JPH01201255A - 患者移床装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は病院やリハビリテーションセンタ等の医療施
設において、寝たきりの患者の補助介助のために使用す
る介助用患者移床装置の制御方法に関するものである。

〈従来の技術〉 病院やリハビリテーションセンタ等の医療施設において
、寝たきりの患者を自動的に抱き上げてトイレ、浴室、
治療室等へ搬送する患者移床装置は介護人の負担軽減の
みならず、患者自身の意志による行動の補助等を目的と
してその実現に対する社会的期待は高まっている。

第３図はその一例を示すもので、水平方向にスライドし
、ベツド上の患者を抱き上げるシート部分１と、全方向
移動台車２とからなっている。

この装置においては、シート部分１が、はぼ水平の腰受
部３と、その前俊の脚受部４と、背受部５とからなり、
各受部３．４．５がほぼ水平になったストレッチャー形
態から、脚受部４を下方へ回し、背受部５を上方へ回し
た車椅子形状へ変化させることができるもので、ストレ
ッチャー状態としてシート部分を水平方向にスライドさ
せ、患者とベツド間に挿入することにより患者抱き上げ
を可能としている。

第４図は第３図で示した患者移床装置のシート部分を示
している。

この部分は水平方向にスライド可能な挿入板６と、その
板６にかけられて、その両端を上下で別々にローラ８，
９に巻き取られたベルト７からなるものである。

第５図のａ、ｂ、ｃ、ｄは上記の装置を用いて行なう患
者抱き上げの様子を示すもので挿入板６がスライド動作
を行ない、患者１０とベツド１１の間に挿入されるが、
その際、下のロー５９のみがベルト７を繰りだして常に
患者１０とベルト７との相対関係が変化しないようにし
て挿入板６とベツド間の摩擦を軽減してスムーズな挿入
を可能としている。

又、第４図と第５図において、挿入板６の下にあるもう
１枚の板１２は、前端下部１５を下台１３に固定した下
ベルト１４をかけてあり、挿入板６と同等に患者１０と
ベツド１１間に挿入されるが、ベツド１１と下ベルト１
４の相対関係は一定に保たれ、板６，１２．ベツド１１
間のｙｉ擦を軽減する働きをもつ。

又、駆動用のモータは第４図の１５．１６のようにベル
トローラ８，９の回転用に上下に各１台づつ、又挿入板
６の駆動用に１台（図示省略）がそれぞれ配置されてい
る。

上記のような機構を持つ患者移床装置においては患者の
抱き上げ挿入時には挿入板６は人体に不快感を与えない
程度の一定速度で動作させる必要がある。

高速すぎると患者に痛み等の不快感を与えるおそれがあ
り、又速度が一定しない場合も不快である。

又挿入時には挿入板６の進行に応じて下ベルトローラ９
を回転させてやる必要がある。

このとき挿入板６の速度Ｖ７（ｔ）、挿入板６にかけら
れたベルト７の下部部分での速度をＶ）、Ｌ（ｔ）とす
ると、 Ｖ、ユ（、−ｔ−）＝　２　Ｖｂ、＋（ｔ）・・・・・
・（１）となるように制御すれば、挿入板６の上部分の
ベルト７は停止したままで患者接触位置に相対的変化は
生じないのでスムーズな挿入が可能である。

そこで、板６の駆動モータ及び下ベルトローラ９の駆動
モータ１６をそれぞれ別個に一定速度で回転させる場合
、比例制御に積分補償動作を加えた制御方式、即ちＰＩ
ｉｌＪ６１］が多く用いられている。

今、モータ駆動電流ｉを ２＝Ｋｐ（ω。−ω＞＋ＫＪ−ω）ｄｔ・・・（２）と
して考える。ここでω。はモータの目標回転角速度、ω
は角速度の現在値である。

挿入板６とローラ９の回転速度の目標値をそれぞれの回
転伝達機構を考慮したうえで（１）式を満足するように
選べばよい。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のような患者移床装置の制ｍ装置において、挿入板
６を患者１０とベツドの間に挿入する際、患者１０の重
量は板駆動サーボ系には外乱として作用する。

即ち、思考１０とベツド１１間への挿入板６の挿入が開
始された時点で患者１０とベルト７、挿入板６の間にモ
ータの回転に抵抗する摩擦力が外乱として生じ、それま
で一定速度で駆動されていた挿入板６の速度は低下する
。

ところが、ＰＩＩＩ＋ＩＪｔｌｌでは現在速度と目標速
度の誤差が大きくなると積分項の出力が徐々に大きくな
り、外乱に抵抗するだけの出力が得られ、人体重量に起
因する摩擦が存在しても一定時間後にはもとの速度に戻
るという特性がある。

一方、この人体重量に起因する摩擦力は板駆動モータに
対しては外乱として作用するが、ベルト７の駆動用モー
タ１６に対しては外乱とはならない。

挿入板６の駆動モータは挿入板６の挿入開始時点で一旦
速度は落ちるが、その間ベルトを繰出すモータ１６は速
度低下はなく一定速度で回転し続ける。

挿入板６の速度が低下している間、前記（１）式の関係
が崩れてしまう為に、どうしても余分なベルト７が繰り
出されてしまい、第６図に示すような弛みが生じること
になる。

続いて患者移送装置の上に載っている患者１０を第７図
のように下方のベルトロー５９を巻き込み、上方のベル
トローラ８を繰出しの方向に回転させて装置上で移動さ
せ、位置ずれの修正を行なう場合、両ローラ８．９は同
一の速度で回転すればよいが、患者１０の荷重を引っ張
るのは下方のローラ９である。

従って、荷重の加わる方のローラ９は速度が低下するが
、上方のローラ８には荷重が加わらない為に一定の速度
で回転し続ける。

そのため、前記の場合と同様にベルト７の弛みが生じる
ことになる。

上記のようなベルト７の弛みは次に続く動作の妨げとな
る。

即ち、ベルト７の弛みがなくなるまでベルト７の引張力
が患者１０に伝わらない。

さらに、ベルト７の巻き量の関係が不安定となる為に抱
き上げを行うたびに初期化動作が必要となるなどの不都
合がある。

上記のような問題を解決するため、第８図のような方法
もある。

この方法は、挿入板６の駆動モータの目標速度信号ω。

を挿入板駆動モータ速度制御手段２１に入力し、その出
力信号により挿入板駆動モータを制御して挿入板を動作
させる。

しかし、現在の挿入板６の動作速度ωは患者１０とベツ
ド１１間で生ずる摩擦により変動するので、この現在の
モータ速度ωを検出することにより挿入板６の速度を常
に監視して、その信号を速度変換手段２に入力し、その
出力信号ω２をベルトローラ用モータ速度制御手段２３
の入力とし、その出力信号ω′によりベルトローラ用駆
動モータを制御して現在の挿入板６の速度とベルト７の
速度を同期させる。

この方法はベルトローラの速度がリアルタイムで調整さ
れるため、抱き上げ、挿入板６の挿入、そのほかの動作
に対して有効に働く。

しかし、この方法は基本的に速度制御により実現するも
ので、各時点での挿入板６とベルト７の位置関係には注
目していないため、−回の挿入動作により生じた微少な
誤差はそのまま残る。

従って、第８図の方法は数回程度の挿入動作に対しては
何等問題は生じないが数千回連続して動作させていると
誤差が蓄積されてベルト７の弛み等の不都合が生じると
いう問題がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、二枚の平板が若干の間隙を存して上下に重
ねられて一体となった挿入板を基板上に水平方向進退自
在に取り付け、基板の後方には上下一対のローラを配置
し、挿入板の上部の平板の前縁から上下にまわし後方へ
導いた上ベルトの両端を上下のＯ−うに巻き取らせてそ
の端部をそれぞれ各ローラに固定し、下部の平板の上面
からその両端をまわり下方に導いた下ベルトの両端を基
板寄りに固定し、前記各ローラをそれぞれ別個に正逆転
させるローラ用駆動手段を設け、更に該基板には前記挿
入板を進退させる進退用駆動手段を設け、挿入時には進
退用駆動手段により挿入板を患者の下側に挿入させるよ
うにし、挿入板の後退時には上下のローラを駆動して挿
入板とともにベルトが後退するようにした患者移送装置
において適当な速度制御方式により挿入板駆動モータを
ｆｆ、１Ｊ６１］し、挿入板の移動位置により、上ロー
ラ若しくは下口−うにより巻き出されているべきベルト
の吊を計埠し、ベルトの詰まりゃ弛み等の不都合が生じ
ないように上ローラ若しくは下ローラの駆動用モータを
適切に位置制御するものである。

〈実施例〉 第１図はこの発明の方法を実施する装置の一実施例を示
している。

挿入板６の動作は通常のＰＩ速度制御手段２５によって
行なうが、ベルトローラはＰＤ若しくはＰＩＤの位置制
御手段２６を用いる。

又図中２７は位置変換ブロック、２８は挿入板モータ＋
挿入機構、２９はベルトローラモータ十ローラ償構であ
る。ベルトローラの回転角度θと目標角度θｄに対して
ＰＤ制御の場合、ｊ＝Ｋｐ　（θｄ−θ）＋Ｋｄ（δｄ
−θ）・・・（３）ＰＩＤ制御の場合 ビーＫｐ（θｄ−θ）＋Ｋｄ（θｄ−ｊ）＋にεＪ（θ
ｄ−θ）（Ｉｔ・・・・・・（４）によってモータの電
流値を定める。

ベルトローラの目標値θｄは挿入板の動作位置荒を基に
算出する。

その演算機能が第１図の位置変換ブロック２７である。

このブロックにおける演算アルゴリズムを以下に示す。

第２図において挿入板６の先端部分の位置を疋、上ロー
ラ８の回転角度をθ、下ローラ９の回転角度を０２とす
ると、挿入動作では挿入板６がΔχ動作した場合、上ベ
ルトは動作させず、下ベルトが２Δχ巻き出されればよ
い。

又ベルトローラ８，９の回転半径をｒ２とすると、 ２Δん＝ｒ２Δθ２・・・・・・（５）より、下ローラ
の回転位置増加分Δθ２はとなる。しかしｒ２はベルト
がローうに巻き取られている回数によって徐々に変化す
る。

そこで、ｔをベルトの厚みとし、ｎ２をベルトの巻き数
、ｒＯをベルトローラ９そのものの半径とすれば ｒ　２　＝　ｒ、　Ｑ　＋　ｎ　２　ｊ・・・・・・（
７）となるので、結局 Δθ２＝□　・・・・・・（８） ち↑ルコで として、ベルトローラの回転位置増加分Δθ２を求める
ことができる。

ベルトローラの回転位置が現在θ　であるとすると、次
の目標位置は θ具−θ２ｏ＋Δθ２ で求めることができる。

ここで、θ２はベルトローラ９の位置であるが、実際の
制御はモータの回転位置で行なう。

モータとローラの位置関係はギヤによる減速比等の固有
の伝達系による定数を線形な関係として支えられる。

挿入動作に続く引き込み動作等では上ローラ、下ローラ
から巻き出されろく巻きとられる）ベルト堡は△χとな
るので、（８）式の２ΔχをΔχとすることで針筒でき
る。

く効果〉 この発明は上記のように患者移床装置の挿入板及びベル
トローラのｉｔ、ＩＪ御をその速度関係ではなく、絶対
的な位置関係によって制御するものであるから、これら
挿入板とベルトローラの位置関係が常に適切に保たれる
。

従って速度制御のみで制御する場合の問題点であった位
置誤差の蓄積といった現象が生じない。

そのため、連続動作に対して常に良好な状態で患者移床
動作を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の制御方法を実施する装置のブロック
図、第２図はベルトと上下のローラの関係を示す拡大側
面図、第３図は息者移床装置の斜視図、第４図は同上の
シート部分の斜視図、第５図ａ、ｂ、ｃ、ｄは上記装置
による抱き上げの様子を示す工程別正面図、第６図はベ
ルトの弛みを示す正面図、第７図はローラの回転による
位置ずれの修正方法を示す正面図、第８図は従来の制御
方法の一例を示すブロック図である。 ６・・・・・・挿入板　　　　７・・・・・・ベルト８
・・・・・・上ローラ　　　９・・・・・・下ローラ２
５・・・・・・ＰＩ速度制御手段 ２６・・・・・・ＰＤ若しくはＰＩＤ位置制御手段２７
・・・・・・位置変換ブロック ２８・・・・・・挿入板モータ＋挿入機情２９・・・・
・・ベルトローラモータ＋ローラ機構第６図 第６図 ソ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二枚の平板が若干の間隙を存して上下に重ねられて一体
   となった挿入板を基板上に水平方向進退自在に取り付け
   、基板の後方には上下一対のローラを配置し、挿入板の
   上部の平板の前縁から上下にまわし後方へ導いた上ベル
   トの両端を上下のローラに巻き取らせてその端部をそれ
   ぞれ各ローラに固定し、下部の平板の上面からその両端
   をまわり下方に導いた下ベルトの両端を基板寄りに固定
   し、前記各ローラをそれぞれ別個に正逆転させるローラ
   用駆動手段を設け、更に該基板には前記挿入板を進退さ
   せる進退用駆動手段を設け、挿入時には進退用駆動手段
   により挿入板を前進させるとともに上部のローラを停止
   させた状態で下部のローラからベルトを繰り出すことに
   より挿入板を患者の下側に挿入させるようにし、挿入板
   の後退時には上下のローラを駆動して挿入板とともにベ
   ルトが後退するようにした患者移床装置において、適当
   な速度制御方式により、挿入板駆動モータを制御し、挿
   入板の移動位置により、上ローラ若しくは下ローラによ
   り巻き出されているべきベルトの量を計算し、ベルトの
   詰まりや緩み等の不都合が生じないように上ローラ若し
   くは下ローラの駆動用モータを適切に位置制御すること
   を特徴とする患者移床装置の制御方法。