JPH09285496A - 歩行支援機の機体移動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】歩行支援機により、高齢者等が介護者無しに、
家屋内の段差やエレベータ乗り場の溝等の障害物を乗り
越えて、単独で容易にかつ安全に歩行することを可能に
する。 【解決手段】無動力の機体移動機構と、固定部材と昇降
部材とから成る起立・着座動作支援用昇降機構とを有す
る歩行支援機４に、機体移動機構として一対のキャスタ
式後輪３と、一対の車軸固定式中間輪２と、これらの車
輪より幅、外径ともに大きい一対のキャスタ式前輪１と
を備える。前輪１の外径を１０ｃｍから２０ｃｍの間の
値に設定し、前輪厚みは一般的エレベータの入り口溝幅
より大きい、４ｃｍ以上の値に設定して車輪の溝への落
下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下肢機能に障害を
持つ人のために歩行・起立・着座動作を支援する歩行支
援機の床面水平移動機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、下肢機能に障害を持つ人の歩行動
作を支援するための歩行器としては、例えば（１）特開
平２−１８０２６０号公報に記載の装置があった。この
装置につかまって、使用者は介助者無しに単独で歩行動
作をすることが可能となる。

【０００３】また、（２）新エネルギー・産業技術総合
開発機構（ＮＥＤＯ）医療福祉機器センターの「福祉用
具開発助成金テーマ概要（生活支援分野）」資料に記載
の「ソリ付歩行器」は、無動力で、パイプフレームと椅
子座面兼用腰部保持具と一対のキャスタ式後輪と、前輪
に代えた一対のソリを備え、使用者が手摺りを持って装
置を押して水平移動させるというものである。

【０００４】一方、歩行動作と起立・着座動作を介助す
る器具としては、（３）特表昭６２−５０２３８１号公
報に記載の「歩行補助具」と、（４）実開平７−３１０
２３号公報に記載の「起立動作支援装置」等があった。
（３）の装置は、水平移動は無動力の４輪のキャスタと
使用者の歩行動作により行い、起立・着座動作は上肢を
支持する「腕支持体」を電動機構により昇降させて介助
するものである。（４）の装置も同様に、水平移動は無
動力の４輪のキャスタと使用者の歩行動作により行い、
起立・着座動作は上肢を支持する「支持体」を油圧駆動
機構により昇降させて介助するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術（１）の装置
は、ともにキャスタ式の前輪と後輪を備え、上肢を預け
るハンドル付きアームレストがクランプによって任意の
位置に固定できる構造となっていた。この例において
は、敷居等の数ｍｍから数ｃｍの段差の存在する一般家
屋内で使用すると、段差を乗り越えるのが困難であっ
た。

【０００６】上記段差は、通常の手動式車椅子のような
大径の車輪を有する装置では比較的容易に乗り越えられ
る。しかし、この例のような歩行器では、車椅子と異な
り使用者が座るわけではないので荷重が比較的小さく、
また乗り心地を考慮する必要が無いという理由から、各
車輪の径が通常５ｃｍから１０ｃｍ程度と格段に小さ
く、空気タイヤでない弾性の小さい部材から成るキャス
タ車輪が用いられている。

【０００７】車椅子では使用者の体重心は後輪の近くに
あるが、歩行器の場合は装置重心が前方寄りにある上に
使用者が体重心を前方に置いてもたれかかるように歩行
器を押し歩くことが多いので、前輪に大きな割合の負荷
荷重が作用し、敷居の数ミリメートルの段差でさえキャ
スタ式前輪がひっかかり、乗り越えるのが困難であっ
た。無理に大きな推力を出しても、歩行器が段差を中心
に回転し、歩行器とともに使用者が前方に転倒するおそ
れがあった。

【０００８】従来技術（２）の装置では、ソリにより家
屋内の段差を乗り越えることができる。しかし床面の材
質によっては、ソリ滑走面との間の摩擦力が車輪を使用
する場合と比較して大きく作用するので、使用者に大き
な負担が掛かる場合があった。また、後輪のみがキャス
タ方式なので装置中心を軸としてその場旋回をすること
ができず、一般家庭の便所や洗面所やホームエレベータ
のような狭い行止りの場所での旋回動作や転回、後退動
作が困難になるという問題があった。

【０００９】一方、従来技術（３）や（４）のように重
量の大きな装置では、溝を通過する際、径の小さな前輪
が溝にはまって移動できなくなったり、歩行支援機が転
倒するような事態が考えられる。特にエレベータ乗降の
場合を考えると、篭床と建屋の乗り場床との間には広く
て（幅が約１ｃｍないし３ｃｍ）深い（昇降路のピット
床まで数ｍ）溝が必ず生じ、しかも篭床面と建屋の床面
との間に段差を生じる場合がある。

【００１０】上記溝の幅と段差の寸法値は、建築物のた
め規格上の公差が機械構造物より大きく設定されてい
る。使用者が入り口脇にある呼びボタンを押して、降り
る人を避ける位置で待機する関係上、歩行器が入り口に
向かって直進する進入経路は作り難く、転回経路とな
り、切り返し動作を行うことが多くなり、キャスタ式前
輪が斜めや横方向を向いて溝に接近することになる。こ
のため、特に起立・着座動作を動力により介助する機能
を付加された大質量の歩行器の場合は、両前輪が溝には
まって非力な使用者には動かせなくなり、歩行器の前輪
車軸が床に接地するまで大きく傾く可能性があった。

【００１１】本発明の目的は、上記従来技術の機体移動
上の問題点を解消し、比較的歩行能力が残存していて起
立・着座動作が困難な状態にある障害者や高齢の使用者
が、歩行支援機を使用して、（介護者無しで）一人で容
易にかつ安全に、歩行および起立・着座動作を可能にす
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、無動力の機
体移動機構と、固定部材と固定部材に対し使用者から見
て斜め前方に直線的に上昇変位可能に設置された昇降部
材とから成る昇降機構とを有する歩行支援機に、機体移
動機構として一対のキャスタ式後輪と、一対の車軸固定
式中間輪と、これらの車輪より幅、外径ともに大きい一
対のキャスタ式前輪とを備えたものである。さらに、キ
ャスタ式前輪の外径を１０ｃｍから２０ｃｍの間の値に
設定し、前輪幅は一般的エレベータの入り口の溝幅より
大きい、４ｃｍ以上の値に設定して車輪の溝への落下を
防止したものである。

【００１３】さらに、上記キャスタ式前輪に空気タイヤ
を使用して弾性を増し、段差の登破力を強化し、併せて
使用者に伝わる衝撃反力の低減を図ったものである。

【００１４】また、上記４ｃｍ以上の幅を持つキャスタ
式前輪に代えて、両外側面間距離を４ｃｍ以上として２
輪を並列させた一対のキャスタ式前輪を備え、前輪の溝
への落下を防止したものである。

【００１５】また、上記４ｃｍ以上の幅を持つキャスタ
式前輪に代えて、４個のキャスタ式前輪を備え、前輪の
溝への落下を防止したものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図１乃至図６を用いて本
発明の第１の実施例を説明する。

【００１７】機体移動機構の構造を図１に示す。機体移
動機構は、全て無動力の前輪１・中間輪２・後輪３の６
個の車輪から構成される。

【００１８】前輪１には、外径が１０ｃｍないし２０ｃ
ｍで、幅が４ｃｍ以上の空気タイヤを使用した一対のキ
ャスタ車輪１Ａを使用する。中間輪２には一対の車軸固
定式車輪を使用する。後輪３には外径が５ｃｍないし８
ｃｍの一対のキャスタ車輪を使用する。

【００１９】図２に本発明を適用する歩行支援機４全体
の外観を示す。使用者は、まず体幹支持具５を着用し、
歩行支援機４に体幹支持具５を係合させて使用する。

【００２０】図３に本発明の第１実施例の装置の前輪部
の詳細構造を示す。前輪は一対のキャスタ車輪１Ａで、
キャスタ角が約２°前傾とし、前輪１Ａには、外径（図
３の記号でｄ）が１０ｃｍないし２０ｃｍで、幅（図３
の記号でｂ）が４ｃｍ以上の空気タイヤを使用する。

【００２１】図４に、上記寸法値を決定するための検討
用の、前輪１が段差に突き当たった状態の力学モデルを
示す。段差は垂直に５（ｍｍ）、前輪を半径Ｒ（ｍ）の
剛体円柱と仮定して、歩行支援機４の質量（自重）がＭ
＝２０（ｋｇ）で、その前輪への荷重配分率が４５％、
使用者の体重がｍ＝６０（ｋｇ）、使用者が前のめりと
なるため前輪への使用者荷重が７５％と仮定して、歩行
支援機４と使用者の荷重の和をＦｇ（Ｎ）、使用者の発
生する水平推力をＦｐ（Ｎ）とおくと、

【００２２】

【数１】

【００２３】と計算される。ＦｐとＦｇにより段差の角
の点まわりに作用する回転モーメントＭｐ（Ｎｍ）、Ｍ
ｇ（Ｎｍ）は、

【００２４】

【数２】

【００２５】

【数３】

【００２６】と求まる。その差Ｍ（＝Ｍｐ−Ｍｇ）は、

【００２７】

【数４】

【００２８】と求まる。仮に、前輪の径が10（ｃｍ）と
して、Ｒ＝0.05（ｍ）を代入すると、

【００２９】

【数５】

【００３０】となる。段差を乗り越える条件は、

【００３１】

【数６】

【００３２】であるから、使用者の発生する推力が

【００３３】

【数７】

【００３４】のときに乗り越え可能となる。実際にはこ
れに摩擦や車輪の弾性の影響が加わるが、安全確保の点
からもこの程度の推力値が使用者に期待できる適正推力
のほぼ上限に当ると考えられる。

【００３５】図５に、５（ｍｍ）の段差に対する前輪１
の半径（Ｒ＝ｄ／２）と、段差乗り越え（Ｍ≧０）に要
する使用者の推力Ｆｐとの関係を示す。

【００３６】一方、キャスタ式車輪の外径が大きすぎる
と、その車輪が斜め方向を向いたときに歩行支援機４の
左右最大幅が増大して、狭い場所での動作の支障にな
る。そこで、前輪の外径を２０ｃｍ以下に抑える。

【００３７】使用者荷重配分の小さい後輪については外
径拡大の必要が無いが、歩行支援機４のその場旋回（自
転）を可能とするために前輪同様にキャスタ車輪とす
る。ベッドの下の空間に後輪を潜り込ませるために、外
径は必要最小限の８ｃｍ以下とする。

【００３８】次に、図６を用いて本実施例の装置を用い
た一連の動作手順を説明する。

【００３９】予め歩行支援機４を、使用者が着座してい
る位置の近くの適切な位置に待機させておく。使用者が
歩行動作を望む際は、まず体幹支持具５を装着する。

【００４０】図６（ａ）は、ベッドや椅子などに着座し
ている使用者が、立上がる前の状態を示している。立上
る時には、使用者は腰の下に体幹支持具５の中央部６を
敷き、体幹支持具５のベルト７を腹部に巻き、腰部から
背中を覆う形で、体幹支持具５の左右一対の下端部紐８
を後方から使用者の股に挟み交差させて前方に伸ばし、
歩行支援機４の固定部材（昇降動作をしない部材）９上
の左右２箇所の一定位置10に係合する。また、体幹支持
具５の左右一対の上端部紐11を両脇の下から前方に伸ば
し、歩行支援機４の昇降部材12上の左右２箇所の一定位
置13に係合する。

【００４１】昇降部材12の上昇動作を説明する。使用者
が歩行支援機の昇降部材12に設けられた昇降スイッチ14
を上昇側に作動させると、固定部材９に設けられた駆動
源15が起動し、ウオームホイールを用いた伝動部16によ
り昇降部材12の斜め上方への直線的上昇運動に変換され
る。なお駆動源15にはモータを用いる。使用者は昇降部
材12の一部であるハンドル17の前部に固定して設けられ
た操作レバー18を握り、ハンドル17に肘を乗せて上体を
預け、腰部は体幹支持具５に支えられて、身体が持ち上
げられる。操作レバー18は使用者の発生する水平推力を
歩行支援機４に伝えやすくするため、ハンドル17前部の
上面にほぼ鉛直に突き出ている。この上昇動作と連動し
て、体幹支持具５の左右一対の上端部紐11が昇降部材12
の後端に設けられた巻き取り機構19によって巻き取られ
る。巻き取り機構19の動力には、固定部材９に一端を固
定されたケーブルを使用する。昇降部材12の上昇動作に
伴い、上端部紐11の先端が前方へと引っ張られる。ハン
ドル17が所望の高さに達した時点で、使用者が昇降スイ
ッチ14から手を離すと、上昇動作が終了する。歩行支援
機４は昇降スイッチ14を作動している間は中間輪２にブ
レーキ20を昇降スイッチ14の作動と連動して掛けて、歩
行支援機４の機体の床面上での移動を防止する。図６
（ｂ）は、使用者が、起立動作と上端部紐11の巻き取り
動作をほぼ完了した状態を示している。

【００４２】歩行する際は、使用者は昇降スイッチ14を
作動させてハンドル17を自分の歩行に適した高さに固定
し、操作レバー18を握り、前腕部をハンドル17に乗せて
自立的に（自力で）歩く。歩行支援機のハンドル17が使
用者の押す力を受けて、上記６個の車輪１、２、３が回
転して、水平床面上で機体の前進・後退・旋回を行う。
この際、体幹支持具５は使用者の転倒防止のための安全
装置として機能する。

【００４３】段差を乗り越える場合は、段差に対してな
るべく直角の方向から機体を直進させて接近する。これ
により、一対のキャスタ式前輪１は段差に直角に向いて
ほぼ左右同時に乗り上げる。中間輪２や後輪３が段差を
乗り越える際は、前輪１が前方の支点となるので歩行支
援機４が前に倒れるおそれは無い。

【００４４】エレベータに乗り込む場合は、やはり溝に
対してなるべく直角の方向から機体を直進させて接近す
る。

【００４５】ベッド・椅子・車椅子・便器等に腰掛ける
場合は、これらの目標物への接近経路の途中で歩行支援
機７を旋回して方向を反転させ、使用者の背中側から目
標座面に接近する。昇降スイッチ14を下降側に作動させ
ると、固定部材９に設けられた駆動源15が起動し、伝動
部16により昇降部材11の下降運動に変換される。使用者
は操作レバー18を握り、ハンドル17に肘と前腕部を乗せ
て上体を預け、腰部は体幹支持具５に支えられて、身体
が降ろされる。このとき、昇降部材12の下降動作に連動
して体幹支持具５の左右一対の上端部紐11が巻き取り機
構19から繰り出されてくる。ハンドル17が座面高さに応
じた所望の高さに達した時点で、使用者が昇降スイッチ
14から手を離すと、下降動作が終了する。なお，上昇動
作時と同様に，昇降スイッチ14を作動している間は中間
輪２にブレーキ20を掛けて歩行支援機４の機体の床面上
での移動を防止する。

【００４６】着座後に使用者は、必要であれば一対の上
端部紐11を昇降部材12上の左右２箇所の一定位置13から
はずし、一対の下端部紐８を固定部材９上の左右２箇所
の一定位置10からはずす。例えばベッドで寝る場合や風
呂場の椅子に腰掛ける場合など、さらに必要であれば体
幹支持具５を体の下から抜き出す。その際，一度体幹支
持具５を着けずに上体をもたれかけて昇降部材12を僅か
に上昇させ，体幹支持具５の抜き出しを補助しても良
い。

【００４７】洗面所で洗面動作をする場合には、昇降部
材12をストロークの中間部分で停止させて、前腕部を洗
面台上に差し出す。このときは、昇降スイッチ14が作動
中でないので中間輪２にブレーキ20が作動しないが、使
用者の上体が前傾しているのでハンドル17の前端部が洗
面台に押し当てられ、機体が床面上を移動することは無
い。

【００４８】本実施例では、上記の簡単な装置構造によ
り、家屋内の段差やエレベータ乗り場等の溝のような障
害物があっても使用者が小さな推力を発生することで、
より容易かつ安全に、安心感をもって使用できるという
効果がある。

【００４９】次に、図７を用いて本発明の第２の実施例
を説明する。左右の前輪ともキャスタに同軸の２個の車
輪１Ｂを並べて設置している。前輪１Ｂの幅（図７の記
号でｂ）は４ｃｍ以上とする。

【００５０】本実施例によれば、家屋内の段差に対する
効果は第１実施例と同様である。片方の前輪１Ｂがエレ
ベータ乗り場等の溝の上に来ても隣接の車輪１Ｂ’が床
面上に乗っているので、前輪キャスタ全体としては床面
下に沈み込まず、機体が傾いたり動けなくなることが無
い。したがって、エレベータの乗降が使用者の小さな推
力で容易にかつ安全に可能になるという効果がある。

【００５１】次に、図８を用いて本発明の第３の実施例
を説明する。左右の前輪とも２個の独立なキャスタ式車
輪１Ｃを並べて設置している。隣接する２個の前輪１Ｃ
の間隔（図８の記号でｂ）は４ｃｍ以上かつ車輪が横を
向いても互いに接触しない距離だけ離すものとする。

【００５２】本実施例によれば、家屋内の段差に対する
効果は第１実施例と同様である。１個の車輪がエレベー
タ乗り場等の溝の上に来ても隣接の車輪が床面上に乗っ
ているので、前輪全体としては床面下に沈み込まず、機
体が傾いたり動けなくなることが無い。したがって、エ
レベータの乗降が使用者の小さな推力で容易にかつ安全
に可能になるという効果がある。

【００５３】

【発明の効果】本発明の装置によれば、家屋内の段差乗
り越えやエレベータの乗降が使用者の小さな推力で容易
にかつ安全に可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機体移動機構の実施例を示す外観図で
ある。

【図２】本発明を適用する歩行支援機と体幹支持具の実
施例の全体構成を示す外観図である。

【図３】本発明の第１実施例の装置の前輪部の詳細構造
を示す部分拡大図である。

【図４】前輪が段差に突き当たった状態の力学モデル図
である。

【図５】前輪の外径と段差乗り越えに要する力との関係
を示すグラフである。

【図６】本発明を適用した歩行支援機の起立介助動作の
手順を説明する図である。

【図７】本発明の第２実施例の装置の前輪部の詳細構造
を示す部分拡大図である。

【図８】本発明の第３実施例の装置の前輪部の詳細構造
を示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１…キャスタ式前輪、１Ａ…キャスタ式前輪、１Ｂ…キ
ャスタ式前輪、 １Ｃ…キャスタ式前輪、２…中間輪、
３…キャスタ式後輪、４…歩行 支援機、５…体幹支持
具、６…体幹支持具の中央部、７…ベルト、８…下端部
紐、９…固定部材、10…一定の係合位置、11…上端部
紐、12…昇降部材、13…一定の係合位置、14…昇降スイ
ッチ、15…駆動源、16…伝動部、17…ハンドル、18…操
作レバー、19…巻き取り機構、20…ブレーキ。

フロントページの続き (72)発明者 柄川 索 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 藤江 正克 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 吉田 好基 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所デザイン研究所内 (72)発明者 鈴木 弥志雄 茨城県下館市大字下江連1250番地 日立化 成工業株式会社結城工場内 (72)発明者 遠藤 顕 茨城県下館市大字下江連1250番地 日立化 成工業株式会社結城工場内 (72)発明者 岡田 誠 東京都板橋区板橋三丁目９番７号 日立化 成工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の無動力の車輪から成る機体移動機構
   を有する歩行支援機において、一対のキャスタ式後輪
   と、一対の車軸固定式中間輪と、これらの車輪より幅、
   外径ともに大きい一対のキャスタ式前輪とを備えたこと
   を特徴とする歩行支援機の機体移動機構。
2. 【請求項２】複数の無動力の車輪から成る機体移動機構
   を有する歩行支援機において、一対のキャスタ式後輪
   と、一対の車軸固定式中間輪と、これらの車輪より外径
   が大きい一対の２輪並列させたキャスタ式前輪とを備え
   たことを特徴とする歩行支援機の機体移動機構。
3. 【請求項３】複数の無動力の車輪から成る機体移動機構
   を有する歩行支援機において、一対のキャスタ式後輪
   と、一対の車軸固定式中間輪と、これらの車輪より外径
   が大きい３個または４個のキャスタ式前輪とを備えたこ
   とを特徴とする歩行支援機の機体移動機構。
4. 【請求項４】請求項１に記載の歩行支援機の機体移動機
   構において、前輪に空気タイヤを使用したことを特徴と
   する歩行支援機の機体移動機構。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   の歩行支援機の機体移動機構において、キャスタ式前輪
   の外径を１０ｃｍから２０ｃｍの間の値に設定し、幅を
   ４ｃｍ以上の値に設定したことを特徴とする、歩行支援
   機の機体移動機構。