JP6212940B2 - 移乗支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、移乗支援装置に関する。

従来から、負傷者、要介護者等の身体の不自由な人を、車椅子、ベッド、トイレなどの間で移乗させるための移乗支援装置が提案されている。典型的には移乗支援装置は、被介助者の胸部から下腹部までを保持する前面保持部と、両脇を保持する側面保持部を有しており、側面保持部が両脇を締め付けることにより、人体を保持する。

特許文献１には、前面保持部と側面保持部で人体の胴体部分を保持して移乗を行う移乗支援装置が開示されている。移乗支援装置は、圧力センサや力センサを用いて締付力を検出し、所定の締付力となるよう出力する。

国際公開第２０１２／０４９７０８号

しかしながら、従来の抱きかかえ型の移乗支援装置の保持具構成では、被介護者を一定の締付力で保持した際に、被介護者の体格の違いにより、締付時の不快度が大きくなることや、持上げ時のズレ落ち量が多くなってしまう場合がある。より具体的には、被介護者は筋肉や骨格、皮下脂肪などの違いにより、側面保持部を締め付けた際の不快度が異なる。また、被介護者の体重の違いにより、被介護者を持ち上げる際に体幹が保持具からズレ落ちる量が異なる。
特許文献１に開示された技術では、側面保持部に圧力センサまたは力センサを用いて締付力を検知し、締付力を調整することで、許容値を超える不快度、ズレ量となることを防止するが、高価な圧力センサや力センサを用いる必要があるため、より安価な構成により、締付時の不快度や持上げ時のズレ落ち量を低減することが求められていた。

本発明にかかる移乗支援装置は、人体の前面方向を保持する前面保持部と、前記前面保持部に前面を接触させた人体の側面方向から近接・離反を行い、人体を保持する一対の側面保持部と、前記側面保持部を近接、離反方向に移動させる駆動部と、前記側面保持部が人体に接触した状態を検知する接触検知部と、前記側面保持部の近接、離反方向上の位置を検出する位置検出部と、前記接触検知部が前記側面保持部と人体側面とが接触した状態を検知したときに人体の体格を推定し、前記位置検出部が検出した前記側面保持部の位置に基づき、前記推定した人体の体格に応じた締付力となるように前記駆動部の駆動状態を制御する制御部と、を備える。

適切な保持力で被介護者を保持することができる。

実施の形態１にかかる移乗支援装置の構成図である。 実施の形態１にかかる移乗支援装置の側面図である。 実施の形態１にかかる移乗支援装置の側面保持部が開いた状態の上面図である。 実施の形態１にかかる移乗支援装置の側面保持部が閉じた状態の上面図である。 実施の形態１にかかる駆動部の詳細を示す図である。 実施の形態１にかかる側面保持部と接触検知部の状態を示す上面図である。 実施の形態１にかかる移乗支援装置の動作フローを示した図である。 実施の形態１にかかる人の体型ごとの締付力とズレ量の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる人の体型ごとの締付力と不快度の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる人の体型ごとの締付力とズレ量および不快度の関係を示す図である。 実施の形態２にかかる２つのアームを動作させる状態を示した上面図である。 実施の形態３にかかるアームを回転駆動させる状態を示した上面図である。 実施の形態４にかかる側面保持部の移動量とモータの駆動電流の関係を示した図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、移乗支援装置１の構成を示した図である。

移乗支援装置１は、支持部１０と、保持本体部１１と、前面保持部１２と、側面保持部１３を備える。図２は、移乗支援装置１の側面図である。図３は側面保持部１３を被介護者に接触させていない状態の上面図であり、図４は側面保持部１３を被介護者に接触させた状態の上面図である。以下では、被介護者が移乗した状態における左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向として説明する。また以下では、被介護者の左側側面に接触する側面保持部１３を第１の側面保持部１３１、被介護者の右側側面に接触する側面保持部１３を第２の側面保持部１３２として説明する。

支持部１０は、支持アーム１０１と、制御部１０２と、車輪１０３を備える。支持部１０は、移乗支援装置１の基台である。

支持アーム１０１は、保持本体部１１に連結している。支持アーム１０１は、前面保持部１２と側面保持部１３が被介護者を保持した場合に、被介護者を持ち上げる軌道を生成する。例えば支持アーム１０１は、１以上の関節部が設けられており、支持部１０に設けられた駆動部（図示せず）から与えられた駆動力に基づいて動作する。これにより支持アーム１０１が動作することにより、保持本体部１１の位置が調整される。
制御部１０２および車輪１０３については後述する。

保持本体部１１は、被介護者が移乗した場合に前方方向に配置されている支持部である。保持本体部１１は、位置検出部１１１と、駆動部１１２を備える。保持本体部１１には支持アーム１０１が連結している。また保持本体部１１には、２つのアーム１１４が連結している。なお、保持本体部１１および第１の側面保持部１３１と連結しているアームを第１のアーム１１４１、保持本体部１１および第２の側面保持部１３２と連結しているアームを第２のアーム１１４２とする。

位置検出部１１１は、図４のように側面保持部１３が被介護者に接触した場合に、側面保持部１３の前面保持部１２に対する位置を検出する検出手段である。位置検出部１１１には、ポテンショメータや、エンコーダ等が設けられている。典型的には、位置検出部１１１は、後述する第１、第２のラックギア１１２３、１１２５や第１、第２のアーム１１４１、１１４２のＸ方向の移動量を計測することにより、側面保持部１３の位置を検出する。例えば位置検出部１１１は、図３や図４に示すように、一端を保持本体部１１の外側に接続し、他端を第１のアーム１１４１と接続したピストンの移動量を測定することで、側面保持部１３の位置を検出する。なお位置検出部１１１は、駆動部１１２に設けられたモータ１１２１の回転数を計測することにより、側面保持部１３の位置を検出してもよい。位置検出部１１１は、検出した位置情報を制御部１０２に出力する。

駆動部１１２は、制御部１０２から入力された駆動信号に基づいて、側面保持部１３を移動させる。図５は駆動部１１２の詳細を示す図である。駆動部１１２は、モータ１１２１と、ウォームギア減速機１１２２と、第１のラックギア１１２３と、ピニオンギア１１２４と、第２のラックギア１１２５を有する。

モータ１１２１は、制御部１０２から入力された駆動信号に基づいて、駆動力を発生させる。モータ１１２１は、発生した回転力を、ウォームギア減速機１１２２に伝達する。

ウォームギア減速機１１２２は、モータ１１２１から伝達された回転力を減速し、第１のラックギア１１２３に伝達する。

第１のラックギア１１２３は、ウォームギア減速機１１２２から与えられた回転力に基づいて、Ｘ方向に移動を行う。第１のラックギア１１２３は、第１のアーム１１４１と連結しており、第１のラックギア１１２３のＸ方向の移動に基づいて、第１のアーム１１４１がＸ方向に移動する。また第１のラックギア１１２３には、ピニオンギア１１２４が接触しており、第１のラックギア１１２３の移動により、ピニオンギア１１２４が回転する。

ピニオンギア１１２４は、第１のラックギア１１２３と、第２のラックギア１１２５に接触している。ピニオンギア１１２４は、第１のラックギア１１２３の移動量に基づいて回転し、回転力を第２のラックギア１１２５に伝達する。

第２のラックギア１１２５は、ピニオンギア１１２４から伝達された回転力に基づいて、Ｘ方向に移動を行う。第２のラックギア１１２５は、第２のアーム１１４２と連結しており、第２のラックギア１１２５のＸ方向の移動に基づいて、第２のアーム１１４２がＸ方向に移動する。このとき、第２のラックギアの１１２５の移動方向は、第１のラックギアの１１２３と反対方向となる。

アーム１１４は、それぞれ一端が保持本体部１１に接続し、他端に側面保持部１３が設けられている。ここでアーム１１４は、それぞれＬ字形状をしている。アーム１１４は、駆動部１１２から与えられた駆動力に基づいて保持本体部１１に収納される方向に移動することで、側面保持部１３を、被介護者の側面に接触させる方向に移動させる。また例えば第１のアーム１１４１には、操作部１１５が設けられている。

操作部１１５は、アーム１１４に設けられ、被介護者が移乗支援装置１に移乗した状態で操作可能な操作部である。例えば操作部１１５は、ボタンや、パネル、スイッチ方式等であってもよい。例えば操作部１１５は、被介護者が操作することにより、支持アーム１０１や、車輪１０３を動作させる。

前面保持部１２は、保持本体部１１において、被介護者が胸郭を接触させる位置に設けられた前面パネルである。前面保持部１２はクッションを有することにより、接触する被介護者に、固さによる不快感を低減することが望ましい。

側面保持部１３は、被介護者の側面を保持する。側面保持部１３はクッションを有することにより、接触する被介護者に、固さによる不快感を低減することが望ましい。また側面保持部１３は、接触検知部１３３を備える。例えば、第１の側面保持部１３１に接触検知部１３３が設けられている。図６は、第１の側面保持部１３１および接触検知部１３３の状態を示す上面図である。

接触検知部１３３は、側面保持部１３が人体に接触したことを検知する。接触検知部１３３は、スイッチ１３３１と、バネ１３３２と、ヒンジ１３３３を備える。例えば側面保持部１３に人体側面が接触したとき、ヒンジ１３３３の位置を支点として、バネ１３３２の位置に圧力が加えられる。バネ１３３２は、圧力が加えられると反発力を発生させる。そのため、側面保持部１３に所定の閾値を超える圧力が加わった場合に、スイッチ１３３１に第１の側面保持部１３１が接触し、スイッチ１３３１をＯＮ状態にする。スイッチ１３３１は、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御部１０２に出力する。なお、スイッチ１３３１は、接点式や近接式であっても良く、他の方式であっても良い。

制御部１０２は、移乗支援装置１の動作を制御する。具体的には制御部１０２は、側面保持部１３が被介護者の側面に接触するまでモータ１１２１を駆動させる駆動電流を算出し、駆動部１１２の動作を制御する。また制御部１０２は、スイッチ１３３１からの入力に基づき、被介護者が側面保持部１３に接触した状態か否かを検知する。さらに制御部１０２は、側面保持部１３が被介護者の側面に接触したと判断した場合には、位置検出部１１１から入力された側面保持部１３の位置情報に基づいて被介護者の体格を推定し、側面保持部１３の位置を制御する。また制御部１０２は、操作部１１５の操作に基づいて、車輪１０３や支持アーム１０１の動作を制御する。

車輪１０３は、支持部１０に連結して設けられた地面接触要素である。典型的には車輪１０３は支持部１０に複数設けられている。車輪１０３は、被介護者による操作部１１５の操作に基づいて動作し、移乗支援装置１を移動させる。

次に、移乗支援装置１の動作について説明する。図７は、移乗支援装置の動作フローを示した図である。

制御部１０２は、側面保持部１３が被介護者の側面に接触したか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、側面保持部１３に被介護者が接触し、所定の圧力が加えられると、接触検知部１３３のスイッチ１３３１がＯＮ状態になる。制御部１０２は、接触検知部１３３のスイッチ１３３１の状態に基づいて、側面保持部１３が被介護者の側面に接触しているか否かを判定する。接触していると判定したら（ステップＳ１１でＹｅｓ）、ステップＳ２１に進む。接触していないと判定したら（ステップＳ１１でＮｏ）、ステップＳ１２に進む。

制御部１０２は、側面保持部１３が被介護者の側面に接触していると判定した場合には（ステップＳ１１でＹｅｓ）、現位置の算出を行う（ステップＳ２１）。具体的には、制御部１０２は、位置検出部１１１により取得された情報に基づいて、側面保持部１３の位置を算出する。

制御部１０２は、算出した側面保持部１３の位置に基づいて、被介護者の体格の推定を行う（ステップＳ２２）。例えば制御部１０２は、第１の側面保持部１３１と第２の側面保持部１３２との間隔が広い状態で被験者に接触した場合には、被介護者の胸郭幅が大きいと推定する。また制御部１０２は、第１の側面保持部１３１と第２の側面保持部１３２との間隔が狭い状態で被験者に接触した場合には、被介護者の胸郭幅が小さいと推定する。

制御部１０２は、ステップＳ２２で推定した被介護者の体型に適する締付力を算出し、側面保持部１３の位置の目標値をセットする（ステップＳ２３）。ここで図８は、体格が大きい被介護者と小さい被介護者について、締付強さと持ち上げ時のズレ量の関係を示すグラフである。太線は体格の大きい被介護者の場合を示し、細線は体格の小さい被介護者の場合を示しており、体格の大きい被介護者の方がズレ量の許容値が所定の値とするために、締付強さ大きくする必要があることを示している。また図９は、体格が大きい被介護者と小さい被介護者について、締付強さと締付時の不快度の関係を示すグラフである。太線の一点鎖線は体格の大きい被介護者の場合を示し、細線の一点鎖線は体格の小さい被介護者の場合を示し、体格の大きい被介護者の方が、強い締付強さとなっても所定の不快度許容値以内に収まることを示している。また図１０は、図８と図９を重ね合わせた図であり、体格が大きい被介護者および体格が小さい被介護者について、それぞれ所定のズレ量の許容値以内であり、かつ、所定の不快度許容値以内である持ち上げ時の締付強さの範囲を示している。
したがって制御部１０２は、あらかじめ記憶されている図１０の情報から被介護者の体型に適する締付力の範囲を算出し、算出した範囲の締付力を目標値として設定する。その後、ステップＳ１３に進む。

制御部１０２は、側面保持部１３が被介護者の側面に接触していないと判定した場合には（ステップＳ１１でＮｏ）、側面保持部１３による締付力の目標値を設定する（ステップＳ１２）。典型的には、側面保持部１３が被介護者の側面に接触していない場合には、被介護者の体型が判らないため、あらかじめ定めた所定の値を、仮の目標値として定める。その後、ステップＳ１３に進む。

制御部１０２は、現在の締付力を算出する（ステップＳ１３）。例えば制御部１０２は、側面保持部１３が被介護者と接触している場合には、位置検出部１１１が検出した側面保持部１３の位置と被介護者の体型の情報に基づき、締付力を算出する。なお側面保持部１３と被介護者が接触していなければ、締付力は０である。

制御部１０２は、現在の締付力が目標とする範囲内の値か否かを判定する（ステップＳ１４）。現在の締付力が目標とする値の範囲内であれば（ステップＳ１４でＹｅｓ）、側面保持部１３が適切に被介護者を保持していると判断し、被介護者を保持するための処理を停止する（ステップＳ２４）。現在の締付力が目標とする範囲内の値でなければ（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１５に進む。

制御部１０２は、次の締付力を算出する（ステップＳ１５）。具体的には制御部１０２は、被介護者の体型の情報と設定した目標値に基づき、目標の範囲内となる締付力が発揮される側面保持部１３の位置を算出する。

制御部１０２は、ステップＳ１６で算出した次の締付力を発揮する位置に、側面保持部１３を移動させるための駆動電流を算出する（ステップＳ１６）。

制御部１０２は、電圧を制御し、駆動部１１２を動作させる（ステップＳ１７）。より具体的には、制御部１０２は、アンプ（図示せず）に与える電圧を制御することにより、駆動部１１２に流れる駆動電流の制御を行う。これにより、側面保持部１３がＸ方向に動作する。その後、ステップＳ１１に戻り処理を繰り返す。

これにより、被介護者の体型に適した保持力を側面保持部に発生させるよう、移乗支援装置を制御することができる。言い換えると、被介護者の体型が大きい場合には締付力が強く、被介護者の体型が小さい場合には締付力が弱い状態で、移乗支援装置を動作させることができる。そのため本実施の形態にかかる移乗支援装置は、どのような体型の被介護者であっても、ズレ量を許容値以内に抑え、かつ不快度を許容値以内に抑えるよう、適切な締付力で被介護者を保持することができる。さらに本実施の形態にかかる移乗支援装置では、被介護者の体型はスイッチを用いて取得するため、高価な圧力センサや力センサを用いる必要が無く、被験者に与える圧迫感を軽減した、安価な移乗支援装置を提供することができる。

実施の形態２
次に、２つのモータを用いて、左右の側面保持部をそれぞれ動作させる移乗支援装置２について説明する。図１１は、駆動部に２つのモータを用い、それぞれのモータが、２つのアームを動作させる状態を示した上面図である。なお、実施の形態１に示した移乗支援装置１の構成物品と同様の機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。

保持本体部２１は、位置検出部１１１と、駆動部２１２を備える。駆動部２１２は、第１のモータ２１２１と、第２のモータ２１２２と、第１のピニオンギア２１２３と、第２のピニオンギア２１２４と、第１のラックギア２１２５と、第２のラックギア２１２６と、を備える。

第１のモータ２１２１は、制御部１０２の制御に基づいて、第１のピニオンギア２１２３に回転力を与える。第１のピニオンギア２１２３は、第１のラックギア２１２５と噛み合う状態で設置されており、第１のピニオンギア２１２３が回転することで、第１のラックギア２１２５はＸ方向に移動する。第１のラックギア２１２５は、第１のアーム１１４１と連結しており、第１のラックギア２１２５のＸ方向の移動に基づいて、第１のアーム１１４１はＸ方向に移動する。

第２のモータ２１２２は、制御部１０２の制御に基づいて、第２のピニオンギア２１２４に回転力を与える。第２のピニオンギア２１２４は、第２のラックギア２１２６と噛み合う状態で設置されており、第２のピニオンギア２１２４が回転することで、第２のラックギア２１２６はＸ方向に移動する。第２のラックギア２１２５は、第１のアーム１１４１と連結しており、第２のラックギア２１２６のＸ方向の移動に基づいて、第２のアーム１１４２はＸ方向に移動する。

これにより、移乗支援装置２では、第１の側面保持部１３１と、第２の側面保持部１３２が独立して動作可能となる。したがって、被介護者が移乗支援装置２の中心からずれた位置に移乗した場合であっても、適切な保持力によって、被介護者の側面を保持することができる。

実施の形態３
次に、側面保持部を平行移動ではなく、回転運動させる移乗支援装置３について説明する。図１２は、２つのアームのそれぞれに駆動軸を設け、側面保持部１３２を開閉させる構造を有する移乗支援装置３の上面図である。なお、移乗支援装置１及び移乗支援装置２に示した構成物品と同様の機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。

保持本体部３１は、位置検出部１１１と、駆動部３１２を備える。保持本体部３１には、２つのアーム３１４が連結している。保持本体部３１および第１の側面保持部１３１と連結しているアームを第１のアーム３１４１、保持本体部３１および第２の側面保持部１３２と連結しているアームを第２のアーム３１４２とする。

第１のアーム３１４１は、第１の駆動軸３１４３を有する。第１のアーム３１４１は、第１の駆動軸３１４３を軸として、Ｚ軸周りの回転を行う。

第２のアーム３１４２は、第２の駆動軸３１４４を有する。第１のアーム３１４２は、第２の駆動軸３１４４を軸として、Ｚ軸周りの回転を行う。

駆動部３１２は、アクチュエータ３１２１を備える。アクチュエータ３１２１は、制御部１０２による制御に基づいて、第１の駆動軸３１４３と、第２の駆動軸３１４４にそれぞれ駆動力を与える。

なお典型的には、位置検出部１１１は、典型的には第１の駆動軸の回転量を検出することで、側面保持部１３の位置を検出する。

これにより、第１の側面保持部１３１および第２の側面保持部１３２は、平行運動では無く回転運動で動作し、被介護者を保持することができる。なお、アクチュエータ３１２１は、駆動部３１２に複数備えていても良い。例えば、第１のアクチュエータで第１の駆動軸３１４３を動作させ、第２のアクチュエータで第２の駆動軸３１４４を動作させる構造としても良い。

実施の形態４
次に、モータに与えられた電流をセンシングすることにより、人体と側面保持部の接触を検知する方法について説明する。図１３は、側面保持部１３の移動量と、モータの駆動電流の関係を示したグラフである。なお、移乗支援装置１、移乗支援装置２、移乗支援装置３に示した構成物品と同様の機能を奏する構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。

保持本体部４１は、位置検出部１１１と、駆動部４１２を備える。

駆動部４１２は、電流計４１２１を有する。電流計４１２１は、モータ１１２１に与えられる駆動電流を計測する。

ここで図１３に示すように、側面保持部１３を人体に保持する方向に移動させていき、人体に接触した場合には、駆動電流が上昇する。したがって制御部１０２は、駆動電流が所定の閾値を超えたときに、側面保持部１３と人体側面が接触したと判定することができる。言い換えると、側面保持部１３が人体に接触して圧力が加えられると保持力の値が増加するため、制御部１０２は保持力の増加が所定のしきい値を超えた場合に、接触していると判定することができる。

これにより、スイッチ１３３１を用いずに側面保持部１３と人体側面が接触を検知することができ、接触検知部１３３を設ける必要がなくなる。

なお、モータ電流センシング式による接触検知手段は、実施の形態１で示した移乗支援装置１だけでなく、実施の形態２で示した移乗支援装置２、及び実施の形態３で示した移乗支援装置３にも同様に適用することができる。例えば移乗支援装置２では、第１のモータ２１２１と、第２のモータ２１２２の駆動電流を計測することで接触検知が可能である。また移乗支援装置３では、アクチュエータ３１２１の駆動電流を計測することで接触検知が可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば実施の形態１において、操作部１１５は、アーム１１４に連結した位置に設けられていなくても良い。接触検知部１３３は、第１の側面保持部１３１に設けられているものとして説明したが、第２の側面保持部１３２に設けられていても良く、第１の側面保持部１３１と第２の側面保持部１３２の両方に設けられていても良い。また例えばステップＳ１６において、制御部１０２は、現在の締付力と目標値の差が大きい場合に、締付力が徐々に目標とする範囲に近づくよう、次の締付力の値を、現在の締付力と目標値の間となるように定めても良い。制御部１０２は、支持部１０に設けられているものとして説明したが、他の場所に設けられていても良い。

１、２、３、４ 移乗支援装置
１０ 支持部
１０１ 支持アーム
１０２ 制御部
１０３ 車輪
１１、２１、３１、４１ 保持本体部
１１１ 位置検出部
１１２ 駆動部
１１２１ モータ
１１２２ ウォームギア減速機
１１２３ 第１のラックギア
１１２４ ピニオンギア
１１２５ 第２のラックギア
１１４ アーム
１１４１ 第１のアーム
１１４２ 第２のアーム
１１５ 操作部
１２ 前面保持部
１３ 側面保持部
１３１ 第１の側面保持部
１３２ 第２の側面保持部
１３３ 接触検知部
１３３１ スイッチ
１３３２ バネ
１３３３ ヒンジ
２１２ 駆動部
２１２１ 第１のモータ
２１２２ 第２のモータ
２１２３ 第１のピニオンギア
２１２４ 第２のピニオンギア
２１２５ 第１のラックギア
２１２６ 第２のラックギア
３１２ 駆動部
３１２１ アクチュエータ
３１４ アーム
３１４１ 第１のアーム
３１４２ 第２のアーム
３１４３ 第１の駆動軸
３１４４ 第２の駆動軸
４１２ 駆動部
４１２１ 電流計

Claims (1)

1. 人体の前面方向を保持する前面保持部と、
   前記前面保持部に前面を接触させた人体の側面方向から近接・離反を行い、人体を保持する一対の側面保持部と、
   前記側面保持部を近接、離反方向に移動させる駆動部と、
   前記側面保持部が人体に接触した状態を検知する接触検知部と、
   前記側面保持部の近接、離反方向上の位置を検出する位置検出部と、
   前記接触検知部が前記側面保持部と人体側面とが接触した状態を検知したときに、前記位置検出部が検出した前記側面保持部の位置に基づき、人体の体格を推定し、前記推定した体格の人体を持上げた時のズレ量及び締め付けた時の不快度が、前記推定した体格に応じた許容値以内となるように、目標の締付力を設定し、前記設定した目標の締付力となるように前記駆動部の駆動状態を制御する制御部と、
   を備える移乗支援装置。

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