JP2005528139A - 病院ベッド制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、病院ベッドに係わる。
【解決手段】病院ベッド（１０）は、患者（４２）の体重を検出するよう構成された力センサ（２４）又は重量計装置を含む。

Description

本発明は、病院ベッドに関し、特に、力または荷重センサを有する病院ベッドに関する。

この出願は、２００２年９月６日に出願された米国仮出願第６０／４０８，６９８号、２００２年１２月２３日に出願された米国仮出願第６０／４３６，２８９号、及び２００２年３月１８日に出願された米国仮出願第６０／３６５，２９５号に関連する。前記仮出願の開示の全てを本願に援用する。

ベッドが患者の体重を介護者に自動的に提供する重量計を有することは公知である。様々な形式の重量計が知られている。例えば、特許文献１〜９を参照されたい。特許文献１〜９の開示の全てを本願に援用する。これらの重量計は、患者がベッドを離れることなく、介護者が患者の体重を測定することを可能にする。一部のベッドは、その下に荷重セルが配置された荷重枠が組み込まれている。
米国特許第６２０８２５０号明細書 米国特許第５８５９３９０号明細書 米国特許第５１７３９７７号明細書 米国特許第４９６１４７０号明細書 米国特許第４２８１７３０号明細書 米国特許第４９５３２４４号明細書 米国特許第４７９３４２８号明細書 米国特許第５２６９３８８号明細書 米国特許第５２７９０１０号明細書

多くの病院ベッドは、様々な治療目的に合わせて患者の頭、脚、及び足の相対的な位置決めまたは持ち上げのために患者支持台が折り曲げ可能となっている。また、多くの病院ベッドは、患者支持台を通常水平姿勢から頭を下または上にした傾斜姿勢、いわゆるトレンデレンブルグ体位および逆トレンデレンブルグ体位、へと調整が可能である。ベッド重量計の荷重セル等のいくつかの力センサは、静止ベース枠ではなく、ベッドの可動枠に装着されている。このような実施形態では、可動枠が傾斜していると、荷重の方向が体重計の荷重セルに対して垂直ではないため、患者の体重測定値は不正確となる。

また、加圧空気マットレスを備える病院ベッドも一般的である。マットレス圧を最適化することで、患者はより快適と感じる。また、最適なマットレス圧は患者にかかる接触圧を減少させ、従って、床ずれと長期間ベッドに寝たきりであることに伴う他の問題の可能性を減らす。患者のサイズと体重は、最適なマットレス圧を決定するための代表的な要因である。このため、一部の病院ベッドは、いくつかの体重範囲とそのそれぞれのマットレス圧をプログラムされた制御部を備える。これらのシステムでは、介護者が、手で患者の体重を入力するか、又は体重範囲に対応するボタンを押し、そして、前記制御部は、体重設定に基づいて空気マットレスの所定の圧力を維持する。しかし、そのようなベッドは介護者が患者の体重を知っていて、手でその体重を入力することを要求する。

本発明の例としての実施形態は、少なくとも１方向における可動枠の傾斜角度を決定し、力センサによって測定された力を補正し、補正された体重を生成するシステムを提供する。従って、ベッドの可動枠が非水平に傾斜している場合でも、本システムは正確な体重表示を提供する。

本発明の別の例としての実施形態は、力センサまたは他の重量計装置で検出した患者の体重に基づいて、患者支持体の膨出部の圧力を自動的に調整する制御システムを提供する。

本発明の別の例としての実施形態によれば、患者を支える装置が提供される。患者は重力により加速され垂直方向の荷重を生成する質量を有する。前記荷重は、第１の大きさと前記荷重の方向に対して角度を成す第１の方向とを有する第１の力ベクトルと、第２の大きさと前記第１の方向に垂直な第２の方向を有する第２の力ベクトルとを含む成分力の和と見なすことができる。前記装置は、制御信号を受信し、該制御信号に応答して圧縮可能な媒体を供給するよう構成された供給器と、前記圧縮可能な媒体を受け取るために前記供給器と結合され、前記圧縮可能な媒体によって加圧されるよう構成された膨出部を含む患者支持体と、前記患者支持体の膨出部内の圧力に曝されるように前記膨出部に結合され、前記圧力に応答して圧力信号を生成するよう構成された圧力センサと、前記第１の力ベクトルの第１の大きさを検出するよう配置され、前記第１の大きさに応答して力信号を生成するよう構成された力センサと、前記圧力信号を受信するために前記圧力センサに結合され、前記力信号を受信するために前記力センサに結合され、前記圧力信号と前記力信号に応答して前記制御信号を生成するよう構成された制御部とを備える。

本発明の別の例としての実施形態によれば、患者支持体上の患者を支える方法が提供される。その方法は、制御信号に応答して圧縮可能な媒体を用いて前記患者支持体の少なくとも一部を加圧することと、前記患者支持体内の圧縮可能な媒体の圧力に応答して圧力信号を生成することと、前記患者支持体上の患者の体重を測定することと、前記圧力信号と測定された患者体重に応答して前記制御信号を生成することとを含む。

本発明の別の例としての実施形態によれば、患者を支える装置が提供される。その装置は、基台と、枠と、前記枠に結合された患者支持体と、前記基台と前記枠に結合され、前記患者支持体の第２端に対して前記患者支持体の第１端を選択的に持ち上げるよう構成された持ち上げ機構と、前記患者支持体に結合され、検出された力に応答して力信号を生成するよう構成された力センサと、前記枠と前記患者支持体のうちの１つに結合され、力センサの角度に応答して角度信号を生成するよう構成された角度センサと、前記角度信号を受信するために前記角度センサに結合され、前記力信号を受信するために前記力センサに結合され、前記角度信号と前記力信号に応答して体重信号を生成するよう構成された制御部と、前記体重信号を受信するために前記制御部に結合され、前記体重信号に基づいて患者の体重を表示するよう構成された出力デバイスとを備える。

本発明の別の例としての実施形態によれば、患者支持体上の患者を支える方法が提供される。患者支持体は第１端と第２端を有する。患者は、重力により加速され垂直方向の荷重を生成する質量を有する。前記荷重は、第１の大きさを有し前記荷重の方向に対して角度を成す第１の方向の第１の力ベクトルと、第２の大きさを有し前記第１の方向に垂直な第２の方向の第２の力ベクトルとを含む成分ベクトル力の和と見なすことができる。前記方法は、前記患者支持体上の前記患者を支えるステップと、前記患者支持体の前記第２端に対して前記第１端を選択的に持ち上げるステップと、前記患者支持体の角度を測定するステップと、前記第１の力ベクトルの前記角度と前記第１の大きさに応答して体重信号を生成するステップと、前記体重信号の表示を提供するステップとを備える。

本発明の別の例としての実施形態によれば、少なくとも１つの流体で満たされた領域を有する患者支持体上の患者を支える方法が提供される。その方法は、流体で満たされた前記領域内の実際の圧力を検出するステップと、前記患者支持体上の患者の体重を測定するステップと、流体で満たされた前記領域内の前記実際の圧力と前記測定された患者体重に基づく前記領域の最適な圧力とを比較するステップと、前記患者体重に基づいて、必要であれば、流体で満たされた前記領域内の圧力を調整するステップとを備える。

本発明の別の例としての実施形態によれば、可動の患者支持体上の患者の体重を決定する方法が提供される。その方法は、前記患者の体重値を決定する重量計を設けるステップと、前記患者支持体の角度を決定するステップと、前記患者支持体の前記角度に基づいて、前記重量計によって検出された前記体重値を補正するステップとを備える。

本発明の別の例としての実施形態は、患者支持体のクッション又は部分の圧力を決定し、設定する方法を提供する。その方法は、前記患者支持体の座部分に働く力を測定するステップと、前記患者支持体の頭部分が水平に対してなす角度を測定するステップと、座部力測定値と頭部分角度測定値から患者体重を計算するステップと、前記計算した患者体重に基づいて前記各部分の基本圧力値を決定し、決定した基本圧力値を前記各部分の圧力に設定するステップとを備える。

本発明の別の例としての実施形態は、患者支持体のクッション又は部分の圧力を決定し、設定する方法を提供する。その方法は、前記患者支持体の座部分に働く力を測定するステップと、前記患者支持体の頭部分が水平に対してなす角度を測定するステップと、前記ステップで測定された力測定値及び角度測定値を、比較表の一組の所定値と比較するステップと、前記比較表から患者の体重を決定するステップと、前記決定した患者の体重に基づいて前記患者支持体の前記各部分の基本圧力値を決定するステップと、前記患者支持体の前記各部分の基本圧力を前記決定した基本圧力値となるよう設定するステップとを備える。

本発明の別の例としての実施形態は、患者支持体を設ける。その患者支持体は、枠と、互いに角度回転可能に結合された頭部分と座部分と足部分とを含む、前記枠によって支えられた台と、頭部分と座部分と足部分とを含む、前記台上に支えられた膨出するマットレスと、前記マットレスの座部分に働く力を検知するよう構成された力センサと、前記台の頭部分の水平に対する角度を検知するよう構成された角度センサと、前記力センサと前記角度センサから入力を受信し、該入力に応答して患者支持体上の患者の体重を決定し、更に前記マットレスの前記各部分の基本圧力を決定するよう構成された制御部とを備える。

本発明の別の例としての実施形態は、少なくとも１つの流体で満たされた領域を有する患者支持体を制御する方法を提供する。その方法は、流体で満たされた前記領域内の実際の圧力を検出するステップと、前記患者支持体に働く力を測定するよう構成された第１力センサを設けるステップと、前記第１力センサから前記患者支持体上に支えられた患者の第１の測定体重を決定するステップと、前記第１の測定体重に基づいて流体で満たされた前記領域内の基本圧力を設定するステップと、前記患者支持体に働く力を測定するよう構成された第２力センサを設けるステップと、前記第２力センサから前記患者の第２の測定体重を決定するステップと、前記第１の測定体重を前記第２の測定体重と比較するステップと、前記第１の測定体重と前記第２の測定体重の差が所定値を超えた場合、診断用出力を提供するステップとを備える。

本発明の別の例としての実施形態は、患者支持体を設ける。その患者支持体は、枠と、前記枠によって支えられた台と、前記台に動作可能に結合され、前記台に働く力を表す第１力出力を提供するよう構成された第１力センサと、流体で満たされた座部分を含む、前記台によって支えられたマットレスと、前記マットレスの前記座部分に動作可能に結合され、前記座部分に働く力を表す第２力出力を提供するよう構成された第２力センサと、前記第１力出力と前記第２力出力を受信するよう構成された制御部であって、前記第１力出力に応答して患者の第１測定体重を決定し、前記第２力出力に応答して前記患者の第２測定体重を決定し、更に、前記第１の測定体重と前記第２の測定体重の差が所定値を超えた場合、診断用出力を提供するよう構成されたプロセッサを含む制御部とを備える。

別の例としての実施形態においては、患者支持体は、少なくとも１つの台部分と、前記少なくとも１つの台部分に結合された少なくとも１つの流体受入クッションと、前記少なくとも１つの流体受入クッションによって支えられた患者の体重を検出するよう構成された荷重センサと、前記少なくとも１つの台部分の角度を決定するよう構成された角度センサと、前記荷重センサと前記角度センサから入力を受信し、前記少なくとも１つの流体受入クッションの膨出圧力を設定するよう構成された制御部とを備える。

本発明の他の特徴は、本発明を実施するための、現時点で考えられる最良の実施形態についての以下の詳細な記述から、当業者には明らかとなるであろう。

図面を参照すると、図１〜３は本発明の病院ベッド１０を示す。図示のように、ベッド１０は、床１６上に置かれた複数の車輪またはキャスタ１４を有する基台１２を備える。可動枠１８は、従来の持ち上げ機構１９によって基台１２に結合されている。可動枠１８は、支持枠２０と、従来の方法で複数の荷重セル２４によって支持枠２０に結合された荷重枠２２とを備える。例えば、米国特許第４９５３２４４号明細書（譲受人は本発明の譲受人と同一）を参照されたい。当該文献の開示を本願に援用する。

支持部２６は荷重枠２２と結合されている。折り曲げ可能台２８は支持部２６と結合され、台２８とその上の患者４２との全重量を荷重枠２２が支える。一例となる実施形態では、台２８は頭部台部分３０と、座部台部分３２と、大腿部台部分３４と、足部台部分３６とを備える。これらの台部分３０、３２、３４、３６は、角度回転可能に互いに結合され、図２に示すように、台２８は折り曲げ可能となっている。各台部分３０、３２、３４、３６を動かすための機構は、この技術分野においてよく知られている。

流体が充填されたマットレス等の患者支持体４０が折り曲げ可能台２８に置かれ、患者４２を支える。図示のように、患者支持体４０は、頭部領域４４、座部領域４６、大腿部領域４８、及び足部領域５０を含む。一例となる実施形態では、頭部領域４４、座部領域４６、大腿部領域４８、及び足部領域５０は、それぞれ独立に加圧可能である。

図示のように、流体供給器５２及び制御部５４は、基台１２と患者支持体４０の各領域４４、４６、４８、５０とに従来の方法で結合されている。制御部５４は、患者４２を支えるための所望の圧力設定特性に基づいて各領域４４、４６、４８、５０内の圧力を調整する。一例となる実施形態では、流体供給器５２は、患者支持領域４４、４６、４８、５０を空気で満たすための送風機または圧縮器であるが、他の種類の流体を使用してもよい。

前述したように、枠１８は持ち上げ機構２０に角度回転可能に結合され、持ち上げ機構２０は基台１２に角度回転可能に結合されている。この技術分野においてよく知られている方法により、持ち上げ機構１９は、枠１８全体を基台１２に対して昇降させる。また、持ち上げ機構１９は、図３に示すように、枠１８（従って患者支持台２８も）の姿勢をトレンデレンブルグ体位（頭が下）および逆トレンデレンブルグ体位（頭が上）とすることを可能にする。この種の病院ベッド構成はよく知られている。いずれにしても、本明細書に記述された具体的な持ち上げ機構１９は、単なる例であって、これに限定されないことは、理解されるべきである。

患者（図３には図示せず）が患者支持体４０に乗っている時、患者の質量は、重力により加速されて垂直下向きの荷重Ｗを生成する。図３に示すように、台２８が、床１６に対して非平行（あるいは非水平方向）で傾斜している時、荷重Ｗは荷重枠２２に垂直な力ベクトルｆ１と荷重枠２２に平行な第２力ベクトルｆ２との力成分ベクトル力の和と考えることができる。なお、第１の力ベクトルｆ１は荷重Ｗの方向に対して力角度θの方向に第１の大きさを持ち、第２の力ベクトルｆ２は第１の力ｆ１の方向に垂直な第２の大きさを持つ。なお、力角度θは、垂直方向と座部５８の平面の間の角度の余角であることは容易に理解されよう。

荷重セル２４は、力ベクトルｆ１等の荷重枠２２に垂直に働く力だけを通常、測定する。従って、荷重セル２４または他の任意の適切な力センサが患者の体重として力ベクトルｆ１を測定し表示するよう配置されている場合、荷重枠２２がトレンデレンブルグ体位、逆トレンデレンブルグ体位、または他の角度を持った（非水平の）姿勢にある時は、荷重Ｗが力センサに垂直ではないため、患者の測定された体重は不正確である。
しかし、図３に示すように、
ｃｏｓθ ＝ｆ１/Ｗ
であり、従って
Ｗ ＝ ｆ１/ｃｏｓθ
この結果、力角度θの測定値（及び力角度θの余弦の決定）は、荷重枠２２の傾斜角度が非水平で、典型的にはトレンデレンブルグ体位または逆トレンデレンブルグ体位の時に実際の荷重Ｗ（すなわち患者の実際の体重）を得るために、第１の力ｆ１の測定値を補正するのに使用される。

以下に説明するように、本発明は、可動枠１８に結合されこの枠の角度を表示する角度センサ５８を設ける。以下に説明するように、角度センサ５８は、例えば加速度計であるが、他のセンサを使用してもよい。１つの例としての実施形態では、この加速度計は従来の２軸加速度計である。言い換えれば、例えば図３に示すように、横軸の回りに角度回転する時、角度センサ５８は可動枠１８の角度を検出する。また、角度センサ５８は、例えば患者４２の回転治療中等に可動枠１８の縦軸５９の回りの回転角度を示す出力信号を提供する。例えば、米国特許第６２８２７３６号明細書（譲受人は本発明の譲受人と同一）を参照されたい。当該文献の開示を本願に援用する。以下に説明するように、制御部は、可動枠１８が非水平姿勢の時に生じる誤差を補正するために、角度センサ５８からの出力信号を使用する。

本発明の別の実施形態では、第２の角度センサ５９は基台枠１２に配置される。この実施形態では、補正された体重信号の精度を更に向上させるために、平坦でない床１６の影響に対する補正を行ってもよい。

図４は、本発明の実施形態の概略図である。ベッドは、上述したように複数の角度姿勢に設定可能なベッド台及び支持枠６０を有している。上述したように、病院ベッドは、通常、荷重枠の下に位置する一連の荷重セル等の重量計６２を有する。この重量計６２は患者がベッドを離れることなく介護者が患者の体重を量るのを可能にする。多くの病院ベッドは、通常水平姿勢からトレンデレンブルグ体位または逆トレンデレンブルグ体位と呼ばれる頭を下または上にした傾斜姿勢への患者支持台及び枠６０の姿勢変更が可能である。ベッド台及び枠６０が傾斜している時、上述したように荷重が荷重セルに対して垂直ではないために、余弦誤差によりベッド上の患者の測定された体重は不正確である。

従って、角度センサ６４がベッド台及び枠６０に結合される。角度センサ６４とベッド重量計６２からの入力はプロセッサ６６により受信される。プロセッサ６６からの出力は、表示器６８上に体重値出力を生成する。角度センサ６４はベッド台及び枠６０の角度を測定し、その角度に対応する信号を出力する。ベッド重量計６２はベッド台６０と患者の重量を測定し、対応する信号を出力する。プロセッサ６６は、ベッド台６０が傾斜している時に重量計測定値に含まれる誤差を以下に詳述する上記の公式を使用して補正するために、角度センサ６４とベッド重量計６２からの入力信号を使用する。プロセッサ６６は補正された患者の体重を体重表示器６８に出力する。

本発明の別の実施形態では、図５に概略的に例示したように、病院ベッド１０は、重量計７２からの連続するフィードバックに基づいて患者支持体７０内の圧力を自動的に調整する制御部を有する。上述したように、重量計７２は患者がベッド１０を離れることなく介護者が患者の体重を量るのを可能にする。しばしば、患者の体重は、サイズが互いに異なる患者に対して空気マットレス７０の最適な空気圧力を決定する際に考慮される要因の１つである。従来の制御部は、一般的にはいくつかの体重範囲と、それに対応する患者をより快適にし、患者の皮膚にかかる圧力を減らすマットレス圧とがプログラムされている。通常、介護者は患者の体重を入力するか又は、患者の体重範囲に対応するボタンを押すと、次に制御部は、入力された体重に基づいて空気マットレスの所定の圧力を維持する。

本実施形態では、圧力センサ７４は空気マットレス７０の各領域の空気圧を測定する。圧力センサ７４の出力とベッド重量計７２の出力とは制御部７６に入力される。制御部７６はベッド重量計７２からの入力信号を使って空気マットレス７０の各領域の最適な圧力を自動的に決定する。制御部７６は圧力センサ７４からの入力信号を使って空気マットレス７０の圧力の調整が必要か否かを決定する。制御部７６から空気供給器７８への出力は、空気マットレスを重量計７２からの体重入力信号に基づく所望の圧力に保つ。

図６は本発明に係わる、例としての患者支持圧力制御システム２００のブロック図である。上述したように、一般に制御部５４と供給器５２は、患者の体重に基づいて患者支持体４０内の１つ以上の圧力を調整するよう動作する。このために、制御部５４は、よく知られた各種の適切なマイクロコントローラ及び適切な入出力デバイスのいずれかから成る閉ループ（又はフィードバック）型コントローラである。また、図６と関連して記述した制御部５４の要素は、適切なハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せによって実現されてもよい。

供給器５２は、制御部５４から制御信号を受信し、その制御信号に応答して上述した圧縮可能な媒体を、患者支持体４０の頭部領域４４、座部領域４６、大腿部領域４８、及び足部領域５０に、それぞれ独立に供給し加圧するよう構成された、良く知られた例えば送風機、圧縮器、ポンプ、または他の適切なデバイスである。このために、供給器５２は、バルブ、圧力調整器、分配多岐管等を備えていてもよい。図４の好例の実施形態においては、供給器５２は入力９４と、出力９６とを備えている。

制御部５４は、入力１０２と出力１０６とを有する第１の余弦生成器９８と、入力１１４と出力１１８とを有する第２の選択可能な余弦生成器１１０とを備える。各余弦生成器９８、１１０は、後述する角度信号をその入力で受信し、その角度信号で表される角度の余弦に対応する余弦信号を出力する。

制御部５４は、入力１３８と出力１４２とを有する調整器１３４と、入力１５０と出力１５４とを有する選択可能な調整器１４６とを更に備える。各調整器１３４、１４６は、その入力で受信した信号を適切に増幅又は減衰させ、その結果の信号を出力する。調整器１３４の入力１３８は余弦生成器９８の出力１０６と結合され上記の余弦信号を受信する。調整器１４６の入力１５０は余弦生成器１１０の出力１１８と結合され上記の余弦信号を受信する。

制御部５４は、１つの入力１７４と入力１７８と１つの出力１８２とを有する除算器１７０を更に備える。除算器１７０は、入力１７４において第１の信号を受信し、各入力１７８において追加の信号を受信し、入力１７４の信号を入力１７８の全ての信号で除算した結果に対応する信号を出力１８２に出力する。除算器１７０の入力１７８の１つは、調整器１３４の出力１４２に結合されて、出力１４２から上述した信号を受信する。別の入力１７８は、選択可能な調整器１４６の出力１５４に結合されて、出力１５４から上述した信号を受信してもよい。

制御部５４は、入力１９０と出力１９４とを有する変換器１８６を更に備える。変換器１８６は、患者の体重を表す信号を患者支持体４０の各領域４４、４６、４８、５０の所望の圧力を表す信号に変換するよう構成されている。その変換は、患者の体重に基づいて支持体４０の最適な圧力を決定するための適切な公式、参照表、またはそれらの組み合わせにより実現することができる。いずれにしても、変換器１８６の入力１９０は除算器１７０の出力１８２に結合されて、出力１８２から上述した信号を受信する。

制御部５４は、入力２０２、２０６と出力２１０とを有する比較器１９８を更に備える。比較器１９８は、入力２０２と２０６においてそれぞれ信号を受信し、その信号間の差を出力２１０に出力する。比較器１９８の入力２０２は、変換器１８６の出力１９４に結合されて、出力１９４から上述した所望の圧力信号を受信する。

制御部５４は、入力２１８と出力２２２とを有する補正器２１４を更に備える。補正器２１４は、患者支持圧力制御システム２００の閉ループパラメータを所望の範囲に入るよう動かし、適切なドライブ信号を供給器５２に供給するように構成されている。閉ループ制御補正器の各種の実現方法は公知である。補正器２１４の入力２１８は、比較器１９８の出力２１０に結合されて、出力２１０から上述した差信号を受信する。補正器２１４の出力２２２は、供給器９２の入力９４に結合されている。

制御部５４に加えて、患者支持圧力制御システム２００は、入力２３０と出力２３６とを有する少なくとも１つの圧力センサ２２６を更に備える。圧力センサ２２６は、圧縮可能な媒体の圧力に曝され、その圧力に対応する圧力信号を生成するよう構成されている。このために、圧力センサ２２６は適切な歪み計または他のよく知られた方法により構成することができる。従って、入力２３０は患者支持体４０の領域４４、４６、４８、５０の１つと結合され、その中の圧縮可能な媒体の圧力値を受信し、出力２３６は比較器１９８の入力２０６と結合され、対応する圧力信号を供給する。本実施形態では、各領域４４、４６、４８、５０に対して、それぞれ圧力センサ２２６が設けられている。

患者支持圧力制御システム２００は、入力２４４と出力２４８とを有する力センサ２４０を更に備えている。力センサ２４０は力ｆ１の大きさを検出するよう構成されている。このために、力センサ２４０は荷重セルまたはいかなる他の適切な代替の力検知デバイスを用いて実現してもよい。また、力センサ２４０は複数の個々の力センサから構成されていてもよい。この場合、制御部５４は力データを処理し、総計または全体の力信号を生成する。いずれにしても、力センサ２４０の入力２４４は、荷重枠２２に結合され、力ｆ１を検出する。ここで、力センサ２４０は任意の数の適切な位置に配置してもよい。力センサ２４０の出力２４８は、除算器１７０の入力１７４に結合され、対応する圧力信号を供給する。

角度センサ２５２は、図３に示すように可動枠１８を横切る軸の回りに角度回転する時、荷重枠２２の角度に対応する角度信号を生成するよう構成されている。従って、角度センサ２５２は、枠２０、荷重枠２２、または台２８に結合され、角度θを検出する。出力２６０は、余弦生成器９８の入力１０２に結合され、対応する角度信号を供給する。角度センサ２５２は、Orientation SystemsのDX-016D-055型チルトセンサ、Analog DevicesのADXL２０２E加速度計型チルトセンサ、または他の適切な方法により実現してもよい。いずれにしても、地磁気、加速度計、傾斜計、駆動位置モニタ等を使用して角度を検出するための各種のデバイスがよく知られており、いかなる適切な代替物を使用してもよい。また、角度センサは、ベッド１０上の任意の数の適切な位置に配置してもよい。

角度センサ２６４は、可動枠１８が縦軸５９の回りに角度回転する時、荷重枠２２の傾斜角度に対応する角度信号を生成するよう構成されている。これは、例えば患者４２に対する横方向回転治療のために枠１８を回転させる時である。角度センサ２６４は、支持枠２０、荷重枠２２、または台２８に結合され、角度を検出する。角度センサ２６４の出力２７２は、余弦生成器１１０の入力１１４に結合され、対応する角度信号を供給する。角度センサ２５２と同様、角度センサ２６４は、Orientation SystemsのDX-016D-055型チルトセンサ、Analog DevicesのADXL２０２E加速度計型チルトセンサ、または他の適切な方法により実現してもよいし、また任意の数の適切な位置に配置してもよいし、さらにまた複数の別々の角度センサとして実現されてもよい。例示したように、角度センサ２６０と２６４の両方をそれぞれ単一の２軸加速度計としてもよい。

患者支持圧力制御システム２００は、入力２９２を有する体重表示器２８８を更に備えている。体重表示器２８８は、患者の体重に対応する信号を受信し、人が読める又は認識できるよく知られた形式で体重値を表示もしくはアナウンスするよう構成されている。このため、体重表示器２８８の入力２９２は、除算器１７０の出力１８２に結合され、体重信号を受信する。また、体重表示器２８８の表示またはアナウンス用デバイスは、本発明のユーザによる体重情報の読み取りを容易にするように病院ベッド１０上に適切に配置される。

図７は、本発明の圧力制御システム３００の別の実施形態のブロック図である。圧力制御システム３００の各要素は、図６に関連して説明した圧力制御システム２００の各要素と同一であるが、ただし圧力制御システム３００は角度センサ、余弦生成器、調整器、及び除算器を含まない。代わりに、圧力制御システム３００においては、力センサ２４０の出力２４８は、変換器１８６の入力１９０と体重表示器２８８の入力２９２に直接結合されている。

図８は、本発明の体重表示システム４００のブロック図である。体重表示システム４００の各要素は、図６に関連して説明した圧力制御システム２００の各要素と同一であるが、ただし体重表示システム４００は変換器、比較器、補正器及び供給器を通る閉ループが構成されていない。

図９は、本発明の圧力制御システム２００の動作方法５００のフロー図である。ステップ５１０（起動時）において、制御部９０は供給器５２に対する制御信号を生成する。ステップ５２０において、供給器５２は、この制御信号に応答して患者支持体４０の各領域４４、４６、４８、５０を圧縮可能な媒体を用いて加圧する。ステップ５３０において、圧力センサ２２６は、患者支持体４０内の圧力に応答して圧力信号を生成する。ステップ５４０において、力センサ２４０は、力ｆ１に応答して力信号を生成する（図３を参照）。ステップ５５０において、角度センサ２５２（及び選択可能な角度センサ２６４）は、荷重枠２２の横軸及び縦軸の回りの姿勢角度に対応する角度信号を生成する。ステップ５6０において、体重表示器２８８は、患者の体重（すなわち、人が読める又は認識できる形式の荷重Ｗ）を表示もしくはアナウンスする。ステップ５７０において、制御部５４は圧力信号、力信号、各角度信号の余弦に応答して供給器５２に対する新しい制御信号を生成する。ステップ５２０〜５７０はシステム２００の閉ループを所望に維持するために必要に応じて繰り返し実行される。

従って、制御部５４は、必要に応じて供給器５２を介して患者支持体４０内の圧力を増加または減少させることにより患者の体重変化に対して自動的に補正し、所望の支持特性を維持する。ユーザの便宜のために、体重表示器２８８は患者の体重を表示する。

圧力制御システム３００の動作は、実質的に上述した圧力制御システム２００の動作と同じであるが、ただし、圧力制御システム３００の動作においては、荷重枠２２の角度は患者支持体４０内の圧力の閉ループ制御には要因として含まれていない。

同様に、体重表示システム４００の動作（図８を参照）は、実質的に圧力制御システム２００の動作と同じであるが、ただし、体重表示システム４００の動作においては、患者支持体４０内の圧力の閉ループ制御は含まれていない。

上記で詳述したように、角度センサ２５２は従来の構成であってもよく、例として、１つのマイクロコントローラのそれぞれ２マイクロピン、すなわち全部で４ピン、に接続する出力XOUT、YOUTを含んでいてもよい。これらのマイクロピンはプログラマブル・カウンタ・アレイ（PCA）であり、割り込み駆動型である。割り込み駆動型とは、入力信号の立下り又は立上りエッジに基づいてタイミングを捉えることを意味する。マイクロピンは、PCAレジスタに新しいPCA値があることを示すフラッグを生成する。１つのXOUT／YOUTピンは、立下りエッジでセットされ、もう１つは立上りエッジでセットされる。このようにして、PCAレジスタにおいてハイ時間とロー時間とが得られ、簡単な計算によりデューティサイクルが決定される（もし、ハイ時間とロー時間が等しければ、デューティサイクルは５０％で水平である）。

図１０〜図１３に示すように、別の例としての病院ベッド１０１０は、床１０１３上に配置された枠１０１２と、枠１０１２に結合された台１０１４と、台１０１４上に配置されたマットレス１０１６と、枠１０１２に結合されたヘッドボード１０１８と、台１０１４に結合されたフットボード１０２０と、台１０１４に結合されたサイドレール１０２２、１０２４とを備えている。

枠１０１２は、床１０１３に対して台１０１４を昇降させるよう構成され、台１０１４は複数の姿勢に変更可能に構成されている。台１０１４は、足部分１０３０にちょうつがいで接続された座部分１０２８に、ちょうつがいで接続された頭部分１０２６を含む。枠１０１２及び台１０１４は、例えば、米国特許第５７１５５４８号明細書（譲受人は本発明の譲受人と同一）に開示されている種類であってもよい。当該文献の開示を本願に援用する。

マットレス１０１６は、枠１０１４の対応する部分１０２６、１０２８、１０３０と関連する複数の部分または領域、例としての頭部分１０３２と、座部分１０３４と、足部分１０３６とを含む。より具体的には、マットレス部分１０３２、１０３４、１０３６は、それぞれ対応する台部分１０２６、１０２８、１０３０によって支持、結合され、かつ一緒に角度変更可能である。各マットレス部分１０３２、１０３４、１０３６は、異なる圧力に膨らますことでカスタマイズ可能に構成された少なくとも１つの対応する空気袋またはクッション１０４０、１０４２、１０４４を含む。

上記で説明したように、患者の体重は、サイズが互いに異なる患者に対して空気マットレスの最適な空気圧を決定する際に考慮する１つの要因である。従来の制御部は一般的には、いくつかの体重範囲と、それに対応する患者をより快適にし、患者の皮膚にかかる圧力を減らすマットレス圧とがプログラムされている。通常、介護者は患者の体重を入力するか又は、患者の体重範囲に対応するボタンを押し、次に制御部は、入力された体重に基づいて空気マットレスの所定の圧力を維持する。

本実施形態の図１３及び図１４に示されているように、座部力センサ１０２９は台１０１４の座部分１０２８に結合されている。例示のように、座部力センサ１０２９は台１０１４とマットレス１０１６の間に位置し、マットレス１０１６の座部分１０３４に加わる力または重量を検出し、検出した力を示す電気信号を出力するよう構成されている。座部力センサ１０２９は、例えば抵抗性圧力センサにより構成されるが、ピエゾセンサ、容量センサ等の他の荷重センサを代わりに使用してもよい。

図１４に示されているように、圧力制御ユニット１０３８はマットレス１０１６に結合され、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４内の圧力を独立に制御する。圧力制御ユニット１０３８は、例示のように空気クッション１０４０、１０４２、１０４４に供給される空気を調整するバルブ１０４６、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４に送られる空気を加圧するポンプまたは送風機１０４８と、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４内の圧力を測定するよう構成された圧力センサ１０５０と、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４内の圧力の調整が必要か及びその調整がどの程度かを決定するよう構成された制御部１０５２とを備える。圧力制御ユニット１０３８は、流体が流れるように空気供給ホース１０５４、１０５６、１０５８及び圧力センサホース１０６０、１０６２、１０６４によってマットレス１０１６に接続されている。圧力制御ユニット１０３８は、頭部持ち上げリード線１０６６及び座部力リード線１０６８を含む電気リード線によってベッド１０１０に電気的に接続されている。

頭部空気クッション１０４０は、流体が流れるように第１の空気供給ホース１０５４を介してバルブ１０４６に結合され、空気供給ホース１０５４はバルブ１０４６から頭部空気クッション１０４０に圧力の増減を伝えるよう構成されている。座部空気クッション１０４２と足部空気クッション１０４４は、第２、第３の空気供給ホース１０５６、１０５８によって同様にバルブ１０４６に結合されている。バルブ１０４６は各クッション１０４０、１０４２、１０４４内の圧力を独立に制御することを可能にする。バルブ１０４６が圧力を雰囲気に解放することにより、圧力は減少させることができる。送風機１０４８からバルブ１０４６、供給ホース１０５４、１０５６、１０５８を介して空気クッション１０４０、１０４２、１０４４にそれぞれ空気を供給することにより圧力は増加させることができる。なお、１つのクッション１０４０、１０４２、１０４４の加圧により他の空気クッション１０４０、１０４２、１０４４が加圧されないように、各空気クッション１０４０、１０４２、１０４４は独立に加圧されるよう構成されている。また、１つのクッション１０４０、１０４２、１０４４の加圧は、別のクッション１０４０、１０４２、１０４４の減圧と同時に行うことができる。追加の例となる実施形態においては、バルブ１０４６が第１のクッション１０４０、１０４２、又は１０４４から第２のクッション１０４０、１０４２、又は１０４４へ圧力を振り向け、第２のクッション１０４０、１０４２、又は１０４４の圧力を増加させることによって、第１のクッション１０４０、１０４２、又は１０４４を減圧することができる。適切な多岐管（不図示）を、バルブ１０４６を介して空気供給ホース１０５４、１０５６、１０５８を互いに結合するために使用してもよい。

バルブ１０４６と送風機１０４８の動作は制御部１０５２によって制御される。制御部１０５２は好ましくはバルブ１０４６と送風機１０４８に電気的に結合される。また、制御部１０５２は、圧力センサ１０５０に電気的に結合され、また座部力リード線１０６８により座部力センサ１０２９に、頭部持ち上げリード線１０６６により頭部持ち上げセンサ１０７０に電気的に結合されている。圧力センサ１０５０は頭部、座部、足部の空気クッション１０４０、１０４２、１０４４と結合され、その中の空気の圧力を検知する。圧力センサ１０５０は従来の構成とすることができる。

図１４に示す実施形態においては、圧力センサ１０５０は圧力制御ユニット１０３８に含まれ、ホース１０６０、１０６２、１０６４を介して空気クッション１０４０、１０４２、１０４４に接続されている。しかし、圧力センサ１０５０は圧力制御ユニット１０３８の外部に配置してもよい。そのような実施形態では、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４にそれぞれ配置された圧力センサ１０５０から圧力制御ユニット１０３８内に位置する制御部１０５２に電気リード線が配線される。

図１３に示すように、頭部持ち上げセンサ１０７０は、台１０１４の頭部分１０２６がベッドが置かれた床に対して成す角度（Ａ）を測定するよう構成されている。このように、頭部持ち上げセンサ１０７０は、ほぼ水平な平面に対する頭部分１０２６の角度（Ａ）を測定するよう構成されている。あるいは、頭部持ち上げセンサ１０７０は、台１０１４の頭部分１０２６が枠１０１２に対して成す角度（Ｂ）を測定するよう構成されていてもよい。角度（Ａ）、（Ｂ）は通常、実質的に同じであるが、枠１０１２が水平に対して傾斜している場合は、差が存在する。本発明の例としての実施形態においては、水平に対する枠１０１２の角度を測定するための枠角度センサ（不図示）が、枠１０１２に関連付けられていてもよい。このように、頭部分１０２６と枠１０１２の間の角度（Ｂ）を測定する時、水平からの枠１０１２の傾斜の影響に対して補正が行われる。頭部持ち上げセンサ１０７０の測定値は、頭部持ち上げリード線１０６６を介して制御部１０５２に伝えられる。

頭部持ち上げセンサ１０７０は、地磁気を使用するデバイス、加速度計、傾斜計、駆動位置モニタ等を含む従来の角度を検出する任意のデバイスにより構成されてもよい。また、ベッド１０１０上の任意の数の適切な位置に頭部持ち上げセンサ１０７０を配置してもよい。頭部持ち上げセンサ１０７０は、例として上述したOrientation SystemsのDX-016D-055型チルトセンサにより構成されてもよい。

座部力センサ１０２９は、台１０１４の座部分１０２８により支えられた重量を測定するよう構成されている。この測定値（Ｆ’）は座部力リード線１０６８を介して制御部１０５２に伝えられる。

制御部１０５２は、頭部持ち上げセンサ１０７０と座部力センサ１０２９からの入力を受信し、ベッド１０１０上の患者の体重（Ｗ）を決定する。次に、制御部１０５２は、患者の体重（Ｗ）に基づいて、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４の適切な基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を決定する。患者の体重（Ｗ）と適切な基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3の決定は、例えば、それら入力を所定の公式又はアルゴリズムに入力し、患者の体重（Ｗ）と基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を計算することで実行される。他の実施形態では、患者の体重（Ｗ）と適切な基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3の決定は、前記入力と記憶された参照又は比較表１０７８、１０８０とを比較することで実行される。これら比較表は患者の体重（Ｗ）と基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を出力する。以下に説明するように、前記アルゴリズムと参照表１０７８、１０８０の各値の詳細は、患者の特性及び要求に基づいて決定することができる。

次に、制御部１０５２から出力された基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3は、圧力センサ１０５０により検知されたクッション１０４０、１０４２、１０４４内の圧力と比較される。次に、制御部１０５２は送風機１０４８及びバルブ１０４６と必要に応じて通信し、クッションの圧力を制御部１０５２から出力された圧力に合わせる。例となる実施形態では、制御部１０５２は更に座部力（Ｆ’）を監視し、その座部力の変化に応答してクッション圧を変更する。

図１５は、制御部１０５２によって実行される例としての方法（Ｆ’）のフローチャート１１００である。ベッド１０１０の電源が投入されると、制御部１０５２は、ステップ１１０２から開始し、記録された力（Ｆ）の値と許容限界値（Ｌ）をゼロに初期化する。制御部１０５２は、ステップ１１０４に進み、座部力センサ１０２９から患者の体重測定値（Ｆ’）を受信する。次のステップ１１０６では、（Ｆ’）と（Ｆ）を比較する。もし、（Ｆ’）が（Ｆ）に等しいと、初期状態では、ベッド１０１０に患者がいないことを意味し、制御部１０５２はブロック１１０８において遅延時間だけ待つ。次にブロック１１０４において、再び座部力測定値を取得する。ブロック１１０４における力測定値の取得へ戻るのが本質的に瞬間的となり、座部力測定値（Ｆ’）の実質的に絶え間ない更新を可能にするように、ブロック１１０８における遅延時間は非常に小さい間隔に設定することができることは理解されるべきである。

しかし、座部力（Ｆ’）が記録された力（Ｆ）と等しくない場合は、制御部１０５２は、限界値比較ステップ１１１０に進む。限界値比較ステップ１１１０では、測定された座部力（Ｆ’）と許容限界値（Ｌ）とが比較される。許容限界値（Ｌ）は、通常、体重（Ｗ）の患者によって生じることが期待される力の範囲の両端値である。初回は、体重（Ｗ）はまだ決定されていない。ステップ１１０２において許容限界値（Ｌ）はゼロに設定されたので、新しい力（Ｆ’）は、必然的に限界値（Ｌ）の範囲（両端値による範囲）外である。力測定値（Ｆ’）が限界値（Ｌ）の範囲外となるのは次の４つ場合だけである：１）最初に電源が投入された時、２）見舞いに来た親戚等の第2の人間が座ったか、又は座部分に体重を加えた時、３）患者がベッドを離れた時、４）患者がベッドに乗った時。

力（Ｆ’）が限界値（Ｌ）の範囲外である時、制御部１０５２は、頭部角度測定ステップ１１１２に進む。頭部角度測定ステップ１１１２において、制御部１０５２は頭部持ち上げセンサ１０７０からの入力（Ａ）を取得し、計算ステップ１１１４に進む。

計算ステップ１１１４において、制御部１０５２は頭部角度（Ａ）の入力と座部力測定値（Ｆ’）を使って、体重（Ｗ）と体重（Ｗ）に対応する力測定値の範囲の限界値（Ｌ）とを決定する。この決定は、例えばアルゴリズムまたは図１６の表１（１０７８）と同様な参照表に前記入力を入力することで実行される。

次に制御部１０５２は、計算ステップ１１１６に進む。計算された体重（Ｗ）だけを、または力測定値（Ｆ’）と組み合せて使用して、基本空気クッション圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を決定する。上記と同様に、この決定は、アルゴリズムまたは図１７の表２（１０８０）と同様な参照表を使用することで実行できる。次に力測定値（Ｆ’）が現在の力（Ｆ）として記録または格納される。制御部１０５２は、バルブ１０４６及び送風機１０４８と通信し、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４に基本圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3をそれぞれ設定する。

制御部１０５２が遅延時間１１０８だけ待った後、ステップ１１０４において、再び座部力測定値（Ｆ’）を取得する。次に制御部１０５２は、ステップ１１０６に進む。患者がベッド１０１０内で移動または頭部分１０２６の角度が変化した時、測定された座部力（Ｆ’）は変化するが、通常まだ許容限界値（Ｌ）の範囲内である。従って、患者が体重を移動させた時、ステップ１１０６の問いの答えは通常、イエスであり、ステップ１１１０の問いの答えは通常、ノーである。これにより制御部１０５２はステップ１１１６に進む。ステップ１１１６では、その新しい座部力測定値（Ｆ’）だけから、または前回決定した体重（Ｗ）と組み合せて、新しい空気クッション圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を計算し、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４をその新しい圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3に調整する。また、ステップ１１１６では、新しい座部力（Ｆ’）が現在の力（Ｆ）として設定、格納される。次に、制御部１０５２は遅延時間１１０８待機後、ステップ１１０４に進む。

別の実施形態では、決定ブロック１１１０の問い合わせの答えがノーの場合、測定された座部力（Ｆ’）は許容限界値（Ｌ）の範囲内であることを意味し、処理は直接、遅延時間ブロック１１０８に進んでもよい。このように、制御部１０５２は新しい圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を計算しないし、これに応答して空気クッション１０４０、１０４２、１０４４の圧力を調整することもしない。言い換えると、座部力測定値（Ｆ’）が許容限界値（Ｌ）の範囲外の時だけ、制御部１０５２は空気クッション１０４０、１０４２、１０４４の圧力を調整する。

図１０と図１２に示すようにベッド１０１０が完全なリクライン姿勢の時、頭部持ち上げセンサ１０７０はほぼゼロの角度値（Ａ）を出力する。従って、体重（Ｗ）を決定するステップ１１１４において、制御部１０５２は、座部力センサ１０２９の測定値とゼロである頭部分角度を使って、体重（Ｗ）を決定する。

体重アルゴリズムと表１（１０７８、図１６）の値は、公知の人体測定学上の関係と物理学から決定される。頭部分角度（Ａ）がゼロに等しい時、人体測定学上の関係により、制御部１０５２が全体の体重を座部分１０２８によって支えられた体重と、知られている体質量関係に基づいて決定することが可能である。体重（Ｗ）計算時、図１１と図１３に示すように頭部分１０２６が水平な床１０１３に対して角度（Ａ）を成す場合、物理学によれば、頭部分１０２６が水平である場合に頭部分１０２６によって支えられる荷重の一部は座部分１０２８にかかるようになる。従って、人体測定学上の関係と物理学とが、患者の体重を決定するのに使用される。

また、患者が位置を移動したり、頭部分の角度を調整した時、座部分にかかる力（Ｆ’）は変化するが、患者の体重（Ｗ）は変化しない。従って、座部分にかかる力（Ｆ’）が限界値（Ｌ）の範囲内で変化すると、制御部１０５２はステップ１１０４、１１０６、１１１０、１１１６を実行し、空気クッション１０４０、１０４２、１０４４の圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を微小変更し、体重移動に対して補正する。あるいは、上述したように、圧力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3のそのような微小変更を避けるために、前記のような変化は制御部１０５２によって無視されてもよい。

本発明の別の実施形態では、図１８に概略を示したように、病院ベッド１０１０’は、重量計１１２０からの連続的なフィードバックに基づいて患者支持体１６内の圧力を自動調整する制御部１０５２’を備える。重量計１１２０は複数の荷重セル(不図示)を介して枠１０１２に結合され、患者がベッド１０を離れることなく介護者が患者の体重を量るのを可能にする。重量計１１２０の更なる詳細は、例えば、米国特許第４９５３２４４号明細書及び米国仮出願第６０／３６５，２９５号（譲受人は本発明の譲受人と同一）に開示されている。前記開示を本願に援用する。

図１８の例としての実施形態では、圧力センサ１０５０’は、マットレス１０１６の各領域の空気圧を測定する。圧力センサ１０５０’の出力１１１９とベッド重量計１１２０の第1の力出力１１２１は制御部１０５２’に入力される。制御部１０５２’は、ベッド重量計１１２０からの信号１１２１を使用して、空気マットレス１０１６の領域１０４０、１０４２、１０４４の最適な圧力を自動的に決定する。制御部１０５２’は、圧力センサ１０５０’からの信号１１１９を使用して、空気マットレス１０１６の圧力を調整が必要かを決定する。制御部１０５２’から空気供給器１０４８’への出力１１２３は、空気マットレス１０１６を重量計１１２０からの第１の力出力１１２１に基づく所望の圧力に維持する。

第２の力センサ、例示の座部力センサ１１２２は空気マットレス１０１６の座部分１０４２に結合されている。座部力センサ１１２２は、その上の患者から座部分１０４２に伝わった力を検出するよう構成されている。第２の力出力１１２４は座部力センサ１１２２から制御部１０５２’に送信される。制御部１０５２’は第２の力出力１１２４と頭部持ち上げセンサ１０７０からの頭部持ち上げ出力１１２５とを組み合わせて使用し、上記詳述した方法により第２の測定体重を決定する。

その第２の測定体重は、ベッド重量計１１２０の適正な動作を確認する診断ツールとして使用される。より詳細には、制御部１０５２’は、重量計１１２０から決定した第１の測定体重と、座部力センサ１１２２から決定した第２の測定体重とを比較する。もし、第１の測定体重と第２の測定体重の差が所定の値を超えた場合、制御部１０５２’は診断出力信号１１２６を生成する。診断出力信号１１２６は、第１の測定体重に依存しない新しいデフォルトの基本圧力を維持するために、空気供給器１０４８’に流体の供給を指示してもよい。また、診断出力信号１１２６は、光または音信号等の警報１１２８を作動させてもよい。

本発明の上記記述は、説明のためのものであり、本発明の範囲を上記記述に限定する意図ではない。例としての実施形態を参照しながら詳細に本発明を説明したが、請求の範囲に記載及び定義した本発明の精神及び範囲内で変更、変形が可能である。

本発明の例としての実施形態に係わる重量計及び圧力制御システムを有する病院ベッドの側立面図である。 支持台が折り曲げ立座姿勢にある場合の図１の病院ベッドの側立面図である。 支持台がトレンデレンブルグ体位（頭を下）にある場合を実線で、逆トレンデレンブルグ体位（頭を上）にある場合を破線で示す図１の病院ベッドの側立面図である。 正確な患者体重の表示を提供するために可動支持枠の角度に対して補正するベッド重量計装置のブロック図である。 ベッド重量計からの入力信号に基づいて患者支持体内の圧力を連続的に調整する本発明の別の例としての実施形態を示すブロック図である。 本発明の例としての実施形態に係わる患者支持圧力制御システムのブロック図である。 本発明の別の例としての実施形態に係わる圧力制御システムのブロック図である。 本発明の例としての実施形態に係わる体重表示システムのブロック図である。 図１の圧力制御システムの例としての動作方法のフロー図である。 枠に対して角度がゼロで、水平姿勢にある折り曲げ可能台の頭部分を示す本発明の別の例としてのベッドの斜視図である。 折り曲げ可能台の頭部分は立ち上がって立座姿勢にあり、前記台の座部分は上向きにわずかに傾斜し、前記台の足部分は垂直下向きに延出した姿勢にある場合のベッドを示す図１０に類似の図である。 水平姿勢にある図１０のマットレスと台の側面図である。 上向きに回転され持ち上がった姿勢にあるマットレスの頭部分と台の頭部分を示す図１２に類似の図である。 圧力制御装置を含む、マットレス内の複数の袋に流体を供給するための、例としてのマットレス制御システムのブロック図である。 図１４の圧力制御装置の制御部が実行するステップを示すフローチャートである。 図１５のフローチャートの一実施形態において使用されるよう構成された例としてのデータ表である。 図１５のフローチャートの一実施形態において使用されるよう構成された、図１６のデータ表に類似の別の例としてのデータ表である。 制御部と通信し、第１力センサの適正な動作を確認する診断情報を提供する第２力センサを含む、本発明の別の例としての実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０、１０１０ 病院ベッド
１２ 基台
１８、１０１２ 枠
２０ 支持枠
２２ 荷重枠
２４、２４０ 力センサ（荷重セル）
２６ 支持部
２８、１０１４ 折り曲げ可能台
４０ 患者支持体
４２ 患者
５２、７８ 供給器
５４、７６、１０５２ 制御部
５８、６４、２５２、２６４ 角度センサ
７４、２２６ 圧力センサ
１０１６ マットレス
１０１８ ヘッドボード
１０２０ フットボード
１０２２、１０２４ サイドレール
１０２９ 座部力センサ

Claims (65)

1. 重力により加速され垂直方向の荷重を生成する質量を有する患者を支える装置であって、前記荷重は、第１の大きさと前記荷重の方向に対して角度を成す第１の方向とを有する第１の力ベクトルと、第２の大きさと前記第１の方向に垂直な第２の方向を有する第２の力ベクトルとを含む成分力の和と見なすことができ、
   制御信号を受信し、該制御信号に応答して圧縮可能な媒体を供給するよう構成された供給器と、
   前記圧縮可能な媒体を受け取るために前記供給器と結合され、前記圧縮可能な媒体によって加圧されるよう構成された膨出部を含む患者支持体と、
   前記患者支持体の膨出部内の圧力に曝されるように前記膨出部に結合され、前記圧力に応答して圧力信号を生成するよう構成された圧力センサと、
   前記第１の力ベクトルの第１の大きさを検出するよう配置され、前記第１の大きさに応答して力信号を生成するよう構成された力センサと、
   前記圧力信号を受信するために前記圧力センサに結合され、前記力信号を受信するために前記力センサに結合され、前記圧力信号と前記力信号に応答して前記制御信号を生成するよう構成された制御部と
   を備える装置。
2. 前記第１の力ベクトルの第１の方向と前記荷重の方向との間の角度を検出するために配置され、前記角度に応答して角度信号を生成するよう構成された角度センサを更に備え、前記制御部は、前記角度信号に応答して前記制御信号を生成するよう更に構成されている請求項１に記載の装置。
3. 前記患者支持体は、複数の個別に加圧可能な領域を含み、
   前記供給器は、複数の制御信号に応答して前記複数の領域に前記圧縮可能な媒体を分配するよう更に構成され、
   前記制御部は、前記複数の制御信号を生成するよう更に構成されている請求項２に記載の装置。
4. 前記患者支持体の前記領域は、頭部領域と座部領域と足部領域とを含む請求項３に記載の装置。
5. 前記制御部は、前記角度信号の余弦関数に応答して前記制御信号を生成するよう更に構成されている請求項２に記載の装置。
6. 前記角度センサは２軸加速度計である請求項２に記載の装置。
7. 患者支持体上の患者を支える方法であって、
   制御信号に応答して圧縮可能な媒体を用いて前記患者支持体の少なくとも一部を加圧することと、
   前記患者支持体内の圧縮可能な媒体の圧力に応答して圧力信号を生成することと、
   前記患者支持体上の患者の体重を測定することと、
   前記圧力信号と測定された患者体重に応答して前記制御信号を生成することと
   を含む方法。
8. 患者を支える装置であって、
   基台と、
   枠と、
   前記枠に結合された患者支持体と、
   前記基台と前記枠に結合され、前記患者支持体の第２端に対して前記患者支持体の第１端を選択的に持ち上げるよう構成された持ち上げ機構と、
   前記患者支持体に結合され、検出された力に応答して力信号を生成するよう構成された力センサと、
   前記枠と前記患者支持体のうちの１つに結合され、力センサの角度に応答して角度信号を生成するよう構成された角度センサと、
   前記角度信号を受信するために前記角度センサに結合され、前記力信号を受信するために前記力センサに結合され、前記角度信号と前記力信号に応答して体重信号を生成するよう構成された制御部と、
   前記体重信号を受信するために前記制御部に結合され、前記体重信号に基づいて患者の体重を表示するよう構成された出力デバイスと
   を備える装置。
9. 前記出力デバイスは前記体重信号の視覚表示を提供する請求項８に記載の装置。
10. 前記出力デバイスは前記体重信号のプリントアウトを提供する請求項８に記載の装置。
11. 前記出力デバイスは前記体重信号の音響表示を提供する請求項８に記載の装置。
12. 制御信号を受信し、前記制御信号に応答して圧縮可能な媒体を供給するよう構成された供給器を更に備え、
    前記患者支持体は、前記圧縮可能な媒体を受け取るために前記供給器と結合された、前記圧縮可能な媒体によって加圧される膨出部を含む請求項８に記載の装置。
13. 前記患者支持体の前記膨出部内の圧力に曝されるように前記膨出部に結合され、前記圧力に応答して圧力信号を生成するよう構成された圧力センサを更に備え、
    前記制御部は、前記圧力信号を受信するために前記圧力センサに結合され、前記圧力信号と前記体重信号に応答して前記制御信号を生成するよう構成されている請求項１２に記載の装置。
14. 前記患者支持体は、複数の個別に加圧可能な領域を含み、
    前記供給器は、複数の制御信号に応答して前記複数の領域に前記圧縮可能な媒体を分配するよう更に構成され、
    前記制御部は、前記複数の制御信号を生成するよう更に構成されている請求項１３に記載の装置。
15. 前記患者支持体の前記領域は、頭部領域と座部領域と足部領域とを含む請求項１４に記載の装置。
16. 前記制御部は、前記角度信号の余弦関数に応答して前記体重信号を生成するよう更に構成されている請求項８に記載の装置。
17. 前記角度センサは２軸加速度計を含む請求項８に記載の装置。
18. 第１端と第２端を有する患者支持体上の、重力により加速され垂直方向の荷重を生成する質量を有する患者を支える方法であって、前記荷重は、第１の大きさを有し前記荷重の方向に対して角度を成す第１の方向の第１の力ベクトルと、第２の大きさを有し前記第１の方向に垂直な第２の方向の第２の力ベクトルとを含む成分ベクトル力の和と見なすことができ、
    前記患者支持体上の前記患者を支えるステップと、
    前記患者支持体の前記第２端に対して前記第１端を選択的に持ち上げるステップと、
    前記患者支持体の角度を測定するステップと、
    前記第１の力ベクトルの前記角度と前記第１の大きさに応答して体重信号を生成するステップと、
    前記体重信号の表示を提供するステップと
    を備える方法。
19. 前記体重信号を表示する前記ステップは、前記体重信号の視覚表示を提供することを含む請求項１８に記載の方法。
20. 前記体重信号の前記視覚表示の提供は、前記体重信号のプリントアウトを提供することを含む請求項１９に記載の方法。
21. 前記体重信号を表示する前記ステップは、前記体重信号の音響表示を提供することを含む請求項１８に記載の方法。
22. 制御信号に応答して前記患者支持体の少なくとも一部を加圧するステップを更に備える請求項１８に記載の方法。
23. 前記患者支持体の前記一部内の圧力と前記体重信号に応答して前記制御信号を生成するステップを更に備える請求項２２に記載の方法。
24. 複数の制御信号に応答して前記患者支持体の複数の個別に加圧可能な部分を加圧するステップと、
    前記患者支持体の前記複数の部分内の圧力と前記体重信号に応答して前記複数の制御信号を生成するステップと
    を更に備える請求項１８に記載の方法。
25. 前記体重信号を生成する前記ステップは、余弦を計算することを含む請求項１８に記載の方法。
26. 少なくとも１つの流体で満たされた領域を有する患者支持体上の患者を支える方法であって、
    流体で満たされた前記領域内の実際の圧力を検出するステップと、
    前記患者支持体上の患者の体重を測定するステップと、
    流体で満たされた前記領域内の前記実際の圧力と前記測定された患者体重に基づく前記領域の最適な圧力とを比較するステップと、
    前記患者体重に基づいて、必要であれば、流体で満たされた前記領域内の圧力を調整するステップと
    を備える方法。
27. 前記調整ステップは、前記測定ステップに基づいて自動的に生じる請求項２６に記載の方法。
28. 前記測定ステップは、前記患者が前記患者支持体上にいる間、連続的に生じる請求項２７に記載の方法。
29. 可動の患者支持体上の患者の体重を決定する方法であって、
    前記患者の体重値を決定する重量計を設けるステップと、
    前記患者支持体の角度を決定するステップと、
    前記患者支持体の前記角度に基づいて、前記重量計によって検出された前記体重値を補正するステップと
    を備える方法。
30. 前記患者支持体は、前記患者支持体を横切る軸の回りに回転が可能であり、前記患者支持体の角度を決定する前記ステップは、前記横軸の回りの水平姿勢からの前記患者支持体の回転角度を決定するステップを含む請求項２９に記載の方法。
31. 前記患者支持体は、前記患者支持体の縦軸の回りに回転が可能であり、前記患者支持体の角度を決定する前記ステップは、前記縦軸の回りの水平姿勢からの前記患者支持体の回転角度を決定するステップを含む請求項２９に記載の方法。
32. 前記患者の体重値を調整する前記ステップは、少なくとも一方向の前記患者支持体の角度の余弦を計算し、前記測定した体重値を前記角度の余弦で除算するステップを含む請求項２９に記載の方法。
33. 頭部分と座部分とを含む患者支持体の圧力を決定し、設定する方法であって、
    前記患者支持体の座部分に働く力を測定するステップと、
    前記患者支持体の頭部分が水平に対してなす角度を測定するステップと、
    座部力測定値と頭部分角度測定値から患者体重を計算するステップと、
    前記計算した患者体重に応答して前記患者支持体の前記各部分の基本圧力を設定するステップと
    を備える方法。
34. 前記設定ステップは、
    流体供給器と該流体供給器に流体が流れるよう結合された複数のバルブとを設けるステップと、
    前記流体供給器と前記複数のバルブを制御するステップとを含む請求項３３に記載の方法。
35. 前記計算した患者体重を記録するステップと、
    前記患者支持体の座部分に働く前記力を再測定するステップと、
    前記再測定した力に基づいて前記患者支持体の前記部分の少なくとも１つの圧力を選択的に調整するステップとを更に備える請求項３３に記載の方法。
36. 前記座部分に働く前記再測定された力と規定された２つ以上の限界値とを比較するステップと、
    前記再測定された力が前記２つ以上の限界値による範囲の外か否かを決定するステップと、
    もし前記再測定された力が前記限界値による範囲の外であれば、前記座部力と前記頭部分角度を再測定して患者体重を再計算し、前記各部分の基本圧力を再設定するステップとを更に備える請求項３５に記載の方法。
37. 前記計算ステップは、
    前記力測定値及び角度測定値を、複数の対応付けられた力測定値と角度測定値とを含む比較表と比較するステップと、
    前記比較表から基本圧力値を生成するステップとを含む請求項３３に記載の方法。
38. 前記計算ステップは、
    前記力測定値と角度測定値を所定のアルゴリズムに入力するステップと、
    前記アルゴリズムから基本圧力値を生成するステップとを含む請求項３３に記載の方法。
39. 頭部分と座部分とを含む患者支持体の圧力を決定し、設定する方法であって、
    前記患者支持体の座部分に働く力を測定するステップと、
    前記患者支持体の頭部分が水平に対してなす角度を測定するステップと、
    前記ステップで測定された力測定値及び角度測定値を、比較表の一組の所定値と比較するステップと、
    前記比較表から患者の体重を決定するステップと、
    前記決定した患者の体重に基づいて前記患者支持体の前記各部分の基本圧力値を決定するステップと、
    前記患者支持体の前記各部分の基本圧力を前記決定した基本圧力値となるよう設定するステップと
    を備える方法。
40. 前記決定した患者の体重を記録するステップと、
    前記患者支持体の座部分に働く前記力を再測定するステップと、
    前記再測定した力に基づいて前記患者支持体の前記各部分の圧力を選択的に調整するステップとを更に備える請求項３９に記載の方法。
41. 前記座部分に働く前記再測定された力と規定された2つ以上の限界値とを比較するステップと、
    前記再測定された力が前記２つ以上の限界値による範囲の外か否かを決定するステップと、
    もし前記再測定された力が前記限界値による範囲の外であれば、前記座部力と前記頭部分角度を再測定して患者体重を再計算し、前記各部分の基本圧力を再設定するステップとを更に備える請求項４０に記載の方法。
42. 枠と、
    互いに角度回転可能に結合された頭部分と座部分と足部分とを含む、前記枠によって支えられた台と、
    頭部分と座部分と足部分とを含む、前記台上に支えられた膨出するマットレスと、
    前記マットレスの座部分に働く力を検知するよう構成された力センサと、
    前記台の頭部分の水平に対する角度を検知するよう構成された角度センサと、
    前記力センサと前記角度センサから入力を受信し、該入力に応答して患者支持体上の患者の体重を決定し、更に前記マットレスの前記各部分の基本圧力を決定するよう構成された制御部と
    を備える患者支持体。
43. 前記制御部は、前記患者支持体の前記座部分に働く力を規定された間隔で再測定し、該再測定した力に基づいて前記患者支持体のクッションの圧力を調整するよう更に構成されている請求項４２に記載の患者支持体。
44. 前記制御部は、前記再測定した座部分力が規定された２つ以上の限界値による範囲の外か否かを決定し、もし前記再測定された力が前記限界値による範囲の外であれば、前記座部力と前記頭部分角度を再測定して前記患者体重を再計算し、前記クッションの基本圧力を再設定するよう更に構成されている請求項４３に記載の患者支持体。
45. 前記制御部は、人間の運動に影響されずに動作する請求項４２に記載の患者支持体。
46. 前記制御部は、EPROMを備える請求項４２に記載の患者支持体。
47. 前記制御部は、前記力入力及び角度入力により出力を生成する参照表を使用する請求項４２に記載の患者支持体。
48. 少なくとも１つの流体で満たされた領域を有する患者支持体を制御する方法であって、
    流体で満たされた前記領域内の実際の圧力を検出するステップと、
    前記患者支持体に働く力を測定するよう構成された第１力センサを設けるステップと、
    前記第１力センサから前記患者支持体上に支えられた患者の第１の測定体重を決定するステップと、
    前記第１の測定体重に基づいて流体で満たされた前記領域内の基本圧力を設定するステップと、
    前記患者支持体に働く力を測定するよう構成された第２力センサを設けるステップと、
    前記第２力センサから前記患者の第２の測定体重を決定するステップと、
    前記第１の測定体重を前記第２の測定体重と比較するステップと、
    前記第１の測定体重と前記第２の測定体重の差が所定値を超えた場合、診断用出力を提供するステップと
    を備える方法。
49. 前記第１力センサからの出力の変化に応答して流体で満たされた前記領域内の圧力を調整するステップを更に備える請求項４８に記載の方法。
50. 前記第１力センサはベッド重量計を備える請求項４８に記載の方法。
51. 前記患者支持体は、前記ベッド重量計に動作可能に結合された、頭部分と座部分と足部分とを含むマットレスを備え、前記第２力センサは前記マットレスの座部分に動作可能に結合されている請求項５０に記載の方法。
52. 前記診断用出力に応答して警報を作動させるステップを更に備える請求項４８に記載の方法。
53. 前記診断用出力に応答して前記第１の測定体重に影響されずに、流体で満たされた前記領域内の新しい基本圧力を確立するステップを更に備える請求項４８に記載の方法。
54. 枠と、
    前記枠によって支えられた台と、
    前記台に動作可能に結合され、前記台に働く力を表す第１力出力を提供するよう構成された第１力センサと、
    流体で満たされた座部分を含む、前記台によって支えられたマットレスと、
    前記マットレスの前記座部分に動作可能に結合され、前記座部分に働く力を表す第２力出力を提供するよう構成された第２力センサと、
    前記第１力出力と前記第２力出力を受信するよう構成された制御部であって、前記第１力出力に応答して患者の第１測定体重を決定し、前記第２力出力に応答して前記患者の第２測定体重を決定し、更に、前記第１の測定体重と前記第２の測定体重の差が所定値を超えた場合、診断用出力を提供するよう構成されたプロセッサを含む制御部と
    を備える患者支持体。
55. 前記第１力センサは、前記台に動作可能に結合された複数の荷重セルを含む重量計を備える請求項５４に記載の患者支持体。
56. 前記マットレスに結合された流体供給器を更に備え、前記制御部は、前記第１測定体重に基づいて前記座部分内の基本圧力を設定するよう構成されている請求項５４に記載の患者支持体。
57. 前記制御部は、前記診断用出力に応答して前記第１測定体重に影響されずに前記座部分内の新しい基本圧力を確立するよう更に構成されている請求項５６に記載の患者支持体。
58. 前記制御部に動作可能に結合され、前記診断用出力に応答して作動するよう構成された警報器を更に備える請求項５４に記載の患者支持体。
59. 前記台は、角度回転可能に結合された頭部分、座部分及び足部分を含み、水平に対する前記頭部分の角度を検知し、該角度を表す持ち上げ出力を提供するために頭部持ち上げセンサが前記頭部分に動作可能に結合されている請求項５４に記載の患者支持体。
60. 前記制御部は、前記持ち上げ出力を受信し、前記持ち上げ出力を用いて前記第１及び第２測定体重の少なくとも１つを決定するよう構成されている請求項５９に記載の患者支持体。
61. 前記マットレスの座部分に動作可能に結合され、前記マットレスの座部分内の流体圧力を測定し、該流体圧力を表す圧力出力を提供するよう構成された圧力センサを更に備える請求項５６に記載の患者支持体。
62. 前記制御部は、前記圧力出力を受信し、前記圧力出力に応答して前記流体供給器を制御するよう構成されている請求項６１に記載の患者支持体。
63. 少なくとも１つの台部分と、
    前記少なくとも１つの台部分に結合された少なくとも１つの流体受入クッションと、
    前記少なくとも１つの流体受入クッションによって支えられた患者の体重を検出するよう構成された荷重センサと、
    前記少なくとも１つの台部分の角度を決定するよう構成された角度センサと、
    前記荷重センサと前記角度センサから入力を受信し、前記少なくとも１つの流体受入クッションの膨出圧力を設定するよう構成された制御部と
    を備える患者支持体。
64. 前記荷重センサは、前記台に動作可能に結合され、前記台に働く力を表す第１力出力を提供するよう構成された第１力センサと、前記台の座部分に動作可能に結合され、前記座部分に働く力を表す第２力出力を提供するよう構成された第２力センサとを含む請求項６３に記載の患者支持体。
65. 前記制御部は、前記第１力センサ出力に応答して前記患者の第１測定体重を決定し、前記第２力センサ出力に応答して前記患者の第２測定体重を決定し、更に、前記第１の測定体重と前記第２の測定体重の差が所定値を超えた場合、診断用出力を提供するよう構成されたプロセッサを含む請求項６４に記載の患者支持体。
    

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