JP2022552676A - 人の骨盤の場所及び位置を決定する方法 - Google Patents

Abstract

人の骨盤の場所及び位置を決定する方法１００であって、
ａ）表面センサ１１を用いて、座っている人の座骨結節及び尾骨によって又は横たわっている人の腸骨稜及び恥骨によって座席、ラウンジャー、又は、支持体に及ぼされる座圧／接触圧を検出するステップと、
ｂ）コンピュータユニット２０により、第１のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ上の第１の位置Ｐ_１を決定するステップと、
ｃ）第２のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ上の第２の位置Ｐ_２を決定するステップと、
ｄ）第１の位置と第２の位置との間の距離Ｂを決定するステップと、
ｅ）第３のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ上の第３の位置Ｐ３を決定するステップであって、前記位置が第１の位置と第２の位置との間にある、ステップと、
ｆ）座圧及び接触圧を検出する表面センサ１１の領域を制限するステップと、
ｇ）座圧及び接触圧を検出する制限領域における座圧及び接触圧を評価するステップと、
を含む方法１００。

Description

本発明は、座席に座る又はラウンジャー若しくは支持体に座る若しくは横たわる人の骨盤の場所及び位置を決定するための方法及び装置に関する。

人の骨盤は、機能的な脊椎と下肢の中立方向の位置コントローラであると見なされる。骨盤は、長さと角度の比率に関して年齢及び性別に固有の違いを示すが、その位置に関連する応力については、普遍的に有効で均一な説明を与えることができる。座席システムでは、人の骨盤は、一般に、座席システムの着座面及び背もたれによって支えられる。それによって、坐骨結節は、上半身と下肢の一部の重量を吸収するのに役立ち、人が人間工学的に正しい、本質的に直立した座位にあるときに高い座圧を吸収することができるが、尾骨及び仙骨は、この直立した座位では、本質的に応力を受けないままである。人間工学的に正しい人の水平背臥位にあるリクライニングシステムでは、脊椎と仙骨が上半身の重量を支え、それによって、骨盤領域において人の重量により及ぼされる接触圧が仙骨で実質的に最大になり、尾骨は本質的に応力がないままである。人間工学的に正しい腹臥位では、人の恥骨は骨盤領域でその体の部分の重量の最大部分を占める。

しかしながら、人々は、立ったり、座ったり、横臥したりするときに自分自身の個々の姿勢に気づかず、片側の痛みを伴う筋肉収縮を引き起こす可能性があるとともに、長期的には椎間板ヘルニアを含む摩耗プロセスにつながる、又は、少なくとも、脊椎と骨盤の構造の、特にその移行領域、仙腸関節で誤った負荷がかかった場合には、特に脊椎の圧迫と捻挫につながる可能性がある姿勢をとることがよくある。特に長時間座っていると、多くの場合、誤った姿勢で十分な代償運動を伴わなければ、筋肉からの恒久的な静的作業が必要になり、それにより、筋肉の不均衡が生じ、四肢でも広範な身体的愁訴が促進される。

人間工学的に正しい姿勢を作り出して継続的に維持しようと努める多くの手段及び方法が従来技術から知られている。例えば、ドイツ特許出願公開第１０ ２０１２ ０１７ ６８１（Ａ１）号、米国特許出願公開第２００２／０１９３７０７（Ａ１）号、及び、欧州特許出願第１ ０９３ ７５５（Ａ１）号は、座っているとき又は横になっているときのそれぞれにおいて人の接触圧を測定するための方法及び装置を示す。しかしながら、そのような方法及びそれぞれの装置では、人の骨盤の位置及び場所の決定を実行することができない。

例えば、本特許出願の時点で未だ公開されていなかった特許出願第Ａ ５０３８６／２０１９号は、座席要素及び背面要素に配置される制御要素及びセンサを伴う人の体を位置決めするための装置を開示する。この特許出願では、直立から水平リクライニング位置への人の移動中の人の転がりプロセスが言及されており、この場合、人の骨盤は、矢状軸、水平軸、及び、長手方向軸の周りでの回転を介した線形調整運動によって位置決めされる。

特許出願第Ａ ５０３８６／２０１９号では、骨盤の位置は、間接的にのみ且つ不十分な精度で決定される。これは、所定の座圧差及び／又は接触圧差に達すると直ぐに人の骨盤が既に位置決めされるからである。更に、この装置は、混合移動、つまり、人の少なくとも２つの体軸の周りで同時に発生する運動を検出できず、矢状軸、水平軸、又は、長手方向軸の周りでの運動のみを検出する。しかしながら、座席又はリクライニングシステム上の人の人間工学的な位置付けを達成するためには、座席又はリクライニングシステム上の人の全ての位置で骨盤の位置を正確に決定する必要がある。

ドイツ特許出願公開第１０ ２０１２ ０１７ ６８１（Ａ１）号 米国特許出願公開第２００２／０１９３７０７（Ａ１）号 欧州特許出願第１ ０９３ ７５５（Ａ１）号 特許出願第Ａ ５０３８６／２０１９号

したがって、本発明の目的は、人の骨盤の位置及び場所を決定するための方法及び装置を提供することであり、該方法及び装置は、既存の座席システム又はリクライニングシステム又は支持体に組み込むことができ、先行技術の不都合を回避する。

本発明は、請求項１に係る人の骨盤の位置及び場所を決定する方法と、請求項８の特徴を有する人の骨盤の位置及び場所を決定するための装置とを提供することによって提示された目的を達成する。

更なる態様において、本発明は、請求項６に係るコンピュータプログラムプロダクト及び該コンピュータプログラムプロダクトが記憶されるコンピュータ可読データキャリアを提供する。

本発明に係る方法は、以下のステップ、すなわち、座席、ラウンジャー、又は、支持体に配置された表面センサを用いて、本質的に直立して座っている人の坐骨結節及び尾骨によって又はうつ伏せに横たわっている人の腸骨稜及び恥骨によって座席、ラウンジャー、又は、支持体に及ぼされる座圧／接触圧を検出するステップと、コンピュータユニットにより、人の第１の坐骨結節／腸骨稜によって及ぼされる第１のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ上の第１の位置を決定するステップと、コンピュータユニットにより、人の第２の坐骨結節／腸骨稜によって及ぼされる第２のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ上の第２の位置を決定するステップであって、第２の位置が第１の位置から所定の距離範囲内にある、ステップと、コンピュータユニットにより、第１の位置と第２の位置との間の距離を決定するステップと、コンピュータユニットにより、人の尾骨／恥骨によって及ぼされる第３のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ上の第３の位置を決定するステップであって、第３の位置が第１の位置と第２の位置との間にあり、第３の位置が、実質的にそれらの共通の接続線上にある又は接続線に対して略垂直に延びる線上の所定の距離範囲内にある、ステップと、コンピュータユニットにより、座圧及び接触圧を検出する表面センサの領域を制限するステップと、コンピュータユニットにより、座圧及び接触圧を検出する制限領域における人の骨盤の座圧及び接触圧を評価するステップとを含む。

本発明に係る方法に起因して、座席又はラウンジャー上の人の骨盤の場所及び位置をいつでも決定することが可能であり、それにより、人の体軸のうちの１つの周りでの人の個々の動きを検出できるだけでなく、特に最初に述べた種類の混合移動も検出できる。この目的のため、前述の３つの位置と、表面センサに対して人の骨盤により及ぼされる座圧及び接触圧の大きさとが決定される。これは、好ましくは、座圧及び接触圧の最大値のパターン認識によってコンピュータユニットにより実行される。更に、座圧及び接触圧の最大値により、上半身の重量力について、及び、アームレストを伴う又は伴わない座席の設計に応じて、人の上肢の重量力を含めて／除いて、結論を導き出すことができる。これは、本質的に直立した座位では、坐骨結節が上半身の重さの大部分を表面センサに伝達するからである。この座位では、人の下肢から表面センサに伝達されるとともに座圧及び接触圧のオフセットの形で目立つより小さな重量力の比率は、制限された検出領域に起因してコンピュータユニットによって補償され得る。表面センサが特に背面要素の後方傾斜位置に関して座席の背面要素に配置される場合、人の呼吸によって引き起こされる圧力変動を表面センサによって動的に検出することができる。このようにして、呼吸の変化、例えば、頻呼吸を検出することができる。

骨盤、尾骨、仙骨の座圧及び接触圧は、座圧及び接触圧を検出する領域でのみ検出されるため、表面センサの他の領域に及ぼされる圧力が表面センサに対して人の骨盤により及ぼされる座圧及び接触圧に影響を与えないという利点がある。装置が例えば病院のベッドで使用される場合、病院のベッドにある物体、例えば訪問者からのバッグ、看護師又は医師からの機器は、病院のベッドに位置される患者の骨盤の座圧及び接触圧の評価とは関係がない。これは、装置が、本質的に骨盤の形状を考慮に入れており、背もたれで支持を必要とする脊椎の部分的に固定された位置異常の影響を受けないままだからである。したがって、骨盤の場所及び位置は、表面センサ上の人の全ての位置に関して正確に決定することができる。

本発明に係る方法によって、位置に関連する重量力の影響とは無関係に、また、背面要素の人の上半身の重量の支持とは無関係に、座席要素、特にその座席表面と背面要素との間の相対角度を決定できることは、更なる利点である。これは、座圧及び接触圧を検出する表面センサの領域で発生する各座圧及び接触圧に対してコンピュータユニットによって位置を割り当てることができるため、座圧及び接触圧の全ての位置に関して圧力分布が分かるという点で達成される。

座圧及び接触圧を検出する表面センサの領域を絞り込むことができるようにするために、コンピュータユニットは、再帰シーケンス

を使用してマンデルブロ集合を表す反復アルゴリズムを実行する。初期条件はＺ_０＝０である。この目的のために、表面センサはガウス平面として認識され、この場合、人の骨盤によって及ぼされる座圧及び接触圧はガウス平面内の点Ｃである。再帰シーケンスに異なる点Ｃを挿入することにより、ガウス平面のどの点Ｃがマンデルブロ集合に属し、どの点Ｃが属していないかを確認できる。この場合、マンデルブロ集合には、シーケンスが制限されたままである、すなわち収束する、つまり制限値に益々近づくポイントが含まれる。座標Ｃ（０／０）を伴うガウス数平面内の点Ｃの場合、シーケンスが

に縮小されるため、座圧及び接触圧を検出する円形領域が発生する。この円形領域の外側の点Ｃでは、数が無限大になる傾向があり、シーケンスはもはや制限されなくなる。再帰シーケンスによって設定されたマンデルブロ集合をマッピングすることにより、人の骨盤の３次元構造を、例えば表面センサ上の平らな接触面に２次元的にマッピングすることができる。そうすることで、骨盤の２次元構造は、マンデルブロ集合で表わすことができるカーディオイドの形状に本質的に対応する。骨盤の２次元カーディオイド形状は、平らな接触面での骨盤のローリングプロセスによって作成される。人の直立座位に対応する骨盤の第１の位置から開始して、この人の骨盤は、水平軸の周りで第２の位置へと９０°前方に傾斜し、次に第３の位置へと後方に傾斜する。第３の位置に到達するために、骨盤は、水平軸の周りで骨盤の第１の位置に対して９０°又は骨盤の第２の位置に対して１８０°それぞれ後方に傾けられる。第３の位置は、人の水平背臥位に対応する。水平背臥位から始めて、骨盤は両側の腸骨稜の上を転がる。これは、骨盤の混合回転又はリクライニング位置での長手方向軸の周りの純粋な回転に対応する。このように、平らな接触面上の全ての接触点の接続部にカーディオイド形状が形成される。したがって、カーディオイドは、人の３次元骨盤の外側の輪郭の２次元表示に対応する。この場合、骨盤の仙骨構造もカーディオイドの内側に２次元的に描かれる。

座圧及び接触圧を検出する領域の形状及び大きさ、したがってマンデルブロ集合の形状及び大きさを決定する反復回数に応じて、人の骨盤が表面センサに及ぼす座圧及び接触圧は、前記カーディオイド内で発生する。数回の反復、例えば２回の反復では、座圧及び接触圧を検出する領域、この場合には楕円形の領域が大きくなるが、反復回数が多いと、座圧及び接触圧を検出するカーディオイド型の領域など、より限定された領域がもたらされる。従来技術から知られている手段及び方法、例えば、Ａ ５０３８６／２０１９の手段及び方法によって人の骨盤を位置決めするために、より多くの反復が、より少ない数よりも好ましい。わずか５回の反復で、座圧及び接触圧を検出するカーディオイド型の限られた領域をマッピングできる。これは、前述の手段及び方法で骨盤を位置決めするのに十分である。所定の数に達すると、現在実行中の反復が中断される。前記反復回数は、例えば、第三者によって、例えば、看護師又は医師などの資格のある要員によって、コンピュータユニット上で指定及び設定することができる。しかしながら、反復回数は、主に装置の使用目的によって異なる。手術台に組み込む場合には、座圧と接触圧を可能な限り正確に検出する必要があり、そのため、これにはより多くの反復が選択される。

前述の発明に係るステップは、コンピュータユニットがプログラムを実行するときに、前記ユニットにこれらのステップを実行するように促すコマンドを含むコンピュータプログラムプロダクトによって実施される。この場合、コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータ可読データキャリアに記憶される。

プログラムのサポートにより、例えば、アルゴリズムの反復回数による前述の設定など、装置をそのそれぞれの意図された用途に適合させることができるようにする設定を装置上で行なうことができる。

座席に座っている人又はラウンジャー若しくは支持体に座っているか横になっている人の骨盤の場所及び位置を決定するための装置は、コンピュータユニット及びコンピュータユニットに接続された表面センサを備える。表面センサは、座席、ラウンジャー、又は、支持体に配置され、人の骨盤、尾骨、仙骨によって表面センサに及ぼされる座圧及び接触圧を検出するように設計され、この場合、コンピュータユニットは、本発明に係る前述の方法のステップを実行するように設計される。

装置を既存の座席若しくはラウンジャーに組み込むことができる又は椅子若しくはベッドの座席カバーとして使用することができることが有利である。これにより、装置が以下の例に限定されない、様々な想定し得る用途が得られる。例を挙げると、装置を、以下のエンティティに、すなわち、オフィスチェア、車椅子、車両座席、チャイルド座席、トレーニング機器、治療ベッド、マットレスに組み込むことができ、並びに／又は、装置を、リハビリテーション及び治療部門で、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、操作ベッドで使用できる。本発明の手術台への組み込みは、特に腹臥位又は背臥位で行われる手技にとって意味がある。これは、これらの手技が、傾斜した手術台で行われることが多く、その結果、手術台にいる人の望ましくない再配置、又は、脊椎、特に腰部の脊椎が圧縮若しくは伸ばされた位置に強制される、脊椎の中立方向に対する骨盤の不適切な配置の結果がそれぞれ起こり得るからである。このように配置された骨盤の手術は、様々な問題を引き起こす可能性がある。本発明により、人の骨盤の変位又は回転は、特に表面センサに作用する最大座圧及び接触圧の変位を検出することによって迅速に識別され得る。骨盤の変位又は回転のそれぞれを打ち消すことができ、また、骨盤の当初の位置を、従来技術から知られている手段及び方法によって、例えば、冒頭で引用した装置によって復元することができる。したがって、手術の過程で、可能な限り最高の精度で手技を実行することができ、想定し得る外科的リスク及び機能的脊椎の誤った配置の痛みを伴う結果のそれぞれを、最小限に抑えることができる又は更には特に骨盤の位置に適合される方法で腰椎を支持することによって排除することができる。

本発明の好ましい実施例において、表面センサは、機械的、電気的、空気圧的、又は、液圧的なセンサから成るグループから選択されるセンサのアレイである。結果として、骨盤の位置を座席上又はラウンジャー上の人の全ての位置で検出できる。センサの数を変えることにより、センサによる座圧及び接触圧の検出精度に影響を与えることができる。多数のセンサにより、人の骨盤の座圧及び接触圧を正確に検出できる。

本発明の好ましい実施例において、表面センサは、それが少なくとも部分的に人の骨盤に適合するように成形される。したがって、座圧及び接触圧をより高い感度で検出することができ、それにより、特に骨盤体部分の領域における重心のわずかなシフトでさえ、センサによって検出することができる。

ここで、非限定的で典型的な実施例を使用する図面を参照して本発明について更に詳しく説明する。

本発明の請求項１に係る方法のステップを好ましい順序で示すブロック図である。 本発明の請求項８に係る一体型表面センサを伴う座席の概略斜視図である。 図１に示される座席の着座面の概略図であり、本発明の請求項１に係る第１の位置、第２の位置、及び、第３の位置が示される。 座圧及び接触圧を検出する表面センサの領域を示す図である。

以下、図１－図３を参照する。最初に図２を参照すると、座席１０に座る又はラウンジャー若しくは支持体に座る若しくは横たわる人の骨盤の場所及び位置を決定するための本発明に係る装置２００が示される。ラウンジャー、支持体、及び、人は図示されていない。装置２００は、コンピュータユニット２０と、コンピュータユニット２０に接続された表面センサ１１とを備える。表面センサ１１は、座席要素１２上及び座席１０の背面要素１３内に配置され、特にその中に組み込まれ、この場合、座席１０の脚要素１４は表面センサ１１を有さない。図示されていない更なる実施例において、脚要素１４は、座席要素１２及び背面要素１３に加えて、表面センサ１１を有することもできる。同じく示されていない更なる他の実施例においては、座席要素１２又は背面要素１３のみが表面センサ１１を有することができる。前述の実施例は、組み合わせ可能であり、このことは、例えば、脚要素１４及び座席要素１２が表面センサ１１を有し、背面要素１３が表面センサ１１を有さないことを意味する。図２に例示される表面センサ１１は、比較的大規模な個々のセンサを有するため、距離の決定は比較的大まかにしか行なうことができない。したがって、本発明に関連して使用される表面センサは、図２に示されるものよりもはるかに多くの個別のセンサをより細かいグリッド又はアレイを成して有することもできる。

センサ１５の高い感度を得るために、表面センサ１１は、それが人の骨盤に少なくとも部分的に適合するように成形される。結果として、人の骨盤、尾骨及び仙骨によって表面センサ１１に及ぼされる座圧及び接触圧を検出するように設計される表面センサ１１は、高い精度レベルで座圧及び接触圧を検出することができる。図２に見られるように、表面センサ１１は、機械的、電気的、空気圧的又は液圧的なセンサから成るグループから選択されるセンサ１５のアレイである。特に、表面センサは、座席１０の座席要素１２及び背面要素１４を完全に占有するセンサ１５の２次元アレイである。アレイに配置されるセンサ１５の数は、変えることができ、特定の数に限定されない。５×５センサ１５を伴うアレイが図３に示される。結果として、人の骨盤、尾骨、仙骨によって及ぼされる座圧及び接触圧の位置、したがって人の骨盤の全ての位置を十分な精度で決定できる。表面センサ１１のセンサ１５は、好ましくは、流体、例えば、空気又は水で満たされた平らなチャンバとして設計される。この場合、表面センサ１１は、図には示されていない流体伝送チャネルを介してコンピュータユニット２０に接続される。電気的又は機械的なセンサは、座圧及び接触圧を検出するために使用することもでき、したがって、一例として前述したセンサに限定されない。したがって、センサ１５は、アレイに配置することができるひずみゲージにもなり得る。この場合、コンピュータユニット２０は、表面センサ１１に電気的に接続される。

以下では、図１－図３を参照する。図１には、座席１０に座る又はラウンジャー若しくは支持体に座る若しくは横たわる人の骨盤の場所及び位置を決定するための本発明に係る方法１００のステップ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７を示すブロック図が示される。方法１００の第１のステップ１０１において、本質的に直立して座っている人の坐骨結節及び尾骨によって又はうつ伏せに横たわっている人の腸骨稜及び恥骨によって座席１０、ラウンジャー、又は、支持体に及ぼされる座圧／接触圧が、座席１０、ラウンジャー又は支持体に配置された表面センサ１１によって検出される。次のステップ１０２において、人の第１の坐骨結節／腸骨稜によって及ぼされる第１のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ１１上の第１の位置Ｐ_１が、コンピュータユニット２０によって決定される。図３において、第１の位置Ｐ_１は、一例として、２行２列のアレイを成すセンサによって検出される。更なるステップ１０３において、人の第２の坐骨結節／腸骨稜によって及ぼされる第２のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する表面センサ１１上の第２の位置Ｐ_２が、コンピュータユニット２０によって決定され、第２の位置Ｐ_２は、第１の位置Ｐ_１から所定の距離範囲Ａ内にある。図３において、第２の位置Ｐ_２は、４行４列のアレイを成すセンサによって検出される。所定の距離範囲Ａは、人の坐骨結節又は腸骨稜のそれぞれの幾何学的配置によって定義され、坐骨結節については１００ｍｍ～１５０ｍｍであり、腹臥位における腸骨稜については２００ｍｍ～２５０ｍｍである。性別固有の違いに加えて、特に人の尾骨の領域における年齢や病理学的変化などの他のパラメータも骨盤の形状又は仙骨構造のそれぞれに影響を与えるため、したがって距離範囲Ａに影響を与えるため、指定された距離範囲Ａは例示的なものと見なされる。方法１００の後続のステップ１０４では、第１の位置Ｐ_１と第２の位置Ｐ_２との間の距離Ｂが、コンピュータユニット２０によって決定される。この場合、この距離Ｂは、人の第１の仙骨結節／腸骨稜と第２の仙骨結節／腸骨稜との間の真の距離に対応し、腸骨稜間の距離Ｂは、仙骨結節間の距離よりも大きい。「真の距離」という用語は、人のそれぞれの骨盤に対応して表面センサ１１によって検出される坐骨結節間の実際の距離又は腸骨稜間の実際の距離のそれぞれを指すと理解される。

第１の位置Ｐ_１、第２の位置Ｐ_２、及び、前記位置Ｐ_１、Ｐ_２間の距離Ｂがコンピュータユニット２０によって決定された場合、人の尾骨／恥骨によって及ぼされる第３のピーク座圧力／ピーク接触圧に到達する表面センサ１１上の第３の位置Ｐ_３がその後にコンピュータユニット２０によって決定される。この場合、第３の位置Ｐ_３は、第１の位置Ｐ_１と第２の位置Ｐ_２との間にあり、また、第３の位置Ｐ_３は、実質的にそれらの共通の接続線Ｃ上にある又は接続線Ｃに対して略垂直に延びる線Ｄ上の図示しない所定の距離範囲内にある。図３において、第３の位置Ｐ_３は、３行３列のアレイを成すセンサによって検出される。

第３の位置Ｐ_３が決定された後、座圧及び接触圧を検出する制限領域Ｅが、次のステップ１０６においてコンピュータユニット２０によって決定され、この領域は、図３に概略的に示され、図４においてマンデルブロ集合３０の形で示される。座圧及び接触圧を検出する領域Ｅを制限するために、コンピュータユニット２０は、前記マンデルブロ集合３０をマッピングする反復アルゴリズムを実行する。

方法１００の最終ステップ１０７において、制限領域Ｅにおける人の骨盤の座圧及び接触圧は、コンピュータユニット２０によって評価される。この範囲Ｅ外の座圧及び接触圧は、更にコンピュータユニット２０によって何ら評価されない。

この場合、装置１００のコンピュータユニット２０は、前述の方法２００のステップ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７を実行するように設計され、この場合、方法１００の順序は図１に示されるような好ましい順序に限定されない。例えば、方法１００のステップ１０２、１０３は、逆の順序で行なうこともできる。

以下、図４を参照する。図４は、座圧及び接触圧を検出する制限領域Ｅ又は異なる形状及びサイズのマンデルブロ集合３０をそれぞれ示す。更に、図４は、座圧及び接触圧を検出する制限領域Ｅで発生するとともに骨盤及び尾骨又は仙骨によって表面センサ１１に及ぼされる座圧及び接触圧３７、３８、３９を示し、これに基づき、骨盤の場所に加えて位置も決定できる。既に述べたように、座圧と接触圧とを検出する領域Ｅは前述の反復アルゴリズムによって制限される。説明のために、座圧及び接触圧を検出する円形領域Ｅを形成するアルゴリズムの第１の反復３１、座圧及び接触圧を検出する楕円領域Ｅを形成する第２の反復３２、及び、第３の反復３３が言及されるべきである。図４に見られるように、座圧と接触圧とを検出する領域Ｅは、反復の増加に伴って益々制限され、この場合、領域Ｅは、本質的にカーディオイドの形状又はマンデルブロ集合３０の形状をそれぞれ有する座圧及び接触圧を既に５回の反復３４で検出する。骨盤構造の長方形座標系に従って、－２～０の範囲の矢状軸と０～２の範囲の長手方向軸とが横軸にプロットされ、人の骨盤の水平軸が縦軸にプロットされる。横軸と縦軸との交点に示されている原点３５は、仙骨構造に応力がかかった安定した平衡位置を表わしており、マンデルブロ集合３０のエッジ４１から距離Ｇを隔てて示される。原点３５は、人の体の部分の重量の重心に対応し、また、表面センサ１１が組み込まれるときには、人の水平背側位置を表わし、又は、長手方向軸若しくは人の上半身の正面平面のそれぞれが例えば図に示されていない立ち板などの支持構造に対して平行な向きを有する場合には、その点は仙骨によって最大接触圧で負荷される。

骨盤のローリングプロセス、すなわち、水平軸の周りの骨盤の回転の間、坐骨結節は、最初に、表面センサ１１上の人の直立座位から開始して、表面センサ１１にピーク座圧３７、３８を及ぼす。そうすることで、ピーク座圧３７、３８は、互いから前述した距離Ａにあり、座圧及び接触圧を検出する制限領域Ｅの外側で発生する。坐骨結節に非対称応力がかかると、表面センサ１１によってピーク座圧３７、３８間の圧力差を検出できる。これらの圧力差により、人の矢状軸を中心とした骨盤の回転角度をコンピュータユニット２０によって決定することができ、それにより、坐骨結節の真の長さ、腹臥位の場合には腸骨稜の真の長さを、及び、これから、座圧及び接触圧を検出するアルゴリズムの第１の反復３１の円形領域Ｅの半径を、コンピュータユニット２０によって決定することができる。下部構造の柔軟性及び尾骨の病理学的変化に応じて、本質的に１０°以上の水平軸周りの骨盤の傾斜の場合、人の尾骨は、本質的にピーク座圧３７、３８によって形成される共通の接続線Ｃ上に位置される表面センサ１１に座圧３９を及ぼす。この場合、座圧３９は、ピーク座圧３７、３８から距離Ｆを隔てることができる。骨盤のこの位置では、ピーク座圧３７、３８の距離範囲Ａは、アルゴリズムの第１の反復３１の円形領域Ｅの半径の半分に対応し、この領域は座圧及び接触圧を検出する。

尾骨によって表面センサ１１に及ぼされる座圧は、人の仙骨が表面センサ１１に接触圧を及ぼす移行部４０に至るまでローリングプロセス中に増大する。すなわち、人の水平リクライニング位置において、水平軸を中心に９０°傾いた骨盤の位置で、仙骨によって及ぼされる接触圧は、原点３５で最大に達する。人の水平リクライニング位置から開始して、前記人が横に移動する場合、つまり、側方位置がとられるように自分の骨盤を混合移動又は長手方向軸の周りの回転で側方に転がす場合、骨盤は表面センサ１１に接触圧を及ぼす。これらの接触圧は、図４において、人の３０°の混合横方向運動を示す線３６によって示される。水平リクライニング位置にいる人が混合移動で１８０°回転する場合、座圧と接触圧とを検出する領域は、その回転の最初の９０°以内、つまり、座圧及び接触圧を検出する第１の反復３１の円形領域Ｅ内で発生する座圧及び接触圧のみを検出する。表面センサ１１に生じ且つこの９０°回転を超える、したがって、座圧及び接触圧を検出する第１の反復３１の円形領域Ｅを超える座圧及び接触圧は、前記領域によって検出されない。それでも人のそのような動きを検出するために、コンピュータユニット２０は、座圧及び接触圧を検出する領域Ｅを記憶するように設計される。骨盤によって及ぼされる座圧及び接触圧が、座圧及び接触圧を検出する第１の反復３１の円形領域Ｅの周辺領域で生じる場合、図には示されていない、座圧及び接触圧を検出する第２の領域が、座圧及び接触圧を検出する領域Ｅに隣接して示される。この場合、座圧及び接触圧を検出する第２の領域は、座圧及び接触圧を検出する領域Ｅのコピーである。このプロセスは、コンピュータユニットによって数回繰り返すことができるので、人の動きごとに、座圧及び接触圧を検出する領域Ｅの外側の骨盤によって及ぼされる動き又は座圧及び接触圧のそれぞれを検出することができる。

長手方向軸の周りの動き又は混合移動での骨盤の更なる横方向のローリング、すなわち、水平な腹臥位をとる人では、骨盤構造のみに応力がかかる。恥骨及び腸骨稜は、表面センサ１１に最大の接触圧を及ぼすことができる。数学的には、これらの接触圧は背臥位の人の接触圧に対応し、この場合、仙骨構造には背臥位で応力がかかり、また、骨盤構造には腹臥位で応力がかかる。原点３５の水平背臥位の仙骨又は移行部４０の領域の水平腹臥位の恥骨にそれぞれ最大負荷がかかると、安定した平衡位置に到達する。

距離Ｆ及び距離Ｇは、基本的に同じサイズであるが、例えば尾骨の領域の人の解剖学的構造の病理学的変化に起因して異なる場合がある。距離Ｆ及び距離Ｇが等しくなく、他の特徴的なポイント、又はそれぞれ図に示されていない圧力領域が分かっている場合、距離Ｆは計算によって修正でき、人間工学的に正しい又は正しくない座位又はリクライニング位置について正確な結論を導き出すことができる。

本発明に係る方法は、例えばコスト上の理由で、センサの感度が非常に狭い範囲に低下した場合にも数学的に正確な結果を提供し、その結果、センサによって検出されない又は最大の圧力値のみが得られることに言及され得る。

更に、表面センサは、坐骨結節と尾骨及び仙骨との接触領域でのみ直接着座面に組み込むこともできると言うことができる。これが可能なのは、評価可能なパラメータに基づく計算方法では、骨盤の位置を評価するためにそれに依存する幾何学的不動点のみが使用されるが、実際に物理的に存在する必要はないからである。これは、例えば、純粋な座席システムの場所を決定する場合に興味深い。

Claims (10)

1. 座席（１０）に座っている又はラウンジャー若しくは支持体に座っている若しくは横たわっている人の骨盤の場所及び位置を決定する方法（１００）であって、
   ａ）前記座席（１０）、前記ラウンジャー、又は、前記支持体に配置された表面センサ（１１）を用いて、本質的に直立して座っている人の坐骨結節及び尾骨によって又はうつ伏せに横たわっている人の腸骨稜及び恥骨によって前記座席（１０）、前記ラウンジャー、又は、前記支持体に及ぼされる座圧／接触圧を検出するステップと、
   ｂ）コンピュータユニット（２０）により、人の第１の坐骨結節／腸骨稜によって及ぼされる第１のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する前記表面センサ（１１）上の第１の位置（Ｐ_１）を決定するステップと、
   ｃ）前記コンピュータユニット（２０）により、人の第２の坐骨結節／腸骨稜によって及ぼされる第２のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する前記表面センサ（１１）上の第２の位置（Ｐ_２）を決定するステップであって、前記第２の位置（Ｐ_２）が前記第１の位置（Ｐ_１）から所定の距離範囲Ａ内にある、ステップと、
   ｄ）前記コンピュータユニット（２０）により、前記第１の位置（Ｐ_１）と前記第２の位置（Ｐ_２）との間の距離Ｂを決定するステップと、
   ｅ）前記コンピュータユニット（２０）により、人の尾骨／恥骨によって及ぼされる第３のピーク座圧／ピーク接触圧に到達する前記表面センサ（１１）上の第３の位置（Ｐ_３）を決定するステップであって、前記第３の位置（Ｐ_３）が前記第１の位置（Ｐ_１）と前記第２の位置（Ｐ_２）との間にあり、前記第３の位置（Ｐ_３）が、実質的にそれらの共通の接続線（Ｃ）上にある又は前記接続線（Ｃ）に対して略垂直に延びる線（Ｄ）上の所定の距離範囲内にある、ステップと、
   ｆ）前記コンピュータユニット（２０）により、座圧及び接触圧を検出する前記表面センサ（１１）の領域（Ｅ）を制限するステップと、
   ｇ）前記コンピュータユニット（２０）により、座圧及び接触圧を検出する前記制限領域（Ｅ）における人の骨盤の座圧及び接触圧を評価するステップと、
   を含むことを特徴とする方法（１００）。
2. 座圧及び接触圧を検出する前記領域（Ｅ）を絞り込むために、前記コンピュータユニット（２０）は、マンデルブロ集合（３０）を描く反復アルゴリズムを実行することを特徴とする、請求項１に記載の方法（１００）。
3. 所定の数に達したときに前記反復が中断されることを特徴とする、請求項２に記載の方法（１００）。
4. 座圧及び接触圧を検出する前記表面センサ（１１）の前記制限領域（Ｅ）の形状及び大きさが反復回数に依存することを特徴とする、請求項３に記載の方法（１００）。
5. 前記第１の位置（Ｐ_１）、前記第２の位置（Ｐ_２）、及び、前記第３の位置（Ｐ_３）を決定するために、前記座圧及び接触圧の最大値のパターン認識が前記コンピュータユニット（２０）によって実行されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法（１００）。
6. 前記コンピュータユニット（２０）がプログラムを実行するときに請求項１に記載の方法（１００）のステップを実行するように前記コンピュータユニット（２０）に促すコマンドを含む、コンピュータプログラムプロダクト。
7. 請求項６に記載のコンピュータプログラムプロダクトが記憶されるコンピュータ可読データキャリア。
8. コンピュータユニット（２０）と表面センサ（１１）とを備える、座席（１０）に座っている又はラウンジャー若しくは支持体に座っている若しくは横たわっている人の骨盤の場所及び位置を決定するための装置（２００）であって、前記表面センサ（１１）は、前記コンピュータユニット（２０）に接続されて、前記座席（１０）、前記ラウンジャー、又は、前記支持体に配置されるとともに、人の骨盤によって前記表面センサ（１１）に及ぼされる座圧及び接触圧を検出するように設計され、前記コンピュータユニット（２０）は、請求項１に記載の方法（１００）のステップを実行するように設計される、装置（２００）。
9. 前記表面センサ（１１）は、機械的、電気的、空気圧的、又は、液圧的なセンサから成るグループから選択されるセンサ（１５）のアレイであることを特徴とする、請求項８に記載の装置（２００）。
10. 前記表面センサ（１１）は、人の骨盤に少なくとも部分的に適合されるように成形されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置（２００）。

Images