WO2021237258A1 - Method and device for individually adjusting the support function of a mattress - Google Patents

Method and device for individually adjusting the support function of a mattress Download PDF

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WO2021237258A1
WO2021237258A1 PCT/AT2021/060177 AT2021060177W WO2021237258A1 WO 2021237258 A1 WO2021237258 A1 WO 2021237258A1 AT 2021060177 W AT2021060177 W AT 2021060177W WO 2021237258 A1 WO2021237258 A1 WO 2021237258A1
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WO
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mattress
measuring
support elements
target person
camera
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PCT/AT2021/060177
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Inventor
Hans Malzl
Alexander MALZL
Andreas MALZL
Johannes MALZL
Meinhard Schwaiger
Original Assignee
Hans Malzl
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C27/00—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas
    • A47C27/14—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays
    • A47C27/148—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays of different resilience
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C31/00—Details or accessories for chairs, beds, or the like, not provided for in other groups of this subclass, e.g. upholstery fasteners, mattress protectors, stretching devices for mattress nets
    • A47C31/12—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons
    • A47C31/123—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons for beds or mattresses

Definitions

  • the invention relates to a method for the individual adaptation of the support function of a mattress, which has several support elements of different degrees of hardness, to a target person.
  • the invention also relates to a device which serves this purpose.
  • a device and a method for evaluating a person for a sleep system are known from EP 2 255 293 B1, in which the evaluation element has a comfort layer with inflatable comfort layer elements and a support layer with inflatable support layer elements underneath, in which a digital camera is used to produce a digital size image of the person's body is recorded and used to calculate a first optimal pressure level, and in several further steps the pressure differences from a first unloaded measurement and further measurements in a first and a second position of the person on the evaluation system, the pressure distribution on the person is customized.
  • US Pat. No. 6,585,328 B1 discloses an evaluation system for mattresses that are individually fitted to people, based on a pressure sensor mat designed with a plurality of pressure sensors, for determining and evaluating the pressure distribution of the person lying on the mattress in the supine position.
  • US Pat. No. 6,990,425 B2 discloses an evaluation system for optimal support in the selection of a mattress that is most suitable in accordance with the physiological properties of a person, which is based on an extensive catalog of questions that is processed automatically.
  • WO 2012/012892 A1 a method and a system for the sequencing and selection of mattresses is known, which is based on a pressure sensor mat with a plurality of pressure sensors arranged like a matrix and a database with physiological profiles.
  • US 2013/0144751 A1 discloses a sensor mat with capacitive pressure sensors arranged in a matrix-like manner and a method for graphically displaying the pressure distribution, with which the pressure distribution of a person lying on a mattress can be measured and visualized.
  • FR 2 995 773 discloses a method for selecting bed equipment and an associated system in which the body dimensions of the user are recorded by means of image sensors and distance sensors and a body mass index is determined.
  • WO 2017/086815 A1 discloses an interactive sales booth for mattresses, which is designed with a proximity sensor for detecting approaching people and with an audio and a vertical display system for acoustic and optical sales support.
  • WO 2019/179378 A, US 2016/255966 A and US 2020/0046136 A show solutions in which a mattress is variably controlled in order to optimize the lying position.
  • the object of the invention is therefore to provide a device and a method that is suitable for objectively enabling the selection of a mattress on the basis of the preferred lying habits of the target person and thus significantly improving the subjective feeling of lying.
  • This object is achieved by a method for the individual adaptation of a mattress to a target person, which has the following steps:
  • the mattress can be adapted to a specific person by selecting suitable support elements, these support elements being, for example, molded bodies made of foam which can be inserted into corresponding recesses in a foam mattress. These molded bodies are available in different degrees of hardness, so that the elasticity of the mattress is locally un differently and optimally adapted to the respective person through an appropriate selection of the molded body.
  • Mattresses of this type have been available for a long time, but it is difficult to carry out the adjustment process in such a way that an optimum is actually achieved in terms of the support function and the comfort of the person. In the context of the present invention, a measuring mattress is used to achieve this optimum, which makes the adjustment much easier.
  • the change in the measuring mattress does not take place by exchanging molded bodies, but rather by changing the pressure of the measuring support elements.
  • An important aspect within the scope of the invention is also the use of a camera by means of which the topography and the position of the target person, the deformation of the measuring mattress and the like can be recorded.
  • the invention makes it possible for the target person to ultimately assume the same optimal lying position on the mattress as he did before on the measuring mattress.
  • lying position means the position that the target person basically assumes, for example the supine position, side position or prone position.
  • Lying position means the alignment of the individual body parts to one another, which results from the distribution of the hardness of the mattress in the respective lying position, for example which lateral curvature the spine forms in the side position or the strength of the lordosis in the supine position.
  • the present invention makes it possible both to design the optimization process on the measuring mattress quickly, reliably and comprehensibly, and to obtain clear and easily implementable instructions for setting up the mattress.
  • the optimization process on the measuring mattress can be automated, for example by using image recognition processes to record the curvature of the target person's spine and changing the measuring support elements until the spine is arranged in a straight line in the sagittal plane of the body, which is generally the goal for a pleasant and health-beneficial lying position is considered. It is equally possible to have the adjustment of the measuring support elements carried out by a specialist who adjusts the optimal position based on experience and specialist knowledge. In addition, the subjective well-being of the target person can also be taken into account.
  • the pressures of the individual measuring support elements are primarily used as the recorded data, but also data that reflect the deformation of the measuring mattress.
  • the position and the geometrical properties of the target person on the measuring mattress are also recorded with the camera. This makes it possible, for example, to deduce a weight distribution based on the target person's geometric shape and thus improve the adaptation process. If a three-dimensional image of the target person is generated with the camera, then it is also possible to draw conclusions about the deformation of the measuring mattress in areas that are not directly visible on the basis of the recording of the lying person. Otherwise, the deformation of the mattress can in any case be determined in the areas next to the target person, for which a TOF camera is particularly well suited. This is a camera which, in addition to an optical image, can also obtain distance information based on the transit time of light signals (time of flight).
  • At least two cameras are particularly preferably provided, which are arranged on at least one camera arm which can be moved parallel to the longitudinal axis of the measuring mattress with the aid of a camera slide. This in particular makes it much easier to obtain a three-dimensional model of the target person, since it is possible to draw conclusions about the three-dimensional shape from the parallax.
  • a particularly advantageous variant of the method according to the invention provides that the deformation of the measuring mattress is calculated by measuring the topography of the target person located on the measuring mattress. This is usually combined with the creation of a three-dimensional model of the target person. For example, the shoulder width of the target person is determined here. If the target person is lying on their side, the deformation of the measuring mattress in the shoulder area can be calculated back from the distance between the upper shoulder and the level of the mattress.
  • a particularly simple variant of the present invention uses measuring support elements in the form of flexible hoses that assume a cylindrical shape under pressure.
  • the support elements are cylindrical foam bodies of different degrees of hardness.
  • the measuring mattress differs from the lying mattress essentially in that the flexible hoses are used instead of the foam bodies.
  • the support elements of the mattress can be designed in a simple embodiment as a foam cylinder.
  • a particularly comfortable solution is he suffices if the support elements of the mattress are formed out as foam profiles, which are also referred to as stamps. Due to the profiling, a smooth transition in the areas of different hardness is achieved in particular.
  • the target person on the measuring mattress in a first preferred lying position is topographically recorded, for example by means of an optical measuring device, preferably a 3D camera for example as a Time of Flight (ToF) camera.
  • an optical measuring device preferably a 3D camera for example as a Time of Flight (ToF) camera.
  • a 3D model of the target person is created in an evaluation computer, and essential parameters of the target person are determined, from which the relevant body areas such as head, shoulder, lordosis, pelvis, knee and foot are derived and furthermore, for example, the body size, the shoulder - and pelvic width as well as the body weight can be calculated.
  • the measured pressures in the adjustable measuring support elements are also evaluated computationally and, in a further embodiment variant, compared with the target person's parameters determined from the 3D model and an optimized pressure profile is set in the measuring mattress for the next optimization step.
  • the subjective perception of the comfort of the target person lying on the measuring mattress, the evaluation of the pressure distribution in the measuring support elements taking into account the 3D model of the target person enables an optimization process of adapting the individual properties of the measuring mattress to the needs and circumstances of the target person. From the optimal properties of the measuring mattress determined in this way, the individual structure of the actual mattress for the target person is determined in a subsequent transformation step, on the basis of which the individual mattress is manufactured.
  • FIG. 1 shows the device according to the invention in a perspective view with a target person in a first lying position, the camera arm being in a first position;
  • FIG. 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a schematic side view
  • FIG. 3 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a view from above;
  • FIG. 4 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a further perspective view
  • FIG. 5 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a further perspective view, the camera arm being in a second position;
  • FIG. 6 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a further perspective view, the camera arm being in a third position;
  • FIG. 7 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a perspective view with the target person in a second lying position, where the camera arm is in the second position; 8 shows the device according to the invention from FIG. 7 in a further perspective view;
  • FIG. 9 shows the device according to the invention from FIG. 7 in a side view
  • FIGS. 10A, 10B show two contour images
  • Figure 11 is a pressure profile map.
  • the device 100 according to the invention is shown with a person 200 lying thereon in a first lying position, namely lying on their back.
  • a first lying position namely lying on their back.
  • the characteristics of a mattress individually tailored to this person 200 with insertable support elements, in particular their strength, are to be established.
  • the device 100 here has a bed frame 110 on which a measuring mattress 120 with a support surface 121 is arranged.
  • This measuring mattress 120 has a plurality of air chambers 122 acted upon by compressed air, the pressure prevailing in the individual air chambers being adjustable via a control device (not shown).
  • the characteristics of these measurement support elements form a spring characteristic curve 123 which is individually tailored to the target person 200 by changing the properties of the measurement support elements, in the present case by changing the pressure prevailing in the air chambers 122.
  • a measuring mattress suitable for this can be found in EP 2 490 575 B1, for example.
  • the air chambers 122 arranged in the measuring mattress 120 essentially correspond to support elements with the same or similar geometry, which are arranged in the individually adapted mattress. These support elements can have different strengths and thus different support forces, the type and arrangement of the support elements in a mattress individually adapted to the needs of the person 200 being simulated and optimized with the aid of the air chambers 122 in the measuring mattress 120. On the basis of the pressure values obtained with the measuring mattress 120 for the individual air chambers 122, an optimized mattress with a spring core line 123 created individually for the person 200 is then produced.
  • a camera arm 130 that can be moved essentially parallel to the longitudinal axis L of the measuring mattress 120 is provided, to which a first camera 131 is attached, the viewing axis 131A of which is oriented essentially perpendicular to the support surface 121 of the measuring mattress 120.
  • a second camera 132 is arranged, the viewing axis 132A of which is aligned parallel to the support surface 121 of the measuring mattress 120 and thus essentially normal to the viewing axis 131A of the first camera 131.
  • a TOF (Time-of-Flight) camera is preferably used for the two cameras 131, 132, which in combination with a light source, for example a pulsed infrared beam, creates a three-dimensional relief image of the target person 200 on the measuring mattress 120 created.
  • a light source for example a pulsed infrared beam
  • the empty measuring mattress 120 is first recorded as a reference value, or this geometry is stored in the computer.
  • the deformation of the measuring mattress 120 under load by the target person 200 is recorded.
  • the camera arm 130 is moved with the aid of a camera slide 133 along the bed frame 110 essentially parallel to the longitudinal axis L of the measuring mattress 120. Since the two cameras 131, 132 arranged on the camera arm 130 create a first three-dimensional image. In the visual areas 131B, 132B of the first and second cameras 131, 132 shown, in particular the deformation of the measuring mattress 120 caused by the weight / volume of the person 200 lying on his back in the first lying position is recorded along the contour of the target person. This depth profile arises in particular in the immediate area around person 200 and essentially corresponds to the contour of person 200 lying on measuring mattress 120. For this purpose, the deformation of measuring mattress 120 is set in relation to the set spring characteristic 123 of the measuring support elements and evaluated.
  • a major concern in this position is an alignment of the spine of the target person 200 as straight as possible in the lateral position.
  • marking or reference points are attached to the back of the target person 200, for example, and the pressure in the respective air chambers 122 of the measuring mattress 120 is changed in such a way that these reference points are arranged on a straight line G, essentially parallel to the support surface of the measuring mattress 200 are.
  • a detailed profile of the target person 200 sinking into the measuring mattress 120 is created in two lying positions rotated by 90 ° with respect to one another.
  • the target person returns to the first lying position in a subsequent step in order to determine whether the spring core line 123 changed in the second lying position is also suitable in the supine position.
  • the aforementioned steps can be repeated until a support profile or spring characteristic 123 that is optimal for the target person 200 is obtained.
  • n 20
  • a certain pressure is determined in each measuring support element at which the optimal lying position is achieved.
  • deformations d, (measured in mm) that occur in the area of the associated measuring support elements are determined.
  • the hardness H for example re presented by the density of the foam in kg / m 3 , can be selected in several stages.
  • the optimal hardness H is determined based on the following formula:
  • Ho means a reference hardness, for example the hardness of the mattress base material, and K, a correction function that takes into account the deformation of the mattress.
  • K can be set to zero.
  • d r means a reference value for the deformation, which can be set depending on the subjective perception and preferences of the target person, for example at 20 mm.
  • the exemplary embodiment cited is not to be regarded as restrictive.
  • more than two cameras can also be used.
  • other suitable measuring support elements can be provided which, for example, enable the spring characteristic of the mattress to be adapted to the needs of the person electrically or pneumatically and / or manually.

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and a device for individually adjusting the support function of a mattress to a target person (200), wherein the mattress has support elements with different levels of firmness, and a measuring mattress (120) that is substantially identical to the mattress in terms of dimensions is used, wherein a deformation of the measuring mattress (120) caused by the target person (200) in at least one lying position on the measuring mattress (120) is detected by at least one camera (131, 132).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur individuellen Anpassung der Stützfunktion einer Liegematratze Method and device for the individual adjustment of the support function of a mattress
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur individuellen Anpassung der Stützfunktion einer Liegematratze, die mehrere Stützelemente unterschiedlicher Härtegrade auf weist, an eine Zielperson. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die diesem Zweck dient. The invention relates to a method for the individual adaptation of the support function of a mattress, which has several support elements of different degrees of hardness, to a target person. The invention also relates to a device which serves this purpose.
Aus der EP 2 255 293 Bl sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Evaluierung einer Person für ein Schlafsystem bekannt, bei dem das Evaluierungselement eine Komfortschicht mit aufblasbaren Komfortschichtelementen und eine darunter be findliche Stützschicht mit aufblasbaren Stützschichtelementen aufweist, bei dem mittels einer Digitalkamera ein digitales Größenbild des Körpers der Person erfasst wird und zur Berechnung eines ersten optimalen Druckniveaus verwendet wird und wobei in mehreren weiteren Schritten die Druckdifferenzen aus einer ersten unbe lasteten Messung und weiteren Messungen in einer ersten und einer zweiten Posi tion der Person auf dem Evaluierungssystem die Druckverteilung auf die Person individuell angepasst wird. A device and a method for evaluating a person for a sleep system are known from EP 2 255 293 B1, in which the evaluation element has a comfort layer with inflatable comfort layer elements and a support layer with inflatable support layer elements underneath, in which a digital camera is used to produce a digital size image of the person's body is recorded and used to calculate a first optimal pressure level, and in several further steps the pressure differences from a first unloaded measurement and further measurements in a first and a second position of the person on the evaluation system, the pressure distribution on the person is customized.
Aus der EP 3 023 034 Bl ist ein Verfahren zur Erfassung von Körperparameter mittels eines 3D-Körperscans bekannt, bei dem mittels der gemessenen Körper parameter anthropometrische Parameter ermittelt werden, auf deren Basis die be vorzugte Härte und/oder Position von Inserts mittels eines Prozessors bestimmt werden. From EP 3 023 034 B1 a method for detecting body parameters by means of a 3D body scan is known in which anthropometric parameters are determined by means of the measured body parameters, on the basis of which the preferred hardness and / or position of inserts is determined by means of a processor will.
In der US 6,585,328 Bl ist ein Evaluierungssystem für individuell an Personen an gepasste Matratzen offenbart, basierend auf einer mit einer Vielzahl Drucksenso ren ausgeführten Drucksensormatte, zur Ermittlung und Auswertung der Druck verteilung der in Rückenlage auf der Matratze liegenden Person. US Pat. No. 6,585,328 B1 discloses an evaluation system for mattresses that are individually fitted to people, based on a pressure sensor mat designed with a plurality of pressure sensors, for determining and evaluating the pressure distribution of the person lying on the mattress in the supine position.
In der US 6,990,425 B2 ist ein Evaluierungssystem zur optimalen Unterstützung bei der Auswahl einer gemäß den physiologischen Eigenschaften einer Person am besten geeigneten Matratze offenbart, das auf einem umfangreichen Fragenkata log basiert, der automatisiert abgearbeitet wird. US Pat. No. 6,990,425 B2 discloses an evaluation system for optimal support in the selection of a mattress that is most suitable in accordance with the physiological properties of a person, which is based on an extensive catalog of questions that is processed automatically.
Aus der US 6,741,950 B2 ist ein Evaluierungssystem zur optimalen Unterstützung bei der Auswahl einer gemäß den physiologischen Eigenschaften einer Person am besten geeigneten Matratze bekannt, das auf einem umfangreichen Fragenkatalog basiert, der automatisiert abgearbeitet wird und einem schnellen Messsystem zur Erfassung der Physiologie der Person sobald diese auf der Evaluierungsmatratze liegt. In der US 6,571,192 Bl ist ein Matratzenauswahlsystem offenbart, bei dem eine Federkernmatratze (Box Spring) kombiniert mit einer Luftmatratze mit Sensorik, die eine Gewichtsverteilung der darauf liegenden Person erfasst und ausgibt und mit einem automatisierten Fragenkatalog einen Vorschlag zur Auswahl einer best geeigneten Matratze liefert. From US Pat. No. 6,741,950 B2 an evaluation system for optimal support in the selection of the most suitable mattress according to the physiological properties of a person is known, which is based on an extensive catalog of questions that is processed automatically and a fast measuring system for recording the physiology of the person as soon as it is lies on the evaluation mattress. US Pat. No. 6,571,192 B1 discloses a mattress selection system in which a spring core mattress (box spring) is combined with an air mattress with sensors that detect and output the weight distribution of the person lying on it and with an automated questionnaire provides a suggestion for selecting the most suitable mattress.
Aus der WO 2012/012892 Al ist ein Verfahren und ein System für die Reihung und Auswahl von Matratzen bekannt, das auf einer Drucksensormatte mit einer Vielzahl an matrixartig angeordneten Drucksensoren und einer Datenbank mit physiologi schen Profilen beruht. From WO 2012/012892 A1 a method and a system for the sequencing and selection of mattresses is known, which is based on a pressure sensor mat with a plurality of pressure sensors arranged like a matrix and a database with physiological profiles.
Aus der US 2008/0209641 Al ist ein Verfahren zur Auswahl einer Matratze und eines Schlafkissens bekannt, bei dem eine Luftmatratze mit mehreren Kammern und Drucksensoren mittels einer Steuerung definierte Druckprofile von unter schiedlichen Matratzen nachstellt, und derart den Auswahlprozess für die optimale Matratze unterstützt. From US 2008/0209641 A1 a method for selecting a mattress and a sleeping pillow is known in which an air mattress with multiple chambers and pressure sensors uses a controller to simulate defined pressure profiles of different mattresses, thus supporting the selection process for the optimal mattress.
In der US 2013/0144751 Al ist eine Sensormatte mit matrixartig angeordneten kapazitiven Drucksensoren und ein Verfahren zur grafischen Darstellung der Druckverteilung offenbart, mit dem die Druckverteilung einer auf einer Matratze liegenden Person gemessen und visualisiert werden kann. US 2013/0144751 A1 discloses a sensor mat with capacitive pressure sensors arranged in a matrix-like manner and a method for graphically displaying the pressure distribution, with which the pressure distribution of a person lying on a mattress can be measured and visualized.
Die FR 2 995 773 offenbart ein Verfahren zur Auswahl der Bettausrüstung und eines zugehörigen Systems, bei dem mittels Bildsensoren und Abstandssensoren die Körpermaße des Benutzers erfasst und ein Body-Mass-Index ermittelt wird.FR 2 995 773 discloses a method for selecting bed equipment and an associated system in which the body dimensions of the user are recorded by means of image sensors and distance sensors and a body mass index is determined.
Die WO 2017/086815 Al offenbart einen interaktiven Verkaufsstand für Matrat zen, der mit einem Näherungssensor zur Erfassung von sich nähernden Personen und mit einer Audio- und einer vertikalen Displayanlage zur akustischen und opti schen Verkaufsunterstützung ausgeführt ist. WO 2017/086815 A1 discloses an interactive sales booth for mattresses, which is designed with a proximity sensor for detecting approaching people and with an audio and a vertical display system for acoustic and optical sales support.
Darüber hinaus zeigen die WO 2019/179378 A, die US 2016/255966 A und die US 2020/0046136 A Lösungen, bei denen eine Matratze variabel angesteuert wird, um die Liegestellung zu optimieren. In addition, WO 2019/179378 A, US 2016/255966 A and US 2020/0046136 A show solutions in which a mattress is variably controlled in order to optimize the lying position.
Nachteilig bei allen bekannten Systemen ist, dass sie gar nicht oder nur sehr ein geschränkt eine individuelle Auswahl einer für eine Person bestgeeignete Liege matratze erlauben. The disadvantage of all known systems is that they do not allow an individual selection of a bed mattress that is most suitable for a person, or only to a very limited extent.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzu stellen, das geeignet ist, die Auswahl einer Liegematratze auf Basis der bevorzug ten Liegegewohnheiten der Zielperson objektiv zu ermöglichen und damit das sub jektive Liegegefühl wesentlich zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur individuellen Anpassung einer Liege matratze an eine Zielperson gelöst, das folgende Schritte aufweist: The object of the invention is therefore to provide a device and a method that is suitable for objectively enabling the selection of a mattress on the basis of the preferred lying habits of the target person and thus significantly improving the subjective feeling of lying. This object is achieved by a method for the individual adaptation of a mattress to a target person, which has the following steps:
• Bereitstellen einer Messmatratze, die in ihren Abmessungen im Wesent lichen identisch zur Liegematratze ist und die durch Einstellung eines bestimmten Drucks veränderbare Messstützelemente aufweist; • Provision of a measuring mattress which is essentially identical to the lying mattress in terms of its dimensions and which has measuring support elements which can be changed by setting a certain pressure;
• Anpassung der Messmatratze an eine bestimmte Zielperson, um in zu mindest einer Liegeposition eine optimale Liegestellung zu erreichen, in dem der Druck der Messstützelemente selektiv angepasst wird,• Adaptation of the measuring mattress to a specific target person in order to achieve an optimal lying position in at least one lying position by selectively adjusting the pressure of the measuring support elements,
• Erfassung des Drucks der Messstützelemente in der optimalen Liegestel lung; • Detection of the pressure of the measuring support elements in the optimal lying position;
• Erfassung der Verformung der Messmatratze durch die auf der Mess matratze befindlichen Zielperson mit zumindest einer Kamera; • Detection of the deformation of the measuring mattress by the target person located on the measuring mattress with at least one camera;
• Herstellung einer angepassten Liegematratze durch Einsetzen von Stützelementen, deren Härtegrad aufgrund der erfassten Verformung und des erfassten Drucks der Messstützelemente der Messmatratze be stimmt ist. • Production of an adapted mattress by inserting support elements, the degree of hardness of which is determined on the basis of the recorded deformation and the recorded pressure of the measuring support elements of the measuring mattress.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Liegematratze durch Auswahl geeigneter Stützelemente an eine bestimmte Person anpassbar ist, wobei diese Stützelemente beispielsweise Formkörper aus Schaumstoff sind, die in ent sprechende Ausnehmungen einer Schaumstoffmatratze eingesetzt werden kön nen. Diese Formkörper liegen in verschiedenen Härtegraden vor, so dass durch eine entsprechende Auswahl der Formkörper die Elastizität der Matratze lokal un terschiedlich und optimal an die jeweilige Person angepasst ist. Matratzen dieser Art sind seit längerer Zeit verfügbar, es ist jedoch schwierig, den Anpassungspro zess so durchzuführen, dass tatsächlich ein Optimum im Hinblick auf die Stütz funktion und den Liegekomfort der Person erreicht wird. Im Rahmen der vorlie genden Erfindung wird zur Erzielung dieses Optimums eine Messmatratze einge setzt, die die Anpassung wesentlich erleichtert. Die Veränderung der Messmatratze erfolgt dabei nicht durch den Austausch von Formkörpern, sondern durch die Ver änderung des Drucks von Messstützelementen. Ein wichtiger Aspekt im Rahmen der Erfindung ist auch die Verwendung einer Kamera, durch die die Topographie und die Lage der Zielperson, die Verformung der Messmatratze und dergleichen erfasst werden können. Durch die Erfindung ist es möglich, dass die Zielperson auf der Liegematratze letztlich die gleiche optimale Liegestellung einnimmt wie zuvor auf der Messmatratze. Liegeposition bedeutet im Rahmen dieser Beschreibung die Lage, die die Zielper son grundsätzlich einnimmt, also etwa Rückenlage, Seitenlage oder Bauchlage. Liegestellung bedeutet die Ausrichtung der einzelnen Körperteile zueinander, die sich bedingt durch die Verteilung der Härte der Matratze in der jeweiligen Liege position ergibt, also beispielsweise welche seitliche Krümmung die Wirbelsäule in der Seitenlage ausbildet oder die Stärke der Lordose in der Rückenlage. An essential aspect of the invention is that the mattress can be adapted to a specific person by selecting suitable support elements, these support elements being, for example, molded bodies made of foam which can be inserted into corresponding recesses in a foam mattress. These molded bodies are available in different degrees of hardness, so that the elasticity of the mattress is locally un differently and optimally adapted to the respective person through an appropriate selection of the molded body. Mattresses of this type have been available for a long time, but it is difficult to carry out the adjustment process in such a way that an optimum is actually achieved in terms of the support function and the comfort of the person. In the context of the present invention, a measuring mattress is used to achieve this optimum, which makes the adjustment much easier. The change in the measuring mattress does not take place by exchanging molded bodies, but rather by changing the pressure of the measuring support elements. An important aspect within the scope of the invention is also the use of a camera by means of which the topography and the position of the target person, the deformation of the measuring mattress and the like can be recorded. The invention makes it possible for the target person to ultimately assume the same optimal lying position on the mattress as he did before on the measuring mattress. In the context of this description, lying position means the position that the target person basically assumes, for example the supine position, side position or prone position. Lying position means the alignment of the individual body parts to one another, which results from the distribution of the hardness of the mattress in the respective lying position, for example which lateral curvature the spine forms in the side position or the strength of the lordosis in the supine position.
Durch die vorliegende Erfindung ist es sowohl möglich, den Optimierungsvorgang auf der Messmatratze schnell, zuverlässig und nachvollziehbar zu gestalten, als auch eine klare und leicht umsetzbare Handlungsanweisung zum Aufbau der Lie gematratze zu erhalten. Der Optimierungsvorgang auf der Messmatratze kann au tomatisiert erfolgen, indem beispielsweise durch Bilderkennungsverfahren die Krümmung der Wirbelsäule der Zielperson erfasst wird und die Messstützelemente so lange verändert werden, bis die Wirbelsäule geradlinig in der Sagittalebene des Körpers angeordnet ist, was allgemein als Zielvorstellung für eine angenehme und gesundheitlich zuträgliche Liegestellung angesehen wird. Es ist gleichermaßen möglich, die Einstellung der Messstützelemente durch eine Fachperson durchfüh ren zu lassen, die die optimale Position aufgrund von Erfahrung und Fachwissen einstellt. Zusätzlich dazu kann auch das subjektive Befinden der Zielperson be rücksichtigt werden. The present invention makes it possible both to design the optimization process on the measuring mattress quickly, reliably and comprehensibly, and to obtain clear and easily implementable instructions for setting up the mattress. The optimization process on the measuring mattress can be automated, for example by using image recognition processes to record the curvature of the target person's spine and changing the measuring support elements until the spine is arranged in a straight line in the sagittal plane of the body, which is generally the goal for a pleasant and health-beneficial lying position is considered. It is equally possible to have the adjustment of the measuring support elements carried out by a specialist who adjusts the optimal position based on experience and specialist knowledge. In addition, the subjective well-being of the target person can also be taken into account.
Ist dieses Optimum einmal bestimmt, dann wird aufgrund der erfassten Daten festgelegt, welche Stützelemente in die Liegematratze einzusetzen sind, um si cherzustellen, dass die Zielperson auf der Liegematratze die gleiche optimale Lie gestellung einnehmen wird. Once this optimum has been determined, it is then determined on the basis of the recorded data which support elements are to be inserted into the mattress in order to ensure that the target person will assume the same optimal lying position on the mattress.
Als erfasste Daten werden dabei primär die Drücke der einzelnen Messstütz elemente herangezogen, aber auch Daten, die die Verformung der Messmatratze wiedergeben. The pressures of the individual measuring support elements are primarily used as the recorded data, but also data that reflect the deformation of the measuring mattress.
Besonders günstig ist es, wenn mit der Kamera auch die Lage und die geometri schen Eigenschaften der auf der Messmatratze befindlichen Zielperson erfasst wer den. Dadurch ist es beispielsweise möglich, aufgrund der geometrischen Form der Zielperson auf eine Gewichtsverteilung zu schließen und damit den Anpassungs prozess zu verbessern. Wenn mit der Kamera ein dreidimensionales Bild der Ziel person erzeugt wird, dann ist es auch möglich, aufgrund der Aufnahme der liegen den Person Rückschlüsse auf die Verformung der Messmatratze in Bereichen zu ziehen, die nicht direkt sichtbar sind. Ansonsten kann die Verformung der Matratze jedenfalls in den Bereichen neben der Zielperson bestimmt werden, wofür insbe sondere eine TOF-Kamera besonders gut geeignet ist. Dies ist eine Kamera, die neben einem optischen Bild auch Entfernungsinformationen aufgrund der Laufzeit von Lichtsignalen (Time of Flight) gewinnen kann. Besonders bevorzugt sind hierbei zumindest zwei Kameras vorgesehen, die an zu mindest einem Kameraarm angeordnet sind, der parallel zur Längsachse der Mess matratze mithilfe eines Kameraschlittens verfahrbar ist. Damit wird insbesondere die Gewinnung eines dreidimensionalen Modells der Zielperson wesentlich erleich tert, da es möglich ist, aus der Parallaxe Rückschlüsse auf die dreidimensionale Form zu erhalten. It is particularly favorable if the position and the geometrical properties of the target person on the measuring mattress are also recorded with the camera. This makes it possible, for example, to deduce a weight distribution based on the target person's geometric shape and thus improve the adaptation process. If a three-dimensional image of the target person is generated with the camera, then it is also possible to draw conclusions about the deformation of the measuring mattress in areas that are not directly visible on the basis of the recording of the lying person. Otherwise, the deformation of the mattress can in any case be determined in the areas next to the target person, for which a TOF camera is particularly well suited. This is a camera which, in addition to an optical image, can also obtain distance information based on the transit time of light signals (time of flight). At least two cameras are particularly preferably provided, which are arranged on at least one camera arm which can be moved parallel to the longitudinal axis of the measuring mattress with the aid of a camera slide. This in particular makes it much easier to obtain a three-dimensional model of the target person, since it is possible to draw conclusions about the three-dimensional shape from the parallax.
Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Verformung der Messmatratze durch die Vermessung der Topgraphie der auf der Messmatratze befindlichen Zielperson berechnet wird. Dies ist in der Regel mit der Erstellung eines dreidimensionalen Modells der Zielperson verbunden. Da bei wird z.B. die Schulterbreite der Zielperson bestimmt. Wenn sich dann die Ziel person in Seitenlage befindet, dann kann die Verformung der Messmatratze im Schulterbereich aus dem Abstand der oberen Schulter von der Ebene der Matratze rückgerechnet werden. A particularly advantageous variant of the method according to the invention provides that the deformation of the measuring mattress is calculated by measuring the topography of the target person located on the measuring mattress. This is usually combined with the creation of a three-dimensional model of the target person. For example, the shoulder width of the target person is determined here. If the target person is lying on their side, the deformation of the measuring mattress in the shoulder area can be calculated back from the distance between the upper shoulder and the level of the mattress.
Eine besonders einfache Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung benutzt Messstützelemente in Form von flexiblen Schläuchen, die unter Druck eine zylind rische Form annehmen. Die Stützelemente sind in diesem Fall zylindrische Schaumstoffkörper unterschiedlicher Härtegrade. Die Messmatratze unterscheidet sich von der Liegematratze im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der Schaum stoffkörper die flexiblen Schläuche eingesetzt sind. A particularly simple variant of the present invention uses measuring support elements in the form of flexible hoses that assume a cylindrical shape under pressure. In this case, the support elements are cylindrical foam bodies of different degrees of hardness. The measuring mattress differs from the lying mattress essentially in that the flexible hoses are used instead of the foam bodies.
Die Stützelemente der Liegematratze können in einer einfachen Ausführung als Schaumstoffzylinder ausgebildet sein. Eine besonders komfortable Lösung wird er reicht, wenn die Stützelemente der Liegematratze als Schaumstoffprofile ausge bildet sind, die auch als Stempel bezeichnet werden. Durch die Profilierung wird insbesondere ein sanfter Übergang in den Bereichen unterschiedlicher Härte er reicht. The support elements of the mattress can be designed in a simple embodiment as a foam cylinder. A particularly comfortable solution is he suffices if the support elements of the mattress are formed out as foam profiles, which are also referred to as stamps. Due to the profiling, a smooth transition in the areas of different hardness is achieved in particular.
In einer ersten Ausführungsvariante wird ausgehend von einer als Grundeinstel lung definierten Härte und Federungseigenschaft der Messmatratze die auf der Messmatratze in einer ersten bevorzugten Liegeposition (bspw. Rückenlage) be findliche Zielperson topographisch erfasst, beispielsweise mittels einer optischen Messeinrichtung, vorzugsweise einer 3D-Kamera, ausgeführt beispielsweise als Time of Flight (ToF)-Kamera. Aus den topographischen Daten wird ein 3D-Modell der Zielperson in einem Auswerterechner erstellt, und wesentliche Parameter der Zielperson ermittelt, aus denen die relevanten Körperzonen wie Kopf, Schulter, Lordose, Becken, Knie und Fuß abgeleitet und weiters bspw. die Körpergröße, die Schulter- und Beckenbreite sowie das Körpergewicht rechnerisch ermittelt werden. Die gemessenen Drücke in den veränderbaren Messstützelementen werden eben falls rechnerisch ausgewertet und in einer weiteren Ausführungsvariante mit den aus dem 3D-Modell ermittelten Parametern der Zielperson abgeglichen und für den nächstfolgenden Optimierungsschritt ein optimiertes Druckprofil in der Mess matratze eingestellt. Das subjektive Empfinden des Liegekomforts der Zielperson auf der Messmatratze, die Auswertung der Druckverteilung in den Messstütz elementen unter Berücksichtigung des 3D-Modells der Zielperson ermöglicht einen Optimierungsprozess der Anpassung der individuellen Eigenschaften der Mess matratze an die Bedürfnisse und Gegebenheiten der Zielperson. Aus den derart ermittelten optimalen Eigenschaften der Messmatratze wird in einem nachfolgen den Transformationsschritt der individuelle Aufbau der eigentlichen Liegematratze für die Zielperson ermittelt, auf deren Basis die individuelle Liegematratze gefertigt wird. In a first embodiment variant, based on a hardness and resilience property of the measuring mattress defined as a basic setting, the target person on the measuring mattress in a first preferred lying position (e.g. supine position) is topographically recorded, for example by means of an optical measuring device, preferably a 3D camera for example as a Time of Flight (ToF) camera. From the topographical data, a 3D model of the target person is created in an evaluation computer, and essential parameters of the target person are determined, from which the relevant body areas such as head, shoulder, lordosis, pelvis, knee and foot are derived and furthermore, for example, the body size, the shoulder - and pelvic width as well as the body weight can be calculated. The measured pressures in the adjustable measuring support elements are also evaluated computationally and, in a further embodiment variant, compared with the target person's parameters determined from the 3D model and an optimized pressure profile is set in the measuring mattress for the next optimization step. The subjective perception of the comfort of the target person lying on the measuring mattress, the evaluation of the pressure distribution in the measuring support elements taking into account the 3D model of the target person enables an optimization process of adapting the individual properties of the measuring mattress to the needs and circumstances of the target person. From the optimal properties of the measuring mattress determined in this way, the individual structure of the actual mattress for the target person is determined in a subsequent transformation step, on the basis of which the individual mattress is manufactured.
Selbstverständlich sind darüber hinaus die erforderlichen Luftpumpen, Messgeräte und eine entsprechende Auswertungselektronik vorgesehen. Of course, the necessary air pumps, measuring devices and corresponding evaluation electronics are also provided.
Im Folgenden wird anhand eines nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen The invention is explained in more detail below using a non-limiting exemplary embodiment with associated figures. Show in it
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht mit einer Zielperson in einer ersten Liegeposition, wobei sich der Kameraarm in einer ersten Position befindet; 1 shows the device according to the invention in a perspective view with a target person in a first lying position, the camera arm being in a first position;
Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht; FIG. 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a schematic side view; FIG.
Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer Ansicht von oben; 3 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a view from above;
Fig. 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer weiteren per spektivischen Ansicht; 4 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a further perspective view;
Fig. 5 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer weiteren per spektivischen Ansicht, wobei sich der Kameraarm in einer zweiten Position befindet; FIG. 5 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a further perspective view, the camera arm being in a second position; FIG.
Fig. 6 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer weiteren per spektivischen Ansicht, wobei sich der Kameraarm in einer dritten Position befindet; 6 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a further perspective view, the camera arm being in a third position;
Fig. 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in einer perspektivi schen Ansicht mit der Zielperson in einer zweiten Liegeposition, wo bei sich der Kameraarm in der zweiten Position befindet; Fig. 8 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 7 in einer weiteren per spektivischen Ansicht; 7 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a perspective view with the target person in a second lying position, where the camera arm is in the second position; 8 shows the device according to the invention from FIG. 7 in a further perspective view;
Fig. 9 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 7 in einer Seitenansicht;9 shows the device according to the invention from FIG. 7 in a side view;
Fig. 10A, Fig. 10B zwei Konturbilder; und FIGS. 10A, 10B show two contour images; and
Fig. 11 eine Druckprofilabbildung. Figure 11 is a pressure profile map.
In den Figs. 1 bis 5 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einer darauf befindlichen Person 200 in einer ersten Liegeposition, nämlich auf ihrem Rücken liegend, dargestellt. Für diese Person 200 sollen mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 die Charakteristika einer individuell auf diese Person 200 abge stimmte Liegematratze mit einsetzbaren Stützelementen, insbesondere deren Festigkeit, festgelegt werden. In Figs. 1 to 5, the device 100 according to the invention is shown with a person 200 lying thereon in a first lying position, namely lying on their back. For this person 200, with the aid of the device 100 according to the invention, the characteristics of a mattress individually tailored to this person 200 with insertable support elements, in particular their strength, are to be established.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 weist hierbei ein Bettgestell 110 auf, auf dem eine Messmatratze 120 mit einer Auflagefläche 121 angeordnet ist. Diese Messmatratze 120 weist eine Vielzahl von mit Druckluft beaufschlagten Luftkam mern 122 auf, wobei über eine Steuerungseinrichtung der in den einzelnen Luft kammern herrschende Druck einstellbar ist (nicht dargestellt). Die Charakteristika dieser Messstützelemente bilden eine Federkennlinie 123, die durch Veränderung der Eigenschaften der Messstützelemente, im vorliegenden Fall durch Veränderung des in den Luftkammern 122 herrschenden Drucks individuell auf die Zielperson 200 abgestimmt ist. Eine hierfür geeignete Messmatratze kann beispielsweise der EP 2 490 575 Bl entnommen werden. The device 100 according to the invention here has a bed frame 110 on which a measuring mattress 120 with a support surface 121 is arranged. This measuring mattress 120 has a plurality of air chambers 122 acted upon by compressed air, the pressure prevailing in the individual air chambers being adjustable via a control device (not shown). The characteristics of these measurement support elements form a spring characteristic curve 123 which is individually tailored to the target person 200 by changing the properties of the measurement support elements, in the present case by changing the pressure prevailing in the air chambers 122. A measuring mattress suitable for this can be found in EP 2 490 575 B1, for example.
Die in der Messmatratze 120 angeordneten Luftkammern 122 entsprechen bei die ser Ausführung der Erfindung im Wesentlichen Stützelementen mit gleicher oder ähnlicher Geometrie, die in der individuell angepassten Liegematratze angeordnet werden. Diese Stützelemente können unterschiedliche Festigkeiten und damit un terschiedliche Stützkraft aufweisen, wobei Art und Anordnung der Stützelemente in einer individuell an die Bedürfnisse der Person 200 angepassten Liegematratze mithilfe der Luftkammern 122 in der Messmatratze 120 simuliert und optimiert wird. Anhand der mit der Messmatratze 120 erhaltenen Druckwerte für die einzel nen Luftkammern 122 wird anschließend eine optimierte Liegematratze mit einer individuell an die Person 200 erstellte Federkernlinie 123 gefertigt. In this embodiment of the invention, the air chambers 122 arranged in the measuring mattress 120 essentially correspond to support elements with the same or similar geometry, which are arranged in the individually adapted mattress. These support elements can have different strengths and thus different support forces, the type and arrangement of the support elements in a mattress individually adapted to the needs of the person 200 being simulated and optimized with the aid of the air chambers 122 in the measuring mattress 120. On the basis of the pressure values obtained with the measuring mattress 120 for the individual air chambers 122, an optimized mattress with a spring core line 123 created individually for the person 200 is then produced.
Am Bettgestell 110 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 ist ein im Wesentli chen parallel zur Längsachse L der Messmatratze 120 verfahrbarer Kameraarm 130 vorgesehen, an dem eine erste Kamera 131 befestigt ist, deren Blickachse 131A im Wesentlichen senkrecht auf die Auflagefläche 121 der Messmatratze 120 ausgerichtet ist. Beabstandet von der ersten Kamera 130 ist an dem Kameraarm 130 eine zweite Kamera 132 angeordnet, deren Blickachse 132A parallel zur Auf lagefläche 121 der Messmatratze 120 und damit im Wesentlichen normal auf die Blickachse 131A der ersten Kamera 131 ausgerichtet ist. On the bed frame 110 of the device 100 according to the invention, a camera arm 130 that can be moved essentially parallel to the longitudinal axis L of the measuring mattress 120 is provided, to which a first camera 131 is attached, the viewing axis 131A of which is oriented essentially perpendicular to the support surface 121 of the measuring mattress 120. At a distance from the first camera 130 is on the camera arm 130, a second camera 132 is arranged, the viewing axis 132A of which is aligned parallel to the support surface 121 of the measuring mattress 120 and thus essentially normal to the viewing axis 131A of the first camera 131.
Bevorzugterweise wird bei dieser Ausführung der Erfindung für die beiden Kameras 131, 132 eine TOF-Kamera (Time-of-Flight) verwendet, die in Kombination mit einer Lichtquelle, beispielsweise einem gepulsten Infrarotstrahl, ein dreidimensio nales Reliefbild der Zielperson 200 auf der Messmatratze 120 erstellt. In this embodiment of the invention, a TOF (Time-of-Flight) camera is preferably used for the two cameras 131, 132, which in combination with a light source, for example a pulsed infrared beam, creates a three-dimensional relief image of the target person 200 on the measuring mattress 120 created.
Hierzu wird zunächst die leere Messmatratze 120 als Referenzwert erfasst, bzw. ist dieser Geometrie im Rechner hinterlegt. In einem nächsten Schritt wird die Verformung der Messmatratze 120 unter Belastung durch die Zielperson 200 er fasst. For this purpose, the empty measuring mattress 120 is first recorded as a reference value, or this geometry is stored in the computer. In a next step, the deformation of the measuring mattress 120 under load by the target person 200 is recorded.
Bei dieser Ausführung der Erfindung wird hierzu, wie in den Figs. 2 bis 5 gezeigt, der Kameraarm 130 mithilfe eines Kameraschlittens 133 entlang des Bettgestells 110 im Wesentlichen parallel zur Längsachse L der Messmatratze 120 bewegt. Da bei erstellen die beiden an dem Kameraarm 130 angeordneten Kameras 131, 132 ein erstes dreidimensionales Bild. In den dargestellten Sichtbereichen 131B, 132B der ersten und zweiten Kamera 131, 132 wird insbesondere die durch das Ge wicht/Volumen der in der ersten Liegeposition am Rücken liegenden Person 200 verursachte Verformung der Messmatratze 120 entlang der Umrisskontur der Ziel person erfasst. Dieses Tiefen profil entsteht insbesondere im unmittelbaren Bereich um die Person 200 und entspricht im Wesentlichen der Kontur der auf der Mess matratze 120 liegenden Person 200. Die Verformung der Messmatratze 120 wird hierzu in Relation zu der eingestellten Federkennlinie 123 der Messstützelemente gesetzt und ausgewertet. In this embodiment of the invention, as shown in FIGS. 2 to 5, the camera arm 130 is moved with the aid of a camera slide 133 along the bed frame 110 essentially parallel to the longitudinal axis L of the measuring mattress 120. Since the two cameras 131, 132 arranged on the camera arm 130 create a first three-dimensional image. In the visual areas 131B, 132B of the first and second cameras 131, 132 shown, in particular the deformation of the measuring mattress 120 caused by the weight / volume of the person 200 lying on his back in the first lying position is recorded along the contour of the target person. This depth profile arises in particular in the immediate area around person 200 and essentially corresponds to the contour of person 200 lying on measuring mattress 120. For this purpose, the deformation of measuring mattress 120 is set in relation to the set spring characteristic 123 of the measuring support elements and evaluated.
Anschließend wird ein zweites dreidimensionales Bild der auf der Messmatratze 120 liegenden Person 200, in einer zweiten Liegeposition, nämlich in Seitenlage, gemäß den Figs. 7 bis 9 aufgenommen. Ein wesentliches Anliegen in dieser Posi tion ist eine möglichst geradlinige Ausrichtung der Wirbelsäule der Zielperson 200 in der Seitenlage. A second three-dimensional image of the person 200 lying on the measuring mattress 120, in a second lying position, namely in the side position, according to FIGS. 7 to 9 added. A major concern in this position is an alignment of the spine of the target person 200 as straight as possible in the lateral position.
Daher werden zur besseren Erfassung auf dem Rücken der Zielperson 200 bei spielsweise Markierungs- oder Referenzpunkte angebracht und der Druck in den jeweiligen Luftkammern 122 der Messmatratze 120 derart verändert, dass diese Referenzpunkte auf einer Geraden G, im Wesentlichen parallel zur Auflagefläche der Messmatratze 200, angeordnet sind. Therefore, for better detection, marking or reference points are attached to the back of the target person 200, for example, and the pressure in the respective air chambers 122 of the measuring mattress 120 is changed in such a way that these reference points are arranged on a straight line G, essentially parallel to the support surface of the measuring mattress 200 are.
Auf diese Weise wird ein detailliertes Einsinkprofil der Zielperson 200 in die Mess matratze 120 in zwei, zueinander um 90° verdrehten Liegepositionen erstellt. Um auch das subjektive Empfinden der Zielperson 200 miteinzubeziehen, kehrt in einem nachfolgenden Schritt die Zielperson in die erste Liegeposition zurück, um festzustellen, ob durch die in der zweiten Liegeposition veränderte Federkernlinie 123 auch in Rückenlage geeignet ist. In this way, a detailed profile of the target person 200 sinking into the measuring mattress 120 is created in two lying positions rotated by 90 ° with respect to one another. In order to also include the subjective perception of the target person 200, the target person returns to the first lying position in a subsequent step in order to determine whether the spring core line 123 changed in the second lying position is also suitable in the supine position.
Bei Bedarf können die vorgenannten Schritte so oft widerholt werden, bis ein für die Zielperson 200 optimales Stützprofil bzw. Federkennlinie 123 erhalten wird.If necessary, the aforementioned steps can be repeated until a support profile or spring characteristic 123 that is optimal for the target person 200 is obtained.
Anhand dieser Federkennlinie 123 wird anschließend eine individuell an die Be dürfnisse der Zielperson 200 angepasste Liegematratze gefertigt. On the basis of this spring characteristic 123, a mattress that is individually adapted to the needs of the target person 200 is then manufactured.
In der Folge wird die Anpassung der Liegematratze im Detail erklärt. Es wird an genommen, dass die Messmatratze n Messstützelemente aufweist, mit beispiels weise n = 20. Im Zuge der Anpassung wird ein bestimmter Druck in jedem Mess stützelement bestimmt, bei dem die optimale Liegestellung erreicht wird. Danach werden diese Drücke p, (i = 1 bis n) (gemessen in Pa) erfass. Gleichzeitig werden Verformungen d, (gemessen in mm) bestimmt, die im Bereich der zugehörigen Messstützelemente auftreten. In the following, the adjustment of the mattress is explained in detail. It is assumed that the measuring mattress has n measuring support elements, with n = 20, for example. In the course of the adjustment, a certain pressure is determined in each measuring support element at which the optimal lying position is achieved. Then these pressures p, (i = 1 to n) (measured in Pa) are recorded. At the same time, deformations d, (measured in mm) that occur in the area of the associated measuring support elements are determined.
Für die Liegematratze stehen n Stützelemente zur Verfügung, die in ihrer Lage und Anordnung den Messstützelementen entsprechen. Die Härte H, beispielsweise re präsentiert durch das Raumgewicht des Schaumstoffs in kg/m3, kann in mehreren Stufen gewählt werden. There are n support elements available for the mattress, the position and arrangement of which correspond to the measurement support elements. The hardness H, for example re presented by the density of the foam in kg / m 3 , can be selected in several stages.
Für jedes Stützelement wird nun die optimale Härte H, aufgrund der folgenden Formel festgelegt:
Figure imgf000011_0001
For each support element, the optimal hardness H is determined based on the following formula:
Figure imgf000011_0001
Dabei bedeutet Ho eine Referenzhärte, beispielsweise die Härte des Grundma terials der Matratze, und K, eine Korrekturfunktion, die die Verformung der Ma tratze berücksichtigt. In erster Näherung können die Werte K, mit Null angesetzt werden. Ho means a reference hardness, for example the hardness of the mattress base material, and K, a correction function that takes into account the deformation of the mattress. As a first approximation, the values K, can be set to zero.
Eine genaue Anpassung wird erreicht, wenn man die Werte K, nach folgender For mel bestimmt:
Figure imgf000011_0002
A precise adjustment is achieved if the values K, are determined according to the following formula:
Figure imgf000011_0002
Darin bedeutet dr einen Referenzwert für die Verformung, der je nach dem sub jektiven Empfinden und den Vorlieben der Zielperson festgelegt werden kann, bei spielsweise auf 20 mm. Die Parameter a und b in den Formeln (1) und (2) sind dimensionslose Größen, die für ein bestimmtes Design der Matratze festgelegt werden müssen. Die Fest legung erfolgt im einfachsten Fall in einer Trainingsphase, in der Testpersonen zunächst auf einer Messmatratze vermessen werden und dann in gleicher Weise auf einer nach den Formeln (1) und (2) hergerichteten Liegematratze ebenfalls vermessen werden. Man geht dabei von Startwerten für die Parameter a und b aus, bestimmt die Abweichungen der Liegestellung der Testperson auf der Liege matratze in Bezug auf die Messmatratze, verändert die Parameter und richtet eine neue Liegematratze auf Basis der veränderten Parameter her. Dann wiederholt diesen Anpassungsprozess so lange, bis eine ausreichend genaue Übereinstim mung erreicht ist. In der Folge kann man die Formeln (1) und (2) mit den so bestimmten Parametern für beliebige Zielpersonen verwenden. Als typische Start werte kommen etwa a = 1 und b = 0 in Frage. Die schrittweise Optimierung kann mit Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate erfolgen. Here, d r means a reference value for the deformation, which can be set depending on the subjective perception and preferences of the target person, for example at 20 mm. The parameters a and b in formulas (1) and (2) are dimensionless quantities that have to be determined for a particular design of the mattress. In the simplest case, the definition takes place in a training phase in which test subjects are first measured on a measuring mattress and then measured in the same way on a mattress prepared according to formulas (1) and (2). It starts with starting values for parameters a and b, determines the deviations of the test person's lying position on the mattress in relation to the measuring mattress, changes the parameters and prepares a new mattress on the basis of the changed parameters. Then repeat this adjustment process until a sufficiently precise match is achieved. As a result, the formulas (1) and (2) with the parameters determined in this way can be used for any target person. Typical starting values are a = 1 and b = 0. The incremental optimization can be done using the least squares method.
In der Regel ist es nicht möglich, die Härte H, der Stützelemente stufenlos wählen zu können. Es stehen typischerweise Schaumstoffeinsätze verschiedener Härte grade zur Verfügung. In diesem Fall wählt man den Einsatz mit einer dem berech neten Wert Hi am nächsten kommenden Härte aus. As a rule, it is not possible to select the hardness H of the support elements continuously. There are typically foam inserts of various degrees of hardness available. In this case, choose the insert with a hardness that comes closest to the calculated value Hi.
Es versteht sich, dass das angeführte Ausführungsbeispiel nicht einschränkend zu betrachten ist. Insbesondere können auch mehr als zwei Kameras zum Einsatz kommen. Ebenso können anstatt von Luftkammern in der Messmatratze andere geeignete Messstützelemente vorgesehen sein, die beispielsweise elektrisch oder pneumatisch und/oder manuell eine Anpassung der Federkennlinie der Matratze an die Bedürfnisse der Person ermöglichen. It goes without saying that the exemplary embodiment cited is not to be regarded as restrictive. In particular, more than two cameras can also be used. Likewise, instead of air chambers in the measuring mattress, other suitable measuring support elements can be provided which, for example, enable the spring characteristic of the mattress to be adapted to the needs of the person electrically or pneumatically and / or manually.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur individuellen Anpassung der Stützfunktion einer Liegematratze, die mehrere Stützelemente unterschiedlicher Härtegrade aufweist, an eine Zielperson (200), mit folgenden Schritten: 1. A method for the individual adaptation of the support function of a mattress, which has several support elements of different degrees of hardness, to a target person (200), with the following steps:
• Bereitstellen einer Messmatratze (120), die in ihren Abmessungen im Wesentlichen identisch zur Liegematratze ist und die durch Einstellung eines bestimmten Drucks veränderbare Messstützelemente (122) auf weist; • providing a measuring mattress (120) which is essentially identical in its dimensions to the lying mattress and which has measuring support elements (122) which can be changed by setting a specific pressure;
• Anpassung der Messmatratze (120) an eine bestimmte Zielperson, um in zumindest einer Liegeposition eine optimale Liegestellung zu errei chen, indem der Druck der Messstützelemente (122) selektiv angepasst wird, • Adaptation of the measuring mattress (120) to a specific target person in order to achieve an optimal lying position in at least one lying position by selectively adapting the pressure of the measuring support elements (122),
• Erfassung des Drucks der Messstützelemente (122) in der optimalen Lie gestellung; • Detection of the pressure of the measuring support elements (122) in the optimal lying position;
• Erfassung der Verformung der Messmatratze (120) durch die auf der Messmatratze (120) befindlichen Zielperson (200) mit zumindest einer Kamera (131, 132); • Detection of the deformation of the measuring mattress (120) by the target person (200) located on the measuring mattress (120) with at least one camera (131, 132);
• Herstellung einer angepassten Liegematratze durch Einsetzen von Stützelementen, deren Härtegrad aufgrund der erfassten Verformung und des erfassten Drucks der Messstützelemente (122) der Messma tratze bestimmt ist. • Production of an adapted mattress by inserting support elements, the degree of hardness of which is determined on the basis of the recorded deformation and the recorded pressure of the measuring support elements (122) of the measuring mattress.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Kamera auch die Lage und die geometrischen Eigenschaften der auf der Messmatratze (120) befindlichen Zielperson (200) erfasst werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the position and the geometric properties of the target person (200) located on the measuring mattress (120) are also recorded with the camera.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der auf der Messmatratze (120) befindlichen Zielperson (200) in einer ersten Liegeposition und in einer zur ersten Liegeposition im Wesent lichen um 90° verdrehten zweiten Liegeposition als 3 D- Bild erfasst wird, wo bei vorzugsweise das erfasste Bild der auf der Messmatratze (120) liegenden Zielperson (200) als Umrisskonturbild oder als Auflagedruckprofil visualisiert und verarbeitet wird. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the position of the target person (200) located on the measuring mattress (120) in a first lying position and in a second lying position essentially rotated by 90 ° to the first lying position as 3 D - Image is captured, in which case the captured image of the target person (200) lying on the measuring mattress (120) is visualized and processed as an outline contour image or as a contact pressure profile.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lage der auf der Messmatratze (120) befindlichen Zielperson (200) mithilfe einer ersten Kamera (131) und mit zumindest einer zweiten Kamera (132) erfasst wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the position of the target person (200) located on the measuring mattress (120) using a first camera (131) and with at least one second camera (132) is detected.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera zur Erfassung der Verformung der Messmatratze (120) parallel zur Längsachse der Messmatratze (120) bewegt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the camera for detecting the deformation of the measuring mattress (120) is moved parallel to the longitudinal axis of the measuring mattress (120).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optimale Liegestellung der auf der Messmatratze (120) befindlichen Zielperson (200) durch die Ausrichtung der Wirbelsäule der Zielperson (200) im Wesentlichen entlang einer Geraden G erfolgt. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the optimal lying position of the target person (200) located on the measuring mattress (120) takes place essentially along a straight line G by aligning the spine of the target person (200).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Messmatratze (120) durch die Vermessung derTop- graphie der auf der Messmatratze (120) befindlichen Zielperson (200) be rechnet wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the deformation of the measuring mattress (120) is calculated by measuring the topography of the target person (200) located on the measuring mattress (120).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtegrad der Stützelemente auf Basis einer Transferfunktion be stimmt wird, die zumindest vom erfassten Druck der Messstützelemente (122) abhängt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the degree of hardness of the support elements is determined on the basis of a transfer function which depends at least on the detected pressure of the measurement support elements (122).
9. Vorrichtung (100) zur individuellen Anpassung einer Stützelemente unter schiedlicher Härtegrade aufweisenden Liegematratze an eine Zielperson (200), aufweisend eine Messmatratze (120) mit durch Einstellung eines be stimmten Drucks veränderbaren Messstützelementen (122) und zumindest eine Kamera (131, 132), mit der eine Verformung der Messmatratze (120) durch die auf der Messmatratze (120) in zumindest einer Liegeposition be findlichen Zielperson (200) erfassbar ist. 9. Device (100) for the individual adaptation of a mattress with different degrees of hardness having support elements to a target person (200), having a measuring mattress (120) with measuring support elements (122) which can be changed by setting a certain pressure and at least one camera (131, 132) , with which a deformation of the measuring mattress (120) by the target person (200) who is on the measuring mattress (120) in at least one lying position can be detected.
10. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstützelemente (122) als Luftkammern ausgebildet sind. 10. The device (100) according to claim 9, characterized in that the measuring support elements (122) are designed as air chambers.
11. Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkammern der Messmatratze (120) den Stützelementen der Liegematratze in Form und Abmessungen im Wesentlichen entsprechen. 11. The device (100) according to claim 10, characterized in that the air chambers of the measuring mattress (120) essentially correspond to the support elements of the mattress in shape and dimensions.
12. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente der Liegematratze als Schaumstoffzylinder ausgebildet sind. 12. Device (100) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the support elements of the mattress are designed as foam cylinders.
13. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente der Liegematratze als Schaumstoffprofile ausgebildet sind. 13. Device (100) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the support elements of the mattress are designed as foam profiles.
14. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente der Liegematratze zumindest teilweise als Federelemente ausgebildet sind. 14. Device (100) according to one of claims 9 to 13, characterized in that the support elements of the mattress are at least partially designed as spring elements.
15. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kamera (131, 132) eine TOF-Kamera ist. 15. Device (100) according to one of claims 9 to 14, characterized in that the at least one camera (131, 132) is a TOF camera.
16. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Kameras (131, 132) vorgesehen sind. 16. Device (100) according to one of claims 9 to 15, characterized in that at least two cameras (131, 132) are provided.
17. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mindest zwei Kameras (131, 132) an einem Kameraarm (130) angeordnet sind, der parallel zur Längsachse der Messmatratze (120) mithilfe eines Ka meraschlittens (133) verfahrbar ist. 17. The device (100) according to claim 6, characterized in that the at least two cameras (131, 132) are arranged on a camera arm (130) which can be moved parallel to the longitudinal axis of the measuring mattress (120) with the aid of a camera slide (133) is.
18. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kamera (131) vorgesehen ist, deren Blickachse (131A) im Wesentlichen vertikal, vorzugsweise in einem Winkel von 90°±30° auf die Liegefläche (121) der Messmatratze (120) ausgerichtet ist, während eine zweite Kamera (132) im Wesentlichen horizontal, vorzugsweise in einem Winkel von 0°±30° auf die Liegefläche (121) der Messmatratze (120) ausge richtet ist. 18. Device (100) according to one of claims 16 or 17, characterized in that a first camera (131) is provided, the viewing axis (131A) of which is essentially vertical, preferably at an angle of 90 ° ± 30 ° on the lying surface ( 121) of the measuring mattress (120) is aligned, while a second camera (132) is aligned essentially horizontally, preferably at an angle of 0 ° ± 30 °, on the lying surface (121) of the measuring mattress (120).
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