PL2265150T3

Adaptive cushion method and apparatus for minimizing force concentrations on a human body

Abstract

This record has no abstract on file.

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today

1 claim: 1 independent, 0 dependent

  1. 1
    Zastrzeżenia claim 1. The adaptive cushion device (20) to reduce the concentration of forces affecting parts of the human body in response to contact with the supporting object , said device (20) includes:1. Urządzenie adaptacyjnej poduszki (20) do zmniejszenia koncentracji sił oddziaływujących na części ciała ludzkiego w odpowiedzi na kontakt z przedmiotem wspierającym, wspomniane urządzenie (20) obejmuje: a. a pillow (21) to be placed between the supporting object and the human body, said pillow (21) has at least the first and second hermetically closed elastic air-filled bubbles made of thin, flexible, air-impermeable material (22), a. poduszkę (21) do umieszczenia pomiędzy przedmiotem wspierającym a ludzkim ciałem, wspomniana poduszka (21) posiada co najmniej pierwsze i drugie hermetycznie zamykane elastyczne wypełniane powietrzem pęcherzyki wykonane z cienkiego, elastycznego, materiału nieprzepuszczającego powietrza(22), b. at least the first and second force-sensitive sensors (33) interacting with said first and second air-filled elastic bubbles (22), respectively, each of said sensors (33) has electrical properties that change in a certain way, along with the pressure exerted on said elastic bubbles filled with air (22) by said body, each of said force sensors (33), including also a flexible flat sheath disposed on at least one of the upper and lower walls of said flexible air-filled bubbles (22), said sheath comprising an upper flexible electrically conductive sheet (46) equipped with an upper sensor conductor, a lower flexible electrically conductive sheet ( 56) comprising a lower sensor conductor and a flexible piezoresistive layer (52) sandwiched between the upper and lower conductive sheets (46 and 56);b. co najmniej pierwsze i drugie czujniki wrażliwe na siłę (33) współdziałające ze wspomnianymi pierwszymi i drugimi elastycznymi pęcherzykami wypełnianymi powietrzem (22), odpowiednio, każdy z wymienionych czujników (33) posiada właściwości elektryczne, które zmieniają się w określony sposób, wraz z siłą nacisku wywieraną na wspomniane elastyczne pęcherzyki wypełniane powietrzem (22) przez wspomniane ciało, każdy ze wspomnianych czujników siły (33), w tym również elastyczna płaska osłona umieszczona na co najmniej jednej z górnych i dolnych ścianek wspomnianych elastycznych pęcherzyków wypełnianych powietrzem (22), przy czym wspomniana osłona zawiera górny elastyczny arkusz przewodzący elektrycznie (46) wyposażony w górny przewodnik czujnika, dolny elastyczny arkusz przewodzący elektrycznie (56), zawierający dolny przewodnik czujnika oraz elastyczną warstwę piezorezystancyjną (52) umieszczoną między górnym a dolnym arkuszem przewodzącym (46 i 56);c. a device for maintaining increased pressure (40) for maintaining under pressure, individually controlled, the empty internal space of individual flexible air-filled bubbles (22), c. urządzenie do utrzymywania zwiększonego ciśnienia (40) do utrzymywania pod ciśnieniem, indywidualnie kontrolowanym, pustej przestrzeni wewnętrznej poszczególnych elastycznych pęcherzyków wypełnianych powietrzem (22), d. at least one pressure transducer (44) operably connecting to individual flexible air-filled bubbles (22) to measure gas pressure in said empty internal space of said air-filled flexible bubbles (22) and d. co najmniej jeden przetwornik ciśnienia (44) operacyjnie łączący się z poszczególnymi elastycznymi pęcherzykami wypełnianymi powietrzem (22) celem pomiaru ciśnienia gazu we wspomnianej pustej przestrzeni wewnętrznej wspomnianych elastycznych pęcherzyków wypełnianych powietrzem (22) oraz e. a control device (37) equipped with a force sensor interface port (36) for receiving signals from said force sensors (33), a pressure transducer port a port for receiving signals from said pressure transducer (44) and an outlet port for supplying control signals to said device for maintaining high pressure (40), in this way to increase the air pressure inside said flexible air-filled bubbles (22) to individually controlled values ​​that reduce the sum of the forces detected by said force sensors (33). e. urządzenie sterujące (37) wyposażone w port interfejsu czujnika siły (36) do odbioru sygnałów ze wspomnianych czujników siły (33), port przetwornika ciśnienia portu do odbioru sygnałów ze wspomnianego przetwornika ciśnienia (44) i port wylotu do dostarczania sygnałów sterowania do wspomnianego urządzenia do utrzymywania wysokiego ciśnienia (40), aby w ten sposób zwiększyć ciśnienie powietrza wewnątrz wspomnianych elastycznych pęcherzyków wypełnianych powietrzem (22) do indywidualnie kontrolowanych wartości, które zmniejszają sumę sił wykrytych przez wspomniane czujniki siły (33). 2. The device (20) of claim 1, wherein said sensor cover (33) is also referred to as a cover made at least partly of elastically stretchable material. 2. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 1, gdzie wspomniana osłona czujnika (33) jest również określana jako osłona wykonana co najmniej częściowo z materiału elastycznie rozciągliwego. 3. The device (20) of claim 2, wherein said elastically stretchable material is also referred to as stretchable elastic fabric. 3. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 2, gdzie wspomniany elastycznie rozciągliwy materiał jest również określany jako rozciągliwa, elastyczna tkanina. 4. The device (20) of claim 1, wherein at least one of said force sensors (33) is further referred to as having unidirectional current impedance with respect to voltage. 4. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 1, gdzie co najmniej jeden ze wspomnianych czujników siły (33) jest dalej określany jako posiadający właściwości impedancji prądu jednokierunkowego w stosunku do napięcia. 5. The device (20) of claim 4, wherein said high pressure maintenance device (40) is further defined as responsive to the control signals issued by said control device (37), thereby alternately introducing and deflating air from said flexible bubbles ( 22) to the controlled pressure measured by the transducer (44) and adjusted according to the algorithm introduced to the said control device (37) to the value, which are effective in minimizing the concentration of force acting on said cushion (21). 5. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 4, gdzie wspomniane urządzenie do utrzymywania wysokiego ciśnienia (40) jest dalej określone jako reagujące na sygnały sterujące wydawane przez wspomniane urządzenie sterujące (37), aby w ten sposób na przemian wprowadzać i spuszczać powietrze ze wspomnianych elastycznych pęcherzyków (22) do kontrolowanego ciśnienia mierzonego przez przetwornik (44) i dostosowane zgodnie z algorytmem wprowadzonym do wspomnianego urządzenia sterującego (37) do wartości, które są skuteczne w minimalizowaniu koncentracji siły oddziaływującej na wspomnianą poduszkę (21). 6. The device (20) of claim 5, characterized in that said algorithm is further referred to as consisting of stages of cyclically varying air pressure in a first single flexible air-filled bubble (22) controlling the physical properties of each sensor (33) in order to measure in this way values ​​of pressure forces exerted on each of these air-filled elastic bubbles (22), adding up the measured values, restoring the air pressure in said first flexible bubble (22) to a value that is the result of the minimum sum of measured force values ​​from all said force sensors (33), and repeating the above steps for each flexible bubble (22) 2 to p. 6. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 5 znamienne tym, że wspomniany algorytm jest dalej określany jako składający się z etapów cyklicznie zmienianego ciśnienia powietrza w pierwszym pojedynczym elastycznym pęcherzyku wypełnianym powietrzem (22), kontrolującym fizyczne właściwości każdego czujnika (33), aby w ten sposób zmierzyć wartości sił nacisków wywieranych na każdy z tych elastycznych pęcherzyków wypełnianych powietrzem (22), sumujący zmierzone wartości, przywracający ciśnienie powietrza we wspomnianej pierwszym elastycznym pęcherzyku (22) do wartości, która jest wynikiem minimalnej sumy zmierzonych wartości sił ze wszystkich wspomnianych czujników siły (33), i powtarzający powyższe etapy dla każdego elastycznego pęcherzyka (22) 2 do p. 7. The device (20) of claim 6, characterized in that the algorithm is further referred to as consisting of a first step of initiating the pumping of each said air-filled elastic bubble (22) up to a predetermined value of the initial upper pressure. 7. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 6 znamienne tym, że algorytm jest dalej określany jako składający się z pierwszego etapu inicjalizacji pompowania każdej wspomnianego elastycznego pęcherzyka wypełnianego powietrzem(22) do określonej uprzednio wartości wyjściowego ciśnienia górnego. 8. The device (20) of claim 1, wherein said first surface force sensor (33) is equipped with: 8. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 1, gdzie wspomniany pierwszy czujnik siły powierzchniowej (33) wyposażony jest w: a. at least the first flat sensor element, which consists of a thin, flexible upper conductive sheet (46) containing the upper sensor conductor equipped with an electrically conductive contact surface, a. co najmniej pierwszy płaski element czujnika, który składa się z cienkiego, elastycznego górnego arkusza przewodzącego (46), zawierającego górny przewodnik czujnika wyposażonego w elektrycznie przewodzącą powierzchnię styku, b. a thin, flexible intermediate sheet (52) having an active sensor region that has electrical impedance properties that changes with normal force exerted on it, said active sensor region has a top surface in electrically connecting contact with said contact surface of the upper conductive sheet (46) ), and b. cienki, elastyczny arkusz pośredni (52) posiadający region aktywnego czujnika, który ma właściwości impedancji elektrycznej zmieniającej się wraz z wywieraną na niego normalną siłą, wspomniany region aktywnego czujnika posiada górną powierzchnię w elektrycznie łączeniowym styku ze wspomnianą powierzchnią styku górnego arkusza przewodzącego(46), oraz c. dolny arkusz przewodzący (56) zawierający przewód o niskiej czułości wyposażony jest w elektrycznie przewodzącą powierzchnię styku w elektrycznie łączeniowym styku z dolną powierzchnią wspomnianego regionu aktywnego czujnika. c. the lower conductive sheet (56) containing the low sensitivity cable is provided with an electrically conductive contact surface in electrically connecting contact with the lower surface of said active region of the sensor. 9. The device (20) of claim 8 further comprising at least a second flat sensor element. 9. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 8 dalej zawierające co najmniej drugi płaski element czujnika. 10. The device (20) of claim 9, wherein at least one of said upper and lower electrically conductive contact regions of the first sensor element is conductive continuous with the corresponding one of said upper and lower contact regions of said second sensor element. 10. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 9, gdzie co najmniej jeden ze wspomnianych górnych i dolnych elektrycznie przewodzących regionów styku pierwszego elementu czujnika jest przewodząco ciągły z odpowiadającym jednym ze wspomnianych górnych i dolnych regionów styku wspomnianego drugiego elementu czujnika. 11. The device (20) of claim 9, further comprising at least third and fourth flat sensor elements, wherein the sensor has p elements arranged in a set of n rows and columns, where the upper contact region of said sensors (33) is equipped with electrically continuous bands of conductors corresponding to one from the many rows mentioned in columns, and said lower contact region of said p sensors (33) is equipped with electrically continuous bands of conductors corresponding to the other mentioned rows in columns. 11. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 9, dalej zawierające przynajmniej trzecie i czwarte, płaskie elementy czujnika, gdzie czujnik posiada p elementów rozmieszczonych w zestawie n rzędów i m kolumn, gdzie górny region styku wspomnianych czujników (33) wyposażony jest w elektrycznie ciągłe pasma przewodników odpowiadające jednej ze wspomnianych wielu m rzędów i n kolumn, a wspomniany dolny region styku wspomnianych p czujników (33) wyposażony jest w elektrycznie ciągłe pasma przewodników odpowiadające innym wspomnianym m rzędom i n kolumnom. 12. The device (20) of claim 11, wherein at least one of the sensor elements is further referred to as having one-way electrical impedance;the properties of said unidirectional electrical impedance are hereinafter referred to as diode properties. 12. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 11, gdzie co najmniej jeden z elementów czujnika jest dalej określany jako posiadający właściwości jednokierunkowej impedancji elektrycznej;właściwości wspomnianej jednokierunkowej impedancji elektrycznej są dalej określane jako właściwości diody. 13. The device (20) of claim 12, wherein the active sensor region has been defined to include a layer consisting of piezoresistive material;said piezoresistive material is further defined as comprising electrically conductive particles suspended in a polymer matrix. 13. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 12, gdzie aktywny region czujnika został zdefiniowany jako obejmujący warstwę składającą się z materiału piezorezystancyjnego;wspomniany materiał piezorezystancyjny jest dalej określony jako zawierający cząstki elektrycznie przewodzące, zawieszone w matrycy polimerowej. 14. The device (20) of claim 13, wherein the outer surface of said piezoresistive layer is further referred to as having a coating comprising at least one metal oxide to form with said layer a PN semiconductor junction;said metal oxide comprises at least one copper oxide. 14. Urządzenie (20) z zastrzeżenia 13, gdzie zewnętrzna powierzchnia wspomnianej piezorezystancyjnej warstwy jest dalej określana jako posiadająca powłokę zawierającą co najmniej jeden tlenek metalu celem utworzenia ze wspomnianą warstwą półprzewodnikowego złącza PN;wspomniany tlenek metalu zawiera co najmniej jeden tlenek miedzi. Figure 4 co Rysunek 4 co QJ c QJ c D (Λ > D (Λ> DC DC Figure 5 Rysunek 5 18.000 18.000 Figure 7 Rysunek 7 Oporność w zależności od obciążenia Resistance depending on the load Oporność w zależności od obciążenia Resistance depending on the load 16,00014.000 + 12.000 16,00014.000 + 12.000 10,000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 10,000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 ΓΤ ΓΤ 5 τ i 5 τ i 13 13 Load expressed in grams Obciążenie wyrażone w gramach Dioda Diode V V Figure 10B Rysunek 10B t— ΛΙ (ΎΪ tO tO t— ΛΙ (ΎΪ tO tO X X X X XX XXXX XX Figure 10B Rysunek 10B t— oh what -'T ​​tn is XXXXXX ił t— oj co -'T tn to X X X X X X ił Figure 11 Rysunek 11 Figure 12 Rysunek 12 20A 20A Figure 13 Rysunek 13