(57)【要約】【課題】使用者の身体的負担を軽減する多機能車椅子の開発、５節リンクと馴染み機構を有した多機能車椅子に用い得る構造体を提案すること。【解決手段】複数の棒状部材を一つの面において且つ所定方向に向けて配してなり、該一つの面に、各棒状部材の連結点によりなる複数の屈曲点が整列されて配されており、上記屈曲点に外力が加わると屈曲点自体は外力の加わる方向に向けて移動するが、該屈曲点を構成する部材は該外力の加わる方向とは逆の方向に向けて移動するように構成されている棒状部材が面状に配置された構造体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の棒状部材を一つの面において且つ所定方向に向けて配してなり、該一つの面に、各棒状部材の連結点によりなる複数の屈曲点が整列されて配されており、
上記屈曲点に外力が加わると屈曲点自体は外力の加わる方向に向けて移動するが、該屈曲点を構成する部材は該外力の加わる方向とは逆の方向に向けて移動するように構成されている棒状部材が面状に配置された構造体。
【請求項２】
上記棒状部材は、
一方向に対して所定角度右側に傾けられた右系部材と、同じ角度左側に傾けられた左系部材とからなり、
上記右系部材と、上記左系部材とは、上記一方向においてそれぞれの端部において連結されていると共に、上記一面における上記一方向と垂直の方向においてもそれぞれの端部において連結されている
請求項１記載の棒状部材が面状に配置された構造体。
【請求項３】
上記左系部材と上記右系部材との連結は、連結された連結点を中心に回転自在となるようになされている
請求項２記載の棒状部材が面状に配置された構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状部材を面状に配置してなる構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行が困難になった人々の移動を援助する福祉機器の代表として車椅子が挙げられるが、多くの問題も抱えている。例えば、ベッドへの移乗が困難であることや、血行不良による床ずれなどである。そこで、これまでの研究では移乗支援を目的として、車椅子の開発を行ってきた。結果、通常の車椅子と同程度のサイズでありつつも 6 種類の支援機能を有し、移乗支援を実現できる構造を開発するに至った
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、床ずれや体圧集中に対しての考慮が不十分であったため、リクライニング機能の改良が必要となった。床ずれ予防には、座面の接触面積を増やす体圧分散が重要である。そのため、本研究室のロボットハンドに使用されている馴染み機構を用いることで、人の体格に馴染む能動的なリクライニングの開発を行う。
リクライニング機能の改善により、健常者と障碍者の双方が利用できるため車椅子に対する消極的なイメージの払拭にも繋がる。
よって本研究の目的は、使用者の身体的負担を軽減する多機能車椅子の開発である。そこで我々は、５節リンクと馴染み機構を有した多機能車椅子に用い得る構造体を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、下記発明を提供するものである。
１．複数の棒状部材を一つの面において且つ所定方向に向けて配してなり、該一つの面に、各棒状部材の連結点によりなる複数の屈曲点が整列されて配されており、
上記屈曲点に外力が加わると屈曲点自体は外力の加わる方向に向けて移動するが、該屈曲点を構成する部材は該外力の加わる方向とは逆の方向に向けて移動するように構成されている棒状部材が面状に配置された構造体。
２．上記棒状部材は、
一方向に対して所定角度右側に傾けられた右系部材と、同じ角度左側に傾けられた左系部材とからなり、
上記右系部材と、上記左系部材とは、上記一方向においてそれぞれの端部において連結されていると共に、上記一面における上記一方向と垂直の方向においてもそれぞれの端部において連結されている
１記載の棒状部材が面状に配置された構造体。
３．上記左系部材と上記右系部材との連結は、連結された連結点を中心に回転自在となるようになされている
２記載の棒状部材が面状に配置された構造体。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る構造体は、使用者の身体的負担を軽減する多機能車椅子に用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の構造体の１実施形態を示す斜視図（図面代用写真）である。
【図２】図２は、図１に示す構造体を支える構造体を示す図（図面代用写真）である。
【図３】図３は、不可理論値のチャートである。
【図４】図４は、図１に示す構造体の使用態様を示す図（図面代用写真）である。
【図５】図５は、図１に示す構造体の機構作用を示す図８図面代用写真）である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の構造体の１実施形態について詳述する。
本実施形態の構造体は、複数の棒状部材を一つの面において且つ所定方向に向けて配してなり、該一つの面に、各棒状部材の連結点によりなる複数の屈曲点が整列されて配されており、上記屈曲点に外力が加わると屈曲点自体は外力の加わる方向に向けて移動するが、該屈曲点を構成する部材は該外力の加わる方向とは逆の方向に向けて移動するように構成されている棒状部材が面状に配置された構造体である。
上記棒状部材は、
一方向に対して所定角度右側に傾けられた右系部材と、同じ角度左側に傾けられた左系部材とからなり、
上記右系部材と、上記左系部材とは、上記一方向においてそれぞれの端部において連結されていると共に、上記一面における上記一方向と垂直の方向においてもそれぞれの端部において連結されている。
上記左系部材と上記右系部材との連結は、連結された連結点を中心に回転自在となるようになされている。
上記構造体において、外力が変化すると屈曲点および該屈曲点を構成する部材とがこれに呼応して自動的に移動するように構成されている。
上記構造退において、屈曲点および該屈曲点を構成する部材とが外力に呼応して移動したのち、該屈曲点ないしは該屈曲点を構成する部材の一部に力を加えることで該屈曲点ないしは該屈曲点を構成する部材とを任意の姿勢に変化可能なように構成されている棒状部材が面状に配置されている。
上記構造退において、外力に呼応して屈曲点および該屈曲点を構成する部材とがこれに呼応して自動的に移動した状態を計測できるように構成されている棒状部材が面状に配置されている。
【０００８】
3.1 支援機能の概要
座面が上昇するリフトアップ機能、重心の移動を行うティルト機能、背もたれがフラットになるリクライニング機能、起立動作の補助を行うスタンディング機能、移乗の際車体をベッドへ寄せるスライド機能、ベッドへの移乗を支援するスラント機能の 6 機能がある。
3.2 5 節リンク
多機能車椅子は 5 節リンクによって動作を行っている。5 節リンク機構とは 5 節のリンクが平面での閉ループを形成しているパラレルリンク機構である。パラレルリンク機構とは動作点を 2 つ以上のリンクで支える構造のため高剛性・高出力という長所がある。図 2 へ示す 5 節リンクの動作点に負荷 F を加えたとき、曲げ方向の負荷になる F1、F2、 について負荷計算を行った。また、左右対称の 5 節リンクを設計したため、片側 F1 の計算のみを行った。まず、逆運動学を用いて θ1、θ2 の方程式の導出を行う。5 節リンクの動作点を(x，y)とすると、
【０００９】
【数１】
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【００１０】
この式を用いて 5 節リンクの負荷計算を行った。
計算結果のグラフを図 3 に示す。図 3(右図)は動作点に 100N の負荷をかけた時のグラフである。x 軸y 軸は動作点(x，y)、z 軸は F1 の負荷量を表している。図 3(左図)は 5 節リンクの動作可能範囲である。
計算により最大負荷の姿勢が判明し、F の約 88%の負荷が F1 にかかることが分かった。これをもとに車椅子の設計を行った。
4. リクライニング機能
背面が直線では起き上がる際に背中に負担が集中してしまうことが分かった。そのため馴染み機構により体圧を分散させることで、負担の軽減につながると考える。
馴染み機構は対象物に合わせて形状を変化させる機構である。馴染み機構の構造を図 4 に示す。
節(d)を引くと、節(a)、(b)、(c)が対象物に接近していく。節(a)が体に接触した時、  節(d)は独立的に動き出し、節(b)、(c)を屈曲させていく。そのため、背部は接触圧が分散するように屈曲角を調整し、等圧状態を維持する。人の体格や動きに合わせて背もたれが馴染むため、体圧の分散効果が得られる。
背面が直線であると背部に体圧が集中することが分かった。図 4 のように馴染み機構を用いることにより臀部・背部・頭部の接触面積が増え、着座時の安定性が向上した。また、図 5 のように左右の体圧集中に対しても接触面積を増やすための機構を設けた。
【００１１】
5. 実験結果
機体の動作を行ったところ 6 機能とリクライニング機能の安定した動作の確認をした。また、スタンディング機能はスタンディングデスクとの併用ができるなど、様々な面での応用が期待できる。リクライニング機能の試乗では、直線の背もたれに比べ後頭部の安定感が増し、身体の揺れに対して柔軟に馴染むことを確認した。
逆運動学により算出した耐荷重は 150kg となっており負荷に対して十分な強度である。
多機能車椅子の座面高さが従来型の 550mm から450mm まで下げることができ、JIS 規格（車椅子の寸法）を満たすことができた。また、重量も従来の 26kg から 20kg まで減少した。
なお、本発明のデバイス組み立て用のシート及びデバイスは、上述の実施形態には何ら制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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