JPS62253054A - 患者移床装置の速度制御方法 - 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】 〈産業上の利用分計〉 本発明は患者移床装置の速度制御方法に関し、作動中の
ベルトの繰り出し量ならびに巻き取り量が適正になるよ
うに企図したものである。

〈従来の技術〉 病院やリハビリテーション等の医療施設においてベッド
上の寝たきり患者を自動的に抱き上げトイレ、浴室、治
療室等へ搬走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
ており、その実現に対する社会的期待は高まっている。

第３図はかかる患者移床装置の一例を示す。

この患者移床装置１は、３枚のシート２を全方向移動台
車３に備えて構成されており、シート２は図示の如く折
れ曲がって車いす形状になったり、平らになってストレ
ッチャー形状になったりする。シート２は、平らなスト
レッチャー形状になったときには水平方向にスライドで
き、人体とベットとの間に挿入されて患者を抱き上げる
。

上記シート２を、第４図を参照して更に詳述する。挿入
板４は、二枚の平板４ａ、４ｂを連結具４Ｃで連結して
構成されており、上下に重なった平板４ｍ、４ｂ間には
若干の隙間がある。この挿入板４は、図示しない機構に
より水平方向進退自在な状態で基板５上に取り付けられ
ている。基板５の後方には上下一対のローラ６．７が配
置されている。上部の平板４ａの前縁から上下にまわし
後方に導いた上ベルト８の両端は、それぞれ別個にロー
ラ６．７に固定されて巻き取られている。

また、下部の平板４ｂの上面からその両端をまわ９下方
に導いた下ベルト９の両端は、下ベルト固定具１０によ
り基板５の前寄りに固定されている。一方、ローラ用駆
動モータ１１はローラ６を正逆回転させ、ローラ用駆動
モータ１２はローラ７を正逆回転させる。更に挿入板４
は、図示しない進退用駆動モータにより前進・後退する
。

上述したような患者移床装置により患者を抱き上げる状
態を、第５図を参照して説明する。まず、第５図（ａｌ
に示すように、シート２をベッド１３上の患者１４の横
に位置させる。

次に第５図（ｂｌに示すように、挿入板４を進退用駆動
モータで前進させるとともに、ローラ６を停止させた状
態でローラ用駆動モータ１２によりローラ７から上ベル
ト８を繰り出す。

そうすると挿入板４がベッド１３と患者１４との間に挿
入され、患者１４は上ベルト８に擦られることなく挿入
板４上に移る。この場合、挿入板４の進行に合わせて下
ベルト９がベッド１３上に載っていくため、平板４ｂと
ベッド１３の摩擦は少なくスムーズな挿入ができる。第
５図（Ｃ１に示すように、患者１４が完全にシート２上
に載ったら、必要な場合には、挿入板２を停止させた状
態でローラ用駆動モータ１１，１２を駆動してローラ６
．７により上ベルト８を移動させて患者１４の位置をず
らしてもよい。その後第５図（ｄｌに示すように挿入板
４を後退させつつ、ローラ６゜７で上ベルト８を巻き取
っていく。この場合、挿入板４の後退速度とベルト８の
巻き取り速度とを等しくしている。

このような患者移床装置において挿入板４を挿入すると
きには、患者１４に不快感を与えない程度の一定速度で
挿入板４を動作させる必要がある。つまり、高速すぎる
と患者１４に痛み等の不快感を与える恐れがあり、また
速度が一定しないときも不快感を与えてしまうのである
。また挿入時には、挿入板４の進行に応じてローラ７か
ら上ベルト８を繰り出している。このとき挿入板４の速
度をｖｂｄ（ｔｌ、上ベルト８の繰り出し速度をｖ　ｂ
＊　（ｔｌとすると、ｖｂ、（ｔｌ−＋　２　ｖ、、［
ｔｌ　　　　　　−−（１）となるように制御すれば、
平板４ａの上面に位置する上ベルト８と患者１４との接
触位置がずれることなくスムーズな挿入が可能となる。

そこで、ローラ用駆動モータ１１，１２や挿入板４を前
進・後退させる進退用駆動モータ（図示省略）を、それ
ぞれ独立に一定速度で回転させろ制御方式が採用されて
いる。例丸ば、比例制御に積分補償動作を加えた制御、
すなわちＰＩ制御が多用されている。ＰＩ制御によれば
モータ駆動電流１を次式（２）で与える。

ｉ＝礼（ω。−ω）＋に、Ｊ（ω。−ω）ｄｔ・・・・
・・（２）但し、礼、　ｋ、：比例ゲイン ω：モータの目標回転角速度 ω：角速度の現在値 結局第５図（ａｌ　ｌ　（ｂ）　、　（Ｑ）の状態では
（１）式を満足するように、また第５図（ｄｌの状態で
はｖ　、＊　（ｔ　）＝ｙ　　（ｔ）を満足するように
、（２）式で示す制御を行っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで上述した制御を用いる従来技術では以下に述べ
るような問題がある。即ち、挿入板４をベッド１３と患
者１４の間に挿入する際に、患者１４の重量は、挿入板
４を前進させる進退用駆動モータのサーボ系に対し外乱
として作用する。つまり、ベッド１３・患者１４間に挿
入板４が挿入されろと、患者１４の重量により平板４ａ
と上ベルト８間に大きなｊ＠擦が生じ、この摩擦力が進
退用駆動モータの回転力に抗する外乱となり、それまで
一定速度で駆動されていた挿入板４の進行速度が低下す
る。もっとも、Ｆ＞１制御をしているため現在速度と目
標速度との差が大きくなると積分項の出力が徐々に大き
くな９外乱に抗するだけの出力が得られ、患者重量に起
因する摩擦力が存在しても一定時間後にはもとの速度に
もどる。しかし、挿入開始時点から一定時間は、速度が
低下することは避けられない。一方、患者重量に起因す
る摩擦力は、上ベルト８を繰り出すローラ７を駆動する
ローラ用駆動モータ１２に対しては外乱とならないから
、挿入が開始されても上ベルト８の繰り出し速度は不変
である。したがって、挿入開始時点から一定時間は、前
記（１）式の関係がくずれてしまい、上ベルト８が余分
に繰り出されてしまい、第６図に示すように上ベルト８
がたるんでしまう。

また、第５図（Ｃ）に示すように、挿入板４を停止させ
た状態でローラ７から上ベルト８を繰り出すと共にロー
ラ６で上ベルト８を巻き取って患者１４の位置をずらす
ときにも、上ベルト８のたるみが生ずる。これは、ロー
ラ６で上ベルト８を巻き取って患者１４を引っばるロー
ラ用駆動モータ１１には大きな荷重が加わりその回転速
度が低下するのに対し、上ベルト８を繰り出すローラ７
を回転させるローラ用駆動モータ１２には大きな荷重が
作用せずその回転速度が一定であるからである。

いずれにしろ上ベルト８がたるむと次に続く動作のさま
たげとなる。例えばローラ７で上ベルト８を巻き取って
もたるみがなくなるまで引張力が伝わらなかったり、上
ベルト８の巻き量の関係が不定となるため抱き上げを行
うたびに初期化動作が必要になったりという不都合があ
る。

更に第５図（ｄｌに示すように、患者１４を載せた挿入
板４を後退させて基板５上に引き込む際には、患者１４
の重量は、挿入板４を後退させる進退用駆動モータのサ
ーボ系に対しては外乱として作用するが、上ベルト８を
ローラ６．７に巻き取らせるローラ用駆動モータ１１，
１２に対しては外乱としてさほど作用しない。したがっ
て引き込み開始から一定時間においては、進退用駆動モ
ータの回転速度が低下して挿入板４の後退速度が遅くな
るのに対し、上ベルト８の巻取速度は一定を保とうとす
る。このため挿入板４は、上ベルト８により、後退する
方向に無理に押し込められることとなる。このように挿
入板４が無理に押し込められると、進退用駆動モータの
歯車機構に過大な負荷がかかってこの歯車機構の回転が
遅くなったり回転が止まったりする。

かかる事態が生ずると、挿入板４は後方に押し込まれて
いるにもかかわらず、その後退速度がかえって遅くなり
、場合によっては停止してしまう。

本発明は、上記従来技術に鑑み、上ベルトの繰り出し量
や巻き取り量を適正にして上ベルトのたるみや後退時の
障害が生じないようにした患者移床装置の速度制御方法
を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明は、患者との接触等のため動
作速度の低下するモータの回転制御を行ない、このモー
タの速度変化に応じて他のモータの速度を変化させるこ
とを特徴とする。

〈実　施　例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明方法を適用する患者移床装置のシートの
要部を示す。同図に示すように、プーリ１５，１６間に
はタイミングベルト１７が巻き掛けられており、タイミ
ングベルト１７と上部の平板４ａとは連結部材１８によ
って連結されている。また進退用駆動モータ１９の回転
力は減速ギヤ列２０を介してプーリ１５ニ伝ワる。この
ため進退用駆動モータ１９が駆動することにより平板４
ａが進退する。一方、平板４ａに巻き掛けた上ベルト８
の両端はそれぞれローラ６．７に固定されて巻き取られ
ている。ローラ用駆動モータ１１の回転力は、減速機２
１．プーリ２２．タイミングベルト２３及びプーリ２４
を介してローラ６に伝わるようにしている。またローラ
用駆動モータ１２の回転力は、減速機２５．プーリ２６
、タイミングベルト２７及びプーリ２８を介してローラ
７に伝わるよう２こしている。

この場合、プーリ１５，１６の半径はｒ、、減速ギヤ列
２０の減速比はＮｂ、　、減速機２１゜２５の減速比は
Ｎｒｕ　ｌ　Ｎｒｌ　’ローラ６．７の半径は’　ｒｕ
　”　ｒ＠となっている。なお挿入板のうちの下部の平
板や基板等は図示省略している。

次に各種動作及びそ、のときの制御を、第１図及び第２
図を参照して説明する。

シート２を患者とベット間に挿入する際には、進退用駆
動モータ１９により平板４ａ（及び図示しない下部の平
板）を前進させるとともにローラ用駆動モータ１２によ
りローラ７から上ベルト８を繰り出す。またローラ６は
停止させておく。この場合、挿入板４の速度ｖ１．ｄと
上ベルト８の繰り出し速度ｖｌ、Ｉとの関係が常に２ｖ
ｂｄ−ｖｂ、となるように以下の制御をする。即ち、進
退用モータ１９を一定速度で動作させろ制御を与え、そ
の目標値に対して実際の速度を検出し、この実際の速度
を目標値としてローラ用駆動モータの速度を変化させる
、という制御を行なう。より詳細に説明すると次のよう
になる。進退用駆動モータ１９の角速度がωｍｌ、ｄ　
’ローラ用駆動モータ１２の角速度がω１とすると次式
が成立する。

ｖ＝ｒＮ　　ω　　　　　・・・・・・（３）ｂｄ　　
　　　　　１１　　　ｂｄ　　　ｍｂｄ７゜＃　＝　”
ｒｌＮｒ＠ω７１．　　　　　　・川・・（４）２ｖｂ
ｄ＝ｖｂ＃であるからモータ１２，１９のモータ速度の
関係は次のようになる。

そこで、進退用駆動モータ１９の目標速度をωＭｂｄｏ
としてモータ１９に関して速度制御を与える。すなわち
、モータ１９に取り付けたロータリーエンコーダ若しく
はポテンショメータ等（図示省略）の出力から実際の角
速度ωｆｔｌを求め、次式（６）で示す電流ｌをモータ
１９に入力する。

ｉ＝に、（ωｍｂｄ。−ω）＋に、ｆｏｔ（ωｍｂｄ。

−ω）ｄｔ・・＝（６１但し、ｋ、、　ｋ、はとの系に
おいて最適に定められる比例ゲインである。

を目標値とする別の制御系を作り、これをローラ用駆動
モータ１２の制御系とする。すなわら次式（７）で示す
電流１′をモータ１２に入力する。

・・・・・・（７） 但し、ｋｏ’、に、’：比例ゲイン ω′：モータ１２の実測された角速度 このようにしたため、挿入により挿入板４の速度ｖｂｄ
が一時的に低下しても、これに合わせて上ベルト８の繰
り出し速度ｖｂＩが遅くなり、上ベルト８がたるむこと
はない。なお上述した制御系は、オペアンプを用いたア
ナロク回路やマイクロコンピュータを用いたデジタル回
路により藺単に構成できる。

挿入板に挿入板４上の患者１４の位置調整をするには、
挿入板４を停止させた状態で、ローラ６．７のうちの一
方のローラで上ベルト８を巻き取ると共に他方のローラ
から上ベルト８を繰り出す。例えばローラ用駆動モータ
１１の駆動によ抄ローラ６で巻き取り、ローラ用駆動モ
ータ１２の駆動によりローラ７から繰り出す場合には、
ローラ６による巻き取り速度とローラ７による繰り出し
速度が等しくなるような制御を行なう。つまりローラ用
駆動モータ１１に対しＰＩ副制御行なうとともに、この
制御系の出力ωを求める。このときモータ１１，１２の
モータ速度の関係は次のようになっている。

但し　ω□−：モー：１１の角速度 ω□１：モータ１２の角速度 をローラ用駆動モータ１２に対して行なう。

このようにしたため、ローラ６による巻き取り速度が一
時的に低下しても、これに合わせてローラ７の繰り出し
速度が遅くなり、上ベルト８がたるむことはない。なお
、ローラ６゜７の巻取・繰出の関係を逆にしたときには
、同様に、巻き取り側のモータ１２にＰＩ副制御行なう
とともに、上ベルト８の実際の速度に応じて繰り出し側
のモータ１１のＳ御を行なう。

患者１４を載せた挿入板４を後退させて基板上に引き込
む際には、進退用駆動モータ１９により挿入板４を後退
させるとともに、ローラ用駆動モータ１１，１２により
ローラ６゜７で上ベルト８を巻き取る。しかも、挿入板
４の後退速度と上ベルト８の巻取速度とが等しくなるよ
うな制御を行なう。つま性進退用駆動モータ１９に対し
てＰＩ副制御行なうとともに、この制御系の出力ωを求
める。このとき進退用駆動モータ１９に対するローラ用
駆動モータ１１，１２のモータ速度の関係（よ次のよう
になっている。

ｒ、Ｎ、。

町・・＝・、。Ｎ、８′・・・　　°−＝−（９１そこ
でローラ用駆動モータ１１に対してはとともに、ローラ
用駆動モータ１２に対してう。このようにしたため挿入
板４の後退速度が一時的に低下しても、これに合わせて
上ベルト８の巻取速度が遅くなり、上ベルト８により挿
入板４が後退方向に押し込められることはない。

〈発明の効果〉 す上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、シートの前進時や患者の位置調整時に上ベルトが
たるむことがなく、更に後退時に挿入板が無理に押し込
められることがなくスムーズに動作を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用するシートの要部を示す構成
図、第２図は本発明の制御系を示すブロック図１、第３
図は患者移床装置を示す斜視図、第４図はそのシートを
示す構成図、第５図ｆ、）〜第５図（ｄｌは移床動作を
示す説明図、第６図はベルトのたるみ状態を示す説明図
である。 図面中、 ｌは患者移床装置、 ２はシート、 ４は挿入板、 ４ａ、４ｂは平板、 ５は基板、 ６．７は四−ラ、 ８．９はベルト、 １１．１２はローラ用駆動モータ、 １３はベラ　ド、 １４は、恨者、 １９は進退用駆動モータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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の前寄りに
   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だす
   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
   、挿入板を前進させて患者の下側に挿入する際には、挿
   入板が一定速度で前進するように進退用駆動手段を制御
   するとともに、挿入板の実際の速度の２倍の速度で下部
   のローラから上ベルトが繰り出されるように下部のロー
   ラ駆動用のローラ用駆動手段を制御し、 挿入板を停止させた状態で一方のローラで上ベルトを巻
   き取り他方のローラで上ベルトを繰り出す際には、上ベ
   ルトが一定速度で移動するように一方のローラ駆動用の
   ローラ用駆動手段を制御するとともに、上ベルトの実際
   の移動速度と等速で上ベルトを繰り出すように他方のロ
   ーラ駆動用のローラ用駆動手段を制御し、 挿入板を後退させて挿入板上に載せた患者を基板上に引
   き込む際には、挿入板が一定速度で後退するように進退
   用駆動手段を制御するとともに、挿入板の実際の速度と
   等速で上ベルトが上下のローラに巻き取られるように上
   下ローラ駆動用のローラ用駆動手段を制御することを特
   徴とする患者移床装置の速度制御方法。