(57)【要約】【課題】簡易な構成で、転倒する恐れがなく、階段等を昇降可能とする。【解決手段】椅子部２の両側面の前後にそれぞれ設けられ、両端に車輪３１を有し、側面内において両車輪３１を一体に旋回およびスライド可能な旋回スライド車輪機構３と、前輪４および車輪３１のうち左右それぞれ２輪以上を接地させるよう旋回スライド車輪機構３を制御する処理部７とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪を備えた車椅子において、
椅子部の両側面の前後にそれぞれ設けられ、両端に車輪を有し、前記側面内において前記両車輪を一体に旋回およびスライド可能な旋回スライド車輪機構と、
前記前輪および前記車輪のうち左右それぞれ２輪以上を接地させるよう前記旋回スライド車輪機構を制御する処理部と
を備えたことを特徴とする車椅子。
【請求項２】
前記処理部は、前記椅子部に搭乗している搭乗者の重心範囲に対し、前記前輪および前記車輪による接地範囲が広くなるよう前記旋回スライド車輪機構を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の車椅子。
【請求項３】
前記処理部は、昇降動作を行う場合に、前記椅子部の軌道が直線状となるよう前記旋回スライド車輪機構を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車椅子。
【請求項４】
路面状況または自身の傾斜を検知する検知センサを備え、
前記処理部は、前記検知センサによる検知結果に基づいて、前記椅子部の姿勢を一定にするよう前記旋回スライド車輪機構を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の車椅子。
【請求項５】
前記処理部は、平面走行を行う場合に、前記車輪のうち左右それぞれ１輪を接地させるよう前記旋回スライド車輪機構を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の車椅子。
【請求項６】
前記旋回スライド車輪機構の取付位置を可変とする取付位置可変機構とを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の車椅子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転倒することなく階段等の昇降が可能な昇降機構を有する車椅子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歩行障害者が用いる一般的な車椅子は、平面走行に特化したものであり、自力で段差や階段（以下、階段等）の昇降はできない。そのため、移動経路上に階段等が存在する場合には、車椅子を複数人で抱える等の労力が必要となる。
【０００３】
このような課題を解決する手段として、例えば非特許文献１，２に開示されるような昇降機能を有する車椅子が知られている。これらの車椅子では、４個の車輪を利用することで階段等の昇降を可能としている。
また、例えば特許文献１，２に開示されるような構造も知られている。特許文献１に開示された車椅子では、スライド機構を有する８個の車輪を用いてクローラを駆動することで階段等を昇降可能としている。なお、クローラ動作の安定性を高めるため、補助車輪体を取り付けている。また、特許文献２に開示された荷台では、４個の車輪とゲタを用いることで階段等を昇降可能としている。これにより、荷台を水平に維持することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３８００４００号公報
【特許文献２】特開２００５−４１４６１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｂｏｔｎｏｗ．ｃｏｍ／ｈｏｍｅ．ｈｔｍｌ
【非特許文献２】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｌｂｅｒ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｓｃａｌａｍｏｂｉｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１，２に開示された車椅子では、階段等を昇降中に２輪で倒立する状態が存在する。非特許文献１の車椅子では、重心位置の制御を動的に行っているが、制御範囲を超えてしまった場合に転倒する可能性がある。また、非特許文献２の車椅子では、介助者等が車椅子を常に支えた状態で昇降を行う必要があり、介助者の支持が適切に行われなかった場合等に転倒する可能性がある。したがって、非特許文献１，２の車椅子では、いずれも２輪でその姿勢を保持するタイミングで転倒の可能性があるという課題がある。
また、特許文献１に開示された車椅子では、クローラおよび補助車輪体を備える必要があるため、部品点数が多く、構造が複雑であるという課題がある。また、特許文献２に開示された荷台についても同様に、ゲタを用いる必要があり、部品点数が多く、構造が複雑であるという課題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、転倒する恐れがなく、階段等の昇降が可能な昇降機構を有する車椅子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る車椅子は、椅子部の両側面の前後にそれぞれ設けられ、両端に車輪を有し、側面内において両車輪を一体に旋回およびスライド可能な旋回スライド車輪機構と、前輪および車輪のうち左右それぞれ２輪以上を接地させるよう旋回スライド車輪機構を制御する処理部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成したので、簡易な構成で、転倒する恐れがなく、階段等の昇降が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車椅子の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における旋回スライド車輪機構の構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る車椅子の動作例を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態２に係る車椅子の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この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。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車椅子１の構成を示す斜視図である。なお以下では、後述する車輪３１が非電動式の車椅子１を想定して説明を行う。
この車椅子１には、図１に示すように、不図示の搭乗者が乗るシート、バックレストやアームレスト等を含む椅子部２が設けられている。この椅子部２の両側面の前後にはそれぞれ旋回スライド車輪機構３が設けられている。この旋回スライド車輪機構３は、平面走行時にも用いられるが、階段等の昇降時にその機能を発揮するものであり、詳細構成は後述する。また、椅子部２の前方には、平面走行時に姿勢保持および走行の補助を行うための補助輪やキャスタ等の旋回可能な前輪４が設けられている。また、椅子部２の上方には、介助者が車椅子１の操作を行うためのハンドル５が設けられている。
【００１２】
また、車椅子１には、車椅子１が走行する路面状況を検知する路面状況検知センサ（検知センサ）６が設けられている。この路面状況検知センサ６として、照射したレーザや超音波等の往復時間から地面や階段等を含む路面形状を測定する往復時間測定装置や、撮像した画像から上記路面形状を測定する画像処理装置等を用いる。
そして、車椅子１には、路面状況検知センサ６による検知結果に基づいて、旋回スライド車輪機構３のスライド量や旋回角度を演算処理し、後述する各アクチュエータを介して前輪４および後述する車輪３１のうち左右それぞれ２輪以上を接地させるよう旋回スライド車輪機構３を制御する処理部７が設けられている。
なお、図１では、路面状況検知センサ６および処理部７を車椅子１の外部に示しているが、実際には、これらの路面状況検知センサ６や処理部７は車椅子１に搭載されている。
【００１３】
次に、旋回スライド車輪機構３の構成について、図２を参照しながら説明する。
旋回スライド車輪機構３には、図２に示すように、２個の車輪３１が車輪間フレーム３２の両端に連結されている。この車輪間フレーム３２は、椅子部２のフレーム端２１と連結されることで、椅子部２に取り付けられる。
また、車輪間フレーム３２には、椅子部２のフレーム端２１を車輪間フレーム３２の一端側から他端側にスライド可能とするスライド機構３３が設けられている。このスライド機構３３により、椅子部２の側面内において、２個の車輪３１を一体にスライドさせることができる。さらに、車輪間フレーム３２には、椅子部２のフレーム端２１を支点にして、椅子部２の側面内において、２個の車輪３１を一体に旋回させる旋回機構３４が設けられている。なお、スライド機構３３および旋回機構３４には、不図示のアクチュエータ（スライド機構３３には単軸アクチュエータ等、旋回機構３４には（ギア付き）モータ等）が搭載され、位置・角度を（サーボ）制御することが可能である。
【００１４】
次に、上記のように構成された車椅子１の動作例について、図３〜１６を参照しながら説明する。なお、図３〜１６では、車椅子１を模式図で示し、車椅子１の一方の側面（図では左側面）に設けられた２つの旋回スライド車輪機構３の各車輪３１に対して、それぞれ符号（Ａ〜Ｄ）を付して説明を行う。また、図３〜１６では路面状況検知センサ６および処理部７の記載を省略している。
【００１５】
図３に示すように、車椅子１が平面走行を行う場合には、左右それぞれについて、前輪４と、前後の旋回スライド車輪機構３の車輪３１のうちの１輪以上（図３では後方の旋回スライド車輪機構３の車輪Ｂのみ）の計４輪以上を地面に接地させて走行を行う。これにより、従来と同様に平面走行を行うことができる。
なお、６輪接地や８輪接地での平面走行は可能であるが、車輪数の増加に伴って、車椅子１の旋回に対する抵抗が増すことになる。そのため、平面走行を行う場合には、通常、４輪接地（図３に示す状態）とする。
【００１６】
一方、車椅子１が階段を上る場合には、まず、路面状況検知センサ６は、階段形状（けあげ高さ、奥行）を検知する。そして、この検知結果に基づいて、処理部７は、旋回スライド車輪機構３のスライド量や旋回角度を演算処理し、各アクチュエータに指示を行う。
【００１７】
具体的には、まず、図４に示すように、前後の旋回スライド車輪機構３は、車輪Ａ側に位置するフレーム端２１および車輪Ｄ側に位置するフレーム端２１をそれぞれ支点にして、車輪Ａ，Ｂおよび車輪Ｃ，Ｄをそれぞれ一体に旋回させる。これにより、前後の旋回スライド車輪機構３の車輪Ａ，Ｃが１段目の踏面上に接地する。そして、図５〜６に示すように、後方の旋回スライド車輪機構３は、車輪Ａ側に位置するフレーム端２１を支点にして車輪Ａ，Ｂを一体に旋回させる。これにより、後方の旋回スライド車輪機構３の車輪Ｂが２段目の踏面上に接地する。
【００１８】
そして、図７，８に示すように、前後の旋回スライド車輪機構３は、フレーム端２１を車輪間フレーム３２の車輪Ａ，Ｄ側から車輪Ｂ，Ｃ側へスライドさせる。これにより、椅子部２が上方へ移動する。
【００１９】
そして、図９，１０に示すように、前後の旋回スライド車輪機構３は、車輪Ｂ側に位置するフレーム端２１および車輪Ｃ側に位置するフレーム端２１を支点にして、車輪Ａ，Ｂおよび車輪Ｃ，Ｄをそれぞれ一体に旋回させる。これにより、前後の旋回スライド車輪機構３の車輪Ａが３段目の踏面上に接地し、車輪Ｄが２段目の踏面上に接地する。
以降、図７〜１０の動作を繰り返すことで、階段を上ることが可能である。
【００２０】
そして、図１１〜１３に示すように、後方の旋回スライド車輪機構３が階段の最上段に達すると、車輪Ａ，Ｂが両方とも最上段の踏面上に接地する。その後、図１４〜１６に示すように、前後の旋回スライド車輪機構３が旋回・スライドを行うことで、前方の旋回スライド車輪機構３も最上段に達する。そして、前後の旋回スライド車輪機構３は、車輪Ａ，Ｂおよび車輪Ｃ，Ｄを平面走行時の状態に移行させる。
【００２１】
以上のように動作することで、階段を最上段まで上ることが可能である。また、階段を下る際には、上記動作と逆の手順で動作を行うようにすればよい。また、車椅子１の動作シーケンスは上記の動作に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
このように、昇降動作中においても、少なくとも常に４輪以上の車輪が階段の踏面に設置しているため、搭乗者の重心範囲が前輪４および車輪３１による接地範囲内に存在していれば転倒することはない。
【００２２】
次に、上記のように構成された車椅子１による転倒防止原理について説明する。なお、階段昇降中の搭乗者の重心範囲は、平面走行時と同じであるとする（階段昇降時に搭乗者が椅子部２から乗り出すことなく、平面走行時と同じ姿勢で搭乗しているものとする）。
図３〜１６において、符号Ｉは車椅子１の前方の車輪（前輪４または車輪３１）の接地位置、符号ＩＩは車椅子１の後方の車輪３１の接地位置を示している。また、接地範囲の表示は、最も外側の接地位置の間の範囲を表示している。
【００２３】
ここで、図３に示す平面走行時においては、搭乗者の重心範囲は車椅子１の接地範囲（Ｉ−ＩＩ間）内に必ず存在するように車椅子１が設計されることは自明である。
一方、図４〜１６に示すように、階段昇降時のいずれの状態であっても、重心範囲は車椅子１の接地範囲内に存在している。そのため、階段昇降時に転倒することはないと言える。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、椅子部２の両側面の前後にそれぞれ設けられ、両端に車輪３１を有し、側面内において両車輪３１を一体に旋回およびスライド可能な旋回スライド車輪機構３を備え、前輪４および車輪３１のうち左右それぞれ２輪以上を接地させるよう旋回スライド車輪機構３を制御するように構成したので、簡易な構成で、転倒する恐れがなく、階段等の昇降が可能となる。
【００２５】
また、昇降動作時の椅子部２（搭乗者）の軌道は、従来技術とは異なり、階段の傾斜に沿ってほぼ直線状となる。そのため、車椅子１としての乗り心地が向上する。
さらに、通常走行時において、路面状況検知センサ６により検知された路面形状に応じて、各旋回スライド車輪機構３により路面上に接地している左右の車輪３１の高さを独立に変化させることで、不整地であっても椅子部２（搭乗者）の姿勢を一定に保つことができる。そのため、車椅子１としての乗り心地や操作性が向上する。また、車椅子１の傾斜角度を検知する傾斜検知センサ（検知センサ）を搭載し、この傾斜検知センサによる検知結果に基づいて椅子部２の姿勢を一定に保つように制御してもよい。
【００２６】
なお、実施の形態１では、車輪３１が非電動式の車椅子１を想定し、旋回スライド車輪機構３が有する２つの車輪３１を自由に回転可能なものとした。これに対して、車輪３１が電動式の車椅子にも本発明の構成を適用可能であり、旋回スライド車輪機構３が有する各車輪３１に走行モータを搭載して、電動で回転可能とするようにしてもよい。
【００２７】
また、実施の形態１では、処理部７が、路面状況検知センサ６により検知された路面状況に応じて旋回スライド車輪機構３を制御するものとした。しかしながら、これに限るものではなく、例えば搭乗者が頻繁に使用する階段の形状（けあげ高さ・奥行）等を予めメモリに登録しておき、処理部７は、このメモリ情報に基づいて旋回スライド車輪機構３を制御するようにしてもよい。
【００２８】
実施の形態２．
図１７はこの発明の実施の形態２に係る車椅子１の構成を示す斜視図である。図１７に示す実施の形態２に係る車椅子１は、図１に示す実施の形態１に係る車椅子１に取付位置可変機構８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
取付位置可変機構８は、椅子部２の両側面の前後に設けられた旋回スライド車輪機構３の取付位置ピッチ（図１７に示す幅Ａ，高さＢ）を可変とする機構である。なお、取付位置可変機構８には、不図示のアクチュエータ（単軸アクチュエータ等）が搭載され、位置を（サーボ）制御することが可能である。
そして、処理部７は、実施の形態１における機能に加えて、路面状況検知センサ６により検知された路面状況に基づいて、取付位置可変機構８のスライド量を演算処理し、アクチュエータに対して指示を行う機能も有している。なお、図１７では、処理部７から旋回スライド車輪機構３への信号線の記載は省略している。
【００３０】
以上のように、この実施の形態２によれば、前後に設けられた旋回スライド車輪機構３の取付位置ピッチを可変とする機構を設けたので、実施の形態１における効果に加えて、車椅子１が昇降可能な段差や階段のけあげ高さＨ、踏面長さ（奥行）Ｗの範囲を広げることができる。
【００３１】
また、左右の旋回スライド車輪機構３の取付位置ピッチを独立に変えることで、螺旋階段能のような左右で奥行きの異なる階段や、左右で高さが異なる階段であっても昇降することが可能となる。
【００３２】
また、実施の形態２では、処理部７が、路面状況検知センサ６により検知された路面状況に応じて取付位置可変機構８を制御するものとした。しかしながら、これに限るものではなく、例えば搭乗者が頻繁に使用する階段の形状（けあげ高さ・奥行）等を予めメモリに登録しておき、処理部７は、このメモリ情報に基づいて取付位置可変機構８を制御するようにしてもよい。
【００３３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  車椅子
２  椅子部
３  旋回スライド車輪機構
４  前輪
５  ハンドル
６  路面状況検知センサ
７  処理部
８  取付位置可変機構
２１  フレーム端
３１  車輪
３２  車輪間フレーム
３３  スライド機構
３４  旋回機構
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013208245.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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