JP2019034148A - 電動車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】トイレ使用時に正確な操作を必要とすることなく容易に便器に位置決めすることができると共に、トイレ内を必要最小限の移動範囲で旋回することができる。【解決手段】座面中央に開口部または切欠き部が形成された着座部と、回転軸上に着座部の右側重心がかかる第１駆動輪と、第１駆動輪を回転駆動する第１モータと、第１モータを覆うとともに第１駆動輪を軸支する第１フレームとを含む第１駆動ユニットと、回転軸上に着座部の左側重心がかかる第２駆動輪と、第２駆動輪を回転駆動する第２モータと、第２モータを覆うとともに第２駆動輪を軸支する第２フレームとを含む第２駆動ユニットと、第１モータおよび第２モータを制御する制御部と、を備え、着座部、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットは、開口部または切欠き部の下側に便器が位置するまで移動できる空間を形成し、制御部は、第１駆動輪および第２駆動輪のいずれか一方または両方が旋回中心となるように第１モータおよび第２モータを制御するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は電動車椅子に関し、例えばトイレ使用時に便器に正確に位置決め可能な電動車椅子に適用して好適なものである。

車椅子の利用者は、手すりが設置されているトイレでは、便器に対して直角の方向から車椅子を近付けることで、便器前で手すりを握って、立ち座り動作、乗り移り動作を行うことができるので、安全に移乗できる。しかしながら、手すりが設置されていないトイレでは、車椅子の利用者は、車椅子から便座への移乗は、著しく困難な作業となっている。

この点、車椅子の座席の直下に便器を設置し、座席を便器の蓋として併用する車椅子が開示されている（特許文献１参照）。この車椅子では、利用者が身体的苦痛を伴わずに容易に排便排尿することができる。

近年、便器に誘導して位置補正しながら連結でき、車椅子操作が困難な重度障害者でも利用者が排便排尿することができる電動車椅子が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００７−１１１１５５号公報 米国特許出願公開第２０１６／０００８１９１号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車椅子に便器が載置されることに利用者が抵抗感をもったり、排便排尿する際には車椅子が進入可能なトイレ（車椅子用のトイレ）を探して移動したりしなければならない問題がある。

また、特許文献２に記載の電動車椅子では、車椅子の座席の下部にバッテリやモータがそのまま付いているため、通常の車椅子よりもサイズが大きく、車椅子用のトイレと比べて走行幅の狭い一般のトイレに進入できなかったり、旋回して進入しなければならないトイレを利用できなかったりする問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、トイレ使用時に正確な操作を必要とすることなく容易に便器に位置決めすることができると共に、トイレ内を必要最小限の移動範囲で旋回可能な電動車椅子を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、座面中央に開口部または切欠き部が形成された着座部と、回転軸上に前記着座部の右側重心がかかる第１駆動輪と、前記第１駆動輪を回転駆動する第１モータと、前記第１モータを覆うとともに前記第１駆動輪を軸支する第１フレームとを含む第１駆動ユニットと、回転軸上に前記着座部の左側重心がかかる第２駆動輪と、前記第２駆動輪を回転駆動する第２モータと、前記第２モータを覆うとともに前記第２駆動輪を軸支する第２フレームとを含む第２駆動ユニットと、前記第１モータおよび前記第２モータを制御する制御部と、を備え、前記着座部、前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットは、前記開口部または前記切欠き部の下側に便器が位置するまで移動できる空間を形成し、前記制御部は、前記第１駆動輪および前記第２駆動輪のいずれか一方または両方が旋回中心となるように前記第１モータおよび前記第２モータを制御するようにした。

この結果、電動車椅子は、例えば、利用者の着座時の重心がかかる第１駆動輪および第２駆動輪のいずれか一方または両方を基準としてトイレ内を必要最小限の移動範囲で旋回したり、便器を跨ぐように移動したりして開口部または切欠き部の下側に当該便器を位置させることができる。

また本発明においては、第１フレームおよび第２フレームに取り付けられ、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットを部分的に支持するとともに、一対の前輪を回転自在に軸支する足置き部をさらに備えるようにした。

この結果、電動車椅子は、第１駆動輪および第２駆動輪のみならず、足置きである一対の前輪も含めた４点で接地面から支持され、第１駆動輪および第２駆動輪から対応する前輪までの距離に応じて旋回半径が確定することから、着座姿勢を基準にトイレ内の移動範囲を必要最小限まで設定することができる。

さらに本発明においては、一対の前輪は、車軸と垂直な方向に対して回転自在なオムニホイールからなるようにした。この結果、電動車椅子は、旋回時に一対のオムニホイールがそれぞれ第１駆動輪および第２駆動輪の回転方向と垂直方向にスライド移動されることから、前輪がキャスターにした場合と異なり、方向転換のために前後左右にずらす無駄な移動が不要となり、効率良く最小限の移動範囲内で旋回させることができる。

さらに本発明においては、第１フレームおよび第２フレームに取り付けられ、第１駆動輪および第２駆動輪の接地面から所定高さ位置を保って回転自在に保持される一対の補助輪をさらに備え、後方傾斜時に一対の補助輪が接地面に当接することにより、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットを部分的に支持するようにした。この結果、電気車椅子は、登り坂の走行時などで後方に傾斜した場合、一対の補助輪が接地することから、利用者の転倒を未然に防ぐことが可能となる。

さらに本発明においては、第１モータおよび第２モータに駆動電力を供給する駆動源をさらに備え、第１モータおよび第２モータの各々は、ダイレクトモータであり、制御部および駆動源は、第１フレームの上部空間および第２フレームの上部空間のいずれか一方または両方に内蔵されるようにした。

この結果、電動車椅子では、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットについて、ダイレクトモータの上部に制御部または駆動源を配置してそれぞれ第１フレームおよび第２フレーム内に収容させた分、第１駆動輪および第２駆動輪の車軸長さにほぼ等しい幅まで薄型化させることができる。特に、座面高さを基準として制御部および駆動源が収容可能な範囲まで第１駆動輪および第２駆動輪の車輪径を最大化させることが可能となり、その分ダイレクトモータの出力向上を図ることができる。

さらに本発明においては、第１フレームは、第１駆動輪の部分形状に合わせた膨らみが形成され、当該膨らみの内壁面に第１駆動輪の回転軸を基準に放射状に伸びる複数のリブを有し、第２フレームは、第２駆動輪の部分形状に合わせた膨らみが形成され、当該膨らみの内壁面に第２駆動輪の回転軸を基準に放射状に伸びる複数のリブを有するようにした。

このように電動車椅子の第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットでは、第１フレームおよび第２フレームについて、外側フレームが膨らみを帯びた分だけ平板よりも撓み方向の剛性を高めるとともに、内側フレームが放射状のリブに応力集中させて効率のよい応力分布をもたせて全体の剛性を保つことができる。この結果、第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットについて全体的に薄型（狭い走行幅）を維持しながら実用上十分な外圧補強をすることができる。

さらに本発明においては、走行時の走行環境を検知する走行環境検知部を備え、制御部は、走行環境検知部の検知結果に基づいて開口部または切欠き部が便器上に位置するための停止位置を検出し、検出した停止位置に移動するように第１駆動ユニットおよび第２駆動ユニットを制御するようにした。

この結果、利用者は電動車椅子を十分操作することが困難な場合でも、トイレ内に入る際に壁やドアなどの障害物に衝突することなく便器まで誘導させて無事に移動することが可能となる。

さらに本発明においては、着座部の開口部または切欠き部を閉じると共に、着座部の座面と同じ高さに位置して平坦面を形成する可動着座部と、可動着座部を可動可能な可動機構と、を備え、可動機構は、可動着座部を可動し、開口部または切欠き部を開くようにした。

この結果、電動車椅子の使い勝手を更に向上することが可能となる。

本発明によれば、トイレ使用時に正確な操作を必要とすることなく容易に便器に位置決めすることができると共に、トイレ内を必要最小限の移動範囲で旋回することができる。

第１の実施の形態による電動車椅子の構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による電動車椅子の一部を分解したときの構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による右側のメインフレームを内側から見たときの構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による左側のメインフレームを内側から見たときの構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による外側フレームに力が加わったときの応力分布を示す図である。 第１の実施の形態による駆動ユニットの主な構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による右側の駆動ユニットの詳細な構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による左側の駆動ユニットの詳細な構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による電動車椅子の右側面図である。 第１の実施の形態による電動車椅子の正面図である。 第１の実施の形態による電動車椅子の平面図である。 第１の実施の形態によるトイレの平面図である。 第１の実施の形態によるトイレの断面図である。 第１の実施の形態によるトイレ使用時の電動車椅子の移動態様の一例を示す平面図である。 第１の実施の形態によるトイレ使用時の電動車椅子の移動態様の一例を示す底面図である。 第２の実施の形態による開口部が閉じているときの電動車椅子に係る構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態による開口部が閉じているときの着座ユニットに係る構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態による開口部が閉じているときの可動着座部に係る構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態による開口部が開いているときの電動車椅子に係る構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態による開口部が開いているときの着座ユニットに係る構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態による開口部が開いているときの可動着座部に係る構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態によるトイレ使用時の着座ユニットの動作態様の一例を示す図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、以下では、左右（Ｌ，Ｒ）とは、本発明に係る電動車椅子の車幅方向であって、前進する方向に対する向きをいう。

（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体として第１の実施の形態による電動車椅子を示す。この電動車椅子１は、使用者（利用者）が着座する着座部１１と、着座部１１に着座する使用者の背部を支持する背もたれ部１２と、使用者の足部を支持する足置き部１３Ｒ，１３Ｌと、を複数のフレームが支持することによって構成される本体を備える。

着座部１１は、使用者が排便排尿（トイレ使用）するための開口部１４を座面中央に有し、電動車椅子１は、開口部１４に対して着脱可能に嵌合する蓋体１５を備える。かかる蓋体１５は、トイレ使用時には、開口部１４から取り外され、トイレ未使用時には、開口部１４に装着される。なお、トイレ使用時には、開口部１４がトイレの便器の便座の上に位置（電動車椅子１と便器とが位置決め）するように、当該位置（停止位置）まで電動車椅子１が移動される。

付言するならば、開口部１４および蓋体１５の形状、位置、大きさ、および範囲については、図１に示すものに限られるものではなく、例えば、開口部１４は、切欠き部であってもよいし、適宜のものを採用することができる。

また、着座部１１の下部の両側には、駆動輪２１Ｒ，２１Ｌの一部または全部を覆うようにメインフレーム１６Ｒ，１６Ｌが設けられている。より具体的には、着座部１１の右下側には、駆動輪２１Ｒの大半を覆うようにメインフレーム１６Ｒが設けられ、着座部１１の左下側には、駆動輪２１Ｌの大半を覆うようにメインフレーム１６Ｌが設けられている。

メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌの上側には、前後方向に所定間隔、離間して車幅方向に横フレーム７１、７２が横架され（図２参照。）、後方の横フレーム７１を介して背もたれ部１２の左右端部を支持するバックフレーム１７が設けられている。バックフレーム１７の左右の中央付近には、着座部１１に着座する使用者の肘部を支持する肘掛部１８Ｒ，１８Ｌが可動可能に設けられている。肘掛部１８Ｒ，１８Ｌの前方には、電動車椅子１を操作するための操作子１９Ｒ，１９Ｌが配置されている。ここで、使用者は、操作子１９Ｒ，１９Ｌを操作することで、電動車椅子１を自由に走行させることができる。

メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌの中央の下側には、駆動輪２１Ｒ、２１Ｌが軸支されている。

より具体的には、回転軸上に着座部１１の右側重心がかかる駆動輪２１Ｒの内側には、駆動輪２１Ｒを駆動（回転駆動）する電動モータ部２２Ｒが配置され、駆動輪２１Ｒの外側には、駆動輪２１Ｒを軸支するためのベアリング２３Ｒが配置されている（なお、電動モータ部２２Ｒおよびベアリング２３Ｒについては図３参照。）。また、メインフレーム１６Ｒの中央の上側に電動モータ部２２Ｒ，２２Ｌに給電するためのバッテリ２９（駆動電力を供給する駆動源の一例）が配置される。かかるメインフレーム１６Ｒ、駆動輪２１Ｒ、電動モータ部２２Ｒ、ベアリング２３Ｒ、およびバッテリ２９を含んで駆動ユニット２０Ｒが構成されている。

回転軸上に着座部１１の左側重心がかかる駆動輪２１Ｌの内側には、駆動輪２１Ｌを駆動（回転駆動）する電動モータ部２２Ｌが配置され、駆動輪２１Ｌの外側には、駆動輪２１Ｌを軸支するためのベアリング２３Ｌが配置されている。また、メインフレーム１６Ｌの中央の上側に電動モータ部２２Ｒ，２２Ｌ等を制御するコントロールボード２４（各種の制御を行う制御部の一例）が配置されている。コントロールボード２４は、例えば、駆動輪２１Ｒおよび駆動輪２１Ｌのいずれか一方または両方が旋回中心となるように電動モータ部２２Ｒおよび電動モータ部２２Ｌを制御したり、操作子１９Ｒ，１９Ｌから入力された指示に基づいて、電動モータ部２２Ｒ，２２Ｌ等を駆動させるように制御したりする。これにより、例えば、使用者の着座時の重心がかかる駆動輪２１Ｒ，２１Ｌのいずれか一方または両方を基準としてトイレ内を必要最小限の移動範囲で旋回したり、便器を跨ぐように移動したりして開口部１４の下側に当該便器を位置させることができる。かかるメインフレーム１６Ｌ、駆動輪２１Ｌ、電動モータ部２２Ｌ、ベアリング２３Ｌ、およびコントロールボード２４を含んで駆動ユニット２０Ｌが構成されている。

なお、コントロールボード２４と、操作子１９Ｒ，１９Ｌとは、有線により通信可能に接続されていてもよいし、無線により通信可能に接続されていてもよい。また、本実施の形態では、バッテリ２９がメインフレーム１６Ｒに内蔵され、コントロールボード２４がメインフレーム１６Ｌに内蔵される場合を示したが、これに限られるものではなく、バッテリ２９およびコントロールボード２４は、メインフレーム１６Ｒの上部空間およびメインフレーム１６Ｌの上部空間のいずれか一方または両方に内蔵されてもよい。

メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌの前端には、円筒状の前フレーム３１Ｒ，３１Ｌが結合している。前フレーム３１Ｒ，３１Ｌの先端の内側に足置き部１３Ｒ，１３Ｌが取り付けられ、前フレーム３１Ｒ，３１Ｌの先端の外側に前輪３２Ｒ，３２Ｌが回転可能に取り付けられている。ここで、足置き部１３Ｒ，１３Ｌは、駆動ユニット２０Ｒおよび駆動ユニット２０Ｌを部分的に支持するとともに、一対の前輪３２Ｒ，３２Ｌを回転自在に軸支するものである。つまり、電動車椅子１は、一対の駆動輪２１Ｒ，２１Ｌと一対の前輪３２Ｒ，３２Ｌとの４点により支持されている。

前輪３２Ｒ，３２Ｌは、車軸と垂直な方向に対して回転自在なオムニホイールであり、前輪３２Ｒ，３２Ｌをオムニホイールにしたことにより、キャスターのような位置反転などの無駄な動きによる走行幅のはみ出しがなくなり、例えば、旋回半径を最小限化することができる。なお、前輪３２Ｒ，３２Ｌの直径としては、乗り越え段差の４倍の長さが用いられている（例えば、直径が１５０ｍｍの場合、３７．５ｍｍの段差を乗り越えられる）。

メインフレーム１６Ｒの中央の内側には、板状の後フレーム３３Ｒ，３３Ｌが結合している。後フレーム３３Ｒ，３３Ｌの先端に転倒防止用の後輪３４Ｒ，３４Ｌ（補助輪）が回転可能に取り付けられている。ここで、後輪３４Ｒ，３４Ｌは、駆動輪２１Ｒおよび駆動輪２１Ｌの接地面から所定高さ位置を保って回転自在に保持され、後方傾斜時に一対の後輪３４Ｒ，３４Ｌが接地面に当接することにより、駆動ユニット２０Ｒおよび駆動ユニット２０Ｌを部分的に支持する。例えば、後輪３４Ｒ，３４Ｌを設けることにより、上り坂の坂道で後方への転倒を未然に防ぐことができる。なお、基本的には、トイレの便器は、便座部分以外は細身に形成されているので、後フレーム３３Ｒ，３３Ｌをメインフレーム１６Ｒの内側に設けていても、トイレ使用時に支障をきたすことがないが、支障をきたす場合は、後フレーム３３Ｒ，３３Ｌをメインフレーム１６Ｒの外側または後ろ側に設けてもよい。

メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌの前側には、センサ装置４１Ｒ，４１Ｌが取り付けられ、メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌの後側には、センサ装置４２Ｒ，４２Ｌが取り付けられている。センサ装置４１Ｒ，４１Ｌ，４２Ｒ，４２Ｌは、対象物までの距離を検出する超音波センサと、対象物の画像を撮像する撮像カメラとを含んで構成される。

例えば、コントロールボード２４は、超音波センサおよび撮像カメラで検出したセンサ値（周囲の状況を把握可能な環境情報）に基づいて、操作子１９Ｒ，１９Ｌを障害物の方向に操作し難くすることで、使用者に障害物の存在を間接的に知らせることができ、安全な走行、かつ適切な走行（例えば、トイレ使用時に壁、ドアなどの障害物にぶつからない走行）を可能にしている。

また、例えば、コントロールボード２４は、トイレ使用時に、超音波センサおよび撮像カメラで検出した環境情報と、事前学習していた便器形状の情報とに基づいて、便器を識別し、便器に向かって走行していることを認識した場合、停止位置まで電動車椅子１を誘導する。

図２は、電動車椅子１の一部を分解した（バックフレーム１７を取り外した）ときの構成の一例を示す図である。なお、コントロールボード２４と操作子１９Ｒ，１９Ｌとが有線により接続されている場合、例えば、バックフレーム１７および横フレーム７１の接続付近にコネクタが設けられて配線されている。

図２に示すように、電動車椅子１において、横フレーム７１からバックフレーム１７を取り外すことができる。これにより、電動車椅子１が組み立てられた状態では格納することができなかった自動車のトランクなどの空間に収納できるようになる。

また、バックフレーム１７が含まれる上部と、横フレーム７１が含まれる下部とを別々に持ち運ぶことができるようになる。

図３は、メインフレーム１６Ｒを内側から見たときの構成の一例を示す図である。図４は、メインフレーム１６Ｌを外側から見たときの構成の一例を示す図である。

メインフレーム１６Ｒは、内側フレーム１６１Ｒと外側フレーム１６２Ｒとから構成され、駆動輪２１Ｒの大半を覆うように形成されている。また、駆動ユニット２０Ｒには、駆動輪２１Ｒ、電動モータ部２２Ｒなどが含まれるが、駆動輪２１Ｒは、タイヤ５５Ｒを取り付ける樹脂製ホイール５４Ｒを含んで構成され、樹脂製ホイール５４Ｒ内に電動モータ部２２Ｒが収納されている。

また、メインフレーム１６Ｒの前後には、前輪３２Ｒの荷重を分散させるためのモノコック部５６Ｒ，５７Ｒが設けられている。

なお、メインフレーム１６Ｌを内側から見たときの構成については、メインフレーム１６Ｒの場合と基本的に同様であるので、図示およびその説明を省略する。

図４に示すように、メインフレーム１６Ｌは、内側フレーム１６１Ｌと外側フレーム１６２Ｌとから構成され、駆動輪２１Ｌの大半を覆うように形成されている。メインフレーム１６Ｌは、駆動輪２１Ｌの部分形状に合わせた膨らみが形成され、当該膨らみの内壁面に駆動輪２１Ｌの回転軸を基準に放射状に伸びる複数のリブを有する。

例えば、外側フレーム１６２Ｌにおいては、外側（外部）に向かって膨らみを形成（換言するならば、駆動輪２１Ｌに近づくにつれて外側に膨らむように形成）することにより、平板であるときと比べて撓み方向の剛性を高めている。

また、例えば、外側フレーム１６２Ｌの内側には、駆動輪２１Ｒの回転軸（軸支）を基準に放射状に伸びる複数のリブを有する補強部６１Ｌが設けられ、これによりメインフレーム１６Ｌの剛性、ひいては電動車椅子１の全体の剛性が保たれている。また、外側フレーム１６２Ｌの膨らみを利用して補強部６１Ｌを設けることで、駆動ユニット２０Ｌの薄型化を実現している。

ここで、補強部６１Ｌの形状、およびリブの本数は、図４に示すものに限られるものではなく、耐荷重に応じて、任意の形状、適宜の本数を採用することができる。

なお、メインフレーム１６Ｒを内側から見たときの構成については、メインフレーム１６Ｌの場合と基本的に同様であるので、図示およびその説明を省略する。

本実施の形態では、メインフレーム１６Ｒとメインフレーム１６Ｌとの間の幅が狭くなってしまう事態を回避する構成として、外側フレーム１６２Ｒ，１６２Ｌにのみ補強部６１Ｒ，６１Ｌおよび膨らみを設けている。ただし、この構成に限られるものではなく、トイレの寸法、便器の形状、耐荷重などを加味して、例えば、内側フレーム１６１Ｒ，１６１Ｌについても同様に補強部６１Ｒ，６１Ｌおよび膨らみを設けてもよい。

図５は、外側フレーム１６２Ｒに力６２が加わったときの応力分布を示す図である。図５に示すように、応力が補強部６１Ｒに集中していることから、補強部６１Ｒが有効に機能していることがわかる。

なお、上述の内容は、外側フレーム１６２Ｌについても同様であるので、図示およびその説明を省略する。

図６は、駆動ユニット２０Ｒ，２０Ｌの主な構成の一例を示す図である。

図６に示すように、電動モータ部２２Ｒ，２２Ｌは、ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌ、ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌにおける磁界を検出して磁界の大きさに比例したアナログ信号を出力するホールセンサ２６Ｒ，２６Ｌ、およびダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌを駆動するモータドライバ２７Ｒ，２７Ｌを含んで構成される。

ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌは、ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌの回転力を間接的機構（ギアボックスなど）を介さずに直接、駆動輪２１Ｒ、２１Ｌに伝達する機構を有する。つまり、ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌを用いることで、間接的機構が不要となるので、電動モータ部２２Ｒ，２２Ｌの小型化（駆動ユニット２０Ｒ，２０Ｌの薄型化）を可能にしている。

図７は、駆動ユニット２０Ｒの詳細な構成の一例を示す図である。図８、駆動ユニット２０Ｌの詳細な構成の一例を示す図である。

図７および図８に示すように、ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌは、アウタロータ型のモータであり、内側に固定側のコイル２５１Ｒ，２５１Ｌ、外側に回転側のマグネット２５２Ｒ，２５２Ｌを備える。駆動ユニット２０Ｒは、コイル２５１Ｒ，２５１Ｌの内周縁にマグネット２５２Ｒ，２５２Ｌの回転軸部５１Ｒ，５１Ｌを回転自由に支持するベアリング２３Ｒを備え、マグネット２５２Ｒ，２５２Ｌを回転させる。このマグネット２５２Ｒ，２５２Ｌの回転は、カーボン製ホイール５３Ｒ，５３Ｌおよび樹脂製ホイール５４Ｒ，５４Ｌを介してタイヤ５５Ｒ，５５Ｌに伝えられる。また、摺動材５２Ｒ，５２Ｌにより、メインフレーム１６Ｒに対して樹脂製ホイール５４Ｒ，５４Ｌを滑らせながら動かすことができる。

図９Ａは、電動車椅子１の右側面図であり、図９Ｂは、電動車椅子１の正面図であり、図９Ｃは、電動車椅子１の平面図である。

図９Ａに示すように、電動車椅子１の全高は、Ｈ１であり、座高（床から着座部１１の最も低い場所までの高さ（最低地上高）。例えば後座高。）は、Ｈ２であり、電動車椅子１のホイールベース（前軸と後軸との軸間距離）は、Ｌ１である。駆動輪２１Ｒ、２１Ｌの車径は、Ｄ１であり、前輪３２Ｒ，３２Ｌの車径は、Ｄ２である。

図９Ｂに示すように、電動車椅子１の全幅は、Ｗ１であり、電動車椅子１のメインフレーム１６Ｒ，１６Ｌ間の距離（より具体的には、便座が位置する高さの距離）は、Ｗ２である。つまり、電動車椅子１に形成される下部空間に必要な高さはＨ２、幅はＷ２となる。

図９Ｃに示すように、電動車椅子１では駆動輪２１Ｒおよび駆動輪２１Ｌのいずれか一方または両方が旋回中心となるので、電動車椅子１の最小回転半径は、Ｒ１である。

図１０Ａは、トイレ８１の平面図であり、図１０Ｂは、トイレ８１の断面図である。

図１０Ａに示すように、トイレ８１には、便器８２が設置されている。トイレ８１の室内寸法は、長手方向の長さがＷ３であり、短手方向の長さがＷ４である。トイレ８１の入り口の幅（ドア幅）は、Ｗ５である。便器８２の全幅（便座８３の幅）は、Ｗ６である。

図１０Ｂに示すように、便器８２には、便座８３が載置されている。便座８３の便座面の高さは、Ｈ３である。

図１１Ａは、トイレ使用時の電動車椅子１の移動態様の一例を示す平面図である。図１１Ｂは、トイレ使用時の電動車椅子１の移動態様の一例を示す底面図である。

電動車椅子１の幅Ｗ２は、便器８２の全幅Ｗ６よりも第１の長さ（便座８３から離れすぎない程度、指等を挟まない程度など。例えば、数ｃｍ）だけ長く設計され、電動車椅子１の高さＨ２は、便座８３の便座面の高さＨ３よりも第２の長さ（便座８３から離れすぎない程度、指等を挟まない程度など。例えば、数ｃｍ）だけ高く設計されている。これにより、トイレ使用時には、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、電動車椅子１は、電動車椅子１の着座部１１と便座８３とが重なるまで移動可能になる。なお、電動車椅子１の各寸法は、トイレ使用時に電動車椅子１が移動する経路を示す移動軌跡８４Ｒ，８４Ｌを走行可能なように設計されている。付言するならば、第１の長さと第２の長さとは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。

（トイレ使用時の移動態様）
電動車椅子１の使用者は、トイレ使用時、まず、トイレ８１に対して電動車椅子１を後ろ向きとし、後方への移動を行う（使用態様１Ａ）。使用者は、所定の距離だけ後方に移動すると、左後ろに曲る（使用態様１Ｂ）。使用者は、曲がり終えると、再び後方への移動を行い、電動車椅子１とトイレ８１とが位置決めする停止位置まで移動する（移動態様１Ｃ）。

後方への移動が行われている際、電動車椅子１は、センサ装置４１Ｒ，４１Ｌにより検出された画像と事前学習していた便器形状の画像とに基づいて便器８２を認識すると、センサ装置４１Ｒ，４１Ｌにより検出された画像および距離情報と、事前学習している移動軌跡８４Ｒ，８４Ｌの情報とに基づいて、移動軌跡８４Ｒ，８４Ｌ上を走行するように支援を行う。例えば、支援は、電動車椅子１がトイレ８１の壁、ドアに接触しないように、使用者による操作子１９Ｒ，１９Ｌの操作を制限するものであってもよいし、電動車椅子１がトイレ８１の壁、ドアに接触しそうになったときにその旨を報知するものであってもよいし、電動車椅子１が停止位置まで移動するものであってもよいし、その他の支援であってもよい。

ここで、トイレ８１の室内寸法が狭く、トイレ８１のドアが便器８２に対して正面にない場合（右側または左側にある場合）、小回りが必要となるので、第１に、狭面積での旋回が可能な構造が必要となる。また、便器８２の全幅は、決まっていることから、単に電動車椅子１を小型化することはできないので、第２に、駆動ユニット２０Ｒ，２０Ｌの薄型化が必要となる。また、駆動輪２１Ｒ、２１Ｌを単に薄型化すると、荷重に耐えなくなってしまうので、第３に、荷重に耐え得る剛性が必要となる。

第１の点については、例えば、電動車椅子１のホイールベースＬ１を短くしてもよい。また、例えば、電動車椅子１の後軸を着座部１１の中心と一致させてもよい。一致されることにより、限りなく電動立ち乗り二輪車に近い態様で急旋回が可能となる。また、例えば、前輪３２Ｒ，３２Ｌをオムニホイールとしてもよい。また、例えば、これらを組み合わせてもよい。

第２の点については、例えば、ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌを用いてもよい。ダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌをアウタロータ型のモータとしてもよい。この場合、内側にスペースを作ることができるので、このスペースにモータドライバ２７Ｒ，２７Ｌを配置できるようになり、駆動ユニット２０Ｒ，２０Ｌの薄型化を更に図れる。また、例えば、駆動輪２１Ｒ、２１Ｌを軸支するフレームをパイプ状のフレームではなく、カバー状のメインフレーム１６Ｒ，１６Ｌとしてもよい。また、例えば、これらを組み合わせてもよい。

第３の点については、例えば、メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌに補強部６１Ｒ，６１Ｌを設けてもよい。この際、軸支を基準に放射状に伸びるようにリブを設けることで、メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌにかかる応力を効率よく分散できるようになる。また、例えば、メインフレーム１６Ｒ，１６Ｌを外側に膨らませることにより、撓み方向の剛性を高めてもよい。また、例えば、これらを組み合わせてもよい。

上述した構成によれば、荷重に耐え得る強度を確保しつつ、駆動ユニット２０Ｒ，２０Ｌの薄型化を実現することができる。

本実施の形態によれば、トイレ使用時に正確な操作を必要とすることなく容易に便器に位置決めすることができると共に、トイレ内を必要最小限の移動範囲で旋回可能な電動車椅子を提供できる。

（２）第２の実施の形態
第１の実施の形態では、トイレ使用時に開口部から蓋体が取り外され、トイレ未使用時に開口部に蓋体が装着される構成を例示した。このような構成では、例えば、狭いトイレに入れたとしても、取り外された蓋体を置く場所が必要となるという問題がある。この点、本実施の形態は、着座部（シート片）が自動で可動する構成を採用することで、上記のような問題を解決することができる。以下では、かかる構成について詳細に説明する。

なお、第１の実施の形態の構成と同じ構成については、その説明を適宜省略する。付言するならば、本実施の形態に示す電動車椅子と第１の実施の形態に示した電動車椅子とは、着座部が主に異なり、着座部以外の構成（例えば、形状）については、第１の実施の形態に示した電動車椅子と同じ構成としてもよいし、異なる構成（本実施の形態に示す構成）としてもよい。

図１２Ａ〜図１２Ｃおよび図１３Ａ〜図１３Ｃは、本実施の形態の電動車椅子１０１に係る構成の一例を示す。電動車椅子１０１には、使用者が着座するための非可動着座部１１１および可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌ、非可動着座部１１１に取り付けられる左右に延びた前後一対のレール部１１３Ｆ，１１３Ｂ、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌを可動するための可動機構１１４などを備える着座ユニット１１５が取り付けられている。

非可動着座部１１１は、固定シートであり、使用者がトイレ使用するための開口部１１６が座面中央に形成されている。非可動着座部１１１および開口部１１６の形状、位置、大きさ、および範囲については、図に示すものに限られるものではなく、例えば、開口部１１６は、切欠き部であってもよいし、適宜のものを採用することができる。

可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、左右一対の可動可能なシート片であり、開口部１１６を開閉する。

ここで、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、左右一対の可動可能なシート片を示したが、これに限られるものではない。例えば、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、前後一対の可動可能なシート片であってもよい。また、例えば、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、可動可能な１つのシート片であってもよい。また、本実施の形態では、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、開口部１１６の全部を塞ぐシート片を示したが、これに限られるものではなく、開口部１１６の一部を塞ぐシート片であってもよい。

また、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの長手方向の両端には、可動機構１１４が設けられている。かかる可動機構１１４は、アクチュエータを含み、レール部１１３Ｆ，１１３Ｂに取り付けられ、コントロールボード２４と通信可能に構成される。例えば、可動機構１１４は、コントロールボード２４からの指示に応じて、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌと共に、レール部１１３Ｆ，１１３Ｂ上を移動（水平方向に可動）する。また、例えば、可動機構１１４は、コントロールボード２４からの指示に応じて可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌを上下方向に可動する。

なお、非可動着座部１１１および可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの材質は、特に限定されるものではなく、例えば、合成樹脂、金属、炭素繊維などである。なお、非可動着座部１１１および可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、図示は省略するが、非可動着座部１１１および可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、例えば、合成樹脂、金属、炭素繊維などのプレートの上にまたはプレートを覆うように、クッション材が設けられていてもよい。

図１４は、着座ユニット１１５の動作態様の一例を示す図である。（１）には、トイレ未使用時の態様の一例を示し、（２）には、トイレ使用時の態様の一例を示す。

トイレ未使用時は、非可動着座部１１１の座面と可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの座面とが同じ高さに位置し、全体として平坦面が形成されている。なお、開口部１１６は、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌにより閉じられている。

そして、トイレ使用時に開口部１１６がトイレの便器８２の便座の上に位置（電動車椅子１０１と便器８２とがドッキング）したとき、可動機構１１４の上下可動部１１７により可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが下方に所定の距離だけ移動し、可動機構１１４の左右可動部１１８により可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが外側に向かって（左右に分かれて）非可動着座部１１１の下側の既定の位置まで移動する。このように可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが可動することで、開口部１１６が開かれ、排泄可能な状態になる。

排泄、拭き取り等が終了し、使用者が手動（例えば、操作子１９Ｒ，１９Ｌを介して可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌを閉じる指示をしたタイミング）または自動（例えば、部屋に戻る等の移動を開始したタイミング）で、左右可動部１１８により可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが中央にスライドして隣り合うように並列関係になった後（平行を保って並んだ後）、上下可動部１１７により可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが上方に所定の距離だけ移動して高さを均一に合わせる（座面全体を平坦面にさせる）。なお、開口部１１６は、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌにより閉じられる。

本実施の形態では、電動車椅子１０１と便器８２とがドッキングすることを契機に、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが開放される例を示したが、これに限られるものではない。着座ユニット１１５は、使用者が着座しているか否かを検知する感圧センサ、レーザセンサ等のセンサを備え、電動車椅子１０１と便器８２とがドッキングしている際、使用者が座面からお尻を上げたことを検知したとき、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが開放される構成としてもよい。なお、着座ユニット１１５は、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの位置を認識しているので、排泄の前後に使用者がトイレで立ったり座ったりしても、電動車椅子１０１と便器８２とがドッキングしている状態では、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの開閉動作は行なわれない（可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌは、開いたままの状態である）。

このように、スライド式の着座部（例えば、可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌ）を採用し、開口部１１６を自動で開閉することで、例えば、蓋体が不要となる。また、スライド式の着座部とすることで、例えば、排泄専用の外観を払拭し、日常的に使用し易くなる。また、スライド式の着座部とすることで、例えば、蓋体がない電動車椅子と比べて座面の面積を増大させることができ、移動時の乗り心地を向上することができる。

ここで、本実施の形態では、普段は、非可動着座部１１１の座面と可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの座面とが同じ高さに位置し、全体として平坦面が形成されるが、平坦面を保持する構成については、限定されるものではない。例えば、アクチュエータにより保持されてもよい。また、例えば、保持機構（例えば、非可動着座部１１１の座面と可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌの座面とが同じ高さに位置したときに、可動機構１１４から突起部が突き出て非可動着座部１１１に引っ掛かる構成）により保持されてもよい。また、例えば、可動機構１１４は、ばね等の付勢部材を有し、トイレ未使用時（普段）は付勢部材により可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌが上方向に付勢され、トイレ使用時は、アクチュエータにより付勢部材よりも強い力を加えて可動着座部１１２Ｒ，１１２Ｌを下方向に可動させる構成としてもよい。

本実施の形態によれば、更に使い勝手のよい電動車椅子を提供できる。

（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を電動車椅子１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の電動車椅子に広く適用することができる。

また上述の実施の形態においては、駆動輪２１Ｒ，２１Ｌの大半を覆うようにメインフレーム１６Ｒ，１６Ｌが形成される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、駆動輪２１Ｒ，２１Ｌの上側半分を覆うようにメインフレーム１６Ｒ，１６Ｌが形成されるようにしてもよい。

また上述の実施の形態においては、便器８２に対して左側にトイレ８１のドアが設けられている状況で電動車椅子１が移動する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、便器８２に対して正面にトイレ８１のドアが設けられている状況で電動車椅子１が移動する場合にも適用できる。

また上述の実施の形態においては、ホールセンサ２６Ｒ，２６Ｌを用いてダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌを制御する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、角度センサを更に設け、角度センサおよびホールセンサ２６Ｒ，２６Ｌを用いてダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌを制御するようにしてもよい。かかる構成によれば、より高精度にダイレクトモータ２５Ｒ，２５Ｌを制御できるようになり、例えば、より小回りができるようになる。

さらに上述の実施の形態においては、走行環境検知部として超音波センサおよび撮像カメラからなるセンサ装置４１Ｒ，４１Ｌ，４２Ｒ，４２Ｌを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これにＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）などの衛星測位システムを組み合わせてもよく、さらにはこれに代えてレーザレンジセンサ、ＲＧＢ−Ｄセンサ、３Ｄ距離画像センサによるＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を適用してもよく、電動車椅子の走行環境を走行時に把握することができれば、その他種々の手法やその組合せを適用してもよい。

上述した構成については、本発明の要旨を変更しない範囲において、適宜に組み合わせたり、変更したりすることができる。

１……電動車椅子、１１……着座部、１４……開口部、１５……蓋体、１６Ｒ，１６Ｌ……メインフレーム、２０Ｒ，２０Ｌ……駆動ユニット、２１Ｒ，２１Ｌ……駆動輪、２４……コントロールボード、２５Ｒ，２５Ｌ……ダイレクトモータ、４１Ｒ，４１Ｌ，４２Ｒ，４２Ｌ……センサ装置、６１……補強部。

Claims (9)

1. 座面中央に開口部または切欠き部が形成された着座部と、
   回転軸上に前記着座部の右側重心がかかる第１駆動輪と、前記第１駆動輪を回転駆動する第１モータと、前記第１モータを覆うとともに前記第１駆動輪を軸支する第１フレームとを含む第１駆動ユニットと、
   回転軸上に前記着座部の左側重心がかかる第２駆動輪と、前記第２駆動輪を回転駆動する第２モータと、前記第２モータを覆うとともに前記第２駆動輪を軸支する第２フレームとを含む第２駆動ユニットと、
   前記第１モータおよび前記第２モータを制御する制御部と、を備え、
   前記着座部、前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットは、前記開口部または前記切欠き部の下側に便器が位置するまで移動できる空間を形成し、
   前記制御部は、前記第１駆動輪および前記第２駆動輪のいずれか一方または両方が旋回中心となるように前記第１モータおよび前記第２モータを制御する
   ことを特徴とする電動車椅子。
2. 前記第１フレームおよび前記第２フレームに取り付けられ、前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットを部分的に支持するとともに、一対の前輪を回転自在に軸支する足置き部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動車椅子。
3. 前記一対の前輪は、車軸と垂直な方向に対して回転自在なオムニホイールからなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動車椅子。
4. 前記第１フレームおよび前記第２フレームに取り付けられ、前記第１駆動輪および前記第２駆動輪の接地面から所定高さ位置を保って回転自在に保持される一対の補助輪をさらに備え、
   後方傾斜時に前記一対の補助輪が前記接地面に当接することにより、前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットを部分的に支持する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動車椅子。
5. 前記第１モータおよび前記第２モータに駆動電力を供給する駆動源をさらに備え、
   前記第１モータおよび前記第２モータの各々は、ダイレクトモータであり、
   前記制御部および前記駆動源は、前記第１フレームの上部空間および前記第２フレームの上部空間のいずれか一方または両方に内蔵される
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動車椅子。
6. 前記第１フレームは、前記第１駆動輪の部分形状に合わせた膨らみが形成され、当該膨らみの内壁面に前記第１駆動輪の回転軸を基準に放射状に伸びる複数のリブを有し、
   前記第２フレームは、前記第２駆動輪の部分形状に合わせた膨らみが形成され、当該膨らみの内壁面に前記第２駆動輪の回転軸を基準に放射状に伸びる複数のリブを有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動車椅子。
7. 前記ダイレクトモータは、内側に固定側のコイル、外側に回転側のマグネットを備えるアウタロータ型のモータであり、
   前記ダイレクトモータの回転を制御するモータドライバが前記マグネットの内側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電動車椅子。
8. 走行時の走行環境を検知する環境検知部を備え、
   前記制御部は、前記環境検知部の検知結果に基づいて前記開口部または前記切欠き部が前記便器上に位置するための停止位置を検出し、検出した停止位置に移動するように前記第１駆動ユニットおよび前記第２駆動ユニットを制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電動車椅子。
9. 前記着座部の前記開口部または前記切欠き部を閉じると共に、前記着座部の座面と同じ高さに位置して平坦面を形成する可動着座部と、
   前記可動着座部を可動可能な可動機構と、を備え、
   前記可動機構は、前記可動着座部を可動し、前記開口部または前記切欠き部を開く、
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電動車椅子。

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