JP4772066B2 - 車椅子用空気式支持システム - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本特許出願は、２００５年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／６５７，３２８号の利益を主張するものである。

本発明は、車椅子使用者支持システムに関する。より詳細には、本発明は、車椅子用の空気式支持システムに関する。

米国内だけでも、常時車椅子を使用している人たちが約１４０万人いる。これらの人たちは、さまざまな原因で機能障害を有し、さまざまなレベルで悪影響を受けている。障害の種類やレベルによって、車椅子の座席に要求される条件は、複雑になる可能性がある。恒常的に車椅子を使用するこれらの人たちの中でも、頚椎レベルの脊髄損傷（ＳＣＩ）の人たちは、変質した神経筋制御を有し、そのため、姿勢に安定性が与えられると同時に機能的に自立できる高性能な座席装置を必要としている。座席位置から自立できることは、最も重要な問題である。その上、これらの人たちは、車椅子を常時使用するので、長期の着座から生じる進行性の脊髄悪化および変形を防止することが最重要問題である。

車椅子規定に対する現在の方針には、安定性、快適さ、および機能的自立性／機動性を備える装置だけでなく、長期の着座から生じる負の生体力学的脊髄変質の予防を支援する装置も含まれる。しかし、これらの目標は、相互に矛盾することが多く、現在の装置がこれらの目標のすべてを同時に達成することはめったにない。それゆえ、１つの統合型座席装置でこれらの要素のすべてを首尾よく最大限に発揮することが求められている。

骨盤支持物は、４つの部位、すなわち、下方、側方、前方、および後方に影響を及ぼすことができる。骨盤に対する支持物の基部（下方支持物）には、通常、座席クッションが設けられる。側方骨盤支持物は、座席システムの一構成部品か車椅子に取り付けられているかのいずれかである別個のブロックまたはウェッジによって実現される。前方支持物は、現在、ヒップベルトまたはラップベルトによって実現されている。しかし、これらの装置は、使用者の動きを制限し、腹腔に高負荷を加えることが知られている。後部支持物は、背中支持物および腰パッドの形状によって決まる。これらの支持的装置は、全体として、座席システムに硬直的に取り付けられており、介護者によって調節または取り外しできるように設計されているので、これらの支持的装置によって、使用者は固定位置に拘束されがちである。

胸部レベル支持物は、一般に側方胸部支持物によって実現される。これらの装置は、さまざまなサイズと材料で入手可能であるが、それらは、一般に車椅子の背中支持物または後部支柱に取り付けられており、さらに使用者は固定位置に拘束される。実効的にするためには、これらの装置を胴部に密着させなければならない。しかし、機能的な動きをするには、胴部の機動性が必要になるので、これらの装置は、緩めることを求められることが多い。現在の側方胸部支持物は、「旋開」機構または着脱可能な機構を有するので、これらの支持物の調節には、一般に介護者の介助が必要になる。その上、これらの硬質であって固定された装置は、呼吸障害および軟組織炎症を引き起こす可能性がある。

したがって、現在の座席設計は、結果的に使用者の安定性と機能的自立性との間の妥協案になることが多い。車椅子座席評価および備品に関しては、使用者にとって最も許容可能で機能的な姿勢を見つけるために妥協案が作られており、日常生活動作（ＡＤＬ）を遂行するのに必要な使用者の機動性を可能にする該妥協案は、なおいっそう、弱い筋肉または麻痺した筋肉に対応できる十分な安定性もさらに提案している。残念ながら、結果としては、これらの使用者の機能に対する支持的装置は干渉し合うことになり、多くの車椅子使用者は、これらの支持的装置の使用を選択せず、そのため、使用者自身は、支持されていない座席の負の影響にさらされている。

したがって、骨盤支持物を備えると同時に使用者による簡単な調節によって、介護者に依存せずに動くことができ、さらに腹部への過負荷圧力を防ぐことができる仙骨／骨盤安定装置の改善が重要であると思われる。同様に、胸部支持物を備えると同時に使用者による簡単な調節によって、介護者に依存せずに動くことができ、さらに呼吸障害または軟組織炎症を引き起こさない胸部支持装置の改善が重要であると思われる。

前述のとおり、車椅子を常時使用しているＳＣＩの人たちは、ＰＵ形成だけでなく長期の脊髄負荷による脊髄変質も含む、長期着座の負の変質をこうむりやすい。さらに、研究によれば、車椅子使用者は、平坦でない面を進むとき、受容できないレベルの全身振動（ＷＢＶ）にさらされることが実証されている。現在の座席システムは、車椅子が平坦でないまたはごつごつした地形を進みながら、座席クッションに対して背中支持物を動かすことができないので、使用者の身体は、高いレベルのＷＢＶにさらされる。したがって、座席および背中支持物の設計を改善することによって、ＷＢＶを低減させることができることがわかる。

上記に従い、空気式支持システム付き車椅子が提供される。好ましい一実施形態において、車椅子は、使用者の身体の一部を支持する支持ユニットと、支持ユニットを膨張させるか収縮させるかを使用者が制御できる制御ユニットと、支持ユニットに圧搾空気を供給して支持ユニットを膨張させるコンプレッサとを含む。より特定の好ましい実施形態において、車椅子はバルブを有し、該車椅子においては、使用者が支持ユニットを膨張させる指示を出すと、制御ユニットが信号を当該バルブに送り、該バルブは第１位置に移動され、それによって、圧搾空気は支持ユニットに到達できる。支持ユニットは、さまざまな方法で実現してよく、多くの支持ユニットの中の１つであってよい。好ましい一実施形態において、支持ユニットは、使用者の身体の胸部分を支持している。好ましい別の実施形態において、車椅子は、１つ以上の胸部支持ユニットを有し、該胸部支持ユニットは、使用者の身体の胸部分の両側に配置されてよく、さらに車椅子は１つ以上の骨盤支持ユニットを有し、該骨盤支持ユニットは、使用者の骨盤の両側に配置されてよい。胸部支持ユニットおよびまたは骨盤支持ユニットは、車椅子の背中支持物に旋回可能に取り付けられるとよい。

好ましい一実施形態において、制御ユニットは、使用者が胸部支持物を膨張および収縮させることができる第１制御部と、使用者が骨盤支持部を膨張および収縮させることができる第２制御部を有する。好ましい別の実施形態において、支持ユニットは、支持ユニット群の中の１つであり、該支持ユニット群は、車椅子上の複数の支持ユニット群の中の１つであり、該群の中のそれぞれは、圧搾空気によりコンプレッサに連結されており、制御ユニットは、複数の支持ユニット群の中のそれぞれに対応付けられた制御部を含み、制御部は、信号を送り、制御部が対応付けられている支持ユニット群を膨張または収縮させることができる。好ましいさらに別の実施形態において、車椅子は、支持ユニット上に配置された圧力センサを含み、圧力センサは、圧力データを伝送し、支持ユニットの圧力が所定の限界を超えたことをデータが指示すると、コンプレッサによって、支持ユニットの膨張は停止される。

車椅子用支持システムも本明細書に記載する。本発明の好ましい実施形態によれば、支持システムは、車椅子の使用者の両側に配置された第１および第２支持部を含む。支持部のそれぞれは空気袋を有し、各空気袋は使用者に支持を与える。該システムは、肺形経路と、肺形経路経由で空気袋に連結されているエアコンプレッサと、肺形経路に沿って配置されたバルブと、該バルブによって圧搾空気がコンプレッサから空気袋に進むことができる少なくとも第１位置と、該バルブによって空気を空気袋から排出することができる第２位置とを有するバルブとを含む。システムは、使用者による第１入力に応じて、第１信号をバルブに送り、該バルブが第１位置に移動されて袋が膨張され、さらに使用者による第２入力に応じて、第２信号をバルブに送り、該バルブが第２位置に移動されて袋が収縮される制御ユニットをさらに含む。

本発明の好ましい一実施形態において、袋は、複数の袋の中の１つであり、バルブは、複数のバルブの中の１つであり、さらに複数のバルブの中の各バルブは、複数の袋の中の一袋に対応付けられている。好ましいこの実施形態において、制御ユニットは、複数の制御部を含み、該制御部のそれぞれは、複数の袋の中の一袋に対応付けられている。各制御部は、該制御部が対応付けられている袋に対応付けられているバルブに信号を送るように構成されている。

本発明の好ましい別の実施形態において、制御ユニットは、第１および第２入力（ボタンまたはスイッチなど）を受け取るための論理回路および手段を含む。論理回路は、使用者が第１入力を、受取り手段に送ると、論理回路が膨張信号を発し、使用者が第２入力を、受取り手段に送ると、論理回路が収縮信号を発するように構成されている。論理回路は、第１および第２入力を表す信号を受け取るカウンタと、カウンタからの出力を受け取る対になったＡＮＤゲートと、カウンタから出力を受け取り、該出力に応じて膨張信号か収縮信号かのどちらかを発する対になったリレーとを含むとよい。

本発明の好ましいさらに別の実施形態において、支持システムは、膨張信号が発せられると、点灯する膨張ランプと、収縮信号が発せられると、点灯する収縮ランプとを含む。

車椅子使用者を支持する方法も本明細書で説明する。本発明の好ましい実施形態によれば、該方法は、使用者から入力を受け取る工程であって、該入力が車椅子上の支持ユニットに対応している工程と、該入力に基づいて、信号をバルブに送り、バルブを第１位置に置く工程とを含む。該方法は、肺形経路を通って、コンプレッサから支持ユニットへバルブを介して圧搾空気を送る工程と、支持ユニットを膨張させて使用者の身体の一部に支持を与える工程とをさらに含む。

本発明の好ましい実施形態において、入力は第１入力であり、信号は第１信号であり、方法は、使用者から第２入力を受け取るステップと、第２入力に基づいて、第２信号をバルブに送り、バルブを第２位置に置くステップと、肺形経路を経由してバルブを通って支持部から空気を排出できるステップとをさらに含む。

好ましい更なる実施形態において、バルブは第１バルブであり、方法は、使用者から第２入力を受け取るステップと、第２入力に基づいて、第２信号を第２バルブに送り、第２バルブを第１位置に置くステップと、肺形経路を経由して第２バルブを通ってコンプレッサから第２支持ユニットへ圧搾空気を送るステップとをさらに含む。好ましいこの実施形態において、方法は、第２支持ユニットを膨張させて使用者の身体の第２部分に支持を与える工程をさらに含む。好ましい別の実施形態において、方法は、膨張ランプを点灯させて使用者に、支持ユニットが膨張していることを示す工程を含む。好ましいさらに別の実施形態において、方法は、支持ユニット内の圧力が、所定量を超えたことを検出する工程と、該検出に応じて、空気を支持ユニットから排出できるようにバルブを別の位置に移動させる工程とを含む。

本発明は、全体として空気式支持システム付き車椅子を対象としている。本発明の好ましいさまざまな実施形態において、該システムは、車椅子座席用の統合型支持システムである。重要な点は、該システムの使用者が安定姿勢を実現することと機能的自立性を維持することとの両方ができることである。本発明の好ましい実施形態は、双方向後部側方骨盤支持ユニット、腰椎仙骨支持ユニット、および双方向側方胸部支持ユニットを含む。後部側方骨盤支持ユニットによれば、骨盤の安定的正中線方向が設定され、上部外肢機能が最大限に発揮される。腰椎仙骨支持ユニットによれば、前方／後方面の骨盤の傾斜を修正できる。側方胸部支持ユニットによれば、上部外肢の機能的作業を損なうことなく最大限の胴体安定性が得られる。従来の支持システムとは異なって、本明細書に記載の支持システムは、簡単な制御装置により使用者側で調節でき、該制御装置によれば、使用者の要求に基づいて個別の設定変更ができるだけでなく、機動性と乗り換えに対して自立性が最大限に発揮される。

本発明の好ましい実施形態は、ＷＢＶを最小限にするように設計された懸架システムを含み、それによって、脊椎の早期変質が防止される。

本発明の好ましい実施形態によれば、使用者は、支持ユニット内部の空気袋を膨張／収縮させることによって、支持ユニットを調節することができる。空気袋は、所定形状のケース内に収容されている。本発明の好ましい実施形態において、空気袋支持物を容易に調節できるように、空気式および電子式のサブシステムを両方とも含む電空制御装置が設けられている。空気式サブシステムは、空気袋の膨張／収縮ができるエアコンプレッサと、気流を誘導するエアバルブシステムとを含む。空気式サブシステムによって各支持ユニットの調節ができる。両方の側方骨盤パッドを同時に、両方の側方胸部パッドを同時に、および／または腰椎支持部を単独で、膨張／収縮させる操作は、電子式サブシステムを介して使用者によって選択的に制御される。電子式サブシステムは、圧力センサ、接触覚センサ、制御論理回路、および警報装置を含む。

本発明の好ましい実施形態によれば、空気袋への流入気流と流出気流は、電気機械式二方ソレノイドバルブによって誘導され、該バルブは１２Ｖ電気信号で駆動される。そのようなバルブが３つ、骨盤支持物（両側同時に）、腰椎仙骨支持部、および側方胸部支持部（両側同時に）に対して使用される。３つのバルブすべてが、同一エアコンプレッサに連結されている一方、それら３つのバルブの中のそれぞれは、各個別のバルブに対応している信号によって、電子式サブシステムから個別に制御される。各個別のバルブが電子式サブシステムから受け取る信号次第で、（ａ）空気をポンプから袋へ流すことができるように、または（ｂ）空気を袋からポンプへ流すことができるように、バルブは、２経路の中の１つの閉鎖を解くことになる。バルブは、両経路を通る気流を完全に阻止することもできる。安全性を考慮して、手動バルブを二方バルブに平行して取り付けてもよく、該バルブによって、必要に応じて、直ちに袋を収縮させることができる。使用者がスイッチまたはボタンによって袋の膨張／収縮を制御するので、側方骨盤、腰部、および側方胸部の支持部をさまざまな度合いで実現できる。

本発明の好ましい実施形態において、単極双投（ＳＰＤＴ）接点の電子スイッチが使用され、各二方バルブが制御される。該スイッチの双投位置のそれぞれによって、二方バルブは、２方向の中の１方向に空気を流すことができるようになり、それによって、対応付けられた支持ユニット（またはユニット）の空気圧が膨張／収縮によって調節される一方、スイッチのニュートラル位置によって、バルブを通る気流が停止され、所望の空気圧が維持されることになる。本発明の好ましい別の実施形態においては、ＳＰＤＴスイッチの代わりに、リレーを備えた論理回路が使用される。このような論理回路は、使用者が単一のボタンを用いて制御することができる。ＳＰＤＴスイッチは、運動機能障害のある人たちにとっては、作動／停止させることが困難であり、偶発起動の可能性があるので、この単一ボタンによる操作は、これらの人たちにとっては、特に有利である。

本発明の好ましい関連実施形態において、空気袋の圧力は、各支持ユニット用の単一ボタンで制御される。したがって、合計３つのボタン、すなわち、胸部支持ユニット用ボタン、骨盤支持ユニット用ボタン、および腰椎仙骨支持ユニット用ボタンがある。支持ユニットすなわち対になっている支持ユニット用のボタンを最初に押すと同時に、エアコンプレッサによって袋が膨張される。ボタンを再度押すと、膨張は停止し、空気袋の圧力は、安定レベルに維持される。ボタンを再度押すと、ボタンを再度押すまで袋は収縮する。好ましい一実施形態において、支持システムは、それぞれ直径１／２インチのボタンが３つ付いた小さい制御パネルを有する。識別を容易にするために、各ボタンの色が異なっている。対応するＬＥＤランプによって点灯される２つの矢印、一方は上向き形状のもの（膨張を表す）、他方は下向き形状のもの（収縮を表す）は、支持ユニット（または対になった支持ユニット）用ボタンを押すことによって、膨張または収縮のどちらが引き起こされるかを使用者に知らせる働きをする。

好ましい一実施形態において、支持システムは、各袋（または対になった袋）用の対になったＬＥＤランプを有する。これらのランプの中の一方は、膨張ランプであり、他方は収縮ランプである。袋（または対になった袋）の膨張中には、膨張ランプが点滅し、膨張が起こっていることを表示する。膨張が完了すると、膨張ランプが点灯したままになり、袋（または対になった袋）の膨張完了を表示する。袋の膨張中および膨張完了時、収縮ランプは消灯したままである。袋（または対になった袋）の収縮中、膨張ランプが消灯し、収縮ランプが点滅して、収縮が起こっていることを表示する。収縮が完了すると、収縮ランプが点灯したままになり、袋（または対になった袋）の収縮完了を表示する。袋の収縮中および収縮完了時、膨張ランプは消灯したままである。

今から、図１を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を採り入れた車椅子を説明する。概して１０と標示されている車椅子には、フレーム組立品１１、背もたれ１２、座席１４、第１駆動輪１６、第２駆動輪１８、第１旋回輪１７、および第２旋回輪１９が含まれる。第１および２駆動輪１６および１８は、フレーム組立品１１に回転可能に連結されている一方、第１および２旋回輪１７および１９は、フレーム組立品１１に旋回可能に連結されている。背もたれ１２および座席１４は、フレーム組立品１１に連結されており、相互に対してある角度の傾斜をもって配向されている。一般に、その角度は、約９０度であるが、変更してよい。

今から、さらに図１を参照しながら、支持システムの好ましい実施形態の構成要素をより詳細に説明する。背中支持システムには、５つの身体支持ユニット、すなわち、第１骨盤支持ユニット２０、第２骨盤支持ユニット２２、腰椎仙骨支持ユニット２４、第１胸部支持ユニット２６、および第２胸部支持ユニット２８が含まれ、それらはすべて、背もたれ１２に連結されている。第１骨盤支持ユニット２０、第２骨盤支持ユニット２２、第１胸部支持ユニット２６、第２胸部支持ユニット２８は、それらが内方へ（使用者に向かって）および外方へ（使用者から遠くへ）旋回できるように、背もたれ１２に取り付けられている。５つの支持ユニットのそれぞれは、膨張できる空気袋と、ＲＵＢＡＴＥＸ製であるとよい所定形状のケース内に密閉されている裏板とを含む。該ケースは、身体体質に適した輪郭形状に形成される一方、空気袋が該ケース内部の空間を満たして支持を与えることができる。支持ユニットのそれぞれは、やわらかい外側カバーで囲まれている。各支持ユニットは、上位／下位、中央／側方、および傾斜の調節ができるインタフェース金物とともに背もたれ１２に取り付けられている。使用者は、ユーザーフレンドリな制御パネルを使ってこれらの袋のすべてを制御できる。第１および２胸部支持物２６および２８の袋は、膨張／収縮ができるだけでなく、患者の乗り換えの間、邪魔にならないように動かすこともできる。第１および２胸部支持物２６および２８のまわりに巻き付け、前で締める胸ベルトを採用してもよい。胸ベルトは、使用者が必要と思ったとき使うとよい。胸ベルトは、介護者の介助なしに使用者が操作でき、指の機能がない利用者が胸ベルトを操作できる。

再び図１を参照しながら、本発明の好ましい実施形態の腰椎仙骨支持ユニット２４をより詳細に今から説明する。腰椎仙骨支持ユニット２４は、ＡＢＳ樹脂裏板（約６インチ×約１２インチ×約１／４インチ）製であり、使用者の身体に向けて配向されている同様の大きさの空気袋を含む。腰椎仙骨支持ユニット２４は、所定形状のＲＵＢＡＴＥＸケース内に密閉されている。Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）の細片２５は、ケースの裏側に縫合されており、それゆえ、該細片を使えば、車椅子１０の背もたれ１２上の適切な位置に腰椎仙骨支持ユニット２４を容易に取り付け調節できる。

図２および図３を参照しながら、本発明の好ましい実施形態による第１および第２骨盤支持ユニット２０および２２の構造をより詳細に今から説明する。図２に示すとおり、骨盤支持ユニット２０および２２のそれぞれは、一般的な三角形状をした発泡樹脂製クッション３０、クッション３０の側面に密着している裏板３２、およびクッション３０の内側に配置されている袋３４を含む。一実施例において、裏板３２は、約４インチ×約４＋１／２インチ×約１／４インチの寸法の硬質ＡＢＳ樹脂板であり、クッション３０は、粘弾性発泡樹脂であり、さらに袋３４は、約４インチ×約８インチ×約３／８インチの収縮時寸法を有する膨張可能な空気袋である。この実施例において、袋３４は、裏板３２およびクッション３０より大きい寸法を有し、それによって、骨盤支持ユニット２０および２２に対してソフトタッチ感触が備わる。その上、袋３４は、天然ゴム製である。

図２を再び参照すると、本発明の好ましい実施形態の骨盤支持物のそれぞれは、袋３４を覆う発泡樹脂層３６をさらに含む。好ましい一実施形態において、発泡樹脂層３６は、１／４インチの厚さを有する。裏板３２、クッション３０、袋３４、および発泡樹脂層３６は、好ましい一実施形態においては、ＲＵＢＡＴＥＸであるケース３８内に密閉されている。裏板３２は、一般的なＬ字形状の金属片４０の一端に、自在継手４１を介して関節連結されている。自在継手４１は、継手４１を所定位置に固定できる固定キー４３を有する。自在継手４１は、調節可能な旋回範囲を備えており、個別の使用者身体体質と、安定性および機動性に必要な度合いとに適応させることができる。好ましい一実施形態において、自在継手４１の旋回範囲は、５０度である。自在継手４１の固定キー４３は、使用者または治療士によって設定されたとおりの配向に骨盤支持ユニット２０および２２を維持する。次に、一般的なＬ字形状片４０の他端は、固定可能な摺動機構を介して取り付け軌道４４および４６（図４Ａ参照）の１つに取り付けられている。

本発明の好ましい実施形態によれば、第１および第２胸部支持ユニット２６および２８には、図２に示す骨盤支持ユニット２０および２２の設計と同じ設計が使われている。しかし、第１および第２胸部支持ユニット２６および２８は、クッション３０を有しておらず、異なった裏板３２を備えている。図３を参照しながら、本発明の好ましい実施形態による第１および第２胸部支持部（第１胸部支持ユニット２６によって表現されている）の裏板の２つの展望図を示し、今から説明する。裏板３２ａは、湾曲可能であり、好ましい一実施形態においては、それぞれが約５インチ×約１＋１／２インチ×約１／８インチである４つの樹脂板４２を備えた約７インチ×約５インチ×約１／２インチの粘弾性発泡樹脂である。樹脂板４２は、粘弾性発泡樹脂の裏面に取り付けられて垂直方向に位置合わせされている。この湾曲可能な裏板３２ａによって、袋３４に対して強力な基部が備わるだけでなく、車椅子使用者を車椅子１０（図１）に乗降させるために必要な自由度にも余裕ができる。

今から、図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら、本発明の好ましい実施形態の支持システムの取り付け構造を説明する。２つの取り付け軌道４４および４６は、背もたれ１２の側縁端部に隣接してほぼ平行に背もたれ１２に取り付けられている。取り付け軌道４４および４６は、一実施例においては、約２インチ×約６インチであり、インタフェース金物として使用され、骨盤支持物２０および２２と胸部支持物２６および２８とを車椅子１０（図１）の背もたれ１２に取り付けることができる。取り付け軌道４４および４６のそれぞれは、該軌道長に沿って伸びる対になった一般的なＴ字形状の溝を有する。

骨盤支持物２０および２２と胸部支持物２６および２８とのそれぞれは、Ｌ字形状片４０の一部に沿って（たとえば、図２に示すとおり）該支持物に連結されている一般的なＬ字形状片４０を有する。Ｌ字形状片４０の隣接部分は、以下のように取り付け軌道４４および４６の１つに取り付けられている。ねじ付きボルト４７ａは、Ｌ字形状片の２つのスリット５０のそれぞれを貫通して延在している（スリット５０当たり２ボルト４７ａ）。各ボルト４７ａの一端は、摺動バー４７ｃ（図４Ｃに図示）とねじによって係合されている。バー４７ｃは、溝４５の１つの内側に配置されており、バーが溝４５に沿って自由に摺動できるサイズに作られている。ボルト４７ｃの他端は、ナット４７ｃとねじによって係合され、それによって、Ｌ字形状片（および、したがって、骨盤支持物または胸部支持物）が取り付け軌道に固定される一方、支持物は、取り付け軌道に沿って上下に摺動させることができる。したがって、取り付け軌道４４および４６は、骨盤支持物２０および２２と胸部支持物２６および２８とを個別の要求に基づいて所望の高さに調節できる機能を備えている。さらに、ナット４７ｂは、一般的なＬ字形状片４０の２つのスリット５０に沿って支持物の中央側方調節ができるように緩めることができ、さらに所定位置に支持物を固定できるように再締め付けが可能である。

２インチ幅のＶｅｌｃｒｏ（登録商標）織物で作られたオプションの胸ベルトを取り付け軌道４４および４６に取り付けるとよい。胸ベルトを使って、胸部支持物２６および２８の周りに巻き付けてもよく、前で締め付けることもできる。胸ベルト上のサムループは、指機能障害のある一部の使用者がベルトの端をつかみやすくなる効果がある。胸ベルトは、使用者の上体を所望の姿勢に固定するのに役立つ。

図４Ａ〜図４Ｃをさらに参照しながら、本発明の好ましい実施形態の懸架システムの設置を今から説明する。好ましいこの実施形態において、このシステムを設置するために、車椅子１０の背もたれ１２を車椅子フレーム組立品１１から（図１から）取り外す。図４Ａに示すとおり、２つの取り付け軌道４４および４６は、車椅子１０の背もたれ１２の裏面上に垂直に、側縁端部に隣接して設置されている。４つのブラケット５１（各側面に２つ）は、車椅子フレーム組立品１１の後部支柱５３上に背もたれ１２を再設置するために使用される。各種車椅子の後部支柱は、さまざまなデザインを有してよいので、取り付け軌道の位置は、背もたれが元の車椅子に確実に適合するように決めることが望ましい。一般的なＬ字形状片４０を取り付けた方法と同様に、ねじ付きボルト４７ａと、ナット４７ｂと、溝４５の中を長手方向に垂直に摺動する摺動バー４７ｃとを介して、４つのブラケット５１を２つの取り付け軌道４４および４６上に取り付ける。組になったバー４９を軌道４４および４６のそれぞれに固定し、ブラケット５１が溝４５に沿って上下に摺動できる範囲を限定できる。２つのステンレス鋼製の圧縮ばね６０および６２が、一方は上部に、他方は下部に、各固定バー４９からボルト４７ａに連結されている。この方法によって、各ブラケット５１は、ばね６０および６２が緩衝装置として作用する状態で、固定バー４９により限定された範囲内で軌道に沿って垂直に摺動できる。したがって、背もたれ全体１２は、車椅子後部支柱に取り付けられていると同時に、１６のばねによっても懸架されている。

本明細書に記載の懸架システムの好ましいこのさまざまな実施形態は、各種車椅子の座席構造に使用でき、該実施形態の中の２つを図５および図６に図示する。

図７を参照しながら、本発明の好ましい実施形態とともに使用されるとよい電空制御システムを今から説明する。全体として１００で標記したシステムは、エアコンプレッサ１０２、バルブマニホルド１０４、第１論理回路１０６、第２論理回路１０８、第３論理回路１１０、第１および第２胸部袋１１２および１１４、第１および第２骨盤袋１１６および１１８、および腰椎仙骨袋１２０を含む。第１および第２胸部袋１１２および１１４は、それぞれ第１および第２胸部支持物（図１から）の内部に配置されており、第１および第２骨盤袋１１６および１１８は、それぞれ第１および第２骨盤支持物２０および２２の内部に配置されており、さらに腰椎仙骨袋１２０は、腰椎仙骨支持物２４の内部に配置されている。システム１００は、第１、第２、および第３の膨張ランプ１３４、１３６、および１３８、ならびに第１、第２、および第３の収縮ランプ１４０、１４２、および１４４をさらに含む。システム１００は、第１論理回路１０６に電気的に接続されている胸部使用者制御部１０７、第２論理回路１０８に電気的に接続されている骨盤使用者制御部１０９、および第３論理回路１１０に接続されている腰椎仙骨使用者制御部１１１も含む。使用者制御部１０７、１０９、および１１１のそれぞれは、スイッチおよびボタンを含むさまざまな方法で構築されてよい。

図７をさらに参照すると、バルブマニホルド１０４は、胸部袋１１２および１１４用の二方バルブ１２２、骨盤袋１１６および１１８用の二方バルブ１２６、および腰椎仙骨袋１２０用の二方バルブ１３０を含む。第１膨張ランプ１３４は、胸部袋用の第１論理回路１０６および二方バルブ１２２に電気的に接続されている。第２膨張ランプ１３６は、骨盤袋用の第２論理回路１０６および二方バルブ１２６に電気的に接続されている。第３膨張ランプ１３８は、腰椎仙骨袋用の第３論理回路１１０および二方バルブ１３０に電気的に接続されている。第１収縮ランプ１４０は、胸部袋用の第１論理回路１０６および二方バルブ１２２に電気的に接続されている。第２収縮ランプ１４２は、骨盤袋用の第２論理回路１０８および二方バルブ１２６に電気的に接続されている。第３収縮ランプ１４４は、腰椎仙骨袋１２０用の第３論理回路１１０および二方バルブ１３０に電気的に接続されている。

図７をさらに参照すると、コンプレッサ１０２は、バルブマニホルド１０４の二方バルブ１２２、１２６、および１３０のそれぞれに圧搾空気により連結されている。コンプレッサ１０２は、正圧空気をバルブに供給して袋を膨張させ、さらにバルブ用吸圧器として作用して袋を収縮させる。胸部袋用バルブ１２２は、胸部袋に圧搾空気により連結されており、それによって、該バルブが第１位置で開かれると、コンプレッサ１０２からの空気が第１および第２胸部袋１１２および１１４に押し込まれ、さらに該バルブが第２位置で開かれると、第１および第２胸部袋１１２および１１４からの空気を排出できる。

同様に、骨盤袋のバルブ１２６は、骨盤袋に圧搾空気により連結されており、それによって、該バルブが第１位置で開かれると、コンプレッサ１０２からの空気が第１および第２胸部袋１１６および１１８に押し込まれ、さらに該バルブが第２位置で開かれると、第１および第２骨盤袋１１６および１１８からの空気を排出できる。

最後に、腰椎仙骨袋のバルブ１３０は、腰椎仙骨袋１２０に圧搾空気により連結されており、それによって、該バルブが第１位置で開かれると、コンプレッサ１０２からの空気が腰椎仙骨袋１２０に押し込まれ、さらに該バルブが第２位置で開かれると、腰椎仙骨袋１２０からの空気を排出できる。

図８を参照しながら、論理回路１０６、１０８、および１１０の中の１つの好ましい実施形態を今からより詳細に説明する。好ましいこの実施形態において、論理回路は、カウンタ１５９、第１ＡＮＤゲート１５２、第２ＡＮＤゲート１５４、第１ＯＲゲート１６２、第２ＯＲゲート１６４、第１リレー１５６、および第２リレー１５８を含み、これらは、図のとおり、相互に電気的に接続されている。論理回路を動作させるには、使用者が、単一入力信号を発するボタンを押す。カウンタ１５９は、押しボタン信号を４つのチャンネルに分配する。チャンネル０は、１２Ｖ信号をバルブの中の１つへ通し、該バルブを該バルブの第１位置へ移動させる（該バルブの袋を膨張させる）ことができる第１リレー１５６と、第１ＡＮＤゲート１５２とに接続されている。チャンネル１と第１ＡＮＤゲート１５２の出力とは、第１ＯＲゲート１６２に接続されており、そして次に第１ＯＲゲートは、膨張ランプに接続されている。チャンネル２は、１２Ｖ信号をバルブの中の１つへ通し、該バルブを該バルブの第２位置へ移動させる（該バルブの袋を収縮させる）ことができる第２リレー１５８と、第２ＡＮＤゲートとに接続されている。チャンネル３と第２ＡＮＤゲート１５４の出力とは、第２ＯＲゲート１６４に接続されており、そして次に第２ＯＲゲートは、収縮ランプに接続されている。論理回路は、使用者がボタンを押すと、膨張／収縮信号のみ発するように構成されている。ボタンが離されると、膨張／収縮信号は無効になる。

本発明の好ましい一実施形態において、支持システムは、圧力センサシステムを含む。圧力センサシステムは、空気袋の過膨張を防ぎ、支持ユニットと使用者の身体との間の過度の接触を防ぐ。図７を参照すると、圧力センサシステムは、各袋に最も近いエアコンプレッサの通気管に連結された１つ以上の圧力センサを含み、該圧力センサによって、各空気袋の圧力測定値が得られ、それによって、正確で連続的な袋圧力の監視が確実になる。各袋または対になった袋用のそのような１つのセンサを、参照番号１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃを付して図７に示す。圧力センサシステムは、各支持ユニット上に少なくとも１つの接触覚センサも含む。図７に示すとおり、胸部支持ユニット用に接触覚センサ１６２および１６４、骨盤支持ユニット用に接触覚センサ１６６および１６８、および腰椎仙骨支持ユニット用に接触覚センサ１７０がある。接触覚センサ１６２，１６４，１６６，１６８、および１７０は、図７の袋に直接取り付けられているように示されているが、これらのセンサは、袋が設置されている支持ユニットの外側ケースに取り付けられてもよいことは、明らかである。好ましい一実施形態においては、１−１／２” ×１−１／２”の大きさの１つの感圧抵抗（ＦＳＲ）圧力センサが、各支持ユニットの使用者側に取り付けられている。これらのセンサのどれかが、所定時間に対して前もって設定されたしきい値を超える測定値を得ると、音響式および視覚式の両方の警報信号が作動する。

こうして、有用な新型車椅子用空気式支持システムを説明してきたことが明白となった。なお、本発明を説明する文脈（特に以下の特許請求の範囲の文脈）で使った「ａ」および「ａｎ」ならびに「ｔｈｅ」などの冠詞は、本明細書で特段の断りのない限り、単数形と複数形の両方を対象として含むと解釈するものとする。本明細書中で説明された方法はすべて、特段の断りのない限り、あらゆる適切な指図で実施が可能である。本明細書中で提供されたいずれの事例およびすべての事例、または典型的な用語（たとえば、「ｓｕｃｈ ａｓ（など）」）は、単に本発明をより良く解明するために使用したものに過ぎず、特段のクレームのない限り本発明の範囲に制限を与えるものではない。本明細書中の言語はすべて、本発明の実施に必須のものなので、任意の非クレーム要素を示していると解釈するべきではない。

本発明を実施するために、本発明者が知った最良の方法を含む、この発明の好ましい実施形態を本明細書に記載している。図示した好ましい実施形態は、単なる事例であり、本発明の範囲を限定するものでないことは、明らかである。

本発明の好ましい実施形態により構成された車椅子である。 本発明の好ましい実施形態による骨盤支持ユニットである（骨盤支持ユニットの外側カバーなしで図示されている）。 本発明の好ましい実施形態による胸部支持ユニットの一部である（胸部支持ユニットの外側カバーなしで図示されている）。 本発明の好ましい実施形態による懸架システムを示す（支持部はすべて懸架システムの外側カバーなしで図示されている）。 本発明の好ましい実施形態による懸架システムを示す（支持部はすべて懸架システムの外側カバーなしで図示されている）。 本発明の好ましい実施形態による懸架システムを示す（支持部はすべて懸架システムの外側カバーなしで図示されている）。 図４Ａ〜４Ｃの懸架システムをさまざまな車椅子構成に使用できる方法を示す（支持ユニットはすべて支持ユニットの外側カバーなしで図示されている）。 図４Ａ〜４Ｃの懸架システムをさまざまな車椅子構成に使用できる方法を示す（支持ユニットはすべて支持ユニットの外側カバーなしで図示されている）。 本発明の好ましい実施形態に使用してよい電空制御システムを示す。 本発明の好ましい実施形態に使用してよい論理回路を示す。

Claims (25)

1. 車椅子の使用者を支持するシステムであって、
   座席、直立した背もたれ、および該背もたれを支持する直立した後部支柱を含む車椅子と、
   前記背もたれの側縁端部に概して平行となるように前記車椅子に取り付けられた取り付け軌道と、
   固定可能な機構によって前記取り付け軌道に可動に取り付けられ、前記座席から当該双方向後部側方骨盤支持ユニットまでの距離を調節および固定して骨盤の安定的正中線方向を設定する双方向後部側方骨盤支持ユニットと、
   を含み、
   前記双方向後部側方骨盤支持ユニットは、空気袋と、前記使用者がアクセスして操作できる制御ユニットであって、当該制御ユニットを当該使用者が操作して前記空気袋を膨張させまたは収縮させることによって使用者に供される支持が調節可能に対応付けられた制御ユニットと、を含み、
   前記双方向後部側方骨盤支持ユニットは、上位／下位、中央／側方、および傾斜の調節ができるように取り付けられ、個別の使用者身体体質と、安定性および機動性に必要な度合いとに適応させる、車椅子使用者の支持システム。
2. 前記背もたれに調節可能に取り付けられて位置を変え、前方／後方面の骨盤の傾斜を修正する腰椎仙骨支持ユニットを含む、請求項１記載のシステム。
3. 固定可能な機構によって前記取り付け軌道に可動に取り付けられ、前記座席から当該双方向後部側方骨盤支持ユニットまでの距離を調節および固定し、上部外肢の機能的作業を損なうことなく最大限の胴体安定性が得られる双方向側方胸部支持ユニットを、前記双方向後部側方骨盤支持ユニットに加え、またはこれに代えて備えており、
   前記双方向側方胸部支持ユニットは、上位／下位、中央／側方、および傾斜の調節ができるように取り付けられ、個別の使用者身体体質と、安定性および機動性に必要な度合いとに適応させる、請求項１記載のシステム。
4. 前記後部側方骨盤支持ユニットと前記側方胸部支持ユニットの少なくとも幾つかは、傾斜を許容する自在継手と、該自在継手を所望位置に固定する手段とで取り付けられている、請求項３記載のシステム。
5. 前記自在継手の傾斜範囲は、４１度から５０度である、請求項４記載のシステム。
6. 前記後部側方骨盤支持ユニットと前記側方胸部支持ユニットの少なくとも幾つかは、使用者の身体体質に適した輪郭形状を有している、請求項３記載のシステム。
7. 前記胸部支持ユニットは、空気袋と、前記使用者がアクセスして操作できる制御ユニットであって、当該制御ユニットを当該使用者が操作して前記空気袋を膨張させまたは収縮させることによって使用者に供される支持が調節可能に対応付けられた制御ユニットと、を含む、請求項３記載のシステム。
8. 前記後部側方骨盤支持ユニットと、前記側方胸部支持ユニットは、空気袋と、前記使用者がアクセスして操作できる制御ユニットであって、当該制御ユニットを当該使用者が操作して前記空気袋を膨張させまたは収縮させることによって使用者に供される支持が調節可能に対応付けられた制御ユニットと、を含む、請求項１記載のシステム。
9. 少なくとも１つの後部側方骨盤支持ユニットが、使用者の身体体質に適した輪郭形状に予め形成されて使用者の身体に向けて配向されたケースを備えており、該ケースは、発泡樹脂製クッション、膨張する空気袋、および前記ケースに入っていて前記発泡樹脂製クッションの側面に密着している裏板を含む、請求項１記載のシステム。
10. 前記袋は、前記裏板とクッションよりも大きい寸法を有する、請求項９記載のシステム。
11. 使用者に接している前記袋の表面が発泡樹脂層によって覆われている、請求項９記載のシステム。
12. 少なくとも１つの前記双方向側方胸部支持ユニットが、膨張する空気袋と、複数の垂直板を有する袋裏板とが入ったケースを含む、請求項１記載のシステム。
13. 前記背もたれと前記車椅子とを相互連結しており、当該車椅子が平坦でないまたはごつごつした地形を進んだときに前記背もたれが前記座席に対して動くことを許容して使用者の全身振動を低減させる垂直動作サスペンションを備える、請求項１記載のシステム。
14. 少なくとも１つの空気経路と、
    前記空気経路を介して空気袋に連結されているエアコンプレッサと、
    前記空気経路に沿って配置されたバルブであって、前記バルブによって圧搾空気が前記コンプレッサから前記空気袋へ移動できる少なくとも第１位置と、前記バルブによって空気を前記空気袋から排出できる第２位置とを有する前記バルブと、
    前記使用者による第１入力に応じて第１信号を前記バルブに送り、前記バルブを前記第１位置に移動させて前記空気袋を膨張させ、さらに前記使用者による第２入力に応じて第２信号を前記バルブに送り、前記バルブを前記第２位置に移動させ前記空気袋を収縮させる制御ユニットと、
    前記空気袋に対応付けられており、前記空気袋の膨張を制限して前記支持ユニットと使用者の身体との間の過度の圧力を防ぐ身体接触センサと、
    を備える請求項１記載のシステム。
15. 前記制御ユニットが、論理回路と、前記第１および第２入力を受け取る手段とを含み、前記論理回路は、使用者が前記第１入力を前記受取り手段に与えると、前記論理回路が膨張信号を発し、前記使用者が前記第２入力を前記受取り手段に与えると、前記論理回路が収縮信号を発するように構成されている請求項１４記載のシステム。
16. 前記後部側方骨盤支持ユニットは、内方へは使用者に向かい外方へは使用者から離れて旋回するように取り付けられており、使用者がいったん前記車椅子に着座するとこれら後部側方骨盤支持ユニットが使用者に向かって旋回可能である、請求項５記載のシステム。
17. 車椅子の使用者を支持するシステムであって、
    座席、側縁端部を有する直立した背もたれ、および該背もたれを支持する直立した後部支柱を含む車椅子と、
    前記背もたれの側縁端部に概して平行となるように前記車椅子に取り付けられた取り付け軌道であって、制限部材によって限定された範囲内での摺動のため当該軌道が前記後部支柱に取り付けられた取り付け軌道と、
    固定可能な機構によって前記取り付け軌道に可動に取り付けられ、前記座席から当該双方向後部側方骨盤支持ユニットまでの距離を調節および固定して骨盤の安定的正中線方向を設定する双方向後部側方骨盤支持ユニットと、
    前記背もたれに取り外し可能かつ調節可能に取り付けられて位置を変え、前方／後方面の骨盤の傾斜を修正する腰椎仙骨支持ユニットと、
    固定可能な機構によって前記取り付け軌道に可動に取り付けられ、前記座席から当該双方向後部側方骨盤支持ユニットまでの距離を調節および固定し、上部外肢の機能的作業を損なうことなく最大限の胴体安定性が得られる双方向側方胸部支持ユニットと、
    を含み、
    少なくとも幾つかの前記後部側方骨盤支持ユニットおよび側方胸部支持ユニットが、空気袋と、前記使用者がアクセスして操作できる制御ユニットであって、当該制御ユニットを当該使用者が操作して前記空気袋を膨張させまたは収縮させることによって使用者に供される支持が調節可能に対応付けられた制御ユニットと、を含む、車椅子使用者の支持システム。
18. 車椅子が平坦でないまたはごつごつした地形を進んだときに前記背もたれが前記座席に対して垂直に動くことを可能として使用者の全身振動を低減させる衝撃吸収サスペンションを備える、請求項１７記載のシステム。
19. 前記後部側方骨盤支持ユニットおよび前記双方向側方胸部支持ユニットは、内方へは使用者に向かい外方へは使用者から離れて旋回するように取り付けられている、請求項１７記載のシステム。
20. 前記後部側方骨盤支持ユニットおよび前記双方向側方胸部支持ユニットは、使用者の身体体質に適した輪郭形状を有している、請求項１７記載のシステム。
21. 前記後部側方骨盤支持ユニットおよび前記双方向側方胸部支持ユニットは、上位／下位、中央／側方、および傾斜の調節ができるように取り付けられ、個別の使用者身体体質と、安定性および機動性に必要な度合いとに適応させる、請求項１７記載のシステム。
22. 前記側方胸部支持ユニットおよび前記双方向側方胸部支持ユニットが、使用者の身体体質に適した輪郭形状に予め形成されたケースと、前記ケースに入っていて前記空気袋の側部に接触している裏板とを含む、請求項１７記載のシステム。
23. 介護者に依存せずに調節する車椅子使用者を支持する方法であって、
    背もたれの側縁端部に概して平行となるように取り付けられた取り付け軌道と、制限部材によって限定された範囲内での摺動のため前記後部支柱に取り付けられた前記軌道と、双方向後部側方骨盤支持ユニットと、前記取り付け軌道に取り付けられた双方向側方胸部支持ユニットと、腰椎仙骨支持ユニットと、を有しており、前記支持ユニットは空気袋を含み、前記ユニットから使用者が得られる支持は、前記空気袋を膨張させまたは収縮させることによって調節される車椅子を提供する工程と、
    介護者に介助されまたは介助なしで使用者を前記車椅子に着座させ、介護者の介助により前記車椅子の座席から前記双方向後部側方骨盤支持ユニットまでの距離を調節および固定して骨盤の安定的正中線方向を設定する工程と、
    前記座席から前記双方向後部側方骨盤支持ユニットまでの距離を調節および固定し、使用者の上部外肢の機能的作業を損なうことなく胴体安定性を最大限とする工程と、
    介護者の介助により腰椎仙骨支持ユニットの位置を変えて前方／後方面の骨盤の傾斜を修正する工程と、
    介護者の介助なしに、使用者が、必要に応じ、前記支持ユニットに含まれている空気袋を膨張させまたは収縮させて前記支持ユニットを調節する工程と、
    を含む方法。
24. 前記後部側方骨盤支持ユニットおよび前記側方胸部支持ユニットは、内方へは使用者に向かい外方へは使用者から離れて旋回するように取り付けられており、使用者がいったん前記車椅子に着座するとこれらユニットが使用者に向かって旋回する、請求項２３記載の方法。
25. センサが、前もって設定されたしきい値を超える測定値を得ると警報信号を作動させる、請求項２３に記載の方法。

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