JP2008067849A - 歩行器及び歩行器の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上体の力及び脚力がほとんどない利用者に対しても起立・着座支援が可能であり、且つ、利用者にとって違和感のない支援が可能である歩行器を提供する。
【解決手段】キャスター４を有する歩行器本体２と、歩行器本体２に支持された起立・着座支援部１０とを備え、起立・着座支援部１０は、利用者の上半身を預けることができるパッド部１７を有し、パッド部１７が前後方向及び上下方向に前後用減速モータＭ１及び上下用減速モータＭ２の駆動力で移動できると共に、パッド部１７の傾斜が傾斜用減速モータＭ３の駆動力で変更できるよう構成された。
【選択図】図１

Description

本発明は、座っている利用者が起きあがる際の起立支援機能と、立っている利用者が座る際の着座支援機能とを備えた歩行器及び歩行器の制御方法に関する。

歩行器は、脚力の衰えた高齢者や負傷者が脚力を腕の力で補うことによって歩行を可能とする機器であり、福祉施設や病院などで広く使用されている。脚力の衰えの激しい高齢者や負傷者が歩行器を使って歩行する際の問題として、歩行のために座っている状態から立ちる動作や、歩行後に立っている姿勢から座る動作ができない場合がある。そこで、起立支援機能と着座支援機能を備えた歩行器が従来より種々提案されている（特許文献１〜３参照）。

特許文献１に開示された歩行器は、歩行器本体に上下方向に伸縮自在な昇降筒を有し、この昇降筒に肘載置台が固定されている。利用者が両肘を肘固定台に載せ、昇降筒を上下動させることによって起立支援・着座支援を行うものである。

特許文献２に開示された歩行器は、前傾・後傾動作ができるベース部を有し、このベース部に取っ手と体幹支持部が設けられている。利用者が取っ手を手で握持し、且つ、体幹支持部で上体を保持した上体とし、この上体でベース部を前傾させたり、後傾させたりすることによって起立支援・着座支援を行うものである。

特許文献３に開示された歩行器は、使用者が足置きに足を載せると下降する膝受けを有する。利用者は、足置きに足を乗せ、下降した膝受けで膝を支持することによって起立・着座支援を行うものである。
特開２００３−１０２７９５号公報 特許第２７１４６１７号公報 特開２００４−８７２７号公報

しかしながら、特許文献１の歩行器では、利用者が両腕のみで体重を保持する必要があるため、上体が頑健な利用者でないと使用が難しい。又、肘固定台が直線上の軌跡でしか移動せず、健常者が立ち上がったり、座ったりする際の本来の姿勢移動と異なるため、利用者にとって違和感のある支援となる。

特許文献２の歩行器では、利用者が腕力のみならず相当程度の脚力も使用することになるため、脚力が相当程度ある利用者でないと使用が困難である。

特許文献３の歩行器では、通常の歩行器と比較して起立時と着座時に単に膝を支持する膝受けを有するのみであり、相当程度の腕力と脚力がないと使用が困難である。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、上体の力及び脚力がほとんどない利用者に対しても起立・着座支援が可能であり、且つ、利用者にとって違和感のない支援が可能である歩行器及び歩行器の制御方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、キャスターを有する歩行器本体と、前記歩行器本体に支持された起立・着座支援部とを備え、前記起立・着座支援部は、利用者の上半身を預けることができるパッド部を有し、前記パッド部が前後方向及び上下方向に駆動源の駆動力で移動できると共に、前記パッド部の傾斜が駆動源の駆動力で変更できるよう構成されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の歩行器であって、前記パッド部は、人間の背中形状であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の歩行器であって、前記パッド部の両側には、一対の脇支持部が設けられたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３記載の歩行器であって、前記起立・着座支援部は、前記歩行器本体に着脱自在に設けられたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４記載の歩行器であって、前記起立・着座支援部は、４つのリンク部材が平行四辺形状に連結された４リンク機構を有し、前記４リンク機構の一つの連結部が移動しないベース関節部として構成され、ベース関節部の対角線上に位置する自由端関節部に一端が連結されたリンク部材の他端に前記パッド部が支持されたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５記載の歩行器であって、前記駆動源は、前記ベース関節部を支点として一方のリンク部材を回転させる前後用減速モータと、前記ベース関節部を支点として他方のリンク部材を回転させる上下用減速モータと、前記パッド部を前記リンク機構に対して回転させる傾斜用減速モータとから構成されたことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６記載の歩行器であって、前記パッド部の前後移動は、利用者の足の接地点近傍を中心に回転させることによって行うことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項６又は請求項７記載の歩行器であって、前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータは、所望の軌跡に沿って移動するようサーボ制御されたことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項６〜請求項８記載の歩行器であって、前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータは、逆動性の無いものであることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項６〜請求項９記載の歩行器であって、前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータは、直流電源からの電流を正逆方向に選択的に切り換え可能な各駆動回路によってそれぞれ駆動されたことを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項６〜１０記載の歩行器であって、起立支援モードと着座支援モードを選択できる支援選択操作部を有し、前記支援選択操作部によって各モードが選択されると、前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータの各駆動回路をシーケンス制御して起立支援動作と着座支援動作を選択的に行わせたことを特徴とする。

請求項１２の発明は、利用者の上半身を預けることができるパッド部と、前記パッド部を前後方向に移動する前後用駆動源と、前記パッド部を上下方向に移動する上下用駆動源と、前記パッド部の傾斜方向を変更する傾斜用駆動源とを有する起立・着座支援部を備え、起立支援時には、先ず、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源を駆動してパッド部を座った利用者の上半身にあてがう位置とし、次に、前記上下用駆動源を駆動して前記パッド部を少し上方に移動して利用者が少し腰を浮かせる状態とし、次に、前後用駆動源を駆動して前記パッド部を前方に移動して利用者の重心が足接地点の真上に来るようにし、次に、前記上下用駆動源を駆動して前記パッド部を上方に移動して利用者を立ち上がらせると共に前記傾斜用駆動源を駆動して前記パッド部の前傾を緩い方向に戻すよう制御することを特徴とする。

請求項１３の発明は、利用者の上半身を預けることができるパッド部と、前記パッド部を前後方向に移動する前後用駆動源と、前記パッド部を上下方向に移動する上下用駆動源と、前記パッド部の傾斜方向を変更する傾斜用駆動源と、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記易者用駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記パッド部が利用者の体形・身体条件に適合した軌道に沿って移動するように各駆動源の回転角度を時間の関数として記憶し、利用者の起立支援及び着座支援の所望の軌道情報を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部が生成する軌跡情報値が入力されると、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源に付設された各回転角度・速度検出器からのフィードバック情報を利用して前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源を軌跡情報に基づいて駆動するサーブ制御部とを備えたことを特徴する。

請求項１４の発明は、利用者の上半身を預けることができるパッド部と、前記パッド部を前後方向に移動する前後用駆動源と、前記パッド部を上下方向に移動する上下用駆動源と、前記パッド部の傾斜方向を変更する傾斜用駆動源と、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記易者用駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記パッド部が利用者の体形・身体条件に適合した軌道に沿って移動するように各駆動源の回転角度を時間の関数として記憶し、利用者の起立支援及び着座支援の所望の軌道情報を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部が生成する軌跡情報値が入力されると、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源に付設された各回転角度・速度検出器からのフィードバック情報を利用して前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源を軌跡情報に基づいて駆動するサーブ制御部とを備え、前記サーボ制御部は、各駆動源に付設した前記回転角度・速度検出器からフィードバックされる回転角度・速度情報を利用して、各駆動源の回転角度を、前記軌道生成部が与える目標軌道に一致するよう制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、利用者がパッド部に上体を預ける姿勢となり、この姿勢の状態でパッド部が移動することによって利用者を立ち上がり姿勢や着座姿勢に移行させるため、利用者は、上体の力及び脚力をほとんど使わない。従って、上体の力及び脚力がほとんどない利用者に対しても起立・着座支援が可能である。又、パッド部を前後方向及び上下方向に移動できると共にパッド部の傾斜角度を変更できるため、健常者が立ち上がったり、座ったりする動作に近い動作によって起立・着座支援ができ、利用者にとって違和感のない支援が可能である。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、利用者は人間の背中におぶさって支援を受けているような状態となるため、安心感のある支援を提供できる。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、利用者が脇の下も支えてもらった状態で支援を受けるため、更に安心感のある支援を提供できる。

請求項４の発明によれば、起立・着座支援機能がない歩行器に変更でき、又、歩行器本体の交換が容易であるため、利用者の利便性が向上する。

請求項５の発明によれば、基部に据え付けた駆動源の回転のみで４リンク機構の平行四辺形の形状を変化させることができ、それによってパッド部の上下方向及び前後方向の移動が実現できる。

請求項６の発明によれば、パッド部の上下移動、パッド部の前後移動、パッド部の傾斜角度を別個独立に移動することができるため、利用者の体形、身体条件に合わせたパッド部の移動が可能である。

請求項７の発明によれば、パッド部の前後移動が足の接地点近傍を中心とする回転となり、簡単な操作で利用者の重心が足の接地点の真上に来るようにできるため、最適な立ち姿勢に支援できる。

請求項８の発明によれば、利用者の体形、身体条件に合わせてパッド部を所望の軌跡に沿って移動させることができるため、質の高い支援が可能である。

請求項９の発明によれば、各減速モータの駆動によって任意の位置及び姿勢とされたパッド部を当該位置及び当該姿勢に保つための保持手段が必要ない。

請求項１０の発明によれば、歩行器を単一の直流電源で駆動できる。

請求項１１の発明によれば、利用者は支援選択操作部で支援内容を選択するだけで、パッド部が所望の軌跡に沿って移動する。従って、簡単な操作のみで利用者の身体条件に適合した支援が可能である。

請求項１２の発明によれば、健常者が立ち上がったり、座ったりする動作に近い動作によって起立・着座支援ができ、利用者にとって違和感のない支援が可能である。

請求項１３の発明によれば、利用者の体形、パッド部を利用者の体形・身体条件に適合するよう自由に移動させることができ、しかも、パッド部の前後移動、上下移動及び傾斜角の変更がフィードバック制御によって正確にできるため、非常に質の高い支援が可能である。

請求項１４の発明によれば、利用者の体形、パッド部を利用者の体形・身体条件に適合するよう自由に移動させることができ、しかも、パッド部の前後移動、上下移動及び傾斜角の変更がフィードバック制御によって正確にできるため、非常に質の高い支援が可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の一実施の形態を示し、図１は歩行器の斜視図、図２は起立・着座支援部を取り外した歩行器の斜視図、図３は各減速モータの駆動回路図、図４〜図９はそれぞれ起立支援過程の歩行器の側面図である。

図１に示すように、歩行器１は、歩行器本体２と歩行器本体２に着脱自在に取り付けされた起立・着座支援部１０とから構成されている。

歩行器本体２は、Ｕ字状に折曲された水平フレーム３と、この水平フレーム３の下面の前後左右４箇所に固定された４つのキャスター４と、前記水平フレーム３の前部より上方に立設された左右一対の立設フレーム５，５と、各立設フレーム５，５の上端部に固定され、後方の水平方向に向かってそれぞれ配置された一対の取っ手部６，６ととから構成されている。一対の取っ手部６，６の高さ位置は、利用者Ｕが起立し、腕を下方に垂らした際の手の位置に設定されている。

起立・着座支援部１０は、水平フレーム３に沿って前方を囲むように配置された前方保護プレート１１を有する。この前方保護フレーム１１の両端には柱状ブロック１１ａ，１１ａが固定され、この一対の柱状ブロック１１ａ，１１ａと一対の立設フレーム５，５の柱状ブロック５ａ，５ａがネジ止めによって固定されている。つまり、起立・着座支援部１０は、歩行器本体２に着脱自在に設けられており、双方の柱状ブロック１１ａ，１１ａ，５ａ，５ａ間のネジ止めを取り外すことによって、図２に示すように起立・着座支援部１０を歩行器本体２から取り外すことができる。

起立・着座支援部１０は、前方保護プレート１１にそれぞれ固定され、同軸上に駆動軸（図示せず），（図示せず）が配置された前後用減速モータＭ１及び前後用減速モータＭ２と、前後用減速モータＭ１の駆動軸（図示せず）に一端が固定された第１リンク部材１３と、上下用減速モータＭ２の駆動軸（図示せず）に一端が固定された第２リンク部材１４と、この第２リンク部材１４の他端に一端が連結され、第１リンク部材１３に平行に配置された第３リンク部材１５と、この第３リンク部材１５の他端に連結され、第２リンク１４に平行に配置され、且つ、中間位置に第１リンク部材１３の他端が連結された第４リンク部材１６と、この第４リンク部材１６の他端に連結されたパッド部１７と、このパッド部１７と第４リンク部材１６との連結軸を駆動軸（図示せず）とし、パッド部１６の傾斜角を可変する傾斜用減速モータＭ３とから構成されている。

起立・着座支援部１０は、第１〜第４リンク部材１３〜１６からなる４本のリンク部材が平行四辺形状に連結された４リンク機構Ｒ１を有し、４リンク機構Ｒ１は互いに対向配置されたリンク部材同士が平行状態を保持しつつ移動する。そして、４リンク機構Ｒ１の一つの連結部である駆動軸（図示せず），（図示せず）が移動しないベース関節部Ｏ１として構成され、ベース関節部Ｏ１の対角線上に位置する連結部が自由端関節部Ｏ２として構成されている。この自由端関節部Ｏ２に一端が連結された第４リンク部材１６の他端にパッド部１７が支持されている。

起立・着座支援部１０の駆動源は、上記した３個の減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３から成り、３個の減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、パッド部１７の前後移動、パッド部１７の上下移動、パッド部１７の傾斜角度の変更をそれぞれ担当する。具体的には、前後用減速モータＭ１は、ベース関節部Ｏ１を支点として第１リンク部材１３をＡ矢印方向に揺動し、これによってパッド部１７が前後方向に移動する。上下用減速モータＭ２は、ベース関節部Ｏ１を支点として第２リンク部材１４をＢ矢印方向に揺動し、これによってパッド部１７が上下方向に移動する。傾斜用減速モータＭ３は、駆動軸８をＣ矢印方向に回転し、これによって第４リンク部材１６に対するパッド部１７の転角度を変更する。

又、各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、内部に減速機構を内蔵する直流モータであり、減速機構は逆動性の無い構造となっている。

パッド部１７は、その後面側に人間の背中形状部１７ａを有し、利用者Ｕは人間におぶさっている状態で上半身を預けることができる。パッド部１７の両側には、利用者Ｕが脇の下を入れることができる一対の脇支持部１８，１８が設けられている。パッド部１７の前面には、パッド部１７を抱え込むようにした状態で握持できる一対の取っ手部１９，１９が設けられている。

次に、上記した各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動回路２０を説明する。図３に示すように、各駆動回路２０は、同一構成であり、直流電源２１のプラス側が導かれたａ端子と直流電源２１のマイナス側が導かれたｂ端子とを選択端子とする第１リレーＲＬ１と第２リレーＲＬ２とを有し、双方のリレーＲＬ１，ＲＬ２の共通端子ｃ間に減速モータＭ１（又はＭ２又はＭ３）が接続されている。各リレーＲＬ１，ＲＬ２は、リレー入力がオフ状態では、図３に示すようにａ端子を選択し、リレー入力がオン状態ではｂ端子をそれぞれ選択するようになっている。尚、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、印加電圧を調整するための抵抗である。

つまり、リレー入力がオフ状態では、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２は、図３に示すように、共にａ端子を選択するため、減速モータＭ１（又はＭ２又はＭ３）は停止状態である。第１リレーＲＬ１にオン入力されると、第１リレーＲＬ１がｂ端子を選択するため、減速モータＭ１（又はＭ２又はＭ３）にＤ１方向の電流が流れて正転駆動される。第２リレーＲＬ２にオン入力されると、第２リレーＲＬ２がｂ端子を選択し、減速モータＭ１（又はＭ２又はＭ３）にＤ２方向の電流が流れて逆転駆動される。

次に、座った状態の利用者Ｕに対し起立支援を行う場合を説明する。パッド部１７を座った利用者Ｕに対してあてがう位置とする。利用者Ｕは、図４に示すように、上体を前傾させ、脇の下に一対の脇支持部１８，１８を挿入し、且つ、手で一対の取っ手部１９，１９を握持する（座り状態）。

次に、上下用減速モータＭ２の駆動によって第２リンク部材１４を図４のＥ矢印方向に揺動し、パッド部１７の位置を少し上方に移動する。これにより、図５に示すように、利用者Ｕを座っていた場所より少し腰を浮かせた状態とする（中腰状態）。

次に、前後用減速モータＭ１の駆動によって第１リンク部材１３を図５のＦ矢印方向に揺動し、パッド部１７の位置を前方に移動する。これによって、図６に示すように、利用者Ｕの重心が足接地点の真上に来るようにする（前傾状態）。

次に、上下用減速モータＭ２の駆動によって第２リンク部材１４を図６のＥ矢印方向に揺動し、パッド部１７の位置を上方に移動する。又、パッド部１７の上昇過程に際して、傾斜用減速モータＭ３の駆動によってパッド部１７をＧ矢印方向に移動し、パッド部１７の前傾を緩い方向に戻す。これによって、図７に示すように、利用者Ｕの上体を徐々に起こしつつ利用者を立ち上がらせる（立ち状態）。

このようにして立ち上がった利用者Ｕは、図８に示すように、パッド部１７に上体を預け、且つ、手を起立・着座支援部１０の取っ手部１９，１９から歩行器本体２の取っ手部６，６に持ち替えて歩行を行う。つまり、利用者Ｕの体重を脚以外の腹・胸部及び腕で分担させて歩行を行う。

ここで、利用者Ｕの身体状況や疲労度によりそれらの分担割合を調整できる。つまり、脚と腹・胸部の間の荷重の分担は、パッド部１７の設定高さにより調整できる。胸部（脇の下）と腹部の荷重分担は、パッド部１７の傾斜角度によって調整できる。又、利用者Ｕの上体は、腹部と胸（脇の下）でパッド部１７に固定されるので、両手はフリーの状態にすることができる。

また、図９に示すように、利用者Ｕは、パッド部１７を使用しないで、歩行器本体２の取っ手部６，６を手で掴んだ状態で歩行を行うこともできる。つまり、通常の歩行器のように体重を脚以外の腕にのみ分担させて歩行を行う。この場合には、図９に示すように、パッド部１７が邪魔にならないように前方に収縮させた状態とすることが好ましい。

立ち上がった状態の利用者Ｕに対し着座支援を行う場合には、上記起立支援とほぼ逆の手順で行えば良い。

上記した起立・着座支援動作にあって、図４の座り状態、図５の中腰状態、図６の前傾状態、図７の立ち状態のパッド部１７の前後・上下位置及び傾斜位置、つまり、各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転位置をサーボ機構を用いて任意の位置に設定して制御するようにしても良い。このようにサーボ制御すれば、利用者Ｕの身体条件に合わせた支援が可能である。

以上、この実施の形態によれば、利用者Ｕがパッド部１７に上体を預ける姿勢となり、この姿勢の上体でパッド部１７が移動することによって利用者Ｕを立ち上がり姿勢や着座姿勢に移行させるため、利用者Ｕは、上体の力及び脚力をほとんど使わない。従って、上体の力及び脚力がほとんどない利用者に対しても起立・着座支援が可能である。又、パッド部１７を前後方向及び上下方向に移動できると共にパッド部１７の傾斜角度を変更できるため、健常者が立ち上がったり、座ったりする動作に近い動作によって起立・着座支援ができ、利用者にとって違和感のない支援が可能である。

この実施の形態では、パッド部１７は、人間の背中形状部１７ａを有する。従って、利用者Ｕは人間の背中におぶさって支援を受けているような状態となるため、安心感のある支援を提供できる。

この実施の形態では、パッド部１７の両側には、利用者Ｕが脇の下を入れることができる一対の脇支持部１８，１８が設けられている。従って、利用者Ｕは脇の下を支えてもらっている状態で支援を受けるため、更に安心感のある支援を提供できる。

この実施の形態では、起立・着座支援部１０は、歩行器本体２に着脱自在に設けられている。従って、図２に示すように、起立・着座支援機能がない歩行器に変更でき、又、歩行器本体２の交換が可能であるため、利用者Ｕの利便性が向上する。

この実施の形態では、起立・着座支援部１０は、４つのリンク部材１３〜１６が平行四辺形状に連結された４リンク機構Ｒ１を有し、４リンク機構Ｒ１の一つの連結部が移動しないベース関節部Ｏ１として構成され、ベース関節部Ｏ１の対角線上に位置する自由端関節部Ｏ２に一端が連結された第４リンク部材１６の他端にパッド部１７が支持されている。従って、４リンク機構Ｒ１の平行四辺形の形状を変化させることによってパッド部１７の上下方向及び前後方向の移動が実現できる。

この実施の形態では、駆動源は、ベース関節部Ｏ１を支点として第１リンク部材１３を回転させる前後用減速モータＭ１と、ベース関節部Ｏ１を支点として第２リンク部材１４を回転させる上下用減速モータＭ２と、パッド部１７をリンク機構Ｒ１に対して回転させる傾斜用減速モータＭ３とから構成されている。従って、パッド部１７の上下移動、パッド部１７の前後移動、パッド部１７の傾斜角度を別個独立に移動することができるため、利用者Ｕの体形、身体条件に合わせたパッド部１７の移動が可能である。

この実施の形態では、パッド部１７の前後移動は、利用者Ｕの足の接地点近傍を中心に回転させることによって行うようになっている。従って、簡単な操作で利用者Ｕの重心が足の接地点の真上に来るようにできるため、最適な立ち姿勢に支援できる。

この実施の形態にあって、前後用減速モータＭ１、上下用減速モータＭ２及び傾斜用減速モータＭ３は、所望の軌跡に沿って移動させるべくサーボ制御することができる。このようにサーボ制御すれば、利用者の体形、身体条件に合わせてパッド部１７を所望の軌跡に沿って移動させることができるため、質の高い支援が可能である。

この実施の形態では、前後用減速モータＭ１、上下用減速モータＭ２及び傾斜用減速モータＭ３は、逆動性の無い構造である。従って、各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動によって任意の位置及び姿勢とされたパッド部１７を、当該位置及び当該姿勢に保つための保持手段が必要ない。

この実施の形態では、前後用減速モータＭ１、上下用減速モータＭ２及び傾斜用減速モータＭ３は、直流電源２１からの電流を正逆方向に選択的に切り換え可能な各駆動回路２０によってそれぞれ駆動されている。従って、歩行器１を直流電源２１で駆動できる。

以上の実施の形態において、起立・着座支援の操作は、利用者Ｕが３つの減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の各リレーＲＬ１，ＲＬ２のオンオフによって行うことができる。この操作は、介助者が行っても良い。

図１０及び図１１は上記実施の形態に係る歩行器の制御方法の第１変形例を示し、この第１変形例では歩行器の起立・着座支援部をシーケンス制御によって行う。

図１０に示すように、歩行器は、支援選択操作部３０と、この支援選択操作部３０の出力が導かれる制御部３１と、この制御部３１によって制御される３つの駆動回路２０，２０，２０と、この各駆動回路２０によって駆動される前後用減速モータ（前後用駆動源）Ｍ１、上下用減速モータ（上下用駆動源）Ｍ２及び傾斜用減速モータ（傾斜用駆動源）Ｍ３と、各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３に付設された７つのリミットスイッチ３２−１，３２−２，３３−１，３３−２，３３−３，３４−１，３４−２とを備えている。

支援選択操作部３０は、歩行器の利用者が容易に操作できる位置に設けられている。支援選択操作部３０は、スタンドアップボタン３０ａとシットダウンボタン３０ａを有する。スタンドアップボタン３０ａを押下することによって起立支援モードを選択できる。シットダウンボタン３０ｂを押下することによって着座支援モードを選択できる。

制御部３１は、図１１に示す姿勢情報に基づいて３つの駆動回路２０，２０，２０を制御する。図１１の姿勢情報は、利用者の支援姿勢を座り状態（図４参照）、中腰状態（図５参照）、前傾状態（図６参照）、立ち状態（図７参照）に区分し、それぞれの状態に対応する各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の駆動軸の回転角θ_１１〜θ_３２の情報である。これらの数値は、各利用者の身体条件によって定まるパラメータである。制御部３１の制御内容は、下記に詳説する。

各駆動回路２０は、上記した実施の形態のもの（図３参照）と同一構成であり、制御回路３１からの第１リレーＲＬ１と第２リレーＲＬ２へのオン・オフ入力制御によって制御される。

各リミットスイッチ３２−１，３２−２，３３−１，３３−２，３３−３，３４−１，３４−２は、各減速モータ２０の駆動軸の回転角が上記した数値θ_１１〜θ_３２となると、「０」から「１」に変化し、この出力情報Ｓ１１〜Ｓ３２が制御部３１に出力される。

次に、制御部３１の制御内容を説明する。制御部３１は、各駆動回路２０の第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を次の論理式に従って制御することによって起立・着座支援動作を実行する。

前後用減速モータＭ１については、ＲＬ１＝（−Ｓ_１２）∩Ｓ_２２∩Ｓ_ｔａ、ＲＬ２＝Ｓ_１１∩（−Ｓ_２２）∩Ｓ_ｉｔの論理式で制御する。

上下用減速モータＭ２については、ＲＬ１＝｛（−Ｓ_１２）∩（−Ｓ_２２）∩Ｓ_ｔａ｝∪｛Ｓ_１２∩Ｓ_２２∩（−Ｓ_２３）∩Ｓ_ｔａ｝、ＲＬ２＝｛（−Ｓ_１１）∩Ｓ_２１∩Ｓ_ｉｔ｝∪｛Ｓ_１２∩Ｓ_２２∩Ｓ_ｉｔ｝の論理式で制御する。

傾斜用減速モータＭ３については、ＲＬ１＝Ｓ_１２∩（−Ｓ_３２）∩Ｓ_ｔａ、ＲＬ２＝Ｓ_３１∩Ｓ_ｉｔの論理式で制御する。

ここで、「∩」は論理積、「∪」は論理和であり、（−Ｓ）は「Ｓ」の否定であり、第１リレーＲＬ１、第２リレーＲＬ２が「１」のときにオン信号を出力することを意味する。Ｓ_ｔａ、Ｓ_ｉｔはスタンドアップボタン３０ａ、シットダウンボタン３０ｂが押下されたときに「１」となる。

スタンドアップボタン３０ａが押下されて起立支援モードが選択された場合を例に具体的に説明する。座り状態（Ｓ_１１〜Ｓ_３２＝０）でスタンドアップボタン３０ａが押下されると（Ｓ_ｔａ＝１）、上下用減速モータＭ２用の駆動回路２０の第１リレーＲＬ１がオンとなり、中腰状態（Ｓ_２２＝０）となったところでオフとなる。ここで、前後用減速モータＭ１用の駆動回路２０の第１リレーＲＬ１がオンになり、前傾状態（Ｓ_１２＝０）でオフとなる。ここで、再び上下用減速モータＭ２の駆動回路２０の第１リレーＲＬ１がオンとなり、立ち状態（−Ｓ_２３＝０）でオフとなる。前傾状態では、同時に傾斜用モータＭ３用の駆動回路２０の第１リレーＲＬ１がオンとなり、立ち状態（−Ｓ_３２＝０）でオフとなる。以上により、起立・着座支援部は、θ_１２、θ_２３、θ_３２の立ち状態に達する。尚、シットダウンボタン３０ｂが押下されて着座支援モードが選択された場合には、Ｓ_ｉｔ＝１として各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３をシーケンス制御する。

以上説明したように、第１変形例では、起立支援モードと着座支援モードに選択できる支援選択操作部３０を有し、支援選択操作部３０によって各モードを選択すると、前後用減速モータＭ１、上下用減速モータＭ２及び傾斜用減速モータＭ３の各駆動回路２０をシーケンス制御して起立支援動作と着座支援動作を選択的に行わせる。従って、利用者は支援選択操作部３０で支援内容を選択するだけで、パッド部を所望の軌跡に沿って移動する。従って、簡単な操作のみで利用者の身体条件に適合した支援が可能である。

図１２は上記実施の形態に係わる歩行器の歩行方法の第２変形例を示す。この第２変形例では歩行器の起立・着座支援部を高精度のサーボ制御で行う。つまり、上記実施の形態では減速モータのオンオフ制御を基本としているが、この実施の形態では利用者の体形、身体条件に合わせてパッド部を更に高い精度で所望の軌道に沿って移動させるものである。以下、説明する。

図１２に示すように、歩行器は、支援選択操作部４０と、この支援選択操作部４０の出力が導かれる制御部５０と、制御部５０によって駆動制御される前後用減速モータ（前後用駆動源）Ｍ１、上下用減速モータ（上下用駆動源）Ｍ２及び傾斜用減速モータ（傾斜用駆動源）Ｍ３とを備えている。

支援選択操作部４０は、前記第１変形例と同様に、スタンドアップボタン４０ａとシットダウンボタン４０ａを有する。スタンドアップボタン４０ａを押下することによって起立支援モードを選択できる。シットダウンボタン４０ｂを押下することによって着座支援モードを選択できる。

制御部５０は、パッド部が利用者の体形・身体条件に適合した軌道に沿って移動するように各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転角度を時間の関数として記憶し、利用者の起立支援及び着座支援の所望の軌道情報を生成する軌道生成部４１と、この軌道生成部４１が生成する角度目標値が入力され、前後用減速モータＭ１、上下用減速モータＭ２及び傾斜用減速モータＭ３に付設された３つの回転角度・速度検出器４３，４４，４５からのフィードバック情報によって前後用減速モータＭ１、上下用減速モータＭ２及び傾斜用減速モータＭ３の駆動を制御するサーボ制御部４２，４２，４２とから構成されている。

そして、支援選択操作部４０のスタンドアップボタン４０ａが押下されると、軌道生成部４１は回転角度の目標軌道を時間の関数として各サーボ制御部４２，４２，４２に出力する。支援選択操作部４０のシットダウンボタン４０ｂが押下されると、軌道生成部４１は、回転角度の目標軌道を時間的に逆向きとした時間の関数として各サーボ制御部４２，４２，４２に出力する。

各サーボ制御部４２，４２，４２は、減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３に付設した回転角度・速度検出器４３，４４，４５からフィードバックされる回転角度・速度情報を利用して、各減速モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転角度を、軌道生成部４１が与える目標軌道に一致するよう制御する。

この第２変形例によれば、利用者の体形、パッド部を利用者の体形・身体条件に適合するよう自由に移動させることができ、しかも、パッド部の前後移動、上下移動及び傾斜角の変更がフィードバック制御によって正確にできるため、非常に質の高い支援が可能である。

本発明の一実施形態を示し、歩行器の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、起立・着座支援部を取り外した歩行器の斜視図である。 本発明の一実施の形態を示し、各減速モータの駆動回路図である。 本発明の一実施の形態を示し、起立支援過程中の座り状態の側面図である。 本発明の一実施の形態を示し、起立支援過程中の中腰状態の側面図である。 本発明の一実施の形態を示し、起立支援過程中の前傾状態の側面図である。 本発明の一実施の形態を示し、起立支援過程中の立ち状態の側面図である。 本発明の一実施の形態を示し、起立支援部を使った歩行状態の側面図である。 本発明の一実施の形態を示し、歩行器本体を使った歩行状態の側面図である。 歩行器の制御方法の第１変形例を示し、歩行器の概略回路ブロック図である。 歩行器の制御方法の第１変形例を示し、支援時の利用者の姿勢と各減速モータの回転角度との対応関係を示す図である。 歩行器の制御方法の第２変形例を示し、歩行器の概略回路ブロック図である。

符号の説明

１ 歩行器
２ 歩行器本体
４ キャスター
１０ 起立・着座支援部
１３ 第１リンク部材
１４ 第２リンク部材
１５ 第３リンク部材
１６ 第４リンク部材
１７ パッド部
１７ａ 背中形状部
１８ 脇支持部
２１ 直流電源
３０ 支援選択操作部
４１ 軌道生成部
４２ サーボ制御部
４３，４４，４５ 回転角度・速度検出器
５０ 制御部
Ｒ１ ４リンク機構
Ｍ１ 前後用減速モータ（駆動源、前後用駆動源）
Ｍ２ 上下用減速モータ（駆動源、上下用駆動源）
Ｍ３ 傾斜用減速モータ（駆動源、傾斜用駆動源）
Ｏ１ ベース関節部
Ｏ２ 自由端関節部
Ｕ 利用者

Claims (14)

1. キャスターを有する歩行器本体と、前記歩行器本体に支持された起立・着座支援部とを備え、
   前記起立・着座支援部は、利用者の上半身を預けることができるパッド部を有し、前記パッド部が前後方向及び上下方向に駆動源の駆動力で移動できると共に、前記パッド部の傾斜が駆動源の駆動力で変更できるよう構成されたことを特徴とする歩行器。
2. 請求項１記載の歩行器であって、
   前記パッド部は、人間の背中形状であることを特徴とする歩行器。
3. 請求項１又は請求項２記載の歩行器であって、
   前記パッド部の両側には、一対の脇支持部が設けられたことを特徴とする歩行器。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の歩行器であって、
   前記起立・着座支援部は、前記歩行器本体に着脱自在に設けられたことを特徴とする歩行器。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の歩行器であって、
   前記起立・着座支援部は、４つのリンク部材が平行四辺形状に連結された４リンク機構を有し、前記４リンク機構の一つの連結部が移動しないベース関節部として構成され、ベース関節部の対角線上に位置する自由端関節部に一端が連結されたリンク部材の他端に前記パッド部が支持されたことを特徴とする歩行器。
6. 請求項５記載の歩行器であって、
   前記駆動源は、前記ベース関節部を支点として一方のリンク部材を回転させる前後用減速モータと、前記ベース関節部を支点として他方のリンク部材を回転させる上下用減速モータと、前記パッド部を前記リンク機構に対して回転させる傾斜用減速モータとから構成されたことを特徴とする歩行器。
7. 請求項６記載の歩行器であって、
   前記パッド部の前後移動は、利用者の足の接地点近傍を中心に回転させることによって行うことを特徴とする歩行器。
8. 請求項６記載の歩行器であって、
   前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータは、所望の軌跡に沿って移動するようサーボ制御されたことを特徴とする歩行器。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の歩行器であって、
   前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータは、逆動性の無いものであることを特徴とする歩行器。
10. 請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の歩行器であって、
    前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータは、直流電源からの電流を正逆方向に選択的に切り換え可能な各駆動回路によってそれぞれ駆動されたことを特徴とする歩行器。
11. 請求項６〜１０のいずれか一項に記載のいずれか一項にの歩行器であって、
    起立支援モードと着座支援モードを選択できる支援選択操作部を有し、前記支援選択操作部によって各モードが選択されると、前記前後用減速モータ、前記上下用減速モータ及び前記傾斜用減速モータの各駆動回路をシーケンス制御して起立支援動作と着座支援動作を選択的に行わせたことを特徴とする歩行器。
12. 利用者の上半身を預けることができるパッド部と、前記パッド部を前後方向に移動する前後用駆動源と、前記パッド部を上下方向に移動する上下用駆動源と、前記パッド部の傾斜方向を変更する傾斜用駆動源と、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記易者用駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、起立支援モード時には、先ず、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源を駆動してパッド部を座った利用者の上半身にあてがう位置とし、次に、前記上下用駆動源を駆動して前記パッド部を少し上方に移動して利用者が少し腰を浮かせる状態とし、次に、前後用駆動源を駆動して前記パッド部を前方に移動して利用者の重心が足接地点の真上に来るようにし、次に、前記上下用駆動源を駆動して前記パッド部を上方に移動して利用者を立ち上がらせると共に前記傾斜用駆動源を駆動して前記パッド部の前傾を緩い方向に戻すよう制御し、
    着座支援モード時には、前記した起立支援時とほぼ逆の動作となるよう制御することを特徴とする歩行器の制御方法。
13. 利用者の上半身を預けることができるパッド部と、前記パッド部を前後方向に移動する前後用駆動源と、前記パッド部を上下方向に移動する上下用駆動源と、前記パッド部の傾斜方向を変更する傾斜用駆動源と、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記易者用駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記パッド部が利用者の体形・身体条件に適合した軌道に沿って移動するように各駆動源の回転角度を時間の関数として記憶し、利用者の起立支援及び着座支援の所望の軌道情報を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部が生成する軌跡情報値が入力されると、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源に付設された各回転角度・速度検出器からのフィードバック情報を利用して前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源を軌跡情報に基づいて駆動するサーブ制御部とを備えたことを特徴する歩行器。
14. 利用者の上半身を預けることができるパッド部と、前記パッド部を前後方向に移動する前後用駆動源と、前記パッド部を上下方向に移動する上下用駆動源と、前記パッド部の傾斜方向を変更する傾斜用駆動源と、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記易者用駆動源の駆動をそれぞれ制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記パッド部が利用者の体形・身体条件に適合した軌道に沿って移動するように各駆動源の回転角度を時間の関数として記憶し、利用者の起立支援及び着座支援の所望の軌道情報を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部が生成する軌跡情報値が入力されると、前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源に付設された各回転角度・速度検出器からのフィードバック情報を利用して前記前後用駆動源、前記上下用駆動源及び前記傾斜用駆動源を軌跡情報に基づいて駆動するサーブ制御部とを備え、
    前記サーボ制御部は、各駆動源に付設した前記回転角度・速度検出器からフィードバックされる回転角度・速度情報を利用して、各駆動源の回転角度を、前記軌道生成部が与える目標軌道に一致するよう制御することを特徴とする歩行器の制御方法。

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