JP6455453B2

JP6455453B2 - 移乗支援装置

Info

Publication number: JP6455453B2
Application number: JP2016018313A
Authority: JP
Inventors: 展英近藤; 宮川　透; 透宮川; 祐一松前; 雄平山口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2036-02-02
Also published as: JP2017136171A

Description

本発明は移乗支援装置に関する。

被介護者が移動する場合に自立歩行が困難なため、例えば、介護者が被介護者をベッドから車椅子に移動させる場合に手助けを行っている。しかし、被介護者の乗り移り移動の手助けは介護者の肉体的負担を伴う場合がある。そのため、近年、自立歩行が困難な被介護者の移動を支援する支援装置が開発されている。

特許文献１には、移動可能な台車部と、水平回転および傾動可能であって基端が台車部に取り付けられたアーム部と、アーム部に取り付けられ被介護者の身体を保持する身体保持具（身体保持部）と、アーム部を駆動させる駆動手段と、駆動手段を駆動制御する制御部と、を備える移乗支援装置が記載されている。

特開２０１０−１４２５６２号公報

被介護者の体型や、骨格、筋肉、脂肪状態は多岐にわたる。特許文献１に記載の移乗支援装置では、被介護者が、高齢者で身体が柔らかな場合や胸郭の形状が下広がりである場合などにおいて、乗り移り動作中に被介護者が身体保持部からずり落ちしてしまう問題があった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、乗り移り動作中に被介護者の身体がずり落ちするのを抑制することができる移乗支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、被介護者の乗り移り動作を支援する移乗支援装置であって、移動可能な台車部と、一端が前記台車部に回転自材に取り付けられたアーム部と、前記アーム部の他端に回転自材に取り付けられ被介護者の身体を保持する身体保持部と、前記アーム部を回転駆動させる第１駆動部と、前記身体保持部を回転駆動させる第２駆動部と、被介護者の前記身体保持部からのずり落ちを検出するずり落ち検出部と、前記乗り移り動作の実施中に前記ずり落ち検出部によって被介護者の前記身体保持部からのずり落ちが検出された場合に、前記身体保持部における被介護者の胴部の正面を載せる載置面と水平面とのなす角度が小さくなるように、前記第１駆動部および前記第２駆動部のうちの少なくとも一方を制御する制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、乗り移り動作中に被介護者の身体がずり落ちするのを抑制することができる。

実施の形態１にかかる移乗支援装置の概略構成を示す図である。移乗支援装置に被介護者が保持された状態を模式的に示す側面図である。被介護者が身体保持部からずり落ちする要因について説明するための図である。制御部の概略構成を示すブロック図である。制御部が被介護者のずり落ち度合を判断する方法について説明する図である（ずり落ちなしの場合）。制御部が被介護者のずり落ち度合を判断する方法について説明する図である（ずり落ちしているがその程度は比較的小さい場合）。制御部が被介護者のずり落ち度合を判断する方法について説明する図である（ずり落ちの程度が大きい場合）。移乗支援装置の持上げ動作軌跡の一例を示す図である。制御部が被介護者のずり落ち度合を判断して被介護者の身体がずり落ちするのを抑制する処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明にかかる移乗支援装置は、被介護者の乗り移り動作を支援するものである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、移乗支援装置１００の概略構成を示す斜視図である。図２は、移乗支援装置１００に被介護者１５０が保持された状態を模式的に示す側面図である。図１および図２に示すように、移乗支援装置（移動体、運搬車両）１００は、台車部（本体部）１０、アーム部（可動部）２０、身体保持部（保持具）３０、ずり落ち検出部９０および制御部１８を有する。移乗支援装置１００は、台車構造を有し、平面上を移動することが可能である。移乗支援装置１００は、自身の筐体に内蔵された電動モータで生じる駆動力に応じて移動する。ただし、介護者の押す／引く力に応じて移動するように移乗支援装置１００を構成してもよい。つまり、移乗支援装置１００に対して電動モータ等の駆動源を実装させるか否かは任意である。なお、移乗支援装置１００が空間移動する具体的態様は任意であり、車輪の回転に代えて、ベルト送りによって空間移動させてもよい。

台車部１０は、台座部１１、車輪部１２〜１５、支柱部１６、制御部１８を有する。アーム部２０は、ハンドル部（把持部）１９を有する。身体保持部３０は、正面保持部４０、及び一組の側面保持部５０、６０を有する。正面保持部４０、側面保持部５０、６０は、互いに異なる方向から被介護者１５０の胴部を保持すべく設けられている。なお、身体保持部３０による被介護者１５０の胴部を保持する方向の数は任意であり、本例のように３方向に限られるべきものではない。

台座部１１は、ｘ軸方向を長手方向として延在する板状部材である。台座部１１は、例えば、金属板（鉄板等）から構成される。台座部１１は４つの隅部を有し、台座部１１の各隅部には車輪部１２〜１５が設けられている。

車輪部１２、１３は、主車輪部として機能する。車輪部１４、１５は、補助車輪部として機能する。車輪部１２が有する車輪、及び車輪部１３が有する車輪は、モータから伝達される駆動力に応じて回転する。他方、車輪部１４が有する車輪、及び車輪部１５が有する車輪には、モータで生じる駆動力は伝達されない。車輪部１４、１５に対して設けられた各車輪は、受動輪として機能する。

車輪部１２は、車輪１２ａ、車軸保持部１２ｂ、および車輪カバー部１２ｃを備える。車輪１２ａの回転軸は、車軸保持部１２ｂによって軸支されている。車軸保持部１２ｂは、車輪カバー部１２ｃに対して固定されている。車輪カバー部１２ｃは、車輪１２ａの上方を覆う位置に配置され、台座部１１に対して固定されている。

車輪部１２と同様、車輪部１３は、車輪１３ａ、車軸保持部１３ｂ、および車輪カバー部１３ｃを備える。車輪部１３の構成は、車輪部１２と略同様であり、重複説明は省略する。

車輪１２ａ、１３ａは、同軸上に配置されており、かつ台座部１１を挟みこむように配置されている。車輪１２ａの回転軸は、車輪１３ａの回転軸と共通化されていない。車輪１２ａ、車輪１３ａは、個別に回転制御され、これにより、移乗支援装置１００の旋回動作が可能になる。なお、車輪１２ａを保持している車軸保持部１２ｂを車輪カバー部１２ｃに対して旋回可能としてもよい。この場合には、ｘｚ平面内において、車輪１２ａの回転方向を任意に制御可能になる。

車輪部１２と同様、車輪部１４は、車輪１４ａ、車軸保持部１４ｂ、および車輪カバー部１４ｃを備え、車輪部１５は、車輪１５ａ、車軸保持部１５ｂ、および車輪カバー部１５ｃを備える。各車輪部１４、１５の構成は、車輪部１２と略同様であり、重複する説明は省略する。

車輪部１４、１５は、同軸上に配置されている。車輪部１４が有する車輪１４ａは、受動輪として機能する。車輪部１５が有する車輪１５ａについても同様である。これにより、移乗支援装置１００の移動を安定化させることができる。

支柱部１６は、ｙ軸方向を長手方向として延在する柱状部材であり、台座部１１に対して立設されている。支柱部１６は、車輪部１２、１３間に配置されている。支柱部１６の具体的な構成は任意である。例えば、支柱部１６は、中空の柱状部材である。支柱部１６の内部には、電源としての電池、車輪駆動源としての電動モータ（車輪駆動用モータ）、伝達機構、配線、電子部品等が収納されている。車輪駆動用モータは、電池から供給される電力に応じて駆動力を生成する。車輪駆動用モータで生じる駆動力は、伝達機構を介して車輪へと伝達される。

アーム部２０は、一端に第１駆動部としてのアーム駆動部２１を有する。アーム部２０は、このアーム駆動部２１によって任意の角度に傾けることができるように台車部１０の支柱部１６に取り付けられる。アーム駆動部２１として、電動モータ（アーム駆動用モータ）を用いることができる。また、アーム部２０には、アーム部２０の回転角を検出する回転角度センサが設けられている。

身体保持部３０は、被介護者を保持するもので、第２駆動部としてのチルト駆動部２２、正面保持部（主保持部）４０、側面保持部（副保持部）５０、側面保持部（副保持部）６０、連結部７０、連結部８０および開閉駆動部２３を有する。身体保持部３０は、チルト駆動部２２によって任意の角度に傾けることができるようにアーム部２０の他端に取り付けられる。チルト駆動部２２として、電動モータ（チルト駆動用モータ）を用いることができる。また、身体保持部３０には、身体保持部３０の回転角を検出する回転角度センサが設けられている。

正面保持部４０は、被介護者１５０の胴部の正面（主面）に対応して設けられている。正面保持部４０は、ヒトの胴体部分（例えば、胸郭上端から上前腸骨蕀までの部分）を全体的に保持可能となるサイズを有している。正面保持部４０は、被介護者１５０の胴部の正面を載置する載置面において被介護者１５０の胴部を全体的に保持する。正面保持部４０は、ベースプレート４１およびクッション材４２を有する。ベースプレート４１上は、クッション材４２によって被覆されている。これにより、正面保持部４０に対して被介護者１５０が寄りかかったときに被介護者１５０が受ける痛み等が低減される。なお、クッション材は、クッション性のある内部材をカバーシート（被覆材、表皮材）で被覆することにより構成される。

側面保持部５０、６０は、被介護者１５０の胴部の側面に対応して設けられている。側面保持部５０、６０は、正面保持部４０上に寄り掛かった状態の被介護者１５０を横から押し支える。側面保持部５０、６０には、被介護者１５０が側面保持部５０、６０から受ける締め付け力を検出する力センサが設けられている。側面保持部５０は、連結部７０を介して、正面保持部４０に対して取り付けられている。また、側面保持部６０は、連結部８０を介して、正面保持部４０に対して取り付けられている。正面保持部４０と同様、側面保持部５０は、ベースプレート、及びクッション材を含んで構成される。側面保持部６０についても同様である。

連結部７０と正面保持部４０との間、および、連結部８０と正面保持部４０との間には、それぞれ開閉駆動部２３が設けられている。開閉駆動部２３は、側面保持部５０、６０の開閉駆動を行うもので、側面保持部５０、６０が被介護者１５０の身体を挟む角度を自在に調整することができる。開閉駆動部２３として、電動モータ（開閉駆動用モータ）を用いることができる。上述した、正面保持部４０、側面保持部５０、６０らが協調的に被介護者１５０の胸郭を３方向から保持することにより、被介護者１５０を安定して保持することができる。

ずり落ち検出部９０は、乗り移り動作の実施中、移乗支援装置１００によって被介護者１５０がベッドなどから上方へ持ち上げられる際に、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちているか否かを検出するためのものである。ずり落ち検出部９０として、画像解析用カメラを用いることができる。ずり落ち検出部９０としての画像解析用カメラによって、正面保持部４０の下端と被介護者１５０の下腹部位置との開き具合を監視する。制御部１８は、ずり落ち検出部９０が検出した情報に基づいて、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちしている度合い（ずり落ち度合）を判断し、ずり落ち度合に応じて被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちするのを抑制するための制御をするものである。制御部１８の概略構成については後述する。また、制御部１８によるずり落ち度合の判断方法およびずり落ちするのを抑制するための制御の詳細については後述する。

ここで、移乗支援装置１００が被介護者１５０をベッドなどから上方へ持ち上げる基本的な動作について説明する。
図２に示すように、移乗支援装置１００は、被介護者１５０が身体保持部３０に対して抱きつき可能な位置に配置される。被介護者１５０は、正面保持部４０に対して寄りかかる。介護者が締付けスイッチをオンすることにより、移乗支援装置１００は、側面保持部５０、６０の位置調整動作を開始する。具体的には、被介護者１５０が側面保持部５０、６０によって適当な力で締め付けされるように、開閉駆動部２３により側面保持部５０、６０が動作する。これによって、被介護者１５０は、正面保持部４０に対して寄りかかった状態で、両サイドから側面保持部５０、６０によって押さえつけられ、正面保持部４０上に位置固定された状態となる。

側面保持部５０、６０によって被介護者１５０に及ぼされる締付け力が、目標値として予め設定された締付け力（以下、単に目標締付け力と呼ぶ場合がある）に等しくなると、身体保持部３０を変位させて、被介護者１５０を持ち上げる。アーム部２０のアーム角度が変化し、正面保持部４０における被介護者１５０の胴部の正面を載置する載置面が横方向を向いた状態から上方向を向いた状態となり、被介護者１５０が持ち上げられる。これによって、身体保持部３０によって保持された状態の被介護者１５０は、椅子やベッドなどから上方へ持ち上げられる。

次に、移乗支援装置１００によって被介護者１５０がベッドなどから上方へ持ち上げられる際に、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちする要因について説明する。図３は、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちする要因について説明するための図である。図３に示すように、被介護者１５０が、身体保持部３０よって水平面に対する傾斜角度θで支えられているとする。被介護者１５０には、鉛直方向下向きに自重Ｆｋが働く。自重Ｆｋの載置面に平行な方向の成分Ｆｋ１は、Ｆｋ×ｓｉｎθである。自重Ｆｋの載置面に垂直な方向の成分Ｆｋ２は、Ｆｋ×ｃｏｓθである。また、自重Ｆｋの載置面に平行な成分Ｆｋ１とは逆向きに、正面保持部４０からの摩擦力Ｆｓ１および側面保持部５０、６０からの摩擦力Ｆｓ２が働く。よって、被介護者１５０を身体保持部３０からずり落ちさせる力Ｆは、Ｆ＝Ｆｋ１−（Ｆｓ１＋Ｆｓ２）である。このＦの大きさが正になると、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちする。

被介護者１５０が、高齢者で身体が柔らかな場合や胸郭の形状が下広がりである場合などにおいて、持上げ動作の開始時よりも側面保持部５０、６０によって被介護者１５０に及ぼされる締付け力が低下することが多い。締付け力が低下することによりＦｓ１＋Ｆｓ２の値が低下するので、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちする。

被介護者１５０に及ぼされる締付け力を増大すると、摩擦力の合計であるＦｓ１＋Ｆｓ２を増大させることができるので、被介護者１５０を身体保持部３０からずり落ちさせる力Ｆを低減することができる。また、傾斜角度θを小さくすると、Ｆｋ１を低減することができるとともに、Ｆｋ２が増大することで摩擦力Ｆｓ１も増大するので、被介護者１５０を身体保持部３０からずり落ちさせる力Ｆを低減することができる。したがって、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちするのを抑制するためには、側面保持部５０、６０によって被介護者１５０に及ぼされる締付け力を大きくするか、傾斜角度θを小さくすればよい。

図４は、制御部１８の概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御部１８は、マイクロコンピュータ１８０と、入出力インターフェース１８１と、を備えている。マイクロコンピュータ１８０は、演算部３００と、記憶部３０１と、を備えている。演算部３００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などで、制御処理、演算処理等を行う。また、記憶部３０１は、演算部３００によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、を有する。

入出力インターフェース１８１は、マイクロコンピュータ１８０と、ずり落ち検出部９０、アーム駆動用モータ９１および開閉駆動用モータ９３と、のやり取りを仲介する。制御部１８は、ずり落ち検出部９０が検出した被介護者１５０のずり落ちに関する情報から被介護者１５０のずり落ち度合を判断する。そして、制御部１８は、このずり落ち度合に応じて、被介護者１５０が身体保持部３０からずり落ちするのを抑制するように、アーム駆動用モータ９１、開閉駆動用モータ９３、チルト駆動用モータ９２を制御する。

次に、制御部１８が被介護者１５０のずり落ち度合を判断する方法、および、制御部１８によるずり落ちするのを抑制するための制御方法について説明する。
図５、図６および図７は、制御部１８が被介護者１５０のずり落ち度合を判断する方法について説明する図である。図５、図６および図７に示すように、ずり落ち検出部９０としての画像解析用カメラによって正面保持部４０の下端と被介護者１５０の下腹部位置の周辺部分を撮影する。制御部１８（図４参照）において、撮影した画像について解析し、正面保持部４０の下端と被介護者１５０の下腹部位置との開き（ずり落ち量）を算出する。

図５は、ずり落ちなしの場合で、正面保持部４０の下端と被介護者１５０の下腹部位置との開きはほとんどなく、ずり落ち量は第１閾値ｄｘ１以下である（ずり落ち量≦第１閾値ｄｘ１）。この場合、制御部１８はずり落ちを抑制する制御を行わない。

図６は、ずり落ちしているがその程度が比較的小さい場合で、ずり落ち量は、第１閾値ｄｘ１を超えているが第２閾値ｄｘ２以下である（第１閾値ｄｘ１＜ずり落ち量≦第２閾値ｄｘ２）。この場合、制御部１８（図４参照）は、側面保持部５０、６０によって被介護者１５０に及ぼされる締付け力が既定の安全な（被介護者１５０に危害を及ぼさない）最大締付け力まで増大するように、開閉駆動用モータ９３（図４参照）を制御する（ずり落ち対処１）。図３を用いて説明したように、側面保持部５０、６０によって被介護者１５０に及ぼされる締付け力を増大することにより、Ｆｓ１＋Ｆｓ２を増大することができるので、被介護者１５０を身体保持部３０からずり落ちさせる力Ｆを低減することができる。これにより、被介護者の身体がずり落ちするのを抑制することができる。

図７は、ずり落ちの程度が大きい場合で、ずり落ち量は、第２閾値ｄｘ２を超えている（第２閾値ｄｘ２＜ずり落ち量）。なお、第２閾値は第１閾値よりも大きい（ｄｘ２＞ｄｘ１）。この場合、制御部１８（図４参照）は、載置面の傾斜角度θを小さくするように、アーム駆動用モータ９１およびチルト駆動用モータ９２（図４参照）を制御する（ずり落ち対処２）。ずり落ち対処１を行っても、被介護者１５０のずり落ちが止まらなかった場合にずり落ち対処２を行うようにする。

図３を用いて説明したように、傾斜角度θを小さくすることにより、Ｆｋ１を低減することができるとともに、Ｆｋ２が増大することで摩擦力Ｆｓ１も増大するので、被介護者１５０を身体保持部３０からずり落ちさせる力Ｆを低減することができる。これにより、被介護者の身体がずり落ちするのをより確実に抑制することができる。

図８は、移乗支援装置１００の持上げ動作軌跡の一例を示す図である。図８において、縦軸は身体保持部３０において予め定めた基準位置の高さ（基準位置高さ）、横軸は傾斜角度θ（図３参照）である。また、通常の持上げ動作軌跡を実線で、ずり落ち対処２を開始した後の持上げ動作軌跡を破線で示す。図８に示すように、通常の持上げ動作軌跡では、まず、傾斜角度が８５度の状態Ａから、基準位置高さを変えずに傾斜角度のみ５０度に低下させて状態Ｂとする。続いて、この状態Ｂから傾斜角度を５０度から３０度へと低下させつつ基準位置高さを３００ｍｍ上昇させて状態Ｃとする。続いて、傾斜角度を３０度に維持したまま基準位置高さのみを上昇させ状態Ｄとする。

これに対し、ずり落ち対処２の持上げ動作軌跡では、状態Ｂから状態Ｃへと状態変化させる途中の状態Ｅのときにずり落ち量が第２閾値ｄｘ２を超えた場合（第２閾値ｄｘ２＜ずり落ち量）、通常の持上げ軌跡よりも早く傾斜角度を低下させて状態Ｆとする。そして、傾斜角度を３０度に維持したまま基準位置高さのみを上昇させ状態Ｄとする。これにより、被介護者の身体がずり落ちするのを抑制することができる。

次に、制御部１８が被介護者１５０のずり落ち度合を判断して被介護者１５０の身体がずり落ちするのを抑制する処理の流れについて説明する。
図９は、制御部１８が被介護者１５０のずり落ち度合を判断して被介護者１５０の身体がずり落ちするのを抑制する処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、まず、移乗支援装置１００により持上げ動作を開始する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１８が、ずり落ち量が閾値ｄｘ１を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ずり落ち量が閾値ｄｘ１を超えた場合、制御部１８が、側面保持部５０、６０によって被介護者１５０に及ぼされる締付け力を既定の安全な最大締付け力まで増大させるよう、開閉駆動用モータ９３（図４参照）を制御する、ずり落ち対処１を実行する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３に続き、制御部１８が、ずり落ち量がさらに閾値ｄｘ２を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ずり落ち量が閾値ｄｘ２を超えた場合、制御部１８が、載置面の傾斜角度θを小さくするように、アーム駆動用モータ９１およびチルト駆動用モータ９２（図４参照）を制御する、ずり落ち対処２を実行する（ステップＳ１０５）。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施の形態では、制御部が、大小２つの閾値により被介護者のずり落ち量を２段階に判断し、ずり落ち量が比較的小さいときはずり落ち対処１、ずり落ち量が比較的大きいときはずり落ち対処２、を実施するようにしたが、これに限るものではない。例えば、ずり落ち量がある閾値を超えたときに、制御部が、ずり落ち対処１、ずり落ち対処２のいずれか一方の処理のみを実行する形態であってもよい。

１０台車部
１８制御部
２０アーム部
２１アーム駆動部
２２チルト駆動部
３０身体保持部
４０正面保持部
５０、６０側面保持部
９０ずり落ち検出部
１００移乗支援装置

Claims

被介護者の乗り移り動作を支援する移乗支援装置であって、
移動可能な台車部と、
一端が前記台車部に回転自材に取り付けられたアーム部と、
前記アーム部の他端に回転自材に取り付けられ、被介護者の胴部の正面に対応して設けられ被介護者の胴部の正面を載せる載置面において被介護者の胴部の正面を全体的に保持する正面保持部、及び、被介護者の胴部の両側面に対応して設けられ適当な締付け力で被介護者を横から押し支える側面保持部を有する身体保持部と、
前記アーム部を回転駆動させる第１駆動部と、
前記身体保持部を回転駆動させる第２駆動部と、
前記側面保持部が被介護者に対して前記締付け力を及ぼすように前記側面保持部を動作させる第３駆動部と、
記正面保持部と被介護者の下腹部位置との開きであるずり落ち量を算出するずり落ち検出部と、
前記乗り移り動作の実施中に前記ずり落ち検出部によって算出されたずり落ち量が第１閾値を超えかつ前記第１閾値より大きい第２閾値以下である場合に、前記被介護者に及ぼされる前記締付け力が規定の安全な最大締付け力まで増大するように前記第３駆動部を制御し、前記ずり落ち量が前記第２閾値を超えている場合に、前記載置面と水平面とのなす角度が小さくなるように、前記第１駆動部および前記第２駆動部のうちの少なくとも一方を制御する制御部と、を備える移乗支援装置。