagebestimmungsvorrichtung und dem Lagebestimmungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das Druckerfassungszentrum, das ein zentraler Teil der Mehrzahl von Druckdetektionsteilen ist, durch die die Drücke detektiert werden, detektiert, und es wird die Mehrzahl von Bestimmungszonen um das Druckerfassungszentrum eingestellt, um so die Lage auf Grundlage der Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszonen zu bestimmen. Hierdurch wird es möglich, eine Variabilität der Bestimmungsgenauigkeit in Abhängigkeit von der Richtung des Nutzers auf der Liegestätte auf vorteilhafte Weise zu verhindern und eine Lagebestimmung mit einem einfachen Bestimmungsverfahren auf zuverlässige Weise vorzunehmen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Zusammenbauansicht eines Bettes, das eine Lagebestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 von 1.
3 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Systemaufbaus der Lagebestimmungsvorrichtung von 1.
4 ist eine Draufsicht auf einen Körperdrucksensor.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 5-5 von 4.
6 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Lagebestimmungsverfahrens der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Lagebestimmungsschrittes in 6.
8 ist eine Ansicht mit Eignung zur Erläuterung von Bestimmungszonen, die durch einen Bestimmungszoneneinstellschritt eingestellt werden.
9A bis 9G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als Bauchlageposition bestimmt wird.
10A bis 10G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als linke Seitenposition bestimmt wird.
11A bis 11G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als rechte Seitenposition bestimmt wird.
12A bis 12G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als Sitzposition bestimmt wird.
13A bis 13G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als Rückenlageposition bestimmt wird.
14A bis 14G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als Endposition bestimmt wird.
15A bis 15G sind Ansichten mit Eignung zur Erläuterung einer Verteilungsbedingung, durch die eine Lage als Endsitzposition bestimmt wird.
16 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Abwandlung des Lagebestimmungsschrittes von 6.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
1 und 2 zeigen zunächst ein Bett 12 als Liegestätte, die mit einer Lagebestimmungsvorrichtung 10 ausgestattet ist, deren Aufbau der vorliegenden Erfindung entspricht. Das Bett 12 weist eine Struktur auf, bei der eine aus Urethanschaum etc. gebildete Matratze 18 auf die obere Fläche einer Bodenplatte 16 als einen menschlichen Körper tragende Oberfläche in einem Betthauptkörper 14 gelegt ist. Auf der oberen Fläche der Matratze 18 ist eine obere Matte 20 gelegt, die einen Teil der Lagebestimmungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung bildet. Man beachte, dass dann, wenn in der nachfolgenden Beschreibung keine spezielle Definition angegeben ist, die Längsrichtung die Längenrichtung des Bettes 12 gemäß 1 bezeichnet, während die vertikale Richtung und die Seitenrichtung die Aufwärts-Abwärts-Richtung beziehungsweise die Links-Rechts-Richtung gemäß 2 bezeichnen.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die obere Matte 20 bei vertikaler Betrachtung im Wesentlichen dieselbe Form wie die Matratze 18 auf, wobei die Form der rechteckigen Platte dünner als die Matratze 18 ist. Die obere Matte 20 verfügt über eine schichtartige Struktur, die einen vorderen Schichtteil 22 und einen hinteren Schichtteil 24 beinhaltet, die jeweils aus porigem Urethanschaum gebildet sind. Bei einer derartigen oberen Matte 20 ist zwischen dem vorderen Schichtteil 22 und dem hinteren Schichtteil 24 ein Körperdrucksensor 26 vorgesehen, der eine Mehrzahl von Druckdetektionsteilen 100 beinhaltet, die nachstehend noch beschrieben werden. Obwohl die Verwendung einer Lastzelle etc. unter Nutzung eines Dehnungsmessstreifens (strain gauge) oder eines magnetostriktiven Körpers als Körperdrucksensor 26 ebenfalls möglich ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Sensor vom Kapazitanztyp in Lagenform als Körperdrucksensor 26 verwendet. Bei diesem Sensor vom Kapazitanztyp ist es möglich, gemeinhin bekannte Objekte nach Bedarf zu verwenden.
Wie das Konzept von 3 zeigt, umfasst die Lagebestimmungsvorrichtung 10 den Körperdrucksensor 26, der in der oberen Matte 20 aufgenommen ist, eine Datenverarbeitungsvorrichtung 28 und eine Anzeigevorrichtung 30. Liegt ein nicht dargestellter Nutzer auf der oberen Matte 20, die auf dem Bett 12 angeordnet ist, so detektiert der Körperdrucksensor 26 in der oberen Matte 20 den Körperdruck, und es werden Ausgabesignale an die Datenverarbeitungsvorrichtung 28 übertragen. Die Lagebestimmung wird auf Grundlage der von der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 empfangenen Ausgabesignale ausgeführt, woraufhin das Bestimmungsergebnis an der Anzeigevorrichtung 30 angezeigt wird.
Der Körperdrucksensor 26 ist schematisch in 4 und 5 gezeigt. In 4 ist der Körperdrucksensor 26, um ihn einfach verständlich darzustellen, durch eine dielektrische Schicht 32 und ein vorderseitiges Basismaterial 34 dargestellt, was nachstehend noch beschrieben wird, während die Druckdetektionsteile 100 schwarz gezeichnet sind.
Der Körperdrucksensor 26 umfasst die dielektrische Schicht 32, vorderseitige Elektroden 01X bis 032X, hinterseitige Elektroden 01Y bis 25Y, vorderseitige Drähte 01x bis 32x, hinterseitige Drähte 01y bis 25y, das vorderseitige Basismaterial 34, ein hinterseitiges Basismaterial 36, einen vorderseitigen Verdrahtungsverbinder 38 und einen hinterseitigen Verdrahtungsverbinder 40. Der vorderseitige Verdrahtungsverbinder 38 und der hinterseitige Verdrahtungsverbinder 40 sind elektrisch mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 verbunden. Obwohl die vorderseitigen Drähte 01x bis 32x, die hinterseitigen Drähte 01y bis 25y, der vorderseitige Verdrahtungsverbinder 38 und der hinterseitige Verdrahtungsverbinder 40 alle in dem Körperdrucksensor 26 angeordnet sind, sind sie in 4 schematisch außerhalb des Körperdrucksensors 26 dargestellt, damit sie gut zu sehen sind.
Die dielektrische Schicht 32, die aus einem Urethanschaumkörper, so beispielsweise einem Elastomer, gefertigt ist, ist eine Lage, deren Form eine rechteckige Platte ist und die eine elastische Verformung erfahren kann. Die dielektrische Schicht 32 ist hinsichtlich der Größe in etwa gleich der oberen Fläche der Matratze 18.
Das vorderseitige Basismaterial 34 besteht aus einem Gummi und weist die Form einer rechteckigen Platte auf. Das vorderseitige Basismaterial 34 ist an der oberen Seite (Vorderseite) der dielektrischen Schicht 32 aufgeschichtet. Das hinterseitige Basismaterial 36 besteht aus einem Gummi und weist die Form einer rechteckigen Platte auf. Das hinterseitige Basismaterial 36 ist an der unteren Seite (Hinterseite) der dielektrischen Schicht 32 aufgeschichtet.
Wie in 5 gezeigt ist, sind die äußere Berandung des vorderseitigen Basismaterials 34 und die äußere Berandung des hinterseitigen Basismaterials 36 derart verbunden, dass das vorderseitige Basismaterial 34 und das hinterseitige Basismaterial 36 miteinander verbunden sind, wodurch eine Tasche gebildet wird. Die dielektrische Schicht 32 ist in der Tasche aufgenommen. Die vier Ecken der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 32 haften punktartig an den vier Ecken der unteren Fläche des vorderseitigen Basismaterials 34 an. Zudem haften die vier Ecken der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 32 punktartig an den vier Ecken der oberen Fläche des hinterseitigen Basismaterials 36 an. Daher ist die dielektrische Schicht 32 in Bezug auf das vorderseitige Basismaterial 34 und das hinterseitige Basismaterial 36 derart positioniert, dass eine Faltenbildung bei Gebrauch vermieden wird. Die dielektrische Schicht 32 kann jedoch, wenn ihre vier Ecken verbunden sind, eine elastische Verformung in horizontaler Richtung (Vorne-Hinten- und Links-Rechts-Richtungen) relativ zu dem vorderseitigen Basismaterial 34 und dem hinterseitigen Basismaterial 36 erfahren.
Eine Gesamtanzahl von 32 vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X ist an der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 32 angeordnet. Die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X sind jeweils derart ausgebildet, dass sie einen Acrylgummi und leitfähiges Karbonschwarz bzw. leitfähigen Ruß beinhalten. Die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X zeigen jeweils die Form eines Bandes bzw. Gurtes und sind derart ausgebildet, dass sie zur flexiblen Expansion und Kontraktion fähig sind. Die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X erstrecken sich jeweils in Seitenrichtung (Links-Rechts-Richtung in 4). Die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X sind separat in vorgeschriebenen Intervallen in Längsrichtung (Aufwärts-Abwärts-Richtung in 4) angeordnet und in etwa zueinander parallel.
Eine Gesamtanzahl von 32 vorderseitigen Drähten 01x bis 32x ist an der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 32 angeordnet. Die vorderseitigen Drähte 01x bis 32x sind jeweils derart ausgebildet, dass sie einen Acrylgummi und Silberpulver beinhalten. Die vorderseitigen Drähte 01x bis 32x weisen jeweils lineare Form auf. Der vorderseitige Verdrahtungsverbinder 38 ist an einer Ecke des vorderseitigen Basismaterials 34 und an dem hinterseitigen Basismaterial 36 angeordnet. Die vorderseitigen Drähte 01x bis 32x verbinden jeweils die jeweiligen Endteile der vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X mit dem vorderseitigen Verdrahtungsverbinder 38.
Eine Gesamtanzahl von 25 hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y ist an der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 32 angeordnet. Die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y sind jeweils derart ausgebildet, dass sie einen Acrylgummi und leitfähiges Karbonschwarz bzw. leitfähigen Ruß aufweisen. Die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y weisen jeweils die Form eines Bandes bzw. Gurtes auf und sind derart ausgebildet, dass sie zu einer flexiblen Expansion und Kontraktion fähig sind. Die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y erstrecken sich jeweils in Längsrichtung (Aufwärts-Abwärts-Richtung in 4). Die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y sind getrennt in vorgeschriebenen Intervallen in Seitenrichtung (in 4 Links-Rechts-Richtung) angeordnet und zueinander in etwa parallel. Damit sind die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X und die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y in einer Matrixanordnung angeordnet, in der sie bei Betrachtung von oben oder unten her zueinander senkrecht sind.
Eine Gesamtanzahl von 25 hinterseitigen Drähten 01y bis 25y ist an der unteren Fläche der dielektrischen Schicht 32 angeordnet. Die hinterseitigen Drähte 01y bis 25y sind jeweils derart ausgebildet, dass sie einen Acrylgummi und Silberpulver beinhalten. Die hinterseitigen Drähte 01y bis 25y weisen jeweils lineare Form auf. Der hinterseitige Verdrahtungsverbinder 40 ist an einer Ecke des vorderseitigen Basismaterials 34 und des hinterseitigen Basismaterials 36 angeordnet. Die hinterseitigen Drähte 01y bis 25y verbinden jeweils die jeweiligen Endteile der hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y mit dem hinterseitigen Verdrahtungsverbinder 40.
Die Mehrzahl der Druckdetektionsteile 100, die für den Körperdrucksensor 26 vorgesehen sind, sind, wie in 4 durch schwarz gezeichnete Rechtecke angedeutet ist, an denjenigen Teilen angeordnet, an denen die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X und die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y in vertikaler Richtung (überlappte Teile) einen Schnitt bilden, sodass diese über die im Wesentlichen gesamte Fläche der dielektrischen Schicht 32 in etwa in regelmäßigen Intervallen in Längsrichtung und Seitenrichtung angeordnet sind. Jeder Druckdetektionsteil 100 beinhaltet einen Teil der vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X, einen Teil der hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y und einen Teil der dielektrischen Schicht 32. Die Gesamtanzahl der angeordneten Druckdetektionsteile 100 ist gleich 800 (= 32 × 25). Bei dem in der Lagebestimmungsvorrichtung 10 durchgeführten Lagebestimmungsverfahren werden, wie nachstehend noch beschrieben wird, die vorderseitigen Elektroden 01X bis 32X und die hinterseitigen Elektroden 01Y bis 25Y als x-Koordinatenwerte beziehungsweise y-Koordinatenwerte verwendet, um so jeden Druckdetektionsteil 100 als Druckdetektionsteil 100 (x, y) zu erfassen. Der Druckdetektionsteil 100, der in 4 am linken und oberen Ende positioniert ist, das an dem Schnittteil der vorderseitigen Elektrode 01X und der hinterseitigen Elektrode 01Y angeordnet ist, wird beispielsweise als Druckdetektionsteil 100 (01, 01) erfasst. Ebenso wird der Druckdetektionsteil 100, der in 4 am rechten und unteren Ende positioniert ist, das an dem Schnittteil der vorderseitigen Elektrode 32X und der hinterseitigen Elektrode 25Y angeordnet ist, als Detektionsteil 100 (32, 25) erfasst.
Wie in 4 gezeigt ist, umfasst die Datenverarbeitungsvorrichtung 28 eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 44, einen ROM (Nur-Lese-Speicher) 46, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 48 und eine Leistungsversorgungsschaltung 50. Der ROM 46 speichert das in 6, 7 und 16 gezeigte Bestimmungsprogramm auf Grundlage des später noch beschriebenen Lagebestimmungsverfahrens, einer Karte bzw. Abbildung, die die Entsprechung zwischen der elektrostatischen Kapazität des von den Druckdetektionsteilen 100 gebildeten Kondensators und dem Körperdruck (Last) angibt, und dergleichen mehr. Der RAM 48 speichert vorübergehend Bestimmungsprogrammberechnungswerte und Ausgabewerte als elektrostatische Kapazität der Detektionsteile 100, die von dem vorderseitigen Verdrahtungsverbinder 38 und dem hinterseitigen Verdrahtungsverbinder 40 eingegeben werden. Darüber hinaus legt die Leistungsversorgungsschaltung 50 eine periodische Rechteckwellenspannung an den Druckdetektionsteilen 100 nacheinander mittels Scannen an. Sodann detektiert die CPU 44 den Körperdruck, der an den Druckdetektionsteilen 100 wirkt, aus der elektrostatischen Kapazität der Druckdetektionsteile 100, die von dem ROM 46 gespeichert werden, auf Grundlage der von dem ROM 46 gespeicherten Karte bzw. Abbildung. Zudem wird dadurch, dass das Bestimmungsergebnis der Berechnung auf Grundlage des Bestimmungsprogramms an die Anzeigevorrichtung 30 gesendet wird, das Bestimmungsergebnis auf Grundlage des Lagebestimmungsverfahrens von der Anzeigevorrichtung 30 gezeigt.
Die Lagebestimmungsvorrichtung 10 mit dieser Struktur ist an der Bodenplatte 16 des Betthauptkörpers 14, wie in 1 gezeigt ist, überlappt. Liegt der Nutzer auf der oberen Matte 20, so wirkt der Körperdruck des Nutzers an der oberen Matte 20 und der Matratze 18, und es wird der Körper des Nutzers an der Bodenplatte 16 des Betthauptkörpers 14, die die den menschlichen Körper tragende Oberfläche bildet, getragen. Im Ergebnis wird an der Mehrzahl der Druckdetektionsteile 100, die in einer Matrixanordnung in der oberen Matte 20 an der Bodenplatte 16 (den menschlichen Körper tragende Oberfläche) angeordnet sind, die Körperlast (Körperdruck) auf Basis der an dem Nutzer wirkenden Schwerkraft ausgeübt.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung der ersten Ausführungsform mit Blick auf das Lagebestimmungsverfahren zum Bestimmen der Lage des Nutzers auf dem Bett 12 mit der Mehrzahl der Druckdetektionsteile 100 der Lagebestimmungsvorrichtung 10. 6 zeigt die Verarbeitungsinhalte, die in der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 der Lagebestimmungsvorrichtung 10 ausgeführt werden. Dieser Prozess wird in jedem vorbeschriebenen Intervall von beispielsweise etwa 0,05 bis 1 s wiederholt durchgeführt.
Die CPU 44 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 ermittelt zunächst die Ausgabewerte als Lastsignale, die von der Gesamtanzahl von 800 Druckdetektionsteilen 100 des Körperdrucksensors 26 ausgegeben werden, siehe S1. Anschließend prüft bei S2 die CPU 44, ob der Nutzer nicht auf der oberen Matte 20 liegt oder ob er auf der oberen Matte 20 liegt. Insbesondere bestimmt die CPU 44, ob die Anzahl der Druckdetektionsteile 100, bei denen man herausgefunden hat, dass der Ausgabewert eines jeden Druckdetektionsteiles 100 aus der Ermittlung bei S1 jenseits einer vorab von dem ROM gespeicherten Kontaktschwelle ist (Kontaktschwelle < Ausgabewert), kleiner als 0,5% der Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile 100 ist. Für den Fall von weniger als 0,5% wird bestimmt, dass der Nutzer nicht dort befindlich ist (JA), und es werden die nachfolgenden Schritte des Lagebestimmungsprozesses zur Beendigung des Prozesses übersprungen. Für den Fall von nicht weniger als 0,5% wird bestimmt, dass der Nutzer auf der oberen Matte 20 befindlich ist (NEIN), und der Prozess geht zu Schritt S3 über. Man beachte, dass die Kontaktschwelle ein Wert ist, durch den man herausfinden kann, dass etwas merklich in Kontakt mit dem Druckdetektionsteil 100 gelangt, und zudem ein Wert ist, der beliebig eingestellt werden kann, um die Druckdetektionsteile 100, die zur Lagebestimmung maßgeblich verwendet werden, voneinander zu unterscheiden. Die Kontaktschwelle ist bei der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise auf 20,0 mmHg eingestellt.
Bei S3 führt die CPU 44 den Druckerfassungszentrumberechnungsschritt durch. Hierbei ist das Druckerfassungszentrum dann akzeptabel, wenn der zentrale Teil der Mehrzahl der Druckdetektionsteile 100 in einem Druckerfassungszustand, in dem ein Druck detektiert wird, von dem Druckerfassungszentrum bestimmt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Druckerfassungszentrum der Schwerpunkt der Mehrzahl der Druckdetektionsteile 100, die Ausgabewerte aufweisen, die nicht kleiner als die Kontaktschwelle sind, berechnet. Insbesondere wird unter Verwendung des Ausgabewertes eines jeden Druckdetektionsteiles 100 aus der Ermittlung bei S1 die Position des Schwerpunktes (Cpx, Cpy) auf Grundlage der nachfolgenden Formel als Koordinatenwert des Druckdetektionsteiles 100 (x, y), der in dem RAM 48 gespeichert werden soll, berechnet. In der nachfolgenden Formel wird, wenn ein beliebiger Druckdetektionsteil 100 (x, y) mit i bezeichnet wird, der Ausgabewert des Druckdetektionsteiles 100 mit pi bezeichnet, der x-Koordinatenwert hiervon wird mit xi bezeichnet, und der y-Koordinatenwert hiervon wird mit yi bezeichnet. Zudem ist die Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile 100 (x, y) mit N bezeichnet, und es wird die Kontaktschwelle mit t bezeichnet. [Ausdruck 1]
Man beachte, dass pi < t, pi = 0 gilt.
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, umfasst bei der vorliegenden Ausführungsform das Druckerfassungszentrumberechnungsmittel in der Lagebestimmungsvorrichtung 10 die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S3.
Bei S4 bestimmt die CPU 44, ob der Nutzer auf der oberen Matte 20 seine Körperposition ändert und ob er nach Änderung seiner Körperposition ruht. Insbesondere werden unter den Schwerpunktpositionen, die man durch Scannen in den letzten drei in dem Speicher 48 gespeicherten Sekunden ermittelt, zwei Schwerpunktpositionen ausgewählt, die die größte Differenz zwischen ihren Koordinatenwerten (um den größten Abstand getrennt) aufweisen, um die Koordinatenwerte (x, y) der beiden Schwerpunkte miteinander zu vergleichen. Ist die Differenz bei beiden x- und y-Koordinatenwerten nicht größer als 1, so wird bestimmt, dass sich der Schwerpunkt nicht bewegt und die Körperpositionsänderung bereits beendet ist (JA), sodass der Prozess zu den Lagebestimmungsschritten von S5 etc. übergeht. Ist demgegenüber die Differenz bei wenigstens einem von dem x-Koordinatenwert und dem y-Koordinatenwert größer als 1, so wird bestimmt, dass sich der Schwerpunkt bei der Körperpositionsänderung bewegt (NEIN), sodass die Lagebestimmungsschritte von S5 etc. übersprungen werden und der Prozess beendet ist.
Bei S5 führt die CPU 44 den Bestimmungszoneneinstellschritt aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden, wie in 8 gezeigt ist, zunächst konzentrische Kreise mit dem Schwerpunkt aus der Ermittlung bei S4 (* in 8) als deren Zentrum, das den Schwerpunkt beinhaltet, gebildet. Die jeweiligen Radien der konzentrischen Kreise sind α, α*1,414, α*1,743, α*2 (α ist eine Konstante). Als Ergebnis werden fünf Bestimmungszonen eingestellt, die eine zentrale Zone 1, die durch den zentralen Kreis definiert ist, periphere ringförmige Zonen 2, 3 und 4, die in der Reihenfolge durch die konzentrischen Kreise um die zentrale Zone 1 definiert sind, und eine Zone 5 um die periphere ringförmige Zone 4 umfassen. Insbesondere weisen bei der vorliegenden Ausführungsform die zentrale Zone 1 und die peripheren ringförmigen Zonen 2 bis 4 Oberflächenabmessungen auf, die zueinander gleich sind. Man beachte, dass der Radius α unter Berücksichtigung der Größe des gesamten Körperdrucksensors 26, der Anordnungsrasterweite der Druckdetektionsteile 100 und dergleichen mehr beliebig eingestellt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Radius α gleich 6 hinsichtlich des Koordinatenwertes des Druckdetektionsteiles 100. Bei den nachfolgenden Erläuterungen sind die zentrale Zone 1 und die peripheren ringförmigen Zonen 2, 3 und 4 jeweils geeignet als Zonen 1, 2, 3 und 4 bezeichnet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, bilden bei der vorliegenden Ausführungsform die CPU 44, der ROM 46 und der RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S5 das Bestimmungszoneneinstellmittel in der Lagebestimmungsvorrichtung 10.
Beim nachfolgenden S6 definiert die CPU 44 Gruppen eines Druckwertbereiches, die bei dem Gruppierungsschritt S7, der nachstehend noch beschrieben wird, verwendet werden sollen. Insbesondere unterteilt die CPU 44 ein Differenzial zwischen einer in dem ROM 46 vorab gespeicherten Kontaktschwelle als minimaler Ausgabewert des Druckdetektionsteiles 100 und maximaler Ausgabewert unter den tatsächlich gemessenen Werten der Druckdetektionsteile 100 aus der Ermittlung bei S1 in fünf gleiche Werte. Damit ermittelt die CPU 44 die Mehrzahl von Gruppen des Druckwertbereiches und definiert diese als Gruppe 1, Gruppe 2, Gruppe 3, Gruppe 4 und Gruppe 5 in aufsteigender Reihenfolge ab der Gruppe mit den kleinsten Werten. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Gruppen des Druckwertbereiches durch Unterteilen des Differenzials zwischen der Kontaktschwelle und dem maximalen Ausgabewert auf diese Weise eingestellt, wodurch eine geeignete Gruppierung des Druckwertbereiches in Abhängigkeit vom Gewicht des Nutzers etc. ermöglicht wird. Damit wird das Problem einer Variation der Lagedetektionsgenauigkeit der Lagebestimmungsvorrichtung 10 infolge einer Differenz beim Gewicht etc. des Nutzers auf vorteilhafte Weise vermieden.
Beim nachfolgenden S7 führt die CPU 44 den Gruppierungsschritt des Gruppierens der Mehrzahl von Druckdetektionsteilen 100 in Gruppen 1 bis 5 des Druckwertbereiches gemäß Definition bei S6 auf Grundlage der jeweiligen Ausgabewerte aller Druckdetektionsteile 100 aus der Ermittlung bei S1 aus. Darüber hinaus führt beim nachfolgenden S8 die CPU 44 den Anzahlberechnungsschritt des Berechnens der jeweiligen Anzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu jeder der Gruppen 1 bis 5 in jeder der Bestimmungszonen 1 bis 5, die bei S6 eingestellt werden, aus. Kurzum, bei der vorliegenden Ausführungsform umfassen das Gruppierungsmittel und das Anzahlberechnungsmittel in der Lagebestimmungsvorrichtung 10 die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S7 und S8.
Beim nachfolgenden S9 führt die CPU 44 den Lagebestimmungsschritt des Bestimmens der Lage des Nutzers auf der oberen Matratze 20 durch. Insbesondere umfasst bei der vorliegenden Ausführungsform das Lagebestimmungsmittel in der Lagebestimmungsvorrichtung 10 die CPU 44, den ROM 46 und den ROM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S5 bis S9.
Im Detail bedeutet dies, dass der Lagebestimmungsschritt entsprechend den in 7 gezeigten Verarbeitungsinhalten, die in dem ROM 46 gespeichert sind, durchgeführt wird. Zunächst führt die CPU 44 einen Bauchlagepositionsbestimmungsschritt bei S21 aus. Insbesondere wird bestimmt, ob sowohl die Anzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu der Gruppe 1 mit den kleinsten Ausgabewerten gehören, wie auch die Anzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu der Gruppe 2 mit den zweitkleinsten Ausgabewerten gehören, größer oder gleich 0,875% (bei dieser Ausführungsform 7 oder mehr) der Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile 100, die an der Bodenplatte 16 des Betts 12 angeordnet sind (800 bei der vorliegenden Ausführungsform) in allen Bestimmungszonen 1 bis 5 sind. Sind die Anzahlen für beide Gruppen größer oder gleich 0,875% der Gesamtanzahl (JA), so stellt die CPU 44 einen Bauchlagepositionsmerker bei S22 auf „ein” und geht zu S30 über, wie nachstehend noch beschrieben wird. Ist die Anzahl für jede Gruppe kleiner als 0,875% der Gesamtanzahl (NEIN), so geht die CPU 44 zu S23 über.
9A zeigt eine Druckverteilungsansicht, wenn der Nutzer tatsächlich auf der oberen Matte 20 in Bauchlage liegt. Bei dieser Ansicht gilt: Je niedriger die Ausgabewerte der Druckdetektionsteile 100 sind, desto dunkler werden die Druckdetektionsteile 100 angezeigt, und je höher die Ausgabewerte sind, desto heller werden die Druckdetektionsteile 100 angezeigt. Die Längsachse gibt die x-Koordinatenwerte der Druckdetektionsteile 100 an, während die Querachse die y-Koordinatenwerte in 9A angibt. Darüber hinaus drücken 9B bis 9F den Druckverteilungszustand, der in 9A gezeigt ist, für jede der Bestimmungszonen 1 bis 5 in Form von Balkengraphen als Anzahlen der Druckdetektionsteile 100, die zu den Gruppen 1 bis 5 gehören, aus. In der Zeichnung bezeichnet die Längsachse die Anzahl, während die Querachse die Gruppennummer angibt. Darüber hinaus drückt 9G den Druckverteilungszustand, der in 9A gezeigt ist, getrennt für jede der Bestimmungszonen 1 bis 5 als Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu den Gnuppen 1 bis 5 gehören, aus. In der Zeichnung gibt die Längsachse die Anzahl an, während die Querachse die Nummer der Bestimmungszonen angibt. Wie aus 9A bis 9G ersichtlich ist, ist in dem Fall, in dem der Nutzer in Bauchlage auf der oberen Matte 20 liegt, in allen Bestimmungszonen 1 bis 5 die jeweilige Anzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu jeder Gruppe 1 und Gruppe 2 gehören, nicht kleiner als 0,875% der Gesamtanzahl (nicht kleiner als 7 bei dieser Ausführungsform), und es ergibt sich, dass die vorbeschriebene Bestimmungsbedingung von S22 erfüllt ist.
Wie sich aus der vorstehenden Erklärung ergibt, umfasst bei der vorliegenden Ausführungsform das Bauchlagepositionsbestimmungsmittel, das in dem Lagebestimmungsmittel beinhaltet ist, die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S21 und S22.
Als Nächstes führt bei S23 die CPU 44 einen Seitenpositionsbestimmungsschritt durch. Insbesondere wird bestimmt, ob die Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu der Gruppe 5 mit den größten Ausgabewerten gehören, größer als die Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu der Gruppe 1 mit den kleinsten Ausgabewerten gehören, ist. Ist die Gesamtanzahl für die Gruppe 5 größer als die Gesamtanzahl für die Gruppe 1 (JA), so geht die CPU 44 zu S24 über. Bei S24 wird in der Situation, in der die Seitenpositionsbestimmungsbedingung erfüllt ist, ein Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsschritt zum Vornehmen einer strengen Unterscheidung zwischen der linken Seitenposition und der rechten Seitenposition durchgeführt. Insbesondere wird bestimmt, ob der y-Koordinatenwert des Druckdetektionsteiles 100 mit dem größten Ausgabewert kleiner oder größer als der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes aus der Berechnung bei S4 ist. Ist er kleiner (JA), so geht die CPU 44 zu S25 über, setzt einen Linksseitenpositionsmerker auf „ein” und geht zu S30 über. Wenn demgegenüber der y-Koordinatenwert des Druckdetektionsteiles 100 mit dem größten Ausgabewert größer als der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes ist (NEIN), geht die CPU 44 zu S26 über, setzt einen Rechtsseitenpositionsmerker auf „ein” und geht zu S30 über.
10A bis 10G zeigen Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wenn der Nutzer tatsächlich auf der oberen Matte 20 in einer linken Seitenpositionslage liegt. Zudem zeigen 11A bis 11G Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wenn der Nutzer tatsächlich auf der oberen Matte 20 in einer rechten Seitenpositionslage liegt. Wie aus 10A bis 10G und 11A bis 11G ersichtlich ist, ist, wenn der Nutzer auf der oberen Matte 20 in einer Seitenposition liegt, die Gesamtanzahl für die Gruppe 5 größer als die Gesamtanzahl für die Gruppe 1, woraus man folgern kann, dass die vorbeschriebene Bestimmungsbedingung von S23 erfüllt ist. Darüber hinaus ist für den Fall der linken Seitenposition von 10A bis 10G der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes (*) kleiner als der y-Koordinatenwert des Druckdetektionsteiles 100 mit dem größten Ausgabewert. Für den Fall der rechten Seitenposition von 11A bis 11G ist der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes (*) größer als der y-Koordinatenwert des Druckdetektionsteiles 100 mit dem größten Ausgabewert. Daher kann gefolgert werden, dass diese zu dem Bestimmungsergebnis von S24 passen.
Wie sich aus der vorstehenden Erklärung ergibt, umfassen bei der vorliegenden Ausführungsform das Seitenpositionsbestimmungsmittel und das Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsmittel, die in dem Lagebestimmungsmittel beinhaltet sind, die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S23 bis S26.
Als Nächstes führt die CPU 44 einen Sitzpositionsbestimmungsschritt bei S27 durch. Insbesondere wird bestimmt, ob die Anzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu der Zone 1 als zentraler Zone gehören, größer oder gleich 60% der Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu allen Gruppen 1 bis 5 gehören, ist. Für den Fall von 60% oder größer (JA) geht die CPU 44 zu S28 über, setzt einen Sitzpositionsmerker auf „ein” und geht zu S30 über. Für den Fall von weniger als 60% (NEIN), geht die CPU 44 zu S29 über, setzt einen Lagepositionsmerker auf „ein” und geht zu S30 über.
12A bis 12G zeigen Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wenn der Nutzer tatsächlich auf der oberen Matte 20 in einer Sitzpositionslage sitzt. Wie aus 12A bis 12G ersichtlich ist, ist, wenn der Nutzer auf der oberen Matte 20 in einer Sitzpositionslage sitzt, die Anzahl der Druckdetektionsteile 100 in der Zone 1 größer oder gleich 60% der Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100 für beliebige Gruppen 1 bis 5, woraus man folgern kann, dass die vorbeschriebene Bestimmungsbedingung von S27 erfüllt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Sitzpositionsbestimmungsmittel, das in dem Lagebestimmungsmittel beinhaltet ist, die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S27 und S28.
Hierbei wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Rückenlagepositionsmerker auf „ein” gesetzt, ohne den Rückenlagepositionsbestimmungsschritt bei S29 durchzuführen. Dies rührt daher, dass in dem Fall, in dem keine der Bedingungen des Bauchlagepositionsbestimmungsschrittes von S21, des Seitenlagepositionsbestimmungsschrittes von S23 und des Sitzendpositionsbestimmungsschrittes von S27 erfüllt sind, die verbleibende Lage nur die Rückenlageposition sein kann, wodurch es möglich wird, die Lage sogar dann als Rückenlageposition zu bestimmen, wenn der Rückenlagepositionsbestimmungsschritt ausgelassen wird. Dies macht den Lagebestimmungsschritt effizienter. Man beachte, dass es bei S29 selbstredend möglich ist, den Rückenlagepositionsbestimmungsschritt wie bei S43 in 16, was nachstehend noch beschrieben wird, zu Prüfzwecken durchzuführen.
13A bis 13G zeigen Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wobei der Nutzer hier tatsächlich auf der oberen Matte 20 in Rückenlagepositionslage liegt. Das Merkmal hinsichtlich der Druckverteilung für die Rückenlageposition wird nachstehend bei der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Anschließend führt die CPU 44 einen Endpositionsbestimmungsschritt bei S30 durch. Insbesondere wird bestimmt, ob der Schwerpunkt aus der Berechnung bei S4 in einer Spalte positioniert ist, die in einem Bereich von 30% oder kleiner vom Ende her in der Matrixanordnung der Mehrzahl von Druckdetektionsteilen 100 befindlich ist. Dies bedeutet, dass dann, wenn der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes in den y-Koordinatenwerten entsprechend den Spalten von innerhalb 30% vom Ende her beinhaltet ist, gefolgert werden kann, dass die Lage die Endposition ist, in der der Nutzer am Ende der oberen Matte 20 positioniert ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind bei der Matrixanordnung der Druckdetektionsteile 100 die y-Koordinatenwerte gleich 1 bis 25. Wenn daher der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes entweder in dem Bereich von 1 bis 7 oder in dem Bereich von 19 bis 25 beinhaltet ist, wird bestimmt, dass die Lage die Endposition ist (JA), und der Prozess geht zu S31 über. Wenn demgegenüber der y-Koordinatenwert des Schwerpunktes weder in dem Bereich von 1 bis 7, noch in dem Bereich von 19 bis 25 beinhaltet ist, wird bestimmt, dass die Lage nicht die Endposition ist (NEIN), und es wird der Lagebestimmungsschritt beendet.
Wird die Lage bei S30 als Endposition bestimmt und geht der Prozess zu S31 über, so prüft die CPU 44, ob der Sitzpositionsmerker auf „ein” gesetzt ist. Dies bedeutet, dass in einem Fall, in dem der Nutzer am Ende der oberen Matte 20 positioniert ist, dann, wenn der Nutzer in der Sitzposition verweilt, dieser als am Ende der oberen Matte 20 sitzend betrachtet wird. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass kein Risiko besteht, dass der Nutzer im Schlaf vom Bett 12 vom Ende der oberen Matte 20 herunterfällt. Ist der Sitzpositionsmerker bei S31 auf „ein” gesetzt (JA), so setzt die CPU 44 den Sitzpositionsmerker auf „aus” und setzt den Endsitzpositionsmerker auf „ein”, anstatt den Lagebestimmungsschritt zu beenden. Ist demgegenüber der Sitzpositionsmerker bei S31 gleich „aus” (NEIN), so liegt der Nutzer auf der oberen Matte 20 in einer beliebigen Lage von der Rückenlageposition, der Bauchlageposition, der rechten Seitenposition und der linken Seitenposition. Daher kann bestimmt werden, dass für den Nutzer das Risiko besteht, von dem Bett 12 vom Ende der oberen Matratze 20 herunterzufallen. Entsprechend geht in diesem Fall die CPU 44 zu S33 über, setzt einen Fallrisikomerker auf „ein” und beendet den Lagebestimmungsschritt.
14A bis 14G zeigen Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wenn der Nutzer tatsächlich in einer linken Seitenpositionslage und in der Endposition ist, wo der Schwerpunkt (*) hin zum Ende der oberen Matte 20 vorbelastet ist. In diesem Zustand sind in dem Lagebestimmungsschritt der Linksseitenpositionsmerker und der Fallrisikomerker auf „ein” gesetzt. 15A bis 15G zeigen Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wenn der Nutzer tatsächlich auf der oberen Matte 20 in der Sitzpositionslage und in der Endposition ist, wo der Schwerpunkt (*) hin zum Ende der oberen Matte 20 vorbelastet ist. In diesem Zustand ist in dem Lagebestimmungsschritt der Endsitzpositionsmerker auf „ein” gestellt.
Wie sich aus der vorstehenden Erklärung ergibt, umfasst bei dieser Ausführungsform das Endpositionsbestimmungsmittel, das in dem Lagebestimmungsmittel beinhaltet ist, die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S30 bis S33.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, geht, nachdem der Lagebestimmungsschritt entsprechend dem Flussdiagramm von 7 beendet worden ist, die CPU 44 zu S10 in dem Flussdiagramm von 6 über und überträgt Information darüber, dass Merker auf „ein” gesetzt sind, an die Anzeigevorrichtung als Bestimmungsergebnissignale. Dies ermöglicht, dass die Anzeigevorrichtung 30 eines von „Rückenlageposition”, „Bauchlageposition”, „linke Seitenposition”, „rechte Seitenposition”, „Sitzposition” und „Sitzendposition” als Lagebestimmungsergebnis anzeigt. Für den Fall der „Rückenlageposition”, der „Bauchlageposition”, der „linken Seitenposition” oder der „rechten Seitenposition” kann zusätzlich das „bestehende Risiko des Herunterfallens” angezeigt werden. Anschließend geht die CPU 44 zu S11 über, setzt die Merker zurück und beendet den Prozess.
Bei der Lagebestimmungsvorrichtung 10 und dem Lagebestimmungsverfahren entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird ein vollständig neues Verfahren verwendet, das in der Vergangenheit nie verwendet worden ist und das beinhaltet: das Druckerfassungszentrumberechnungsmittel (Schritt) zum Detektieren des Schwerpunktes, der das Druckerfassungszentrum der Mehrzahl von Druckdetektionsteilen 100 ist, das Bestimmungszoneneinstellmittel (Schritt) zum Einstellen der Bestimmungszonen 1 bis 5 um den Schwerpunkt und das Lagebestimmungsmittel (Schritt) zum Bestimmen der Lage auf Grundlage der Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile 100 in den Bestimmungszonen 1 bis 5. Im Gegensatz zur herkömmlichen Lagebestimmungsvorrichtung wird daher die Lagebestimmung nie in Abhängigkeit von der festen Orientierung der Vorrichtung selbst ausgeführt, weshalb sogar in einem Fall, in dem der Nutzer geneigt zur Längsrichtung der oberen Matte 20 liegt, die Lagebestimmung unter Beibehaltung der gewünschten Detektionsgenauigkeit durchgeführt werden kann.
Darüber hinaus ist es möglich, Angaben über die „Rückenlageposition”, die „Bauchlageposition”, die „linke Seitenposition”, die „rechte Seitenposition”, die „Sitzposition” und die „Endsitzposition” unter Verwendung eines einfachen Verfahrens des Bestimmens dessen zu machen, ob die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile 100, die um den Schwerpunkt eingestellt sind, dem jeweiligen Bestimmungskriterium für jede Lage entspricht. Daher ist es möglich, eine Unterscheidung der Lagen einfacher und eindeutiger als bei dem herkömmlichen Lagebestimmungsverfahren vorzunehmen, bei dem eine Anzahl von vorab vorbereiteten Lagemodellen gespeichert wird, um eine Beurteilung unter Verwendung einer Korrelationsfunktion der tatsächlich gemessenen Lageverteilungen und der Lagemodelle vorzunehmen.
Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl der Bestimmungszonen 1 bis 5 in der Form eingestellt, in der der Schwerpunkt im Zentrum angeordnet ist. Bei der Bestimmung der Lage des Nutzers ist es einfach, die Merkmale für jede Lage in dem peripheren Bereich mit dem Schwerpunkt, der das in dem Zentrum angeordnete Druckerfassungszentrum ist, schnell zu erfassen. Durch Einstellen der Bestimmungszonen 1 bis 5 kann bei der vorliegenden Ausführungsform daher die Lagebestimmungsgenauigkeit auf noch vorteilhaftere Weise verbessert werden. Darüber hinaus sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmungszonen 1 bis 5 in einem konzentrischen Kreismuster befindlich, und es sind die Bestimmungszonen 1 bis 4 derart eingestellt, dass sie dieselbe Oberflächenabmessung aufweisen. Entsprechend wird es möglich, die Merkmale für jede Lage in Abhängigkeit von der Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile 100 sogar mit noch höherer Genauigkeit unabhängig davon schnell zu erfassen, in welcher Richtung der Nutzer auf der oberen Matte 20 liegt.
Darüber hinaus wird es möglich, die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der vielen Druckdetektionsteile 100 durch das Gruppierungsmittel (Schritt) schnell zu erfassen, wodurch die Lagebestimmung effizient durchgeführt wird.
Zudem können das Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsmittel (Schritt) und das Endpositionsbestimmungsmittel (Schritt) unter Verwendung des Schwerpunktes, der in dem Bestimmungszoneneinstellmittel erforderlich ist, effizient zum Einsatz kommen, wodurch die Vorrichtung und das Verfahren vereinfacht werden und deren Effizienz verbessert wird.
Als Nächstes wird entsprechend 16 der Lagebestimmungsschritt, der bei der Lagebestimmungsvorrichtung und dem Lagebestimmungsverfahren zum Einsatz kommt, bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Unterschied zur ersten Ausführungsform lediglich in den spezifischen Prozeduren des in 16 gezeigten Lagebestimmungsschrittes zu finden, während die andere Merkmale gleich denjenigen bei der ersten Ausführungsform sind, weshalb Erläuterungen hierzu unterbleiben.
Kurzum, es werden bei der zweiten Ausführungsform die in 16 gezeigten Lagebestimmungsprozeduren bei S9, wie in 6 dargestellt ist, durchgeführt. Der Lagebestimmungsschritt dieser Ausführungsform weist eine einfache Form auf, die nur bei einer Bestimmung hinsichtlich der „Rückenlageposition” und der „Seitenposition” gilt. Zunächst führt bei S41 die CPU 44 den Seitenpositionsbestimmungsschritt aus. Insbesondere bestimmt wie bei S23 der ersten Ausführungsform dann, wenn die Gesamtanzahl für Gruppe 5 größer als die Gesamtanzahl für Gruppe 1 ist (JA), die CPU 44 die Lage als Seitenposition, geht zu S42 über und setzt den Seitenpositionsmerker auf „ein”, um so den Lagebestimmungsschritt zu beenden.
Ist die Gesamtanzahl für Gruppe 5 nicht größer als die Gesamtanzahl für Gruppe 1 (NEIN), so geht die CPU 44 zu S43 über und führt den Rückenlagepositionsbestimmungsschritt durch. Insbesondere wird bei S43 bestimmt, ob die Druckdetektionsteile 100 in allen Gruppen 1 bis 5 detektiert werden und die Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu der Gruppe 5 mit den größten Ausgabewerten gehören, im Vergleich zu jeder Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100, die zu allen anderen Gruppen 1 bis 4 gehören, am kleinsten ist. Ist die Bedingung erfüllt (JA), so geht die CPU 44 zu S44 über, setzt den Rückenlagepositionsmerker auf „ein” und beendet den Lagebestimmungsschritt. Ist die Bedingung nicht erfüllt (NEIN), so bestimmt die CPU 44, dass die Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile 100 weder der Rückenlageposition noch der Seitenposition entspricht, und beendet den Lagebestimmungsschritt, wobei beide Merker auf „aus” gesetzt werden.
13A bis 13G zeigen Ansichten entsprechend 9A bis 9G, wenn der Nutzer tatsächlich auf der oberen Matte 20 in Rückenlageposition liegt. Wie aus 13G ersichtlich ist, kann man folgern, dass dann, wenn der Nutzer auf der oberen Matte 20 in Rückenlageposition liegt, die Druckdetektionsteile 100 in allen Gruppen 1 bis 5 detektiert werden und die Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100 in Gruppe 5 im Vergleich zu jeder Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile 100 aller Gruppen 1 bis 4 am kleinsten ist, sodass die vorbeschriebene Bestimmungsbedingung von S43 erfüllt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Rückenlagepositionsbestimmungsmittel, das in dem Lagebestimmungsmittel beinhaltet ist, die CPU 44, den ROM 46 und den RAM 48 der Datenverarbeitungsvorrichtung 28 sowie S43 und S44.
Vorstehend sind mehrere Ausführungsformen der Lagebestimmungsvorrichtung 10 und des Lagebestimmungsverfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Gleichwohl ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezifischen Beschreibungen beschränkt. So kann beispielsweise, obwohl der Schwerpunkt als Druckerfassungszentrum bei der vorbeschriebenen Ausführungsform Verwendung findet, stattdessen auch das Zentrum der Oberflächenabmessungen aus der Berechnung durch die Koordinatenwerte (x, y) der Mehrzahl der Druckdetektionsteile 100, durch die der Druck detektiert wird, verwendet werden. Sogar in einem derartigen Fall kann der zentrale Teil der Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, durch die der Druck detektiert wird, allgemein bestimmt werden, und es zeigt sich bei der Lagebestimmung derselbe Effekt wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform.
Das Zentrum der Oberflächenabmessungen (Cax, Cay) als Druckerfassungszentrum wird als Koordinatenwert (x, y) des Druckdetektionsteiles 100 auf Grundlage der nachfolgenden Formel berechnet. Man beachte, dass in dem Fall, in dem ein beliebiger Druckdetektionsteil 100 (x, y) in der nachfolgenden Formel gleich i ist, der Ausgabewert des Druckdetektionsteiles 100 mit pi bezeichnet wird, der x-Koordinatenwert hiervon mit xi bezeichnet wird, und der y-Koordinatenwert hiervon mit yi bezeichnet wird. Darüber hinaus wird die Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile 100 (x, y) mit N bezeichnet, die Kontaktschwelle wird mit t bezeichnet, und die Anzahl der Druckdetektionsteile 100 (x, y) mit Ausgabewerten, die nicht kleiner als die Kontaktschwelle sind, wird mit n bezeichnet. [Ausdruck 2]
Man beachte, dass gilt:
Zudem sind die Anzahl, die Größe, die Form und dergleichen der Bestimmungszonen, die in dem Bestimmungszoneneinstellmittel (Schritt) eingestellt werden, nicht auf diejenigen bei der vorbeschriebenen Ausführungsform beschränkt, sondern können beliebig in Abhängigkeit von den Inhalten der Lagebestimmung, der Anzahl oder Anordnungsformen der Druckdetektionsteile 100 und dergleichen mehr eingestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Bestimmungszone einzustellen, und es ist zudem möglich, eine Mehrzahl von Bestimmungszonen einzustellen. Darüber hinaus sind die Formen der zentralen Zone 1 und der peripheren ringförmigen Zonen 2 bis 4 nicht auf konzentrische Kreise beschränkt, sondern können auch konzentrische Rechtecke oder dergleichen sein. Zudem können die Oberflächenabmessungen der Bestimmungszonen je nach Notwendigkeit selbstredend auch voneinander verschieden sein.
Das Lagebestimmungsmittel (Schritt) ist zudem akzeptabel, solange es beinhaltet: ein Bestimmungsmittel (Schritt) für wenigstens eine Lage, wobei das Lagebestimmungsmittel (Schritt) beliebig nach Bedarf ausgebildet sein kann. So kann das Lagebestimmungsmittel (Schritt) beispielsweise derart aufgebaut sein, dass es alle von der „Rückenlageposition”, der „Bauchlageposition, der „linken Seitenposition”, der „rechten Seitenposition”, der „Sitzposition” und der „Endposition” wie bei der ersten Ausführungsform beinhaltet. Zudem kann das Lagebestimmungsmittel (Schritt) derart aufgebaut sein, dass es nur die Rückenlagepositionsbestimmung und die Seitenlagepositionsbestimmung wie bei der zweiten Ausführungsform beinhaltet. Zudem ist es möglich, das Lagebestimmungsmittel (Schritt) derart auszugestalten, dass es nur die Bauchlagepositionsbestimmung beinhaltet, um ein Risiko dahingehend, dass ein Baby erstickt, und ähnliches, zu vermeiden.
Darüber hinaus kann die Mehrzahl der Druckdetektionsteile unter Verwendung der Druckdetektionsteile 100, die in dem Körperdrucksensor 26 wie bei dieser Ausführungsform beinhaltet sind, vorgesehen sein. Zudem können die Druckdetektionsteile derart aufgebaut sein, dass eine Mehrzahl von Drucksensoren etc. unabhängig voneinander in einer Matrixanordnung angeordnet ist. Darüber hinaus ist es bei der Struktur der Druckdetektionsteile möglich, eine beliebige Struktur zu verwenden, darunter einen Kapazitanztyp, einen Dehnungsmessstreifen, eine Lastzelle und dergleichen, vorausgesetzt, dass der Kontaktdruck mit dieser Struktur gemessen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: zentrale Zone
2 bis 4: periphere ringförmige Zone
5: Zone
10: Lagebestimmungsvorrichtung
12: Bett (Liegestätte)
16: Bodenplatte (menschlichen Körper tragende Oberfläche)
28: Datenverarbeitungsvorrichtung
30: Anzeigevorrichtung
100: Druckdetektionsteil

Claims

Lagebestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Lage eines Nutzers mit einer Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, die in einer Matrixanordnung an einer einen menschlichen Körper tragenden Oberfläche einer Liegestätte angeordnet sind, wobei die Lagebestimmungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: ein Druckerfassungszentrumberechnungsmittel zum Berechnen eines Druckerfassungszentrums der Druckdetektionsteile auf Grundlage von Ausgabewerten der Druckdetektionsteile; ein Bestimmungszoneneinstellmittel zum Einstellen von wenigstens einer Bestimmungszone um das berechnete Druckerfassungszentrum; und ein Lagebestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage auf Grundlage einer Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone.
Lagebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bestimmungszoneneinstellmittel die wenigstens eine Bestimmungszone einstellt, die eine Mehrzahl von Bestimmungszonen umfasst, die eine zentrale Zone einschließlich des Druckerfassungszentrums und wenigstens eine periphere ringförmige Zone, die die zentrale Zone umgibt, beinhalten.
Lagebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zentrale Zone und die periphere ringförmige Zone in einem konzentrischen kreisförmigen Muster angeordnet sind.
Lagebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zentrale Zone und die periphere ringförmige Zone Oberflächenabmessungen aufweisen, die zueinander gleich sind.
Lagebestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lagebestimmungsmittel umfasst: ein Gruppierungsmittel zum Gruppieren der Druckdetektionsteile in eine Mehrzahl von Gruppen auf Grundlage der jeweiligen Ausgabewerte und ein Anzahlberechnungsmittel zum Berechnen einer Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu jeder Gruppe in jeder Bestimmungszone gehören.
Lagebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Gruppierungsmittel die Gruppen mit einer Mehrzahl von Druckwertbereichen definiert, die man durch Unterteilen eines Differenzials zwischen einem vorab für die Druckdetektionsteile eingestellten minimalen Ausgabewert und einem tatsächlich von den Druckdetektionsteilen gemessenen maximalen Ausgabewert in eine Mehrzahl von gleichen Werten erhält.
Lagebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: das Gruppierungsmittel die Druckdetektionsteile in wenigstens drei Gruppen klassifiziert, das Bestimmungszoneneinstellmittel die wenigstens eine Bestimmungszone einstellt, die eine Mehrzahl von Bestimmungszonen umfasst, die eine zentrale Zone einschließlich des Druckerfassungszentrums und wenigstens zwei periphere ringförmige Zonen, die die zentrale Zone in einem konzentrischen Muster umgeben, beinhalten, und das Lagebestimmungsmittel wenigstens eines der nachfolgenden Bestimmungsmittel beinhaltet: ein Seitenpositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Seitenposition, wenn eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, größer als eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, ist; ein Rückenlagepositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Rückenlageposition, wenn die Druckdetektionsteile in allen Gruppen detektiert werden und eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, im Vergleich zu jeder Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu anderen Gruppen gehören, am kleinsten ist; ein Sitzpositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Sitzposition, wenn eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der zentralen Zone gehören, nicht kleiner als 60% einer Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu allen Gruppen gehören, ist; ein Bauchlagepositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Bauchlageposition, wenn in jeder Bestimmungszone sowohl eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, wie auch eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit zweitkleinsten Ausgabewerten gehören, nicht kleiner als 0,875% einer Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile, die an der den menschlichen Körper tragenden Oberfläche angeordnet sind, sind; und ein Endpositionsbestimmungsmittel zum Bestimmen der Lage als Endposition, wenn das Druckerfassungszentrum in einer Spalte positioniert ist, die in einem Bereich von 30% oder kleiner von einem Ende in der Matrixanordnung der Druckdetektionsteile befindlich ist.
Lagebestimmungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Seitenpositionsbestimmungsmittel des Weiteren umfasst: ein Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsmittel zum Vornehmen einer strengen Unterscheidung zwischen einer linken Seitenposition und einer rechten Seitenposition auf Grundlage einer Position des Druckdetektionsteiles mit dem maximalen Ausgabewert in einer Reihenrichtung in Bezug auf das Druckerfassungszentrum.
Lagebestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Druckerfassungszentrum ein Schwerpunkt ist, den man durch die Ausgabewerte der Druckdetektionsteile erhält, durch die die Ausgabewerte, die nicht kleiner als ein bestimmter Wert sind, detektiert werden.
Lagebestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Druckerfassungszentrum ein Zentrum von Oberflächenabmessungen der Druckdetektionsteile ist, durch die die Ausgabewerte, die nicht kleiner als ein bestimmter Wert sind, detektiert werden.
Lagebestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Lage eines Nutzers mit einer Mehrzahl von Druckdetektionsteilen, die in einer Matrixanordnung an einer einen menschlichen Körper tragenden Oberfläche einer Liegestätte angeordnet sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: einen Druckerfassungszentrumberechnungsschritt des Berechnens eines Druckerfassungszentrums der Druckdetektionsteile auf Grundlage von Ausgabewerten der Druckdetektionsteile; einen Bestimmungszoneneinstellschritt des Einstellens von wenigstens einer Bestimmungszone um das berechnete Druckerfassungszentrum; und einen Lagebestimmungsschritt des Bestimmens der Lage auf Grundlage einer Verteilungsbedingung der Ausgabewerte der Druckdetektionsteile innerhalb der Bestimmungszone.
Lagebestimmungsverfahren nach Anspruch 11, wobei der Lagebestimmungsschritt umfasst: einen Gruppierungsschritt des Gruppierens der Druckdetektionsteile in eine Mehrzahl von Gruppen auf Grundlage der jeweiligen Ausgabewerte und einen Anzahlberechnungsschritt des Berechnens einer Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu jeder Gruppe in jeder Bestimmungszone gehören.
Lagebestimmungsverfahren nach Anspruch 12, wobei: der Gruppierungsschritt die Druckdetektionsteile in wenigstens drei Gruppen klassifiziert, der Bestimmungszoneneinstellschritt die wenigstens eine Bestimmungszone einstellt, die eine Mehrzahl von Bestimmungszonen umfasst, die eine zentrale Zone einschließlich des Druckerfassungszentrums und wenigstens zwei periphere ringförmige Zonen, die die zentrale Zone in einem konzentrischen Muster umgeben, beinhalten, und der Lagebestimmungsschritt wenigstens einen der nachfolgenden Bestimmungsschritte beinhaltet: einen Seitenpositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Seitenposition, wenn eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, größer als eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, ist; einen Rückenlagepositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Rückenlageposition, wenn die Druckdetektionsteile in allen Gruppen detektiert werden und eine Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit größten Ausgabewerten gehören, im Vergleich zu jeder Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu anderen Gruppen gehören, am kleinsten ist; einen Sitzpositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Sitzposition, wenn eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der zentralen Zone gehören, nicht kleiner als 60% einer Gesamtanzahl der Druckdetektionsteile, die zu allen Gruppen gehören, ist; einen Bauchlagepositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Bauchlageposition, wenn in jeder Bestimmungszone sowohl eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit kleinsten Ausgabewerten gehören, wie auch eine Anzahl der Druckdetektionsteile, die zu der Gruppe mit zweitkleinsten Ausgabewerten gehören, nicht kleiner als 0,875% einer Gesamtanzahl aller Druckdetektionsteile, die an der den menschlichen Körper tragenden Oberfläche angeordnet sind, sind; und einen Endpositionsbestimmungsschritt des Bestimmens der Lage als Endposition, wenn das Druckerfassungszentrum in einer Spalte positioniert ist, die in einem Bereich von 30% oder kleiner von einem Ende in der Matrixanordnung der Druckdetektionsteile befindlich ist.
Lagebestimmungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der Seitenpositionsbestimmungsschritt des Weiteren umfasst: einen Links-Rechts-Seitenpositionsstrengunterscheidungsschritt des Vornehmens einer strengen Unterscheidung zwischen einer linken Seitenposition und einer rechten Seitenposition auf Grundlage einer Position des Druckdetektionsteiles mit einem maximalen Ausgabewert in einer Reihenrichtung in Bezug auf das Druckerfassungszentrum.