ボンベ開封装置、エアバック式プロテクタ、およびボンベ開封装置の初期設定方法
【課題】一度ボンベを開封した後にも新たなボンベを取り付けて再利用可能なボンベ開封装置、それを用いたエアバッグ式プロテクタ、およびそのボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法を提供する。
【解決手段】ボンベ１８ａを取り付けるためのメスねじ部２０ａの奥方に延びる孔部２０ｂが形成された本体２０と、孔部２０ｂ内に配設され、ボンベ１８ａに向かうよう付勢された駆動部材２４と、駆動部材２４に、先端がボンベ１８ａの端面１８ａａに向かうよう取り付けられた針２６と、針２６が端面１８ａａから離間した位置で駆動部材２４の移動を係止する第一係止部と、第一係止部の係止を解除することで、針２６を端面１８ａａの外壁に貫通させて、ボンベ１８ａを開封する解除制御手段３６と、駆動部材２４の端面１８ａａに向かう駆動を、針２６が前記外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部２０ｂｂとを備える。
【解決手段】ボンベ１８ａを取り付けるためのメスねじ部２０ａの奥方に延びる孔部２０ｂが形成された本体２０と、孔部２０ｂ内に配設され、ボンベ１８ａに向かうよう付勢された駆動部材２４と、駆動部材２４に、先端がボンベ１８ａの端面１８ａａに向かうよう取り付けられた針２６と、針２６が端面１８ａａから離間した位置で駆動部材２４の移動を係止する第一係止部と、第一係止部の係止を解除することで、針２６を端面１８ａａの外壁に貫通させて、ボンベ１８ａを開封する解除制御手段３６と、駆動部材２４の端面１８ａａに向かう駆動を、針２６が前記外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部２０ｂｂとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が封入されたボンベを開封するボンベ開封装置、そのボンベ開封装置を用いた、身体の所定部位の損傷を防止するエアバッグ式プロテクタ、および、そのボンベ開封装置の初期設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が転倒した際に、骨折等の損傷を負ってしまう場合がある。特に高齢者や骨粗しょう症患者においては、若年の健常者に比較して骨の強度が弱くなっており、転倒したときに臀部の側部を地面や床に打って大腿骨頚部を骨折することが多い。特に高齢者が大腿骨頚部を骨折すると、統計上、寝たきり状態や認知症（痴呆症）になることが多いことが知られている。
【０００３】
そこで、転倒時に大腿骨頚部等を骨折しないよう、従来、衝撃吸収パッドを装着したパンツ等の衣類が用いられている。このような衝撃吸収パッド付き衣類が、特許文献１に開示されている。
特許文献１には、転倒時に打つことの多い身体の所定部位（例えば大腿骨頚部近傍の臀部）の対応位置に、衝撃吸収パッドを配設した、パンツ、ズボン下、アンダーシャツ等の衝撃吸収パッド付き衣類が記載されている。
【０００４】
しかしながら、衝撃吸収パッドが装着された衣類では、強い衝撃に対しては衝撃吸収効果が不十分であるという問題があり、また、衝撃吸収性を高めるべく衝撃吸収パッドを厚く形成した場合には、衝撃吸収パッドの対応部位（関節等）の動きを妨げてしまうといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、エアバッグ式のプロテクタを用いることが考えられている。
特許文献２には、不測事故の発生を感知するセンサ（生理的センサおよび物理的センサ）と、センサからの信号に応じて開封されるガスボンベと、ガスボンベが開封された際にガスボンベ内のガスが流入して展開する防護袋（エアバッグ）とを備える防護装置（エアバッグ式プロテクタ）が記載されている。
このようなエアバッグ式のプロテクタによれば、従来の衝撃吸収パッドを備えたプロテクタと比較し、強い衝撃をも好適に吸収して身体の損傷を防げるとともに、バッグが萎んだ状態のときには、身体の対応部位（関節等）の動きを妨げるといった問題もないというメリットがある。
【０００６】
さて、特許文献２には、ガスボンベを開封するための機構（装置）についても記載されている。
特許文献２に記載されたガスボンベの開封機構（装置）の一つを、図１９（ａ），（ｂ）に示す。ガスボンベ２９のカバーリング３２にはスプリング３７が収納されている。また、カバーリング３２の側外壁には小型のソレノイド１７が固定されており、ソレノイド１７のロッド１７ａは上記リング３２の側壁にあけられた貫通孔３２ｂを貫通して配置されている。スプリング３７の先端部には円板３９が設けられ、常時伸長状態にあるソレノイド１７のロッド１７ａが、スプリング３７を圧縮した状態にして円板３９を掣肘（ストップ）している。円板３９の中央にはパイプ４０が固定されており、パイプの先端４０ａは斜めにカットされて鋭利に形成されている。
【０００７】
そして、前記センサが不測事故の発生を監視した際、制御部（コントローラー）が信号（弁開放信号）をソレノイド１７に入力すると、図１９（ｃ）に示すように、ロッド１７ａを退入する。すると、円板３９の掣肘が解除され、圧縮状態で保持されているスプリング３７が伸長して円板３９を下方に移動し、パイプ４０がその鋭利な先端４０ａにて蓋４１を突き破る。これにより、ガスボンベ２９内の圧縮ガスは、パイプ４０から外部に放出され、連通孔３２ａを通って防護袋内に供給される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３００４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５２１１３号公報（第９図、段落００３４−００３５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、身体の保護に用いるエアバッグを展開させるためには、ボンベの内部の気圧はある程度高いことが求められる。例えば、通常、内部の気圧が６０気圧程度のボンベが用いられる。そして、この程度の内部気圧を安全に保持するために、ボンベの外壁は、一般的に０．５ｍｍ厚程度の鉄板等が用いられる。そして、特許文献２に記載されたようなガスボンベの開封装置により、このようなボンベの外壁を、先鋭状の針やパイプで打ち破るためには、スプリング等の付勢部材により、数十ｋｇＦの力を発生させる必要がある。
【００１０】
特許文献２記載のガスボンベの開封装置は、一度開封動作を行うと、前述の様な強い付勢力を有するスプリングを再度縮めて新たなボンベを再設定することが困難であるため、ガスボンベとその開封装置とをともに廃棄して新たなものに交換する必要があり、非経済的であるという課題がある。
【００１１】
また、特許文献２記載のガスボンベの開封装置においては、ソレノイド１７のロッド１７ａによりスプリング３７により生じる数十ｋｇＦの力を受けており、ソレノイド１７のロッド１７ａを、カバーリング３２から抜く方向に移動させることにより、スプリング３７を開放している。
【００１２】
しかしながら、この機構では、スプリング３７による強い付勢力がそのままロッド１７ａに掛かるため、ロッド１７ａと円板３９との間の摩擦力が非常に大きく、ソレノイド１７によるロッド１７ａの駆動に非常に大きな力が必要となる。したがって、小型のソレノイド１７を用いることができず、ボンベの開封装置の大型化および高重量化が避けられないという課題がある。特に、高齢者等の転倒時の骨折等を防ぐためにエアバッグ式のプロテクタを用いる場合、小型かつ軽量なものが求められる。
【００１３】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その主たる目的は、一度ボンベを開封した後にも新たなボンベを取り付けて再利用可能なボンベ開封装置、それを用いたエアバッグ式プロテクタ、およびそのボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法を提供することにある。
また、その副たる目的は、小型かつ軽量に構成可能なボンベ開封装置、およびそれを用いたエアバッグ式プロテクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明に係るボンベ開封装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、流体が封入されたボンベを取り付けるための、ボンベの端部の外周面に形成されたねじ部に螺合可能なメスねじ部が、一端側に設けられるとともに、メスねじ部の奥方に延びる孔部が形成された本体と、前記孔部内に配設され、前記本体に設けられた付勢部材により、前記メスねじ部に取り付けられたボンベの端面に向かうよう付勢された駆動部材と、該駆動部材に、先端が前記ボンベの端面に向かうよう取り付けられた針と、該針が前記ボンベの端面から離間した位置で、前記付勢部材の付勢力による前記駆動部材の移動を係止する第一係止部と、所定のトリガ信号が入力された際、前記第一係止部の係止を解除することで、前記駆動部材を前記付勢部材の付勢力により駆動させ、前記針を前記ボンベの端面の外壁に貫通させて、ボンベを開封する解除制御手段と、前記第一係止部の係止が解除されたことによる前記駆動部材の前記ボンベの端面に向かう駆動を、前記針が前記外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部とを備えることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封後も駆動部材が第二係止部により孔部内に係止されるから、駆動部材を付勢部材の付勢力に抗して押し込むことでボンベ開封装置を再利用することができる。
【００１５】
さらに、前記第二係止部は、前記孔部の内径が前記駆動部材の径よりも小径に形成された小径部により構成され、前記駆動部材は、前記所定位置にあるとき、前記小径部を密閉するよう設けられ、前記本体には、前記小径部よりも前記メスねじ部側において前記孔部と外側面とを結ぶ連通孔が、ボンベから流出する流体の流路として形成されていることを特徴とする。
これによれば、ボンベから流出する流体の流路をシンプルな機構で実現できるとともに、本体内のスペースを有効に活用して、ボンベ開封装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【００１６】
また、前記針には、前記ボンベの外壁に貫通した際にボンベ内の流体をボンベ外に導くための、少なくとも側面に開口する流路が形成されていることを特徴とする。
これによれば、ボンベの外壁に針が刺さったままの状態で、好適に流体をボンベ外に流出させることができる。
【００１７】
また、前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、前記第一係止部は、前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、一端面に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、前記本体の外面に形成され、前記棒状部材の前記一端面の、前記ワイヤの取り付け位置から径方向にずれた一部に当接して、前記付勢部材の付勢力による棒状部材の該一端の移動を係止する凸部と、前記棒状部材の一端面の前記一部が前記凸部で係止されていることで前記付勢部材の付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、前記解除制御手段は、前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする。
これによれば、付勢部材の付勢力に抗して、凸部により棒状部材の前記一端面を係止するとともに、ストッパ部により前記他端部に生じる回転モーメントを係止するから、てこの原理によって、ストッパ部により係止する力を弱く設定することができる。したがって、解除制御手段は、駆動力の弱いものを採用できるから、解除制御手段を小型かつ軽量に構成することが可能となる。
【００１８】
さらに、前記凸部は、前記孔部の開口縁部に形成されていることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封装置の機構をシンプルに構成することができる。
【００１９】
また、前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、前記第一係止部は、前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、一端に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、該棒状部材の一端を前記孔部の開口縁部に当接させ、前記付勢部材の付勢力による前記ワイヤの付勢方向に対して９０°以上回転させた状態で、該付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、前記解除制御手段は、前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする。
これによれば、付勢部材の付勢力に抗して、孔部の開口縁部で棒状部材の前記一端を係止するとともに、ストッパ部により前記他端部に生じる回転モーメントを係止するから、てこの原理によって、ストッパ部により係止する力を弱く設定することができる。したがって、解除制御手段は、駆動力の弱いものを採用できるから、解除制御手段を小型かつ軽量に構成することが可能となる。
【００２０】
また、前記解除制御手段は、前記ストッパ部を駆動するソレノイドを有することを特徴とする。
これによれば、小型かつ軽量なソレノイドを採用できる。
【００２１】
また、前記本体には、前記ストッパ部による前記棒状部材の係止が解除された際に、前記回転モーメントによる棒状部材の回転軌道を案内する案内部が設けられていることを特徴とする。
これによれば、ストッパ部を解除した際の棒状部材の運動をスムーズにすることができる。
【００２２】
また、前記付勢部材は、前記孔部内に、孔部と同軸に、一端が前記駆動部材に当接して配設されたコイルスプリングであり、前記ワイヤは、前記コイルスプリング内を通過して設けられていることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封装置の機構をシンプルに構成するとともに本体内のスペースを有効に活用して、ボンベ開封装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【００２３】
また、本願発明に係るエアバッグ式プロテクタは、上記課題を解決するために以下の構成を備える。すなわち、身体の所定部位の損傷を防止するエアバッグ式プロテクタにおいて、請求項１〜８のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置と、該ボンベ開封装置に取り付けられたエアボンベと、前記ボンベ開封装置により開封された前記エアボンベから流出する流体が流入するよう設けられ、前記所定部位、または該所定部位の近傍に取り付け可能に設けられたエアバッグと、前記ボンベ開封装置の前記解除制御手段に対し前記所定のトリガ信号を出力するトリガ出力手段とを備えることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封後も駆動部材が第二係止部により孔部内に係止されるから、駆動部材を付勢部材の付勢力に抗して押し込むことでボンベ開封装置を再利用することができる。
【００２４】
さらに、前記トリガ出力手段は、人が転倒することを推知する転倒推知手段を有し、該転倒推知手段により人の転倒を推知した際に前記解除制御手段に対し前記トリガ信号を出力することを特徴とする。
【００２５】
また、本願発明に係るボンベ開封装置の初期設定方法は、上記課題を解決するために以下の構成を備える。すなわち、請求項１〜８のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法であって、前記メスねじ部に螺合可能なオスねじ部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させるべくユーザーが回転操作可能なハンドル部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させた際に前記孔部内の前記駆動部材に当接する延出部とを備えた初期設定用治具を用い、前記駆動部材が前記所定位置にある状態から、前記初期設定用治具の前記オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させて前記ハンドル部を回転させることで、駆動部材を、前記延出部で押して前記付勢部材の付勢力に抗して前記所定位置より移動させ、前記第一係止部により前記駆動部材の移動を係止し、前記ハンドル部を回転させて前記初期設定用治具を前記メスねじ部から取り外し、前記メスねじ部にボンベ端部の外周面に形成されたねじ部を螺合させることで、前記ボンベ開封装置にボンベを取り付けることを特徴とする。
これによれば、初期設定用治具を用いて、その延出部により前記第二係止部に係止されている駆動部材を押して付勢部材の付勢力に抗して移動させ、第一係止部により駆動部材の移動を係止することで、ボンベ開封装置を、ボンベを開封可能な状態に初期設定（再設定）することができる。
【００２６】
さらに、前記初期設定用治具の前記延出部は、前記針を避けて前記駆動部材に当接するよう、針が内部に進入可能な筒状に設けられていることを特徴とする。
これによれば、延出部を、針を避けて駆動部材に当接させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るボンベ開封装置、エアバッグ式プロテクタ、およびボンベ開封装置の初期設定方法によれば、一度ボンベを開封した後にも新たなボンベを取り付けて再利用することができる。
また、本発明に係るボンベ開封装置およびエアバッグ式プロテクタは、小型かつ軽量に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本願発明に係るボンベ開封装置、エアバッグ式プロテクタ、およびボンベ開封装置の初期設定方法を実施するための最良の形態を説明する。
【００２９】
図１は、ボンベ開封装置を備えたエアバッグ式プロテクタの実施の形態としての転倒用プロテクタＰの説明図である。
転倒用プロテクタＰは、人の腰回りおよび臀部回りに着脱可能に設けられた長方形状の布体２を備える。布体２は、その一長辺の縁部に、伸縮性を有する材料であるゴムにより構成されたベルト部２ａを有する（図１は、ベルト部２ａを伸ばした状態を示している）。また、布体２は、その両短辺の縁部に、互いにくっつき合うマジック部２ｂ，２ｃを有する。
【００３０】
図２は、転倒用プロテクタＰを人の腰回りおよび臀部回りに着けた状態を示し、（ａ）は、その正面説明図であり、（ｂ）は、Ｘ−Ｘ断面説明図である。転倒用プロテクタＰは、布体２を人の腰回りおよび臀部回りを覆うように巻いて、マジック部２ｂ，２ｃ（図１参照）同士を貼り合わせることで、人の腰回りおよび臀部回りに取り付けることができる。この際、ゴムから成るベルト部２ａの伸縮性により、転倒用プロテクタＰ（布体２）は腰回りおよび臀部回りに保持される。
【００３１】
布体２上には、２つのエアバッグ４ａ，４ｂが取り付けられている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、エアバッグ４ａ，４ｂは、人が布体２を着けた際に、大腿骨頚部Ｂ近傍の臀部、すなわち臀部の側面がわに位置するよう、布体２上に配設されている。
エアバッグ４ａ，４ｂは、特に限定されないが、それぞれ容積が２００〜３００ｍｌ程度のものを採用するとよい。なお、エアバッグの容積は、使用者の体格に応じて、体重が重いほど大きい容積のエアバッグを採用するようにするとよい。
【００３２】
さらに、布体２上には、制御ユニットＵが取り付けられている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、制御ユニットＵは、人が布体２を着けた際に、腹部の臍の位置またはその近傍に位置するよう、布体２上に配設されている。
制御ユニットＵは、後述する転倒推知装置Ａと、エアバッグ４ａ，４ｂ内にエアを吹き込ませてエアバッグ４ａ，４ｂを展開させるための後述するエアバッグ展開手段１８とを有する。
転倒推知装置Ａは、布体２上に設けられ、布体２が人に取り付けられることで人の体幹に取り付けられる。すなわち、布体２は、転倒推知装置Ａを人の体幹に取り付けるための取り付け手段を成している（兼ねている）。
またさらに、布体２上には、エアバッグ展開手段１８のエアボンベ１８ａ（後述）から吹き出すエアを各エアバッグ４ａ，４ｂ内へ導くチューブ６ａ，６ｂが設けられている。
【００３３】
また、布体２上には、感圧センサ８ａ，８ｂが設けられている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、感圧センサ８ａ，８ｂは、人が布体２を着けた際に臀部に位置するよう、布体２上に配設されている。感圧センサ８ａ，８ｂは、薄膜状に設けられ、その少なくとも一部に、面に垂直な方向の押圧力が掛かったことを検出するセンサであり、例えば人が座ったり寝転がったりしたこと等により、臀部に押圧力が掛かったことを検出するために設けられている。
感圧センサ８ａ，８ｂは、制御ユニットＵの転倒推知装置Ａに接続され、臀部に押圧力が掛かった際に、転倒推知装置Ａに対し信号を出力する。
感圧センサ８ａ，８ｂは、特に限定されないが、厚さ０．２ｍｍ程度の薄膜感圧センサを採用するとよい。
【００３４】
次に、制御ユニットＵの構成について説明する。
図３は、制御ユニットＵおよびそれに含まれる転倒推知装置Ａの構成を示すブロック図である。
図３に示すように、制御ユニットＵは、転倒推知装置Ａと、流体が封入されたボンベとしてのエアが封入されたエアボンベ１８ａ、およびボンベ開封装置としてのエアボンベ開封装置１８ｂから成るエアバッグ展開手段１８とを有する。
【００３５】
転倒推知装置Ａは、人の体幹の前後方向の軸の軸周りの角速度を検出可能に設けられた角速度センサ１０と、前記体幹の左右方向の加速度を検出可能に設けられた横軸加速度センサ１２と、前記体幹の上下方向の加速度を検出可能に設けられた縦軸加速度センサ１４と、ＣＰＵやメモリ等を有し、ＣＰＵによりＲＯＭに記録されたファームウェアプログラムを実行することにより、各種の機能を実現する制御部１６とを備える。
【００３６】
なお、「人の体幹の前後方向の軸」とは、図４中のｘ軸のことであり、言い換えれば、体幹の正面が向かう方向の軸のことである。また、「人の体幹の左右方向の軸」とは、図４中のｙ軸のことであり、「人の体幹の上下方向の軸」とは、図４中のｚ軸のことである。
すなわち、制御ユニットＵが取り付けられる人の腹部の臍の位置を原点とする体幹の前後方向、左右方向、上下方向にそれぞれ対応するｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３軸を想定し、角速度センサ１０はｘ軸の軸周りの角速度を検出可能なように、制御ユニットＵ（転倒推知装置Ａ）内に位置決めされて配設されている。同様に、横軸加速度センサ１２はｙ軸の、縦軸加速度センサ１４はｚ軸の、それぞれ加速度を検出可能なように、制御ユニットＵ（転倒推知装置Ａ）内に位置決めされて配設されている。
【００３７】
制御部１６は、ＲＯＭに記録されたファームウェアプログラムを実行することにより、角速度検知手段１６ａ、傾斜角度検知手段１６ｂ、重力方向加速度検知手段１６ｃ、および転倒推知手段１６ｄを実現可能に設けられる。
【００３８】
角速度検知手段１６ａは、角速度センサ１０の検出値に基づいて、体幹の前後方向の軸（ｘ軸）の軸周りにおける、体幹の運動の角速度を検知する。
【００３９】
傾斜角度検知手段１６ｂは、角速度検知手段１６ａにより検知された前記体幹の角速度と、横軸加速度センサ１２により検出された前記体幹の左右方向の加速度とに基づいて、公知のカルマンフィルタ処理を実行して、前記体幹の傾斜角度を算出して検知する。
図５はカルマンフィルタの原理を表す式であり、この式に基づいて体幹の傾斜角度θestが求められる。なお、傾斜角度検知手段１６ｂが実行するカルマンフィルタ処理は、図５で表された数式に基づく演算をそのままソフトウェア的に実現するものであるから、具体的な処理アルゴリズムについては説明を省略する。
【００４０】
なお、図５中のθACCは、横軸加速度センサ１２で検出された左右方向加速度Ａyに基づいて、θACC= sin-1 (Ay/g) （gは重力加速度）の計算によって算出される値である。すなわち、図６に示すように、体幹が、直立状態から、体幹の前後方向の軸（ｘ軸）の軸周りのみで傾斜した場合、横軸加速度センサ１２は、その傾斜角度θACCに応じた加速度Ay = g・sinθACCを検出することになる。θACCは、この式で表される傾斜角度を示すものである（なお、実際には、体幹はｘ軸の軸周りのみで傾斜するとは限らないため、このθACCをもって体幹のｘ軸の軸周りの傾斜角度とするのは、精度を欠く）。
【００４１】
重力方向加速度検知手段１６ｃは、縦軸加速度センサ１４の検出値に基づいて、体幹の重力方向の加速度を検知する。
【００４２】
転倒推知手段１６ｄは、角速度検知手段１６ａにより検知された体幹の角速度、および傾斜角度検知手段１６ｂにより検知された体幹の傾斜角度が、それぞれ所定の閾値よりも大きく、なおかつ、重力方向加速度検知手段１６ｃにより検知された体幹の重力方向の加速度が所定の閾値よりも小さく、さらになおかつ、感圧センサ８ａ，８ｂが前記臀部への押圧を検出していないとき、エアバッグ展開手段１８（エアボンベ開封装置１８ｂ）に対して所定のトリガ信号を出力する。
好適には、前記体幹の角速度の所定の閾値は、毎秒５０°、前記体幹の傾斜角度の所定の閾値は、１５°、前記体幹の重力方向の加速度の所定の閾値は、８．８２ｍ／ｓ2に設定するとよい。
【００４３】
転倒推知手段１６ｄの処理を図７のフローチャートを用いて説明する。
転倒推知手段１６ｄは、転倒推知装置Ａの電源が投入されて制御部１６による所定の初期化処理が終了すると実行され、図７のフローチャートで表される所定の処理を行う。
【００４４】
転倒推知手段１６ｄは、まず、前述した角速度検知手段１６ａが検出した角速度ωgyroを取得する（ステップＳ１）。同様に、転倒推知手段１６ｄは、傾斜角度検知手段１６ｂが検出した傾斜角度θestを取得する（ステップＳ２）。さらに、転倒推知手段１６ｄは、重力方向加速度検知手段１６ｃが検出した重力方向加速度Ａzを取得する（ステップＳ３）。
なお、これらステップＳ１〜Ｓ３の処理は、特に限定されるものではないが、例えば、角速度検知手段１６ａ、傾斜角度検知手段１６ｂ、重力方向加速度検知手段１６ｃの処理をサブルーチン化して転倒推知手段１６ｄが呼び出すよう構成してもよいし、または、角速度ωgyro、傾斜角度θest、重力方向加速度Ａzの各値をメモリの所定領域に随時記憶させ、それを転倒推知手段１６ｄが参照するよう構成してもよい。
【００４５】
続いて、転倒推知手段１６ｄは、角速度ωgyro、傾斜角度θestの各値が所定の閾値（それぞれ、毎秒５０°，１５°）より大きく、なおかつ、重力方向加速度Ａzの値が所定の閾値（８．８２ｍ／ｓ2）より小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４の判定で、これらの値のうち少なくとも一つでも前記条件を満たさないものがあれば（図７中のステップＳ４の"ＮＯ"）、転倒推知手段１６ｄは前記ステップＳ１〜Ｓ４の処理を再び繰り返して実行する。
また、ステップＳ４の判定で、全ての値が前記条件を満たした場合には（図７中のステップＳ４の"ＹＥＳ"）、感圧センサ８ａ，８ｂのいずれかが、臀部の押圧を感知しているか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の判定で、感圧センサ８ａ，８ｂが押圧を感知していれば、転倒推知手段１６ｄは前記ステップＳ１〜Ｓ５（もしくはＳ１〜Ｓ４）の処理を再び繰り返して実行する。
また、ステップＳ５の判定で、感圧センサ８ａ，８ｂが押圧を感知していない場合には、転倒推知手段１６ｄは、エアバッグ展開手段１８（エアボンベ開封装置１８ｂ）へ前記所定のトリガ信号の出力を行う（ステップＳ６）。
すなわち、転倒推知手段１６ｄは、ステップＳ６に係るエアバッグ展開手段１８（エアボンベ開封装置１８ｂ）へのトリガ信号出力の処理を行わない限り、ステップＳ１〜Ｓ４もしくはステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返し、角速度ωgyro、傾斜角度θest、重力方向加速度Ａzを常時監視するポーリング状態となっている。
【００４６】
エアボンベ開封装置１８ｂは、転倒推知手段１６ｄから前記所定のトリガ信号を受けると、エアボンベ１８ａを開封することで、チューブ６ａ，６ｂを介してエアボンベ１８ａ内のエアをエアバッグ４ａ，４ｂ内に導入してエアバッグ４ａ，４ｂを展開させる。
【００４７】
次に、本転倒推知装置Ａによって、転倒を的確に推知できるとともに、日常動作を転倒と誤推知することがほとんどないことを、実験データに基づいて説明する。
【００４８】
図８は、本転倒推知装置Ａにより検出された、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフ（図８（ａ））と、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフ（図８（ｂ））である。
図８（ａ），（ｂ）のグラフの縦軸は、前記軸周りにおける体幹の傾斜角度および体幹の角速度をそれぞれ表しているが、便宜上、プラスの値は被験者からみて右回り、マイナスの値は被験者からみて左回りの方向の傾斜角度および各速度を、それぞれ表している。なお、本グラフにおいては、便宜上、右回り方向の値と左回り方向の値をそれぞれ正と負の値で表しているが、本願特許請求の範囲および詳細な説明における各閾値は、それぞれ傾斜角度および角速度の絶対値により表現されている。
【００４９】
図８のグラフでは、時間軸（横軸）上の６．９３ｓの時点あたりで人がバランスを崩し、７．２０ｓの時点あたりで、前記体幹のｘ軸周りの傾斜角度と角速度との両者が、それぞれ１５°と毎秒５０°を超えている。このケースでは、身体が地面に接地する時点は、７．４９ｓあたりであり、前記閾値を超えることにより転倒推知手段１６ｄが転倒を推知してエアバッグ展開手段１８を起動してから、身体が接地するまでに、２９０ｍｓ程度の時間がある。
本実施の形態に係る２００〜３００ｍｌ程度のエアバッグ４ａ，４ｂの展開を完了するには、エアボンベの開封から約２００ｍｓ程度掛かるところ、このケースでは、身体が接地するまでにエアバッグ４ａ，４ｂを展開することが可能である。
【００５０】
図９は、図８とは別人の転倒時のケースを示した同様のグラフであるが、この場合も、５．７４ｓあたりの時点で転倒を推知でき、接地までに３３０ｍｓ程度の時間があり、接地前にエアバッグ４ａ，４ｂを展開することができることが分かる。
【００５１】
さて、図８と同じ実験データを用い、前記傾斜角度と前記角速度との前記所定の閾値を、それぞれ２２°と毎秒６２°とした場合について考察する。この場合、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、転倒の推知時点は７．３４ｓあたりとなり、接地までに１５０ｍｓ程度の余裕しかなく、エアバッグ４ａ，４ｂの展開が間に合わなくなることが分かる。
【００５２】
本願発明者らは、鋭意実験を重ねた結果、前記傾斜角度の閾値は２０°以下、前記各速度の閾値は毎秒６０°以下に設定すれば、転倒の推知から身体が接地するまでに、約２００ｍｓ以上の、エアバッグ４ａ，４ｂを展開するのに十分な時間を確保できることを確認した。
【００５３】
さて、前述の通り前記傾斜角度の閾値は２０°以下、前記各速度の閾値は毎秒６０°以下に設定すべきであることが明らかとなったが、これらの閾値をあまりに低く設定すると、転倒以外の日常動作でも転倒であると誤推知してしまう場合が出る。したがって、以下、各閾値の好適な下限値について考察する。
【００５４】
図１１、図１２、図１３は、日常動作として、それぞれ、歩行動作、階段の上り動作、椅子への着席動作をした時の、前記体幹の傾斜角度および角速度の遷移を、それぞれ傾斜角度検知手段１６ｂおよび角速度検知手段１６ａにより検出したグラフである。
これらのグラフからも読み取れるが、本願発明者らは実験の結果、日常動作では、前記角速度は大きく振れる場合があるものの、体幹の前後方向の軸の軸周りでの前記傾斜角度は、１０°を超えることはほとんどなく、１５°を超えることはさらにほぼ皆無に等しいことを見出した。また、前記角速度に関しては、毎秒４０°以上とすれば、日常動作では傾斜角度と同時にそれぞれ閾値を超えることはほとんどなく、より好適には毎秒５０°程度に設定することが望ましいことを見出した。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、転倒推知手段１６ｄは、転倒を推知する上で、重力方向の加速度も参酌するよう構成したが、これは、重力方向の加速度を参酌しない構成を採用して実験した結果、被験者が一歩毎に足を踏み出す方向を左右に入れ替えるようなジグザグ歩行やＳ字歩行を行った際に、本実施の形態の転倒推知装置Ａが、被験者が転倒したと誤推知するケースがあったためである。すなわち、この誤推知を防ぐために、体幹の重力方向の加速度が、重力加速度ｇよりも小さい所定の閾値よりさらに小さい（すなわち体幹が重力方向に所定の加速度で落下している）ことを、転倒を推知する条件に加えたものである。したがって、このような不自然な動作を転倒と誤推知してしまう特殊なケースを除けば、必ずしも、転倒を推知する上で重力方向の加速度を参酌する構成を採る必要はない。特に本転倒推知装置Ａを、高齢者等の動作がゆっくりで単調である人に適用する場合には、必ずしも重力方向の加速度を参酌する構成は採用しなくともよい。
【００５６】
また、本実施の形態に係る転倒用プロテクタＰおいては、臀部に感圧センサ８ａ，８ｂを設け、これが押圧を感知しているときにはエアバッグ４ａ，４ｂの展開を行わない構成とした。これは、例えば椅子に座った状態から身をよじりながら背もたれにもたれかかる動作や、床に座った状態から身をよじりながら寝転がる動作を行った際に、転倒であると誤推知してしまうことを防ぐものである。この構成も有効であるが、用途条件に応じて取捨選択してよい。
【００５７】
また、本実施の形態においては、角速度検知手段１６ａおよび傾斜角度検知手段１６ｂは、角速度センサ１０および横軸加速度センサ１２を用いて前記体幹の角速度および傾斜角度を検出するよう構成したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、前記体幹の角速度および傾斜角度を検知や算出することができるものであれば、他のセンサを採用してもよい。
【００５８】
また、本実施の形態に係る転倒用プロテクタＰにおいては、大腿骨頚部Ｂの対応位置にエアバッグ４ａ，４ｂを配設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば転倒時に打ちやすい頭部や肘や肩や背中等の他の部位の対応位置に、エアバッグを配設してもよい。
また、布体をパンツやズボン状に構成してもよいし、上半身に装着する場合にはベスト状等に構成してもよい。特に転倒用プロテクタＰを上半身に取り付ける場合には、転倒推知装置や制御ユニットは、曲げ動作等の動きの少ない胸部に位置するよう配設すると、位置ずれを起こしにくく好適である。
【００５９】
本転倒推知装置Ａによれば、人がバランスを崩して転倒に至ることを短時間で推知できるとともに誤推知が少ない。また、体幹の前後方向の軸の軸周りに所定の角速度を持った転倒、すなわち側方への転倒は特に確実に推知できることから、大腿骨頚部の骨折を起こしやすい、臀部側面から地面等に落ちるような転倒は、特に確実に検出することができる（なお、転倒の際にはほとんどの場合、体幹は、その前後方向の軸の軸周りに所定の角速度を持った運動を行うことから、ほとんどの転倒は検知可能である）。さらに、従来のように３軸の角速度センサおよび３軸の加速度センサを採用する構成に比較して、少ないセンサ数で正確な推知を行うことができ、小型かつ軽量に構成することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る転倒用プロテクタＰによれば、人がバランスを崩してから短時間に、かつ日常動作と誤認することなく、転倒（特に臀部側面から地面等に落ちるような転倒）を推知して、エアバッグ４ａ，４ｂの展開をすることができる。
【００６１】
さて、次に、エアボンベ開封装置１８ｂの実施の形態を説明する。
図１４はエアボンベ開封装置１８ｂの外観図であり、図１５はエアボンベ開封装置１８ｂの構成を説明するための断面説明図である。
【００６２】
図１５に示すように、エアボンベ開封装置１８ｂの本体２０の一端２０ｃ側には、エアボンベ１８ａを取り付けるための、エアボンベ１８ａの端部の外周面に形成されたねじ部に螺合可能なメスねじ部２０ａが設けられる。
また、本体２０には、メスねじ部２０ａの奥方に延びて本体２０の他端２０ｄに貫通して開口する孔部２０ｂが形成されている。孔部２０ｂは、メスねじ部２０ａとほぼ同径に連続する流体導入部２０ｂａ、付勢部材としてのコイルスプリング２２が収められるばね室２０ｂｃ、流体導入部２０ｂａとばね室２０ｂｃとの間の小径部２０ｂｂ、および、ばね室２０ｂｃと本体２０の他端２０ｄとを結ぶ開口部２０ｂｄとから成る。
【００６３】
孔部２０ｂのばね室２０ｂｃ内には、円板状の駆動部材２４が設けられる。コイルスプリング２２は、一端が、本体２０の他端２０ｄ側の内壁部に当接し、他端が、駆動部材２４の一面に当接し、駆動部材２４を、メスねじ部２０ａに取り付けられたエアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かうよう付勢する。
コイルスプリング２２は、ばね室２０ｂｃ内に、孔部２０ｂ（ばね室２０ｂｃ）と同軸となるよう配設される。
【００６４】
駆動部材２４には、先端がエアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かう針２６が取り付けられる。針２６の側面には、その長手方向に沿って溝部（図示せず）が形成される。溝部は、針２６がエアボンベ１８ａの端面１８ａａの外壁に貫通した際にエアボンベ１８ａ内のエアをエアボンベ１８ａ外に導くための流路を成す。
【００６５】
エアボンベ開封装置１８ｂは、針２６がエアボンベ１８ａの端面１８ａａから離間した位置で、コイルスプリング２２の付勢力による駆動部材２４の移動を係止する第一係止部を備える。
第一係止部は、図１４および図１５に示すように、ワイヤ２８と、棒状部材３０と、凸部３１と、ストッパ部３３とを有する。
【００６６】
図１５に示すように、ワイヤ２８は、一端が、駆動部材２４のエアボンベ１８ａとの対向面の反対面に取り付けられる。
棒状部材３０は、一端面３０ａにワイヤ２８の他端が取り付けられ、孔部２０ｂの、メスねじ部２０ａ側の反対側の開口部２０ｂｄから本体２０外に出るよう配設される。
凸部３１は、本体２０の外面の、開口部２０ｂｄの縁部に形成される。凸部３１は、棒状部材３０の一端面３０ａの、ワイヤ２８の取り付け位置から径方向にずれた一部に当接して、コイルスプリング２２の付勢力による棒状部材３０の一端の移動を係止する。
ワイヤ２８は、コイルスプリング２２内を通過して設けられる。
【００６７】
図１４に示すように、ストッパ部３３は、棒状部材３０が勘合する爪部３３ａを有し、軸部３３ｂにより本体２０に回動可能に軸支される。ストッパ部３３は、その回動位置が所定位置（以下、係止位置と呼ぶ）にあるときに、棒状部材３０の、一端面３０ａの他端部３０ｂを係止する。詳しくは、ストッパ部３３は、棒状部材３０の一端面３０ａの前記一部が凸部３１で係止されていることでコイルスプリング２２の付勢力により棒状部材３０の他端部３０ｂに生じる回転モーメントに抗して、他端部３０ｂを係止する。また、ストッパ部３３は、棒状部材３０の他端部３０ｂを係止した状態（係止位置にある状態）から、所定方向に回動動作されることで、他端部３０ｂの係止を解除する（この係止を解除するストッパ部３３の位置を、以下、解除位置と呼ぶ）。
【００６８】
なお、本実施の形態に係るエアボンベ開封装置１８ｂにおいては、棒状部材３０の一端面３０ａを凸部３１で係止する構成をとったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１５に示した構成において、凸部３１をなくして、棒状部材３０の一端面３０ａが開口部２０ｂｄの中央部に位置する状態で他端部をストッパ部３３で係止するよう構成してもよい。この構成でも、開口部２０ｂｄの縁部により、棒状部材３０の一端側を支持できるとともに、コイルスプリング２２の付勢力により他端部３０ｂに生じる、その開口部２０ｂｄの縁部を中心とした回転モーメントを、ストッパ部３３により係止することができる。なお、この凸部３１のない構成では、係止状態においてコイルスプリング２２の付勢力により棒状部材３０が孔部２０ｂ内に引き込まれてしまわないよう、コイルスプリング２２の付勢力によるワイヤ２８の付勢方向に対して、棒状部材３０を９０°以上回転させた状態で係止する必要がある。他方、凸部３１のある構成では、棒状部材の３０一端面３０ａが凸部３１に係止されて、棒状部材３０が孔部２０ｂ内に引き込まれてしまうことがないから、この角度を９０°未満にすることもできる。
【００６９】
また、エアボンベ開封装置１８ｂは、前記所定のトリガ信号が入力された際、ストッパ部３３による棒状部材３０の他端部３０ｂの係止を解除する（すなわち前記第一係止部の係止を解除する）解除制御手段を備える。
解除制御手段は、前記所定のトリガ信号が入力された際にロッド３６ａを駆動するソレノイド３６を有する。ソレノイド３６はアタッチメント４２を介して本体２０に取り付けられる。ロッド３６ａはストッパ部３３に連繋され、ストッパ部３３は、ロッド３６ａが駆動することで、前記係止位置と前記解除位置とに選択的に位置するよう、回動制御される。
【００７０】
解除制御手段によりストッパ部３３による棒状部材３０の他端部３０ｂの係止が解除されると、コイルスプリング２２の付勢力により、駆動部材２４がエアボンベ１８ａに向かって駆動し、それに伴って、図１６に示すように、棒状部材３０は、前記回転モーメントにより一端面３０ａの凸部３１との当接部を中心に回転動作し（図１６の点線部）、最終的には凸部３１から外れて開口部２０ｂｄ内に引き込まれる。
図１４に示すように、このときの棒状部材３０の回転移動の軌道を安定させるように、本体２０には、棒状部材３０の回転軌道を案内する案内部としての溝部２０ｇが設けられている。溝部２０ｇは、棒状部材３０の回転起動が駆動部材２４の駆動方向と平行な平面内となるよう、当該駆動方向と平行な平面に沿って形成される。
【００７１】
また、エアボンベ開封装置１８ｂは、前記第一係止部の係止が解除されたことによる駆動部材２４の、エアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かう駆動を、針２６が端面１８ａａの外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部を備える。第二係止部は、孔部２０ｂの、内径が駆動部材２４の径よりも小径に形成された小径部２０ｂｂ（図１５参照）により構成される。
すなわち、本体２０の孔部２０ｂには、駆動部材２４よりもエアボンベ１８ａ側に、駆動部材２４の径よりも小径の小径部２０ｂｂが形成されているから、駆動部材２４の、エアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かう駆動は、駆動部材２４が配設されたばね室２０ｂｃと小径部２０ｂｂとの間の段差２０ｅにより係止される（図１６参照）。
【００７２】
また、駆動部材２４は、前記第二係止部により係止されて前記所定位置にあるとき、小径部２０ｂｂを密閉して、ばね室２０ｂｃと流体導入部２０ｂａとの間の流路を塞ぐ（図１６参照）。
本体２０には、小径部２０ｂｂよりもメスねじ部２０ａ側において孔部２０ｂの流体導入部２０ｂａと本体２０の外側面とを結ぶ連通孔２０ｆが、エアボンベ１８ａから流出するエアの流路として形成されている。連通孔２０ｆは、チューブ６ａ，６ｂに連通され、エアボンベ１８ａから吹き出したエアは、連通孔２０ｆおよびチューブ６ａ，６ｂを介してエアバッグ４ａ，４ｂ内へ導入される。
【００７３】
続いて、エアボンベ開封装置１８ｂにエアボンベ１８ａを開封可能な状態に取り付けるエアボンベ開封装置の初期設定方法の実施の形態を説明する。
【００７４】
エアボンベ開封装置の初期設定方法では、初期設定用治具３８を用いる。図１７は、初期設定用治具３８の外観図である。初期設定用治具３８には、その一端側に、エアボンベ開封装置１８ｂの本体２０のメスねじ部２０ａに螺合可能なオスねじ部３８ａが設けられる。また、初期設定用治具３８には、オスねじ部３８ａをメスねじ部２０ａに螺合させるべくユーザーが回転操作可能なハンドル部３８ｂが設けられる。ハンドル部３８ｂは、オスねじ部３８ａと同軸に設けられ、オスねじ部３８ａより大径な円柱状に形成される。さらに、初期設定用治具３８には、オスねじ部３８ａをメスねじ部２０ａに螺合させた際に、孔部２０ｂ内の駆動部材２４に当接する延出部３８ｃが設けられる。
【００７５】
図１８は、初期設定用治具３８を用いてエアボンベ開封装置１８ｂの初期設定を行っている際の説明図である。
ユーザーは、駆動部材２４が前記所定位置にある状態（図１６参照）から、初期設定用治具３８のオスねじ部３８ａをエアボンベ開封装置１８ｂの本体２０のメスねじ部２０ａに螺合させてハンドル部３８ｂを回転させることで、駆動部材２４を、延出部３８ｃで押してコイルスプリング２２の付勢力に抗して前記所定位置より移動させる（図１８参照）。なお、延出部３８ｃは、針２６を避けて駆動部材２４に当接するよう、針２６が内部に進入可能な筒状（例えば円筒状）に設けられている。
【００７６】
続いて、ユーザーは、前記第一係止部により駆動部材２４の移動を係止するよう設定を行う。
以下、具体的に説明する。前工程において、駆動部材２４がコイルスプリング２２の付勢力に抗してエアボンベ１８ａの取り付けられるメスねじ部２０ａから離間する方向に移動されたことで、棒状部材３０は開口部２０ｂｄから本体２０外に露出可能となる。ユーザーは、棒状部材３０の一端面３０ａの、ワイヤ２８の取り付け位置から径方向にずれた一部を、凸部３１に当接させ、さらに、棒状部材３０の他端部３０ｂを、ストッパ部３３を係止位置に移動させることでストッパ部３３により係止させる。
【００７７】
続いてユーザーは、ハンドル部３８ｂを反対方向に回転させて初期設定用治具３８を本体２０のメスねじ部２０ａから取り外し、初期設定用治具３８に替えてメスねじ部２０ａに、エアボンベ１８ａ端部の外周面に形成されたねじ部を螺合させることで、エアボンベ開封装置１８ｂにエアボンベ１８ａを取り付ける。
【００７８】
このエアボンベ開封装置の初期設定方法による初期設定が完了した後に、転倒推知装置Ａから前記所定のトリガ信号が出力されると、ソレノイド３６が駆動してストッパ部３３を前記解除位置に回動駆動し、棒状部材３０の他端部３０ｂの係止が解除される。これにより、駆動部材２４がコイルスプリング２２の付勢力によりエアボンベ１８ａに向かって駆動し、針２６がエアボンベ１８ａの端面１８ａａの外壁を貫通し、エアボンベ１８ａが開封される。
【００７９】
エアボンベ１８ａが開封されると、エアボンベ１８ａ内のエアは針２６の側面に形成された溝部を通じてエアボンベ１８ａ外に流出し、本体２０内の流体導入部２０ｂａおよび連通孔２０ｆを通じてチューブ６ａ，６ｂに流入し、エアバッグ４ａ，４ｂ内に導入されてエアバッグ４ａ，４ｂが展開する。
【００８０】
その後、ユーザーは必要に応じて前記エアボンベ開封装置の初期設定方法により、エアボンベ開封装置１８ｂにエアボンベ１８ａを再設定して、エアボンベ開封装置１８ｂを繰り返し利用することができる。
【００８１】
本実施の形態に係るエアボンベ開封装置１８ｂによれば、エアボンベ１８ａの開封後も駆動部材２４が前記第二係止部により孔部２０ｂ内に係止されるから、駆動部材２４をコイルスプリング２２の付勢力に抗して押し込むことで再利用することができる。
特に、初期設定用治具３８を用いた前記エアボンベ開封装置の初期設定方法によれば、簡単にエアボンベ開封装置１８ｂの初期設定方法を行うことができる。
【００８２】
また、エアボンベ開封装置１８ｂによれば、コイルスプリング２２の付勢力に抗して、凸部３１により棒状部材３０の一端面３０ａを係止するとともに、ストッパ部３３により棒状部材３０の他端部３０ｂに生じる回転モーメントを係止するから、てこの原理によって、ストッパ部３３により係止する力を弱く設定することができる。したがって、解除制御手段としてのソレノイド３６に、駆動力の弱いものを採用できるから、ソレノイド３６を小型かつ軽量に構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係るエアバッグ式プロテクタ（転倒用プロテクタ）の説明図である。
【図２】本発明に係るエアバッグ式プロテクタ（転倒用プロテクタ）を人の腰回りおよび臀部回りに着けた状態を示し、（ａ）は、その正面説明図であり、（ｂ）は、Ｘ−Ｘ断面説明図である。
【図３】制御ユニットＵおよびそれに含まれる転倒推知装置Ａの構成を示すブロック図である。
【図４】人の体幹の前後方向の軸（ｘ軸）、左右方向の軸（ｙ軸）、上下方向の軸（ｚ軸）の説明図である。
【図５】カルマンフィルタの原理を示す式を表す図である。
【図６】横軸加速度センサによる傾斜角度θACCの求め方の説明図である。
【図７】転倒推知手段の処理を表すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図９】（ａ）は、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１０】（ａ）は、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１１】（ａ）は、人が歩行動作をした際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１２】（ａ）は、人が階段の上り動作をした際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１３】（ａ）は、人が椅子への着席動作をした際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１４】本発明に係るボンベ開封装置（エアボンベ開封装置）の外観図である。
【図１５】本発明に係るボンベ開封装置（エアボンベ開封装置）の断面説明図である。
【図１６】本発明に係るボンベ開封装置（エアボンベ開封装置）の断面説明図である。
【図１７】初期設定用治具の外観図である。
【図１８】本発明に係るボンベ開封装置の初期設定方法の説明図である。
【図１９】従来のボンベ開封装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
Ｐ 転倒用プロテクタ（エアバッグ式プロテクタ）
Ａ 転倒推知装置
Ｕ 制御ユニット
２ 布体
４ａ，４ｂ エアバッグ
８ａ，８ｂ 感圧センサ
１０ 角速度センサ
１２ 横軸加速度センサ
１４ 縦軸加速度センサ
１６ 制御部
１６ａ 角速度検知手段
１６ｂ 傾斜角度検知手段
１６ｃ 重力方向加速度検知手段
１６ｄ 転倒推知手段
１８ エアバッグ展開手段
１８ａ エアボンベ（ボンベ）
１８ｂ エアボンベ開封装置（ボンベ開封装置）
２０ エアボンベ開封装置の本体
２０ａ メスねじ部
２０ｂ 孔部
２０ｂｂ 小径部（第二係止部）
２０ｆ 連通孔
２０ｇ 溝部（案内部）
２２ コイルスプリング（付勢部材）
２４ 駆動部材
２６ 針
２８ ワイヤ（第一係止部）
３０ 棒状部材（第一係止部）
３０ａ 棒状部材の一端面
３０ｂ 棒状部材の他端部
３１ 凸部（第一係止部）
３３ ストッパ部（第一係止部）
３６ ソレノイド（解除制御手段）
３８ 初期設定用治具
３８ａ オスねじ部
３８ｂ ハンドル部
３８ｃ 延出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が封入されたボンベを開封するボンベ開封装置、そのボンベ開封装置を用いた、身体の所定部位の損傷を防止するエアバッグ式プロテクタ、および、そのボンベ開封装置の初期設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が転倒した際に、骨折等の損傷を負ってしまう場合がある。特に高齢者や骨粗しょう症患者においては、若年の健常者に比較して骨の強度が弱くなっており、転倒したときに臀部の側部を地面や床に打って大腿骨頚部を骨折することが多い。特に高齢者が大腿骨頚部を骨折すると、統計上、寝たきり状態や認知症（痴呆症）になることが多いことが知られている。
【０００３】
そこで、転倒時に大腿骨頚部等を骨折しないよう、従来、衝撃吸収パッドを装着したパンツ等の衣類が用いられている。このような衝撃吸収パッド付き衣類が、特許文献１に開示されている。
特許文献１には、転倒時に打つことの多い身体の所定部位（例えば大腿骨頚部近傍の臀部）の対応位置に、衝撃吸収パッドを配設した、パンツ、ズボン下、アンダーシャツ等の衝撃吸収パッド付き衣類が記載されている。
【０００４】
しかしながら、衝撃吸収パッドが装着された衣類では、強い衝撃に対しては衝撃吸収効果が不十分であるという問題があり、また、衝撃吸収性を高めるべく衝撃吸収パッドを厚く形成した場合には、衝撃吸収パッドの対応部位（関節等）の動きを妨げてしまうといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、エアバッグ式のプロテクタを用いることが考えられている。
特許文献２には、不測事故の発生を感知するセンサ（生理的センサおよび物理的センサ）と、センサからの信号に応じて開封されるガスボンベと、ガスボンベが開封された際にガスボンベ内のガスが流入して展開する防護袋（エアバッグ）とを備える防護装置（エアバッグ式プロテクタ）が記載されている。
このようなエアバッグ式のプロテクタによれば、従来の衝撃吸収パッドを備えたプロテクタと比較し、強い衝撃をも好適に吸収して身体の損傷を防げるとともに、バッグが萎んだ状態のときには、身体の対応部位（関節等）の動きを妨げるといった問題もないというメリットがある。
【０００６】
さて、特許文献２には、ガスボンベを開封するための機構（装置）についても記載されている。
特許文献２に記載されたガスボンベの開封機構（装置）の一つを、図１９（ａ），（ｂ）に示す。ガスボンベ２９のカバーリング３２にはスプリング３７が収納されている。また、カバーリング３２の側外壁には小型のソレノイド１７が固定されており、ソレノイド１７のロッド１７ａは上記リング３２の側壁にあけられた貫通孔３２ｂを貫通して配置されている。スプリング３７の先端部には円板３９が設けられ、常時伸長状態にあるソレノイド１７のロッド１７ａが、スプリング３７を圧縮した状態にして円板３９を掣肘（ストップ）している。円板３９の中央にはパイプ４０が固定されており、パイプの先端４０ａは斜めにカットされて鋭利に形成されている。
【０００７】
そして、前記センサが不測事故の発生を監視した際、制御部（コントローラー）が信号（弁開放信号）をソレノイド１７に入力すると、図１９（ｃ）に示すように、ロッド１７ａを退入する。すると、円板３９の掣肘が解除され、圧縮状態で保持されているスプリング３７が伸長して円板３９を下方に移動し、パイプ４０がその鋭利な先端４０ａにて蓋４１を突き破る。これにより、ガスボンベ２９内の圧縮ガスは、パイプ４０から外部に放出され、連通孔３２ａを通って防護袋内に供給される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３００４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５２１１３号公報（第９図、段落００３４−００３５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、身体の保護に用いるエアバッグを展開させるためには、ボンベの内部の気圧はある程度高いことが求められる。例えば、通常、内部の気圧が６０気圧程度のボンベが用いられる。そして、この程度の内部気圧を安全に保持するために、ボンベの外壁は、一般的に０．５ｍｍ厚程度の鉄板等が用いられる。そして、特許文献２に記載されたようなガスボンベの開封装置により、このようなボンベの外壁を、先鋭状の針やパイプで打ち破るためには、スプリング等の付勢部材により、数十ｋｇＦの力を発生させる必要がある。
【００１０】
特許文献２記載のガスボンベの開封装置は、一度開封動作を行うと、前述の様な強い付勢力を有するスプリングを再度縮めて新たなボンベを再設定することが困難であるため、ガスボンベとその開封装置とをともに廃棄して新たなものに交換する必要があり、非経済的であるという課題がある。
【００１１】
また、特許文献２記載のガスボンベの開封装置においては、ソレノイド１７のロッド１７ａによりスプリング３７により生じる数十ｋｇＦの力を受けており、ソレノイド１７のロッド１７ａを、カバーリング３２から抜く方向に移動させることにより、スプリング３７を開放している。
【００１２】
しかしながら、この機構では、スプリング３７による強い付勢力がそのままロッド１７ａに掛かるため、ロッド１７ａと円板３９との間の摩擦力が非常に大きく、ソレノイド１７によるロッド１７ａの駆動に非常に大きな力が必要となる。したがって、小型のソレノイド１７を用いることができず、ボンベの開封装置の大型化および高重量化が避けられないという課題がある。特に、高齢者等の転倒時の骨折等を防ぐためにエアバッグ式のプロテクタを用いる場合、小型かつ軽量なものが求められる。
【００１３】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その主たる目的は、一度ボンベを開封した後にも新たなボンベを取り付けて再利用可能なボンベ開封装置、それを用いたエアバッグ式プロテクタ、およびそのボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法を提供することにある。
また、その副たる目的は、小型かつ軽量に構成可能なボンベ開封装置、およびそれを用いたエアバッグ式プロテクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明に係るボンベ開封装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、流体が封入されたボンベを取り付けるための、ボンベの端部の外周面に形成されたねじ部に螺合可能なメスねじ部が、一端側に設けられるとともに、メスねじ部の奥方に延びる孔部が形成された本体と、前記孔部内に配設され、前記本体に設けられた付勢部材により、前記メスねじ部に取り付けられたボンベの端面に向かうよう付勢された駆動部材と、該駆動部材に、先端が前記ボンベの端面に向かうよう取り付けられた針と、該針が前記ボンベの端面から離間した位置で、前記付勢部材の付勢力による前記駆動部材の移動を係止する第一係止部と、所定のトリガ信号が入力された際、前記第一係止部の係止を解除することで、前記駆動部材を前記付勢部材の付勢力により駆動させ、前記針を前記ボンベの端面の外壁に貫通させて、ボンベを開封する解除制御手段と、前記第一係止部の係止が解除されたことによる前記駆動部材の前記ボンベの端面に向かう駆動を、前記針が前記外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部とを備えることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封後も駆動部材が第二係止部により孔部内に係止されるから、駆動部材を付勢部材の付勢力に抗して押し込むことでボンベ開封装置を再利用することができる。
【００１５】
さらに、前記第二係止部は、前記孔部の内径が前記駆動部材の径よりも小径に形成された小径部により構成され、前記駆動部材は、前記所定位置にあるとき、前記小径部を密閉するよう設けられ、前記本体には、前記小径部よりも前記メスねじ部側において前記孔部と外側面とを結ぶ連通孔が、ボンベから流出する流体の流路として形成されていることを特徴とする。
これによれば、ボンベから流出する流体の流路をシンプルな機構で実現できるとともに、本体内のスペースを有効に活用して、ボンベ開封装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【００１６】
また、前記針には、前記ボンベの外壁に貫通した際にボンベ内の流体をボンベ外に導くための、少なくとも側面に開口する流路が形成されていることを特徴とする。
これによれば、ボンベの外壁に針が刺さったままの状態で、好適に流体をボンベ外に流出させることができる。
【００１７】
また、前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、前記第一係止部は、前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、一端面に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、前記本体の外面に形成され、前記棒状部材の前記一端面の、前記ワイヤの取り付け位置から径方向にずれた一部に当接して、前記付勢部材の付勢力による棒状部材の該一端の移動を係止する凸部と、前記棒状部材の一端面の前記一部が前記凸部で係止されていることで前記付勢部材の付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、前記解除制御手段は、前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする。
これによれば、付勢部材の付勢力に抗して、凸部により棒状部材の前記一端面を係止するとともに、ストッパ部により前記他端部に生じる回転モーメントを係止するから、てこの原理によって、ストッパ部により係止する力を弱く設定することができる。したがって、解除制御手段は、駆動力の弱いものを採用できるから、解除制御手段を小型かつ軽量に構成することが可能となる。
【００１８】
さらに、前記凸部は、前記孔部の開口縁部に形成されていることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封装置の機構をシンプルに構成することができる。
【００１９】
また、前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、前記第一係止部は、前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、一端に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、該棒状部材の一端を前記孔部の開口縁部に当接させ、前記付勢部材の付勢力による前記ワイヤの付勢方向に対して９０°以上回転させた状態で、該付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、前記解除制御手段は、前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする。
これによれば、付勢部材の付勢力に抗して、孔部の開口縁部で棒状部材の前記一端を係止するとともに、ストッパ部により前記他端部に生じる回転モーメントを係止するから、てこの原理によって、ストッパ部により係止する力を弱く設定することができる。したがって、解除制御手段は、駆動力の弱いものを採用できるから、解除制御手段を小型かつ軽量に構成することが可能となる。
【００２０】
また、前記解除制御手段は、前記ストッパ部を駆動するソレノイドを有することを特徴とする。
これによれば、小型かつ軽量なソレノイドを採用できる。
【００２１】
また、前記本体には、前記ストッパ部による前記棒状部材の係止が解除された際に、前記回転モーメントによる棒状部材の回転軌道を案内する案内部が設けられていることを特徴とする。
これによれば、ストッパ部を解除した際の棒状部材の運動をスムーズにすることができる。
【００２２】
また、前記付勢部材は、前記孔部内に、孔部と同軸に、一端が前記駆動部材に当接して配設されたコイルスプリングであり、前記ワイヤは、前記コイルスプリング内を通過して設けられていることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封装置の機構をシンプルに構成するとともに本体内のスペースを有効に活用して、ボンベ開封装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【００２３】
また、本願発明に係るエアバッグ式プロテクタは、上記課題を解決するために以下の構成を備える。すなわち、身体の所定部位の損傷を防止するエアバッグ式プロテクタにおいて、請求項１〜８のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置と、該ボンベ開封装置に取り付けられたエアボンベと、前記ボンベ開封装置により開封された前記エアボンベから流出する流体が流入するよう設けられ、前記所定部位、または該所定部位の近傍に取り付け可能に設けられたエアバッグと、前記ボンベ開封装置の前記解除制御手段に対し前記所定のトリガ信号を出力するトリガ出力手段とを備えることを特徴とする。
これによれば、ボンベ開封後も駆動部材が第二係止部により孔部内に係止されるから、駆動部材を付勢部材の付勢力に抗して押し込むことでボンベ開封装置を再利用することができる。
【００２４】
さらに、前記トリガ出力手段は、人が転倒することを推知する転倒推知手段を有し、該転倒推知手段により人の転倒を推知した際に前記解除制御手段に対し前記トリガ信号を出力することを特徴とする。
【００２５】
また、本願発明に係るボンベ開封装置の初期設定方法は、上記課題を解決するために以下の構成を備える。すなわち、請求項１〜８のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法であって、前記メスねじ部に螺合可能なオスねじ部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させるべくユーザーが回転操作可能なハンドル部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させた際に前記孔部内の前記駆動部材に当接する延出部とを備えた初期設定用治具を用い、前記駆動部材が前記所定位置にある状態から、前記初期設定用治具の前記オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させて前記ハンドル部を回転させることで、駆動部材を、前記延出部で押して前記付勢部材の付勢力に抗して前記所定位置より移動させ、前記第一係止部により前記駆動部材の移動を係止し、前記ハンドル部を回転させて前記初期設定用治具を前記メスねじ部から取り外し、前記メスねじ部にボンベ端部の外周面に形成されたねじ部を螺合させることで、前記ボンベ開封装置にボンベを取り付けることを特徴とする。
これによれば、初期設定用治具を用いて、その延出部により前記第二係止部に係止されている駆動部材を押して付勢部材の付勢力に抗して移動させ、第一係止部により駆動部材の移動を係止することで、ボンベ開封装置を、ボンベを開封可能な状態に初期設定（再設定）することができる。
【００２６】
さらに、前記初期設定用治具の前記延出部は、前記針を避けて前記駆動部材に当接するよう、針が内部に進入可能な筒状に設けられていることを特徴とする。
これによれば、延出部を、針を避けて駆動部材に当接させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るボンベ開封装置、エアバッグ式プロテクタ、およびボンベ開封装置の初期設定方法によれば、一度ボンベを開封した後にも新たなボンベを取り付けて再利用することができる。
また、本発明に係るボンベ開封装置およびエアバッグ式プロテクタは、小型かつ軽量に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本願発明に係るボンベ開封装置、エアバッグ式プロテクタ、およびボンベ開封装置の初期設定方法を実施するための最良の形態を説明する。
【００２９】
図１は、ボンベ開封装置を備えたエアバッグ式プロテクタの実施の形態としての転倒用プロテクタＰの説明図である。
転倒用プロテクタＰは、人の腰回りおよび臀部回りに着脱可能に設けられた長方形状の布体２を備える。布体２は、その一長辺の縁部に、伸縮性を有する材料であるゴムにより構成されたベルト部２ａを有する（図１は、ベルト部２ａを伸ばした状態を示している）。また、布体２は、その両短辺の縁部に、互いにくっつき合うマジック部２ｂ，２ｃを有する。
【００３０】
図２は、転倒用プロテクタＰを人の腰回りおよび臀部回りに着けた状態を示し、（ａ）は、その正面説明図であり、（ｂ）は、Ｘ−Ｘ断面説明図である。転倒用プロテクタＰは、布体２を人の腰回りおよび臀部回りを覆うように巻いて、マジック部２ｂ，２ｃ（図１参照）同士を貼り合わせることで、人の腰回りおよび臀部回りに取り付けることができる。この際、ゴムから成るベルト部２ａの伸縮性により、転倒用プロテクタＰ（布体２）は腰回りおよび臀部回りに保持される。
【００３１】
布体２上には、２つのエアバッグ４ａ，４ｂが取り付けられている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、エアバッグ４ａ，４ｂは、人が布体２を着けた際に、大腿骨頚部Ｂ近傍の臀部、すなわち臀部の側面がわに位置するよう、布体２上に配設されている。
エアバッグ４ａ，４ｂは、特に限定されないが、それぞれ容積が２００〜３００ｍｌ程度のものを採用するとよい。なお、エアバッグの容積は、使用者の体格に応じて、体重が重いほど大きい容積のエアバッグを採用するようにするとよい。
【００３２】
さらに、布体２上には、制御ユニットＵが取り付けられている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、制御ユニットＵは、人が布体２を着けた際に、腹部の臍の位置またはその近傍に位置するよう、布体２上に配設されている。
制御ユニットＵは、後述する転倒推知装置Ａと、エアバッグ４ａ，４ｂ内にエアを吹き込ませてエアバッグ４ａ，４ｂを展開させるための後述するエアバッグ展開手段１８とを有する。
転倒推知装置Ａは、布体２上に設けられ、布体２が人に取り付けられることで人の体幹に取り付けられる。すなわち、布体２は、転倒推知装置Ａを人の体幹に取り付けるための取り付け手段を成している（兼ねている）。
またさらに、布体２上には、エアバッグ展開手段１８のエアボンベ１８ａ（後述）から吹き出すエアを各エアバッグ４ａ，４ｂ内へ導くチューブ６ａ，６ｂが設けられている。
【００３３】
また、布体２上には、感圧センサ８ａ，８ｂが設けられている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、感圧センサ８ａ，８ｂは、人が布体２を着けた際に臀部に位置するよう、布体２上に配設されている。感圧センサ８ａ，８ｂは、薄膜状に設けられ、その少なくとも一部に、面に垂直な方向の押圧力が掛かったことを検出するセンサであり、例えば人が座ったり寝転がったりしたこと等により、臀部に押圧力が掛かったことを検出するために設けられている。
感圧センサ８ａ，８ｂは、制御ユニットＵの転倒推知装置Ａに接続され、臀部に押圧力が掛かった際に、転倒推知装置Ａに対し信号を出力する。
感圧センサ８ａ，８ｂは、特に限定されないが、厚さ０．２ｍｍ程度の薄膜感圧センサを採用するとよい。
【００３４】
次に、制御ユニットＵの構成について説明する。
図３は、制御ユニットＵおよびそれに含まれる転倒推知装置Ａの構成を示すブロック図である。
図３に示すように、制御ユニットＵは、転倒推知装置Ａと、流体が封入されたボンベとしてのエアが封入されたエアボンベ１８ａ、およびボンベ開封装置としてのエアボンベ開封装置１８ｂから成るエアバッグ展開手段１８とを有する。
【００３５】
転倒推知装置Ａは、人の体幹の前後方向の軸の軸周りの角速度を検出可能に設けられた角速度センサ１０と、前記体幹の左右方向の加速度を検出可能に設けられた横軸加速度センサ１２と、前記体幹の上下方向の加速度を検出可能に設けられた縦軸加速度センサ１４と、ＣＰＵやメモリ等を有し、ＣＰＵによりＲＯＭに記録されたファームウェアプログラムを実行することにより、各種の機能を実現する制御部１６とを備える。
【００３６】
なお、「人の体幹の前後方向の軸」とは、図４中のｘ軸のことであり、言い換えれば、体幹の正面が向かう方向の軸のことである。また、「人の体幹の左右方向の軸」とは、図４中のｙ軸のことであり、「人の体幹の上下方向の軸」とは、図４中のｚ軸のことである。
すなわち、制御ユニットＵが取り付けられる人の腹部の臍の位置を原点とする体幹の前後方向、左右方向、上下方向にそれぞれ対応するｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３軸を想定し、角速度センサ１０はｘ軸の軸周りの角速度を検出可能なように、制御ユニットＵ（転倒推知装置Ａ）内に位置決めされて配設されている。同様に、横軸加速度センサ１２はｙ軸の、縦軸加速度センサ１４はｚ軸の、それぞれ加速度を検出可能なように、制御ユニットＵ（転倒推知装置Ａ）内に位置決めされて配設されている。
【００３７】
制御部１６は、ＲＯＭに記録されたファームウェアプログラムを実行することにより、角速度検知手段１６ａ、傾斜角度検知手段１６ｂ、重力方向加速度検知手段１６ｃ、および転倒推知手段１６ｄを実現可能に設けられる。
【００３８】
角速度検知手段１６ａは、角速度センサ１０の検出値に基づいて、体幹の前後方向の軸（ｘ軸）の軸周りにおける、体幹の運動の角速度を検知する。
【００３９】
傾斜角度検知手段１６ｂは、角速度検知手段１６ａにより検知された前記体幹の角速度と、横軸加速度センサ１２により検出された前記体幹の左右方向の加速度とに基づいて、公知のカルマンフィルタ処理を実行して、前記体幹の傾斜角度を算出して検知する。
図５はカルマンフィルタの原理を表す式であり、この式に基づいて体幹の傾斜角度θestが求められる。なお、傾斜角度検知手段１６ｂが実行するカルマンフィルタ処理は、図５で表された数式に基づく演算をそのままソフトウェア的に実現するものであるから、具体的な処理アルゴリズムについては説明を省略する。
【００４０】
なお、図５中のθACCは、横軸加速度センサ１２で検出された左右方向加速度Ａyに基づいて、θACC= sin-1 (Ay/g) （gは重力加速度）の計算によって算出される値である。すなわち、図６に示すように、体幹が、直立状態から、体幹の前後方向の軸（ｘ軸）の軸周りのみで傾斜した場合、横軸加速度センサ１２は、その傾斜角度θACCに応じた加速度Ay = g・sinθACCを検出することになる。θACCは、この式で表される傾斜角度を示すものである（なお、実際には、体幹はｘ軸の軸周りのみで傾斜するとは限らないため、このθACCをもって体幹のｘ軸の軸周りの傾斜角度とするのは、精度を欠く）。
【００４１】
重力方向加速度検知手段１６ｃは、縦軸加速度センサ１４の検出値に基づいて、体幹の重力方向の加速度を検知する。
【００４２】
転倒推知手段１６ｄは、角速度検知手段１６ａにより検知された体幹の角速度、および傾斜角度検知手段１６ｂにより検知された体幹の傾斜角度が、それぞれ所定の閾値よりも大きく、なおかつ、重力方向加速度検知手段１６ｃにより検知された体幹の重力方向の加速度が所定の閾値よりも小さく、さらになおかつ、感圧センサ８ａ，８ｂが前記臀部への押圧を検出していないとき、エアバッグ展開手段１８（エアボンベ開封装置１８ｂ）に対して所定のトリガ信号を出力する。
好適には、前記体幹の角速度の所定の閾値は、毎秒５０°、前記体幹の傾斜角度の所定の閾値は、１５°、前記体幹の重力方向の加速度の所定の閾値は、８．８２ｍ／ｓ2に設定するとよい。
【００４３】
転倒推知手段１６ｄの処理を図７のフローチャートを用いて説明する。
転倒推知手段１６ｄは、転倒推知装置Ａの電源が投入されて制御部１６による所定の初期化処理が終了すると実行され、図７のフローチャートで表される所定の処理を行う。
【００４４】
転倒推知手段１６ｄは、まず、前述した角速度検知手段１６ａが検出した角速度ωgyroを取得する（ステップＳ１）。同様に、転倒推知手段１６ｄは、傾斜角度検知手段１６ｂが検出した傾斜角度θestを取得する（ステップＳ２）。さらに、転倒推知手段１６ｄは、重力方向加速度検知手段１６ｃが検出した重力方向加速度Ａzを取得する（ステップＳ３）。
なお、これらステップＳ１〜Ｓ３の処理は、特に限定されるものではないが、例えば、角速度検知手段１６ａ、傾斜角度検知手段１６ｂ、重力方向加速度検知手段１６ｃの処理をサブルーチン化して転倒推知手段１６ｄが呼び出すよう構成してもよいし、または、角速度ωgyro、傾斜角度θest、重力方向加速度Ａzの各値をメモリの所定領域に随時記憶させ、それを転倒推知手段１６ｄが参照するよう構成してもよい。
【００４５】
続いて、転倒推知手段１６ｄは、角速度ωgyro、傾斜角度θestの各値が所定の閾値（それぞれ、毎秒５０°，１５°）より大きく、なおかつ、重力方向加速度Ａzの値が所定の閾値（８．８２ｍ／ｓ2）より小さいか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４の判定で、これらの値のうち少なくとも一つでも前記条件を満たさないものがあれば（図７中のステップＳ４の"ＮＯ"）、転倒推知手段１６ｄは前記ステップＳ１〜Ｓ４の処理を再び繰り返して実行する。
また、ステップＳ４の判定で、全ての値が前記条件を満たした場合には（図７中のステップＳ４の"ＹＥＳ"）、感圧センサ８ａ，８ｂのいずれかが、臀部の押圧を感知しているか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の判定で、感圧センサ８ａ，８ｂが押圧を感知していれば、転倒推知手段１６ｄは前記ステップＳ１〜Ｓ５（もしくはＳ１〜Ｓ４）の処理を再び繰り返して実行する。
また、ステップＳ５の判定で、感圧センサ８ａ，８ｂが押圧を感知していない場合には、転倒推知手段１６ｄは、エアバッグ展開手段１８（エアボンベ開封装置１８ｂ）へ前記所定のトリガ信号の出力を行う（ステップＳ６）。
すなわち、転倒推知手段１６ｄは、ステップＳ６に係るエアバッグ展開手段１８（エアボンベ開封装置１８ｂ）へのトリガ信号出力の処理を行わない限り、ステップＳ１〜Ｓ４もしくはステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返し、角速度ωgyro、傾斜角度θest、重力方向加速度Ａzを常時監視するポーリング状態となっている。
【００４６】
エアボンベ開封装置１８ｂは、転倒推知手段１６ｄから前記所定のトリガ信号を受けると、エアボンベ１８ａを開封することで、チューブ６ａ，６ｂを介してエアボンベ１８ａ内のエアをエアバッグ４ａ，４ｂ内に導入してエアバッグ４ａ，４ｂを展開させる。
【００４７】
次に、本転倒推知装置Ａによって、転倒を的確に推知できるとともに、日常動作を転倒と誤推知することがほとんどないことを、実験データに基づいて説明する。
【００４８】
図８は、本転倒推知装置Ａにより検出された、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフ（図８（ａ））と、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフ（図８（ｂ））である。
図８（ａ），（ｂ）のグラフの縦軸は、前記軸周りにおける体幹の傾斜角度および体幹の角速度をそれぞれ表しているが、便宜上、プラスの値は被験者からみて右回り、マイナスの値は被験者からみて左回りの方向の傾斜角度および各速度を、それぞれ表している。なお、本グラフにおいては、便宜上、右回り方向の値と左回り方向の値をそれぞれ正と負の値で表しているが、本願特許請求の範囲および詳細な説明における各閾値は、それぞれ傾斜角度および角速度の絶対値により表現されている。
【００４９】
図８のグラフでは、時間軸（横軸）上の６．９３ｓの時点あたりで人がバランスを崩し、７．２０ｓの時点あたりで、前記体幹のｘ軸周りの傾斜角度と角速度との両者が、それぞれ１５°と毎秒５０°を超えている。このケースでは、身体が地面に接地する時点は、７．４９ｓあたりであり、前記閾値を超えることにより転倒推知手段１６ｄが転倒を推知してエアバッグ展開手段１８を起動してから、身体が接地するまでに、２９０ｍｓ程度の時間がある。
本実施の形態に係る２００〜３００ｍｌ程度のエアバッグ４ａ，４ｂの展開を完了するには、エアボンベの開封から約２００ｍｓ程度掛かるところ、このケースでは、身体が接地するまでにエアバッグ４ａ，４ｂを展開することが可能である。
【００５０】
図９は、図８とは別人の転倒時のケースを示した同様のグラフであるが、この場合も、５．７４ｓあたりの時点で転倒を推知でき、接地までに３３０ｍｓ程度の時間があり、接地前にエアバッグ４ａ，４ｂを展開することができることが分かる。
【００５１】
さて、図８と同じ実験データを用い、前記傾斜角度と前記角速度との前記所定の閾値を、それぞれ２２°と毎秒６２°とした場合について考察する。この場合、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、転倒の推知時点は７．３４ｓあたりとなり、接地までに１５０ｍｓ程度の余裕しかなく、エアバッグ４ａ，４ｂの展開が間に合わなくなることが分かる。
【００５２】
本願発明者らは、鋭意実験を重ねた結果、前記傾斜角度の閾値は２０°以下、前記各速度の閾値は毎秒６０°以下に設定すれば、転倒の推知から身体が接地するまでに、約２００ｍｓ以上の、エアバッグ４ａ，４ｂを展開するのに十分な時間を確保できることを確認した。
【００５３】
さて、前述の通り前記傾斜角度の閾値は２０°以下、前記各速度の閾値は毎秒６０°以下に設定すべきであることが明らかとなったが、これらの閾値をあまりに低く設定すると、転倒以外の日常動作でも転倒であると誤推知してしまう場合が出る。したがって、以下、各閾値の好適な下限値について考察する。
【００５４】
図１１、図１２、図１３は、日常動作として、それぞれ、歩行動作、階段の上り動作、椅子への着席動作をした時の、前記体幹の傾斜角度および角速度の遷移を、それぞれ傾斜角度検知手段１６ｂおよび角速度検知手段１６ａにより検出したグラフである。
これらのグラフからも読み取れるが、本願発明者らは実験の結果、日常動作では、前記角速度は大きく振れる場合があるものの、体幹の前後方向の軸の軸周りでの前記傾斜角度は、１０°を超えることはほとんどなく、１５°を超えることはさらにほぼ皆無に等しいことを見出した。また、前記角速度に関しては、毎秒４０°以上とすれば、日常動作では傾斜角度と同時にそれぞれ閾値を超えることはほとんどなく、より好適には毎秒５０°程度に設定することが望ましいことを見出した。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、転倒推知手段１６ｄは、転倒を推知する上で、重力方向の加速度も参酌するよう構成したが、これは、重力方向の加速度を参酌しない構成を採用して実験した結果、被験者が一歩毎に足を踏み出す方向を左右に入れ替えるようなジグザグ歩行やＳ字歩行を行った際に、本実施の形態の転倒推知装置Ａが、被験者が転倒したと誤推知するケースがあったためである。すなわち、この誤推知を防ぐために、体幹の重力方向の加速度が、重力加速度ｇよりも小さい所定の閾値よりさらに小さい（すなわち体幹が重力方向に所定の加速度で落下している）ことを、転倒を推知する条件に加えたものである。したがって、このような不自然な動作を転倒と誤推知してしまう特殊なケースを除けば、必ずしも、転倒を推知する上で重力方向の加速度を参酌する構成を採る必要はない。特に本転倒推知装置Ａを、高齢者等の動作がゆっくりで単調である人に適用する場合には、必ずしも重力方向の加速度を参酌する構成は採用しなくともよい。
【００５６】
また、本実施の形態に係る転倒用プロテクタＰおいては、臀部に感圧センサ８ａ，８ｂを設け、これが押圧を感知しているときにはエアバッグ４ａ，４ｂの展開を行わない構成とした。これは、例えば椅子に座った状態から身をよじりながら背もたれにもたれかかる動作や、床に座った状態から身をよじりながら寝転がる動作を行った際に、転倒であると誤推知してしまうことを防ぐものである。この構成も有効であるが、用途条件に応じて取捨選択してよい。
【００５７】
また、本実施の形態においては、角速度検知手段１６ａおよび傾斜角度検知手段１６ｂは、角速度センサ１０および横軸加速度センサ１２を用いて前記体幹の角速度および傾斜角度を検出するよう構成したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、前記体幹の角速度および傾斜角度を検知や算出することができるものであれば、他のセンサを採用してもよい。
【００５８】
また、本実施の形態に係る転倒用プロテクタＰにおいては、大腿骨頚部Ｂの対応位置にエアバッグ４ａ，４ｂを配設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば転倒時に打ちやすい頭部や肘や肩や背中等の他の部位の対応位置に、エアバッグを配設してもよい。
また、布体をパンツやズボン状に構成してもよいし、上半身に装着する場合にはベスト状等に構成してもよい。特に転倒用プロテクタＰを上半身に取り付ける場合には、転倒推知装置や制御ユニットは、曲げ動作等の動きの少ない胸部に位置するよう配設すると、位置ずれを起こしにくく好適である。
【００５９】
本転倒推知装置Ａによれば、人がバランスを崩して転倒に至ることを短時間で推知できるとともに誤推知が少ない。また、体幹の前後方向の軸の軸周りに所定の角速度を持った転倒、すなわち側方への転倒は特に確実に推知できることから、大腿骨頚部の骨折を起こしやすい、臀部側面から地面等に落ちるような転倒は、特に確実に検出することができる（なお、転倒の際にはほとんどの場合、体幹は、その前後方向の軸の軸周りに所定の角速度を持った運動を行うことから、ほとんどの転倒は検知可能である）。さらに、従来のように３軸の角速度センサおよび３軸の加速度センサを採用する構成に比較して、少ないセンサ数で正確な推知を行うことができ、小型かつ軽量に構成することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る転倒用プロテクタＰによれば、人がバランスを崩してから短時間に、かつ日常動作と誤認することなく、転倒（特に臀部側面から地面等に落ちるような転倒）を推知して、エアバッグ４ａ，４ｂの展開をすることができる。
【００６１】
さて、次に、エアボンベ開封装置１８ｂの実施の形態を説明する。
図１４はエアボンベ開封装置１８ｂの外観図であり、図１５はエアボンベ開封装置１８ｂの構成を説明するための断面説明図である。
【００６２】
図１５に示すように、エアボンベ開封装置１８ｂの本体２０の一端２０ｃ側には、エアボンベ１８ａを取り付けるための、エアボンベ１８ａの端部の外周面に形成されたねじ部に螺合可能なメスねじ部２０ａが設けられる。
また、本体２０には、メスねじ部２０ａの奥方に延びて本体２０の他端２０ｄに貫通して開口する孔部２０ｂが形成されている。孔部２０ｂは、メスねじ部２０ａとほぼ同径に連続する流体導入部２０ｂａ、付勢部材としてのコイルスプリング２２が収められるばね室２０ｂｃ、流体導入部２０ｂａとばね室２０ｂｃとの間の小径部２０ｂｂ、および、ばね室２０ｂｃと本体２０の他端２０ｄとを結ぶ開口部２０ｂｄとから成る。
【００６３】
孔部２０ｂのばね室２０ｂｃ内には、円板状の駆動部材２４が設けられる。コイルスプリング２２は、一端が、本体２０の他端２０ｄ側の内壁部に当接し、他端が、駆動部材２４の一面に当接し、駆動部材２４を、メスねじ部２０ａに取り付けられたエアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かうよう付勢する。
コイルスプリング２２は、ばね室２０ｂｃ内に、孔部２０ｂ（ばね室２０ｂｃ）と同軸となるよう配設される。
【００６４】
駆動部材２４には、先端がエアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かう針２６が取り付けられる。針２６の側面には、その長手方向に沿って溝部（図示せず）が形成される。溝部は、針２６がエアボンベ１８ａの端面１８ａａの外壁に貫通した際にエアボンベ１８ａ内のエアをエアボンベ１８ａ外に導くための流路を成す。
【００６５】
エアボンベ開封装置１８ｂは、針２６がエアボンベ１８ａの端面１８ａａから離間した位置で、コイルスプリング２２の付勢力による駆動部材２４の移動を係止する第一係止部を備える。
第一係止部は、図１４および図１５に示すように、ワイヤ２８と、棒状部材３０と、凸部３１と、ストッパ部３３とを有する。
【００６６】
図１５に示すように、ワイヤ２８は、一端が、駆動部材２４のエアボンベ１８ａとの対向面の反対面に取り付けられる。
棒状部材３０は、一端面３０ａにワイヤ２８の他端が取り付けられ、孔部２０ｂの、メスねじ部２０ａ側の反対側の開口部２０ｂｄから本体２０外に出るよう配設される。
凸部３１は、本体２０の外面の、開口部２０ｂｄの縁部に形成される。凸部３１は、棒状部材３０の一端面３０ａの、ワイヤ２８の取り付け位置から径方向にずれた一部に当接して、コイルスプリング２２の付勢力による棒状部材３０の一端の移動を係止する。
ワイヤ２８は、コイルスプリング２２内を通過して設けられる。
【００６７】
図１４に示すように、ストッパ部３３は、棒状部材３０が勘合する爪部３３ａを有し、軸部３３ｂにより本体２０に回動可能に軸支される。ストッパ部３３は、その回動位置が所定位置（以下、係止位置と呼ぶ）にあるときに、棒状部材３０の、一端面３０ａの他端部３０ｂを係止する。詳しくは、ストッパ部３３は、棒状部材３０の一端面３０ａの前記一部が凸部３１で係止されていることでコイルスプリング２２の付勢力により棒状部材３０の他端部３０ｂに生じる回転モーメントに抗して、他端部３０ｂを係止する。また、ストッパ部３３は、棒状部材３０の他端部３０ｂを係止した状態（係止位置にある状態）から、所定方向に回動動作されることで、他端部３０ｂの係止を解除する（この係止を解除するストッパ部３３の位置を、以下、解除位置と呼ぶ）。
【００６８】
なお、本実施の形態に係るエアボンベ開封装置１８ｂにおいては、棒状部材３０の一端面３０ａを凸部３１で係止する構成をとったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１５に示した構成において、凸部３１をなくして、棒状部材３０の一端面３０ａが開口部２０ｂｄの中央部に位置する状態で他端部をストッパ部３３で係止するよう構成してもよい。この構成でも、開口部２０ｂｄの縁部により、棒状部材３０の一端側を支持できるとともに、コイルスプリング２２の付勢力により他端部３０ｂに生じる、その開口部２０ｂｄの縁部を中心とした回転モーメントを、ストッパ部３３により係止することができる。なお、この凸部３１のない構成では、係止状態においてコイルスプリング２２の付勢力により棒状部材３０が孔部２０ｂ内に引き込まれてしまわないよう、コイルスプリング２２の付勢力によるワイヤ２８の付勢方向に対して、棒状部材３０を９０°以上回転させた状態で係止する必要がある。他方、凸部３１のある構成では、棒状部材の３０一端面３０ａが凸部３１に係止されて、棒状部材３０が孔部２０ｂ内に引き込まれてしまうことがないから、この角度を９０°未満にすることもできる。
【００６９】
また、エアボンベ開封装置１８ｂは、前記所定のトリガ信号が入力された際、ストッパ部３３による棒状部材３０の他端部３０ｂの係止を解除する（すなわち前記第一係止部の係止を解除する）解除制御手段を備える。
解除制御手段は、前記所定のトリガ信号が入力された際にロッド３６ａを駆動するソレノイド３６を有する。ソレノイド３６はアタッチメント４２を介して本体２０に取り付けられる。ロッド３６ａはストッパ部３３に連繋され、ストッパ部３３は、ロッド３６ａが駆動することで、前記係止位置と前記解除位置とに選択的に位置するよう、回動制御される。
【００７０】
解除制御手段によりストッパ部３３による棒状部材３０の他端部３０ｂの係止が解除されると、コイルスプリング２２の付勢力により、駆動部材２４がエアボンベ１８ａに向かって駆動し、それに伴って、図１６に示すように、棒状部材３０は、前記回転モーメントにより一端面３０ａの凸部３１との当接部を中心に回転動作し（図１６の点線部）、最終的には凸部３１から外れて開口部２０ｂｄ内に引き込まれる。
図１４に示すように、このときの棒状部材３０の回転移動の軌道を安定させるように、本体２０には、棒状部材３０の回転軌道を案内する案内部としての溝部２０ｇが設けられている。溝部２０ｇは、棒状部材３０の回転起動が駆動部材２４の駆動方向と平行な平面内となるよう、当該駆動方向と平行な平面に沿って形成される。
【００７１】
また、エアボンベ開封装置１８ｂは、前記第一係止部の係止が解除されたことによる駆動部材２４の、エアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かう駆動を、針２６が端面１８ａａの外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部を備える。第二係止部は、孔部２０ｂの、内径が駆動部材２４の径よりも小径に形成された小径部２０ｂｂ（図１５参照）により構成される。
すなわち、本体２０の孔部２０ｂには、駆動部材２４よりもエアボンベ１８ａ側に、駆動部材２４の径よりも小径の小径部２０ｂｂが形成されているから、駆動部材２４の、エアボンベ１８ａの端面１８ａａに向かう駆動は、駆動部材２４が配設されたばね室２０ｂｃと小径部２０ｂｂとの間の段差２０ｅにより係止される（図１６参照）。
【００７２】
また、駆動部材２４は、前記第二係止部により係止されて前記所定位置にあるとき、小径部２０ｂｂを密閉して、ばね室２０ｂｃと流体導入部２０ｂａとの間の流路を塞ぐ（図１６参照）。
本体２０には、小径部２０ｂｂよりもメスねじ部２０ａ側において孔部２０ｂの流体導入部２０ｂａと本体２０の外側面とを結ぶ連通孔２０ｆが、エアボンベ１８ａから流出するエアの流路として形成されている。連通孔２０ｆは、チューブ６ａ，６ｂに連通され、エアボンベ１８ａから吹き出したエアは、連通孔２０ｆおよびチューブ６ａ，６ｂを介してエアバッグ４ａ，４ｂ内へ導入される。
【００７３】
続いて、エアボンベ開封装置１８ｂにエアボンベ１８ａを開封可能な状態に取り付けるエアボンベ開封装置の初期設定方法の実施の形態を説明する。
【００７４】
エアボンベ開封装置の初期設定方法では、初期設定用治具３８を用いる。図１７は、初期設定用治具３８の外観図である。初期設定用治具３８には、その一端側に、エアボンベ開封装置１８ｂの本体２０のメスねじ部２０ａに螺合可能なオスねじ部３８ａが設けられる。また、初期設定用治具３８には、オスねじ部３８ａをメスねじ部２０ａに螺合させるべくユーザーが回転操作可能なハンドル部３８ｂが設けられる。ハンドル部３８ｂは、オスねじ部３８ａと同軸に設けられ、オスねじ部３８ａより大径な円柱状に形成される。さらに、初期設定用治具３８には、オスねじ部３８ａをメスねじ部２０ａに螺合させた際に、孔部２０ｂ内の駆動部材２４に当接する延出部３８ｃが設けられる。
【００７５】
図１８は、初期設定用治具３８を用いてエアボンベ開封装置１８ｂの初期設定を行っている際の説明図である。
ユーザーは、駆動部材２４が前記所定位置にある状態（図１６参照）から、初期設定用治具３８のオスねじ部３８ａをエアボンベ開封装置１８ｂの本体２０のメスねじ部２０ａに螺合させてハンドル部３８ｂを回転させることで、駆動部材２４を、延出部３８ｃで押してコイルスプリング２２の付勢力に抗して前記所定位置より移動させる（図１８参照）。なお、延出部３８ｃは、針２６を避けて駆動部材２４に当接するよう、針２６が内部に進入可能な筒状（例えば円筒状）に設けられている。
【００７６】
続いて、ユーザーは、前記第一係止部により駆動部材２４の移動を係止するよう設定を行う。
以下、具体的に説明する。前工程において、駆動部材２４がコイルスプリング２２の付勢力に抗してエアボンベ１８ａの取り付けられるメスねじ部２０ａから離間する方向に移動されたことで、棒状部材３０は開口部２０ｂｄから本体２０外に露出可能となる。ユーザーは、棒状部材３０の一端面３０ａの、ワイヤ２８の取り付け位置から径方向にずれた一部を、凸部３１に当接させ、さらに、棒状部材３０の他端部３０ｂを、ストッパ部３３を係止位置に移動させることでストッパ部３３により係止させる。
【００７７】
続いてユーザーは、ハンドル部３８ｂを反対方向に回転させて初期設定用治具３８を本体２０のメスねじ部２０ａから取り外し、初期設定用治具３８に替えてメスねじ部２０ａに、エアボンベ１８ａ端部の外周面に形成されたねじ部を螺合させることで、エアボンベ開封装置１８ｂにエアボンベ１８ａを取り付ける。
【００７８】
このエアボンベ開封装置の初期設定方法による初期設定が完了した後に、転倒推知装置Ａから前記所定のトリガ信号が出力されると、ソレノイド３６が駆動してストッパ部３３を前記解除位置に回動駆動し、棒状部材３０の他端部３０ｂの係止が解除される。これにより、駆動部材２４がコイルスプリング２２の付勢力によりエアボンベ１８ａに向かって駆動し、針２６がエアボンベ１８ａの端面１８ａａの外壁を貫通し、エアボンベ１８ａが開封される。
【００７９】
エアボンベ１８ａが開封されると、エアボンベ１８ａ内のエアは針２６の側面に形成された溝部を通じてエアボンベ１８ａ外に流出し、本体２０内の流体導入部２０ｂａおよび連通孔２０ｆを通じてチューブ６ａ，６ｂに流入し、エアバッグ４ａ，４ｂ内に導入されてエアバッグ４ａ，４ｂが展開する。
【００８０】
その後、ユーザーは必要に応じて前記エアボンベ開封装置の初期設定方法により、エアボンベ開封装置１８ｂにエアボンベ１８ａを再設定して、エアボンベ開封装置１８ｂを繰り返し利用することができる。
【００８１】
本実施の形態に係るエアボンベ開封装置１８ｂによれば、エアボンベ１８ａの開封後も駆動部材２４が前記第二係止部により孔部２０ｂ内に係止されるから、駆動部材２４をコイルスプリング２２の付勢力に抗して押し込むことで再利用することができる。
特に、初期設定用治具３８を用いた前記エアボンベ開封装置の初期設定方法によれば、簡単にエアボンベ開封装置１８ｂの初期設定方法を行うことができる。
【００８２】
また、エアボンベ開封装置１８ｂによれば、コイルスプリング２２の付勢力に抗して、凸部３１により棒状部材３０の一端面３０ａを係止するとともに、ストッパ部３３により棒状部材３０の他端部３０ｂに生じる回転モーメントを係止するから、てこの原理によって、ストッパ部３３により係止する力を弱く設定することができる。したがって、解除制御手段としてのソレノイド３６に、駆動力の弱いものを採用できるから、ソレノイド３６を小型かつ軽量に構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係るエアバッグ式プロテクタ（転倒用プロテクタ）の説明図である。
【図２】本発明に係るエアバッグ式プロテクタ（転倒用プロテクタ）を人の腰回りおよび臀部回りに着けた状態を示し、（ａ）は、その正面説明図であり、（ｂ）は、Ｘ−Ｘ断面説明図である。
【図３】制御ユニットＵおよびそれに含まれる転倒推知装置Ａの構成を示すブロック図である。
【図４】人の体幹の前後方向の軸（ｘ軸）、左右方向の軸（ｙ軸）、上下方向の軸（ｚ軸）の説明図である。
【図５】カルマンフィルタの原理を示す式を表す図である。
【図６】横軸加速度センサによる傾斜角度θACCの求め方の説明図である。
【図７】転倒推知手段の処理を表すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図９】（ａ）は、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１０】（ａ）は、人が転倒した際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１１】（ａ）は、人が歩行動作をした際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１２】（ａ）は、人が階段の上り動作をした際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１３】（ａ）は、人が椅子への着席動作をした際の、体幹の前後方向の軸の軸周りにおける、体幹の直立状態に対する傾斜角度の遷移を表すグラフであり、（ｂ）は、そのときの、前記軸周りにおける、体幹の運動の角速度の遷移を表すグラフである。
【図１４】本発明に係るボンベ開封装置（エアボンベ開封装置）の外観図である。
【図１５】本発明に係るボンベ開封装置（エアボンベ開封装置）の断面説明図である。
【図１６】本発明に係るボンベ開封装置（エアボンベ開封装置）の断面説明図である。
【図１７】初期設定用治具の外観図である。
【図１８】本発明に係るボンベ開封装置の初期設定方法の説明図である。
【図１９】従来のボンベ開封装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
Ｐ 転倒用プロテクタ（エアバッグ式プロテクタ）
Ａ 転倒推知装置
Ｕ 制御ユニット
２ 布体
４ａ，４ｂ エアバッグ
８ａ，８ｂ 感圧センサ
１０ 角速度センサ
１２ 横軸加速度センサ
１４ 縦軸加速度センサ
１６ 制御部
１６ａ 角速度検知手段
１６ｂ 傾斜角度検知手段
１６ｃ 重力方向加速度検知手段
１６ｄ 転倒推知手段
１８ エアバッグ展開手段
１８ａ エアボンベ（ボンベ）
１８ｂ エアボンベ開封装置（ボンベ開封装置）
２０ エアボンベ開封装置の本体
２０ａ メスねじ部
２０ｂ 孔部
２０ｂｂ 小径部（第二係止部）
２０ｆ 連通孔
２０ｇ 溝部（案内部）
２２ コイルスプリング（付勢部材）
２４ 駆動部材
２６ 針
２８ ワイヤ（第一係止部）
３０ 棒状部材（第一係止部）
３０ａ 棒状部材の一端面
３０ｂ 棒状部材の他端部
３１ 凸部（第一係止部）
３３ ストッパ部（第一係止部）
３６ ソレノイド（解除制御手段）
３８ 初期設定用治具
３８ａ オスねじ部
３８ｂ ハンドル部
３８ｃ 延出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が封入されたボンベを取り付けるための、ボンベの端部の外周面に形成されたねじ部に螺合可能なメスねじ部が、一端側に設けられるとともに、メスねじ部の奥方に延びる孔部が形成された本体と、
前記孔部内に配設され、前記本体に設けられた付勢部材により、前記メスねじ部に取り付けられたボンベの端面に向かうよう付勢された駆動部材と、
該駆動部材に、先端が前記ボンベの端面に向かうよう取り付けられた針と、
該針が前記ボンベの端面から離間した位置で、前記付勢部材の付勢力による前記駆動部材の移動を係止する第一係止部と、
所定のトリガ信号が入力された際、前記第一係止部の係止を解除することで、前記駆動部材を前記付勢部材の付勢力により駆動させ、前記針を前記ボンベの端面の外壁に貫通させて、ボンベを開封する解除制御手段と、
前記第一係止部の係止が解除されたことによる前記駆動部材の前記ボンベの端面に向かう駆動を、前記針が前記外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部とを備えることを特徴とするボンベ開封装置。
【請求項２】
前記第二係止部は、前記孔部の内径が前記駆動部材の径よりも小径に形成された小径部により構成され、
前記駆動部材は、前記所定位置にあるとき、前記小径部を密閉するよう設けられ、
前記本体には、前記小径部よりも前記メスねじ部側において前記孔部と外側面とを結ぶ連通孔が、ボンベから流出する流体の流路として形成されていることを特徴とする請求項１記載のボンベ開封装置。
【請求項３】
前記針には、前記ボンベの外壁に貫通した際にボンベ内の流体をボンベ外に導くための、少なくとも側面に開口する流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のボンベ開封装置。
【請求項４】
前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、
前記第一係止部は、
前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、
一端面に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、
前記本体の外面に形成され、前記棒状部材の前記一端面の、前記ワイヤの取り付け位置から径方向にずれた一部に当接して、前記付勢部材の付勢力による棒状部材の該一端の移動を係止する凸部と、
前記棒状部材の一端面の前記一部が前記凸部で係止されていることで前記付勢部材の付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、
前記解除制御手段は、
前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項５】
前記凸部は、前記孔部の開口縁部に形成されていることを特徴とする請求項４記載のボンベ開封装置。
【請求項６】
前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、
前記第一係止部は、
前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、
一端に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、
該棒状部材の一端を前記孔部の開口縁部に当接させ、前記付勢部材の付勢力による前記ワイヤの付勢方向に対して９０°以上回転させた状態で、該付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、
前記解除制御手段は、
前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項７】
前記解除制御手段は、前記ストッパ部を駆動するソレノイドを有することを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項８】
前記本体には、前記ストッパ部による前記棒状部材の係止が解除された際に、前記回転モーメントによる棒状部材の回転軌道を案内する案内部が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項９】
前記付勢部材は、前記孔部内に、孔部と同軸に、一端が前記駆動部材に当接して配設されたコイルスプリングであり、
前記ワイヤは、前記コイルスプリング内を通過して設けられていることを特徴とする請求項４〜８のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項１０】
身体の所定部位の損傷を防止するエアバッグ式プロテクタにおいて、
請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置と、
該ボンベ開封装置に取り付けられたエアボンベと、
前記ボンベ開封装置により開封された前記エアボンベから流出する流体が流入するよう設けられ、前記所定部位、または該所定部位の近傍に取り付け可能に設けられたエアバッグと、
前記ボンベ開封装置の前記解除制御手段に対し前記所定のトリガ信号を出力するトリガ出力手段とを備えることを特徴とするエアバッグ式プロテクタ。
【請求項１１】
前記トリガ出力手段は、人が転倒することを推知する転倒推知手段を有し、該転倒推知手段により人の転倒を推知した際に前記解除制御手段に対し前記トリガ信号を出力することを特徴とする請求項１０記載のエアバッグ式プロテクタ。
【請求項１２】
請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法であって、
前記メスねじ部に螺合可能なオスねじ部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させるべくユーザーが回転操作可能なハンドル部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させた際に前記孔部内の前記駆動部材に当接する延出部とを備えた初期設定用治具を用い、
前記駆動部材が前記所定位置にある状態から、前記初期設定用治具の前記オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させて前記ハンドル部を回転させることで、駆動部材を、前記延出部で押して前記付勢部材の付勢力に抗して前記所定位置より移動させ、
前記第一係止部により前記駆動部材の移動を係止し、
前記ハンドル部を回転させて前記初期設定用治具を前記メスねじ部から取り外し、
前記メスねじ部にボンベ端部の外周面に形成されたねじ部を螺合させることで、前記ボンベ開封装置にボンベを取り付けることを特徴とするボンベ開封装置の初期設定方法。
【請求項１３】
前記初期設定用治具の前記延出部は、前記針を避けて前記駆動部材に当接するよう、針が内部に進入可能な筒状に設けられていることを特徴とする請求項１２記載のボンベ開封装置の初期設定方法。
【請求項１】
流体が封入されたボンベを取り付けるための、ボンベの端部の外周面に形成されたねじ部に螺合可能なメスねじ部が、一端側に設けられるとともに、メスねじ部の奥方に延びる孔部が形成された本体と、
前記孔部内に配設され、前記本体に設けられた付勢部材により、前記メスねじ部に取り付けられたボンベの端面に向かうよう付勢された駆動部材と、
該駆動部材に、先端が前記ボンベの端面に向かうよう取り付けられた針と、
該針が前記ボンベの端面から離間した位置で、前記付勢部材の付勢力による前記駆動部材の移動を係止する第一係止部と、
所定のトリガ信号が入力された際、前記第一係止部の係止を解除することで、前記駆動部材を前記付勢部材の付勢力により駆動させ、前記針を前記ボンベの端面の外壁に貫通させて、ボンベを開封する解除制御手段と、
前記第一係止部の係止が解除されたことによる前記駆動部材の前記ボンベの端面に向かう駆動を、前記針が前記外壁を貫通する所定位置で係止する第二係止部とを備えることを特徴とするボンベ開封装置。
【請求項２】
前記第二係止部は、前記孔部の内径が前記駆動部材の径よりも小径に形成された小径部により構成され、
前記駆動部材は、前記所定位置にあるとき、前記小径部を密閉するよう設けられ、
前記本体には、前記小径部よりも前記メスねじ部側において前記孔部と外側面とを結ぶ連通孔が、ボンベから流出する流体の流路として形成されていることを特徴とする請求項１記載のボンベ開封装置。
【請求項３】
前記針には、前記ボンベの外壁に貫通した際にボンベ内の流体をボンベ外に導くための、少なくとも側面に開口する流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のボンベ開封装置。
【請求項４】
前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、
前記第一係止部は、
前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、
一端面に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、
前記本体の外面に形成され、前記棒状部材の前記一端面の、前記ワイヤの取り付け位置から径方向にずれた一部に当接して、前記付勢部材の付勢力による棒状部材の該一端の移動を係止する凸部と、
前記棒状部材の一端面の前記一部が前記凸部で係止されていることで前記付勢部材の付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、
前記解除制御手段は、
前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項５】
前記凸部は、前記孔部の開口縁部に形成されていることを特徴とする請求項４記載のボンベ開封装置。
【請求項６】
前記孔部は、前記本体を貫通する貫通孔に設けられ、
前記第一係止部は、
前記駆動部材に一端が取り付けられたワイヤと、
一端に前記ワイヤの他端が取り付けられ、前記孔部の、前記メスねじ部側の反対側から前記本体外に出る棒状部材と、
該棒状部材の一端を前記孔部の開口縁部に当接させ、前記付勢部材の付勢力による前記ワイヤの付勢方向に対して９０°以上回転させた状態で、該付勢力により棒状部材の他端部に生じる回転モーメントに抗して、該他端部を係止するストッパ部とを有し、
前記解除制御手段は、
前記所定のトリガ信号が入力された際、前記ストッパ部による前記棒状部材の他端部の係止を解除することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項７】
前記解除制御手段は、前記ストッパ部を駆動するソレノイドを有することを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項８】
前記本体には、前記ストッパ部による前記棒状部材の係止が解除された際に、前記回転モーメントによる棒状部材の回転軌道を案内する案内部が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項９】
前記付勢部材は、前記孔部内に、孔部と同軸に、一端が前記駆動部材に当接して配設されたコイルスプリングであり、
前記ワイヤは、前記コイルスプリング内を通過して設けられていることを特徴とする請求項４〜８のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置。
【請求項１０】
身体の所定部位の損傷を防止するエアバッグ式プロテクタにおいて、
請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置と、
該ボンベ開封装置に取り付けられたエアボンベと、
前記ボンベ開封装置により開封された前記エアボンベから流出する流体が流入するよう設けられ、前記所定部位、または該所定部位の近傍に取り付け可能に設けられたエアバッグと、
前記ボンベ開封装置の前記解除制御手段に対し前記所定のトリガ信号を出力するトリガ出力手段とを備えることを特徴とするエアバッグ式プロテクタ。
【請求項１１】
前記トリガ出力手段は、人が転倒することを推知する転倒推知手段を有し、該転倒推知手段により人の転倒を推知した際に前記解除制御手段に対し前記トリガ信号を出力することを特徴とする請求項１０記載のエアバッグ式プロテクタ。
【請求項１２】
請求項１〜９のうちのいずれか一項記載のボンベ開封装置にボンベを開封可能な状態に取り付けるボンベ開封装置の初期設定方法であって、
前記メスねじ部に螺合可能なオスねじ部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させるべくユーザーが回転操作可能なハンドル部と、該オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させた際に前記孔部内の前記駆動部材に当接する延出部とを備えた初期設定用治具を用い、
前記駆動部材が前記所定位置にある状態から、前記初期設定用治具の前記オスねじ部を前記メスねじ部に螺合させて前記ハンドル部を回転させることで、駆動部材を、前記延出部で押して前記付勢部材の付勢力に抗して前記所定位置より移動させ、
前記第一係止部により前記駆動部材の移動を係止し、
前記ハンドル部を回転させて前記初期設定用治具を前記メスねじ部から取り外し、
前記メスねじ部にボンベ端部の外周面に形成されたねじ部を螺合させることで、前記ボンベ開封装置にボンベを取り付けることを特徴とするボンベ開封装置の初期設定方法。
【請求項１３】
前記初期設定用治具の前記延出部は、前記針を避けて前記駆動部材に当接するよう、針が内部に進入可能な筒状に設けられていることを特徴とする請求項１２記載のボンベ開封装置の初期設定方法。
【図１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図４】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３１５４５７（Ｐ２００７−３１５４５７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４１７５（Ｐ２００６−１４４１７５）
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（５９１１３７９４９）株式会社西澤電機計器製作所 (7)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（５０６３７２８５２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（５９１１３７９４９）株式会社西澤電機計器製作所 (7)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（５０６３７２８５２）
【Ｆターム（参考）】
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