DE102020110841A1 - Method for the contactless determination of a body weight vector - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors eines Menschen (03) in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, (01) insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett, umfassend die Verfahrensschritte:- Aufzeichnung von mehreren, bevorzugt vier Sensorsignalen, von Sensoren (02), bevorzugt Kraftverformungssensoren, die die Kraft auf Stützelemente einer Auflage, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung (01) messen;- Vorverarbeiten der einzelnen Sensorsignale;- Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale zu wenigstens zwei Differenzsignalen (ΔX, L1X'; ΔY)- Weiterverarbeiten der Differenzialsignale (ΔX, ΔX'; ΔY);- Automatische Bestimmung des Körpergewichtsvektors (07), anhand der weiterverarbeiteten Differenzsignale (ΔX, ΔX'; ΔY).Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale eine Erstellung eines transversalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren (02) oberhalb einer Transversalebene (T) der Lagerungsvorrichtung (01) mit invertiertem Signalwert mit den Signalen von Sensoren (02) unterhalb der Transversalebene (T) der Lagerungsvorrichtung (01) aufaddiert werden und die Erstellung eines sagittalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren (02) einseitig einer Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung (01) mit invertiertem Signalwert mit den Signalen von Sensoren (02) andersseitig der Sagittalebene (S) der Lagerungsvorrichtung (01) aufaddiert werden.The invention relates to a method for the contactless determination of a body weight vector of a person (03) in or on a positioning device, (01) in particular a hospital or nursing bed, comprising the method steps: recording of several, preferably four, sensor signals from sensors (02), preferably Force deformation sensors which measure the force on supporting elements of a support, in particular bed posts, of the storage device (01); - Preprocessing of the individual sensor signals; - Combining the preprocessed sensor signals into at least two differential signals (ΔX, L1X '; ΔY) - Further processing of the differential signals (ΔX, ΔX '; ΔY); - Automatic determination of the body weight vector (07) on the basis of the further processed difference signals (ΔX, ΔX'; ΔY). According to the invention, it is provided that the combination of the preprocessed sensor signals includes the creation of a transversely symmetrical signal in which signals from sensors (02) above a transverse plane (T. ) of the storage device (01) with an inverted signal value with the signals from sensors (02) below the transverse plane (T) of the storage device (01) are added and includes the creation of a sagittal symmetric signal, in which signals from sensors (02) on one side of a sagittal plane Storage device (01) with an inverted signal value can be added to the signals from sensors (02) on the other side of the sagittal plane (S) of the storage device (01).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors eines Menschen in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett.The present invention relates to a method for the contactless determination of a body weight vector of a person in or on a support device, in particular a sick bed or care bed.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Ansätze bekannt, um kontaktlos einen Körpergewichtsvektor aus einem kontaktlos aufgezeichneten Messsignal oder einer Vielzahl von Messsignalen zu bestimmen, insbesondere wenn das Lebewesen oder Mensch auf einer entsprechenden Lagerungsvorrichtung gelagert wird oder sich auf einer solchen befindet.Approaches are already known from the prior art for contactlessly determining a body weight vector from a contactlessly recorded measurement signal or a plurality of measurement signals, in particular when the living being or person is stored on a corresponding storage device or is located on such a device.

Ein verwandter Ansatz zur Bestimmung von Körpergewichtsvektoren und deren zeitlicher Veränderung ist beispielsweise aus der WO 2017/056476 A1 bekannt, wobei die hier bestimmten Vektoren dazu benutzt werden Vitalfunktionscharakteristika, beispielsweise Herzschlagcharakteristika oder Atmungscharakteristika in einem Signalverlauf zu bestimmen. Bei dieser Lehre ist vorgesehen, dass zunächst aus den kontaktlos gemessenen Sensordaten oder Sensorsignalen ein Schwerpunkt berechnet oder ein Schwerpunkt extrahiert wird. Durch den zeitlichen Verlauf, insbesondere die zeitliche Änderung des Schwerpunkts wird ein Körpergewichtsvektor berechnet oder erstellt, der dann wiederum genutzt wird, um verschiedene Vitalfunktionscharakteristika, beispielsweise Herzschläge, Atembewegungen und dgl. zu bestimmen oder abzuleiten.A related approach to determining body weight vectors and their change over time is, for example, from US Pat WO 2017/056476 A1 known, the vectors determined here being used to determine vital function characteristics, for example heartbeat characteristics or breathing characteristics, in a signal curve. In this teaching it is provided that a center of gravity is first calculated or a center of gravity is extracted from the contactlessly measured sensor data or sensor signals. A body weight vector is calculated or created through the temporal course, in particular the temporal change in the center of gravity, which is then used in turn to determine or derive various vital function characteristics, for example heartbeats, breathing movements and the like.

Bei der Vorgehensweise gemäß des oben genannten Stands der Technik ist die Berechnung und Bestimmung des Körperschwerpunkts oder des Massenschwerpunkts bereits fehleranfällig, wobei sich der Fehler entsprechend fortpflanzt und die Genauigkeit des Körpergewichtsvektors negativ beeinträchtigt. Gleichermaßen ist auch die Ableitung des Körpergewichtsvektors selbst aus der Bewegung oder Veränderung des Gewichtsschwerpunkts oder Massenschwerpunkts nachteilig, da der Schwerpunkt, also der Körperschwerpunkt oder Massenschwerpunkt des Körpers im Wesentlichen aus unverarbeiteten oder Roh-Sensordaten gewonnen oder berechnet wird und dementsprechend teilweise ungewollte oder zumindest wenig aussagekräftige Bestandteile der Sensormessdaten mit berücksichtigt werden, was ebenfalls einen negativen Einfluss auf die Bestimmung des Körpergewichtsvektors ausübt.In the procedure according to the prior art mentioned above, the calculation and determination of the body's center of gravity or the center of mass is already prone to errors, the error propagating accordingly and adversely affecting the accuracy of the body weight vector. Likewise, the derivation of the body weight vector itself from the movement or change in the center of gravity or center of mass is disadvantageous, since the center of gravity, i.e. the center of gravity or center of mass of the body, is essentially obtained or calculated from unprocessed or raw sensor data and is accordingly partially unwanted or at least not very meaningful Components of the sensor measurement data are also taken into account, which also has a negative influence on the determination of the body weight vector.

Vorrichtungen, die bei entsprechenden Verfahren aus dem Stand der Technik zum Einsatz kommen können, sind beispielsweise aus der EP 1 937 148 B1 oder DE 20 2008 018 439 U1 bekannt.Devices that can be used in corresponding methods from the prior art are, for example, from EP 1 937 148 B1 or DE 20 2008 018 439 U1 known.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe ein Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors eines Menschen in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett, anhand eines kontaktlos gemessenen oder erzeugten Messsignals vorzuschlagen, welches die im Stand der Technik vorherrschenden Probleme überwindet und insbesondere eine zuverlässige, effektive und ressourcensparende Bestimmung des Körpergewichtsvektors ermöglicht.Against this background, the present invention has the object of proposing a method for the contactless determination of a body weight vector of a person in or on a support device, in particular a hospital or nursing bed, using a contactlessly measured or generated measurement signal, which overcomes the problems prevailing in the prior art and in particular enables a reliable, effective and resource-saving determination of the body weight vector.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with a method according to independent claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte:

• Neben einer gattungsgemäßen Aufzeichnung von mehreren, bevorzugt vier, Sensorsignalen von Sensoren, bevorzugt Kraftverformungssensoren, die die Kraft auf Stützelemente einer Auflage, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung über einen Zeitraum messen, erfolgt eine ebenfalls dem Grunde nach bereits bekannte Vorverarbeitung der einzelnen Sensorsignale, bevor eine Kombination der vorverarbeiteten Signale zu zumindest zwei Differenzsignalen stattfindet. Anschließend wir in ebenfalls grundsätzlich bekannter Weise eine Weiterverarbeitung der Differenzsignale durchgeführt, bevor eine automatische Bestimmung eines Körpergewichtsvektors anhand der weiterverarbeiteten Differenzsignalen stattfindet.

The method according to the invention comprises at least the following method steps:

• In addition to a generic recording of several, preferably four, sensor signals from sensors, preferably force deformation sensors, which measure the force on support elements of a support, in particular bed posts, of the storage device over a period of time, there is also basically already known preprocessing of the individual sensor signals before a Combination of the preprocessed signals to at least two difference signals takes place. A further processing of the difference signals is then carried out in a manner which is also fundamentally known, before an automatic determination of a body weight vector takes place on the basis of the further processed difference signals.

Erfindungsgemäß ist jedoch im Rahmen des Verfahrensschritts des Kombinierens der vorverarbeiteten Sensorsignalverläufe eine Erstellung eines transversalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren oberhalb einer Transversalebene der Lagerungsvorrichtung mit invertiertem Signal mit den Sensorsignalen von Sensoren unterhalb der Transversalebene der Lagerungsvorrichtung aufaddiert werden und die Erstellung eines sagittalsymmetrischen Signals umfasst, bei der Signale von Sensoren einseitig einer Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung mit invertiertem Signal mit den Signalen von Sensoren anderseitig der Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung aufaddiert werden.According to the invention, however, the process step of combining the preprocessed sensor signal curves includes creating a transversely symmetrical signal, in which signals from sensors above a transverse plane of the storage device with an inverted signal are added to the sensor signals from sensors below the transverse plane of the storage device, and the creation of a sagittally symmetrical signal comprises, in which signals from sensors on one side of a sagittal plane of the storage device with an inverted signal are added to the signals from sensors on the other side of the sagittal plane of the storage device.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass als Signal oder Sensorsignal ein Wert oder Signalwert eines Sensors in seiner Rohform oder in einer weiterverarbeiteten Form verstanden werden soll. Das Signal oder das Sensorsignal ist also als solches nicht zeitabhängig sondern ein Zahlenwert. Dabei kann jedoch vorgesehen sein, dass der Wert aus einer Reihe von Einzelwerten, die beispielsweise über einen gewissen Zeitraum, bevorzugt einige Sekunden, gemessen wurden, erzeugt, insbesondere als Mittelwert, erzeugt werden.At this point it should be mentioned that a signal or sensor signal is to be understood as a value or signal value of a sensor in its raw form or in a further processed form. The signal or the sensor signal is therefore not time-dependent as such, but a numerical value. In this case, however, it can be provided that the value is generated from a series of individual values that were measured, for example, over a certain period of time, preferably a few seconds, in particular as an average value.

Diese Bildung oder Erstellung von transversalsymmetrisch und sagittalsymmetrischen Signale oder Differenzsignale in den vorverarbeiteten Sensorsignalen macht sich in besonders unerwarteter Weise den Vorteil zunutze, dass durch die Bildung der entsprechenden Differenzsignale Symmetrien, beispielsweise eine symmetrische Anordnung der Sensoren, besonders vorteilhaft ausgenutzt werden können, sodass insgesamt eine zuverlässigere Bestimmung des Gewichtsvektors, insbesondere des Körpergewichtsvektors erreicht wird.This formation or creation of transversely symmetrical and sagittal symmetrical signals or difference signals in the preprocessed sensor signals makes use of the advantage in a particularly unexpected way that symmetries, for example a symmetrical arrangement of the sensors, can be used particularly advantageously, so that overall one more reliable determination of the weight vector, in particular the body weight vector, is achieved.

Dazu kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Sensoren der Lagerungsvorrichtung so angeordnet oder zueinander angeordnet sind, dass diese eine oder mehrere Symmetrien untereinander bzw. zueinander aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensoren die Ecken eines Rechtecks ausbilden. Diese Sensoranordnung kann besonders vorteilhaft mit einer rechteckigen Grundform der Lagerungsvorrichtung und/oder einer rechteckigen Anordnung von Stützelementen, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung zusammenfallen.For this purpose, it can advantageously be provided that the sensors of the storage device are arranged or arranged with respect to one another in such a way that they have one or more symmetries with one another or with one another. For example, it can be provided that the sensors form the corners of a rectangle. This sensor arrangement can particularly advantageously coincide with a rectangular basic shape of the storage device and / or a rectangular arrangement of support elements, in particular bed posts, of the storage device.

Durch die Bildung des transversalsymmetrischen Signals und der Bildung des sagittalsymmetrischen Signals oder durch die Erstellung der besagten Wertepaare aus transversalsymmetrischem Signal und sagittalsymmetrischem Signal wird zudem erreicht, dass ein aus den Sensorsignalen erzeugter Körpergewichtsvektor in einem statischen Aufpunkt oder einem statischen Ausgangspunkt des Vektors basiert oder verankert ist und der aus den symmetrischen Signalen erzeugte Vektor, beispielsweise als Vektor vom statischen Aufpunkt oder Ausgangspunkt zu den Wertepaaren der symmetrischen Signale oder Signalwerte durch seine Länge eine Maßgabe oder zumindest eine Proportionalität zum festgestellten oder gemessenen Körpergewicht und durch seinen Verlauf oder seine Richtung eine Veranschaulichung oder einen Rückschluss auf die Lagerungsposition zulässt.Through the formation of the transversely symmetrical signal and the formation of the sagittally symmetrical signal or through the creation of the said value pairs from the transversely symmetrical signal and the sagittally symmetrical signal, it is also achieved that a body weight vector generated from the sensor signals is based or anchored in a static starting point or a static starting point of the vector and the vector generated from the symmetrical signals, for example as a vector from the static starting point or starting point to the pairs of values of the symmetrical signals or signal values, by its length a measure or at least a proportionality to the determined or measured body weight and by its course or its direction an illustration or a Allows conclusions to be drawn about the storage position.

Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass beispielsweise bei einer entsprechend symmetrischen Anordnung der Sensoren im Hinblick auf die Lagerungsvorrichtung und eine darüber hinaus symmetrische Ausgestaltung der Lagerungsvorrichtung selbst, beispielsweise in Form einer rechteckigen Ausgestaltung der Auflage, beispielsweise der Matratze, die transversalsymmetrischen Signale und die sagittalsymmetrischen Signale eine Verankerung oder einen festen Ursprung des Körpergewichtssensors im Zentrum oder im Schwerpunkt der Lagerungsvorrichtung erlauben oder ermöglichen. Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass durch die Bildung der transversalsymmetrischen und sagittalsymmetrischen Signale ein in Sensorschwerpunkt der Lagervorrichtung zentriertes und dort fixiertes Bezugssystem für die Bestimmung Körpergewichtsvektors erzeugt wird.In other words, this means that, for example, with a correspondingly symmetrical arrangement of the sensors with regard to the storage device and a moreover symmetrical design of the storage device itself, for example in the form of a rectangular design of the support, for example the mattress, the transversely symmetrical signals and the sagittally symmetrical ones Signals allow or enable an anchoring or a fixed origin of the body weight sensor in the center or in the center of gravity of the storage device. In other words, this means that, through the formation of the transversely symmetrical and sagittally symmetrical signals, a reference system centered in the sensor center of gravity of the bearing device and fixed there is generated for determining the body weight vector.

Darüber hinaus wird durch die Differenzbildung oder die Differenzsignalbildung weiterhin in vorteilhafter Art und Weise eine Minimierung oder Ausmittelung von Fehlern erwirkt oder bewerkstelligt anstatt dass Fehler oder Ungenauigkeiten im Rahmen von Fehlerfortpflanzungen weitergetragen und sogar verstärkt werden können.In addition, the formation of the difference or the formation of the difference signal also advantageously minimizes or averages errors, instead of errors or inaccuracies being carried on and even amplified as part of error propagation.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die automatische Bestimmung einer Lagerungsposition, insbesondere eine Liegeposition, anhand des automatisch bestimmten Körpergewichtsvektors erfolgt. Bei einer statischen Definition und oder statischen Verankerung des Körpergewichtsvektors, kann in besonders einfacher Weise aus der Richtung oder Orientierung des Körpergewichtsvektors auf eine Liegeposition oder zumindest auf eine erwartete oder voraussichtliche Liegeposition geschlossen werden. Diese kann insbesondere von Vorteil sein, wenn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, beispielsweise im Rahmen einer medizinischen Versorgung oder im Rahmen einer Pflege, beispielsweise einer Altenpflege, der Zustand, insbesondere der Liegezustand eines Menschen auf einer Lagerungsvorrichtung überwacht oder zumindest nachverfolgt werden soll. Denn dann kann anhand einer automatisch vorhergesagten, wahrscheinlichen oder zu erwartenden Liegeposition ohne eine unmittelbare optische Überwachung oder Inaugenscheinnahme des Menschen mit großer Zuverlässigkeit die Liegeposition oder die Lagerungsposition bestimmt oder eingestuft werden.According to a first advantageous embodiment of the method, it can be provided that the automatic determination of a storage position, in particular a lying position, takes place on the basis of the automatically determined body weight vector. With a static definition and / or static anchoring of the body weight vector, conclusions can be drawn in a particularly simple manner from the direction or orientation of the body weight vector about a lying position or at least about an expected or probable lying position. This can be particularly advantageous if the condition, in particular the lying condition of a person on a positioning device, is to be monitored or at least tracked with the method according to the invention, for example in the context of medical care or in the context of care, for example care for the elderly. Because then, based on an automatically predicted, probable or expected lying position, the lying position or the storage position can be determined or classified with great reliability without direct visual monitoring or visual inspection of the person.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann ebenfalls vorgesehen sein, dass ein Verfahrensschritt zur automatischen Klassifikation der automatisch bestimmten Lagerungsposition, insbesondere Liegeposition vorgesehen ist. Beispielsweise lassen sich die Lagerungspositionen oder Liegepositionen in unterschiedliche Grundpositionen oder Grundausrichtungen unterteilen, wobei dann ausgehend von automatisch bestimmten Körpergewichtsvektoren oder deren zeitlichen Veränderungen auf die Liegeposition oder Lagerungsposition geschlossen werden kann, die dann ihrerseits wieder anhand einer vorgegebenen Klassifikation oder anhand einer vorgegebenen Segmentierung aller möglichen festgestellten Lagerungspositionen oder Liegepositionen eingeteilt oder eingestuft werden. Diese Klassifikation kann auch Sektoren oder Bereiche des Körpergewichtsvektors, bevorzugt Winkelbereiche des Körpergewichtvektors, umfassen.According to a further, preferred embodiment of the method, it can also be provided that a method step for the automatic classification of the automatically determined storage position, in particular the lying position, is provided. For example, the storage positions or Subdivide reclining positions into different basic positions or basic orientations, in which case, based on automatically determined body weight vectors or their temporal changes, the reclining position or storage position can be inferred, which in turn is divided or classified based on a predefined classification or on the basis of a predefined segmentation of all possible determined storage positions or reclining positions will. This classification can also include sectors or areas of the body weight vector, preferably angular areas of the body weight vector.

So kann beispielsweise, insbesondere in Fällen, in denen grobe Kenntnis über eine etwaige oder ungefähre Lagerungsposition oder Liegeposition von größerem Interesse ist als beispielsweise die Kenntnis über eine präzise oder exakte Lagerungsposition oder Liegeposition mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, beispielsweise im Vergleich zu einer optischen Überwachung, beispielsweise einer Videoüberwachung, in erheblich einfacher und unkomplizierterer Art und Weise die Überwachung der Liegeposition oder allgemeiner die Überwachung der Lagerungsposition eines Menschen auf einer Lagerungsvorrichtung vorgenommen und durchgeführt werden. For example, especially in cases in which rough knowledge of a possible or approximate storage position or lying position is of greater interest than, for example, knowledge of a precise or exact storage position or lying position with the method according to the invention, for example in comparison to optical monitoring, for example video surveillance, the monitoring of the lying position or, more generally, the monitoring of the positioning of a person on a positioning device can be carried out and carried out in a considerably simple and uncomplicated manner.

Ebenfalls kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Vorverarbeitung der Signale die Entfernung eines Gleichspannungsversatzes (DC-Offset) umfasst. Durch den Gleichspannungsversatz werden in vorteilhafter Weise die Anteile des Sensorsignals entfernt oder das Sensorsignal um den Anteil reduziert, der nicht auf den Menschen auf der Lagerungsvorrichtung sondern auf die von den Sensoren erfassten oder die die Sensoren ebenfalls belastenden Vorrichtungsbestandteile der Lagerungsvorrichtung zurückgehen. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass das Eigengewicht der Lagerungsvorrichtung bzw. Teile der Lagerungsvorrichtung aus dem Sensorsignal herausgerechnet wird. Es wird also eine Verschiebung der Nulllinie oder des Nullwerts des Sensorsignals vorgenommen. Dazu kann entweder eine Mittelwertbildung der Sensorsignale über einen Zeit von bevorzugt wenigen Sekunden stattfinden. Alternativ kann auch eine Referenzwertbildung in einem unbelasteten Zustand der Lagerungsvorrichtung durch Bestimmung und anschließende Entfernung des Gleichspannungsversatzes des jeweiligen Sensors erfolgen. Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl ein zeitlich gemittelter Wert, beispielsweise über einige Sekunden als auch ein bekannter Wert, der durch die Lagerungsvorrichtung selbst ohne jegliche weitere Belastung oder Belegung hervorgerufenen Sensorwerte zur Herausrechnung oder Entfernung des Gleichspannungsversatzes herangezogen werden.Likewise, according to an advantageous embodiment of the method, it can be provided that the preprocessing of the signals includes the removal of a direct voltage offset (DC offset). The DC voltage offset advantageously removes the portions of the sensor signal or reduces the sensor signal by the portion that is not due to the person on the storage device but rather to the device components of the storage device that are detected by the sensors or that also burden the sensors. In other words, this means that the dead weight of the storage device or parts of the storage device is calculated from the sensor signal. The zero line or the zero value of the sensor signal is therefore shifted. For this purpose, the sensor signals can either be averaged over a period of preferably a few seconds. Alternatively, a reference value formation can also take place in an unloaded state of the storage device by determining and subsequently removing the DC voltage offset of the respective sensor. It can also be provided that both a time-averaged value, for example over a few seconds, and a known value, the sensor values generated by the storage device itself without any further load or occupancy, are used to calculate or remove the DC voltage offset.

Weiterhin kann in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass im Rahmen der Vorverarbeitung der Signale eine Kalibrierung der Signale erfolgt. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für jeden einzelnen Sensor eine Umrechnung des Sensorsignals in eine Standardeinheit, beispielsweise in eine SI-Einheit wie beispielsweise Kilogramm stattfindet, wozu für jeden Sensor eine entsprechende Umrechnungskonstante vorab im Rahmen einer Kalibrierung definiert und im Rahmen des Verfahrens auf die gemessenen Sensorwerte oder Sensorsignale angewendet wird, sodass die gemessenen, und beispielsweise bereits vom Gleichspannungsversatz befreiten Sensorsignale oder Sensorwerte als vom Sensor gemessene Massen oder Gewichte weiterverwendet oder weiter vorverarbeitet werden können.Furthermore, in an advantageous embodiment of the method, it can be provided that the signals are calibrated as part of the preprocessing of the signals. It can particularly preferably be provided that the sensor signal is converted into a standard unit, for example into an SI unit such as kilograms, for each individual sensor, for which purpose a corresponding conversion constant is defined in advance within the framework of a calibration and within the framework of the method on the measured sensor values or sensor signals is applied, so that the measured sensor signals or sensor values, for example already freed from the DC voltage offset, can be further used or further preprocessed as masses or weights measured by the sensor.

Ebenfalls kann in einem weiteren Vorverarbeitungsschritt des Verfahrens vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Signale, insbesondere die Werte der Sensoren einer Gewichtung unterzogen werden, wobei die Signale von Sensoren oder die Werte von Sensoren oberhalb einer Transversalebene stärker gewichtet werden, als die Werte oder Signale von Sensoren unterhalb einer Transversalebene. Dadurch wird eine Kompensation oder eine Berücksichtigung durchgeführt, die den Unterschied berücksichtigt, dass einerseits der Körperschwerpunkt oder Gewichtsschwerpunkt eines Menschen aufgrund der Massenverteilung oder aufgrund der Gewichtsverteilung in der Regel oberhalb einer Kreuzung aus Sagittalebene und Transversalebene angeordnet ist, das vorliegende Verfahren aber die besagte Kreuzung aus Sagittalebene und Transversalebene im Rahmen der Bildung der Differenzsignale, gerade bei einer Anordnung der Sensoren im Bereich der Bettpfosten, zum festen oder statischen Aufpunkt oder Ausgangspunkt des Körpergewichtsvektors macht. Die Gewichtung, beispielsweise die stärkere Gewichtung der Werte oder Signale der Sensoren von unterhalb einer Transversalebene der Lagerungsvorrichtung, beispielsweise mit einem Faktor 1,1 bis 1,4, kann dementsprechend dafür sorgen, dass das Auseinanderfallen von tatsächlichem Körperschwerpunkt oder Massenmittelpunkt zu dem Bezugssystem der Lagerungsvorrichtung, nämlich mit einem Ursprung oder mit einem Ausgangspunkt in dem zentralen Schnittpunkt zwischen Sagittalebene und Transversalebene, behoben oder weitestgehend ausgeglichen wird.Likewise, in a further preprocessing step of the method, it can advantageously be provided that the signals, in particular the values of the sensors, are weighted, the signals from sensors or the values from sensors being weighted more heavily than the values or signals from sensors above a transverse plane below a transverse plane. As a result, a compensation or a consideration is carried out, which takes into account the difference that on the one hand the body center of gravity or the center of gravity of a person is usually arranged above an intersection of the sagittal plane and the transverse plane due to the mass distribution or due to the weight distribution, but the present method consists of said intersection Makes the sagittal plane and transverse plane a fixed or static starting point or starting point for the body weight vector in the context of the formation of the difference signals, especially when the sensors are arranged in the area of the bed posts. The weighting, for example the stronger weighting of the values or signals from the sensors from below a transversal plane of the storage device, for example with a factor of 1.1 to 1.4, can accordingly ensure that the actual body's center of gravity or center of mass diverges from the reference system of the storage device , namely with an origin or with a starting point in the central point of intersection between the sagittal plane and the transverse plane, is corrected or largely compensated for.

Ebenfalls kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale eine Geometriekorrektur umfasst, die sich nach der Geometrie der Lagerungsvorrichtung und/oder nach der Position der Sensoren richtet und auf die Differenzsignale angewendet wird. Um die möglicherweise unterschiedlich ausfallenden Abstände, insbesondere in Richtung der Sagittalebene und in Richtung der Transversalebene der Sensoren berücksichtigen zu können, die beispielsweise dadurch resultieren, dass die Sensoren im Bereich von Bettpfosten an den Rändern einer insgesamt rechteckigen und gerade nicht quadratischen Lagerungsvorrichtung oder Auflage einer Lagerungsvorrichtung angeordnet sind, würde bei einer unkompensierten Weiterverwendung der Differenzsignale dazu führen, dass die Sensorwerte, die im Differenzsignal aus Sensoren oder Sensorpaaren gebildet werden, die einen größeren Abstand zueinander aufweisen überproportional oder übermäßig berücksichtigt werden würden im Vergleich zu Sensoren oder Sensorpaaren, die einen geringeren Abstand zueinander aufweisen. Dementsprechend kann bei der vorteilhaft vorgesehenen Geometriekorrektur gerade diese Fehlgewichtung der Sensorwerte oder Sensorsignale behoben werden, wobei in besonders bevorzugter Weise gerade das Verhältnis der Abstände der Sensoren zueinander oder das Verhältnis der Abstände der Sensorpaare zueinander genutzt wird, um die Differenzsignale entsprechend zu gewichten oder zu beeinflussen. Es wird also eine punkt- und/oder achsensymmetrische Anordnung der Sensoren nachträglich rechnerisch erzeugt oder fingiert, wobei die dazugehörige Korrektur auf die Sensorsignale wirkt und diese dadurch gewichtet oder korrigiert.It can also advantageously be provided that the combination of the preprocessed sensor signals includes a geometry correction which is based on the geometry of the storage device and / or on the position of the sensors and is applied to the differential signals. To the possibly to be able to take into account differently occurring distances, in particular in the direction of the sagittal plane and in the direction of the transverse plane of the sensors, which result, for example, from the fact that the sensors are arranged in the area of bed posts on the edges of a generally rectangular and straight non-square storage device or support of a storage device, If the differential signals were used without compensation, the sensor values that are formed in the differential signal from sensors or sensor pairs that are at a greater distance from one another would be disproportionately or excessively taken into account compared to sensors or sensor pairs that are less spaced from one another. Accordingly, it is precisely this incorrect weighting of the sensor values or sensor signals that can be corrected with the advantageously provided geometry correction, with the ratio of the distances between the sensors or the ratio of the distances between the sensor pairs to one another being used in a particularly preferred manner in order to weight or influence the difference signals accordingly . A point-symmetrical and / or axially symmetrical arrangement of the sensors is subsequently generated or simulated by computation, the associated correction acting on the sensor signals and thereby weighting or correcting them.

Ebenfalls kann gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Vorverarbeitung die Bestimmung eines Gesamtsignals umfasst, welche die Summe aller vorverarbeiteten Signale umfasst. Damit kann in besonders vorteilhafter Weise ausgehend von der Gesamtsumme der Sensorsignale oder Sensorwerte im Anschluss daran eine Relativwertbildung für die einzelnen Sensoren oder Sensorsignale stattfinden, sodass das jeweilige Sensorsignal oder der jeweilige Sensorwert den relativen Wert in Bezug zu dem Gesamtwert oder dem Gesamtsensorsignal angibt.Likewise, according to a further, particularly preferred embodiment of the method, it can be provided that the preprocessing comprises the determination of an overall signal which comprises the sum of all preprocessed signals. In this way, based on the total sum of the sensor signals or sensor values, a relative value formation for the individual sensors or sensor signals can take place in a particularly advantageous manner, so that the respective sensor signal or the respective sensor value indicates the relative value in relation to the total value or the total sensor signal.

Ebenfalls kann in einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Vorverarbeitung der Signale eine Erstellung zumindest einer Sagittal-Relativwertbildung umfasst, bei der die relativen Signale von Sensoren auf der jeweils gleichen Seite der Sagittalebene addiert werden. Diese Erstellung zumindest eines Sagittal-Relativwerts ermöglicht eine zusätzliche oder alternative Bestimmung oder Klassifizierung einer Liegeposition oder allgemein einer Lagerungsposition. Denn mit dem besagten Sagittal-Relativwert auf jeder Seite der Sagittalebene oder dem Sagittal-Relativwertepaar kann in einfacher Art und Weise die Lagerungsvorrichtung oder die Auflage der Lagerungsvorrichtung in Zonen unterteilt werden, deren Grenzen parallel zur Sagittalebene verlaufen. Auf der Grundlage der Sagittal-Relativwerte oder Wertepaare der Sagittal-Relativwerte wird eine Einklassifizierung der Lagerungsposition oder der Liegeposition in einen Bereich oder in eine von zwei Grenzen definierten Abschnitts der Lagerungsvorrichtung oder der Auflage möglich.Likewise, in a further, particularly preferred embodiment of the method, it can be provided that the preprocessing of the signals includes the creation of at least one sagittal relative value formation, in which the relative signals from sensors are added on the same side of the sagittal plane. This creation of at least one sagittal relative value enables an additional or alternative determination or classification of a lying position or generally a storage position. Because with the said sagittal relative value on each side of the sagittal plane or the sagittal relative value pair, the bearing device or the support of the bearing device can be easily divided into zones whose boundaries run parallel to the sagittal plane. On the basis of the sagittal relative values or pairs of values of the sagittal relative values, it is possible to classify the storage position or the lying position in an area or in a section of the storage device or the support defined by two limits.

Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass aus den Differenzsignalen ein Vektortransformation eines Körpergewichtsvektors in ein Polarkoordinatensystem vorgenommen wird, wobei die Differenzsignale oder Differenzwertepaare als Wertepaare eines Ortsvektors eines kartesischen Ursprungs-Koordinatensystems verwendet werden. Dadurch wird in besonders einfacher und vorteilhafter Weise eine Veranschaulichung der Lagerungsposition oder Liegeposition erreicht. Gleichzeitig wird dadurch in einfacher und vorteilhafter Weise, nämlich über die Länge des entsprechenden Körpergewichtvektors ein Maß für das Gewicht des Menschen oder die Maße des Körpers etabliert. Gleichermaßen kann durch die Veränderung des Polarwinkels eine Bewegung des Menschen auf der Lagerungsvorrichtung nachvollzogen oder zumindest erahnt werden.According to a further, particularly preferred embodiment of the method, it can also be provided that a vector transformation of a body weight vector into a polar coordinate system is carried out from the difference signals, the difference signals or difference value pairs being used as value pairs of a position vector of a Cartesian original coordinate system. This makes it possible to visualize the storage position or the lying position in a particularly simple and advantageous manner. At the same time, a measure for the weight of the person or the dimensions of the body is established in a simple and advantageous manner, namely over the length of the corresponding body weight vector. Likewise, by changing the polar angle, a movement of the person on the positioning device can be traced or at least guessed at.

Vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand der lediglich rein schematischen Zeichnungen erläutert.Advantageous embodiments, details and advantages of the method according to the invention are explained below with reference to the purely schematic drawings.

Darin zeigen:

• 1: eine schematische Ansicht einer Lagerungsvorrichtung
• 2: eine beispielhafte Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 3: eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Vorverarbeitungsschrittes im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 4: eine schematische Darstellung eines weiteren vorteilhaften Vorverarbeitungsschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 5: eine schematische Darstellung eines weiteren vorteilhaften Verfahrensschritts;
• 6: eine schematische Darstellung eines weiteren vorteilhaften Verfahrensschritts;
• 7: eine schematische Darstellung zur automatischen Klassifikation einer automatisch bestimmten Lagerungsposition, insbesondere Liegeposition.

Show in it:

• 1 : a schematic view of a storage device
• 2 : an exemplary representation of a flow chart of the method according to the invention;
• 3 : a schematic representation of an advantageous preprocessing step within the scope of the method according to the invention;
• 4th : a schematic representation of a further advantageous preprocessing step of the method according to the invention;
• 5 : a schematic representation of a further advantageous method step;
• 6th : a schematic representation of a further advantageous method step;
• 7th : a schematic representation for the automatic classification of an automatically determined storage position, in particular a lying position.

1 zeigt in stark schematisierter Art und Weise eine Draufsicht auf eine Lagerungsvorrichtung 01, beispielsweise ein Kranken- oder Pflegebett. In der 1 ist dabei angedeutet, dass an den vier Ecken der Lagerungsvorrichtung 01, beispielsweise im Bereich der vier Bettpfosten, vier Sensoren 02 angeordnet sind, die bevorzugt als Kraftverformungssensoren oder Dehnungsmessstreifen ausgeführt sind und die Kraft auf Stützelemente einer Auflage der Lagerungsvorrichtung 01 detektieren oder messen. Die Lagerungsvorrichtung 01 weist dabei eine ideale Transversalebene T auf. Wie in der 1 skizziert fällt im besten Fall, nämlich im Fall einer optimalen oder zentrierten Lagerung eines Menschen 03 in oder auf der Lagerungsvorrichtung 01 die Transversalebene T mit der Transversalebene T' des Menschen zusammen. Gleiches gilt für die Sagittalebene S der Lagerungsvorrichtung sowie der Sagittalebene S' des Menschen 03. 1 shows in a highly schematic manner a plan view of a storage device 01 , for example a sick bed or nursing home bed. In the 1 it is indicated that at the four corners of the storage device 01 , for example in the area of the four bed posts, four sensors 02 are arranged, which are preferably designed as force deformation sensors or strain gauges and the force on support elements of a support of the storage device 01 detect or measure. The storage device 01 shows an ideal transversal plane T on. Like in the 1 outlined falls in the best case, namely in the case of an optimal or centered positioning of a person 03 in or on the storage device 01 the transverse plane T with the transverse plane T ' of man together. The same applies to the sagittal plane S. the positioning device and the sagittal plane S ' of the human 03 .

Mit den Sensoren 02, deren Messwerte auch die vier Eingangskanäle CH1 bis CH4 einer im Verfahren zum Einsatz kommenden Auswerte- und Analyseeinheit darstellen, können Messsignale oder Messwerte, die die statische Belastung der Lagerungsvorrichtung 01 durch Teile der Lagerungsvorrichtung 01 selbst und durch den Menschen 03 widerspiegeln, gemessen werden. Gleichzeitig umfassen die Sensorsignale der Sensoren 02 aber Signalelemente oder Signalbestandteile, welche durch einmalige oder wiederkehrende Bewegungen des Menschen 03 einhergehen.With the sensors 02 , the measured values of which also represent the four input channels CH1 to CH4 of an evaluation and analysis unit used in the method, can be measurement signals or measured values that determine the static load on the bearing device 01 by parts of the storage device 01 itself and through man 03 reflect, be measured. At the same time, the sensor signals include the sensors 02 but signal elements or signal components, which are caused by one-off or recurring movements of the person 03 accompanied.

In der 2 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer beispielhaften Verfahrensführung oder einer beispielhaften Ablaufdarstellung wiedergegeben. In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt die Aufnahme von Sensorsignalen, insbesondere Sensorsignalwerten. In einem folgenden optionalen Verfahrensschritt S2 können die Sensorsignale, welche beispielsweise über einen längeren Zeitraum, von 5 s, aufgezeichnet werden gemittelt und in einem weiteren optionalen Verfahrensschritt S3 in eine Speichereinrichtung 04 übertragen werden. In einem weiteren Verfahrensschritt S4 erfolgt beispielsweise die Kalibrierung der Sensorsignale oder der Sensormesswerte zur Umrechnung der, beispielsweise digitalen, Messwerte, in eine physikalische Einheit anhand einer Kalibrierungskonstante, bevorzugt einer spezifischen Kalibrierungskonstante für jeden einzelnen Sensor 02. Parallel kann in einem weiteren Verfahrensschritt S5 auch eine Berechnung des Gesamtsensorsignals oder einer Summe aller Sensormesswerte stattfinden, die dann wiederum verwendet wird, um die einzelnen Sensorsignale als prozentuale oder relative Sensorsignale zu berechnen, weiterzuverwenden und ggf. wiederzugeben.In the 2 the sequence of the method according to the invention is reproduced in an exemplary process management or an exemplary flow chart. In a first process step S1 sensor signals, in particular sensor signal values, are recorded. In a subsequent optional process step S2 the sensor signals, which are recorded over a longer period of time of 5 s, for example, can be averaged and in a further optional process step S3 into a storage device 04 be transmitted. In a further process step S4 For example, the sensor signals or the sensor measured values are calibrated to convert the, for example digital, measured values into a physical unit on the basis of a calibration constant, preferably a specific calibration constant for each individual sensor 02 . In parallel in a further process step S5 also a calculation of the total sensor signal or a sum of all sensor measured values take place, which in turn is used to calculate the individual sensor signals as percentage or relative sensor signals, to use them further and, if necessary, to reproduce them.

In einem anschließenden Verfahrensschritt S6 kann eine Erstellung zumindest eines Sagittal-Relativwertpaares, bevorzugt anhand der im Schritt S5 erzeugten Ralativwerte stattfinden, bei der die relativen Signale von Sensoren auf der jeweils gleichen Seite der Sagittalebene addiert werden. Die Einzelheiten hierzu werden in 3 noch genauer dargestellt. Allgemein kann damit ein relativer „Rechtsanteil“ und „Linksanteil“ des Körperschwerpunkt ermittelt werden, der wiederum je nach Stärke oder nach Größe des Relativwerts herangezogen werden kann, um ihn in eine vordefinierte Klasse oder Lagerungsklasse einzuordnen.In a subsequent process step S6 can create at least one sagittal relative value pair, preferably based on that in step S5 generated relative values take place, in which the relative signals from sensors on the same side of the sagittal plane are added. The details are given in 3 shown in more detail. In general, a relative “right-hand part” and “left-hand part” of the body's center of gravity can be determined, which in turn can be used depending on the strength or size of the relative value in order to assign it to a predefined class or storage class.

In einem weiteren Verfahrensschritt S7 kann eine Gewichtung von Einzelsignalen stattfinden, die dann ebenfalls zu einer Verschiebung oder Verlagerung des berechneten Körperschwerpunkts führt. Die Gewichtung im Verfahrensschritt S7 kann sinnvoll sein, um den tatsächlichen oberhalb eines Schnittpunkts zwischen Sagittalebene S, S' und Transversalebene T des Körpers des Menschen 03 befindlichen Massenschwerpunkt zu verlagern, insbesondere weiter in Richtung der unteren Körperhälfte zu verschieben, um damit eine bessere Übereinstimmung mit dem rechnerischen Schnittpunkt zwischen Sagittalebene S, S' und Transversalebene T der Lagerungsvorrichtung und/oder dem Sensorschwerpunkt zu erreichen, die das Sensorzentrum oder Ausgangspunkt eines entsprechenden Bezugssystems durch die Erzeugung der Differenzsignale darstellt.In a further process step S7 individual signals can be weighted, which then also leads to a shift or displacement of the calculated center of gravity. The weighting in the process step S7 can be useful to the actual above an intersection point between the sagittal plane S. , S ' and transverse plane T of the human body 03 to shift the center of mass located, in particular to move it further in the direction of the lower half of the body, in order to better match the computational point of intersection between the sagittal plane S. , S ' and transverse plane T to achieve the storage device and / or the sensor center of gravity, which represents the sensor center or starting point of a corresponding reference system by generating the difference signals.

Im anschließenden Verfahrensschritt S8 erfolgt dann die erfindungsgemäße Bildung von transversalsymmetrischen und sagittalsymmetrischen Signalwerten.In the subsequent process step S8 the inventive formation of transversely symmetrical and sagittally symmetrical signal values then takes place.

Im Verfahrensschritt S9 erfolgt eine Verarbeitung der Sensorsignale in Form einer Geometriekorrektur, bei der die Geometrie der Lagerungsvorrichtung selbst und/oder die Position der Sensoren berücksichtigt und auf die Differenzsignale angewendet werden, insbesondere um eine Fehlberechnung aufgrund einer rechteckigen und nicht quadratischen Anordnung der Sensoren 02 zu vermeiden.In the process step S9 the sensor signals are processed in the form of a geometry correction in which the geometry of the bearing device itself and / or the position of the sensors are taken into account and applied to the differential signals, in particular to avoid a miscalculation due to a rectangular and non-square arrangement of the sensors 02 to avoid.

Im Verfahrensschritt S10 findet die Transformation der in den Verfahrensschritten S7 bis S9 beeinflussten oder vorverarbeiteten Differenzsignalen in einem Polarkoordinatensystem statt, wobei die Umrechnung derart erfolgt, dass der Ursprung der beiden Koordinatensysteme zusammenfällt und statt einem ersten Differenzsignal oder Differenzwert für eine erste kartesische Koordinate und einem zweiten Differenzwert für eine zweite Koordinate eines kartesischen Koordinatensystems nunmehr ein Winkel eines Polarsystems und eine Länge des Vektors berechnet wird. Anhand der Koordinaten des polaren Koordinatensystems kann anschließend ein Körpergewichtsvektor abgeleitet werden, bei dem die Vektorlänge ein Maß für das Körpergewicht ist und die Vektorrichtung oder der Polarwinkel φ ein Maß oder eine Veranschaulichung der Lagerungsposition oder der Liegeposition des Menschen darstellt. Die letztgenannten Schritte finden im Rahmen des in der 2 dargestellten Verfahrensschritt S11 statt.In the process step S10 finds the transformation of in the procedural steps S7 until S9 influenced or preprocessed difference signals take place in a polar coordinate system, with the conversion takes place in such a way that the origin of the two coordinate systems coincides and instead of a first difference signal or difference value for a first Cartesian coordinate and a second difference value for a second coordinate of a Cartesian coordinate system, an angle of a polar system and a length of the vector are now calculated. Using the coordinates of the polar coordinate system, a body weight vector can then be derived, in which the vector length is a measure for the body weight and the vector direction or the polar angle φ represents a measure or an illustration of the lying position or the lying position of the person. The latter steps take place in the context of the 2 illustrated process step S11 instead of.

Die 3 zeigt eine beispielhafte Erläuterung des Verfahrensschritts S6 der 2. Darin ist zu sehen, dass parallel zur Sagittalebene S, S' die Lagerungsvorrichtung oder die Auflage der Lagerungsvorrichtung 01 in verschiedene Zonen Z1 bis Z5 unterteilt wird und die anhand der Bildung von Sagittal-Relativwerten und einer Seitenunterteilung auf der Grundlage der Sagittal-Relativwerte eine Einteilung der Lagerungsposition oder der Liegeposition in die Zonen Z1 bis Z5 erfolgt.the 3 shows an exemplary explanation of the method step S6 the 2 . This shows that it is parallel to the sagittal plane S. , S ' the storage device or the support of the storage device 01 in different zones Z1 until Z5 is subdivided and based on the formation of sagittal relative values and a side subdivision based on the sagittal relative values, a division of the storage position or the lying position into the zones Z1 until Z5 he follows.

Die Sagittal-Relativwerte links und rechts werden anhand der folgenden Formeln bestimmt:

• Right_Side_Load_Prc=Channel_Load_Prc_Ch2+Channel_Load_Prc_Ch3 Left_Side_Load_Prc=Channel_Load_Prc_Ch1+Channel_Load_Prc_Ch4

The sagittal relative values left and right are determined using the following formulas:

• Right_Side_Load_Prc = Channel_Load_Prc_Ch2 + Channel_Load_Prc_Ch3 Left_Side_Load_Prc = Channel_Load_Prc_Ch1 + Channel_Load_Prc_Ch4

Die Einteilung in eine linke oder rechte Lagerungssituation wird über folgende Formeln vorgenommen:

• Right_Side_Load_Prc> Left_Side_Load_Prc ➙ Right Position Left_Side_Load_Prc <Right_Side_Load_Prc ➙ Left Position

The division into a left or right storage situation is made using the following formulas:

• Right_Side_Load_Prc> Left_Side_Load_Prc ➙ Right Position Left_Side_Load_Prc <Right_Side_Load_Prc ➙ Left Position

Damit kann beispielsweise eine Risikoabschätzung im Rahmen einer Fernbeobachtung oder Fernüberwachung durchgeführt werden, bei der beispielsweise eine Warnung oder ein Warnsignal erzeugt wird, wenn die Sagittal-Relativwerte eine Einordnung in die Klassen oder Zonen Z1 oder Z5 ergeben.In this way, for example, a risk assessment can be carried out in the context of remote observation or remote monitoring, in which, for example, a warning or a warning signal is generated when the sagittal relative values are classified into the classes or zones Z1 or Z5 result.

4 zeigt eine Veranschaulichung des Verfahrensschritts S7, bei dem ein Körperschwerpunkt 07 durch eine Gewichtung von Signalwerten oder Sensorwerten, nämlich durch eine Gewichtung der unteren Sensoren 02, CH1, CH2 in Richtung einer unteren Körperhälfte des Menschen 03 verschoben wird, damit der Körperschwerpunkt 07 besser mit dem Sensorschwerpunkt 08 übereinstimmt oder zusammenfällt. Zur Gewichtung der Sensoren CH1, CH2 werden die Sensorwerte mit einem Gewichtungsfaktor, beispielsweise mit dem Gewichtungsfaktor 1,3, multipliziert. Dabei ist vorgesehen, dass die entsprechenden Sensorsignale bereits von einem Gleichspannungsversatz befreit sind. Im Ablaufdiagramm der 2 kann die Entfernung des Gleichspannungsversatzes beispielsweise noch vor der Durchführung des Verfahrensschritts S4 stattfinden. Dabei können sowohl die Sensorsignale entfernt werden, die auf das Eigengewicht der Lagerungsvorrichtung oder das Eigengewicht von Teilen der Lagerungsvorrichtung zurückgehen. 4th shows an illustration of the method step S7 , with a center of gravity 07 by weighting signal values or sensor values, namely by weighting the lower sensors 02 , CH1, CH2 towards a lower half of the human body 03 is moved so that the body's center of gravity 07 better with the sensor's center of gravity 08 coincides or coincides. To weight the sensors CH1, CH2, the sensor values are multiplied by a weighting factor, for example by the weighting factor 1.3. It is provided that the corresponding sensor signals are already freed from a DC voltage offset. In the flow chart of the 2 For example, the DC voltage offset can be removed before the method step is carried out S4 occur. Both the sensor signals that are due to the dead weight of the storage device or the dead weight of parts of the storage device can be removed.

Bei der Bildung der transversalsymmetrischen und der sagittalsymmetrischen Differenzsignale ΔX, ΔY im Rahmen des Verfahrensschritts S8 werden zur Bestimmung der entsprechenden Differenzsignale ΔX und ΔY bereits die gewichteten Signalwerte gemäß dem Verfahrensschritt S7 verwendet.. In das jeweilige Differenzsignal oder in den jeweiligen Differenzwert gehen insgesamt alle Sensorsignale oder Sensorwerte, ggf. gewichtet, ein, wobei jeweils Signale oder Werte auf einer Seite der entsprechenden Ebene - sagittal- oder transversal - unverändert mit den invertierten Werten oder Signalen der gegenüberliegenden Seite der Ebene aufaddiert werden. Die Differenzsignale ΔX und ΔY berechnen sich somit gemäßt der Formeln, wobei es sich bei CH1' und CH2' um die gemäß des Verfahrensschritts S7 gewichteten Sensorwerte der Sensoren CH1 und CH2 handelt: $$\mathrm{\Delta }\text{X}=\left(\text{CH}3+\text{CH}4\right)-\left(\text{CH}1\text{'}+\text{CH}2\text{'}\right)$$

$$\mathrm{\Delta }\text{X}=\left(\text{CH}3+\text{CH}4\right)-\left(\text{CH}1\text{'}+\text{CH}2\text{'}\right)$$

In the formation of the transversely symmetrical and the sagittally symmetrical difference signals ΔX, ΔY in the context of the method step S8 the weighted signal values according to the method step are already used to determine the corresponding difference signals ΔX and ΔY S7 used .. All sensor signals or sensor values, possibly weighted, are included in the respective differential signal or in the respective differential value, with signals or values on one side of the corresponding plane - sagittal or transversal - unchanged with the inverted values or signals of the opposite side of the level. The difference signals ΔX and ΔY are thus calculated in accordance with the formulas, with CH1 'and CH2' being those in accordance with the method step S7 weighted sensor values of sensors CH1 and CH2 are: $$\mathrm{\Delta }\text{X}=\left(\text{CH}3+\text{CH}\mathrm{4th}\right)-\left(\text{CH}1\text{'}+\text{CH}2\text{'}\right)$$

$$\mathrm{\Delta }\text{X}=\left(\text{CH}3+\text{CH}\mathrm{4th}\right)-\left(\text{CH}1\text{'}+\text{CH}2\text{'}\right)$$

Die 5 erläutert den Verfahrensschritt S9 der 2. Um die in Sagittalrichtung und in Transversalrichtung T unterschiedlichen Abstände der Sensoren 02 auszugleichen wird im Verfahrensschritt S9 ein Geometriekorrekturfaktors LT_Ratio bestimmt.. Der Geometriekorrekturfaktor LT_Ratio bestimmt sich gemäß der Formel: $$L{T}_{Ratio}=\frac{Abstan{d}_L}{Abstan{d}_T},$$

wobei Abstand_L einem Abstand 10 zwischen den Sensoren CH1 und CH4 bzw. CH2 und CH3 und Abstand_T einem Abstand 11 zwischen den Sensoren CH1 und CH2 bzw. CH3 und CH4 entspricht.the 5 explains the process step S9 the 2 . Around those in the sagittal direction and in the transverse direction T different distances between the sensors 02 will be compensated in the process step S9 a geometry correction _{factor LT ratio is} determined. The geometry correction _{factor LT ratio is} determined according to the formula: $$\mathrm{L.}{T}_{\mathrm{R.}atiO}=\frac{\mathrm{A.}bstan{d}_{\mathrm{L.}}}{\mathrm{A.}bstan{d}_T},$$

where distance _{L is} a distance 10 between the sensors CH1 and CH4 or CH2 and CH3 and distance _T a distance 11 between the sensors CH1 and CH2 or CH3 and CH4.

Der Geometriekorrekturfaktor wird entsprechend auf eines der Differenzsignale oder auf einen der Differenzwerte angewendet, je nachdem welche Geometrie berücksichtigt wird, insbesondere welche Geometrie der Lagerungsvorrichtung 01 vorliegt. Bei einem Geometriekorrekturfaktors LT_Ratio größer 1 ergibt sich durch eine Division des Differenzialwerts oder Differenzsignals ΔX mit dem Geometriekorrekturfaktors LT_Ratio ein geometriekorrigierter Differenzialwert oder Differenzsignal ΔX'. Bei einer anderen Geometrie der Lagerungsvorrichtung 01, insbesondere bei einer Geometrie, welche einen Geometriekorrekturfaktors LT_Ratio kleiner 1 bedingt, kann zusätzlich oder alternativ auch die analoge Bestimmung eines geometriekorrigierten Differenzialwert ΔY' notwendig sein, welcher sich durch eine Division des Differenzialwerts oder Differenzsignals ΔY mit dem Geometriekorrekturfaktors LT_Ratio ergibt.The geometry correction factor is applied accordingly to one of the difference signals or to one of the difference values, depending on which geometry is taken into account, in particular which geometry of the storage device 01 is present. In the case of a geometry _{correction factor LT ratio} greater than 1, a geometry-corrected differential value or difference signal ΔX 'is obtained by dividing the differential value or difference signal ΔX by the geometry correction factor LT _ratio. With a different geometry of the storage device 01 , in particular in the case of a geometry that requires a geometry _{correction factor LT ratio} less than 1, the analog determination of a geometry-corrected differential value ΔY 'may additionally or alternatively be necessary, which is obtained by dividing the differential value or difference signal ΔY by the geometry correction factor LT _ratio .

In der 6 ist der Verfahrensschritt S10 beispielhaft dargestellt, in dem aus den Differenzsignalen oder Differenzwerten ΔX, ΔY ein Körpergewichtsvektor 07 in einem polaren Koordinatensystem mit gleichem Ursprung berechnet wird. In der Regel geht bei der Berechnung jedoch, zumindest bei nicht vollständig symmetrisch angeordneten Sensoren 02 ein geometriekorrigierter Differenzialwert oder ein geometriekorrigiertes Differenzsignal ΔX' oder ΔY' ein.In the 6th is the procedural step S10 shown by way of example in which a body weight vector is derived from the difference signals or difference values ΔX, ΔY 07 is calculated in a polar coordinate system with the same origin. As a rule, however, the calculation works, at least in the case of sensors that are not completely symmetrically arranged 02 a geometry-corrected differential value or a geometry-corrected difference signal ΔX 'or ΔY'.

Wie der 6 entnommen werden kann ist der Polarwinkel φ des Körpergewichtsvektors 09 mit der Lagerungsposition des Menschen 03 auf der Lagerungsvorrichtung 01 verknüpft, was beispielhaft nochmals anhand der 7 dargestellt wird. Die 8 zeigt also eine Veranschaulichung des abschließenden Verfahrensschritt S11 zur Bestimmung oder Auswertung des Körpergewichtsvektors 09. Anhand des Polarwinkels φ und einer ggf. vorgenommenen Klassifizierung oder Zoneneinteilung kann in etwa die Lagerungsposition oder Liegeposition des Menschen 03 auf der Lagerungsvorrichtung 01 abgeleitet werden. Im Bezug auf die 6 sei noch erwähnt, dass aus der Länge M des Körpergewichtvektors 09 im Polarkoordinatensystem auf ein Körpergewicht oder ein Gewicht des Menschen 03 geschlossen werden kann, sodass die Länge M des Körpergewichtvektors 09 auch ein Anhaltspunkt für eine grundsätzliche Anwesenheit eines Menschen 03 in der Lagerungsvorrichtung 01 darstellt. Gleichermaßen kann jedoch auch bereits in einem früheren Verfahrensschritt, beispielsweise im Rahmen der Entfernung des Gleichspannungsversatzes, eine Anwesenheitsplausibilisierung oder eine Anwesenheitskontrolle vorgenommen oder durchgeführt werden.Again 6th what can be seen is the polar angle φ of the body weight vector 09 with the lying position of the person 03 on the storage device 01 linked, which is exemplified again using the 7th is pictured. the 8th thus shows an illustration of the final process step S11 for determining or evaluating the body weight vector 09 . On the basis of the polar angle φ and any classification or zoning that may have been carried out, the lying position or lying position of the person can be determined 03 on the storage device 01 be derived. Regarding the 6th it should also be mentioned that from the length M. of body weight vector 09 in the polar coordinate system to a body weight or a weight of the person 03 can be closed so that the length M. of body weight vector 09 also a clue for a basic presence of a person 03 in the storage device 01 represents. Equally, however, a plausibility check or a presence check can also be carried out or carried out in an earlier method step, for example in the context of removing the DC voltage offset.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

0101

LagerungsvorrichtungStorage device

0202

vier Sensorenfour sensors

0303

Menschperson

0404

SpeichereinrichtungStorage facility

0707

KörperschwerpunktCenter of gravity

0808

SensorschwerpunktSensor center of gravity

0909

KörpergewichtsvektorBody weight vector

1010

Abstand_L Distance _L

1111

Abstand_T Distance _T

S, S'S, S '

SagittalebeneSagittal plane

S1 - S11S1 - S11

Verfahrensschritte Procedural steps

MM.

Längelength

T, T'T, T '

TransversalebeneTransverse plane

CH1 - CH4CH1 - CH4

EingangskanäleInput channels

Z1 - Z5Z1 - Z5

verschiedene Zonen different zones

ΔX, ΔX'ΔX, ΔX '

DifferenzsignaleDifferential signals

ΔYΔY

Differenzsignale Differential signals

φφ

PolarwinkelPolar angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• WO 2017/056476 A1 [0003]WO 2017/056476 A1 [0003]
• EP 1937148 B1 [0005]EP 1937148 B1 [0005]
• DE 202008018439 U1 [0005]DE 202008018439 U1 [0005]

Claims (11)

Verfahren zur kontaktlosen Bestimmung eines Körpergewichtsvektors (09) eines Menschen (03) in oder auf einer Lagerungsvorrichtung, (01) insbesondere einem Kranken- oder Pflegebett, umfassend die Verfahrensschritte: - Aufzeichnung von mehreren, bevorzugt vier Sensorsignalen, von Sensoren (02), bevorzugt Kraftverformungssensoren, die die Kraft auf Stützelemente einer Auflage, insbesondere Bettpfosten, der Lagerungsvorrichtung (01) messen; - Vorverarbeiten der einzelnen Sensorsignale; - Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale zu wenigstens zwei Differenzsignalen (ΔX, ΔX'; ΔY) - Weiterverarbeiten der Differenzialsignale (ΔX, ΔX'; ΔY); - Automatische Bestimmung des Körpergewichtsvektors (09), anhand der weiterverarbeiteten Differenzsignale (ΔX, ΔX'; ΔY); dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale eine Erstellung eines transversalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren (02) oberhalb einer Transversalebene (T) der Lagerungsvorrichtung (01) mit invertiertem Signalwert mit den Signalen von Sensoren (02) unterhalb der Transversalebene (T) der Lagerungsvorrichtung (01) aufaddiert werden und die Erstellung eines sagittalsymmetrischen Signals umfasst, bei dem Signale von Sensoren (02) einseitig einer Sagittalebene der Lagerungsvorrichtung (01) mit invertiertem Signalwert mit den Signalen von Sensoren (02) andersseitig der Sagittalebene (S) der Lagerungsvorrichtung (01) aufaddiert werden.A method for the contactless determination of a body weight vector (09) of a person (03) in or on a positioning device, (01) in particular a hospital or nursing bed, comprising the method steps: recording of several, preferably four, sensor signals from sensors (02), preferably Force deformation sensors which measure the force on support elements of a support, in particular bed posts, of the storage device (01); - Pre-processing of the individual sensor signals; - Combining the preprocessed sensor signals to form at least two differential signals (ΔX, ΔX '; ΔY) - Further processing of the differential signals (ΔX, ΔX';ΔY); - Automatic determination of the body weight vector (09) on the basis of the further processed difference signals (ΔX, ΔX ';ΔY); characterized in that the combining of the preprocessed sensor signals comprises the creation of a transversely symmetrical signal, in which signals from sensors (02) above a transversal plane (T) of the storage device (01) with an inverted signal value with the signals from sensors (02) below the transversal plane ( T) of the storage device (01) are added up and includes the creation of a sagittal symmetric signal, in which signals from sensors (02) on one side of a sagittal plane of the storage device (01) with an inverted signal value with the signals from sensors (02) on the other side of the sagittal plane (S) the storage device (01) are added. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die automatische Bestimmung einer Lagerungsposition, insbesondere einer Liegeposition anhand Körpergewichtsvektors (09).Procedure according to Claim 1 , characterized by the automatic determination of a storage position, in particular a lying position, based on the body weight vector (09). Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt einer automatischen Klassifikation der automatisch bestimmten Lagerungsposition, insbesondere der Liegeposition.Procedure according to Claim 2 , characterized by the process step of an automatic classification of the automatically determined storage position, in particular the lying position. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverarbeitung der Signale die Entfernung eines Gleichspannungsversatzes (DC-Offset) umfasst.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the preprocessing of the signals includes the removal of a DC voltage offset (DC offset). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverarbeitung der Signale eine Kalibrierung, insbesondere die Umrechnung in eine SI-Einheit, der Signale umfasst.Method according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the preprocessing of the signals comprises a calibration, in particular the conversion into an SI unit, of the signals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverarbeitung der Signale die Gewichtung der Signale umfasst, wobei die Signale von Sensoren (02) unterhalb einer Transversalebene (T) stärker gewichtet werden als die Signale von Sensoren (02) unterhalb einer Transversalebene (T).Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the preprocessing of the signals includes the weighting of the signals, the signals from sensors (02) below a transversal plane (T) being weighted more heavily than the signals from sensors (02) below a transversal plane (T). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinieren der vorverarbeiteten Sensorsignale eine Geometriekorrektur umfasst, die sich nach der Geometrie der Lagerungsvorrichtung (01) und/oder nach der Position der Sensoren (02) richtet und auf beide Differenzsignale (ΔX, ΔX', ΔY) angewendet wird.Method according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the combining of the preprocessed sensor signals includes a geometry correction which is based on the geometry of the storage device (01) and / or on the position of the sensors (02) and is applied to both differential signals (ΔX, ΔX ', ΔY) . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverarbeitung die Bestimmung eines Gesamtsignals umfasst, der die Summe aller vorverarbeiteten Signale darstellt.Method according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the preprocessing comprises the determination of an overall signal which represents the sum of all preprocessed signals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverarbeitung der Signale eine Relativwertbildung des jeweiligen Sensorsignals umfasst, der das Signal in Bezug zum Gesamtsignal setzt.Method according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the preprocessing of the signals includes a relative value formation of the respective sensor signal, which sets the signal in relation to the overall signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverarbeitung der Signale eine Erstellung zumindest eines Sagittal-Relativwertbildung umfasst, bei der die relativen Signale von Sensoren (02) auf der jeweils gleichen Seite der Sagittalebene addiert werden.Method according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the preprocessing of the signals comprises the creation of at least one sagittal relative value formation, in which the relative signals from sensors (02) are added on the same side of the sagittal plane. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Differenzsignalen (ΔX, ΔX', ΔY) der Körpergewichtsvektors (09) in einem Polarkoordinatensystem bestimmt wird, wobei die Differenziale als Wertepaare eines kartesischen Ursprungs-Koordinatensystem verwendet werden.Method according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the body weight vector (09) is determined in a polar coordinate system from the difference signals (ΔX, ΔX ', ΔY), the differentials being used as value pairs of a Cartesian original coordinate system.

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