JP5531175B2 - 立ち上がり補助椅子 - Google Patents

Description

本発明は、足腰の弱い人が小さな脚力で立ち上がることができる椅子の改良に関する。とりわけ、脚力が衰えてはいても、他力に頼らず自力での起立や歩行を望む、あるいはそのための機能回復訓練に取組む人々に役立つ椅子を提供しようとするものである。

身体の不自由な人、或いは着座からの起立動作が困難な人々のために、その起立動作を補助する機能を備えた椅子は、これまでに夥しい提案が成されている。まずその補助力に関して、大勢は外部動力で脚力を補おうとしている。しかし少数ではあるが、着座時に体重で弾発部材に付勢力を蓄え、起立時にその反発力（以下反力と記述する）を利用するものがある。この形式を本文では「付勢力自力蓄積型」と表記する。

立ち上がり補助椅子における腰座の起伏動作には、大きく分けて２つのの形式がある。ひとつは座面がその前縁付近を中心にして前方へ回転起伏するものであり（たとえば特許文献１〜３）、いまひとつは座面が姿勢を変えることなく昇降するものである（たとえば特許文献４〜６）。更に特許文献７および８のように、リンク機構によって昇降しつつ前傾回転を行なうものがある。一般に足腰の衰えた人は椅子に深く腰掛ける、すなわち比較的低い座面高さを要求する。そうして立ち上がるときには歩行姿勢に近い高さまでの押し上げを必要とし、腰掛けるときには歩行姿勢に近い高さで座面が待ち受けているのが望ましい。このように比較的高い昇降範囲を実現するには、もっぱらリンク機構が用いられて来た（たとえば特許文献４および６）。

しかしながら、リンク機構で高い揚程を得るには複雑な機構にならざるを得ず、これはこの椅子の本来の用途において重大な障害となる場合が多い。すなわち、▲１▼使用者は機器の調節や操作にうとい高齢者あるいは心身の衰弱した人々であり、健常者にとってはごく普通の操作さえも困難であること。▲２▼多数の部材・部品から構成されるので支点や摺動部の損耗が避けられず、年数を経るに従いガタツキや操作音が大きくなって部品交換が必要となり、また▲２▼潤滑剤や磨耗粉の漏出による汚れが避けられないこと。さらに、▲３▼機械的な外観が居室の雰囲気に馴染まないとして嫌うユーザーも少なくない。

これに対して、固体弾発材（ばね）はそれ自体がシンプルであり、上記▲１▼〜▲３▼のような欠点の少ない構造が可能であるので、本来の用途とりわけ高齢者の使用に好適である。本出願人は特願２００３−３７０３６９（特許文献９）としてこの形式の立ち上がり補助椅子を提案したが、未だ不完全であり着座時の使用感と立ち上がり時の補助機能において満足できるものではない。

実公昭６１−３４０１号 公報 特公平５−４６７４１号 公報 特許２５７２９４３号 公報 特開平８−１１２３１４号 公報 実用新案３０８２０５１号 公報 特許３７９５０５７号 公報 特許３５４５２４３号 公報 特許３１２０２７７号 公報 特開２００５−１３１０９１号 公報

先の出願（特許文献９）においては、座面が最上端に達した位置でばね反力が充分に残っていないために、立ち上がり動作の最後で補助力が不足する。これを補うべく左右の支脚の中に補強のばねを増設しているが、それによって構造が複雑となって本来の目標であるシンプルな構造からは遠いものとなっている。

本発明の課題は、足腰が弱いが自力での立ち上がりを望む人々のために役立ち、しかも一切のメンテナンスを要しない単純堅牢な機構を極限まで追求した、付勢力自力蓄積型の立ち上がり補助椅子を提供することである。

本発明は上記課題を解決するために、支脚あるいは支脚と一体をなす背もたれ部を案内として腰座を垂直に昇降自在に保持し、腰座を支える弾発部材として圧縮コイルばねを使用する。そうしてそのコイルばねが、腰座の待ち受け状態において充分なばね反力を発揮できるように、使用者の体重に腰座重量を加えた全荷重の３０％以上、６５％以下の反力となるように圧縮して組み込む。

また使用する圧縮コイルばねは、コイル外形を１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下とするとともに、上下両端の固定部においてコイル端より少なくとも５５ｍｍの高さについて、コイルの内径または外径を拘束してそのコイル形状の崩れを防ぎ、コイル自体の姿勢を維持するようにした。

さらに不使用時すなわち待ち受け状態においては、座面を起伏機構によって前側に傾斜させて、着座動作を容易にした。ここでも座面の昇降と同様に、ばね付勢力を利用するシンプルな機構とした。

着座状態において、全荷重の８０％程度がコイルばねの反力で支持されているので、使用者が立ち上る際に肘掛けを手で軽く押し下げると、脚の負荷は更に軽減されて難なく腰を浮かせることが出来る。そうして腰座が最上端に達すると座面が前傾するので、楽に椅子から離れることができる。逆に、腰を掛ける際には、前傾している座面に腰をあて、肘掛けに両手を置くようにしながら腰を下ろせば、腰座がコイルばねの弾発力の作用下で緩やかに降下する。なお本発明は一般的な使用の外に、弱った脚腰の機能回復訓練に供しても顕著な効果を奏する。

図１、図２、図３および図４によって本発明に係る立ち上がり補助椅子の基本構造と作用を説明する。図１は基台１、図２は腰座２のそれぞれ全体を表わし、図３は基台にコイルばね３を装着して腰座を載せた状態を示す。図３においては構造を分かりやすくするために一部の部材を取り外して描いてある。

図１に示すように、基台１は左右１対の支脚１０および、それらを平行に対向させて連結する上連結材１３ならびに底連結材１４によって構成され、上に開いたコの字状を呈する。
左右の支脚１０は勝手反対の対称形であって、夫々前支脚１１と後支脚１２に２分割され、上端を肘掛け１４、下端をそり１５によって連結される。こうして前後の支脚間に一定間隙ｋの案内路を形成する。なお本文では、徒に部材番号が増えて複雑になることを避けるために、支障の無いかぎり対称形の部材には同じ番号を使用する。

図２において腰座２は、座面２１と背もたれ２２を底面で支える腰座梁２３、および腰座梁を両端で支える一対の摺動部２０から構成される。摺動部は図中の部分断面図に示すように、外側の腰座台２４、心材２５および内側板２６から成り、間隙ｓの係合溝を形成する。係合溝は図１における基台１の前後支脚１１、１２と、ほとんど遊隙無しで嵌り合い、心材２５は同じく案内路（幅ｋ）と僅少な遊隙で嵌り合う寸法に製作される。

図３は、基台１と腰座２およびコイルばね３を組み立てて完成した本発明の立ち上がり補助椅子に人が着座した状態を示す。ここでは構造が分かりやすいように、人、座面および背もたれ、ならびに上連結材２本のうちの１本を外して描いてある。腰座の摺動部２０は前後の支脚で形成された案内路に沿って昇降し、人が立ち上がって椅子から離れると、腰座梁２３の上面が肘掛け１４の下面に当接して上げ止まり、待ち受け状態となる。なお案内路に関しては左右の支脚に限定されるものではなく、特許文献６のように背もたれ部に設けても差し支えない。

図３において、腰座は着座による荷重を受けて、摺動部の腰座台２４の下端が基台のそり１５に当接して下げ止まった状態にあり、コイルばねには使用者の体重に腰座の重量を加えた全荷重を支える付勢力が発生している。この状態で使用者が肘掛け１４を軽く押し下げると、コイルばねにかかる荷重と付勢力の差が小さくなって、極めて弱い脚力であっても容易に立ち上がることができる。

次に、この構造の作用効果を図４によって説明する。図において縦軸はコイルばねに掛る荷重（ｋｇ）、横軸はコイルばねの高さ（ｍｍ）であり、線ＦＡＢは本実施例におけるコイルばねの弾性変形特性を表わし、直線で近似させて描いてある。Ｆはコイルばねの自由長であり、本実施例では７５０ｍｍである。ＨＡは組み込まれたコイルばねの高さ、すなわち待ち受け状態での高さであり、ＨＢは着座状態での高さである。本実施例のＨＡとＨＢは、４６５ｍｍと２６５ｍｍである。

本実施例は体重５０ｋｇの使用者に適合させており、全荷重Ｗは体重５０ｋｇに腰座重量５ｋｇを加えて５５ｋｇである。待ち受け状態Ａ点のばね荷重ＷＡを２７ｋｇ（Ｗの５０％）に設定し、着座状態Ｂ点のばね荷重ＷＢを４５ｋｇ（Ｗの８２％）に設定して、ＢＡの延長線が荷重ゼロに達したＦ点がコイルばねの自由長７５０ｍｍとなる。以上の条件を満足するようにコイルばねの材質、素線直径、コイル直径および巻数を決めれば所望のコイルばねが入手できる。

図４において破線は従来技術（特許文献９）の代表例である。全荷重Ｗと着座時のばね荷重ＷＢは同じであるが、待ち受け状態Ｃ点のばね荷重ＷＣは１３ｋｇ（Ｗの２３％）、自由長は５５０ｍｍである。この条件設定の狙いは、着座する際に「フワッと」沈み込むような柔らかい感触を与えるように、掛け始めのばね反力を体重の１０〜１５％としたのである。ところが実際に使用した人たちの多数の評価は逆で「抵抗が軽すぎて不安定であり、却って脚に負担が掛る」また、「立ち上がりの終点近くで補助力が足りない」というものであった。

このような要求に対しては、先行技術において開示したように、補助ばねを増設して待ち受け時のばね反力を強めるのが手っ取り早く、常識的な対応である。しかしながら、上記の使用感の意見と共に収集した使用者の身体条件や操作能力に関する情報からは、極限までシンプルな機構が求められていることも明らかになった。そこで単一の圧縮コイルばねのみで、上記の条件を満足させるべくコイルばねの寸法形状を様々に変えて試作実験を繰り返した結果、本願の発明を完成させたのである。

実施例の椅子について、ばね荷重の好適範囲を、多数のユーザーの協力を得て調査した。その結果は、使用者の身体状況によってかなりばらついたものの、まず着座状態ＨＢにおけるばね荷重は全荷重Ｗの８０〜８５％であれば全ての使用者が好適であると評価した。次に、コイル長さの異なるコイルばねを製作し、ＨＢを上記の範囲内の一定値８２％に設定して待ち受け状態ＨＡにおけるばね荷重を異ならせて使用感を調べた。その結果、全ての使用者が「好適である」と評価したのは全荷重Ｗの４０％以上、５５％以下であった。そうして図中ＷＡＬで示すＷの３０％未満であると全ての使用者が、腰掛け始める際の抵抗が軽過ぎて不安定であるか、あるいは立ち上がりの際に押し上げ力が足りないと評価した。またこれの上限は試作した最大の長さ１２００ｍｍのコイルばねを使用したときのばね荷重であり、図中ＷＡＵで示すようにＷの６５％であったが全員が「使用可」と評価した。本発明においては、自由長が１２００ｍｍを越えるようなコイルばねは実用性が無いので、この６５％を請求の範囲の上限とした。

付勢力自力蓄積型の先行技術の中には、押上げ力について詳しく言及したものは見当たらないが、特許文献６においてリンクバネ装置の押し上げ力は、使用者の体重の１／２（５０％）〜３／４（７５％）の範囲が好ましいとされている。この先行技術では昇降過程の全域で上記の押上げ力を維持するように複雑なリンク機構を採用しており、それを所定の高さ位置まで押し縮めると、それまでよりも弱い力で押し縮めることができるようにしている。また特許文献８では、リンク機構を切り替えることによって立ち上がり時には体重以上の力で押上げ、着座の際には体重よりも弱い力で支持するようにしている。

これに対して、本願ではばねの変形特性という基本原理に着目して、コイルの自由長を大きくすることによって椅子の昇降範囲で使用するばね反力の範囲を拡げるという手段を用いた。そうして業界常識では採用されることがない長大サイズのコイルばねにまで手を広げて試作実験を重ねた結果、使用目的にうまく適合する構造を見出したのである。

図４から明らかなように、ＨＡとＨＢの間のばね反力の変化（ＷＢ−ＷＡ）を小さくするには、Ａ点を高くすればよい。しかしながらＡ点を上げるとコイルばねの自由長が長くなり、圧縮の際にコイル形状が崩れ易くなる。圧縮コイルばねのコイル形状を崩さないためには、コイルの自由長に応じてコイルの巻き直径を大きくしなければならない。ところが巻き直径を大きくすると、コイルの素線直径を大きくしなければばね反力を確保できないのでコイルばねの重量が増加する。この問題に対しては、テレスコ管の様な案内筒にコイルばねを収納するのが常套手段である。しかしながら、ここでもシンプルな構造に徹するために、コイルの上下端を拘束することによって形状を保持すべく、拘束の構造を種々試した。その結果、図１および図３において３１と３２で示す姿勢保持部材による構造を完成した。

図３において、腰座梁２３の下面には上端姿勢保持部材３１が、コイルばね上端の内周に接して左右対称に突設され、同様に底連結材１４の上面には下端姿勢保持部材３２が、コイルばね下端の内周に接して前後対称に突設されている。上下端姿勢保持部材３１、３２は円柱の１／４円周より僅かに小さいセグメントを切取った形であって、コイルばねの上下端において相互に方位を９０度ずらせてコイルばねの内周に接し、コイルばねの位置と姿勢を拘束している。このように９０度ずらせることによって、３６０度全方向に対してほぼ均等な姿勢保持効果を発揮すると共に、姿勢保持部材の高さがコイル高さの１／２を越えても、上下が相互に嵌り合うので干渉するおそれが無い。上下端姿勢保持部材３１、３２の高さはコイルの１．５巻き以上の内周に接しておれば、高い拘束効果を呈することが確かめられた。本願の製品で使用するコイルばねの最大寸法のものにおいても５５ｍｍあれば上記の条件を満足する。

以上の対策によって、実施例においてはコイルばねの長さ／直径の比が５（巻き直径１５０ｍｍで自由長７５０ｍｍ）という長い形状にもかかわらず、長さを３５％（２６５ｍｍ）の着座状態まで圧縮してもコイル形状に何ら乱れは認められない。最終的に実施例におけるコイルばねは、素線直径８ｍｍのばね鋼製で外径１７０ｍｍ、巻き数１２、自由長７５０ｍｍとなった。

次に図５および図６によって待ち受け状態での座面の前傾について説明する。図５は実施例の待ち受け状態の全体を示す。腰座２はコイルばね３によって押し上げられ、腰座梁２３が肘掛け１４の下面に当接して上げ止まった状態、すなわち図４のＡ点にある。図６において、腰座梁２３と座面２１は蝶番３４によって連結され、夫々の中央部に設けられた窪みにその両端をはめ込まれた前傾ばね３３の圧縮付勢力によって、座面が前傾姿勢に付勢されている。座面の前傾は前傾角度リミッタ３５によって規制され、常時最適の角度に保持される。なお、この実施例では圧縮コイルばねを使用しているが、特許文献１で採用しているねじりコイルばねを使用しても差し支えない。また、本実施例では背もたれが座面と一体で傾動するが、背もたれを腰座梁に固定して座面のみを前傾させても差し支えない。

前傾角度リミッタ３５は、押し込まれたときに退避する機能を備えて居れば、公知の調節・位置決め要素を使用することが出来る。この前傾角度は、使用者の使い易い角度に設定できるものが望ましく、実施例では１０度から３０度の間で調節できる。また前傾ばね３３の着座状態におけるばね荷重は全荷重Ｗの２０〜３０％が適当である。こうすることによって、使用者が腰を掛けると先ず前傾ばね３３が圧縮されて腰座の前傾が戻って水平となり、次にコイルばねの圧縮変形が始まり図３の着座状態に至る。

本発明に係る立ち上がり補助椅子の基台を示す斜視図である。 同腰座の斜視図である。 上記の組み立て、着座状態の一部開放斜視図である。 コイルばねの長さと荷重の関係を示す図である。 座面が最高点に至り前傾した待ち受け状態の斜視図である。 同腰座が前傾した状態の部分断面図である。

１其台
１０支脚
２腰座
２０摺動部材
２３腰座梁
２４腰座台
３コイルばね
３３前傾ばね

Claims (3)

1. 支脚あるいは支脚と一体をなす背もたれ部を案内として、垂直に昇降自在に保持された腰座と、腰座を支える弾撥部材とからなる椅子において、弾発部材は圧縮コイルばねであって、腰座の待ち受け状態におけるばね荷重を、使用者の体重に腰座重量を加えた全荷重の３０％以上、６５％以下とすることを特徴とする立ち上がり補助椅子。
2. 支脚あるいは支脚と一体をなす背もたれ部を案内として、垂直に昇降自在に保持された腰座と、腰座を支える弾撥部材とからなる椅子において、弾発部材は圧縮コイルばねであって、コイル外形を１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下とするとともに、両端の固定部においてコイル端より少なくとも５５ｍｍの高さについて、コイルの内径または外径を姿勢保持部材によって拘束することを特徴とする立ち上がり補助椅子。
3. 請求項１または２において、待ち受け状態には、座面を前傾姿勢とさせる起伏機構を備えることを特徴とする立ち上がり補助椅子。

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