(57)【要約】【課題】安全性を高くすることができ、あらゆる使用者にとって利用しやすく、汎（はん）用性の高い動作支援装置を提供する。【解決手段】使用者の体躯（く）の一部から成る被支持部を支持する支持部材１７と、該支持部材１７を少なくとも二つの方向に移動させるための移動機構と、使用者の運動機能に対応させて形成され、支持部材１７の位置の変化を表す動作パターンに従って移動機構を作動させ、支持部材１７を移動させる支持部材移動処理手段とを有する。この場合、動作パターンに従って移動機構が作動させられ、支持部材１７が移動させられるので、使用者は起立したり、着席したりする際に、姿勢が変わるのに応じて支持部材１７を持ち代える必要がない。【選択図】図１
2005152379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）使用者の体躯の一部から成る被支持部を支持する支持部材と、
（ｂ）該支持部材を少なくとも二つの方向に移動させるための移動機構と、
（ｃ）前記使用者の運動機能に対応させて形成され、前記支持部材の位置の変化を表す動作パターンに従って前記移動機構を作動させ、前記支持部材を移動させる支持部材移動処理手段とを有することを特徴とする動作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、十分な運動機能を有しない人、例えば、高齢者等の歩行者の歩行を補助するために、部屋、廊下、トイレ等に手すりが取り付けられ、該手すりを把持することによって歩行者が歩行することができるようになっている。
【０００３】
ところが、前記手すりは起立した状態で利用するのに適しているが、例えば、椅子、ベッド等に着席した状態から起立しようとする場合、起立した状態から椅子、ベッド等に着席する場合等においては、手すりを利用することができず、介護人による補助が必要になってしまう。
【０００４】
そこで、介護人による補助を必要とすることなく、着席した状態から起立することができるようにした動作支援装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この種の動作支援装置においては、本体の下部に車輪が取り付けられて移動自在にされるとともに、本体の所定の位置に互いに異なる高さに複数の手すりが取り付けられる。また、本体の所定の位置に使用者の体幹を支持するベルトが取り付けられる。したがって、使用者は、体幹にベルトを巻き、手すりを把持して起立することができる。
【特許文献１】特開平９−９９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の動作支援装置においては、使用者は起立する際に、姿勢が変わるのに応じて手すりを持ち代える必要があり、操作が煩わしいだけでなく、他の手すりを把持するのに失敗すると転倒する恐れがあり、安全性が低い。
【０００７】
また、使用者の運動機能は、それぞれ異なり、起立を開始してから終了するまでの姿勢及び動作もそれぞれ異なる。ところが、前記動作支援装置においては、あらかじめ設定された位置に一律に手すりが取り付けられているので、すべての使用者が同じ手順で起立する必要があり、ある使用者には利用しやすくても、他の使用者には利用するのが困難であり、汎（はん）用性が低い。
【０００８】
本発明は、前記従来の動作支援装置の問題点を解決して、安全性を高くすることができ、あらゆる使用者にとって利用しやすく、汎用性の高い動作支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのために、本発明の動作支援装置においては、使用者の体躯（く）の一部から成る被支持部を支持する支持部材と、該支持部材を少なくとも二つの方向に移動させるための移動機構と、前記使用者の運動機能に対応させて形成され、前記支持部材の位置の変化を表す動作パターンに従って前記移動機構を作動させ、前記支持部材を移動させる支持部材移動処理手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動作支援装置においては、使用者の体躯の一部から成る被支持部を支持する支持部材と、該支持部材を少なくとも二つの方向に移動させるための移動機構と、前記使用者の運動機能に対応させて形成され、前記支持部材の位置の変化を表す動作パターンに従って前記移動機構を作動させ、前記支持部材を移動させる支持部材移動処理手段とを有する。
【００１１】
この場合、動作パターンに従って移動機構が作動させられ、支持部材が移動させられるので、使用者は起立したり、着席したりする際に、姿勢が変わるのに応じて支持部材を持ち代える必要がない。したがって、動作支援装置の操作を簡素化することができるだけでなく、安全性を高くすることができる。
【００１２】
また、前記動作パターンが使用者の運動機能に対応させて形成されるので、あらゆる使用者にとって利用しやすく、汎用性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施の形態における動作支援装置の正面図、図２は本発明の第１の実施の形態における支持部材の斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態における動作支援制御装置を示す図である。
【００１５】
図において、１０は動作支援装置、１１はフレームであり、該フレーム１１は、例えば、椅子２０に隣接させて、床面上に載置したり、壁に取り付けたりすることができるようになっている。前記フレーム１１の所定の箇所、本実施の形態においては、下方に、第１の方向、本実施の形態においては、水平方向の移動機構、すなわち、水平方向移動機構（Ｘテーブル）１２が、水平方向に延在させて形成され、該水平方向移動機構１２に第１の移動部材１３が水平方向に移動自在に配設される。また、該第１の移動部材１３に、第２の方向、本実施の形態においては、垂直方向の移動機構、すなわち、垂直方向移動機構（Ｙテーブル）１４が垂直方向に延在させて形成され、前記垂直方向移動機構１４に第２の移動部材１５が垂直方向に移動自在に配設される。前記第１、第２の移動部材１３、１５は所定のストローク、例えば、６５〔ｃｍ〕の長さを有する。
【００１６】
また、前記第２の移動部材１５に所定の形状及び寸法を有する手すり状の支持部材１７が取り付けられる。該支持部材１７は、第２の移動部材１５から前方（図２において右方）に向けて突出させて形成され、第２の移動部材１５から前方に延びる２本のスタッド１８、及び各スタッド１８の先端間にわたって水平に、かつ、水平方向移動機構１２に対して平行に取り付けられた把持部１９（例えば、３０〔ｃｍ〕の長さを有する。）を備える。したがって、高齢者等の使用者は、前記支持部材１７を、被支持部としての体躯の一部、本実施の形態においては、手（図１に示されるように、椅子２０に着席した状態で動作支援装置１０が左側に設置された場合は左手）で把持して、椅子２０に着席した状態から起立したり、起立した状態から椅子２０に着席したりすることができる。なお、ベッドにおいても、同様に、着席したり起立したりすることができる。
【００１７】
そして、３１は制御部、３３はキー、ボタン等から成る操作部、３４はランプ、画面等から成り、使用者に各種のメッセージを通知するための第１の出力部としての表示部、３５はスピーカ等から成り、音声で使用者に各種のメッセージを通知するための第２の出力部としての音声出力部である。なお、前記表示部３４がタッチパネル式の画面である場合には、表示部３４は操作部としても機能する。前記制御部３１は動作支援装置１０の下端部においてフレーム１１に取り付けられ、前記操作部３３、表示部３４及び音声出力部３５は、椅子２０に隣接する部分においてフレーム１１に取り付けられる。なお、前記操作部３３、表示部３４及び音声出力部３５を第２の移動部材１５に取り付けることもできる。
【００１８】
前記水平方向移動機構１２は、第１の駆動部としてのモータ２１、該モータ２１の出力軸に取り付けられた第１の変換要素としてのボールねじ軸２２、及び該ボールねじ軸２２と螺（ら）合させられ、前記第１の移動部材１３に取り付けられた第２の変換要素としてのボールナット２３を備え、前記ボールねじ軸２２及びボールナット２３によって第１の運動方向変換部としてのボールねじ２４が構成される。該ボールねじ２４は、モータ２１が駆動されるのに伴って、ボールねじ軸２２が回転させられると、回転運動を直進運動に変換してボールナット２３を進退（図１において左右方向に移動）させる。なお、本実施の形態においては、モータ２１の出力軸にボールねじ軸２２が取り付けられ、第１の移動部材１３にボールナット２３が取り付けられるようになっているが、モータ２１の出力軸にボールナット２３を取り付け、第１の移動部材１３にボールねじ軸２２を取り付けることもできる。
【００１９】
また、前記垂直方向移動機構１４は、第２の駆動部としてのモータ２６、該モータ２６の出力軸に取り付けられた第１の変換要素としてのボールねじ軸２７、及び該ボールねじ軸２７と螺合させられ、前記第２の移動部材１５に取り付けられた第２の変換要素としてのボールナット２８を備え、前記ボールねじ軸２７及びボールナット２８によって第２の運動方向変換部としてのボールねじ２９が構成される。該ボールねじ２９は、モータ２６が駆動されるのに伴って、ボールねじ軸２７が回転させられると、回転運動を直進運動に変換してボールナット２８を進退（図１において上下方向に移動）させる。なお、本実施の形態においては、モータ２６の出力軸にボールねじ軸２７が取り付けられ、第２の移動部材１５にボールナット２８が取り付けられるようになっているが、モータ２６の出力軸にボールナット２８を取り付け、第２の移動部材１５にボールねじ軸２７を取り付けることもできる。本実施の形態において、前記モータ２１、２６としてＡＣサーボモータが使用され、最大荷重が４５０〔Ｎ〕にされる。
【００２０】
したがって、モータ２１、２６を駆動することによって、水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４を作動させ、支持部材１７を水平方向及び垂直方向に二次元で移動させ、任意の位置に置くことができる。そして、使用者にとって最適な動作パターンに従って支持部材１７を移動を開始する位置、すなわち、移動開始位置から移動を終了する位置、すなわち、移動終了位置まで移動させることができる。なお、所定の位置で第１、第２の移動部材１３、１５及び支持部材１７を停止させることができるように、モータ２１、２６にブレーキ付きのものを使用するのが好ましい。
【００２１】
本実施の形態においては、支持部材１７を二次元で移動させるようになっているが、第３の方向、すなわち、水平方向と垂直方向とから成る平面に対して直角の方向の移動機構を形成し、支持部材１７を三次元で移動させることもできる。また、水平方向移動機構１２にモータ２１及びボールねじ２４を配設し、垂直方向移動機構１４にモータ２６及びボールねじ２９を配設するようになっているが、水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４としてリニアモータを使用することもできる。
【００２２】
さらに、本実施の形態においては、第１、第２の運動方向変換部としてボールねじ２４、２９を使用するようになっているが、ボールねじ２４、２９に代えてローラねじを使用することもできる。その場合、第１の変換要素としてローラねじ軸が、第２の変換要素としてローラナットが使用される。
【００２３】
次に、前記構成の動作支援装置１０の制御を行うための動作支援制御装置及び動作支援制御方法について説明する。
【００２４】
図３において、３１はＣＰＵ、ＭＰＵ等の制御ユニット、及びＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の内蔵メモリから成る制御部であり、該制御部３１は、ＲＯＭ、フラッシュメモリに記録されたプログラム、及びＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等に記録されたデータに基づいてコンピュータとして機能し、各種の演算、処理等を行う。また、３２は、記録部及び外部記憶装置として配設され、記録媒体を構成するメモリであり、該メモリ３２は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＤ、ハードディスク、フロッピィディスク、メモリカード等から成り、各種のデータが記録される。そして、前記メモリ３２を、記録装置に対して着脱したり、搬送したりすることができる。
【００２５】
また、３８は支持部材１７の水平方向における位置を検出する第１の位置検出部としての位置センサ、３９は支持部材１７の垂直方向における位置を検出する第２の位置検出部としての位置センサであり、前記位置センサ３８、３９は、それぞれ、前記モータ２１、２６に取り付けられたエンコーダから成る。
【００２６】
そして、４１は、前記支持部材１７と第２の移動部材１５との間に配設され、支持部材１７に加わる荷重を検出するための荷重検出部としての力センサである。
【００２７】
ところで、使用者の運動機能は、それぞれ異なり、起立を開始してから終了するまでの動作、並びに着席を開始してから終了するまでの動作もそれぞれ異なる。そこで、各使用者が備える運動機能の程度、使用者が独自で起立し着席する際の動作、使用者が介護人による介護を得て起立し着席する際の動作等をあらかじめ調べ、分析し、使用者が手で前記支持部材１７を把持して起立し着席する際に、最も楽になり、かつ、運動量を少なくすることができる最適な支持部材１７の位置の変化を表すパターンを動作パターンとして形成し、メモリ３２に記録するようにしている。本実施の形態においては、前記動作パターンは、起立する際の起立動作パターン及び着席する際の着席動作パターンから成り、いずれも、支持部材１７の位置を二次元で表す座標が、支持部材１７の移動を開始してからの経過時間に対応させて設定され、メモリ３２に記録される。また、各座標における支持部材１７の移動速度、加速度、減速度等も併せて記録される。この場合、移動速度の最大値は４５０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕にされる。
【００２８】
なお、体躯における運動機能が低下した部位は使用者ごとに異なるので、メモリ３２に記録される動作パターンは使用者の運動機能に対応させて形成されるが、例えば、支持部材１７を水平方向に移動させる第１の類型、支持部材１７を垂直方向に移動させる第２の類型、支持部材１７を放物線状に移動させる第３の類型、支持部材１７を水平方向に移動させた後、垂直方向に移動させる第４の類型等を基本パターンとして形成し、各類型の中から使用者に適した動作パターンを選択することができる。また、前記各類型の動作パターンを選択し、修正することもできる。さらに、前記メモリ３２に複数の使用者ごとの動作パターンを記録し、使用する前に使用者が自分の動作パターンを選択することもできる。
【００２９】
次に、前記動作支援装置１０を使用して起立する際の手順について説明する。
【００３０】
まず、椅子２０に着席した状態の使用者が、操作部３３を操作して動作支援装置１０の電源を投入し、起立モードを選択し、開始ボタンを押下すると、制御部３１の図示されない移動開始位置設定処理手段は、移動開始位置設定処理を行い、前記メモリ３２の起立動作パターンを参照して、移動開始位置の座標を読み込み、設定する。続いて、制御部３１の図示されない支持部材移動処理手段は、支持部材移動処理を行い、モータ２１、２６を駆動し、水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４を作動させて、移動開始位置の座標を目標として支持部材１７を移動させる。その間、位置センサ３８、３９によって支持部材１７の位置が検出され、該支持部材１７が移動開始位置に到達すると、前記支持部材移動処理手段はモータ２１、２６を停止させる。
【００３１】
次に、前記制御部３１の図示されない出力処理手段は、表示部３４に起立動作パターンに従って支持部材１７の移動を開始する旨の表示をするとともに、音声出力部３５によって支持部材１７の移動を開始する旨の音声出力を行う。
【００３２】
続いて、使用者が支持部材１７を把持すると、力センサ４１が支持部材１７に加わった荷重を検出し、検出信号を制御部３１に送る。そして、前記支持部材移動処理手段は、支持部材１７の移動を開始するとともに、タイマを起動し、起立動作パターンを参照して経過時間に対応する座標を読み込み、モータ２１、２６を駆動し、水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４を作動させて、各座標を目標として支持部材１７を移動させる。その間、位置センサ３８、３９によって支持部材１７の位置が検出され、支持部材１７が移動終了位置に到達すると、支持部材移動処理手段は、モータ２１、２６を停止させる。
【００３３】
そして、前記出力処理手段は、表示部３４に支持部材１７の移動を終了する旨の表示をするとともに、音声出力部３５によって支持部材１７の移動を終了する旨の音声出力を行う。
【００３４】
次に、前記動作支援装置１０を使用して椅子２０に着席する際の手順について説明する。
【００３５】
まず、起立した状態の使用者が、操作部３３を操作して動作支援装置１０の電源を投入し、着席モードを選択し、開始ボタンを押下すると、前記移動開始位置設定処理手段は、前記メモリ３２の着席動作パターンを参照して、移動開始位置の座標を読み込み、設定する。続いて、前記支持部材移動処理手段は、モータ２１、２６を駆動し、水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４を作動させて、移動開始位置の座標を目標として支持部材１７を移動させる。その間、位置センサ３８、３９によって支持部材１７の位置が検出され、該支持部材１７が移動開始位置に到達すると、前記支持部材移動処理手段はモータ２１、２６を停止させる。
【００３６】
次に、前記出力処理手段は、表示部３４に着席動作パターンに従って支持部材１７の移動を開始する旨の表示をするとともに、音声出力部３５によって支持部材１７の移動を開始する旨の音声出力を行う。
【００３７】
続いて、使用者が支持部材１７を把持すると、力センサ４１が支持部材１７に加わった荷重を検出し、検出信号を制御部３１に送る。そして、前記支持部材移動処理手段は、支持部材１７の移動を開始するとともに、タイマを起動し、着席動作パターンを参照して経過時間に対応する座標を読み込み、モータ２１、２６を駆動し、水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４を作動させて、各座標を目標として支持部材１７を移動させる。その間、位置センサ３８、３９によって支持部材１７の位置が検出され、支持部材１７が移動終了位置に到達すると、支持部材移動処理手段は、モータ２１、２６を停止させる。
【００３８】
次に、前記出力処理手段は、表示部３４に支持部材１７の移動を終了する旨の表示をするとともに、音声出力部３５によって支持部材１７の移動を終了する旨の音声出力を行う。
【００３９】
ところで、前記支持部材１７が移動させられている間、力センサ４１は支持部材１７に加わる荷重を検出し続け、検出信号を制御部３１に送る。したがって、制御部３１の図示されない調整処理手段は、前記検出信号を読み込み、荷重が設定された範囲を越えた場合、支持部材１７の位置を調整する。なお、位置の調整に加えて、移動速度、加速度、減速度等を調整することもできる。
【００４０】
このように、動作パターンに従って水平方向移動機構１２及び垂直方向移動機構１４が作動させられ、支持部材１７が移動させられるので、使用者は起立したり、着席したりする際に、姿勢が変わるのに応じて支持部材１７を持ち代える必要がない。したがって、動作支援装置１０の操作を簡素化することができるだけでなく、安全性を高くすることができる。
【００４１】
また、前記動作パターンが使用者の運動機能に対応させて形成されるので、あらゆる使用者にとって利用しやすく、汎用性を高くすることができる。
【００４２】
本実施の形態においては、手すり状の支持部材１７が使用されるが、被支持部としての手、肘（ひじ）等を置くための台を支持部材として使用することもできる。また、本実施の形態においては、支持部材１７を片方の手で把持するようになっているが、使用者が両方の手で把持することができるように、棒状の支持部材を使用することもできる。
【００４３】
本実施の形態において、前記動作支援装置１０は、任意の床面上に載置したり、壁上に取り付けたりして使用されるようになっているが、動作支援装置１０の下端に車輪を付けて動作支援装置１０を移動自在にすることができる。その場合、使用者は、支持部材１７を把持して歩行することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ図面を援用してその説明を省略する。
【００４５】
この場合、支持部材１７と第２の移動部材１５との間に、水平方向において支持部材１７に加わる荷重を検出するための第１の荷重検出部としての図示されない第１の力センサ、及び垂直方向において支持部材１７に加わる荷重を検出するための第２の荷重検出部としての図示されない第２の力センサが配設される。
【００４６】
そして、使用者が支持部材１７を把持すると、第１、第２の力センサが水平方向及び垂直方向において支持部材１７に加わった各荷重を検出し、検出信号を制御部３１に送ると、前記制御部３１の図示されない荷重判定処理手段は、荷重判定処理を行い、各検出信号に基づいて支持部材１７に加わる荷重の大きさ及び方向を算出する。
【００４７】
続いて、前記支持部材移動処理手段は、支持部材移動処理を行い、第１、第２の駆動部としてのモータ２１、２６のブレーキを解放し、支持部材１７の移動を開始するとともに、前記荷重の大きさ及び方向に対応させ、使用者にとって最適な動作パターンに従って支持部材１７を移動させる。この場合、前記動作パターンは、例えば、支持部材１７に加わる荷重に比例する力で、また、支持部材１７に加わる荷重の方向と逆の方向に支持部材１７を移動させることができるように形成され、必要に応じて修正される。
【００４８】
そのために、支持部材１７を移動させる間、第１、第２の力センサによる荷重の検出は続けられ、荷重判定処理による荷重の大きさ及び方向の算出も続けられ、支持部材１７を移動させる力の大きさ及び方向が調整される。また、支持部材移動処理において形成され、必要に応じて修正された動作パターンは、前記メモリ３２に記録される。
【００４９】
この場合、必要に応じて支持部材１７の移動を開始したときの力の大きさ及び方向を固定することもできる。
【００５０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における動作支援装置の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における支持部材の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における動作支援制御装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    動作支援装置
１２    水平方向移動機構
１４    垂直方向移動機構
１７    支持部材
３１    制御部
３２    メモリ
【図１】
2005152379.tif 000003
【図２】
2005152379.tif 000004
【図３】
2005152379.tif 000005