JP4460828B2 - 車椅子とリクライニングサイクルとのアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、連結器を用いて相互に接続自在な車椅子とリクライニングサイクル部とを含むアセンブリに関連し、リクライニングサイクル部は、車輪と、少なくとも１つのペダルとを含み、該ペダルによって車輪の駆動が可能であり、使用時に連結状態のアセンブリは、該ペダルと接触した車椅子使用者の脚のこぎ動作を用いて、車椅子使用者によって前進させることが可能であり、リクライニング部はさらにハンドルを備え、該ハンドルはアセンブリを操縦するためにリクライニングサイクル部の車輪に接続される。このようなアセンブリは、米国特許第５３２４０６０号明細書から周知である。
【０００２】
このような周知のアセンブリでは、車椅子がサイクルに連結され、ペダル組が前輪の付近に設けられるため、車椅子に座った人がペダルを使用して脚部を動かすことができ、こうして筋肉の萎縮を防止する。駆動装置とハンドルとは、アセンブリの使用を容易にするのに適している。
【０００３】
この周知のアセンブリの欠点は、脚部の筋肉の非常に弱い人、たとえば両脚が麻痺した対麻痺患者はアセンブリを駆動することができず、そのため、脚部を動かすことができず、筋肉の萎縮を防止できないことである。
【０００４】
本発明の目的は、この欠点を克服することである。
この目的は、電気エネルギー源であって、アセンブリ使用時に車椅子使用者の少なくとも１本の脚付近におけるこぎ動作に対して電気刺激を与えるための電気エネルギー源を備えることを特徴とする、本発明に従うアセンブリによって達成される。こうして、こぎ動作を実施する少なくとも１本の脚部がリクライニングサイクル部の車輪を駆動することによって、アセンブリが前進できるという長所が得られる。可能であれば、電気刺激を用いて両脚部が動作に関わることが好ましい。こぎ動作を介して、脚部の筋肉萎縮を防止できる。またこのアセンブリは、腕の力またはモータの力を介して車椅子の車輪を駆動することによってだけではなく、こぐことによっても、脚部が完全にまたは局部的に麻痺した人に移動の可能性を与える。目的地に到着してしまえば、アセンブリの利用者はリクライニングサイクル部の連結を外して、その後、車椅子でくつろぐか、車椅子だけを用いてさらに移動することができる。
【０００５】
本発明に従うアセンブリの実施の一形態は、アセンブリが、車椅子の車輪に連結された車椅子の車軸と、またはリクライニングサイクル部の車輪と連結された別の駆動装置をさらに備えることを特徴とする。このことは、別の駆動装置を介して前進移動を実行できるという利点を与える。足をペダルに乗せ、別の駆動装置を用いて脚のこぎ動作を開始する時には、電気刺激を用いてリクライニングサイクル部の車輪を脚で駆動する前に、脚部の関節はすでにある程度「滑らかに」なっている。さらに、脚部によって発生される駆動力の不足が、別の駆動装置によって補われる。脚部によってより多くの駆動力を発生できる時には、任意で、別の駆動装置の使用を中断できる。別の駆動力は電動モータを含む。さらに他の別の駆動力は、ハンドルに装着された手腕駆動装置を含む。
【０００６】
特定の実施形態では、前記手腕駆動装置は、手動ペダルであって、車椅子車輪に連結された車椅子の車軸に接続された少なくとも１つのハブまたはギヤホイールに、駆動シャフトを介し、ベルトまたはチェーンを用いて連結された手動ペダルを、少なくとも１つ備えることが考えられる。チェーンまたはベルトは、車椅子の車輪に連結された車椅子の車軸に、変速装置または差動装置を備える変速ギヤを介して、連結が可能である。さらに、リクライニングサイクル部の車輪は、走行方向および地面に対してほぼ平行に位置する軸に関するハンドルの傾きを用いて、操縦自在とすることが可能であり、この傾きは、ロッドのシステムを用いて、ほぼ上向きの軸を中心とする車輪の旋回に変換可能である。
【０００７】
さらに別の実施形態においては、手腕駆動装置は、手動ペダルであって、駆動シャフトを介し、チェーンまたはベルトを用いてリクライニングサイクル部の車輪を駆動することのできる手動ペダルを、少なくとも１つ備えることが考えられる。このような実施形態の前輪は、操縦軸を中心として手腕駆動装置を方向転換することによって、操縦が可能である。
【０００８】
リクライニングサイクル部は、車輪が方向を変える時にベルトまたはチェーンにスペースを付与するための非対称なフロントフォークを備えることが好ましい。
【０００９】
本発明によるアセンブリのさらに詳細な実施形態は、こぎ動作の電気刺激を効果的に制御するためのコンピュータを備える。
【００１０】
本発明によるアセンブリの非常に独特な実施形態は、アセンブリが、機能的電気刺激（ＦＥＳ）のシステムの一部を形成する電極を備え、使用時には、脚部の筋肉は電気エネルギー源から導出されて電極によって供給された電流を介して、制御可能であり、リクライニングサイクル部は、ペダル角度ゲージであって、クランク軸に対する少なくとも１つのペダルの位置をコンピュータに送信し、その位置に基づいて、所定のプロトコルに従い、脚部の筋肉への電気刺激を実行する、ペダル角度ゲージを備えることを特徴とする。ＦＥＳは検証済みの方法であり、筋肉に電流を流すことによって筋肉の制御が行われて、筋肉が所望の瞬間に収縮する。この実施形態では、電極の制御を効果的な方法で行うことができる。言い換えると、伸張動作を実行する脚部を、屈曲動作を実行する脚部とは異なる方法で制御できるのである。ＦＥＳこぎ動作中には、肯定的な感情を与える物質が体で生成されることが研究から分かっている。特に、運動中と運動後に快感を与えることのできるβ−エンドルフィン、とりわけホルモンの血中濃度が、２５分間のＦＥＳこぎ動作後にはかなり上昇する。
【００１１】
たとえば盗難を防止するために、コンピュータ、好ましくはパームトップは、着脱自在な設計である。
【００１２】
さらに本発明の好適な実施形態によれば、リクライニングサイクルの車輪は、たとえばシマノタイプなどの、速度に基づいて自動的にギヤチェンジを行う電気速度ハブを含むことが好ましい速度ハブを備える。これによって、アセンブリの速度に基づいてペダルの回転速度を適応させることができるという長所が得られる。
【００１３】
さらに、実用的な実施形態では、手腕駆動装置は、人の車椅子への乗り降りを容易にするために、旋回されるように構成可能である。また、車椅子の回転自在シャフトに対する車椅子のシートの向きおよび／または位置が調整自在に設計されることも可能である。こうして、車椅子の利用者が車椅子で行う活動に合わせて利用者がシートを最適化できるという長所が得られる。
【００１４】
本発明はさらに、リクライニングサイクルに関連する。
さらに本発明は、少なくとも局部的に麻痺した人の少なくとも１本の脚の筋肉萎縮を防止するための方法に関連する。
【００１５】
以下、図面に表された幾つかの実施形態に基づいて、本発明をさらに説明する。
【００１６】
写実的な図である図１は、使用状態にあるアセンブリ１の斜投影法による側面図を表す。アセンブリ１は、車椅子２とリクライニングサイクル部３とを含み、シート５の設定と、リクライニングサイクル部３の接続管６の設定長さとを望ましい状態に個別に調整して、対麻痺患者４が走行できるようになっている。アセンブリ１，１０１は、車椅子２，１０２をリクライニングサイクル部３，１０３に連結することによって組み立てられ、アセンブリはまた、少なくとも１つ、好ましくは２つのペダルでこぐことによって駆動可能である。ペダルは、車輪または歯車とベルト、ロープまたはチェーンとを介してリクライニングサイクル部３，１０３の車輪に連結されている。車椅子２，１０２とリクライニングサイクル部３，１０３との連結は、連結解除に適したロック装置を含む。リクライニングサイクル部３，１０３は特別に設計されたリクライニングサイクルまたは自転車の前部を含み、駆動装置とステアリングは、前輪１４に接続または連結されている。大抵は対麻痺患者である利用者４の脚部筋肉は、電気エネルギー源から電極を介して刺激を受ける。アセンブリはさらに、所望であれば、ばねが取り付けられた車椅子車輪または前輪１４の、ベルトまたはチェーンを備えるハブホイールまたはギヤホイールによって配置された付加的な手腕駆動装置１７を含む。アセンブリの操縦は、手腕駆動装置１７を傾けることによって行われる。リクライニングサイクル部３，１０３と車椅子２，１０２との連結は、ボアとロック手段によって、一方が他方内へ摺動する管によって、調整およびロック自在であることが好ましい。旋回されるように構成されることが好ましいコンソール２０には、電極を制御するためのコンピュータ８が配置されている。アセンブリはさらに、脚でのこぎ動作に電気刺激を与えるための電気エネルギー源を備える。
【００１７】
手腕駆動装置１７，１０４は、所望であれば、ベルト、ロープ、チェーンによって車椅子２，１０２の後部車軸上の伝達手段に連結された中間シャフトにベルト、ロープおよびチェーン駆動装置を備える少なくとも１つの特殊なハンドル・ペダル構造から構成される。
【００１８】
ベルト、ロープまたはチェーン駆動装置は、変速装置／差動装置２２を備える変速ギヤを介して、車椅子２，１０２の後部車軸に接続される。後部車軸にはさらに、補助モータが取り付け可能である。
【００１９】
特殊な速度ハブ１５は、速度に基づいてギヤ自体を変化させるSachs／シマノタイプなどの自動ギヤシフト電動速度ハブでよい。
【００２０】
車椅子２，１０２のシート２１は、リクライニングサイクルのリクライニング要素として設計され、リクライニング要素は、利用者の所望する位置を設定するためのロック自在な二重ロッドシステムを底部に備える。
【００２１】
図２には、アセンブリ１の様々な部分がより詳細に図示されている。こぎ動作を可能にするため、対麻痺患者４の脚部筋肉には、機能的電気刺激（ＦＥＳ）が装着されている。刺激のための電極は、対麻痺患者の特殊なズボン７に装着され、ＦＥＳ電子ユニット９に連結されたラップトップまたはパームトップ８により制御される。
【００２２】
実施の一形態によれば、クランクセットまたはペダルアセンブリの位置をコンピュータ（ラップトップまたはパームトップ）に送信する増分ペダル角度ゲージを用いて利用者の脚部筋肉が完全に機能するように、本発明によるアセンブリがさらに発展している。コンピュータは、それ自体は周知のＦＥＳによって、いつ、どの筋肉が制御されるかを調整する。利用者にぴったりとあつらえられたズボンに嵌め込み可能な電極は、脚部筋肉と電気エネルギー源との間の接続部を構成する。電気エネルギー源は、電子ユニットに含まれることが好ましい。安全な実施形態では、ハンドブレーキが握られた場合に、脚部筋肉への刺激が停止する。
【００２３】
アセンブリを作動させる初期段階で確実に存在する駆動力の不足は、腕１０，１１によって補われる。連結状態にあるアセンブリは、三輪車を成す。その一部、すなわち車椅子は、リクライニングサイクル部を連結解除した後に、単独で車椅子としても使用できる。ＦＥＳのおかげで脚がアセンブリの推進力に積極的に貢献できるという点で、アセンブリの利用者の大半は、長い距離を進み、高速に達することが可能である。たとえば対麻痺患者に対しては、車椅子２とリクライニングサイクル部３とのアセンブリは、日常的に利用する器具であり、患者は買い物に行ったり、友人を訪ねたり、さらに休日のサイクリングに行くことができる。
【００２４】
図３には、アセンブリ１が、こいでいる対麻痺患者４とともに図示されている。ペダル１３を備える駆動装置１２は、一般的には（自動）速度ハブ１５を備える前輪１４に配置されている。実際の操縦は、いわゆる手腕駆動装置１７（特に図７参照）を傾けることによって行われる。この前輪１４の操縦は、図６および図７にも図示されたロッドシステム１６を介して、この傾きを伝達することによって行われる。
【００２５】
図４には、手腕駆動装置１７が、車椅子２が連結解除された側面図で明瞭に図示されている。この状態では、車椅子２の車輪１８は使用のため外側に旋回する（図５も参照）。図３ではさらに、機能的電気刺激（ＦＥＳ）システム１９とラップトップまたはパームトップ８が、ヒンジ連結されたコンソール２０に装着されている。患者４は、車椅子２の調整自在なシート２１に座っている（図８も参照）。
【００２６】
図９〜１４には、明瞭化のために、装置またはアセンブリ１の様々な部分が図示されており、図１３には、差動装置２２が示されている。さらに各図の詳細については、改めて説明するまでもないであろう。
【００２７】
図１５〜１７の斜投影図では、車椅子１０２とリクライニングサイクル部１０３とを備えるアセンブリ１０１の第２の実施形態が図示されている。手腕駆動装置１７，１０４は、上述した前輪１４の駆動装置に接続されたベルト、ロープまたはチェーン駆動装置を備える少なくとも１つの特殊なハンドル・ペダル構造から構成される。ＦＥＳシステム１１９は、リクライニングサイクル部１０３のフレームの間に都合よく組み込まれている。ここでは、手腕駆動装置１０５を備える操縦ロッド／駆動ロッド１０４に隣接して、ラップトップまたはパームトップ８が取り付けられている。前輪１４の操縦は、通常の自転車のハンドルの場合と同様に、傾ける、および／または旋回させることによって実施される。図１６には、一例として、全体の操縦が示されている。車椅子１０２の準備は、図１７に図示されている。
【００２８】
本発明は、いかなる点でも、説明された例に限定されない。様々な変形または変更が可能である。手腕駆動装置の代わりに、別の駆動装置が電動モータを含むことも可能である。また、リクライニングサイクル部の車輪は、ランニングベルトに配置するか、家庭用トレーニング装置に含めることができる。車椅子への乗り降りを容易にするため、ハンドルは調整自在な設計である。さらにこの場合、アセンブリの利用者の腕、またはおそらくは脚の長さを考慮して、ハンドルの位置も最適化できる。また、利用者の身長とは関係なく、アセンブリが事実上いかなる利用者にも適当となるように、車椅子とリクライニングサイクル部との連結を設計できる。手腕駆動装置と脚駆動装置とは、こぎ動作の間、および手腕駆動装置を使用する間に、利用者の片腕が片脚とぶつからないように、調整できる。たとえばリクライニングサイクル部の車輪などが様々な位置にある時、車輪が駆動されなくても回転できるように、アセンブリはいわゆるフリーホイールを備えることが可能である。これはたとえば、利用者がアセンブリで下り坂を走行中に便利である。電気エネルギー源を利用せずにアセンブリを使用できることは、明らかである。この場合、別の駆動装置を用いて駆動が行われる。アセンブリは、たとえば車椅子車輪およびハンドルなどに、様々な設計のブレーキを備えることができる。これらは、コンピュータおよび／または電気エネルギー源に連結できる。
【００２９】
当業者は、好ましくは、アセンブリの様々な箇所にベルトまたはチェーンテンショナを含めるであろう。車椅子は、所望の場合に後輪を外せるように、二重後部車軸を備えることが可能である。ペダルに脚を固定するための自動ロック手段をペダルが備えることが好ましい。ここで考えられるのは、たとえばスノーボードまたはスキーの固定に使用されるようなクロージャである。またストラップおよび／または靴の形状のフレームなど、ペダルに脚を固定するためのより単純な手段が適用可能である。車椅子の車輪は、リクライニングサイクル部がなくても利用者が従来方法で走行できるように、フープを備えることが望ましい。
【００３０】
車椅子に電動モータが装着される場合には、当然、リクライニングサイクル部が車椅子から連結解除された時にも電動モータが使用できる。
【００３１】
体内調節が不完全であることにより、不調、循環器疾患、糖尿病、消化不良、床ずれ、脚部筋肉の痙攣、脚部筋肉の萎縮、骨粗しょう症、脚部の循環不良などの問題を抱えていることの多い対麻痺患者は特に、本発明から多くの恩恵を受けることができる。
【００３２】
本発明を採用することによって、移動、リハビリテーション、健康管理の費用を削減でき、アセンブリの利用者は、たとえば公共交通機関を利用することによって孤独から抜け出すことができる。
【００３３】
上述したアセンブリのハンドルは、手動操縦自在なハンドルとして示されたが、本発明は、このような従来のハンドルの使用には限定されない。ハンドルは、たとえば、手により、または頭の動きによって作動可能な制御スティックを含んでもよい。手動操縦自在なハンドルに代わり、またはこのハンドルに加えて、たとえば音声認識または眼の動きにより操縦自在な操縦装置をアセンブリが含むことも可能である。
【００３４】
また、車椅子とリクライニングサイクル部とをアセンブリで１つにすることもできる。このような変形はすべて、本発明に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 対麻痺患者などの人が使用する際の本発明によるアセンブリの第１の実施形態を示す斜投影法の側面図（写実的な図）である。
【図２】 図１に図示されたものと同じ実施形態を示す、別の角度から描かれた斜投影図である。
【図３】 利用法と、リクライニングサイクル部と車椅子との連結解除と、操縦と、車椅子のシート部の設定とを表す、第１の実施形態の様々な図である。
【図４】 利用法と、リクライニングサイクル部と車椅子との連結解除と、操縦と、車椅子のシート部の設定とを表す、第１の実施形態の様々な図である。
【図５】 利用法と、リクライニングサイクル部と車椅子との連結解除と、操縦と、車椅子のシート部の設定とを表す、第１の実施形態の様々な図である。
【図６】 利用法と、リクライニングサイクル部と車椅子との連結解除と、操縦と、車椅子のシート部の設定とを表す、第１の実施形態の様々な図である。
【図７】 利用法と、リクライニングサイクル部と車椅子との連結解除と、操縦と、車椅子のシート部の設定とを表す、第１の実施形態の様々な図である。
【図８】 利用法と、リクライニングサイクル部と車椅子との連結解除と、操縦と、車椅子のシート部の設定とを表す、第１の実施形態の様々な図である。
【図９】 第１の実施形態によるアセンブリの様々な部分の動作をさらに明瞭にするため、これらの部分の斜投影図を様々な視点から示す。
【図１０】 第１の実施形態によるアセンブリの様々な部分の動作をさらに明瞭にするため、これらの部分の斜投影図を様々な視点から示す。
【図１１】 第１の実施形態によるアセンブリの様々な部分の動作をさらに明瞭にするため、これらの部分の斜投影図を様々な視点から示す。
【図１２】 第１の実施形態によるアセンブリの様々な部分の動作をさらに明瞭にするため、これらの部分の斜投影図を様々な視点から示す。
【図１３】 第１の実施形態によるアセンブリの様々な部分の動作をさらに明瞭にするため、これらの部分の斜投影図を様々な視点から示す。
【図１４】 第１の実施形態によるアセンブリの様々な部分の動作をさらに明瞭にするため、これらの部分の斜投影図を様々な視点から示す。
【図１５】 本発明によるアセンブリの第２の実施形態を斜投影図で示す。
【図１６】 本発明によるアセンブリの第２の実施形態を斜投影図で示す。
【図１７】 本発明によるアセンブリの第２の実施形態を斜投影図で示す。

Claims (16)

1. 使用者（４）が座る車椅子（２，１０２）と、連結部によって車椅子に連結されるリクライニングサイクル部（３，１０３）とを含むアセンブリ（１，１０１）において、
   リクライニングサイクル部が、
   前輪（１４）と、
   使用者の脚または足を通じて前輪（１４）を駆動するための少なくとも１つのペダル（１３）と、
   リクライニングサイクル部の前輪（１４）に接続されたハンドルバーとを含み、
   ハンドルバーは、前輪（１４）によってアセンブリを操縦するように構成され、
   少なくとも１つのペダル（１３）は、第１の駆動部を介してリクライニングサイクル部の前輪（１４）に駆動可能に連結され、
   第１の駆動部は、操縦可能な前輪（１４）を通る第２の平面の向きにかかわらず所定の第１の平面内で回転するように設定され、
   第１の駆動部は少なくとも１つペダル（１３）から前輪（１４）に延びる駆動要素を含み、
   駆動要素はベルト、ロープおよびチェーンで構成される群から選択され、
   リクライニングサイクル部が、さらに、
   リクライニングサイクル部の前輪（１４）に連結された第２の駆動部を含み、と、
   第２の駆動部はハンドルバーに取り付けられた手腕駆動部（１７，１０４）を含み、
   手腕駆動部（１７，１０４）は、リクライニングサイクル部の前輪（１４）をベルト、ロープまたはチェーン駆動機構で駆動する、手動駆動可能なハンドルペダルを含むことを特徴とするアセンブリ。
2. 使用時の、車椅子に座った使用者（４）の少なくとも一方の脚のこぎ動作の電気刺激のための、電気エネルギー源を備えることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 使用時にこぎ動作の電気刺激を制御するためのコンピュータ（８）を備えることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
4. 刺激部として機能的電気刺激（ＦＥＳ）システム（９，１９，１１９）を備え、刺激部は電気エネルギー源と電極とを含み、脚の筋肉は電気エネルギー源に由来し電極によって供給される電流を介して制御可能であり、リクライニングサイクル部は、クランク軸に対する少なくとも１つのペダル（１３）の位置をコンピュータ（８）に送信するペダル角度ゲージを備え、コンピュータ（８）は、前記位置に基づいて、所定のプロトコルに従って脚の筋肉への電気刺激を行うことを特徴とする請求項３記載のアセンブリ。
5. コンピュータ（８）は着脱自在な設計であることを特徴とする請求項３または４記載のアセンブリ。
6. 前記連結部は、連結解除されるように構成されたロック装置を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のアセンブリ。
7. 前記連結部は、一方が他方に滑り込む２つの管（６）によって調節可能であり、管は管を互いに対して固定する固定手段を含むことを特徴とする請求項６記載のアセンブリ。
8. 車椅子（２，１０２）は、少なくとも２つの車椅子車輪と、車椅子の駆動軸に連結され、車椅子車輪に連結された別の駆動部とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のアセンブリ。
9. 別の駆動部が電動モータを含むことを特徴とする請求項８記載のアセンブリ。
10. 前輪（１４）は、操縦軸周りの手腕駆動部（１７，１０４）の回動を通じて操縦可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のアセンブリ。
11. リクライニングサイクル部は、非対称なフロントフォークを備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のアセンブリ。
12. 手腕駆動部は、前記車椅子への乗り降りを容易にするために、旋回されるように構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載のアセンブリ。
13. リクライニングサイクル部（３，１０３）の車輪（１４）は、変速ハブ（１５）を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載のアセンブリ。
14. 速度ハブは、速度に基づいて自動的に速度をシフトさせる電気速度ハブであることを特徴とする請求項１３記載のアセンブリ。
15. 車椅子（２，１０２）の駆動軸に対する車椅子（２，１０２）の座席（５，２１）の向きおよび／または位置が、調節可能であることを特徴とする請求項８記載のアセンブリ。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項記載のリクライニングサイクル部。

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