JPH10507119A

JPH10507119A - 適応に加圧を用いる身体サポート

Info

Publication number: JPH10507119A
Application number: JP8524371A
Authority: JP
Inventors: クリフォードジェイ．グロス，; トーマスジェイ．カサール，; シンディホンゼンル，
Original assignee: ビーシーエイエムインターナショナル，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1998-07-14
Also published as: WO1996024276A1; EP0808118A1; CA2212661A1; AU4972496A; US5687099A; DE69610407T2; MX9706021A; CA2212661C; BR9607032A; DE69610407D1; EP0808118B1

Abstract

(57)【要約】複数のｎ個の膨張性部材Ｍ_i（ｉ＝１,...,ｎ）を、所望の形状で有する好ましい実施態様において、身体部を支持するための装置。各部材は独立して、圧力源から所望の圧力に調整可能である。本装置はまた、部材Ｍ_iの各々において圧力を感知する、圧力感知構造を有する。さらに、本装置は、設定の条件を達成するまで、最初に各部材Ｍ_iを膨張させる工程、初期の膨張が生じた後に、各部材Ｍ_iの圧力Ｐ_0j（ｊ＝ｉ）を決定する工程、Ｐ_DI=Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）となるように工程（ii）で得られた圧力Ｐ_0j（j＝１,...ｎ）の関数Ｆ_iとして、各部材Ｍ_iの所望の圧力Ｐ_DIを決定する工程、およびＰ_Fi＝Ｐ_Di＝Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）であるように、各部材Ｍ_iの圧力を、このような部材について予め決定した所望の圧力に適合するような最終圧力Ｐ_Fiに調整する工程を含むプロトコルに従って、部材Ｍ_iにおける圧力を調整するための制御構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】適応に加圧を用いる身体サポート機械分野本発明は、膨張性部材または他の外形形成デバイスを用いて、特定のタイプ（例えば、特定のベッド、イス、運動靴、および医療用デバイス）の身体サポートを選択的に形成する装置および方法に関する。背景技術本明細書中における１人またはそれ以上の共同発明者の発明について発行され、そして現在の譲渡人に譲渡された先行特許は、身体サポートにおける負荷耐性表面の形状を扱っている。「イスのような負荷耐性表面を評価するための方法および装置」と題する米国特許第5,060,174号（1991年10月22日発行）は、表面上に支持されたヒト被験者の快適さを伴う様式の、イスのような負荷耐性表面上の圧力分配の確立に関していた。「負荷耐性表面のためのフィードバックシステム」と題する米国特許第5,170,364号（1992年12月8日発行）は、快適さを伴う負荷分配を提供するために、適切なサーボ機構による負荷耐性表面の要素の調整に関していた。これらの特許は、本明細書中に参考として援用される。マイクロプロセッサー制御下で膨張した袋(bladder)を有する膨張可能なサポートを提供することが知られている。袋のための標的圧力値が記憶されている。袋の圧力は圧力変換器によってモニターされ、そして測定された圧力を標的圧力と比較する；加圧空気が、この比較が標的圧力に到達していることを示すまで袋の各々に供給される。Kashiwamuraらの発明に対する米国特許第4,655,505号（19 87年4月7日発行）、およびSwartの発明に対する1984年10月24日に第0122666号として公開された欧州特許出願を参照のこと。このアプローチを利用して、サポートを利用している各個人について１セットの標的圧力を記録し、そしてサポートの使用に先立って、個人に標的圧力の適切なセットを選択してサポートを使用することを意図させることが可能であり得る。しかし、１セットの標的圧力を前もって選択する必要があるということは不便であり、そしてその必要性に代わるものは、それ自身の欠点を有している。１つの代替法は、異なる個人がサポートを使用するたび毎に、標的圧力の全セットを再構成することである。別の代替法は、全ての個人についてたった１つのセットの標的圧力を利用することである。第１番目の代替法は、取り替えるためにデザインされる必要性よりも潜在的に大きな不都合に至り、その一方第２の代替法は、所定範囲の個人に有効な快適さである妥協であり得る。なぜなら、特定の体格の１個人に対して快適であることは、異なる体格の別の個人に対しては快適でないかもしれないからである。さらに、Evansの発明に対する第0,168,213号として公開された欧州特許出願は、ある種の空気パッドまたはマットレスの制御システムを開示する。これは、選択的に膨張し得およびしぼみ得、人体に対する支持を提供するパッドまたはマットレスの領域を折々変化させる、１つまたはそれ以上のセットの空気セルを有する。発明の要旨本発明の好ましい実施態様に従って、身体部を支持するための装置が提供される。本発明の１つの局面によれば、この装置は、所望の形状の複数の膨張性部材 M_i(i=1、・・・、n)を有する。部材の各々は、圧力供給源から所望の圧力に個々に調整可能である。この装置はまた、部材M_iの各々で圧力を感知する圧力感知構造を有する。さらにこの装置は、プロトコルに従って部材M_iにおいて圧力を調整する制御構造を有する。このプロトコルは、以下の工程を包含する： (i)最初に、設定の保持が達成されるまで部材M_iの各々を膨張させる工程； (ii)最初の膨張後得られる部材M_iの各々の圧力P_0j(j=i)を決定する工程； (iii)工程(ii)で得られた圧力P_0j(j=1、・・・、n)の関数F₁として、P_Dj=F_i(P_0l・・・、P_Dn)のように、部材M₁の各々の所望の圧力P_Djを決定する工程；および (iv)工程(iii)のそのような部材について、決定された所望の圧力に一致する最終圧力P_Fiに部材M_iの各々の圧力を、P_Fi=P_Dj=F_i(P_ol、・・・、P_Dn)のように、調整する工程。本明細書および以下の請求の範囲に使用される、用語「身体部」は、ヒト被験者の身体の一部分（全体を含む）を意味する。以下の記載では、議論の大部分は、被験者の体全体についてであるが、この議論は、身体部に等しく適用され得、このプロトコルの工程(i)および(ii)の順序は必ずしも重要ではない。従って、工程(i)が、部材M_iの各々がまず作動し得、そしてその後工程(ii)が実行され得；すなわち、まず全ての部材が膨張され得、次いでそれらの圧力が測定され得る。あるいは、工程(i)および(ii)が、各部材について個々に作動され得る：すなわち、全ての部材が膨張され、そして最初の膨張の後のそれらの圧力が決定されるまで、第１の部材M₁が膨張され得、次いでその圧力が読まれ得；次の部材M₂が膨張され得、次いでその圧力が読まれ得る；など。好ましい実施態様では、圧力P_ojの関数Fiは、圧力P_ojの加重合計を含み、部材 M_iの所望の圧力P_Diが、身体部の全有効重量を反映する。本明細書中および請求の範囲で使用される用語「加重合計」は、重量が単一、すなわち単純な合計である場合を含む。本発明の別の好ましい実施態様では、部材M_iの各々の所望の圧力P_Diが、身体サポート上の被験者の性別または体型の関数として決定され得る。本発明のさらに別の好ましい実施態様では、部材M_iにおける圧力は、圧力または快適値が設定の最小しきい値未満に低下するか、または設定の最大しきい値を越えなければ調整されない。本発明のさらなる別の好ましい実施態様によれば、この装置は、座席領域および背面領域を備える。領域の各々は、外形を有する表面および外形を有する表面の近傍にある所望の形状の複数のn個の部材M_i(i=1、・・・、n)を有する。部材の各々は、圧力供給源から所望の圧力に個々に調整可能である。部材の各々が調整されるとき、部材中の圧力の増加または減少が、順に変化し、および／または座席および背面表面の外形が変化し得る。この装置は、好ましくは車椅子を備え、部材M_iの各々の圧力を感知するための圧力感知構造、およびプロトコルに従って部材M_iの圧力を調整することで外形を有する表面を調整するための制御構造をさらに備え、ここでこのプロトコルは以下を含む： (i)最初に、設定の条件が達成されるまで部材M_iの各々を膨張させる工程； (ii)最初の膨張後得られる部材M_iの各々の圧力P_0j(j=i)を決定する工程； (iii)工程(ii)で得られた圧力P_0j(j=1、・・・、n)の関数F₁として部材M₁の各々の所望の圧力P_Djを、P_Dj=F_i(P₀₁、・・・、P_Dn)のように決定する工程；および (iv)工程(iii)のそのような部材について、決定された所望の圧力に一致する最終圧力P_Fiに部材M_iの各々の圧力を、P_Fi=P_Dj=F_i(P₀₁、・・・、P_Dn)のように調整することにより所望の外形に上記表面の外形を調製する工程。本発明のさらなる別の実施態様によれば、車椅子に座っている被験者が移動するように、車椅子の座席および背面表面の外形が、プロトコルに従って改変され得る。本発明のさらなる別の実施態様によれば、プロトコルの工程(iii)および(iv) が、車椅子に座っている被験者に対してマッセージ効果を生じるように、繰り返しの基礎に実施され得る。図面の簡単な説明図１は、被験者の快適さを維持するための所望の腿圧力に対する被験者重量の影響を示すプロットである。図２は、本発明の実施態様が適用可能なタイプの装置の概略図である。図３は、本発明の好ましい実施態様に従って、膨張性部材の圧力の制御を達成する際の手順を示す概略図である。図４は、図２に一般的に示される圧力感知および圧力調整を実行するための１つの実施態様を示す概略図である。図５は、図２に一般的に示される圧力感知および圧力調整を実行するための別の実施態様を示す概略図である。図６は、図２の圧力感知および圧力調整装置を実行する車椅子の実施態様を示す概略図である。図７は、座席表面の一部分を取り除いて膨張性部材M_iの一部分をむき出しにした、図６の車椅子の上面図である。特定の実施態様の詳細な説明本出願は、共に譲渡され、それぞれ「サポート増強デバイスおよび関連する方法」を題とする係属中の出願番号第08/277,230号（1994年7月19日出願）および出願番号第08/340,541号（1994年11月16日出願）に開示された技術の改善を提供する技術を開示し、これらの出願は、本明細書中に参考として援用される。本発明者らは、膨張性部材を有する身体サポートの場合、快適さは、単に身体サポート上の被験者重量の分配によって影響されるばかりではなく、被験者のサイズ、重量、体型、および性別によっても影響されることを見出した。本発明者らの調査において、本発明者らによる観察により主張された問題を扱う際、本発明者らは、重量が増加する被験者の場合、主観的な快適さは、膨張性部材の圧力を増加することにより高められることを見出した。図１は、主観的な快適さを維持するために所望の腿圧力に対する被験者重量の影響を示すプロットである。このプロットにおいて被験者重量はポンドで示されている；腿圧力は任意単位で示されている。さらなる調査は、主観的な快適さがまた、被験者のサイズと体型および被験者の性別の関数であり得ることを示した。すなわち、被験者の身体形状または被験者の性別に依存して、被験者が負荷耐性表面に影響する圧力分配が変化し、それゆえ、被験者の主観的な快適さに影響する。従って、膨張性部材の圧力が、被験者の有効重量、体のサイズまたは体型および／また被験者の性別の関数として選択的に調整され得ることが、本発明の好ましい実施多様の特徴である。図２は、本発明の実施態様が利用可能な型の装置の概略図である。この実施態様によれば、膨張性部材M_i(i=1、・・・、n)の数nが、身体部を支持するための装置で提供される。（上記で記載されるように、この身体部は体全体を含み得、そして単に以下の議論がその意味である便宜のためである。）この装置は、被験者の身体部を支持するために任意の種々の型であり得、例えば、ベッドまたは座席（例えば定置または乗り物にあるいずれか）、あるいは運動靴、あるいは車椅子またはブレース(brace)のような医療用デバイスを含む。この装置における膨張性部材の各々は、圧力供給源３１から所望の圧力に個々に調整可能である。圧力感知構造３２は、部材M_iの各々の圧力を感知する。圧力制御構造３３は部材M_iの各々の圧力を調整する。圧力制御構造は、代表的には、当該技術分野において周知の方法の様式であるマイクロプロセッサーにより実現される。マイクロプロセッサーは、代表的には、１つまたはそれ以上の圧力変換器と連結し、圧力感知構造３２、部材M_iと組み合わせた一連のバルブ、および例えばポンプによって実現し得る圧力供給源を構成する。ハードウェアのさらなる詳細は以下の図４および５と関連して議論される。本発明の好ましい実施態様によれば、圧力調整用の圧力制御構造33の操作プロトコルが提供される。このプロトコルは、代表的には、上記のマイクロプロセッサーの操作をガイドする、ソフトウエアまたはファームウエアとして実行される。図３は、このような好ましい実施態様に従って、膨張性部材M_iの各々の圧力の制御の達成において従われるプロトコルを示す。このプロトコルは、工程41において、圧力供給源31によって部材M_iの各々を設定の条件が達成されるまで膨張することにより始まる。この工程では、好ましくはいくつかの実施態様では開始条件として、これらの部材は、しぼませられ得るか、または一様な開始条件を確実するために大気圧に開放され得る。工程42では、条件の達成が試験される；条件が達成されていない場合には、膨張が続けられる；条件が達成されている場合には、次いで膨張を終結し、そしてプロトコルは工程43へ進行する。工程43では、圧力感知構造32を使用し、最初の膨張後に得られる部材M_iの各々の圧力P_0j（j=i）を決定する。次いで、工程44では、工程43で得られる圧力P_0j（j=1,...n）の関数Ｆとして、部材M_iの各々の所望の圧力P_Diを、所望の圧力P_Di=F_i（P₀₁,...,P_Dn）となるように決定する。代表的には、被験者は身体サポート上に存在し、そして関数F_iの各々は測定されたすべての圧力P_0j(j=1,...n)の合計に関係し得る。この合計は、身体サポート上の被験者の総有効重量の指標である。最も簡単な場合では、部材M_i間に重量を分配させるために、例えば、譲受人の米国特許第5, 060,174号に記載される方法で快適さを達成するために、この合計に、所定の部材に適切な分配パラメーターをK_i乗ずる。このパラメーターによるかけ算は、部材M_iによって支えられるサポート上の被験者の身体によって生じる負荷部分（fr action）に達することを可能にする。従って、この場合には: 本発明のいくつかの実施態様では、所望の圧力を規定する関数F_iは、使用者によって調整可能であり得、サポート上の使用者の有効体重、体型または性別に対して選択的になされた調整以上に、個々の使用者についてサポートの堅固さおよび／または輪郭を調整し得る。このように、使用者選択のさらなる大きさを収容し得る；同様に、このメカニズムを使用し、サポート中の材料の老化に対して補い得る。このような調整は、上記の式に示されたように、関数F_iの各々に対する定数K_iにおける調整によって達成し得る。この調整は、使用者による実行スイッチによって選択される、マイクロプロセッサーの操作制御プログラム中の枝分かれによって実行され得る。これらの部材は、サポートにおいて等しい体重支持機能を有する必要はないという事実により、特定の実施態様においては、サポート上の被験者の有効体重、体型および性別をより正確に反映するために、上記計算された合計は加重合計であり得る。さらに、特定の実施態様では、部材の所望の膨張圧力は被験者の体重、体型または性別と直線関係を有し得ないので、この合計と所望の圧力P_Diとの間の関係は直線である必要はない。しかし、部材M_iの各々または少なくともいくつかの選択されたこれらの部材M_iで、より大きな圧力によってより重いまたはより大きい身体を支持し得るように、所望の圧力P_Diは、圧力P_0jの加重合計に対する単調増加関数であることが一般的には好ましい。プロトコルの次の工程（すなわち、工程45）では、部材M_iの各々の圧力は、最終圧力P_Fiに調整される。最終圧力P_Fiは所望の圧力P_Diに一致し、従って、P_Fi＝ P_Di＝F_i（P₀₁,...,P_Dn）である。プロトコルの工程41（42と共に）、および43の順序は、必ずしも重要でない。従って、部材M_iの各々に対してまず工程41を行ってもよく、次いで、工程43を実行してもよい；すなわち、最初にすべての部材を膨張してよく、次いでこれらの圧力を測定してもよい。あるいは、工程41および43を部材の各々に対して個々に実行し得る；すなわち、第１の部材M₁を膨張させてよく、次いでその圧力を読みとってもよい；次の部材M₂を膨張させてよく、次いでその圧力を読みとってもよい；など、すべての部材が膨張させられ、そして最初の膨張の後、それらの圧力が決定されるまで実行し得る。同様に、工程44および45を、これらの工程が部材 M_iの次のに対して実行される前に、所定の部材M_iの１つに対して即時連続して実行し得る；あるいは、任意の部材に対して工程45が行われる前に工程44をすべての部材に対して実行してもよい。圧力感知構造32から得られた読みとり値の安定性および正確さを改善するために、圧力セットP_DjおよびP_Fiの１つまたは両方の測定を時間平均を基礎にして測定し得る。図３の工程46に関連する破線によって示されるように、このプロトコルの一部または全部は、繰り返しを基礎にして実行され得る。工程46では、事象トリガーが生じたかどうかを決定する。このトリガーが生じた場合、このプロトコルは、工程44で始まって繰り返されるか、または全体のプロトコルが繰り返される。１つの実施態様では、事象トリガーは身体存在センサー（サポート中に身体が存在することを決定するセンサー）であり得る；このような場合、好ましくは、全体のプロトコルが繰り返される。別の実施態様では、事象トリガーは、使用者が作動させる快適スイッチである；このようなスイッチは、完全な繰り返しを生じるか、または使用者の選択に従って関数F_iの改変のための構造を含み得、そして工程44で始まる限られた繰り返しを利用する。さらなる実施態様において、事象トリガーは、指令された時間間隔の終了時に完全な繰り返しをさせるタイマーである。さらに別の実施態様では、事象トリガーは、所定のレベルの身体活動の発生時に完全なまたは部分的な繰り返しをさせる身体活動モニターであり得る。さらなる実施態様では、任意の数のこれらの事象トリガーを同時に使用し得る。本発明の１つの実施態様をより詳細に議論すると、事象トリガーはタイマーであり、そしてプロトコルは工程43でその繰り返しプロセスを開始する。本発明のこの局面によれば、このプロトコルは工程41で始まり、そして１つの完全なサイクルを走らせ、部材M_iをそれぞれ所望の圧力P_Diに調整する（工程45）。次いで、工程46で事象トリガーが生じるとき（この場合タイマーが終了するとき）、次いでこのプロトコルは工程43で開始し、そして繰り返される。すなわち、部材M_i の各々の圧力P_Dj（j=i）がまずサンプリングされる。次いで、このシステムは、工程44において部材M_iの各々に対して新しい所望の圧力P_Diを決定する。認識されるように、身体サポート上で被験者がシフトまたは動くので、サポート上の被験者の圧力分配もまた変化し、それによってその被験者に最適であると考えられる圧力は変化する。従って、本実施態様によれば、部材M_iに対する新しい所望の圧力が決定される。部材の各々について、一旦新しい所望の圧力が計算されれば、このシステムは工程45で従って部材M_iの各々の圧力を調整する。次いで、このシステムを、次の事象トリガーのために再び工程46で留め置く。この場合、タイマーはさらに終了する。事象トリガーの発生時に、このサイクルは繰り返される。本発明の本実施態様に従って、部材M_iの圧力が任意の設定のサンプリング速度（例えば、５秒毎）で試験されるようにタイマーを調整し得ることが、理解されるべきである。本発明のさらなる実施態様において、圧力P_0j（j=i）の変化は、複サンプリング期間にわたって時間平均され、部材M_iの変化は短いサンプリング時間毎には影響されない。例えば、圧力測定は５秒毎に２分間行われ得、計24回の測定が行われる。次いで、これらの24回の圧力測定を一緒に平均し得、そして時間平均された期間について所望の圧力P_Diを計算するために使用し得る。さらに、本発明によれば、圧力変化がしばしば起こらないように、より長い期間にわたってサンプリングされた圧力分配を平均化することが有益であり得る。例えば、事象トリガーがタイマーであり、そしてプロトコルが繰り返され、そして好ましい実施態様によって、被験者の快適さまたは不快さが設定のサンプリング速度で測定される。測定された快適値は、複サンプリング期間にわたって時間平均される。あるいは、測定された快適値が許容可能な所定の閾値（threshold）より低くなるかまたは越えることがない限り、部材M_i内部の流体の調整（または表面の輪郭を構成する任意の他の方法）は行われない。例えば、測定された快適値が、許容可能な最低の閾値より低くなるか、または許容可能な最高の閾値を越える場合、表面の調整によって最適レベルを得る。本実施態様によれば、このシステムは、サンプリングされた測定の各々に対して、部材M_iの圧力を変化させることなく頻繁に、サポート上の圧力変化をサンプリングする。従って、このシステムは、正確な圧力データを頻繁に採取することが可能であり、そしてそのデータを平均し、被験者に可能な最も快適な圧力を決定し、そして影響する。しかし、任意のサンプリング方法および／または時間平均方法を使用し、測定された圧力P_0jおよび所望の圧力P_Diが得られ得ることに留意すべきである。本発明の実施態様によれば、部材M_iは身体サポートの輪郭の規定に寄与する。例えば、種々の膨張（または、しぼんだ）状態にあるこのような部材を身体サポートの表面に協動させて、表面に輪郭を与える。このような場合、このような部材は、表面の近傍に配置され得、そして好ましくは表面の近傍に配置される。しかし、表面を規定するさらなる輪郭が使用され得ることは理解されるべきである。例えば、身体サポートの表面はそれ自身が有する材料であり得るか、または構成されて輪郭を有し得る。さらに、付加的なデバイス（例えば、泡、フィルム、クッションなど）を、このような目的で表面上、表面または表面の下に使用し得る。本発明のさらに別の実施態様では、圧力感知構造32は圧力データを集め、そして身体サポート上の被験者の快適さまたは不快さを決定する。このような決定は、主観的に決定され得るか、客観的に決定され得るか、あるいはそれらの組み合わせであり得る。本発明の１つの局面によれば、プロトコルは、設定の条件が達成されるまで部材M_iの各々を膨張させることによって、工程41で開始する。条件が達成される場合、プロトコルは工程43へと進む。工程43では、感知構造32は、例えば、最初の膨張後に生じる部材M_iの各々の圧力を測定することによって被験者の快適さまたは不快さを決定する。次に、工程44において、所望の圧力値が工程43で得られた快適値の関数として、部材M_iの各々に対して決定される。最後に、最適快適値が被験者に影響するように、部材M_i中の圧力が調整される。好ましいプロトコルの工程として本明細書中に記載されるが、設定されたレベルに対する部材の初期膨脹がシステムの操作の前に最初に排除され得るか、または行われ得ることが認識されるべきである。例えば、部材M₁を、このような部材が取り付けられる場合のように、使用の前に最初に膨脹し得る。さらに、いくつかの場合および／または用途において、設定された構造、および／または適応する構造を最初に得る身体サポートを有するこのような部材の初期加圧を排除することが所望され得る。例えば、部材M₁の加圧は特定の事象の発生（設定された動きの大きさ、時間、それらの組合せなど）について開始され、そして評価され得る。本発明の別の実施態様に従って、プロトコルは事象トリガーの発生の際に繰り返され得る。本発明は、ハードウェア環境の広い範囲で適切に行われ得る。図４は、図２に一般的に示される圧力感知および調整を実行するための１つの実施態様を示す概略図である。膨脹性部材M_iのそれぞれは圧力トランスデューサー51、圧力入口弁 52、および排出弁53と結合されている。圧力入口弁52は、例えば、ポンプにより、必要に応じて圧力回収容器に充填することが実現し得る流体供給源54に全て連結されている。弁52および53の全ては、これもまたトランスデューサー52と関係するマイクロプロセッサ55により制御される。この実施態様において、ハードウェアは、異なる圧力になるように、部材Miを同時に、またはほとんど同時に充填することを可能にする。なぜなら、別々の弁およびトランスデューサーは各部材に結合されているからである。図５は、一般的に図３に示される圧力感知および調整を実行するための別の実施態様を示す概略図である。この実施態様において、一連の弁61は各部材M_iを共通のマニホルド67に対して開放している。マニホルドの圧力は、トランスデューサー64によりモニターされ、そして流体供給源弁62および排出弁63の操作により調整される。流体供給源弁の他の側は、流体供給源65に結合されている。弁61、 62、および63は、これもまたトランスデューサー64と関係するマイクロプロセッサ66の制御下で操作する。より低い部分計数を有するこの実施態様においては、部材を異なる圧力に充填すべき場合、充填は連続的に起こらなくてはならない。なぜなら圧力測定値は、マニホルド67から行われるからである。本発明のさらなる実施態様においては、所望の圧力P_DIは、1994年7月19日に提出された、同一人に譲渡された係属出願第08/277,230号、および1994年11月16日に提出された同第08/340,541号（それぞれ、「Support Evaluating Device and Associated Method」と題され、そしてそれぞれ本明細書中で参考として援用される）に記載されるように供給された最適な（optional）快適値（comfort valu e）を利用することにより得られ得る。しかし、１つの最適な（optimal）快適値が誰に対しても存在し得るのでなく、最適な快適さは、体重、体の大きさおよび体型、ならびに被験体の性別の関数として変化し得ることが留意され得る。本発明の局面に従って、供給された最適な快適値は男性および女性の両方に対して、ならびに複数の体重、体型および大きさに対して経験的に決定される。従って、初期圧力測定値P_0jは、被験体の性別、重量、身体のタイプなどを決定するのに使用される。すなわち、初期圧力測定値P_0jおよび身体のタイプについて経験的に得られたデータに基づいて、いくつかのデバイスにおいて用いられるような本発明のシステムは、身体サポートについて被験体が男性、または女性のいずれであるか、そして含まれる被験体の体の異なる大きさおよびタイプを決定し得る。次いで、このシステムは、このデータを用いてその特定の被験体に対するメモリーから各部材M_iについて所望の、または最適な快適圧力P_Diを得、そして各部材M_iを、最適な快適圧力P_Diに一致する最終圧力P_Fiに調整する。本発明のさらなる実施態様において、身体サポートは車椅子であり得る。図６を参照すると、車椅子70は、座席領域72および背面領域74（外形化表面76および外形化表面76の真下に適切に位置した複数の膨脹性部材M_iをそれぞれ備える）を備える（図７を参照のこと）。本発明の前述した実施態様と同じように、各部材 M_iは、圧力供給源78から所望の圧力に個々に調整され得、そして圧力感知構造および圧力制御構造（示していない）に連結される。さらに、さらなる外形化形状システムを部材M_iに加えてまたはその代わりに用い得る。ここで図３を参照すると、前述のプロトコルはまた、車椅子と関係して用いられ、部材M_iの内部の圧力、ならびにこのような表面76の外形および椅子の「快適さ」を制御し得る。本発明により包含されるいくつかの用途の関係において、快適さは客観的に決定された快適さのことを言うか、それに加えてまたはそれに代えて主観的に決定された快適さを言うことが認識されるべきである。例えば、車椅子70、および主観的に快適さを決定することが不可能な（傷害、病気などに依存するように）被験体による使用のために形成される特定の車椅子に関係して、快適さの客観的な決定が利用され得る。例えば、このような関係において、快適さは、被験体および／または被験体の体の動き、ならびに／またはこのような動きの欠如の結果として起こり得る、別の心身に有害な副作用の防止において椅子の有効性を増大するために選択される特定の程度の血液循環または他の生物学的パラメーターに直接的または間接的に関連し得る。本発明のこの局面に従って、プロトコルは、工程41で設定された条件が達成されるまで各部材M_iを膨脹させることにより始まる。条件が達成される場合、プロトコルは、感知構造が初期膨脹の後に得られる各部材M_iの圧力を決定する工程43 に進む。次に、工程44において、所望の圧力値を、最初に得られた圧力値の関数として各部材M_iに対して決定する。所望の圧力値は、最適圧力値の式を用いて計算され得るか、またはメモリーに保存されたルックアップ表から得られ得る。とにかく、最適な圧力値は、被験体の快適さが最大となるように椅子に被験体を座らせる際に影響を及ぼすように車椅子に対して最適な表面外形に対応する。最後に、各部材M_i中の流体を、最適または所望の圧力、およびこのような最適な表面外形が得られるように調整する。あるいは、圧力、外形、および／または他のパラメーターを、工程41および43 において感知し得る。例えば、表面の外形の代わりに（または各部材M_iの圧力の感知に加えて）、所定の値、すなわち設定値に従って、感知され、評価され、そして調整され得る。さらに、表面の外形が適切であるかどうかの決定において、他の値（例えば、車椅子に座った個人の不快さ、個人の身体の特定領域におけるストレス、または個人がその圧力分配を変えることなく座ったままである時間など）を感知し得る。工程46に関連した点線により示されるように、いくつか、または全てのプロトコルを繰り返し得る。例えば、工程46において、事象トリガーが起こるかどうかが決定される。トリガーが起こる場合、プロトコルを繰り返し、工程43または44 で始まるか、あるいは、完全なプロトコルを繰り返し得る。事象トリガーは体を表すセンサー、使用者に作動される快適なスイッチ、タイマー、またはプロトコルにプログラムされ得る他のいくつかの要因を含むもの全てであり得る。実施態様の１つの局面に従って、事象トリガーは、使用者または使用者モニター（例えば、理学療法士など）によりプロトコルにプログラムされ得る。このように、使用者または理学療法士は、圧力変化または外形変化が必要な場合を決定し得る。当業者が認識するように、車椅子の人々は、傷害のタイプ、リハビリテーションの段階などに依存して異なるレベルの治療を必要とする。さらに、前述のように、個人の性別、および個人の大きさおよび身体のタイプはまた、車椅子に座った個人の快適さに影響し得る要因となる。このように、本発明の局面に従って、このシステムは、使用者または理学療法士が必要に応じてあつらえ、そして各別々の個体に対して事象トリガーを調整させることを可能にする。多くの場合、車椅子に縛られた人々は、椅子の中で彼らのより低い身体を動かす方法がない。従って、彼らの臀部および腿部の特定領域は、それらに、常に定常的な圧力またはストレスを有する。この定常的な圧力は、これらのストレス領域、ならびに他のより低い四肢領域の筋肉への血液の循環を切断し得る。低減された循環が長時間継続する場合、臀部および腿部における筋肉組織および皮膚組織は衰え得る。さらに、限られた領域上の定常的な圧力またはストレスは皮膚の傷を形成させ、従って実質的な健康上の危険性を生じさせる。それゆえ、本発明のさらに別の局面に従って、使用者の所望の動きを刺激するために、車椅子の表面（例えば表面76）は表面外形および／または部材（例えば、部材M_i）の加圧を変化させるように制御され、そして改変され得る。このような動きは、適切に選択されて、個人の臀部および腿部上の圧力分配、および／または、例えば、所望の体の領域の適切な血液循環を促進する外形を変化させ得る。本発明のさらなる局面において、そして1994年11月16日に提出され、そして「 Support Enhancing Device and Associated Method」と題される、同一人に譲渡された係属出願第08/340,541号により完全に開示されるように、部材における圧力は、循環のマッサージまたは車椅子の表面に位置される使用者の身体の周期的な操作の動きを提供するように周期的かつ自動的に変化し得る。本実施態様の局面に従って、例えば、車椅子表面の別々の領域における部材M_iの圧力は、設定された構造（sequence）に改変され、その結果、表面の動きは、使用者におけるマッサージおよび／または別々の体の領域の動きに影響を及ぼす。このような動きは、その領域における皮膚および筋肉への血液循環の増大を補助し得る。代わりに増大した循環は、車椅子に座った使用者の皮膚の傷および筋肉の衰えを防止するのを助ける。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者カサール，トーマスジェイ. アメリカ合衆国ニューヨーク 11743, ハンティントン，パナマラドライブ 40 (72)発明者ル，シンディホンゼンアメリカ合衆国ニューヨーク 11791, シオセット，フローレンスアベニュー６

Claims

【特許請求の範囲】１．ヒトの身体部を支持するための装置であって、以下を含む装置：（ａ）所望の形状の複数のｎ個の膨張性部材Ｍ_i（ｉ＝１,...,ｎ）であって、各部材は独立して、圧力源から所望の圧力に調整可能である、部材；（ｂ）該各部材Ｍ_iにおいて圧力を感知するための、圧力感知構造；（ｃ）プロトコルに従って、該部材Ｍ_iにおいて圧力を調整する制御構造であって、該プロトコルが以下を含む、構造：（ｉ）設定の条件を達成するまで、最初に各部材Ｍ_iを膨張させる工程；（ii）初期の膨張が生じた後に、各部材Ｍ_iの圧力Ｐ_0j（ｊ＝ｉ）を決定する工程；（iii）Ｐ_Di=Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）となるように工程（ii）で得られた圧力Ｐ_oj（j＝１,...ｎ）の関数Ｆ_iとして、各部材Ｍ_iの所望の圧力Ｐ_DIを決定する工程；および（iv）各部材Ｍ_iの圧力を、Ｐ_Fi＝Ｐ_Di＝Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）であるような工程（iii）における部材について決定した所望の圧力に適合するような最終圧力Ｐ_Fiに調整する工程。２．前記設定の条件が、指定した時間間隔の経過である、請求項１に記載の装置。３．前記プロトコルの工程(c)(ii)が、前記身体部が装置上に置かれた後に実行され；そして前記圧力Ｐ_ojの各関数Ｆ_iが、前記部材Ｍ_iの所望の圧力Ｐ_Diが前記身体部の全有効重量を反映するように、圧力Ｐ_ojの加重合計を含む、請求項１に記載の装置。４．前記圧力Ｐ_ojの関数Ｆ_iが、該圧力Ｐ_ojの単純な合計を含む、請求項３に記載の装置。５．各関数Ｆ_iが、前記部材Ｍ_iにより生じるべき前記身体部の加重の所望の画分を生じるように、該部材Ｍ_iにおける所望の圧力Ｐ_Diを生じるように構築され、そして、それにより該関数Ｆ_iの集合が、該身体部の加重が該部材Ｍ_iに対する所望の分布を有することを引き起こしやすいようにする、請求項３に記載の装置。６．より重い身体部が、各部材Ｍ_iにおけるより大きい圧力によって支持され得るように、前記部材Ｍ_iにおける前記所望の圧力Ｐ_Diが該圧力Ｐ_Diの加重合計の単純増加関数である、請求項５に記載の装置。７．前記部材Ｍ_iにおける前記所望の圧力Ｐ_Diが、前記ヒトの性別の関数である、請求項５に記載の装置。８．前記部材Ｍ_iにおける前記所望の圧力Ｐ_Diが、前記ヒトの体型の関数である、請求項５に記載の装置。９．前記部材Ｍ_iにおける前記所望の圧力Ｐ_Diが、前記ヒトにより行われる活動の関数である、請求項１に記載の装置。１０．前記部材Ｍ_iにおける前記所望の圧力Ｐ_Diが、前記制御構造の一部であるメモリに蓄積されたルックアップ表から引き出される、請求項１に記載の装置。１１．前記部材Ｍ_iにおける前記圧力Ｐ_ojが、前記ルックアップ表にアクセスし、そして所望の圧力Ｐ_Diを引き出すのに使用される、請求項１０に記載の装置。１２．Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組のうちの少なくとも１つにおける圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項１に記載の装置。１３．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組の両方における圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項１２に記載の装置。１４．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組における圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項６に記載の装置。１５．前記プロトコルにおける、少なくとも工程（iii）および（iv）が、繰り返される基礎に基づいて行われる、請求項３に記載の装置。１６．各関数Ｆ_iが、前記部材Ｍ_iにより生じるべき前記身体部の加重の所望の画分を生じやすいように、そして、関数Ｆ_iの集合が、該身体部の加重が該部材Ｍ_i に対する所望の分布を有することを引き起こしやすいように、該部材Ｍ_iにおける所望の圧力Ｐ_Diを生じるように構築され；ならびに該部材Ｍ_iの少なくとも２つに対する関数Ｆ_iが、マッサージ効果を生じるために、前記プロトコルの連続的な繰り返しにおいて変化させられる、請求項１５に記載の装置。１７．前記プロトコルの繰り返しのための、事象特異的トリガーをさらに備える、請求項１５に記載の装置。１８．前記事象特異的トリガーが、使用者が作動させるコンフォートスイッチである、請求項１７に記載の装置。１９．前記事象特異的トリガーが、身体に存在するセンサである、請求項１７に記載の装置。２０．前記事象特異的トリガーがタイマーである、請求項１７に記載の装置。２１．前記事象特異的トリガーが、身体活動モニターである、請求項１７に記載の装置。２２．前記事象特異的トリガーが、使用者によって前記プロトコルにプログラミングされる、請求項１７に記載の装置。２３．前記部材Ｍ_iにおける圧力が、所定のサンプリング速度でサンプリングされるように、前記タイマーがセットされ；そして該部材Ｍ_iのサンプリングされた圧力が、サンプリングされた期間の所定の数に対して時間平均化される、請求項２０に記載の装置。２４．前記対応する部材の確実さを改変するための、前記関数Ｆ_iの少なくとも１つの使用者による改変の手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。２５．ヒトの身体部を支持するための装置であって、以下を含む装置：（ａ）所望の形状の複数のｎ個の膨張性部材Ｍ_i（ｉ＝１,...,ｎ）であって、各部材は独立して、圧力源から所望の圧力に調整可能である、部材；（ｂ）該各部材Ｍ_iにおいて、圧力の関数として快適さを感知するための、感知構造；（ｃ）プロトコルに従って、該部材Ｍ_iにおいて圧力を調整する制御構造であって、該プロトコルが以下を含む、構造：（ｉ）設定の条件を達成するまで、最初に各部材Ｍ_iを膨張させる工程；（ii）初期の膨張が生じた後に、該各部材Ｍ_iの圧力Ｐ_0j（ｊ＝ｉ）をまず測定することにより、初期快適値を決定し、次いで、該圧力Ｐ_ojから該快適値を算出する工程；（iii）各部材Ｍ_iの該圧力に対して、所望の快適値および関係する所望の圧力Ｐ_Diを決定し、該所望の圧力Ｐ_Diは、該所望の快適値を達成するのに必要とされる工程；および（iv）各部材Ｍ_iの圧力を、該所望の快適値を達成するために、該工程（iii ）における部材について決定した該所望の圧力に適合するような最終圧力Ｐ_Fiに調整する工程。２６．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組のうちの少なくとも１つにおける圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項２５に記載の装置。２７．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組の両方における圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項２６に記載の装置。２８．前記プロトコルにおける少なくとも工程（iii）および（iｖ）が、繰り返しの基礎に基づいて行われる、請求項２５に記載の装置。２９．工程（iii）で測定される、予め所望される快適値と新規に所望される快適値との間の差異が、設定の最小しきい値より小さいか、または設定の最大しきい値より大きいかでなければ、前記プロトコルの工程（iv）が行われない、請求項２８に記載の装置。３０．以下を備える装置：（ａ）座席領域および背面領域であって、各々が、形状的外形を明らかにする表面、および該表面の近位に配置された複数のｎ個の膨張性部材Ｍ_i（ｉ＝１,.. .,ｎ）を備え、ここで、各部材は独立して、圧力源から所望の圧力に調整可能である、領域；（ｂ）該部材Ｍ_iの各々において、圧力を感知するための、圧力感知構造；（ｃ）プロトコルに従って、該部材Ｍ_iにおいて圧力を調整することにより、該外形の表面を調整するための制御構造であって、該プロトコルが以下を含む、構造：（ｉ）設定の条件を達成するまで、最初に各部材Ｍ_iを膨張させる工程；（ii）初期の膨張が生じた後に、各部材Ｍ_iの圧力Ｐ_0j（ｊ＝ｉ）を決定する工程；（iii）Ｐ_DI=Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）となるように工程（ii）で得られた圧力Ｐ_0j（j＝１,...ｎ）の関数Ｆ_iとして、各部材Ｍ_iの所望の圧力Ｐ_DIを決定する工程；および（iv）各部材Ｍ_iの圧力を、Ｐ_Fi＝Ｐ_Di＝Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）であるような工程（iii）における部材について決定した所望の圧力に適合するような最終圧力Ｐ_Fiに調整する工程。３１．車椅子に座っている被験者が移動するように、前記表面の外形がプロトコルに従って改変される、請求項３０に記載の装置。３２．前記プロトコルの少なくとも工程（iii）および（iv）が、繰り返される基礎に基づいて行われる、請求項３０に記載の装置。３３．車椅子を備える、請求項３０に記載の装置であって、ここで、前記表面の外形が、前記プロトコルに従う繰り返しの基礎に基づいて改変される、装置。３４．身体部を支持するための装置において、圧力を調製する方法であって、該装置が、所望の形状の複数のｎ個の膨張性部材Ｍ_i(ｉ＝１,...,ｎ)、独立して、圧力源から所望の圧力へ調製可能である各部材、該部材Ｍ_iのそれぞれにおいて圧力を感知するための圧力感知構造、およびプロトコルに従って該部材Ｍ_iにおいて該圧力を調整するための制御構造を有するタイプであり；該方法が、以下の工程を含む方法：（ａ）設定の条件を達成するまで、最初に各部材Ｍ_iを膨張させる工程；（ｂ）初期の膨張が生じた後に、各部材Ｍ_iの圧力Ｐ_0j（ｊ＝ｉ）を決定する工程；（ｃ）Ｐ_Di=Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）となるように、圧力Ｐ_oj（ｊ＝１,...ｎ）の関数Ｆ_iとして、各部材Ｍ_iの所望の圧力Ｐ_DIを決定する工程；および（ｄ）各部材Ｍ_iの圧力を、Ｐ_Fi＝Ｐ_Di＝Ｆ_i（Ｐ₀₁,...,Ｐ_Dn）であるような所望の圧力に適合するような最終圧力Ｐ_Fiに調整する工程。３５．前記初期圧力が、初期に膨張する各部材Ｍ_iにより得られる設定条件から生じる、請求項３４に記載の方法。３６．前記工程（ａ）が、前記身体部が装置上に置かれた後に実行され；そして前記圧力Ｐ_ojの各関数Ｆ_iが、前記部材Ｍ_iの所望の圧力Ｐ_Diが前記身体部の全有効重量を反映するように、該圧力Ｐ_ojの加重合計を含む、請求項３４に記載の方法。３７．前記圧力Ｐ_ojの関数Ｆ_iが、該圧力Ｐ_ojの単純な合計を含む、請求項３６に記載の方法。３８．前記各関数Ｆ_iが、前記部材Ｍ_iにより生じるべき前記身体部の加重の所望の画分を生じるように、該部材Ｍ_iにおける所望の圧力Ｐ_Diを生じるように構築され、そして、それによって関数Ｆ_iの集合が、該身体部の加重が該部材Ｍ_iに対する所望の分布を有することを引き起こしやすいようにする、請求項３６に記載の方法。３９．より重い身体部が、各部材Ｍ_iにおけるより大きい圧力によって支持され得るように、各前記部材Ｍ_iにおける前記所望の圧力Ｐ_Diが該圧力Ｐ_Diの加重合計の単純増加関数である、請求項３８に記載の方法。４０．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組のうち少なくとも１つにおける圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項３４に記載の装置。４１．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組における圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項４０に記載の装置。４２．前記Ｐ_ojおよびＰ_Fiの圧力の組における圧力が、時間平均基礎に基づいて決定される、請求項３６に記載の方法。４３．少なくとも工程（ｂ）および（ｃ）が、繰り返しの基礎に基づいて行われる、請求項３６に記載の方法。４４．前記工程（ｂ）および（ｃ）の繰り返しが、事象によって誘発される、請求項４３に記載の方法。４５．前記事象が、使用者の活動コンフォートスイッチの活動である、請求項４４に記載の方法。４６．前記事象が、身体に存在するセンサの活動である、請求項４４に記載の方法。４７．前記事象が、第２の指定の時間間隔である、請求項４４に記載の方法。４８．前記事象が、身体の活動モニターによる活動である、請求項４４に記載の方法。