WO2001082854A1 - Tipping impact absorbing device for wheelchair - Google Patents

Description

明 細 書 車椅子用転倒衝撃吸収装置 技術分野

本発明は、 車椅子の転倒から人体を保護するための車椅子用転倒衝撃吸収装 置に関するものである。 背景技術

従来、 歩行の不自由な人が使用する車椅子としては、 使用者または補助者の 人力によつて走行するものや、 使用者の運転操作によって自走可能な電動のも のなどが知られている。 即ち、 歩行の不自由な人であっても、 車椅子の使用に より、 車椅子の走行可能な範囲であれば自由に移動することができる。

しかしながら、 車椅子の走行可能な範囲であっても、 不慮の事故等によって 車椅子が転倒する場合がある。 このような場合、 従来の車椅子には転倒時に使 用者への衝撃を吸収する手段が設けられていないため、 使用者の保護が十分で ないという問題点があった。 特に、 車椅子の使用者は健常者に比べると俊敏に 身を保護することができない場合が多いため、 車椅子の転倒時に使用者を衝撃 から保護する必要性が高まっている。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、 車椅子の使用者に対する転倒時の衝撃を吸収することのできる車椅子用転倒衝 撃吸収装置を提供することにある。 発明の開示

本発明の車椅子用転倒衝撃吸収装置は、 膨張時に車椅子の使用者の所定部位 を覆う空気袋と、 空気袋を膨張させる膨張手段と、 車椅子の路面に対する傾斜 を検知する傾斜検知手段と、 傾斜検知手段によって車椅子の傾斜を検知すると 膨張手段によって空気袋を膨張させる制御手段とを備えている。

これにより、 車椅子が傾斜すると空気袋が膨張し、 車椅子の使用者の所定部 位が空気袋によって覆われることから、 車椅子が転倒した場合でも使用者への 衝撃を空気袋によって吸収することができ、 車椅子の使用者を転倒事故等から 保護する場合に極めて有利である。

また、 前記構成において、 前記空気袋を膨張時に少なくとも人体の頭部を覆 うように形成することにより、 車椅子の使用者の頭部への衝撃を吸収すること ができ、 転倒時の頭部の保護を重視する場合に有利である。

また、 前記構成において、 車椅子の使用者に着脱可能に装着される人体装着 具を備え、 前記空気袋を人体装着具に設けることにより、 使用者の所定部位を 空気袋によって確実に覆うことができるので、 例えば転倒時に使用者が車椅子 から投げ出された場合に有効である。

また、 前記構成において、 前記傾斜検知手段によって車椅子の傾斜が検知さ れると、 車椅子の前方、 後方及び左右側方の少なくとも一方に膨出する空気袋 を備えることにより、 傾斜方向に転倒しょうとする車椅子を空気袋によって支 えることができるので、 車椅子の転倒防止に効果的である。

また、 前記構成において、 前記傾斜検知手段を車椅子の前後及び左右方向の 複数箇所から路面までの距離をそれぞれ検出する複数の距離センサによって構 成し、 前側及び後側の各距離センサの検出距離の差と左側または右側の各距離 センサの検出距離の差に基づいて車椅子の傾斜を検知することにより、 各距離 センサの検出距離の差に基づいて車椅子の前後及び左右の何れの方向の傾斜も 検知することができ、 何れの方向への転倒においても空気袋を確実に膨張させ ることができる。

また、 前記構成において、 前記傾斜検知手段を車椅子の前後方向の軸を中心 とする角速度及び左右方向の軸を中心とする角速度をそれぞれ検出する角速度 センサによって構成し、 角速度センサによって検出された各方向の角速度に基 づいて車椅子の傾斜を検知することにより、 角速度センサによって検出された 各方向の角速度に基づいて車椅子の前後及び左右の何れの方向の傾斜も検知す ることができ、 何れの方向への転倒においても空気袋を確実に膨張させること ができる。

この場合、 前記距離センサ及び角速度センサの両方を備えることにより、 距 離センサ及び角速度センサの両方で車椅子の傾斜を検知することができるので、 誤動作を極めて少なくすることができる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施形態を示す車椅子及び転倒衝撃吸収装置の側面図 である。

図 2は人体装着具の正面図である。

図 3は制御系を示すプロック図である。

図 4は空気袋の膨張状態を示す正面図である。

図 5は膨張状態の空気袋及び人体の平面図である。

図 6は車椅子の前後方向の傾斜状態を示す部分側面図である。

図 7は車椅子の左右方向の傾斜状態を示す部分正面図である。

図 8は本発明の第 2の実施形態を示す車椅子及び転倒衝撃吸収装置の側面図 である。

図 9は膨張状態の空気袋を示す斜視図である。

図 1 0は制御系を示すブロック図である。

図 1 1は車椅子における角速度の方向を示す概略側面図である。

図 1 2は制御部の動作を示すフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態

図 1乃至図 7は本発明の第 1の実施形態を示すものである。

この車椅子用転倒衝撃吸収装置は、 車椅子 1の使用者 Aに着脱可能に装着さ れる人体装着具 1 0と、 人体装着具 1 0に設けられた空気袋 2 0と、 空気袋 2 0を膨張させる充気装置 3 0と、 車椅子 1側から路面までの距離を検出する複 数のセンサ 4 0と、 各センサ 4 0の検出距離に基づいて車椅子 1の傾斜を検知 すると空気袋 2 0を膨張させる制御部 5 0とから構成されている。

人体装着具 1 0は、 人体の胸部を卷回するベルト部 1 1と、 両端をベルト部 1 1に連結された左右一対の肩掛け部 1 2とからなる。 各肩掛け部 1 2の前側 にはそれぞれ空気袋 2 0の一部を収納するためのカバ一部 1 3が設けられ、 各 カバ一部 1 3は、 例えば着脱自在な周知の布製テープ等からなる複数の結合具 1 3 aによって両端同士を着脱可能に結合されている。

空気袋 2 0は人体の背中側の首周りから両肩及び胸部に対応する部位に沿つ て形成され、 気密性及び耐久性の高い生地によって縫製されている。 空気袋 2 0の両端側 （両肩及び胸部に沿って延びる部分） は、 それぞれ人体装着具 1 0 の肩掛け部 1 2に沿って折り畳まれ、 前記各カバ一部 1 3によって覆われてい る。

充気装置 3 0は、 ガスボンベに高圧ガスを封入した周知の構造からなり、 そ のガス吐出口は空気袋 2 0に接続されている。 即ち、 充気装置 3 0では、 図示 しない点火装置からの電気信号によって開放器の火薬を爆発させ、 ガスボンベ の吐出口の栓を開放するようになっている。

各センサ 4 0は超音波センサや光センサ等、 検出対象物からの距離を検出す る周知の機器からなり、 車椅子 1の下面に前後及び左右の計 4箇所にそれぞれ 取付けられている。 即ち、 各センサ 4 0は車椅子 1が走行する路面までの距離 をそれぞれ検出するようになっている。

制御部 5 0はマイクロコンピュータによって構成され、 充気装置 3 0及び各 センサ 4 0に接続されている。 この制御部 5 0では、 前後各センサ 4 0の検出 距離の差または左右各センサ 4 0の検出距離の差が所定距離以上になった場合、 充気装置 3 0を作動するようになつている。 また、 制御部 5 0は車椅子 1側に 配置され、図示しないリード線等によって人体装着具 1 0側と接続されている。 以上の構成においては、 車椅子 1の使用者 Aが人体装着具 1 0を装着した状 態で車椅子 1が傾斜すると、車椅子 1の傾斜が各センサ 4 0によって検知され、 これにより充気装置 3 0が作動して空気袋 2 0が膨張する。 その際、 空気袋 2 0の膨張により人体装着具 1 0の各カバ一部 1 3の結合具 1 3 aが外れ、 図 4 に示すように空気袋 2 0が膨出する。 この場合、 図 5に示すように空気袋 2 0 は使用者 Aの頭部の周囲に膨出し、 使用者 Aの頭部と首周りが空気袋 2 0によ つて覆われることから、 車椅子 1が転倒した場合でも使用者 Aへの転倒衝撃が 空気袋 2 0によって吸収される。 この場合、 制御部 5 0では、 図 6に示すよう に車椅子 1が前後方向に傾斜した場合、 路面に対する前側のセンサ 4 0と後側 のセンサ 4 0との検出距離の差 L 1 が所定距離以上になると空気袋 2 0を膨 張させるようになつている。 また、 図 7に示すように車椅子 1が左右方向に傾 斜した場合には、 路面に対する左側のセンサ 4 0と右方のセンサ 4 0との検出 距離の差 L 2 が所定距離以上になると空気袋 2 0を膨張させるようになって いる。

このように、 本実施形態によれば、 車椅子 1の傾斜を検知すると、 車椅子 1 の使用者 Aに装着した空気袋 2 0を膨張させ、 使用者 Aの所定部位を覆うよう にしたので、 車椅子 1が転倒した場合でも使用者 Aへの衝撃を空気袋 2 0によ つて吸収することができ、 車椅子 1の使用者 Aを転倒事故等から保護する場合 に極めて有利である。

この場合、 空気袋 2 0は車椅子 1の使用者 Aの装着する人体装着具 1 0に設 られているので、 空気袋 2 0によって使用者 Aの所定部位を確実に覆うことが でき、 例えば転倒時に使用者 Aが車椅子 1から投げ出された場合等に有効であ る。

また、 前側及び後側の各センサ 4 0の検出距離の差と、 左側及び右側の各セ ンサ 4 0の検出距離の差に基づいて車椅子 1の傾斜を検知するようにしたので、 車椅子 1の前後及び左右方向の傾斜をそれぞれ検知することができ、 何れの方 向への転倒においても空気袋 2 0を確実に膨張させることができる。

尚、 前記実施形態では空気袋 2 0を使用者 Aの頭部と首を覆うように形成し たが、 それ以外の部位も覆うようにしたものであってもよい。

図 8乃至図 1 2は本発明の第 2の実施形態を示すもので、 図 8は車椅子及び 転倒衝撃吸収装置の側面図、 図 9は膨張状態の空気袋を示す斜視図、 図 1 0は 制御系を示すブロック図、 図 1 1は車椅子における角速度の方向を示す概略側 面図、 図 1 2は制御部の動作を示すフローチャートである。 尚、 本実施形態で は空気袋、 センサ及び制御部以外の構成は前記実施形態と同等であるため、 こ れらの構成には前記実施形態と同一の符号を付して示す。

本実施形態の空気袋 6 0は、 前記実施形態と同様、 使用者 Aの人体に装着す るものであり、 気密性及び耐久性の高い生地によって縫製されている。 この空 気袋 6 0は、 人体の頭部から腰に対応する部分を背面及び両側面から覆うよう に形成されるとともに、 腰に対応する部分から下方は両足の側方に沿って延び るように二股に分かれて形成されている。

また、 本実施形態のセンサ 7 0は周知の二軸角速度センサからなり、 車椅子 1の前後及び左右のほぼ中央に取付けられている。二軸角速度センサとしては、 例えば一つのセンサで二方向の角速度を検出可能な圧電型のセンサを用いるこ とができる。 即ち、 センサ 70は、 図 1 1に示すように車椅子 1の左右方向の 軸 （Y軸） を中心とする角速度及び前後方向の軸 （Z軸） を中心とする角速度 をそれぞれ検出するようになっている。

制御部 80はマイクロコンピュータによって構成され、 充気装置 30及び各 センサ 70に接続されている。 また、 制御部 80にはタイマ 81が接続されて いる。 この制御部 80では、 センサ 70によって検出される Y軸回りの角速度 Ωγ (車椅子 1の前後方向の傾斜における角速度） 及び Ζ軸回りの角速度 Ωζ (車椅子 1の左右方向の傾斜における角速度） に基づいて車椅子 1の路面に対 する傾斜を検知し、 充気装置 30を作動するようになっている。

次に、図 12のフローチャートを参照し、前記制御部 80の動作を説明する。 まず、 図示しないスィヅチがオンにされると （S 1 )、 各角速度 ， Ωζ の 検出を開始する （S 2)。 次に、 前後方向の傾斜に対する角速度 の絶対値 が所定の基準速度 Vy よりも大きくなつた場合 （S 3)、 タイマ 8 1の計時を 開始する （S 4)。 ここで、 所定時間 t (例えば 0. 7秒） が経過する前に （S 5)、 角速度 の絶対値が基準速度 Vy以下になった場合には （S 6)、 タイ マ 8 1をリセットし （S 7)、 ステップ S 3に戻る。 また、 ステップ S 6におい て角速度 の絶対値が基準速度 Vy以下になる前に、 ステップ S 5において 時間 tが経過したならば、 各角速度 ， Ωζ の値をそれぞれ積分し （S 8)、 一方の角速度 の積分値 （傾斜角度） の絶対値が所定の基準値 0y以上の場 合（S 9)、 または他方の角速度 Ωζの積分値の絶対値が所定の基準値 0_Ζ以上 の場合には（S 10)、 充気装置 30を作動して空気袋 60を膨張させる （S 1 1)。 また、 ステップ S 9, 10において各角速度 , Ωζ の積分値の絶対 値が何れもその基準値 0y , 0z以上でない場合には、 ステヅプ S 3に戻る。 このように、 本実施形態によれば、 車椅子 1の左右方向の軸を中心とする角 速度及び前後方向の軸を中心とする角速度をそれぞれ検出するようにしたので、 車椅子 1の前後及び左右方向の傾斜をそれぞれ検知することができ、 何れの方 向への転倒においても空気袋 20を確実に膨張させることができる。

尚、 本発明では、 本実施形態の空気袋 60と第 1の実施形態のセンサ 40と を組み合わせてもよく、 第 1の実施形態の空気袋 20と本実施形態のセンサ Ί 0とを組み合わせることも可能である。 また、 第 1の実施形態のセンサ 4 0と第 2の実施形態のセンサ 7 0の両方を 備え、 各センサ 4 0 , 7 0による傾斜検知の両方が所定の条件を満たした場合 に空気袋 2 0を膨張させるようにすれば、.誤動作を極めて少なくすることがで きる。

更に、 前記各実施形態では空気袋 2 0 , 6 0を使用者 Aの人体に装着するよ うにしたものを示したが、 空気袋を車椅子 1側に設けるようにしてもよい。 また、 空気袋の形状は第 1及び第 2の実施形態に例示したものに限らず、 任 意の形状に形成することができる。 例えば、 人体への衝撃を直接吸収するもの 'だけでなく、 センサ 4 0またはセンサ 7 0によって車椅子 1の傾斜が検知され ると、 車椅子 1の前方、 後方及び左右側方の何れか一方に膨出して車椅子自体 が転倒しないように支えるような空気袋であってもよい。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明によれば、 車椅子が転倒した場合でも使用者への衝撃 を空気袋によって吸収することができるので、 車椅子の使用者を転倒事故等か ら保護する場合に極めて有利である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 膨張時に車椅子の使用者の所定部位を覆う空気袋と、

空気袋を膨張させる膨張手段と、

車椅子の路面に対する傾斜を検知する傾斜検知手段と、

傾斜検知手段によつて車椅子の傾斜を検知すると膨張手段によつて空気袋を 膨張させる制御手段とを備えた

ことを特徴とする車椅子用転倒衝撃吸収装置。

2 . 前記空気袋を膨張時に少なくとも人体の頭部を覆うように形成した ことを特徴とする請求項 1記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置。

3 . 車椅子の使用者に着脱可能に装着される人体装着具を備え、

前記空気袋を人体装着具に設けた

ことを特徴とする請求項 1または 2記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置。

4 . 前記傾斜検知手段によって車椅子の傾斜が検知されると、 車椅子の前方、 後方及び左右側方の少なくとも一方に膨出する空気袋を備えた

ことを特徴とする請求項 1、 2または 3記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置。

5 . 前記傾斜検知手段を車椅子の前後及び左右方向の複数箇所から路面までの 距離をそれぞれ検出する複数の距離センサによって構成し、

前側及び後側の各距離センサの検出距離の差または左側及び右側の各距離セ ンサの検出距離の差に基づいて車椅子の傾斜を検知するようにした

ことを特徴とする請求項 1、 2、 3または 4記載の車椅子用転倒衝撃吸収装

6 . 前記傾斜検知手段を車椅子の前後方向の軸を中心とする角速度及び左右方 向の軸を中心とする角速度をそれぞれ検出する角速度センサによって構成し、 角速度センサによって検出された各方向の角速度に基づいて車椅子の傾斜を 検知するようにした

ことを特徴とする請求項 1、 2、 3または 4記載の車椅子用転倒衝撃吸収装 置。

7 . 前記傾斜検知手段を、 車椅子の前後及び左右方向の複数箇所から路面まで の距離をそれぞれ検出する複数の距離センサと、 車椅子の前後方向の軸を中心 とする角速度及び左右方向の軸を中心とする角速度をそれぞれ検出する角速度 センサとから構成し、

前側及び後側の各距離センサの検出距離の差または左側及び右側の各距離セ ンサの検出距離の差と、 角速度センサによって検出された各方向の角速度に基 づいて車椅子の傾斜を検知するようにした

ことを特徴とする請求項 1、 2、 3または 4記載の車椅子用転倒衝撃吸収装