[0001] 本发明涉及一种设备，所述设备具有座位元件并且具有与座位元件连接的、特别是可倾斜地连接的靠背元件，以用于容纳坐着的或躺着的人员并且用于将靠背元件的轮廓适配于人员的姿态，并且所述设备具有控制单元，其中，所述座位元件具有与控制单元连接的至少一个支承压力传感器，以用于测量由人员施加的实际支承压力分布，并且所述靠背元件具有与控制单元连接的至少一个第一调整元件，以用于改变靠背元件的轮廓。

[0002] 此外，本发明示出一种用于将靠背元件的轮廓适配于人员的姿态的方法。

[0003] 使用者在站着、坐着和躺着时通常未意识到其自己的身体姿态，并且通常采用的姿势会造成单侧疼痛的肌肉挛缩并且在脊柱和盆骨结构长期地处于不适当的载荷的情况下可能导致磨损过程，包括导致椎间盘突出症。特别是长久地以错误姿态坐着并且在没有足够的补偿运动的情况下通常需要持续的肌肉组织支持，由此引起肌肉失衡并且促进多种身体疼痛。在预防错误姿态并且达到优化的身体姿势方面，使用者的盆骨承担主要作用。用于定位盆骨的设备在人体工程学领域广泛已知。US2017/0086588 A1公开一种空气腔系统，所述空气腔系统包括两个横向间隔开的并且集成到座椅的就坐面中的空气腔元件，这些空气腔元件在不平衡的就坐的情况下定位坐着的使用者的盆骨，其方式为通过借助于压缩机供应或导出空气来平衡使用者的坐骨。空气腔元件的区域是可运动的，由此能调整使用者的股骨位置。在空气腔元件中集成有支撑压力传感器，所述支撑压力传感器检测就坐压力，使用者的坐骨将所述就坐压力施加到就坐面上。控制器分析就坐压力并且按照所述分析操控压缩机。

[0004] 此外，由WO 2020/215109 A1已知一种用于定位使用者身体的设备，其中，所述设备能集成到座椅或躺椅中或者能用作座椅垫。所述设备在此包括座位元件、具有盆骨和腰脊柱模块的靠背元件和计算单元，其中，所述靠背元件与座位元件相连接，其中，盆骨和腰脊柱模块包括至少一个调整元件和至少一个传感器，并且所述座位元件包括至少一个调整元件和至少三个传感器，其中，所述传感器与计算单元连接并且构成为用于检测使用者在座椅元件中和在盆骨和腰脊柱模块中的就坐和支承压力，其中，所述计算单元与调整元件连接并且构成为用于分析就坐和支承压力并且激活调整元件。

[0005] 但这种设备具有缺陷，即，所述设备由于使用多个传感器和调整元件而具有高的复杂性并且此外不能成本有利地制造。因此，这样的设备由于高的调整和校准耗费不适合于应用于日常使用的物品，例如在办公椅中过于昂贵。

[0090] 图1示出按照本发明的设备100的示意图，在所述设备上定位有在竖直的坐姿中的人员1。设备100在此具有靠背元件2和座位元件3，所述靠背元件和所述座位元件可倾斜地相互连接并且围成一座位角度4。在此，人员1以其盆骨或者所述两个坐骨结节21加载在座位元件3上。

[0091] 按照另一种在附图中未更详细示出的实施变型方案，靠背元件2也可以与座位元件3刚性地连接并且不能相对于该座位元件倾斜。

[0092] 在座位元件3中在后面的区域中设有支承压力传感器5，所述支承压力传感器测量人员1施加到座位元件3上的实际支承压力分布。支承压力传感器5优选实施为面传感器或者面压力传感器，其中，所述面传感器可以在不同位置上同时测量支承压力并且因此可以直接确定在座位元件3的平面中的支承压力分布。在一种备选的实施变型方案中，支承压力传感器5也可以分布在整个座位元件3上，然而这点在附图中未更详细地示出。

[0093] 此外，靠背元件2(如在图1中的实施变型方案中所示)具有第二支承压力传感器5a，所述第二支承压力传感器设置在靠背元件2的下面的区域中并且基本上直接地连接到第一支承压力传感器5上。因此，设备100本身在高的座位角度4，例如在图4和5中所示的倾斜的坐姿20a或躺姿20b的情况下可以实现完全检测支承压力分布。

[0094] 在一种同样在附图中未示出的备选的实施变型方案中，所述支承压力传感器可以在整个座位元件3上并且在整个靠背元件2上延伸。

[0095] 在靠背元件2中设有至少一个第一调整元件6，所述第一调整元件构成为用于改变靠背元件2的轮廓7。在此，调整元件6优选设置在人员1的腰脊柱的区域8中和到胸脊椎中的过渡区域中，从而调整元件6在适配于人员1的姿态之后构成支撑装置，特别是以腰支撑装置的形式的支撑装置。

[0096] 按照本发明的第一实施变型方案，第一调整元件6具有两个空气腔9，这些空气腔经由流体管路10与泵11相连接。此外，在所有流体管路10中分别设有一个阀12，所述阀可以有选择地断开或建立在相应的空气腔9与泵11之间的连接。在阀12闭合时，空气腔9闭合，并且被包裹的空气无法从空气腔9漏出。通过相应地打开和闭合阀12，各个空气腔9可以以不同的压力填充，由此获得可任意调整的调整元件6。

[0097] 按照本发明，空气腔9以空气填充。在备选的实施变型方案中，空气腔9也可以以其他流体，例如不同的气体或液体填充。在此，空气腔9构成为用于容纳任意的流体。

[0098] 在图2中示出按照第二实施变型方案的设备101。在这种情况下，第一调整元件6a具有三个空气腔9a，这些空气腔相互间部分地重叠。在此，空气腔9a又如先前已经针对图1描述的那样分别经由流体管路10与泵11相连接，其中，在泵11与空气腔9a之间在流体管路10中分别设有阀12。

[0099] 此外，在图2中的设备101具有在座位元件3中的第二调整元件6b，所述第二调整元件构成为用于改变座位元件3的轮廓7a。第二调整元件6b也具有空气腔9b，所述空气腔借助于流体管路10经由阀12与泵11a相连接。在此，泵11、11a同时构成为用于对空气腔9a、9b不仅填充而且抽真空。

[0100] 如在图2所表示的那样，在设备101中的空气腔9a、9b以松散的颗粒状的填充材料13填充。在此，当空气腔9a、9b以空气填充时，填充材料13能自由地移动，由此空气腔9a、9b可以特别简单地适配于人员1的姿态。如果空气腔9a、9b现在被抽真空，则空气腔9a、9b持续地保持其被个人的背部或者脊柱形貌或者被大腿留下的形状并且因此可以将靠背元件2的轮廓7和/或座位元件3的轮廓7a可靠地适配于人员1的姿态。

[0101] 除此之外，如果没有另外说明，则先前和以下借助图1描述的特征按照意义适用于按照第二实施变型方案的设备101。

[0102] 在图3中示出按照第三实施变型方案的设备102。在该实施变型方案中，调整元件6c仅具有单个空气腔9c，其中，调整元件6c和空气腔9c基本上设置在整个靠背元件2上。在此，空气腔9c(如先前已经针对在图2中的空气腔9a描述过的那样)以颗粒状的填充材料13填充。通过借助于泵11对空气腔9c抽真空，填充材料13可以固定在其位置中并且因此将靠背元件2的轮廓7适配于人员的姿态。

[0103] 在图3的其他特征方面参照先前对图1和2的描述。

[0104] 在一种备选的然而在附图中未更详细示出的实施变型方案中，所有空气腔9、9a、9b、9c分别与自己的泵11、11a经由阀12连接。按照这种方式，所有空气腔9、9a、9b、9c可以同时以不同的压力填充或者独立于彼此地抽真空，这能实现调整元件6、6a、6b、6c的复杂的且多样的调整。

[0105] 按照图1至3中的第一、第二和第三实施变型方案的设备100、101、102此外具有座位角度传感器14，以用于测量在座位元件3与靠背元件2之间的座位角度4。

[0106] 设备100、101、102具有控制单元50，所述控制单元不仅与泵11、11a、阀12、座位角度传感器14和支承压力传感器5、5a经由控制导线15相连接。在一种备选的实施变型方案中，代替控制导线15也可以存在控制单元50与泵11、11a、阀12、座位角度传感器14与支承压力传感器5、5a之间的无线连接。

[0107] 按照另一种实施变型方案，设备100、101、102也可以具有与控制单元50连接的倾斜传感器，所述倾斜传感器测量座位元件3相对于水平线的倾斜，然而这在附图中未更详细地示出。

[0108] 控制单元50编程为用于实施用于将靠背元件2的轮廓7适配于人员1的姿态的方法200。在此，控制单元50在一种实施变型方案中变成为用于：

[0109] ‑选择、特别是根据座位角度4选择预定的姿态和对应于预定的姿态的表征性的理论姿态参数，

[0110] ‑优选输出用于采用所选择的预定的姿态的指令，

[0111] ‑从由支承压力传感器5所测量的实际支承压力分布确定实际姿态参数并且将所确定的实际姿态参数与理论姿态参数相比较，

[0112] ‑在实际姿态参数与理论姿态参数一致的情况下这样操控调整元件6、6a、6c，以便将靠背元件2的轮廓7适配于人员1的姿态。

[0113] 在另一种实施变型方案中，为了局限在用于测量实际支承压力分布的支承压力传感器5、5a(面传感器)上的测量区域，控制单元50此外编程为用于实施迭代的算法，所述算法映曼德尔布罗特集。通过将曼德尔布罗特集映射到支承压力传感器5、5a的测量面上可以可靠地将测量区域局限于对于确定实际支承压力分布相关的测量区域。在此按照在再上面在说明书的开头部分中的实施方式。

[0114] 在再下面借助按照本发明的方法200和图1至5示出设备100、101、102的优选的实施方案。在此，按照本发明的方法200优选可以借助设备100、101、102实施。在此，设备100、101、102的控制单元50分别编程为用于相应地实施方法200。

[0115] 在此，按照本发明的用于将靠背元件2的轮廓7适配于人员1的姿态的方法200在优选的实施变型方案中包括以下步骤(以给出的顺序)：

[0116] a1)测量在座位元件3与靠背元件2之间的座位角度4；

[0117] a)选择、特别是根据座位角度4选择预定的姿态和至少一个配置于预定的姿态的表征性的理论姿态参数；

[0118] b1)将指令输出给人员，以用于采用预定的姿态；

[0119] b)测量实际支承压力分布；

[0120] c)从实际支承压力分布确定实际姿态参数；

[0121] d)将所确定的实际姿态参数与所选择的理论姿态参数相比较，

[0122] e)重复步骤b1)–d)，直到确认出实际姿态参数与理论姿态参数一致，[0123] f)在实际姿态参数与理论姿态参数一致的情况下，将靠背元件2的轮廓7适配于人员1的姿态。

[0124] 在此，步骤a1)和b1)是可选的并且可以按照另外的实施变型方案独立于彼此地有选择地省去。

[0125] 座位角度4在步骤a1)中借助于座位角度传感14测量，并且在步骤b)中实际支承压力分布借助于支承压力传感器5测量。

[0126] 步骤b1)中将指令输出给人员1优选通过计算机或智能手机60的显示器70进行，所述智能手机与控制单元50优选无线地相连接。在此，所述指令可以听觉地和/或视觉地呈现，以便人员1可以简单地校正可能的错误姿态并且可以正确地采用预定的姿态。

[0127] 如在图1、2和3示出的那样，人员1采用基本上竖直的姿态20，所述姿态对应于生理上正确的坐姿。在该姿态20中，仅坐骨结节21落座在座位元件3上；在此不发生尾骨22或骶骨23与座位元件2的接触，或者不能探测出通过尾骨和骶骨22、23将显著的压力传递到支承压力传感器5、5a上。

[0128] 在图4中又示出设备100，其中，所述人员1采用向后倾斜的坐着的姿态20a。在此，不仅坐骨结节21而且尾骨和骶骨22、23与座位元件2接触。

[0129] 在图5中仅示出设备100，其中，人员1采用躺着的姿态20b。在这种情况下，不仅坐骨结节21而且尾骨22不再具有与座位元件2的接触。人员1在盆骨的区域中的身体分段重量显著仅支承在骶骨23上。

[0130] 在所有姿态20、20a、20b中，人员1的盆骨分别生理上正确地定向，由此腰脊柱在区域8中构成脊柱前凸。为了避免与座椅系统不协调的盆骨旋转，靠背元件2的轮廓7适配于相应的姿态20、20a、20b，从而调整元件6、6a、6c用作持久的支撑装置、抵抗稳定姿态的肌肉组织的疲劳，并且因此可以预防与错误姿态联系的损伤。

[0131] 如在图1至5所示的那样，姿态20、20a、20b分别对应于通过方法200所选择的预定的姿态。如果存在与分别预定的姿态的偏差，例如如果盆骨旋转并且腰脊柱要么构成脊柱过度前凸要么构成脊柱后凸，这样可以通过控制单元50并且通过与控制单元50连接的智能手机60或计算机或类似物输出用于校正姿态的指令。如果正确地采用姿态20、20a、20b，则控制单元50此外可以输出用于保持正确的姿态20、20a、20b的指令，而调整元件6适配于人员的姿态。

[0132] 在方法200的一种优选的实施变型方案中，在步骤f)中为了适配靠背元件2的轮廓7打开至空气腔9的阀12，并且空气腔9以所选择的气压预填充。该预填充也可以在阀12打开的情况下在整个方法200期间进行，直至正确地采用了姿态并且最终闭合阀12以用于固定空气腔。在预填充期间的气压可以按照期望的硬度预调整或适配。例如硬度可以通过与控制单元50连接的智能手机60由人员1在方法200期间适配。

[0133] 在图6a至6f中分别示出由支承压力传感器5所测量的实际支承压力分布30、31、32、33、34、35，所述实际支承压力分布分别与人员1在设备100、101、102的不同的姿态20、
20a、20b相关联。

[0134] 在此，在图6a中的支承压力分布30对应于在图1‑3中示出的竖直的姿态20。作为实际姿态参数在此可以确定围绕约0°的横向轴线的盆骨旋转角度β。支承压力分布30在此通过两个与盆骨中线38间隔开的峰值就坐压力36a、36b表征，这些峰值就坐压力对应于通过坐骨结节21施加的支承压力。在此不检测通过尾骨或骶骨22、23的支承压力。

[0135] 而在图6b中示出与图6a中示出相同的竖直的姿态20的支承压力分布31，然而具有要校正的盆骨旋转。从实际支承压力分布31除了通过坐骨结节21施加的峰值就坐压力36c、36d也可以识别出峰值就坐压力37a，该峰值就坐压力由尾骨或者骶骨22、23施加并且指示盆骨与预定的竖直的姿态的偏差的旋转。可从支承压力分布31导出的盆骨旋转角度β因此不为如通过理论姿态参数预定的0°，而是约为25°。在方法200的过程中现在将指令输出给人员1，以便正确地采用预定的姿态，或者降低盆骨旋转角度β或者相应地操控用于校正的调整元件。

[0136] 如图6c中所示的支承压力分布32对应于如在图4中示出的向后倾斜的坐姿20a。盆骨旋转角度β在此约为32°。支承压力分布32如先前支承压力分布30和31示出峰值就坐压力36e、36f，所述峰值就坐压力由坐骨结节21施加。此外，可见峰值就坐压力37b，该峰值就坐压力通过尾骨或者骶骨22、23施加。

[0137] 在图6d中又示出支承压力分布33，所述支承压力分布对应于在盆骨旋转角度β约为45°情况下的向后倾斜的坐姿。由坐骨结节21发出的峰值就坐压力36g、36h相对于在图6b和6c中的支承压力分布31、32在其强度方面降低并且向前朝向更高的盆骨旋转角度β位移。而通过尾骨或者骶骨22、23施加的峰值就坐压力37c围绕45°点定位在盆骨中线38上。

[0138] 在图6e中示出支承压力分布34，所述支承压力分布对应于在图5中示出的平躺着的姿态20b。在此首先突出的是，支承压力分布34未示出由坐骨结节21施加的峰值就坐压力。而可看出占优势的、由人员的骶骨23施加的峰值就坐压力37d。盆骨旋转角度β在此约为90°。此外，在图6e中可看出，除了围绕盆骨的横向轴线的盆骨旋转角度β以外也可确认围绕身体的矢向轴线的盆骨旋转角度γ。在此，盆骨旋转角度γ表现为峰值就坐压力37d与盆骨中线38的偏差。

[0139] 在图6f中最终示支承压力分布35，所述支承压力分布对应于人员1在腰脊柱的脊柱前凸的弯曲越来越抬起的情况下平躺着的姿态。在此，发生盆骨的进一步的旋转，所述盆骨最终表现为盆骨旋转角度β超过90°。在具体的情况下，在支承压力分布35中可看出峰值支承压力37e，该峰值支承压力由骶骨23施加并且约位于盆骨旋转角度β为101°的位置上。此外，又可以将盆骨旋转角度γ确认为峰值支承压力37e与盆骨中线38的偏差。在盆骨旋转角度γ更大的情况下，盆骨越来越多地受载荷。

[0140] 盆骨和脊柱结构(2个坐骨结节、尾骨和骶骨)作为功能单元在接触力传递的情况下的纯运动学观察为了描述其在所有三个身体平面中的位置改变而允许在位形空间之内选择广义坐标，该坐标通过曼德尔布罗特集或者由此导出的几何关系来定义。盆骨中线38在此在图6a‑6f的支承压力分布30‑35中将盆骨旋转角度β定义为在支承压力传感器5或者5a上沿着直线的广义坐标。在首次测量如图6c中示出的、通过尾骨和骶骨22、23施加的峰值就坐压力37b时，盆骨旋转角度β的11.25°点的位置可以作为在峰值就坐压力37b与峰值就坐压力36e和36f的连接线之间的一半的线段被找到。在此，11.25°点关于坐骨结节的峰值就坐压力的个别位置(所述个别位置几何上在盆骨旋转角度区域β上保持恒定)表面上得出为解剖学规律性，其中，可以考虑偏差或者校正因素、例如根据性别、年龄、体重等。通过在探测峰值就坐压力37b的时刻确认11.25°点的位置和计算峰值就坐压力36e和36f的距离，因此可以计算盆骨旋转角度β沿着盆骨中线38的总体缩放，其中，0°点朝向更小的盆骨旋转角度β移动11.25°。在此，0°至11.25°的长度通过关系0.25×0.5×C来定义，其中，曼德尔布罗特集的基圆C的半径通过(通过峰值就坐压力36c、36d代表的)坐骨结节21的双倍距离算出并且代表总共90°的盆骨旋转角度β。只要进行借助3个峰值压力区域的缩放，则可以按照盆骨旋转角度β以可靠的方式要么综合考虑全部3个区域(向后倾斜的坐姿)、2个区域(竖直的就坐位置)要么考虑仅1个区域(躺倒位置)来分析实际支承压力分布，特别是例如硬度或/和传感器的安装位置可能显著影响压力传递或者压力探测。

[0141] 按照本发明的一种实施变型方案，方法200可以包含另一个用于校准实际姿态参数的步骤。在此，如果实际姿态参数例如是盆骨旋转角度β，则校准可以如在前一段中描述的那样通过首次识别向后倾斜的姿态20a(在首次测量由尾骨和骶骨的峰值就坐压力37a时)和导出11.25°点来进行。

[0142] 按照设备100、101、102的另一种实施变型方案，控制装置50同样可以构成为用于实施以上描述的步骤。

[0143] 此外，在图1中示出具有就坐面303和靠背302的座椅300，其中，座椅300具有设备100。在此，座位元件3集成在座椅300的就坐面303中，并且靠背元件2集成在靠背302中。

[0144] 按照图3，设备102作为座椅垫400示出，所述座椅垫可以在没有结构上的改变的情况下铺放在座椅500上。