(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張時に車椅子（１）の使用者（Ａ）の少なくとも頭部を覆う空気袋（２０）と、
空気袋（２０）を膨張させる膨張手段（３０）と、
車椅子（１）の路面に対する傾斜を検知する傾斜検知手段（４０）と、
傾斜検知手段（４０）によって車椅子（１）の前後または左右方向の傾斜を検知すると膨張手段（３０）によって空気袋（２０）を膨張させる制御手段（８０）とを備え、
前記傾斜検知手段（４０）を車椅子（１）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（４０）によって構成し、
前側及び後側の各距離センサ（４０）の検出距離の差または左側及び右側の各距離センサ（４０）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
ことを特徴とする車椅子用転倒衝撃吸収装置。
【請求項２】
膨張時に車椅子（１）の使用者（Ａ）の少なくとも頭部を覆う空気袋（２０）と、
空気袋（２０）を膨張させる膨張手段（３０）と、
車椅子（１）の路面に対する傾斜を検知する傾斜検知手段（４０，７０）と、
傾斜検知手段（４０，７０）によって車椅子（１）の前後または左右方向の傾斜を検知すると膨張手段（３０）によって空気袋（２０）を膨張させる制御手段（８０）とを備え、
前記傾斜検知手段（４０）を、車椅子（１）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（４０）と、車椅子（１）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（７０）とから構成し、
前側及び後側の各距離センサ（４０）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（７０）によって検出された各方向の角速度に基づいて車椅子（１）の傾斜を検知するようにした
ことを特徴とする車椅子用転倒衝撃吸収装置。
【請求項３】
前記空気袋（２０）が収縮状態で折り畳まれて収納され、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（１０）を備え、
空気袋（２０）を人体装着具（１０）から使用者（Ａ）の少なくとも頭部の周囲に膨出するように形成した
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。
【請求項４】
膨張時に車椅子（１）の使用者（Ａ）の少なくとも頭部を覆う空気袋（２０）と、
空気袋（２０）を膨張させる膨張手段（３０）と、
車椅子（１）の路面に対する傾斜を検知する傾斜検知手段（４０，７０）と、
傾斜検知手段（４０，７０）によって車椅子（１）の前後または左右方向の傾斜を検知すると膨張手段（３０）によって空気袋（２０）を膨張させる制御手段（８０）と、
前記空気袋（２０）が収縮状態で折り畳まれて収納され、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（１０）を備え、
空気袋（２０）を人体装着具（１０）から使用者（Ａ）の少なくとも頭部の周囲に膨出するように形成した
ことを特徴とする車椅子用転倒衝撃吸収装置。
【請求項５】
前記傾斜検知手段（４０）を車椅子（１）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（４０）によって構成し、
前側及び後側の各距離センサ（４０）の検出距離の差または左側及び右側の各距離センサ（４０）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
ことを特徴とする請求項４記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置。
【請求項６】
前記傾斜検知手段（７０）を車椅子（１）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（７０）によって構成し、
角速度センサ（７０）によって検出された各方向の角速度に基づいて車椅子（１）の傾斜を検知するようにした
ことを特徴とする請求項４記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置。
【請求項７】
前記傾斜検知手段（４０）を、車椅子（１）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（４０）と、車椅子（１）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（７０）とから構成し、
前側及び後側の各距離センサ（４０）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（７０）によって検出された各方向の角速度に基づいて車椅子（１）の傾斜を検知するようにした
ことを特徴とする請求項４記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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って走行するものや、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１の車椅子用転倒衝撃吸収装置では、膨張時に車椅子の使用者の少なくとも頭部を覆う空気袋と、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前後または左右方向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、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、車椅子の使用者の少なくとも頭部が空気袋によって覆われることから、車椅子の使用者に対する転倒時の頭部への衝撃が空気袋によって吸収される。その際、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される。
【０００６】
また、請求項２では、膨張時に車椅子の使用者の少なくとも頭部を覆う空気袋と、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前後または左右方向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、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、車椅子の使用者の少なくとも頭部が空気袋によって覆われることから、車椅子の使用者に対する転倒時の頭部への衝撃が空気袋によって吸収される。その際、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前後及び左右の何れの方向の傾斜も検知される。
【０００７】
また、請求項３では、請求項１または２記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置において、前記空気袋が収縮状態で折り畳まれて収納され、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、空気袋を人体装着具から使用者の少なくとも頭部の周囲に膨出するように形成している。これにより、請求項１または２の作用に加え、空気袋が使用者側の装着する人体装着具に設けられていることから、使用者の少なくとも頭部が空気袋によって確実に覆われる。
【０００８】
また、請求項４では、膨張時に車椅子の使用者の少なくとも頭部を覆う空気袋と、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前後または左右方向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、前記空気袋が収縮状態で折り畳まれて収納され、車椅子の使用者に着脱可能に装着される人体装着具とを備え、空気袋を人体装着具から使用者の少なくとも頭部の周囲に膨出するように形成している。これにより、車椅子が傾斜すると空気袋が膨張し、車椅子の使用者の少なくとも頭部が空気袋によって覆われることから、車椅子の使用者に対する転倒時の頭部への衝撃が空気袋によって吸収される。その際、空気袋が使用者側の装着する人体装着具に設けられていることから、使用者の少なくとも頭部が空気袋によって確実に覆われる。
【０００９】
また、請求項５では、請求項４記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置において、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ようにしている。これにより、請求項４の作用に加え、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される。
【００１０】
また、請求項６では、請求項４記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置において、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ようにしている。これにより、請求項４の作用に加え、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される。
【００１１】
また、請求項７では、請求項４記載の車椅子用転倒衝撃吸収装置において、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ている。これにより、請求項４の作用に加え、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前後及び左右の何れの方向の傾斜も検知される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図７は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は車椅子及び転倒衝撃吸収装置の側面図、図２は人体装着具の正面図、図３は制御系を示すブロック図、図４は空気袋の膨張状態を示す正面図、図５は膨張状態の空気袋及び人体の平面図、図６は車椅子の前後方向の傾斜状態を示す部分側面図、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。
【００１３】
この人体用補助具は、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１０と、人体装着具１０に設けられた空気袋２０と、空気袋２０を膨張させる充気装置３０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４０と、各センサ４０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２０を膨張させる制御部５０とから構成されている。
【００１４】
人体装着具１０は、人体の胸部を巻回するベルト部１１と、両端をベルト部１０ａに連結された左右一対の肩掛け部１２とからなる。各肩掛け部１２の前側にはそれぞれ空気袋２０の一部を収納するためのカバー部１３が設けられ、各カバー部１３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１３ａによって両端同士を着脱可能に結合されている。
【００１５】
空気袋２０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って形成され、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２０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１０の肩掛け部１２に沿って折り畳まれ、前記各カバー部１３によって覆われている。
【００１６】
充気装置３０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２０に接続されている。即ち、充気装置３０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。
【００１７】
各センサ４０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４０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。
【００１８】
制御部５０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４０に接続されている。この制御部５０では、前後各センサ４０の検出距離の差または左右各センサ４０の検出距離の差が所定距離以上になった場合、充気装置３０を作動するようになっている。また、制御部５０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１０側と接続されている。
【００１９】
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１０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４０によって検知され、これにより充気装置３０が作動して空気袋２０が膨張する。その際、空気袋２０の膨張により人体装着具１０の各カバー部１３の結合具１３ａが外れ、図４に示すように空気袋２０が膨出する。この場合、図５に示すように空気袋２０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２０によっ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２０によって吸収される。この場合、制御部５０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４０と後側のセンサ４０との検出距離の差Ｌ1 が所定距離以上になると空気袋２０を膨張させるようになっている。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４０と右方のセンサ４０との検出距離の差Ｌ2 が所定距離以上になると空気袋２０を膨張させるようになっている。
【００２０】
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２０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２０によっ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。
【００２１】
この場合、空気袋２０は車椅子１の使用者Ａの装着する人体装着具１０に設られているので、空気袋２０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。
【００２２】
また、前側及び後側の各センサ４０の検出距離の差と、左側及び右側の各センサ４０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２０を確実に膨張させることができる。
【００２３】
尚、前記実施形態では空気袋２０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。
【００２４】
図８乃至図１１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１０は制御系を示すブロック図、図１１は車椅子における角速度の方向を示す概略側面図、図１２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。
【００２５】
本実施形態の空気袋６０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６０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。
【００２６】
また、本実施形態のセンサ７０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１１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。
【００２７】
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Ωy （車椅子１の前後方向の傾斜における角速度）及びＺ軸回りの角速度Ωz （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。
【００２８】
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、図示しないスイッチがオンにされると（Ｓ１）、各角速度Ωy ，Ωz の検出を開始する（Ｓ２）。次に、前後方向の傾斜に対する角速度Ωy の絶対値が所定の基準速度Ｖy よりも大きくなった場合（Ｓ３）、タイマ８１の計時を開始する（Ｓ４）。ここで、所定時間ｔ（例えば０．７秒）が経過する前に（Ｓ５）、角速度Ωy の絶対値が基準速度Ｖy 以下になった場合には（Ｓ６）、タイマ８１をリセットし（Ｓ７）、ステップＳ３に戻る。また、ステップＳ６において角速度Ωy の絶対値が基準速度Ｖy 以下になる前に、ステップＳ５において時間ｔが経過したならば、各角速度Ωy ，Ωz の値をそれぞれ積分し（Ｓ８）、一方の角速度Ωy の積分値（傾斜角度）の絶対値が所定の基準値θy 以上の場合（Ｓ９）、または他方の角速度Ωz の積分値の絶対値が所定の基準値θz 以上の場合には（Ｓ１０）、充気装置３０を作動して空気袋６０を膨張させる（Ｓ１１）。また、ステップＳ９，１０において各角速度Ωy ，Ωz の積分値の絶対値が何れもその基準値θy ，θz 以上でない場合には、ステップＳ３に戻る。
【００２９】
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。
【００３０】
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７０とを組み合わせることも可能である。
【００３１】
また、第１の実施形態のセンサ４０と第２の実施形態のセンサ７０の両方を備え、各センサ４０，７０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２０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。
【００３２】
更に、前記各実施形態では空気袋２０，６０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。
【００３３】
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４０またはセンサ７０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。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び２の車椅子用転倒衝撃吸収装置によれば、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。その際、車椅子の使用者の頭部への衝撃を吸収することができるので、転倒時の頭部の保護を重視する場合に有利である。また、車椅子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るので、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。特に、請求項２では、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。
【００３５】
また、請求項３の車椅子用転倒衝撃吸収装置によれば、請求項１または２の効果に加え、人体装着具に設けられた空気袋によって使用者の頭部を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。
【００３６】
また、請求項４の車椅子用転倒衝撃吸収装置によれば、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。その際、車椅子の使用者の頭部への衝撃を吸収することができるので、転倒時の頭部の保護を重視する場合に有利である。また、人体装着具に設けられた空気袋によって使用者の頭部を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。
【００３７】
また、請求項５、６または７の車椅子用転倒衝撃吸収装置によれば、請求項４の効果に加え、車椅子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るので、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。特に、請求項７では、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】  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
【図２】  人体装着具の正面図
【図３】  制御系を示すブロック図
【図４】  空気袋の膨張状態を示す正面図
【図５】  膨張状態の空気袋及び人体の平面図
【図６】  車椅子の前後方向の傾斜状態を示す部分側面図
【図７】  車椅子の左右方向の傾斜状態を示す部分正面図
【図８】  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
【図９】  膨張状態の空気袋を示す斜視図
【図１０】  制御系を示すブロック図
【図１１】  車椅子における角速度の方向を示す概略側面図
【図１２】  制御部の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１…車椅子、１０…人体装着具、２０…空気袋、３０…充気装置、４０…センサ、５０…制御部、６０…空気袋、７０…センサ、８０…制御部、Ａ…使用者。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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