JP2022552399A - ヒトの骨盤の位置を決定するための装置 - Google Patents

Abstract

ヒトの尾骨５１／恥骨によって加えられる座圧／接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第１の圧力伝達要素２１と、ヒト１０の仙骨５２によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第２の圧力伝達要素２２と、評価ユニット３０とを備え、評価ユニット３０が、圧力伝達要素から測定信号を受け取り、測定信号を評価するステップと、ヒトの骨盤がヒトの水平軸を中心に回転している間に、第１の圧力伝達要素が尾骨の座圧で負荷をかけられるか、又は第１の圧力伝達要素が恥骨の接触圧力の少なくとも一部で負荷をかけられる、第１の特徴的圧力分布６５を判定するステップと、第１の圧力伝達要素に加えられる尾骨の座圧が急激な低下を示し、第２の圧力伝達要素に加えられる仙骨の接触圧力が急激な上昇を示す第２の特徴的圧力分布６６を判定するステップとを実施するように設計されている、ヒト１０の骨盤５０の位置を決定するための装置１００。

Description

本発明は、ヒトの骨盤の位置を決定するための装置に関し、この装置は、ヒトを収容するように設計され、ヒトの尾骨によって加えられる座圧又は恥骨によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第１の圧力伝達要素と、ヒトの仙骨によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第２の圧力伝達要素と、これらの圧力伝達要素に接続された評価ユニットとを備える。

骨盤は、機能的脊椎（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｐｉｎｅ）及び下肢をニュートラルな向きにするための姿勢制御装置であると考えられている。骨盤は、長さ及び角度比の点で年齢及び性別に特有の差を示すが、その位置に関連した応力については、普遍的に妥当で一律な説明を依然として与えることができる。座席システムでは、ヒトの骨盤は、一般に座席システムの座面及びバックレストによって支持される。そのため、ヒトが人間工学的に正しい実質的な直立座位姿勢であるとき、坐骨結節は、上半身の体重を吸収するように機能し、高い座圧を吸収することができるのに対して、尾骨及び仙骨は、この座位姿勢では実質的に応力がかからないままである。水平仰臥位では、脊椎が上半身の重量力の大半を支持し、ヒトの骨盤の区域の身体部分重量（ｂｏｄｙ ｓｅｃｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ）は仙骨にかかり、それにより、ヒトの重量力によって加えられる接触圧力は、この位置では仙骨で実質的に最大になり、尾骨は実質的に応力がかからないままである。人間工学的に正しい腹臥位では、ヒトの恥骨がその身体部分重量の最大部分を引き受ける。

人々は、立っているとき、座っているとき、及び横たわっているときの自分自身の個々の体位を認識しておらず、脊椎及び骨盤の構造に誤った荷重がかかっている場合、痛みを伴う偏った筋肉拘縮を引き起こす恐れがあり長期的に見れば椎間板ヘルニアを含む摩耗プロセスにつながる恐れがある姿勢をとっていることが多い。具体的には、長時間座っていることは、しばしば間違った体位で、且つ十分な補償運動なしで筋肉の持続的な静的作業を必要とし、それにより、筋肉の不均衡を生じさせ、広い範囲の身体的愁訴を助長する。こうした人間工学的に誤った姿勢、特に誤った座位姿勢をとることにより、尾骨又は仙骨にヒトの重量力の一部で荷重がかけられる場合があり、これにより、特に骨盤が脊椎に移行する区域、仙腸関節で、骨盤及び脊椎の構造に対する荷重の不整合が生じる。加えて、このことにより特に腰椎の区域で脊椎の全体を通して捻挫及び圧迫が生じる恐れがあるが、これは、下部構造（ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）がしばしば柔軟であるために、また長時間にわたって受動的座位（ｐａｓｓｉｖｅ ｓｉｔｔｉｎｇ ｐｏｓｔｕｒｅ）で個々の人間工学的に正しい座位姿勢を保つために筋肉の緊張が弱まるために、ヒトが曲がった体位をとりたくなるからであり、この原因は、骨盤の位置関連姿勢（ｌｏｃａｔｉｏｎ－ｒｅｌａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）にある。これは、ケアが必要な人々、及び／又は車椅子の人々にとって特に不利益である。彼らは自身の身体的制限により自分自身でその誤った座位姿勢を改善することができず、第三者、たとえば看護職員の助けに依存しなければならないからである。上述のヒトは、たとえば対麻痺又は神経変性疾患の結果としていかなる痛みも感じないか又は痛みを表現することができないことが多いので、彼らは特に誤った座位姿勢をとることによって永続的な損傷を受けるリスクがある。

これを防止し、脊椎に誤った荷重がかかる可能性、及び長期の身体的損傷という関連するリスクを抑制するために、尾骨の区域の座面に凹部を有する座面を備える座席システムが従来技術から知られている。これらの座席システムは尾骨又は尾骨の領域を楽にするが、たとえば骨盤の位置に影響を及ぼす可能性のある脊椎の曲率の変化は検出されないので、誤った座位姿勢、又は特に水平軸を中心とした各位置において誤っている骨盤の回転を抑制しない。人間工学的に正しい座位姿勢を得るために、従来技術から知られている他の座席システム、たとえば最新の車の座席は、圧送装置を用いて膨張可能な、流体が充填された圧力要素を使用し、腰椎の区域、及び／又は坐骨結節の区域にセンサを備える。

こうした車の座席が米国特許出願公開第２０１７００８６５８８（Ａ１）号に開示されており、これは、互いに横方向に間隔を開けて配置され座席の座面に一体化された２つの空気チャンバ要素を備える空気チャンバ・システムを備え、空気チャンバ・システムは、不均等に座っているとき、圧縮機を用いて空気を供給又は排出することによって着座したヒトの坐骨結節を均衡させることにより、そのヒトの骨盤を位置決めする。空気チャンバ要素には、使用者の坐骨結節によって座面に加えられる座圧を検出する接触圧力センサが組み込まれる。制御装置が座圧を評価し、評価に従って圧縮機を制御する。

この座席システムの場合、骨盤の個々の各位置が正確に検出されず、坐骨結節から空気チャンバ要素へと伝達される座圧のみが決定されるということが欠点である。したがって、この座席システムは、矢状軸を中心に骨盤を回転させることによって坐骨結節を水平に均衡させることに限定される。ヒトが自分自身で誤った座位姿勢をとっている場合、過剰に膨張させられた空気チャンバ要素により、たとえば脊椎の曲率が変化する場合があり、それにより、骨盤が水平軸を中心に、位置に関して誤った回転をすることによって、腰椎が持続的に過伸展させられる場合がある。対照的に、膨張が不十分な圧力要素が、原因となる骨盤後傾を伴った脊柱後弯を生じさせる場合があり、これは既に上述した欠点、特に、直立座位姿勢のヒトの重量力の一部による尾骨又は仙骨の歪みを伴う。骨盤の姿勢が位置に関して誤っていることによる、椎間板への偏った誤った荷重を伴うこの筋肉の過伸展又は脊椎の圧迫は、上述の従来技術の座席システムによって検出することができず、このことは、腰椎に隣接する胸椎及び頸椎の区域でも、結果としての身体的損傷を防ぐことができないことを意味する。

さらに、椅子に組み込まれた圧力センサを用いて、又は横たわっているヒトの接触圧力を測定するための装置によって、ヒトの座位姿勢を監視するためのシステムが、従来技術から知られている（ＥＰ３０１１８９６Ａ１、ＥＰ１０９３７５５Ａ１）。しかし、こうしたシステム又は装置は、ヒトの骨盤の位置を決定するのに適していない。

本特許出願の時点ではまだ公開されていない、出願人の以前の特許出願Ａ５０３８６／２０１９には、座席要素及び背もたれ要素に配置された制御要素及びセンサを備える、ヒトの身体を位置決めするための装置が開示されている。この以前の特許出願では、直立姿勢から水平リクライニング姿勢へとヒトが移行する間のそのヒトの回転プロセスについて述べられており、ヒトの骨盤は、矢状軸、水平軸、及び縦軸を中心とした回転により、直線的調節運動（ｌｉｎｅａｒ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）によって位置決めされる。所定の座圧差及び／又は接触圧力差に到達するとヒトの骨盤を位置決めすることにより、骨盤の位置が間接的にのみ決定される。その結果、骨盤の位置を的確に決定することができない。したがって、誤った座位姿勢を抑制するために、ヒトの骨盤の位置、すなわち座席システム又はリクライニング・システム上のヒトのあらゆる姿勢におけるヒトの身体軸を中心とした骨盤の傾斜及び回転を正確に決定することが必要である。

米国特許出願公開第２０１７００８６５８８（Ａ１）号 ＥＰ３０１１８９６Ａ１ ＥＰ１０９３７５５Ａ１ Ａ５０３８６／２０１９

本発明の目的は、既存の座席システム又はリクライニング・システムに一体化させることができ、従来技術の上述の欠点を回避する、ヒトの骨盤の位置を決定するための装置を提供することである。

本発明は、請求項１の特徴を有する、ヒトの骨盤の位置を決定するための装置を提供することにより、提起された目的を達成する。

別の態様では、本発明は、コンピュータ・ユニットがプログラムを実行すると、このユニットに、請求項１のステップを行うよう促す命令を含むコンピュータ・プログラム製品を提供する。

別の態様では、本発明は、コンピュータ・プログラム製品が記憶されたコンピュータ可読データ・キャリアを提供する。

本発明の有利な構成は、従属請求項、明細書、及び図面から明らかになる。

本発明は、装置を提供し、評価ユニットは、圧力伝達要素から測定信号を受け取り、測定信号を評価するステップと、ヒトの骨盤がヒトの水平軸を中心に回転している間に、第１の圧力伝達要素が尾骨の座圧の少なくとも一部で初めて負荷をかけられるか、又は第１の圧力伝達要素が恥骨の接触圧力の少なくとも一部で負荷をかけられる、第１の特徴的圧力分布を判定するステップと、第１の圧力伝達要素に加えられる尾骨の座圧が急激な低下を示し、第２の圧力伝達要素に加えられる仙骨の接触圧力が急激な上昇を示す第２の特徴的圧力分布を判定するステップとを実施するように設計されている。

上述の特徴的圧力分布を判定することにより、ヒトの水平軸に対する骨盤の位置を的確に決定することができる。この目的のために、その骨盤の位置が決定されることになるヒトは、第三者によるケアを必要とするヒトの場合、座席システム上の圧力伝達要素の配置に従って座席システム又はリクライニング・システム上に事前に位置決めされなければならない。特徴的圧力分布が判定された後、従来技術から知られている手段及び方法を使用して、その後、座席システム上のあらゆる位置において脊椎がニュートラルな向きになることがさらに可能になるように、骨盤の、位置に関して人間工学的に正しい姿勢が保持され得る形でヒトの骨盤を位置決めすることができ、座席システムは、具体的には、ヒトの水平軸を中心として傾けられる。したがって、機能的脊椎が骨盤に対して個々に人間工学的に正しい向きになるので、痛みを伴う偏った筋肉拘縮、又は脊椎の摩耗の兆候などの上述の身体的愁訴を軽減し、又は完全に避けることさえもできる。加えて、座席システムに座っているヒトを、このように荷重が最適化された形でそのヒトの解剖学的構造に従って座席システム上に位置決め及び支持することができ、機能的脊椎のこのニュートラルな向きを、矢状軸又は縦軸を中心とした回転においても維持することができる。

本発明を既存の座席システムに一体化させる、又はそれを椅子若しくはベッドの座席カバーとして使用できることにより、考えられる種々の用途が生まれ、装置は以下の実例に限定されない。装置は、以下の主体、たとえば事務椅子、車椅子、車両の座席、チャイルド・シート・システム、ワークアウト機器、治療ベッド、マットレスに一体化させることができ、且つ／又は特にスタンディング・ベッド、スタンディング・ボード及び／若しくは手術ベッドでは、リハビリテーション及びセラピーの分野で使用することができる。本発明を手術ベッドに一体化することは、腹臥位又は仰臥位で行われる手技において特に意味をなすが、それはこれらの手技が傾斜した手術ベッドを用いて実施されることが多いためであり、その結果、手術ベッドに位置付けられたヒトの望ましくない再配置が起こる場合があり、又は脊椎の向きに対して骨盤が誤って位置決めされる場合があり、その場合、特に腰椎の領域の脊椎が、押し縮められた、又は進展した姿勢にさせられる。このように位置決めされた骨盤の手術は、種々の問題を生じさせる恐れがある。本発明を用いて、第１の圧力伝達要素と第２の圧力伝達要素の間の座圧及び接触圧力の変化を検出することにより、骨盤の、ニュートラルな位置関連姿勢から逸脱した姿勢を特定することができ、この姿勢は、上述の手段及び方法によって抑制され得る。このように、骨盤の、ニュートラルな位置関連姿勢を取り戻し、保持することができる。したがって、ほとんど平坦な設計を有する手術ベッド上での手術の過程において、身体を可能な限りうまく位置決めした状態で手技を実施することができ、具体的には骨盤の姿勢に適合した形で腰椎を支持することにより、考えられる手術上のリスク、及び何時間も立て続けに誤った位置決めをすることの時として非常に痛みを伴う結果を最小限に減らし、又は除去することさえもできる。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の好ましい一実施例によれば、第１の圧力伝達要素と第２の圧力伝達要素とは、互いに対して実質的に鈍角で配置される。このようにして、やはりヒトの上半身の傾斜が変化している間に、すなわち実質的な直立座位姿勢から実質的な水平リクライニング姿勢へとヒトの骨盤を回転させるプロセスの間に第１の特徴的圧力分布及び第２の特徴的圧力分布を判定することができるという利点が得られる。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の好ましい一実施例によれば、コンピュータ・ユニットは、圧力伝達要素によってコンピュータ・ユニットに所定の時間間隔で伝達される測定信号を周期的に評価するようにさらに設計される。その結果、骨盤の位置を連続的に、たとえば毎秒監視することができ、たとえば未熟なスタッフによってケアされなければならないヒトを誤って位置決めすることを回避することができる。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の好ましい一実施例によれば、評価ユニットは膜を備える膜ユニットであり、チャネルを介して圧力伝達要素に接続され、膜に配置されたセンサと、センサによって発されるセンサ信号を評価するように設計されたコンピュータ・ユニットとを有する。ヒトの骨盤によって圧力伝達要素に座圧及び接触圧力が加えられると、圧力伝達要素内で、そこに収められている流体が再配分される。この再配分は、膜ユニットにより、コンピュータ・ユニットが評価することができるセンサ信号に、好ましくは電気的センサ信号に変換され得る。その結果、装置が位置の変化、又はニュートラルな位置関連姿勢から逸脱した骨盤の姿勢に対して迅速に、且つ信頼性をもって応答することができるという利点が得られる。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の別の実施例によれば、装置は、第３の圧力伝達要素及び第４の圧力伝達要素を備え、これらはそれぞれ第２の圧力伝達要素の隣に配置され、ヒトの腸骨稜によって加えられる接触圧力を吸収するように設計される。このように、ヒトの骨盤が縦軸を中心に回転させられたときにヒトの骨盤の位置を決定することが可能になり、これは、褥瘡予防においてミクロ及びマクロな位置決めを検出するために特に有利である。こうした位置決め行為の場合、身体の重心の偏移が少なくとも部分的に達成され、その結果、身体のいくつかの区域が圧力から解放される。位置決めのよく知られている形態は３０度傾斜した姿勢であり、これは実質的に水平な仰臥位から始まり、一般に２つの大きい枕の助けを借りて達成され、右臀部若しくは左臀部、又は半身に負担をかける。装置は、上述のタイプの座席システム又はリクライニング・システムに一体化され、骨盤区域の身体部分の重心の上述の偏移を検出することができ、側臥位での骨盤の位置を決定することができ、ヒトが自身の縦軸を中心に追加で回転すると、そのヒトの腹臥位でも骨盤の位置を決定することができる。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の別の実施例によれば、装置は第５の圧力伝達要素及び第６の圧力伝達要素を備え、これらはそれぞれ第１の圧力伝達要素の隣に配置され、ヒトの坐骨結節によって加えられる座圧を吸収するように設計される。ヒトの坐骨結節は、所定の距離だけ間隔が開いており、ヒトが人間工学的に正しい座位姿勢をとったときに矢状軸を中心に水平に均衡する坐骨結節基準線を規定する。種々の理由で、たとえば、長期間座っていた結果として、又は身体障害により、２つの坐骨結節のうちの１つがより大きい応力を受ける場合があり、これにより坐骨結節基準線が一方に傾き、長期的に見れば骨盤及び脊椎の構造に有害な影響を及ぼし、特に仙腸関節はこの点に関連して言及されなければならない。装置は、追加の第５の圧力伝達要素及び第６の圧力伝達要素を用いて坐骨結節への非対称な座圧荷重を検出することができ、コンピュータ・ユニットが第５の圧力伝達要素と第６の圧力伝達要素との座圧の差を生成することにより、装置は、矢状軸に対する骨盤の位置も決定することができる。それにより、装置はヒトの３つすべての身体基準線（ｂｏｄｙ ｌｅｖｅｌ）に対する骨盤の位置を決定することができ、したがって、座席システム又はリクライニング・システム上のヒトの任意の位置決めにおいて、すなわち座位姿勢及びリクライニング姿勢において、精密且つ普遍的に妥当な形で人間工学的に正しい荷重条件を特徴付けることができる。

本発明のこの実施例により、装置は、ヒトの水平軸に対する骨盤の位置だけではなく、矢状軸及び縦軸に対する骨盤の位置も決定することが可能になる。その後、骨盤の位置についての情報は、従来技術から知られているように、上述の非対称な座圧荷重及び接触圧力荷重を修正するために、又はミクロ若しくはマクロな位置決めを実施するために、座席システムによって使用され得る。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の別の実施例によれば、装置は複数の圧力伝達要素を有するアレイを備え、このアレイは、装置上のヒトのあらゆる姿勢でヒトの骨盤の座圧及び接触圧力を検出するように設計される。その結果、この実施例では座席システム上の骨盤の位置だけではなく場所（ｐｌａｃｅ）も決定することができるので、座席システム上にヒトを事前に位置決めする上述のステップを省略できるという利点が得られる。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の好ましい一実施例によれば、センサは、機械的センサ、電気的センサ、空気圧センサ、又は液圧センサからなる群から選択される。このように、複数のセンサを使用してヒトの骨盤によって加えられる座圧及び／又は接触圧力を検出することができる。たとえば歪みゲージ、又はやはり加速度センサなどの機械的センサを使用して、座圧及び／又は接触圧力を検出することができる。歪みゲージが使用される場合、膜ユニットの必要性がない場合があり、したがって、センサによって発されるセンサ信号は、評価ユニット、たとえばコンピュータによって直接評価され得る。用語「センサ」は、上述の実例に限定されない。

ヒトの骨盤の位置を決定するための装置の好ましい一実施例によれば、装置は、第１の特徴的圧力分布及び／又は第２の特徴的圧力分布が判定されたときにヒトに注意喚起する警告手段を備える。この場合、警告手段は、光学的警告手段、音響的警告手段、又は触覚的警告手段からなる群から選択される。このように、人間工学的に誤った座位姿勢又はリクライニング姿勢をとったヒトが自身の誤った座位姿勢又はリクライニング姿勢を認識させられ、したがって自身の体位についてより意識を高めることが可能になる。このように、ヒトに誤った座位姿勢又はリクライニング姿勢について定期的に気づかせることが、最初に述べたタイプの身体的損傷を防ぐ助けとなり得る。ケアが必要な人々の場合、警告手段の使用は、介護者が、ケアが必要な人々が人間工学的に悪い、且つ／又は誤った位置決めであることを認識することができ、それにより、介護者によって実施されるチェックの間隔を延長することができるという利点を有する。

次に、非限定的な例示的実施例を使用した図面を参照して、本発明についてより詳細に説明する。

ヒトが人間工学的に正しい直立座位姿勢で調節可能座席システム上に位置付けられた状態の、本発明の概略図である。 ヒトが傾斜姿勢で調節可能座席システム上に位置付けられた状態の本発明の概略図であり、ヒトの尾骨が第１の圧力要素に座圧を加えている。 ヒトが傾斜姿勢で調節可能座席システム上に位置付けられた状態の本発明の概略図であり、ヒトの仙骨が第２の圧力要素に接触圧力を加えている。 ヒトが水平リクライニング姿勢で調節可能座席システム上に位置付けられた状態の本発明の概略図であり、ヒトの仙骨が第２の圧力要素に接触圧力を加えている。 ヒトの骨盤が水平軸を中心に回転している間に調節可能座席システムに加えられる座圧及び接触圧力の圧力プロファイルと、本発明の請求項１に記載の第１の特徴的圧力分布及び第２の特徴的圧力分布を示す印とが表されたグラフである。 評価ユニットの好ましい実施例を示す図である。 本発明の好ましい実施例による、座席システムに配置された圧力伝達要素と図３の評価ユニットとを備える座席システムの斜視図である。 本発明の別の実施例による、座席システムに配置された圧力伝達要素と図３の評価ユニットとを備える座席システムの斜視図である。 本発明の別の実施例による、座席システムに配置された圧力伝達要素と図３の評価ユニットとを備える座席システムの斜視図である。

これ以降、図１ａ～図１ｄを参照するが、図１ａ～図１ｄには、座席要素４１及び背もたれ要素４２を有する調節可能座席システム４０上の、直立姿勢、傾斜姿勢、及び水平仰臥姿勢のヒト１０が示してあり、本発明による装置１００はそこに一体化されたものとして描かれている。この場合、装置１００は、図示されていないリクライニング・システム、又はやはり図示されていない支持部にも組み込むことができ、図１ａ～図１ｄに示してある座席システム４０に限定されない。このように、装置１００はヒト１０を収容するように設計されており、ヒト１０の尾骨５１によって加えられる座圧又は恥骨によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第１の圧力伝達要素２１と、ヒトの仙骨５２によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第２の圧力伝達要素２２とを備える。図１ｂ～図１ｄに示してあるように、第１の圧力伝達要素２１と第２の圧力伝達要素２２とは、互いに対して実質的に鈍角で配置される。したがって、第１の圧力伝達要素２１は、背もたれ要素４２に面する座席要素４１の後方３分の１の中央に配置され、第２の圧力伝達要素２２も、座席要素４１に面する背もたれ要素４２の下方３分の１の中央に配置される。流体が充填された非常に平坦なチャンバを圧力伝達要素２１、２２として使用することが好ましく、チャンバは、少なくとも部分的にヒト１０の骨盤５０に適合した形状を有することが好ましい。その結果、圧力伝達要素２１、２２のより高い感度を得ることができ、それにより、座圧及び接触圧力の変化を精密に検出することが可能になる。具体的には、身体の重心のわずかな偏移でさえもこのように検出することができる。用語「流体」は、座圧及び接触圧力を伝達する目的に事足りる任意の液体又は気体を意味すると理解される。たとえば、水又は空気が流体として使用されてもよい。また、圧力伝達要素２１、２２は単純な歪みゲージ、たとえば金属箔歪みゲージでもよく、これらは座圧及び接触圧力の大きさに依存する、形状又は長さの測定可能な変化を受ける。座圧及び接触圧力の検出を改善するために、圧力伝達要素２１、２２は、座席要素４１の上表面、すなわち座席要素４１の座面に、又は背もたれ要素４２の上表面に見えるように配置されるが、圧力伝達要素２１、２２は、目に見えない形で座席システム４０の座席要素４１及び／又はバックレスト４２に埋め込むこともできる。

図１ａ～図１ｄには、水平軸を中心に回転している間のヒト１０の個々の姿勢が示してあり、図１ａは、座席システム４０上の人間工学的に正しい直立座位姿勢のヒトを示し、図１ｄは、回転が終わった後の人間工学的に正しい水平リクライニング姿勢のヒト１０を示す。図１ｂ～図１ｄの矢印は上記回転中に骨盤５０によって加えられる座圧及び接触圧力を示し、Ｆ１は坐骨結節によって加えられる座圧を示し、Ｆ２は尾骨によって加えられる座圧を示し、Ｆ３は仙骨によって加えられる接触圧力を示す。

図１ａにおいて理解され得るように、人間工学的に正しい直立座位姿勢では、坐骨結節５３にヒト１０の上半身の重量力の大部分がかかっており、重量力のより小さい部分は、図示されていないヒトの下肢によっても吸収され得る。この座位姿勢では、尾骨５１は応力を受けておらず、座席システム４０の座席要素４１の座面から距離Ａのところにある。

ヒト１０が角度αまで回転すると（図１ｂ）、距離Ａは短縮し、すなわち、ヒト１０の尾骨５１から座席システム４１の座面までの距離が縮小し、この姿勢では実質的にゼロになる。その結果、尾骨５１は重量力の一部を引き受け、坐骨結節５３に加えて座席要素４１に座圧を加え、この圧力は第１の圧力伝達要素２１によって検出される。この姿勢は、ヒト１０の骨盤５０が水平軸を中心に実質的に１０°だけ傾いたことに対応する。

この姿勢から始まり、坐骨結節５３によって座席要素４１に加えられる座圧が減少するか又はゼロになり、尾骨５１及び仙骨５２が重量力の大部分を吸収するような形で上記ヒトがさらに回転するにつれて、ヒト１０の重量力成分は偏移する。この姿勢は図１ｃに示されており、骨盤５０がヒト１０の水平軸を中心に実質的に４５°だけ傾いたことに対応する。この場合、第１の圧力伝達要素２１は尾骨５１の座圧を検出し、第２の圧力伝達要素２２はヒト１０の仙骨５２の接触圧力を検出する。

ヒト１０が実質的に水平なリクライニング姿勢へとさらに移行すると（図１ｄ）、重量力成分は、この姿勢では、ヒト１０の仙骨５２が第２の圧力伝達要素２２に最大接触圧力を加える形で偏移する。距離Ａから理解され得るように、この姿勢では、尾骨５１は第１の圧力伝達要素２１にいかなる接触圧力も加えない。

既に述べた圧力伝達要素２１、２２に加えて、本発明による装置１００は、好ましくはチャネルを介して圧力伝達要素２１、２２に接続された評価ユニット３０を備え、評価ユニット３０は、圧力伝達要素２１、２２から測定信号を受け取り、それを評価するように設計される。測定信号は、たとえば圧力、電流、又は電圧などの物理的変数であり、使用されている圧力伝達要素２１、２２のタイプに依存する。流体が充填されたチャンバを圧力伝達要素２１、２２として使用する上述の好ましい実施例では、測定信号は圧力信号であり、これはチャネルを介して評価ユニット３０に伝達される。

図２には、一連の測定値６１、６２、６３、６４を有するグラフ６０が示してあり、このグラフは、ヒト１０の骨盤５０の上述の回転中に上記座席システム４０に加えられる座圧及び接触圧力の圧力プロファイルを示す。グラフ６０の縦軸の目盛りは正規化されたものとして示されており、０は座圧又は接触圧力がないことを示し、１は最大座圧又は最大接触圧力を示す。一連の測定値６１は坐骨結節５３によって加えられる座圧の圧力プロファイルを示し、一連の測定値６２は尾骨５１によって加えられる座圧の圧力プロファイルを示し、一連の測定値６３は仙骨によって加えられる接触圧力の圧力プロファイルを示し、一連の測定値６４は腸骨稜５４によって加えられる接触圧力の圧力プロファイルを示す。

さらに、評価ユニット３０は第１の特徴的圧力分布６５を判定するように設計され、第１の特徴的圧力分布６５では、ヒト１０の骨盤５０がその水平軸を中心に回転している間に、第１の圧力伝達要素２１が尾骨５１の座圧の少なくとも一部で初めて負荷をかけられるか、又は第１の圧力伝達要素２１が恥骨の接触圧力の少なくとも一部で負荷をかけられる。ヒト１０の尾骨５１が座圧の少なくとも一部で初めて負荷をかけられた第１の特徴的圧力分布６５が図２に示されており、骨盤５０の傾斜は水平軸を中心に１５°である。下部構造、たとえば座席システム４０の座席要素４１の座面の柔軟性に応じて、且つ／又は背もたれ要素４２上の脊椎５５の支持により、且つ／又は尾骨５１の病理学的変化により、骨盤５０が水平軸を中心に実質的に１０°以上傾斜したところで既に、尾骨５１に座圧で負荷がかかる場合がある。腹臥位では、図２の一連の測定値６３に示してあるような仰臥位におけるヒト１０の仙骨５２の接触圧力と一致するように、ヒト１０の恥骨により第１の圧力伝達要素２１に接触圧力が加えられる。

さらに、評価ユニット３０は、第１の圧力伝達要素２１に加えられる尾骨５１の座圧が急激な低下を示し、第２の圧力伝達要素２２に加えられる仙骨５２の接触圧力が急激な上昇を示す第２の特徴的圧力分布６６を判定するように設計される。この第２の特徴的圧力分布６６は図２に示されている。

圧力伝達要素２１、２２からの測定信号の評価及び受領、並びに第１の特徴的圧力分布６５及び第２の特徴的圧力分布６６の判定は、評価ユニット３０がプログラムを実行すると上記ユニットに上述のステップを行うよう促す命令を含むコンピュータ・プログラム製品によって実施される。この場合、コンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ可読データ・キャリアに記憶される。

特徴的圧力分布６５、６６は、ヒト１０の骨盤５０、尾骨５１、及び仙骨５２によって圧力伝達要素２１、２２に加えられる座圧及び接触圧力の圧力差を決定することにより、評価ユニット３０によって判定されることが好ましい。しかし、特徴的圧力分布６５、６６は、座圧及び接触圧力を所定の圧力パターンと比較することにより、パターン認識によって判定することもできる。

図３には、評価ユニット３０の好ましい実施例が示してある。したがって、評価ユニット３０は膜３１を備える膜ユニット３７であり、図示されていないチャネルを介して圧力伝達要素２１、２２に接続され、好ましくは、圧力伝達要素２１、２２から評価ユニット３０に周期的に所定の時間間隔で伝達された測定信号を評価する。したがって、ヒト１０の骨盤５０の位置を、信頼性をもって特定することができるように、測定信号をたとえば毎秒評価することができる。膜３１は直線的な弾性挙動を示し、膜ユニット３７を２つのチャンバ３２、３３に分割し、第１のチャンバ３２は圧力ｐ_１を有し、第２のチャンバ３３は圧力ｐ_２を有する。加えて、チャンバ３２、３３はそれぞれ開口３５を有し、そこにチャネルが配置される。さらに、膜ユニット３７は、膜３１に配置されたセンサ３４と、図示されていないコンピュータ・ユニットとを備える。センサ３４は、膜３１の中央に配置されることが好ましい。ヒト１０の尾骨５１及び仙骨５２によって座席システム４０の座席要素４１及び背もたれ要素４２に座圧及び接触圧力が加えられると、圧力伝達要素２１、２２に収められた流体が再配分され、それによってチャンバ３２、３３に圧力差が生じ、それが平坦膜の偏向３６を生じさせる。膜３１に配置されるセンサ３４は、好ましくは機械的センサ、電気的センサ、空気圧センサ、又は液圧センサからなる群から選択されるセンサであるが、具体的には加速度センサである。速度の変化を検出することにより、加速度センサは膜偏向３６を検出することができ、対応するセンサ信号をコンピュータ・ユニットに伝達することができる。その後、コンピュータ・ユニットはセンサ信号を評価し、センサ信号は、好ましくは膜偏向３６に直接的に相関する。第１の圧力伝達要素２１が膜ユニット３７の第１のチャンバ３２に接続され、第２の圧力伝達要素２２が膜ユニット３７の第２のチャンバ３３に接続されている場合、第１の特徴的圧力分布６５ではｐ_１＞ｐ_２の圧力レベルになる。第２の特徴的圧力分布６６の場合のように、ヒト１０の仙骨５２が尾骨５１によって加えられる座圧と比較してより大きい接触圧力を加える場合、ｐ_２＞ｐ_１の圧力レベルに到達する。尾骨５１が、仙骨５２によって第２の圧力伝達要素２２に加えられる接触圧力と同じ大きさの座圧を第１の圧力伝達要素２１に加える場合、ｐ_１＝ｐ_２が適用され、膜偏向は起こらない。これは圧力伝達要素２１、２２の荷重のない状態にも対応し、すなわち圧力伝達要素２１、２２が座圧及び／又は接触圧力で負荷をかけられていないことにも対応する。加速度センサは、図示されていないコンピュータ・ユニットに組み込まれることが好ましい。たとえば、対応する加速度センサを有し、加速度センサのセンサ信号を評価するプロセッサが膜３１に配置されてもよい。

図４には、本発明の好ましい実施例が概略的に斜視図で示してある。膜ユニット３７は圧力伝達要素２１、２２の区域に配置されることが好ましく、座席システム４０の背もたれ要素４２に目に見えない形で一体化されることが好ましい。しかし、膜ユニット３７は座席システム４０から取り外されている間に使用することもでき、この場合、膜ユニット３７を圧力伝達要素２１、２２に接続し、この図には示されていないチャネルの長さは、著しく延長される場合がある。センサは本明細書では一例として配置されているが、膜ユニット３７のセンサ３４の平坦な偏向３６は、この場合には縦方向に前額面において起きる。

別の実施例では、図５に示してあるように、本発明による装置１００は第３の圧力伝達要素２３及び第４の圧力伝達要素２４を備えることができ、これらはそれぞれ第２の圧力伝達要素２２の隣に配置され、ヒト１０の腸骨稜５４によって加えられる接触圧力を吸収するように設計される。これらの追加の圧力伝達要素２３、２４は第１の圧力伝達要素２１及び第２の圧力伝達要素２２と実質的に同じ形状を有し、好ましくは、やはり流体が充填されたチャンバとして設計される。第３の圧力伝達要素２３及び第４の圧力伝達要素２４により、縦方向の膜偏向に加えて、水平方向にも膜偏向が起こり得る。この場合、水平方向の膜偏向はヒト１０の縦軸を中心とした骨盤５０の回転に対応する。この目的のために、膜ユニット３７は第２の膜を備え、第２の膜は各図には示されておらず、膜ユニット３７をやはり図示されていない２つの追加のチャンバに、すなわち合計４つのチャンバに分割する形で配置される。この場合、加速度センサは、好ましくは第１の膜と第２の膜の交差箇所に配置され、縦方向と水平方向の両方での平坦膜の偏向を検出する。

図６に示されている本発明の別の実施例では、装置１００は第５の圧力伝達要素２５及び第６の圧力伝達要素２６を備え、これらはそれぞれ第１の圧力伝達要素２１の隣に配置され、ヒト１０の坐骨結節５３によって加えられる接触圧力を吸収するように設計される。第５の圧力伝達要素２５及び第６の圧力伝達要素２６は第１の圧力伝達要素２１及び第２の圧力伝達要素２２と実質的に同じ形状を有し、好ましくは、やはり流体が充填されたチャンバとして設計される。この実施例では、膜ユニット３７は縦方向と水平方向の両方で膜偏向が起きるような形で設計される。図２に示されているように、着席する動作中、膜は、坐骨結節５３によって第５の圧力伝達要素２５及び第６の圧力伝達要素２６に加えられる最大座圧により、最大の膜偏向にさらされる。このようにして、ヒト１０の上半身の重量力を決定することができる。

本発明のこの実施例及び上述の実施例では、すなわち４つの圧力伝達要素２１、２２、２３、２４を備える実施例では、混合運動の場合でもヒト１０の骨盤５０の位置を検出することができる。混合運動は、たとえば、水平軸及び矢状軸を同時に中心として起きるヒト１０の運動である場合がある。この運動は、たとえば坐骨結節５３に非対称に応力がかけられており、同時にヒト１０の水平軸を中心としたヒト１０の骨盤５０の回転が起きる場合に生じ得る。この場合、縦方向と水平方向の両方で膜偏向が起きる。骨盤５０の座圧及び接触圧力によって生じる矢状方向の膜偏向は、膜ユニット３７の上述の構造によって妨げられる。この平面でのセンサ信号の変化は、座席システム４０の座席要素４１の位置の変化に起因する場合があり、それにより、背もたれ要素４２の位置の対応する変化を推定することもできる。それにより、座席要素４１の横方向の傾斜に対応する、縦軸を中心とした座席システム４０の回転と、座席要素４１の上向き又は下向きの傾斜に対応する、水平軸を中心とした座席システム４０の回転とを決定することができる。このことから、結果として生じる最大の座圧及び／又は接触圧力を、力の三角形の計算により、評価ユニット３０によって計算することができる。このことから、装置は骨盤の座圧成分及び／又は接触圧力成分を決定することができ、それにより、骨盤５０が少し不完全な姿勢である場合でも、骨盤５０の位置を決定することができる。

各図に示されていない本発明の一実施例では、装置１００は複数の圧力伝達要素を有するアレイを備え、このアレイは、装置１００上のヒト１０のあらゆる姿勢でヒト１０の骨盤５０の座圧及び接触圧力を検出するように設計される。複数の圧力伝達要素を有するアレイは、座席要素４１、背もたれ要素４２、又はその両方、すなわち座席要素４１及び背もたれ要素４２に組み込まれてもよい。その結果、座席システム４０上にヒト１０を事前に位置決めするのを省略することができる。

各図に示されていない一実施例では、装置１００は、第１の特徴的圧力分布６５及び／又は第２の特徴的圧力分布６６が判定されたときにヒト１０に注意喚起する警告手段を備える。たとえば、第１の特徴的圧力分布６５及び／又は第２の特徴的圧力分布６６、すなわち人間工学的に誤った座位姿勢又はリクライニング姿勢が評価ユニット３０によって判定された場合、スピーカによって発される音の形を取る音響信号、又は警告灯によって発される警告ライトの形を取る光学信号がヒト１０に注意喚起することができる。この場合、警告手段は座席システム４０内に／座席システム４０上に組み込まれ／配置されてもよく、座席システム４０から取り外されている間、座席システム４０の近傍に位置付けられてもよい。この場合、警告手段は光学的警告手段、音響的警告手段、又は触覚的警告手段からなる群から選択される。

表面センサを備える上に述べた例示的な実施例によれば、水平軸を中心に骨盤を実質的に４５°だけ回転させると、本発明に不可欠な角度が作り出され、この角度では、座席要素上のヒトの重量力成分が、尾骨及び坐骨結節から仙骨へと移る。しかし、本発明に不可欠なこの角度は、それぞれのヒトの体重、及び座席要素の硬さにも依存する。したがって、本発明に不可欠なこの角度は、尾骨が座席要素を押し始める１１°から始まり、坐骨結節が座席要素から荷重を取り除く５６°で終了する角度範囲でもよい。したがって、本発明に不可欠なこの角度は、たとえば３５°、４０°、４３°、４５°、４７°、５０°、５３°又は５６°でもよい。

特に柔らかい座席カバーを有する別の例示的な実施例によれば、表面センサに関して上述した、少なくとも１１°である本発明に不可欠な角度を有する角度範囲は、この関連する限定をなさない。特に柔らかい座席カバーの場合、実際には、直立座位姿勢で、すなわち０°である本発明に不可欠な角度で既に尾骨の圧力を測定することができ、坐骨結節の圧力は、リクライニング姿勢で、すなわち９０°である本発明に不可欠な角度で測定することができるので、特に柔らかい座席カバーでは、本発明に不可欠な角度の角度範囲は０°～９０°に設定されるべきである。

Claims (11)

1. ヒト（１０）の尾骨（５１）によって加えられる座圧又は恥骨によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第１の圧力伝達要素（２１）と、前記ヒト（１０）の仙骨（５２）によって加えられる接触圧力を吸収するように設計された少なくとも１つの第２の圧力伝達要素（２２）と、前記圧力伝達要素（２１、２２）に接続された評価ユニット（３０）とを備え、前記ヒト（１０）を収容するように設計された、前記ヒト（１０）の骨盤（５０）の位置を決定するための装置（１００）において、前記評価ユニット（３０）が、
   ａ）前記圧力伝達要素（２１、２２）から測定信号を受け取り、前記測定信号を評価するステップと、
   ｂ）前記ヒト（１０）の前記骨盤（５０）が前記ヒト（１０）の水平軸を中心に回転している間に、前記第１の圧力伝達要素（２１）が前記尾骨（５１）の前記座圧の少なくとも一部で初めて負荷をかけられるか、又は前記第１の圧力伝達要素（２１）が前記恥骨の前記接触圧力の少なくとも一部で負荷をかけられる、第１の特徴的圧力分布（６５）を判定するステップと、
   ｃ）前記第１の圧力伝達要素（２１）に加えられる前記尾骨（５１）の前記座圧が急激な低下を示し、前記第２の圧力伝達要素（２２）に加えられる前記仙骨（５２）の前記接触圧力が急激な上昇を示す第２の特徴的圧力分布（６６）を判定するステップと
   を実施するように設計されていることを特徴とする、装置（１００）。
2. 前記第１の圧力伝達要素（２１）と前記第２の圧力伝達要素（２２）とが、互いに対して実質的に鈍角で配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記評価ユニット（３０）が、前記圧力伝達要素（２１、２２）によって前記評価ユニット（３０）に所定の時間間隔で伝達される前記測定信号を周期的に評価するようにさらに設計されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１００）。
4. 前記評価ユニット（３０）が、膜（３１）を備える膜ユニット（３７）であり、チャネルを介して前記圧力伝達要素（２１、２２）に接続され、前記膜（３１）に配置されたセンサ（３４）と、前記センサ（３４）によって発されるセンサ信号を評価するように設計されたコンピュータ・ユニットとを有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれかに記載の装置（１００）。
5. 前記装置（１００）が、前記第２の圧力伝達要素（２２）の隣にそれぞれ配置され、前記ヒト（１０）の腸骨稜（５４）によって加えられる前記接触圧力を吸収するように設計された第３の圧力伝達要素（２３）及び第４の圧力伝達要素（２４）を備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれかに記載の装置（１００）。
6. 前記装置（１００）が、前記第１の圧力伝達要素（２１）の隣にそれぞれ配置され、前記ヒトの坐骨結節（５３）によって加えられる前記座圧を吸収するように設計された第５の圧力伝達要素（２５）及び第６の圧力伝達要素（２６）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置（１００）。
7. 前記装置（１００）が、複数の圧力伝達要素を有するアレイを備え、前記アレイは、前記装置（１００）上の前記ヒト（１０）のあらゆる姿勢で前記ヒト（１０）の前記骨盤（５０）の前記座圧及び前記接触圧力を検出するように設計されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれかに記載の装置（１００）。
8. 前記センサ（３４）が、機械的センサ、電気的センサ、空気圧センサ、又は液圧センサからなる群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の装置（１００）。
9. 警告手段を備える、請求項１から８までのいずれかに記載の装置（１００）において、前記第１の特徴的圧力分布（６５）及び／又は前記第２の特徴的圧力分布（６６）が判定されたときに、前記警告手段が、前記ヒト（１０）に注意喚起し、前記警告手段が、光学的警告手段、音響的警告手段、又は触覚的警告手段からなる群から選択されることを特徴とする、装置（１００）。
10. 前記評価ユニット（３０）がプログラムを実行すると、前記ユニットに、請求項１の前記ステップを行うよう促す命令を含む、コンピュータ・プログラム製品。
11. 請求項１０に記載の前記コンピュータ・プログラム製品が記憶されたコンピュータ可読データ・キャリア。

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