TWI361062B - Wheelchair - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種輪椅、輪椅裝置和輪椅照護網路系 統，其特別是關於具有自動煞車功能、使用者姿態偵測功 能之輪椅、輪椅裝置和輪椅照護網路系統。 【先前技術】 輪椅對於行動能力有所損傷的人，是不可或缺的輔助器 具，而且大部分的輪椅還是僅限於最基本的手動輪椅使 用。手動輪椅本身就是可任意滑動推行，本質上並不是一 個穩定平衡和安全的系統。許多肢體殘障的輪椅使用者， 因為控制能力不足，或是不正確的使用輪椅，常常造成輪 椅使用的意外傷害。 輪椅使用的意外臨床上最容易發生在輪椅使用者在輪 椅上起身和坐下時，輪椅不自覺的滑開，造成跌落的意 外。另外發生意外機率很高的使用情況是，當輪椅使用者 居輪椅後面，把輪椅當做助行器.推行時，因為身體協調不 當或步伐不穩造成輪椅向前滑出，造成跌落意外。除了跌 落的意外之外，長期坐乘輪椅的使用者，常常因為局部的 過度壓迫而產生壓瘡，或是長時間姿勢不良造成肢體骨骼 的變形，而壓瘡和骨骼變形等疾病不僅對患者造成健康上 的威脅，這些疾病的治療也耗費重大的醫療支出。 在機構式照護的使用環境來說，排除輪椅使用的意外、 壓瘡、和壓迫造成肢體變形等問題，是透過照護工作執行 的管理制度來達成目的。但是由於人口結構老化和勞力成 本增加的趨勢，—個昭 , ‘ …、5又人員往往要負責十數人甚或數十 人的照護負荷，要達刭6 m. j π全沒有疏失和缝隙的照護效果， 邊近乎是不可能的任敕 η因此極需要科技的介入，減低昭 蠖人員生理和心理的 …、 — 幻貞何，把適合從照護人員分割出來工 内令&被,¼ 4者的身體姿態和生理狀態的監控，或是 破…隻者發生危險機率高的狀況預測等，交由妥善規劃感 測環境來取得相關資訊，並適時的提醒和警告輪椅使用者 和照護人員’即可達成降低意外發生的效果。 【發明内容】 本發明提出具自耗車裝置之輪椅、具使用者姿態制 之輪椅裝置和輪椅照護網路系統等技術，應用於照護機構 或是-般居家看護等環境，可提升照護品質，並減少輪椅 使用的意外風險。 本發明-實施例之輪椅包含—坐塾、至少—車輪轴及— 坐墊重量感應機構。車輪軸包含煞車裝置，用於煞停該車 輪軸。坐墊重量感應機構設於該坐墊下方，並連接該煞車 裝置。當坐墊承受超過—預設重量時，該坐墊重量感應機 構牽動該煞車裝置解除該車輪軸之煞車；當坐墊承受未超 過該預設重量時，該煞車裝置煞停該車輪軸。 本發明一實施例之輪椅裝置包含一輪椅及一資料處理 單兀。該輪椅構造包含坐墊、背墊及扶手墊，且至少該坐 墊、为墊及扶手墊中之一者設有複數個感測器。該資料處 理單元用以處理該複數個感測器偵測之感測資料，以分析 輪椅使用者之姿態及動作。 U0IUt)2 本發明一實施例之輪椅照護網路系統包含一輪椅、—伺 服器及至少—/± m λ, 1 使用者”面。該輪椅包含坐墊、背塾及扶手 ^至〆該坐墊、背墊及扶手墊中之一者設有複數個感測 ^。该輪椅另包含—資料處理單元，以處理該複數個感挪 益偵測之感測資料，以分析輪椅使用者之姿態及動作。該 可服。。儲存和處理傳輸自該輪椅的感測資料。使用者介面 連接至該何服器，以提供照護人員存取伺服器中之感鄉資 料。 、 ^ 【實施方式】 本發明所揭示之實現方法將參考圖式舉例說明如下.，惟 該等貫現方式僅係例示，而並非為其侷限。 一般普遍使用的可摺疊收納之手動輪椅在手煞車未鎖 定時，為可任意滑動之危險裝置，許多輪椅使用的意外， 都是源於輪椅不經意的滑開，造成使用者跌落意外。圖工 係本發明所揭示一實施例之具自動煞車裂置之輪椅1 〇，在 1 輪椅10之車輪軸11上，裝設有煞車裝置（例如碟盤式煞車 衣置），煞車的作動鋼索丨2連接到坐墊丨4側邊之牽動件（例 如旋轉輪）13上，牵動件13設置有圈狀彈簧，可迫使煞車 鋼索12拉緊，使碟盤式煞車鎖定，由此輪椅1〇在沒有解除 煞車鎖定狀態時皆無法任意推行.例如當輪椅1〇無人乘坐 時，牵動件13上的圈狀彈簧彈力施予車輪軸丨〗之煞車的作 用力，使煞車鎖定，如圖2所示。本實施例中，坐墊“左 右側约中央位置各設有一轉折滑輪18。鋼索17連接於牽動 件13且繞過該轉折滑輪1 8後延伸連接至設於坐墊丨1另一

1361062 I 側之固定點20。鋼索17形成—交織網狀之坐塾重*感應機 構40’用於支持及錢糾❹者。當㈣❹者臀部妥 善的坐在輪椅坐塾14上時，坐塾14的形變壓迫下方的鋼索 17之連動機構，轉變成連動鋼索12之張力，此張 力將抵銷牽動件13之圈狀彈簧的作用力，將原本煞車鎖定、 的狀態解除，如圖3所示。換言之，自動煞車之機制相當 於當該坐塾Μ承受未超過該預設重量時（例如使用者未：

女），該煞車裝置煞停該車輪軸丨〗，當該坐墊14承受超過 -預設重量時(例如使用者已坐妥)，該坐墊重量感應機構 4〇牽動該煞車裝置解除該車輪軸！】之煞車。另外，輪椅⑺ 後方之推持扶手15上也有煞車解除裝置16,當使用者按麼 煞車解除裝置16時，所施加的張力即會藉由鋼索19傳動至 牵動件13上，牽動鋼索12進而解除煞車鎖定，如圖4所示。 多，，?'圖5，關於鋼索〗7之設置亦可有其他變形。牽動件 13設置於輪椅坐墊14之兩側。鋼索17連接至設於坐塾“

相對側之固定點2〇，而形成一交織網狀之坐墊重量感應機 構〇肖於支撐及感應輪椅使用者。本實施例無須轉折滑 輪其叹汁更為簡單，但必須考慮支撐強度和使用者舒適 度的問題。 多’’、、圖6，鋼索可以寬板繩帶2 1替代，可增加使用者的 舒適度。惟若繩帶21之伸縮效果較差時，其剛性需足夠， '免體重之下壓力被繩帶21變形吸收，而失去帶動牽動件 13之效果。 多’、’、圖7，以網狀織物22或皮面取代鋼索或繩帶，可進 1361062 一步增加舒適性。惟其自身形變量要夠小，以免本身的形 變消耗掉體重的下壓力，而失去拉扯牽動件13之效果。 綜上，不論是鋼索、繩帶、網狀織物或皮面構成之坐墊 重量感應機構，可自動感測使用者是否坐在坐墊上。當使 用者坐妥時，該坐墊重量感應機構牽動該煞車裝置解除車 輪軸之煞車。否則，該煞車裝置煞停車輪軸。 圖8係牵動件13之一實施例詳細結構，其係旋轉輪型 式，其中利用滑輪30來實現三個鋼索12、17及19張力的轉 換，三柱鋼索…㈣㈣一端分别固定在滑輪麟三: 固定點上，有任何一方的鋼索12、17或19發生張力的變 化，即會牽動其他兩方鋼索，造成相關裝置的致動力。滑 輪3〇中心有圈狀彈簧3卜圈狀彈菁31的彈力將提供給當無 人乘坐時，車輪轴_車裝置的制動力’以煞車鎖定輪祷 ^日π動鋼索17或推持扶手煞車裝置16(即鋼索⑼ 有拉扯力道發生，即可以抵鎖圈狀彈菁以彈力進—乎 解除車輪轴1 1之教車 , …皁以恢復輪椅10的自由滑動。另外誃 牽動件13亦可採用圖9 乂 圈壯遛h ®所不之问心力臂32，其中亦設有一 圈狀弹黃31而達到相同效果。 本發明所提出之輪椅自叙敦*肚$ 未妥盖車裝置’可確保輪椅使用者 能 椅坐墊上時，皆保持輪椅的煞車鎖定狀 怨，如此可以降低輪椅早貞疋狀 險，亦不破壞手動輪柯日守意外滑落的風 將輪椅當作助行哭2 疊功能。很多輪椅使用者會 當作支撐，推行輪= -疋輪椅使用者失能狀況 不β對推仃輪椅拿握能力也不盡相同，很多意外的發生 就疋由於使用者推行輪椅步行時輪椅意外滑出而造成使 ,U跌倒。本發明在推持扶手上設有煞車解除裝置， :使用者奴推仃輪椅步行前進時，可按壓解除裝置回復輪 椅的自由滑動狀態，即可推行前進。當使用者控制力不足 =往前滑出’❹者手掌即無法按壓煞車解除裝置，則 椅 Μτ Α，可避免輪椅不、經意出造成滑落跌树意 卜另外s 、邊人員欲推行輪椅時，也可按壓推持扶手 上之煞車解除袭置，以方便推行。 係本發明具有輪椅使用者姿態偵測和警 、，Η 4心π π π言不上刀月& < -椅裝置50的示意圖。坐塾51和背墊52上以矩陣或是非矩 車^方式平均散佈或局部加強密度散佈設置感測器53，感 測裔53型式可為壓力感測器或是開關感測器也可以兩種 ^測器同時使用。相應之資料處理單元6G可包含資料輸入 面61 果疋壓力感測器資料輸入介面。需包含類比 位=換介面，將類比的感測電塵值轉換成為數位訊 :讓微處理盗62可以運用處理。若是為開關感測器，則 疋對應數位輪人介面，直接讀取《的電位高低，即可送 =微處理器62進行運料理。扶手塾⑽感測器53亦可為 =感測器或是開關感測器，用以感測輪椅使用者是否有 心否有起身和坐下的動作意圖。手煞車感測器 相_測器，用以感測輪椅之手煞車是否有鎖定。運 之次取仔之坐塾5卜背墊52、扶手_及手煞車感測心 貝成，即可以推算出輪椅使用者的動作和乘坐輪椅的姿 心、使用者介面63用以將使用者之設定輸入資料輸入介面 例如設定資料處理單元6〇為接收數位或類比資料。另 外貝料處理單元60可另包含無線傳輸模組64及警示模組 65。微處理器62處理輪椅上感測器53之感測資料，將之轉 換成為輪椅使用者姿態和動作等資訊，並將這些資訊做近 端的儲存，或透過無線通訊模組64，傳送至遠端伺服器作 進步的儲存和分析。若所感測之輪椅使用狀態和動作傾 °有心生思外的向風險存在，警示模組6 5將透過聲音、 ·=光和震動等方式發由警告，以提醒使用者和照護者注意 並處理之，亦同時透過無線通訊模組64送出警示訊息至遠 端伺服态和照護者使用行動裝置，作進一步的處理和儲 存。以現今之無線技術，手機亦可作為無線傳輸模組以 之—實施例。 圖11為資料處理器60中的軟體流程規畫，我們關注的危 險使用動作為「坐下未鎖定」和「起身未鎖定」兩者，很 多輪椅使用者因為肢體的控制和反應能力不佳，對銀髮族 的輪椅使用者來說，輪椅使用的衛教效果也很難達到效 果’因此許多輪椅使用者在起身或坐下時，沒有確實將手 煞車鎖定，造成輪椅意外滑開而造成跌落事故。因此我們 利用坐墊51和背墊53的壓力分佈或是臀型背型輪廓的改 變’及扶手塾54的屋力改變，可以推斷輪椅使用者是否有 起身坐下的動作傾向，如果有起身和坐下的動作傾向再 檢查手煞車的狀態，是否左右邊的手煞車都確實鎖上，如 果使用者起身坐下動作中，輪椅的手煞車未確實鎖上，資 1361062 料處理單元60之警示模組65即會發出聲、光、和震動等警 示訊息，以提醒輪椅使用者鎖上手煞車，並同時藉由無線 通訊模組64傳送警示訊息，以通知照護人員前往輔助處 置，如此即可避免起身坐τ時，使用者因為輪椅滑出而2 落的意外。表一顯示本發明之感測資料及相應姿態之一對 應實施例。 表一

姜;椅使用者狀態 無人使用 扶手墊前緣有壓力感測/坐墊前緣有壓 力感澍

坐下姿態 準備起身 / 背墊 月塾塵力感測消失/坐塾後緣壓力感測 失/扶手墊前緣有壓力感測__ 另外，當使用者乘坐在輪椅上時，資料處理單元60即開 始孤測TTO椅坐墊5〗和背墊52的壓力分佈和臀型背型輪 廓’用以判斷輪椅使用者的乘坐姿態是否有局部壓迫、危 險：姿、或其他關注的問題姿態等狀況如果有關注的危 文〜、毛生i料處理單元60之警示模組65將發出聲、 光'和震動等警示方提醒輪椅使用者注意乘坐姿態， 且k些所相之輪椅使用者的姿態訊息，將透過無線傳輪 模組64通知照護人員前往處置，並儲存於照護服務飼服器 、文進步的分析處理。表二顯示本發明之感測資 料及相應不良坐姿之一對應實施例。 、 -12· 輪椅使用者狀態 感測資料 局部壓迫（例如左右傾） 坐墊局部壓力感測過大/背墊局 部壓力感測過大 危險坐姿（例如有滑落危 險） 僅坐墊前緣有壓力感測/僅背墊 前緣有壓力感測 其他不良坐姿所造成之坐塾、背 1361062 塾和扶手墊壓力分佈____ 合併以上兩個裝置，可建構具備自動煞車裝置和使用者 姿態偵測與警示之輪椅裝置，可主動的以自動煞車裝置來 防止使用者未妥善坐定前，輪椅不自主的滑開，更可以被 動的感測使用者的姿態和動作，並針對不當的輪椅使用， 毛出θ不以提醒使用者改善使用方式，或是提醒照護人員 :彺處理，以避免危險和意外的發生，這樣主被動的雙重 =全保證可以有效的降低輪椅使用的意外，在兩個獨立系 :之一無法發生作用時，依然可以備援的提供安全的保 p手，例如，當使用者姿態感測和警示裝置失去作用，自動 裝置敎可以忠實的發揮作用’避免輪椅使用者發生 跌落意外；相反的’如果自動煞車裝置失去作用使用者 的不當姿勢和制方式，還是可以透過姿態㈣和馨示裝 =生，聲音'光'㈣震動的方式提醒❹者，避免危險的 之：12為本發明所規劃之輪椅照護網路系統80,包含前述 两椅裝置5G、無線接取點84、㈣器8卜使用者介面^ -13- 。仃動裝置83。輪椅裝置50會將輪椅使用者的姿態和危險 操作的警不訊息’以無線傳輸方式傳送到定點的無線接取 ^ 84和照護服務提供者使用之行動裝置μ。無線接取點84 接著把接收到的資料經由資料傳輸網路傳送到伺服器$工 上做進一步的處理。所述處理包含將輪椅使用者的乘坐時 ^戈'悲、和警不訊息做統計分析，並將分析的結果以圖 衣顯示，讓照護提供者可以改善照護服務的提供和加強相 關安全衛生教育的實施，以避免長時間乘坐輪椅所引發之 慢性疾病，如壓瘡和肢體變形等疾病，以及避免上下輪椅 ⑺洛跌倒所造成的傷害意外。照護服務提供者可透過使用 者介面82 (例如個人電腦）或行動裝置83,去讀取伺服器 81中之統計分析的資訊，如此可以即時的提供必要的照護 服矛力 實鈿例中，行動裝置83包含筆記型電腦、個人數 位助理（PDA)、智慧型手機或傳呼器（pager)等。實際上， 行動裝置83亦屬於使用者介面82之一種，而得包含於其 内特另J值得-提的是對緊急警示資訊的處理，輪椅資料 處理單元的無線傳輸模組將警示訊息發送出來之後除了 固定的無線接取點84接收資料外，照護者使用之行動裝置 83也會同步的接收該警示訊息，如此可以通知照護者無線 通訊犯®内的照護者，儘快就近前往處理警急狀況，以避 免資料傳輸網路和照護服務伺服器處理相關警示訊息，造 成的延誤，如此可以更嚴密的給予被照護者照護服務，減 低危險和疾病發生的風險，並進一步降低危險發生的傷 害0 本發明是基於機構式照護型態中，輪椅使用所衍生的需 求來設計輪椅照護系統，從輪椅的自動煞車裝置'輪椅使 用者坐姿感測、輪椅使用者動作感測預知、輪椅資料傳輸 網路、輪椅照護伺服器和照護人員所使用之顯示裝置等， 即是為了解決輪椅相關照護服務所面臨迫切須要的問 題，如減少輪椅使用意外、降低長時間坐臥輪椅造成的壓 迫和肢體變形、和減輕照護的照護負荷㈣鍵問題。 本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本 項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種 不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護苑 圍應不限於實施範例所揭示者，而應包括各種不背離本發 明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 圖1至4顯示本發明一實施例之輪椅示意結構圖； 圖5至7顯示本發明其他實施例之輪椅示意結構圖； 圖8及9顯示本發明之輪椅自動煞車裝置之牽動件示立 圖； 圖10顯示本發明之輪椅裝置示意圖； 圖11顯示本發明之輪椅裝置之軟體流程規畫示意圖；以 及 圖12顯示本發明之輪椅照護網路系統示意圖。 【主要元件符號說明】 1 〇 輪椅 11 車輪轴 12 鋼索 13 牽動件 1361062 I 4 14 坐塾 15 推持扶手 16 手動煞車裝置 17 鋼索 18 轉折滑輪 19 鋼索 20 ©定點 21 繩帶 22 網狀織物 30 滑輪 3 1 圈狀彈簧 32 同心力臂 50 輪椅裝置 51 52 背墊 53 感測器 54 扶手墊 55 手煞車感測器 60 資料處理單元 61 資料轉換介面 62 微處理器 63 使用者介面 64 無線傳輸模組 65 警示模組 80 輪椅照護網路系統 81 伺服器 82 使用者介面 83 使用者行動裝置 84 無線傳輸裝置 40 坐墊重量感應機構 -16-

Claims (1)

1361062 _ 第097135566號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年i .卜/年，月，拍 } 月） I___ 十、申請專利範圍： 1 ·—種輪椅，包含： —坐塾； 至少一車輪轴，包含一煞車裝置，用於煞停該車輪 軸；以及 一坐墊重量感應機構，設於坐墊下方且連接該煞車裝 .置，其中當該坐墊承受未超過一預設重量時，該煞車裝 置煞停該車輪軸，當該坐墊承受超過該預設重量時，該

坐墊重量感應機構牵動該煞車裝置解除該車輪軸之煞 車； 其中該坐塾重量感應機構係由兩鋼索構成，各鋼余自 旋轉輪經由一轉折滑輪後延伸連接至一固定點，該旋 轉輪及該固定點位於該坐墊之第一側，該轉折滑輪位於 該坐墊之第二側。 2.根據請求項1所述之輪椅，其另包含： "牽動件’連接該煞車裝置及坐塾重量感應機構，其 中當該坐墊承受超過該預設重量時，該坐墊重量感應機 ^牵動該牵動件旋轉’進而牵動該煞車裝置解除該車輪 軸之煞車。 3 ^據:求項2所述之輪椅，其中該牵動件包含一圈狀劳 :之=坐墊承受超過該預設重量時’將抵銷該圈㈣ 彈力’進而解除該車輪軸之煞車。 根據請求項2所述之鉍 係用鋼索連接。 …其中該牽動件及該煞車裝J •17- I’畔/月/(¾簡正替歡I g—— *1 .根據請求項2所述之輪椅，其另包含一手動煞車解除裝 置，該手動煞車解除裝置連接該牽動件，當使用者按壓 ~手動煞車解除裝置時，該手動煞車解除裝置將牽動該 牵動件旋轉，進而牽動該煞車裝置解除該車輪軸之煞 車。 6·根據請求項2所述之輪椅，其中該牽動件係該旋轉輪或 同心力臂。 7.根據請求項1所述之輪椅，其中該坐墊重量感應機構係 由鋼索、繩帶、網狀織物或皮面交織構成。