JP2004195138A - 立ち上がり補助機構付き車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】立ち上がりの動作が容易にかつ安全に行える車椅子を安価に実現する。
【解決手段】車椅子の移動時には着座部１を水平配置状態とし、車椅子が停止し立ち上がろうとする場合、体重の重心移動により水平配置状態を傾斜配置状態に切り替えて容易に立ち上がり動作に移行できるように、フレーム３の前部でかつ下部近傍に回転軸１７を設けて着座部を回転可能となるように構成した。また、水平配置状態は車椅子の移動時には機械的ロック状態にあり、車椅子の停止時にロック状態を解除することにより、傾斜配置状態に切り替え可能とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車椅子に関し、特に立ち上がりが容易な車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超高齢者社会を向かえつつある現在、高齢者が生活し易い環境を整えることが重要な社会的課題である。一口に高齢者と言っても、寝たきりの痴呆老人から、若者と変わらない元気老人まで様々であるが、現在位置から多少離れた目的位置まで歩行して移動することが困難な高齢者が数多く存在する。このような高齢者用として車椅子がよく使用されるが、大別して人力で動かすタイプと電動タイプがある。しかし、いずれのタイプの場合も移動する機能に主眼が置かれ、ベット、便器等から車椅子あるいはその逆の乗り降りの動作に必要な立ち上がり機能に対して考慮はほとんど払われていない。車椅子の利用者にとって、車椅子からの乗り降り動作は、移動動作とともにほとんどの動作の元になるが、大抵の場合、利用者が苦労して乗り降りするか、介護人の補助の下に乗り降りするかであり、利用者の転倒による骨折、介護者の腰痛等を招く懸念がある。
【０００３】
車椅子からの乗り降り動作を補助する機能、主として座った状態から立ち上がる動作に関する従来の技術には以下のようなものがある。
【０００４】
車椅子利用者が用便等で車椅子で移動して起立する場合に自力で着座姿勢より起立姿勢をとることができることを目的とした起立用車椅子がある。そこにおいては、着座部はほぼ水平位置かあるいは垂直位置となるように、回動可能に設けられたリンク機構によってなされているが、利用者を着座姿勢より完全な起立状態とするため、複雑なリンク構造を使用せざるを得ず、高価となる欠点がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、車椅子ではないが、立ち上がり補助機能を備えた便器がある。用便後に楽に立ち上がることができるように、着座椅子の前部を回転中心として後部をスプリングで持ち上げるのみの機能であるので立ち上がり易さには限界がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−５６９号公報（第１−６頁、第４図、第５図）
【特許文献２】
特開２００１−２３８９１６号公報（第１−６頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
立ち上がりの動作が容易に行える車椅子を安価に実現するため、人間の立ち上がり動作のボディメカニックスを考慮し、かつ簡単な機構で立ち上がりを補助する補助具を具備した安価な車椅子を実現することに本発明の課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、人間が着座した状態から楽に立ち上がるためには前屈とともに体の重心を足の着地位置より前方向に移動することが必要である、を基本方針とするものである。
【０００９】
現在よく使用される車椅子は、パイプ等で組まれたフレーム構造体であり、その前部を左右に配置された２個の自在キャスターで、後部を左右に配置された２個の固定車輪で支持して移動可能とした車椅子が一般的であり、本発明においてもこの基本構造を採用する。なお固定車輪とはここではその車輪を回転自由に支持する軸がフレームに固定されていることを意味する。
【００１０】
しかし、利用者が座る着座部は、車椅子の移動時には楽な着座姿勢をとることができるように水平面に対してほぼ平行となるような水平配置状態とし、目的位置に到着し車椅子が停止後、立ち上がろうとする場合、利用者の体重の重心移動により着座部を水平配置状態より体の前方でかつ傾斜させた傾斜配置状態とすることにより、前述の基本方針を実現して、立ち上がり易い車椅子を安価に実現することが第１の目的である。
【００１１】
着座部の水平配置状態と前記傾斜配置状態はフレームの前部でかつ床に近い下部近傍に回転軸を設けて、着座部を回転可能とすることにより、極めて簡単な機構で両配置状態を切り替え可能として、安価に実現することが第２の目的である。
【００１２】
更に、水平配置状態に対して前記傾斜配置状態を１０ｃｍ〜３０ｃｍ前方にあり、１０度〜３０度傾斜となるように、フレームの回転軸の位置を選択することにより、簡単な機構で、立ち上がり易い車椅子を実現することが第３の目的である。
【００１３】
また、車椅子で移動中何かの都合で前かがみになり、体の重心が前方に移動した際、利用者の意に反して着座部が水平配置状態より傾斜配置状態になり、利用者が車椅子より落ちないように、車椅子の移動時には着座部は機械的ロック状態とした。車椅子の停止時に立ち上がろうとする場合には、このロック状態を解除することにより、前記傾斜配置状態に切り替え可能とした。このロック機構により安全で、立ち上がり易い車椅子を実現することが第４の目的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を電動車椅子に適用した場合の斜視図である。着座部１は野球場のベンチ等で利用される、背凭れのあるプラスチック製品である。着座部１はフレーム３で支持され、フレーム３は底板５を介して、その前部を前部車輪である自在キャスター７で左右を、またその後部を後部車輪である固定車輪９で左右を支持され、移動可能になっている。フレーム３の基本構造は、左右に配置された２枚の金属、プラスチックあるいは木製等の板１１、１３を複数のステム１５で固定した構造体である。フレーム３の上部に固定された固定具１０９（図２参照）を介して着座部１はフレーム３に固定される。フレーム３および着座部１は底板５に対して、回転軸１７を回転中心として回転可能となっている（これに関しては後で詳述する）。また、フレーム３の後部にあるロック機構１９により通常フレーム３は底板５に対して固定される。底板５の前部にはフットレスト２１、２３があり、後部には固定車輪９を駆動するモータや減速機が収容される駆動ユニット２５が配置される。
【００１５】
また、着座部１の両側には底板５にその底部を支持されるアームレスト３１があり、着座部１の背凭れ部の後部において、左右のアームレスト３１を繋ぐ形で、介護人がこの車椅子を押すための押し棒３３がある。ここで説明している車椅子は、電動のため普段はこの押し棒３３は必要ないが、電動機能が故障等した場合に、この押し棒３３を介護人は押して車椅子を移動する。
【００１６】
また、アームレストの前部にはコントロールボックス２７があり、利用者はコントロールボックス２７のジョイスティック２９により、前進、後進の速度制御および左右への操舵を行うことが出来る。コントロールボックス２７の出力は制御回路および駆動回路を介して駆動ユニットに入るが、これらに関しては既存の技術により実現できるので省賂し、また図でも描かれていない。
【００１７】
コントロールボックス２７の位置は、着座している利用者の手が容易に届き、ジョイステック２９を操作出来るところであれば、どこでもよく着座部１の前部であってもよく、また図では利用者にとって右側に配置したが、左側であってもよい。
【００１８】
図２は着座部１の動きを説明するための図である。図において破線で示される着座部１０１は水平配置状態を示しており、利用者が安定した着座をする際、尻のあたる部分がほぼ水平になるので水平配置状態と称す。これに対して、着座部１０３は傾斜配置状態を示しており、水平配置状態に対して図中Ａで示す距離だけ前方にあり、図中Ｂで示す角度だけ前方に傾いている。これは、着座部１を固定した板１１、１３の前部でかつ下部の近傍に回転軸１７を設けて、この軸を回転中心として回転可能な構造により実現される。
【００１９】
具体的には、Ａは１０ｃｍ〜３０ｃｍ、またＢは１０度〜３０度となるように回転軸の位置は決められている。なお、回転軸１７は、底板５に固定された軸受け３５（図１参照）により支持される。ＡとＢの関係は回転軸１７の位置が決まれば一対一で決まる。図１では回転軸１７を底板５より上側、すなわち着座部１側に設置した場合で示したが、ＡとＢの選定の自由度を増すために、回転軸１７を底板５より下側に設定してもよい。
【００２０】
また、フレーム３の上部に固定された固定具１０９の裏側の中央部分あるいはその附近にはスプリング１０５の一端が回転自由状態で固定され、他の一端は底板５に回転自由の状態で固定されている。利用者が車椅子から立ち上がろうとする場合、利用者が足を床につき、体を前屈にして、体重の重心を前方に移動すると、着座部１に作用する垂直方向の荷重が減少するため、スプリング１０５が体重に打ち勝って伸び、水平配置状態から傾斜配置状態への変換が行われる。スプリング１０５は１本の場合、着座部１の幅方向（着座した人には左右方向）に対してはほぼ中央部に設定するのが力のバランス的に好ましく、又２本を使用する場合は、着座部１の幅方向に対してほぼ均一に振り分けることが好ましい。
【００２１】
着座部１の傾斜配置状態の角度の上限は機械的なリミッターで制限する。これに限定されるものではないが、例えば図では鎖１０７を使用して制限する場合を示している。鎖１０７の一端はステム１５のひとつに結合され、他の一端は底板５に結合され、鎖１０７が伸びきった以上には着座部１は前方に倒れない。傾斜配置状態の角度はこの鎖１０７の長さの調整により行う。なお、図２においてはフットレスト２１，２３、アームレスト３１等は省略されている。
【００２２】
次にロック機構１９について図３で説明する。機械的なロックは、板１１、１３の後部に設けられた切り欠き２０１、２０３と爪２０５、２０７のかみ合いによってなされる。爪２０５、２０７は底板５（図１参照）に固定される軸受け２０９に支持される軸２１１にアーム２１３とともに固定される。すなわち、アーム２１３がその先端部に結合されるワイヤ２１５により、スプリング２１７の力に打ち勝って、矢印２１９で示される方向に引っ張られると、爪２０５、２０７は一体となって、矢印２２１の方向に回転する。ワイヤ２１５は人力あるいは電気的な力で引っ張られるが、この方法に関しては既存の技術で実現できるのでここでは省略する。この回転動作により、爪２０５、２０７が切り欠き２０１、２０３より外れると、着座部１は水平配置状態から傾斜配置状態に変換できる状態になる。
【００２３】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、傾斜配置状態から水平配置状態になる時にロック機構が働く様子を示す図である。図４（ａ）は、板１３が回転軸１７を中心に回転している傾斜配置状態を示しており、爪２０７と切り欠き２０３は完全に離れている。ワイヤ２１５はこの時弛緩状態にあり、スプリング２１７のばね力により、爪２０７は回転軸２１１に対し、反時計回りの限界位置にあることを示している。なおこの図において限界位置を決めるリミッターの機構は省略されている。板１３が矢印３０１で示す方向に移動し、その角部３０３が爪２０７の頭部３０５と接し、更にこの動きが進むと爪２０７は、矢印３０７で示す方向に動き始める。この動きが滑らかに進むように板１３の角３０３および爪２０７の頭部３０５には適度な丸味がつけられている。図４（ｃ）で示すように、板１３が水平配置状態になると、爪２０７と切り欠き２０３がかみ合い、ロック状態になる。このロック状態では、ワイヤ２１５は弛緩状態にあり、爪２０７はスプリング２１７の引っ張り力により反時計回りの方向に動こうとし、また板１３が傾斜配置状態に戻ろうとして爪２０７を押し上げても、切り欠き２０３と爪２０７の形状はセルフロックとなるような形状に工夫されているので、板１３は爪２０７を外さない限り傾斜配置状態には戻らない。
【００２４】
ここでは切り欠き２０３は板１３に直接設けたが、強度的に懸念される場合は、超硬金属等を噛み合い部分に接着、溶接、ねじ留め等の手段により適用すればよい。
【００２５】
次にフットレスト２１，２３の動きについて図５で説明する。フットレストは利用者が車椅子で移動中に足を乗せておく台であるが、立ち上がる際には、足を床に着けて立ち上がる必要がある。従って、立ち上がる際には、このフットレストが邪魔になるので、図中矢印４０１で示す方向に回転させ、着座部１の下側に退避させる。この退避は介護者が行ってもよいが、利用者が自分の足を使って行ってもよい。フットレスト２１，２３はそれぞれ独立に動くように設置されているので、両方の足を同時に持ち上げる必要なく、片側の足を使って一つづつ退避させることが可能になる。なお、フットレスト２１，２３は底板５に固定される軸受け３７に支持され回転する。
【００２６】
なお、フットレストの退避する方向は、ここで説明したように前後方向に限定されるものではなく、従来の折畳式の車椅子に一般に適用される左右に開く形体あっても一向に差し支えない。ただし、この場合は回転軸が車椅子の前方に突き出るので、食事等のため車椅子に座ったままで机に向かうと、回転軸が机の支柱等にぶつかり深く座れない欠点が生ずる。
【００２７】
以上の説明では、本発明を電動車椅子に適用した場合で説明したが、これに限定されるものではなく、人力で動かす車椅子に適用してもよいことは言うまでもない。
【００２８】
また、以上の説明では、本発明を４つの車輪で移動する電動車椅子に適用した場合で説明したが、これに限定されるものでなく、３つの車輪、あるいは４つ以上の車輪で移動する車椅子に適用してもよいことは言うまでもない。
【００２９】
また以上の説明では、フレームは２枚の板を複数のステムで結合した形状を基本構造とし、車輪はフレームに底板を介して固定されると説明したが、これに限定されるものではなく、従来よりよく利用されるパイプ等を組み合わせた構造であってもよい。この場合、ロック機構における切り欠きはパイプ構造体に設置等の工夫が必要になる。
【００３０】
また、前部車輪は自在キャスター、後部車輪は固定車輪の場合で説明したが、前部車輪を固定車輪とし、後部車輪を自在キャスターとしてもよい。
【００３１】
また、着座部１を動かすスプリングは、金属やセラミック製であってもよいが、空気圧や液体圧を利用したばねであってもよい。ただし、ダンピング付であることが望ましい。更に、油圧駆動等のアクティブ要素を用いてもよい。
【００３２】
また、アームレスト３１は、左右にあって、底板５に固定されていると説明したが、必ずしもこの必要はなく、着座部１に固定するようにしても、また左右のどちらか一方のみに設置しても、また設置しなくてもよい。それは、利用者の腕の状態によって決めるのがよい。全く設置しない場合には、コントロールボックス２７は着座部１に設置することになる。
【００３３】
また、着座部１はプラスティック製と説明したが、これに限定されるものではなく、金属製、木製等であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１によれば、水平配置状態と傾斜配置状態を体重の重心移動により切り替え可能としたので立ち上がり易い車椅子を実現できる。
【００３５】
請求項２によればフレームの前部でかつ下部近傍に回転軸を設けて前記着座部を回転可能とすることにより、前記水平配置状態と前記傾斜配置状態を単純な機構により切り替え可能としたので安価な車椅子を実現できる。
【００３６】
請求項３によれば前記水平配置状態に対して前記傾斜配置状態は１０ｃｍ〜３０ｃｍ前方にあり、１０度〜３０度傾斜するようにしたので、極めて立ち上がり易い車椅子を実現できる。
【００３７】
請求項４によれば水平配置状態は車椅子の移動時には機械的ロック状態にあり、車椅子の停止時にロック状態を解除することにより、傾斜配置状態に切り替え可能としたので、安全な立ち上がり車椅子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を電動車椅子に適用した実施例の斜視図
【図２】本発明の着座部の水平配置状態と傾斜配置状態を説明する図
【図３】本発明のロック機構の詳細を示す図
【図４】本発明のロック機構の動きを示すための図
【図５】本発明のフットレストの動きを説明するための図
【符号の説明】
１ 着座部
３ フレーム
５ 底板
７ 自在キャスター
９ 固定輪
１１ 板
１３ 板
１５ ステム
１７ 回転軸
１９ ロック機構
２１ フットレスト
２３ フットレスト
２５ 駆動ユニット
２７ コントロールボックス
２９ ジョイスティック
３１ アームレスト
３３ 押し棒
３５ フレームの軸受け
３７ フットレストの軸受け
１０１ 水平配置状態にある着座部
１０３ 傾斜配置状態にある着座部
１０５ スプリング
１０７ 鎖
１０９ 固定具
２０１ 切り欠き
２０３ 切り欠き
２０５ 爪
２０７ 爪
２０９ 軸受け
２１１ 軸
２１３ アーム
２１５ ワイヤ
２１７ スプリング
２１９ 引っ張り方向を示す矢印
２２１ 回転方向を示す矢印
３０１ 移動方向を示す矢印
３０３ 角
３０５ 頭部
３０７ 動きの方向を示す矢印
４０１ 回転方向を示す矢印

Claims (4)

1. 着座部を支持するフレームを複数の車輪で支持して移動可能とした車椅子において、
   前記着座部は、前記車椅子の移動時には楽な着座姿勢をとることができる水平配置状態とし、
   前記車椅子の停止時に立ち上がり動作に移行する時には立ち上がり易い姿勢をとることができる、前記水平配置状態に対して前方にありかつ傾斜させた傾斜配置状態とし、
   前記水平配置状態と前記傾斜配置状態を体重の重心移動により切り替え可能としたことを特徴とする立ち上がり補助機構付き車椅子
2. 前記フレームの前部でかつ下部近傍に回転軸を設けて前記着座部を回転可能とすることにより、前記水平配置状態と前記傾斜配置状態を切り替え可能としたことを特徴とする請求項１に記載の立ち上がり補助機構付き車椅子
3. 前記水平配置状態に対して前記傾斜配置状態は１０ｃｍ〜３０ｃｍ前方にあり、１０度〜３０度傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の立ち上がり補助機構付き車椅子
4. 前記水平配置状態は前記車椅子の移動時には機械的ロック状態にあり、前記車椅子の停止時に前記ロック状態を解除することにより、前記傾斜配置状態に切り替え可能としたことを特徴とする請求項１に記載の立ち上がり補助機構付き車椅子

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