JP5164166B2 - 移動トイレシステム - Google Patents

Description

この発明は車いす使用者が容易に排泄を可能とし、介護者の負担を軽減可能とするため、トイレ等を移動することができるようにした移動トイレシステムに関する。

日本を初め各国では高齢社会化し、今後はますます介護を必要とする人の数が増大することが予想されている。それに対して介護施設などでは介護スタッフの数が不足し、また介護自体に肉体的な負担が大きいため、介護スタッフが腰痛などの健康被害を受けることも多く、社会問題にもなっている。そのため介護動作に関する物理的支援に貢献する技術の開発が要請されている。このような介護動作を物理的に支援する技術としては、例えばロボットを用いる技術等の開発が行われているが、多くの技術は複雑な機構と精密な制御技術を利用するものであり、高価なものとならざるを得ない。

前記のような介護に際しては、一日にほぼ定期的に作業を行う必要がある作業として、食事の介護と排泄の介護は重要な作業であり、特に排泄の介護は排泄設備への移動と、被介護者の衣服の着脱、排泄物の処理等で多くの手数を要すると共に、排泄設備への移動に際して車いすを利用するときには、車いすから排泄設備の便器に腰掛けさせること、また排泄設備から戻るための車いすへの移動等、多くの作業を必要とする。

特にその排泄の介護に際しては、被介護者が車いすから便器に座り、再び車いすに戻って座るときには被介護者の姿勢が不安定になることもあり、多くの注意を必要とする。また、車いすと便器間の移乗時には、どうしても足の踏み換え動作が必要となり、被介護者及び介護者の両者にとって肉体的な負担となる問題もある。したがって、介護の支援技術の開発としては、排泄介護支援技術の開発が急務となっている。

上記のような被介護者の排泄を介護するときの問題は、このような場合に限らず、下肢に障害のある人が車いすを利用するとき、車いす利用者のトイレにおいて行う動作も前記と同様の動作を行う必要があり、下肢の障害の状況によっては、その動作は苦痛を伴うものとなり、姿勢が不安定となり転倒の危険も多くなる。

このような問題を解決する技術としては、例えばトイレ空間の中にターンテーブルのような機器を備えて、被介護者を回転させることで移乗時の負担軽減を図る技術が特開２００５−１１８５２５号公報（特許文献１）に開示されている。また、車いすがトイレと通信することにより、予め便座の向きを変えて移乗の準備をする技術が特開２００２−４５４０２号公報（特許文献２）に開示されている。更に、便座や便器が回転し移乗の負担を軽減する技術が特開２００１−３５５２７４号公報（特許文献３）に開示されている。
特開２００５−１１８５２５号公報 特開２００２−０４５４０２号公報 特開２００１−３５５２７４号公報

上記のように、現在提案されているシステムでは被介護者の移乗の際に、どうしても被介護者の足の踏み替え動作や体全体の回転動作などが必要となり、結局、被介護者、介護者の双方にとって介護負担を大きく解消することはできない。更に、このことは足の不自由な人が車いす用トイレで行う動作でも同様であり、前記のような被介護者を含む車いすの利用者の転倒リスク、介護者の腰への負担などが大きな問題となっている。

したがって本発明は、車いす利用者が排泄を行うに際して、容易に且つ安全に全ての動作を行うことができるようにし、特に車いすの利用者が介護の必要がある人の場合には、介護者にとっても介護負担を軽減することができるように、便器等を自由に移動できるようにした移動トイレシステムを提供することを主たる目的とする。

本発明に係る移動トイレシステムは、上記課題を解決するため、トイレルーム内の所定位置とトイレルーム内の第１の待機位置間で走行する走行装置と便器とを備えた移動トイレと、トイレルーム内の前記所定位置とトイレルーム出入口にある第２の待機位置間で走行する走行装置を備え、車いすを載せて走行可能な走行台車とからなり、利用者が乗った車いすをトイレルーム内の前記所定位置にある前記走行台車に載せた後、利用者が車いすから立ち上がったことを検出することにより、前記走行台車が空の車いすを載せた状態で前記第２の待避位置に走行し、その後、前記移動トイレが前記所定位置に走行するよう、前記走行台車と前記移動トイレ間で通信を行い、利用者が前記所定位置にある移動トイレの弁座に座り、利用後に立ち上がったことを判別すると、前記移動トイレが待避走行した後に、前記第２の待機位置に待避していた前記走行台車が、前記所定位置に移動走行して、利用者が前記走行台車に載せられた車いすに座ることができるよう一連の制御を行う走行制御システムを備えたことを特徴とする。

本発明に係る他の移動トイレシステムは、前記移動トイレシステムにおいて、前記走行台車は、車いすの駆動輪のみを載せて走行することを特徴とする。

本発明に係る他の移動トイレシステムは、前記移動トイレシステムにおいて、前記移動トイレまたは走行台車の少なくとも一つが、位置センサの信号により自動走行を行うことを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、車いす利用者が排泄を行うに際して、容易に且つ安全に全ての動作を行うことができるようになる。特に車いすの利用者が介護の必要がある人の場合には、介護者にとっても介護負担を軽減することができるようになる。

本発明は、車いす利用者が排泄を行うに際して、利用者自身、及び介護者にとって、容易に且つ安全に全ての動作を行うことができ、介護者にとって負担を少なくするという課題を、トイレルーム内の所定位置とトイレルーム内の待機位置間で走行する走行装置と便器とを備えた移動トイレと、トイレルーム内の前記所定位置とトイレルーム内の待機位置間で走行する走行装置を備え、車いすを載せて走行可能な走行台車とからなり、利用者が乗った車いすをトイレルーム内の前記所定位置にある走行台車に載せると、利用者が立ち上がった後に走行台車が車いすを載せた状態で待避位置に走行した後に、移動トイレが走行装置により所定位置に走行し、その後利用者が立ち上がると移動トイレが待避走行した後に、前記待避していた走行台車が前記所定位置に移動走行し、利用者が走行台車上の車いすに座った後、走行台車上から車いすを降ろしてトイレルームから退出する一連の作動を行うことにより実現した。

１．車いす使用者（利用者）のトイレルーム２１内に車いす２２で出入口２３から入るとき、トイレルーム２１内で自由に移動可能な後述する走行台車２４が、第一の待機位置である所定位置２７で待機している。
２．利用者または介護者は、車いすの前輪２５は走行台車２４上を通り越して、駆動輪２６を走行台車２４上に載せる。
３．この位置で利用者が足乗せ台３７から足を外してその位置で立つ。その際には必要に応じて利用者は手すり等を利用して立ち、衣服を脱ぐ等排泄の準備をする。
４．そのとき走行台車２４が空の車いす２２を載せて後退して出入口２３で待機する。
５．予め、第２の待機位置であるトイレルーム２１内の隅に待機していた移動トイレ２８が前記所定位置２７に、便器使用可能状態で移動して停止する。
６．利用者は便座２９に座り排泄を行い、終了後に立つ。
７．移動トイレ２８が元のトイレルーム２１内の隅に移動する。
８．代わりに空の車いす２２を載せて待機していた走行台車２４が所定位置２７に走行して停止する。
９．利用者は衣服を整えた後そのまま車いす２に着座する。
１０．利用者は車いす２２を走行台車２４から全て降ろし、トイレルーム２１から出る。
という一連の作動を行うものである。

前記のようなシステムにおいて、主要な作動を行う走行台車２４は、本発明者等が既に研究開発を行い、特許出願を行っているものであるが（特願２００８−１３７９９３号）、本件出願時に未公開であり、公開前における当該出願の今後の手続も不明であるので、ここでその説明を再掲する。

図４は前記走行台車２４を車いす駆動装置１として示しており、この車いす駆動装置１に載せる手動車いす２との関係を斜視図で示している。車いす駆動装置１は平板状の台車３の両側に車輪支持フレーム４をそれぞれ設け、台車３の両側の中心に設ける駆動車輪５を２個それぞれ支持している。

また、図示の例ではこの車輪支持フレーム４に、台車の四隅に配置する受動オムニホイール６を４個、それぞれ支持している。このように駆動車輪５及び受動オムニホイール６は車輪支持フレーム４に支持しているので、例えば図５（ｂ）の正面図、及び同図（ｃ）の側面図に示すように、駆動車輪５の大きさ及び受動オムニホイール６の支持にかかわらず、台車３を充分低く設定することができ、後述するようにこの台車３への車いすの乗り降りを容易にし、且つ台車に車いすが乗っているときの安定性を高めることができる。なお、受動オムニホイール６は前後に１個ずつ、合計２個設けるようにしても良い。

駆動車輪５は例えば図５（ａ）の平面図に略示するように、各車輪支持フレーム４に内装しているモータ７及び減速ギヤ等によってそれぞれ独立して駆動できるようにしており、それにより両車輪の駆動回転数調節によって、任意の方向に移動できるようにしている。台車３の４隅に設けた受動オムニホイールは、周知の構造のものを使用することができ、両側の駆動車輪４の回転数調節によって移動方向を変更するとき、それに対して自由に追従することにより、平面上を自由に移動可能である。なお、この受動オムニホイールの代わりにキャスター車輪を用いても同様に機能させることができるが、受動オムニホイールの方がよりスムーズな移動が可能となる。

４個の従動オムニホイール６はそれぞれバネ等のサスペンション８で上下方向に伸縮自在に支持しており、後述するようにこの台車３に車いす２を乗り込ませるときには、車いす及び搭乗者の重量によって沈み込んで、乗り込みを容易にする。台車３の前後の端部にはその上面が傾斜している乗降ガイド９を設けている。

車輪支持フレーム４には図示されないＣＰＵを備え、図４に示す車輪支持フレーム４の一部に固定できるようにしたコントローラ１０を引き出すことにより操作可能とし、利用者によるジョイスティック型操作部も用いた前後進、走行速度、走行方向等の指示によって、車いす駆動装置１を自由に駆動可能とする。車輪支持フレーム４内には更に図示されていないがバッテリーを備え、駆動車輪５を駆動するモータの電源とし、また、制御装置、更にはこの車いす駆動装置にライトを備えているときにはその電源として使用する。

台車３の上面には、車いす２の手動動輪である大径の後輪１１が安定して乗ることができるように、台車３の上面から窪んだ車輪受１２を左右に設けており、更にこの車輪受１２の前方及び後方に上方に突出可能なストッパ１３を設けている。それにより、車輪受１２に載った車いすがハンドブレーキをかけた状態でも、台車の加減速や振動等で台車から飛び出すことがないようにしている。この車輪受け１２或いは車受けを設けないときの台車の上面には、適宜滑り止めテープを貼るようにしても良い。

なお、図４に示す例においては車輪支持フレーム４の前端部及び後端部に、車いす駆動装置１の走行方向の障害物を監視するため、電磁波を放射してレーダー式に物体からの反射波を受信する周囲物体監視装置の電磁波送受信部、及び進行方向を監視するカメラを設け、更に周囲の磁気を検出する磁気センサを設ける。また、左右の車輪の回転をそれぞれロータリエンコーダで監視し、走行操舵時にフィードバック信号として出力する。また、モータを含む車輪駆動系統、或いは外部にブレーキを設け、利用者の指示により、或いは自動的なブレーキ制御も行う。

それにより、電磁波により、またカメラにより、また周囲の磁気を検出することのよって車いす駆動装置１を駆動して走行する時に、障害物を自動的に監視して停車可能とするほか、利用者による設定によって前方の人に追従して走行することも可能となる。また、床面等に白線等の走行案内ラインを引き、或いは磁気テープ等を貼ってガイド用ラインを形成しているとき、そのラインに従って目的地まで案内する走行も行うことができるようになる。その機能は台車上に車いすを載せて走行するとき以外に、台車上に椅子を固定し、利用者が乗って走行するときも有効に利用可能である。なお、前記のような種々の制御装置は、必要に応じて任意に選択して設置し、利用することができる。

前記のような各種装置を利用した車いす駆動装置は、例えば図７に示すような制御システムによって実施することができる。図示の制御システムにおいては、ＣＰＵ及びＩ／Ｏ４１、操作部４２、センサ４３、車輪駆動系４４に機能を大別しており、ＣＰＵ及びＩ／Ｏ４１には演算を行うＣＰＵ、デジタル信号を入力するデジタル入力部４６、ＡＤ変換を行うＡＤ変換部４７、後述する車輪のエンコーダの信号を入力してカウントするカウンタ４８、主としてモータブレーキに信号をデジタル信号を出力するデジタル出力部４９、主としてモータドライバにアナログ信号を出力するためにＤＡ変換を行うＤＡ変換器５０を備えている。

操作部４２にはこの車いす駆動装置を、前記のように車いすを載せて走行する通常の態様のほか、荷物を載せて走行する態様、更には車いすではなく椅子を固定して利用者を乗せて走行する態様等の種々の態様で使用するためにモードを切り替えるモード切替ボタン５１、ジョイスティック等により車速を指令する車速指令部５２を備えている。この操作部４２には更に利用者が必要なものを指示するための各種信号入力用の操作部を備えることができる。

図７に示すセンサ４３には、床面に設けた磁性テープ等を検出する磁気式ガイドセンサ５３、各種回転部分及び移動部の位置を検出する磁気式ポジションセンサ５４、右車輪エンコーダ５５、左車輪エンコーダ５６を備えた例を示しているが、そのほか必要に応じて種々のセンサを用いることができる。

車輪駆動系４４には、右車輪モータの駆動制御を行う右車輪モータドライバ５７と、左車輪モータの駆動制御を行う左車輪モータドライバ５８とを備え、それぞれ右車輪モータ５９及び左車輪モータ６０を駆動している。これらのモータにはモータブレーキを備え、前記デジタル出力部４９から右車輪モータブレーキ６１及び左車輪モータブレーキ６２の制御を行っている。なお、自律走行を行わないジョイスティックのみの操縦であれば、計算機を用いることなく、単に両輪モータの電圧値をジョイスティックで独立に制御する方法でも良い。

このような左右駆動車輪については、下記のような制御を行うことで、独立に回転数の制御を行う。なお、各速度目標値はジョイスティック等の入力装置を介して使用者の意図により随時変更される。

Ｔ_Ｒ、Ｔ_Ｌ：右車輪及び左車輪の駆動トルク
Ｋ_ＶＲ、Ｋ_ＶＬ：右車輪及び左車輪の角速度フィードバックゲイン
Ｋ_ＰＲ、Ｋ_ＰＬ：右車輪及び左車輪の角度フィードバックゲイン
θ_Ｒ、θ_Ｌ：右車輪及び左車輪の回転角度

：右車輪及び左車輪の角速度目標値（ジョイスティック等により入力）
なお、前述のように、自律走行を行わないジョイスティックのみの操縦であれば、式（１）、（２）を用いず、単に両輪モータの電圧値をジョイスティックからのアナログ出力で独立に制御する方法でも良い。

図６には車いす駆動装置を本来の目的である車いすを載せて走行する態様である、手動車いすの電動化ユニットとしての使用法を示している。同図（ａ）は車いす駆動装置１上に手動車いす車輪部を乗せる際、手動車いすを前進させて載せるときのシーケンスを示している。最初同図（ａ−１）のように利用者が座っている手動車いす２の前に車いす駆動装置１を置き、手動車いすを前進させると、同図（ａ−２）のように手動車いすの前輪１５が車いす駆動装置の台車における前後の端部に設けた上面が傾斜している乗降ガイド９に乗り上げ、それにより乗降ガイド９の先端が床面側に押しつけられる。

そのときこの乗降ガイド９に近接している受動オムニホイール６は台車によって同様に床面側に押しつけられ、そのときの力によってサスペンション８が縮み、それにより乗降ガイド９の先端は床面に接する。この状態では乗降ガイド９の先端と、受動オムニホイール６と、駆動車輪５が接地する。この状態で手動車いす２を更に前進させると、同図（ａ−３）に示すように車いすの前輪１５が台車３を乗り越える。このとき手動車いすの後輪１１が台車３上における駆動車輪５の軸線とほぼ一致する位置で、前記のような車輪受１２の位置に載置され、ここで手動車いす２にブレーキをかけて、更に必要に応じてストッパにより後輪１１を台車に固定する。

以降は利用者が操作するリモコン操作、或いは自動走行によって台車は自由に移動し、手動車いすは電動車いすと同様に作動する。更に手動車いす２を車いす駆動装置１から降ろすときには、適宜車いす駆動装置にブレーキをかけ、手動車いすを後進させることにより容易に降ろすことができる。このように車いす駆動装置１は最低限後輪を載せるだけでよいので、その前後方向の長さは小さくすることができ、全体を小型の装置とすることができる。

先に提案した車いす駆動装置１は前記のようなものであり、本発明において用いる走行台車２４は前記と同様のものを用いているのでここでの説明は省略するが、その移動に際しては走行台車走行面に磁気テープを貼り、走行台車でこれを検出する磁気センサにより検出して走行するシステムが、ほぼ１ｃｍ単位の誤差で確実に作動することを既に実験により確認している。

図１に示す移動トイレ２８も同様の走行台車を用いた例を示しており、例えば図２（ａ）に示すように、走行台車３１に既に市販されているような可動トイレ３２の台を固定することにより、同図（ｂ）に示すような可動トイレ２８とし、これを図１に示している。前記のように可動トイレ３２は既に市販されている種々のもの、更には今後開発されるほとんどの装置を用いることができる。このような可動トイレの多くのものは汚物をバケツ内に貯めるタイプのバケツ式であるが、水槽と汚水槽を備えた水洗式タイプも存在し、この場合この可動トイレを壁に設けた給水排水設備に接続することにより、通常の水洗式トイレと同様の機能を行うことができる。したがって、必要に応じてこのような可動トイレを使用することもできる。

図１及び図２に示す可動トイレ用走行台車３１は、前記車いすを載せて走行する走行台車２４をそのまま転用することもできるが、車いすを載せて走行する走行台車２４は前記のように車いすが容易に乗り込むことができるように４個のオムニホイールをスプリングにより上下動移動可能とし、また、台車の前後には傾斜した乗降ガイド９を設けていたものであるが、この可動トイレ用走行台車３１にはそれらのものは必要がないので、これらを取り除いたものを図示している。この可動トイレ用走行台車の移動制御については、車いすを載せて走行する走行台車２４と全く同様であって良い。

図３には前記図１に斜視図で示した本発明の移動トイレシステムを平面図で示したものであり、トイレルーム２１内において、所定位置２７に走行台車２４を待機させ、トイレルーム２１の隅に移動トイレ２８を待機させている。利用者３４が座った車いす２２が利用者３４自身の操作により、或いは介護者３５が車いすを押してトイレルーム２１の出入口２３の前にきて扉を開ける。

その後利用者の操作により、或いは介護者３５の操作によって、走行台車２４の待機位置まで進み、前記図６（ａ−１）〜（ａ−３）の態様で、最終的に同図（ａ−３）のように、車いすの駆動輪のみを台車に載せた状態とする。

ここで車いす２２の足乗せ台３７を上げ、利用者３４は手すり３６に掴まり、或いは介護者３５の介護によってその場に立ち上がる。ここで排泄用に衣服を脱ぐこととなるが、その際にも必要に応じて介護者３５が手助けをする。このとき走行台車は車両の変化を検出する等により出入口近傍に自動的に移動して待避し、その後走行台車２４と移動トイレ２８との通信により移動トイレ２８が所定位置２７に、便器の便座２９に座って排泄を行うことができる姿勢で移動する。

利用者はこの移動トイレ２８の便座２９に座り排泄を行う。終了後はその場で手すり３６等を利用して立ち上がり、手すり近辺に設けたスイッチを操作することにより、或いは利用者がその場で立ち上がったことをカメラで検出し、或いは床面に設けた重量センサで重量変化を検出する等によって、移動トイレは待避位置に移動し、その後走行台車２４が車いすを載せて待避位置から再び所定位置２７に走行して停止する。

利用者は車いすに座ると、利用者の操作により、或いは介護者の車いす操作によって車いす２２を走行台車２４から降ろし、その後は通常の車いすの移動がなされ、トイレルーム２１から退出する。このような一連の作動は、従来から用いられているシーケンス制御システム、及び通常のプログラム制御により各センサ、走行台車、移動トイレの作動を行い、容易に実施することができる。

本発明は前記のような走行台車を製作し、床面に貼った磁気テープとこれを検出する走行台車の磁気センサの信号により、目的の位置まで誤差１ｃｍ程度で正確に自動走行できることを実験で確認しており、移動トイレの機能を十分に果たすことを確認しているが、本発明は前記のような精密な自動走行を行わせる以外に、介護者が簡単なスイッチ等で操作する走行台車や移動トイレを用いる等、種々の態様で実施することができる。

本発明の実施例を斜視図で説明した図ある。 本発明で用いる移動トイレの例を示す斜視図である。 本発明の実施例を平面図で説明した略図である。 本発明で用いる走行台車の例を示し、本発明者等が先に提案している車いす駆動装置の説明図である。 前記車いす駆動装置の各方向から見た図である。 前記車いす駆動装置で車いすを載せる作動を説明する図であり、本発明で用いる走行台車で車いすを載せ、また降ろす作動を説明する図ともなる。 前記車いす駆動装置の走行制御システムの例を示す図であり、本発明で用いる走行台車の走行制御システムの説明図ともなる。

符号の説明

２１ トイレルーム
２２ 車いす
２３ 出入口
２４ 走行台車
２５ 前輪
２６ 駆動輪
２７ 所定位置
２８ 移動トイレ
２９ 便座

Claims (3)

1. トイレルーム内の所定位置とトイレルーム内の第１の待機位置間で走行する走行装置と便器とを備えた移動トイレと、
   トイレルーム内の前記所定位置とトイレルーム出入口にある第２の待機位置間で走行する走行装置を備え、車いすを載せて走行可能な走行台車とからなり、
   利用者が乗った車いすをトイレルーム内の前記所定位置にある前記走行台車に載せた後、利用者が車いすから立ち上がったことを検出することにより、前記走行台車が空の車いすを載せた状態で前記第２の待避位置に走行し、その後、前記移動トイレが前記所定位置に走行するよう、前記走行台車と前記移動トイレ間で通信を行い、利用者が前記所定位置にある移動トイレの弁座に座り、利用後に立ち上がったことを判別すると、前記移動トイレが待避走行した後に、前記第２の待機位置に待避していた前記走行台車が、前記所定位置に移動走行して、利用者が前記走行台車に載せられた車いすに座ることができるよう一連の制御を行う走行制御システムを備えたことを特徴とする移動トイレシステム。
2. 前記走行台車は、前記車いすの駆動輪のみを載せて走行することを特徴とする請求項１記載の移動トイレシステム。
3. 前記移動トイレまたは前記走行台車の少なくとも一つが、位置センサの信号により自動走行を行うことを特徴とする請求項１記載の移動トイレシステム。

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