JP2003126179A - 筋力補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成でかつ廉価に提供できる被介護者
用の筋力補助装置を提供する。 【構成】 作業者の肩・脇・上腕・背中・腰の少なくと
もいずれかに装着され、装着部位を保持する人体装着部
１０と、前記人体装着部１０を吊り上げる吊り上げ機構
２０とを備え、水平面内で移動可能に一端が軸支された
水平アーム２１と、当該水平アーム２１の他端に備えら
れ、前記人体装着部１０を上下に移動するロープ機構若
しくはアーム機構からなる上下移動部２２と、前記上下
移動部２２を少なくとも上方に吊り上げるための重り機
構２３若しくはバネ機構２９とから吊り上げ機構２０を
構成する。また、重り機構２３による吊り上げ力を調整
するモータ、粘性可変ブレーキなどの調整機構２４を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は筋力補助装置に関す
る。具体的には、足腰への負担を少なくして、人や物を
簡単に持ち上げられるよう人の補助を行なう、特に介護
者が被介護者を抱え上げるための筋力補助装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、いわゆる寝たきり老人などの被介
護者の増加に伴い、介護者の腰痛問題が重要視されるよ
うになってきた。このため、介護者が、被介護者を持ち
上げ、運ぶ際の補助を行なうための介助装置が種々提示
されている。

【０００３】例えば、第１８回日本ロボット学会学術講
演会において、介護者の足と床との間に設けた荷重セン
サにより検出される荷重をもとに、介護者の上半身に装
着された装着具を吊り下げるワイヤの張力を制御し、吊
り下げ力を調整した介護支援用パワーアシスト装置が提
案されている。（予稿集のテーマ名：移乗動作を補助す
る介護支援用パワーアシスト装置、８５３〜８５４ペー
ジに記載）この装置においては、被介護者を持ち上げる
際に介護者の足に加わった荷重を検知して、当該検知し
た荷重に応じて吊り上げ力を調整している。しかしなが
ら、当該装置ではワイヤの張力を制御するために精密な
制御が要求され、制御機構が複雑なものとなる。また、
装置が大がかりであるため、高価なものになる。

【０００４】また、特開２０００−７０３１２号公報に
は、床上を移動できる台車に支柱を介して支持され、補
助動力によって介護者の前腕に応動する腕部材を備えた
介護用補助装置が開示されている。当該介護用補助装置
においては、腕部材の上側が被介護者用の支承部、下側
が介護者用前腕当て部となっており、この腕部材の下側
に操作力検出用荷重センサが設けられている。従って、
腕部材が人の腕と同様な動作を行い、介護者は腕部材の
下側で自由に腕を動かせられるので、介護者への負担が
少なく、被介護者を楽に持ち上げることができる。しか
しながら、当該装置においても、装置そのものや制御機
構が複雑、大がかりなものとなり、高価なものとなる。
また、介護者の前腕と腕部材を応動させるため、腕部材
の装着に時間を要することになる。

【０００５】さらに、特開平８−１９５７７号公報に
は、天井に備えられた移動手段と当該移動手段から吊り
下げられた身体補助手段と被介護者の意図する移動方向
を検出する意思検出手段とから構成される介助装置が開
示されている。当該介助装置においては、例えば被介護
者が手摺りに加える力の方向を検出して、被介護者の意
図する移動方向が求められ、検出された当該移動方向に
従って移動手段及び身体補助手段が制御される。この結
果、身体補助手段を取り付けた被介護者は、介護者の助
力を得ることなく一人で起立したり、目的の場所に向け
て歩行することができる。しかしながら、当該介助装置
においても、装置が複雑、大がかりなものとなり、高価
なものになる。また、当該装置は、被介護者の補助に貢
献できるものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の介
護装置においてはいずれも装置が複雑、大がかりなもの
であり、高価なものとなってしまい、被介護者の補助と
しては十分なものとは言えなかった。本発明はこれら従
来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、本発明の
目的は簡単な構成でかつ安価に提供できる被介護者用の
介護補助装置、より具体的には、被介護者の持ち上げ、
持ち下ろしを手助けする筋力補助装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る筋力補助装
置は、人や物などの重量物を持ち上げ、搬送し、降ろす
までの作業をする者を補助する筋力補助装置であって、
前記作業者の肩・脇・上腕・背中・腰の少なくとも何れ
かに装着され、装着部位を保持する人体装着部と、前記
人体装着部を吊り上げ吊り下ろしする吊り上げ機構とを
備え、前記吊り上げ機構は、水平面内で移動可能に一端
が支持された水平アームと、当該水平アームの他端に備
えられ、前記人体装着部を上下に移動するロープ機構若
しくはアーム機構からなる上下移動部と、前記人体装着
部を少なくとも上方に吊り上げるための重り機構若しく
はバネ機構とからなることを特徴としている。

【０００８】この筋力補助装置には、前記上下移動部の
吊り上げ力を調整する調整機構を備えるのが好ましい。

【０００９】また、筋力補助装置には吊り上げ開始セン
サを備えるのがよい。当該吊り上げ開始センサとして
は、例えば介護者（作業者）に装着された負荷開始検出
用スイッチや作業者の作業位置近郊の一定領域内に設置
された力センサ、介護者が履く履物に設置された力セン
サを用いることができる。

【００１０】さらに、本発明の筋力補助装置には、作業
者の負荷を検出する負荷センサを備え、検知された負荷
に基づき、前記調整機構の制御を開始する制御機構を備
えるのが好ましく、さらには、前記負荷センサで検知さ
れた負荷を最大限として前記上下移動部の吊り下げ力を
制御する制御部を備えるのがより望ましい。

【００１１】本発明においては、吊り上げ力を調整する
調整機構として、例えばモータなどの能動的駆動源を用
いることができ、さらに粘性制御装置を備えるのが好ま
しい。また、能動的駆動源を用いることなく、粘性制御
装置によるのみであっても差し支えない。

【００１２】また、重り機構には一定質量の重りを用い
ることができる。

【００１３】さらに、本発明の筋力補助装置において
は、重り機構として徐々に重り負荷を増大できる機構を
用いることもでき、この場合には、調整機構として粘性
制御装置を用いることができる。

【００１４】また、本発明において粘性制御装置を用い
た場合には、前記人体装着部の吊り上げ方向と吊り下げ
方向とで、前記粘性制御装置の制御を異ならせるのがよ
い。

【００１５】これらの筋力補助装置においては、前記水
平アームを例えば被介護者用のベッドに備えられた支柱
に軸支させるのがよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、各図に従って本発明につい
て詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態である筋
力補助装置の概略的説明図である。本発明に係る筋力補
助装置は、介護者（作業者）の肩・脇・上腕・背中・腰
の少なくとも何れかに装着され、介護者の装着部位を保
持する人体装着部１０と、当該人体装着部１０を吊り上
げる吊り上げ機構２０とを備えており、図１に示す筋力
補助装置においては、前記吊り上げ機構２０は、水平面
内で移動可能に一端が軸支された水平アーム２１と、当
該水平アーム２１の他端に備えられ、前記人体装着部１
０を上下に移動するロープ機構からなる上下移動部２２
と、前記上下移動部２２を駆動する重り機構２３及び上
下移動部２２の吊り上げ力を調整するモータからなる調
整機構２４とから構成される。

【００１７】人体装着部１０は、介護者の装着部位に係
る負担を軽減できるように、装着部位を持ち上げる構造
のものであればいかなるものであってもよい。例えば図
２（ａ）に示す人体装着部１０は、介護者の肩にそれぞ
れ装着される円環状をした一対の保持部１１と当該一対
の保持部１１を連設し、吊り下げ用のロープ２５に接続
するための連接部１２とを備えている。この人体装着部
１０は、例えばゴムや厚手の布など柔軟性を有する素材
から作成されており、人を吊り下げられる程度の強度を
有するものである。この人体装着部１０は、図２（ｂ）
に示す如く、保持部１１に介護者の腕を通して両肩に装
着され、ロープ２５の一端から吊り下げられる。

【００１８】また、図３に示す人体装着部１０は、介護
者の腋から左右両上腕部を支える一枚の布状をした保持
部１３と、当該保持部１３の両端をほぼ水平に維持しな
がら、ロープ２５に接続するための懸下部１４とを備え
ている。懸下部１４は、ロープ２５に取り付けられほぼ
水平に保持される軸棒状をした水平部材１４ａと当該水
平部材１４ａの両端に備えられ、前記保持部１１の両端
を吊り下げるための一対のワイヤ部１４ｂとから構成さ
れている。この人体装着部１０にあっても、保持部１３
は例えばゴムや厚手の布など軟らかい素材から作成され
ており、人を吊り下げられる程度の強度を有するもので
ある。人体装着部１０は、このように介護者の肩のみな
らず、介護者の脇や上腕・背中・腰など負担が掛りやす
い個所に装着できればよく、装着個所に適した形状等に
作製される。

【００１９】上下移動部２２は、前記人体装着部１０を
上下に移動させるものであって、図１に示すものにおい
てはロープ機構が使用されている。ロープ機構は、人体
装着部１０を吊り下げるためのロープ２５と２個の滑車
２６とからなる。ロープ２５は木綿などの天然線維やア
クリルなどの合成線維から作製されたものや金属製のワ
イヤなどが用いられ、その一端が前記人体装着部１０の
連接部１２中央に取り付けられる。また、ロープ２５の
他端には、重り機構２３として一定質量の重りが備えら
れている。このロープ２５は床面とほぼ平行に備えられ
た水平アーム２１によって保持され、例えば円筒状の水
平アーム２１内部に挿通される。２個の滑車２６は水平
アーム２１の両端に備えられ、これら２個の滑車２６を
介して、重り機構２３によって巻き上げられたロープ２
５が人体装着部１０を引き上げることになる。また、ロ
ープ２５全長は、人体装着部１０が引き降ろされた状態
でロープ２５が弛むことなく、引き下ろされた人体装着
部１０に鉛直反対方向の力が加わる程度に設定される。
従って、使用されていない場合にあっては、重りが下方
に位置する結果、人体装着部１０はベッド３０面から遠
く離れた上方位置にあって、宙吊りになった状態となっ
ている。

【００２０】水平アーム２１は、その一端がベッド３０
に備えられた支柱３１に軸支され、水平面内で移動可能
に備えられている。図１に示す例では、水平アーム２１
はその基端部に鉛直方向に配置された円筒部２１ａを備
え、ポール状の支柱３１の先端に嵌めるようにして取り
付けられる。支柱３１は、水平アーム２１を水平状態に
保持でき、水平面内で移動可能に支持できる構造のもの
であれば特に限定されるものではない。この結果、水平
アーム２１が介護者の動きに追従して、無理なく被介護
者の移動を行える。また、図１の例では、支柱３１の基
端部はベッド３０の脚に取り付けられておりベッド３０
と共に移動される。従って、例えば入浴時などには、ベ
ッド３０を浴室まで移動して使用することができる。

【００２１】上下移動部２２は、前記ロープ２５の他端
に備えられた重りによって吊り上げられる。すなわち、
重りは人体装着部１０を鉛直上向きの吊り上げ力となる
ものであって、介護者の持ち上げ力を補助する。重りの
質量は、介護者の力や被介護者等の体重に応じて任意に
設定され、被介護者若しくは介護者の質量とほぼ同じか
あるいは介護者のそれよりもやや軽くするのが好まし
く、一般的には４００〜５００Ｎの荷重となるように設
定される。介護者の質量よりも大きい場合には、操作ミ
スがあれば介護者が浮き上がる危険性が大きくなるため
である。尚、重りは前記ロープ２５の他端に着脱可能で
あり、必要に応じて重量を変更することができる。

【００２２】さらに当該実施形態に係る筋力補助装置に
おいては、上下移動部２２の吊り上げ力を調整する調整
機構２４としてモータが備えられている。モータは重り
の自由落下による上下移動部２２の移動を防ぐと共に被
介護者の吊り上げ力を補助するものである。ロープ２５
はモータの回転軸に取り付けられたプーリ（図示せず）
に一回巻き付けられる。この調整機構２４は、モータの
ような能動的な駆動源であればよく、これ以外にもロー
プ２５の張力を変えることができる油圧式や空圧式など
の駆動源を用いることができ、予め一定の駆動力になる
ように設定され、また後述するように制御機構を設けて
駆動力を制御することもできる。

【００２３】この筋力補助装置の使用に際しては、図１
に示す如く、介護者が人体装着部１０を引き下ろし、保
持部１１に両肩を通して人体装着部１０を装着すると、
介護者とモータとの間のロープ２５張力が０近傍となる
ようにモータのトルクを制御する。次に、介護者が被介
護者の下に手を入れると、介護者とモータとの間のロー
プ２５張力を徐々に上げるようにモータのトルクを制御
する。この結果、重りとモータの合力から発生する力に
よって介護者に上向きの力が加えられ、介護者はほとん
ど荷重を感じることなく被介護者を抱え上げることがで
きる。この状態では、重りの重力が介護者に鉛直上向き
の吊り上げ力として作用することになり、介護者の腰へ
の負担が軽減される。また、水平アーム２１は支柱３１
の回りに回転できるため、介護者への負担を少なくし
て、例えば被介護者をベッド３０からベッド３０へ移動
する、あるいはベッド３０から浴槽に移動することがで
きる。

【００２４】このように、当該筋力補助装置によれば、
非常に簡単な吊り上げ機構２０によって、介護者自身の
力を補助することができ、介護者への負担を軽減するこ
とができる。特に重り（重り機構２３）の重力を利用し
ているため、駆動系が非常に簡単になり、また、これを
補助するモータ（調整機構２４）の負荷も小さくて済
む。このため、出力の小さいモータでまかなえ、省エネ
ルギー化を図ることもできる。

【００２５】この筋力補助装置においては吊り上げ開始
センサを備えるのがよい。吊り上げ開始センサは、持ち
上げ時に介護者から発生される力を検知できるものであ
ればよく、介護者の動きによって自動的に援助を開始さ
せることができる。このセンサには、例えば負荷開始検
出用スイッチ１５が用いられる。負荷開始検出用スイッ
チ１５として、例えば図４に示すようにカスタネット様
の２枚の開閉板１６を備えたカスタネット状スイッチが
挙げられる。このスイッチは、開閉板１６の内面にそれ
ぞれ導電部（図示せず）が備えられ、当該２つの導電部
が接触することによりオンされるものである。このカス
タネット状スイッチは、介護者の腋の下に装着され、介
護者が力を入れると腋が締まり２つの導電部が接触する
ことになる。このような負荷開始検出用スイッチ１５を
備えることによって、被介護者を持ち上げようとした場
合には自動的にスイッチがオンされ、モータが始動す
る。

【００２６】また、吊り上げ開始センサとして、図５に
示す如く床マットなどに埋め込まれた力センサ１７を用
いることもできる。この力センサ１７は、例えば電子式
体重計や図６に示す構造をした力センサマット４０など
から構成される。図６に示す力センサマット４０は、４
隅に配置された上下に微少に駆動できるリニアガイド４
１と、これら４つの当該リニアガイド４１に支持された
板状の検知板４２と、検知板４２下面ほぼ中央領域に配
置される一つのロードセル４３とを備え、ロードセル４
３にかかる負荷を力検出値とするものである。なお、４
４はリニアガイド４１載置用の載置板であってマット下
面を構成するものである。この載置板４４は、例えば床
面に直接埋め込んで構成する場合には不要なものであ
り、必須の構成ではない。これらの力センサ１７を用い
る場合には、予め測定しておいた介護者の体重を、入力
等により制御装置に記憶させておき、前記体重よりも大
きい荷重が測定された場合に吊り上げ開始が検出され
る。つまり、被介護者を持ち上げようとした場合には自
然な状態による体重（負荷）よりも大きい荷重が検知さ
れ、吊り上げ開始センサがオンされる。

【００２７】さらに、図７に示す如く看護用スリッパな
ど介護者の履物などに備えられた力センサ１７を用いる
こともできる。この力センサ１７は、図８に示すように
履物５０の踵部底面及びつま先部底面に備えられた２つ
のロードセル５１から構成され、両ロードセル５１によ
って測定された荷重の合計が片側の履物の負荷として検
出される。こうして、左右両側の履物に係る負荷を測定
することにより、吊り上げ開始を検出するものである。
このような履物に備えられた力センサ１７では、作業者
が立つ位置を気にせずに介護作業を開始することができ
る。

【００２８】これらの力センサ１７を備えた場合には吊
り上げ力の自動制御を行なわせることができる。図９は
当該制御方法を示すフローチャートである。まず、力セ
ンサ１７によってセンサに加わった負荷（Ｆin）を検出
し（Ｓ１）、検出された力検出値（Ｆin）が介護者の体
重（ｍ1×ｇ）を越えたならば（Ｆin＞ｍ1×ｇ）（Ｓ
２）、被介護者（質量ｍ2）を持ち上げたものとしてモ
ータのロックを解除する（Ｓ３）。次いで、重りの負荷
分を打ち消すトルクＦt（＝Ｍ0×ｇ：Ｍ0は重りの質
量、ｇは重力加速度）をモータから出力する（Ｓ４）。
このトルクＦtは、ロープ２５の張力（Ｍ0×ｇ−Ｆt）
がゼロとなるように調整される（Ｓ５）。すなわち、力
検出値が介護者の体重よりも大きい場合（Ｆin＞ｍ1×
ｇ）にはトルクＦｔを大きくし、力検出値が介護者の体
重よりも小さい場合（Ｆin＜ｍ1×ｇ）にはトルクＦｔ
を小さくする。その後、力検出値が介護者の体重となる
ようにモータの出力Ｆt（≒ｍ1×ｇ）を調整し、ロープ
２５の張力が０近傍となり、力検出値Ｆinが介護者の体
重ｍ1×ｇと同じになれば制御を終了する（Ｓ５、Ｓ
６）。その後、引き続いて被介護者をベッドなどに下ろ
す場合など必要であれば、上記と同様にロープ２５の張
力が０近傍となるようにモータの出力調整が行なわれる
（Ｓ５、Ｓ６）。そして、制御終了を確認した後（Ｓ
７）、終了であれば操作を終わる。なお、モータのロッ
クは制御の終了時や電源のスイッチが切られた場合に行
なわれる。このように負荷の開始が自動的に検出される
と共に力検出値に応じてモータのトルクが制御され、そ
れに見合う吊り上げ力が発生されるのでスムーズな吊り
上げ動作を行える。又、力検出値は無線で制御回路に送
られると、介護者はコードを気にせず操作できる。

【００２９】この場合、安全性を考慮すればモータのト
ルク出力の最大限（Ｆt_max）を当初の力検出値（Ｆi
n）に制限するのが好ましい。このようにトルク出力の
最大限を設定することにより、被介護者が浮き上がるよ
うな吊り上げ力の発生を防止し、被介護者の安全性を確
保できる。図１０に当該制御方法のフローチャートを示
すが、図９に示す場合とほぼ同様な方法であって、まず
力センサ１７によってセンサに加わった負荷（Ｆin）を
検出し（Ｓ１１）、検出された力検出値（Ｆin）が介護
者の体重（ｍ1×ｇ）を越えたならば（Ｆin＞ｍ1×ｇ）
（Ｓ１２）、被介護者（質量ｍ2）を持ち上げたものと
してモータのロックを解除する（Ｓ１３）。次いで、重
りの負荷分を打ち消すトルクＦt（＝Ｍ0×ｇ）をモータ
から出力する（Ｓ１４）。このトルクＦtは、ロープ２
５の張力（Ｍ0×ｇ−Ｆt）がゼロとなるように調整され
る（Ｓ１５）。この際、力検出値が介護者の体重よりも
大きい場合（Ｆin＞ｍ1×ｇ）にはトルクＦｔを大きく
し、力検出値が介護者の体重よりも小さい場合（Ｆin＜
ｍ1×ｇ）にはトルクＦｔを小さくするが、ここにおい
て図示しない制御部にモータの出力が大きくなり過ぎな
いようにモータのトルク出力の上限（Ｆt_max）が設定
される。すなわち、Ｆt＞Ｆt_maxであれば、Ｆt＝Ｆt_m
axとなるように調整される。このように、力検出値が介
護者の体重となるように、モータの出力Ｆt（≒ｍ1×
ｇ）を調整した後制御を終了し（Ｓ１５、Ｓ１６）、制
御終了を確認した後（Ｓ１７）、終了であれば操作を終
わる。

【００３０】また、吊り上げ力の制御に際して、粘性制
御装置を備えるのがよい。この粘性制御装置に、例えば
モータに備え付けた粘性可変ブレーキ（図示せず）を用
いることができる。粘性可変ブレーキは、磁性流体（Ｍ
Ｒ流体）や電磁粘性流体（ＥＲ流体）などの流体が用い
られ、ブレーキ筐体内部にあるこれら流体の粘性を変化
させることにより、伝達力を変化させるものである。こ
の場合、モータの回転数ｎを検出するエンコーダ（図示
せず）をモータの回転軸に取り付けておく。ここで検出
された回転数ｎに応じて上記トルク出力をＦt−ｄ×ｎ
となるように粘性制御装置によって調整する。ただし、
ｄは粘性係数である。この結果、ロープ２５に急激な張
力が加わらず、安心して操作することができる。図１１
に示すフローチャートに従って説明すれば、まず力セン
サ１７によってセンサに加わった負荷（Ｆin）を検出し
（Ｓ２１）、検出された力検出値（Ｆin）が介護者の体
重（ｍ1×ｇ）を越えたならば（Ｆin＞ｍ1×ｇ）（Ｓ２
２）、被介護者を持ち上げたものとしてモータのロック
を解除する（Ｓ２３）。次いで、重りの負荷分を打ち消
すトルクＦt（＝Ｍ0×ｇ）をモータから出力する（Ｓ２
４）。このトルクＦtは、ロープ２５の張力（Ｍ0×ｇ−
Ｆt）がゼロとなるように調整される（Ｓ２５）。この
際、力検出値が介護者の体重よりも大きい場合（Ｆin＞
ｍ1×ｇ）にはトルクＦｔを大きくし、力検出値が介護
者の体重よりも小さい場合（Ｆin＜ｍ1×ｇ）にはトル
クＦｔを小さくするが、当該制御方法においては、この
トルクＦtに上記モータの回転数ｎに応じたトルク出力
Ｆt−ｄ×ｎを用いる。こうして、力検出値が介護者の
体重となるように、モータの出力Ｆt（≒ｍ1×ｇ）を調
整した後制御を終了し（Ｓ２５、Ｓ２６）、制御終了を
確認した後（Ｓ２７）、終了であれば操作を終わる。

【００３１】さらに、この場合には、被介護者の吊り上
げ方向と吊り下げ方向とでトルクの出力を変えるように
するのが望ましい。すなわち、エンコーダの回転方向を
確認することにより、介護者を吊り上げる方向であれ
ば、粘性制御装置による制御を加えることなく、ロープ
２５の張力（Ｍ0×ｇ−Ｆt）がゼロとなるようにトルク
Ｆtを出力する。また、介護者を吊り下げる方向であれ
ば、粘性制御装置による制御を加え、Ｆt−ｄ×ｎとな
るように出力する。当該方法について図１２に基づいて
説明すると、まず力センサ１７によってセンサに加わっ
た負荷（Ｆin）を検出し（Ｓ３１）、検出された力検出
値（Ｆin）が介護者の体重（ｍ1）を越えたならば（Ｆi
n＞ｍ1×ｇ）（Ｓ３２）、被介護者（質量ｍ2）を持ち
上げたものとしてモータのロックを解除する（Ｓ３
３）。次いで、重りの負荷分を打ち消すトルクＦt（＝
Ｍ0×ｇ）をモータから出力する（Ｓ３４）。このトル
クＦtは、ロープ２５の張力（Ｍ0×ｇ−Ｆt）がゼロと
なるように調整される（Ｓ３５）。この際、力検出値が
介護者の体重よりも大きい場合（Ｆin＞ｍ1×ｇ）には
トルクＦｔを大きくし、力検出値が介護者の体重よりも
小さい場合（Ｆin＜ｍ1×ｇ）にはトルクＦｔを小さく
するが、当該制御方法においては、このトルクＦtに上
記モータの回転数ｎに応じたトルク出力Ｆt−ｄ×ｎを
用いる。また、この場合においてエンコーダが吊り上げ
方向への回転であればトルクＦtをそのまま出力し、エ
ンコーダの回転が吊り下げ方向であればトルクＦtとし
てトルク出力Ｆt−ｄ×ｎを出力する。こうして、力検
出値が被介護者の体重となるように、モータの出力Ｆt
（≒ｍ1×ｇ）を調整した後制御を終了し（Ｓ３５、Ｓ
３６）、制御終了を確認した後（Ｓ３７）、終了であれ
ば操作を終わる。このように吊り上げ方向と吊り下げ方
向とで制御方法を変えることにより、素早い反応が求め
られる吊り上げ動作に対しては、粘性係数による補正を
することなく、俊敏に補助力（吊り上げ力）が働き、速
やかな操作を行なえる。また、安心な動作が求められる
吊り下げ動作に対しては徐々に反応する結果、ロープ２
５に急激な張力が加わらず、緩和な操作を行なえる。

【００３２】図１３は本発明の別な実施形態である筋力
補助装置を示す概略説明図である。当該装置において
は、吊り上げ力の調整を行う調整機構２４には粘性可変
ブレーキが用いられている。当該装置の使用に際して
は、図１３に示す如く、介護者が人体装着部１０を引き
下ろし、保持部１１に両肩を通して人体装着部１０を装
着すれば、粘性抵抗力を小さくして粘性可変ブレーキを
徐々に解除する。被介護者が持ち上げられると粘性可変
ブレーキを完全に解除する。この結果、重りの荷重によ
って介護者に上向きの力が加えられ、介護者はほとんど
荷重を感じることなく被介護者を抱え上げることができ
る。図１に示す実施形態においては、モータが用いた構
成では、モータの制御が複雑になり、また、モータの暴
走により異常な吊り上げ力が発生するおそれがあるが、
この点、当該装置によれば最大限重りに見合う吊り上げ
力のみが発生することになり、簡単な機構で安全な装置
とすることができる。

【００３３】また当該装置においても、例えば図１３に
示す如く吊り上げ開始センサ（力センサ１７）を備える
のがよく、吊り上げ開始センサによって粘性可変ブレー
キの動作（解除）を開始させることができる。また、力
センサ１７による吊り上げ開始を検出することによっ
て、当該粘性可変ブレーキの動作を開始させることもで
きる。

【００３４】図１４に当該制御方法を示すフローチャー
トを示すが、この装置においてまず、力センサ１７によ
ってセンサに加わった負荷（Ｆin）が検出され（Ｓ４
１）、検出された力検出値（Ｆin）が介護者の体重（ｍ
1×ｇ）を越えたならば（Ｆin＞ｍ1×ｇ）（Ｓ４２）、
被介護者（質量ｍ2）を持ち上げたものとして粘性可変
ブレーキのロックを解除する（Ｓ４３）。次いで、粘性
可変ブレーキ出力（抵抗値：Ｆmr）を最大値から徐々に
小さくする（Ｓ４４）。これにより重りによるロープ２
５張力が介護者にかかり、吊り上げ力が発生する。その
後、力検出値が介護者の体重となるように、粘性可変ブ
レーキの抵抗力（Ｆmr）を小さくして行き、抵抗力がほ
ぼ０になったならば（Ｓ４５）、粘性可変ブレーキをフ
リーの状態にする（Ｓ４６）。そして、力検知値（Ｆi
n）が介護者の体重（ｍ1×ｇ）よりも一定値（α）だけ
小さくなったならば（Ｓ４７）、被介護者を降ろしたも
のとして再び抵抗力を増加させ、最終的に粘性可変ブレ
ーキをロックして制御を終える（Ｓ４８）。このとき、
前記一定値αは、ノイズ等で誤動作をしないようにする
ための補正値であり、通常介護者の体重の１０〜２０％
程度に設定される。

【００３５】また、この装置においても、吊り上げ方向
と吊り下げ方向とで、粘性可変ブレーキの制御を異なら
せるのがよい。すなわち、吊り上げ方向では抵抗値Ｆmr
の変化速度を早くし、吊り下げ方向では抵抗値Ｆmrの変
化速度を遅くするのがよい。この結果、素早い反応が求
められる吊り上げ動作に対しては、直ちに吊り上げ力が
働き、速やかな操作を行なえ、また、安心な動作が求め
られる吊り下げ動作に対しては、ロープ２５に急激な張
力が加わらず、緩和な操作を行なえる。

【００３６】上記各実施形態においては、重り機構２３
として一定の質量を有する重りを用いたが、一定の吊り
上げ力を生じさせるバネ機構２９を用いることもでき
る。このバネ機構２９は、図１５に示す如くコイル状バ
ネからなり、その一端が支柱３１の基端部に固定されて
いる。なお、図１５においては、吊り上げ力を調整する
モータなどの調整機構２４は省略して描かれている。こ
のコイル状バネは長さが変化しても弾性力が変化しない
ものが好ましく用いられ、被介護者を吊り上げる方向に
付勢されている。このようなバネ機構２９を用いても、
重りと同様な機能を果たすことができる。

【００３７】図１６は本発明のさらに別な実施形態に係
る筋力補助装置を示す概略説明図である。当該筋力補助
装置においては、重り機構２３として、重り負荷を徐々
に増加できる機構が用いられており、例えば図示の例で
は、砂を受け止める篭２６と砂箱２７とを備え、砂箱２
７の砂は砂時計の如く徐々に篭２８内に落下するように
なっている。この重り機構２３には、砂のみならず砂の
ような粒状物、例えば金属粒やガラス粒など徐々に落下
させることができる負荷物を用いることができる。この
ような重り機構２３を用いて人体装着部１０を吊り上げ
るようにしてもよい。この砂箱２７内の砂（負荷物）は
数秒程度で落下するようにするのがよく、介護者の質量
とほぼ同じ質量の砂（負荷物）を砂箱２７内に入れてお
くのがよい。このような機構によれば、さらに簡単な機
構によって吊り上げ力を発生させることができ、急な吊
り上げ力も発生しない。

【００３８】また、この装置においては、負荷物による
吊り上げ力を調整するために、例えば２つの滑車２６の
うち何れか一方に、調整機構２４として粘性制御装置を
備えるのがよい。この粘性制御装置には、例えば回転が
早くなれば回転抵抗が大きくなるような粘性制御クラッ
チが用いられる。この結果、急な操作、例えば急激に砂
が落下した場合でも吊り上げ力が急に加わることがな
く、介護者に急な力が加わるのを避けることができる。

【００３９】また、当該粘性制御装置にはワンウエイク
ラッチを装着するのがよい。ワンウエイクラッチは、吊
り上げ方向にはフリーの状態となり、吊り下げ方向には
粘性制御装置と同期して粘性力が働くものである。従っ
て、吊り上げ動作に対しては速やかな操作を行なえ、吊
り下げ動作に対しては緩和な動作を行なわせることがで
きる。

【００４０】図１７はさらに別な実施形態である筋力補
助装置の概略説明図である。当該筋力補助装置では、重
り機構２３として重りのみが用いられ、吊り上げ力の調
整機構２４として、滑車２６に粘性制御装置（図示せ
ず）が備えられている。このように単純な機構によって
も介護者の負担を軽減できるものである。もちろん、図
１５に示すようなバネ機構２９によっても同様な動作を
行なわせることができ、さらに単純化すれば粘性制御装
置を備えることなく、単純な重り機構２３やバネ機構２
９のみによって駆動させることもできる。

【００４１】上記各実施形態においては、吊り上げ機構
２０としてロープ機構を用いたが、吊り上げ機構２０に
は、重り機構２３又はバネ機構２９による重力方向の力
を人体装着部１０に対して鉛直上向きの吊り上げ力に変
換できる機構であれば特に制限されるものではない。こ
の機構として、例えば図１８に示す筋力補助装置では、
上下移動部２２にアーム機構が用いられている。このア
ーム機構は、水平アーム２１の一端に備えられ、人体装
着部１０を上下に移動させるアーム部２２ａを備え、ア
ーム部２２ａは水平アーム２１の一端にユニバーサルジ
ョイントなどによって、当該水平アーム２１の一端を支
点として回転自在に取り付けられている。すなわち、ア
ーム部２２ａは水平アーム２１の一端を支点にして水平
面内で回転すると共に垂直面内で扇状に回転することに
なる。このアーム部２２ａは、水平面内での回転は制御
されてはおらず人の手で自由に動かすことができるが、
垂直面内での回転は、図面では表わしてはいないが、図
１に示す如く重り機構２３（若しくはバネ機構２９）及
びロープ２５並びに調整機構２４などによって駆動され
る。このようなアーム機構によっても人体装着部１０を
吊り上げることができるだけでなく、ロープ機構に比べ
て被介護者の移動範囲を大きくできる。

【００４２】また、水平アーム２１はいかなる場所にも
支持させることができ、例えば図１９に示す如く、天井
面３２に備えた支持部３３に移動可能に軸支させてもよ
く、あるいは病室などの床面や壁面に備えられた支柱に
軸支することもできる。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係る筋力補助装置では、作業者
の肩・脇・上腕・背中・腰の少なくとも何れかに装着さ
れ、装着部位を保持する人体装着部と、前記人体装着部
を吊り上げ吊り下ろしする吊り上げ機構とを備え、当該
吊り上げ機構を、水平面内で移動可能に一端が支持され
た水平アームと、当該水平アームの他端に備えられ、前
記人体装着部を上下に移動するロープ機構若しくはアー
ム機構からなる上下移動部と、前記人体装着部を少なく
とも上方に吊り上げるための重り機構若しくはバネ機構
とから構成しているので、非常に簡単な駆動機構によっ
て人体装着部を吊り上げ吊り下げることができ、非常に
安価に提供できる。

【００４４】また、本発明に係る筋力補助装置は、水平
アームを軸支することができればよく、例えば、水平ア
ームを被介護者用のベッドに備えられた支柱に軸支する
ことによって、ベッドと共に移動でき、設置場所に関係
なく使用することができる。また、被介護者をベッドに
寝かせたまま移動することができ、被介護者の行動範囲
を広げることができる。

【００４５】さらに、モータなどの能動的駆動源や粘性
制御装置など、簡単な機構からなる調整機構を備えるこ
とによって、上記重り機構若しくはバネ機構による吊り
上げ力を容易に調整できる。

【００４６】また、力センサを備えることによって、自
動的に制御装置を駆動して吊り上げ力を発生させ、当該
力センサが検知した負荷に応じて、吊り上げ力の制御を
行なわせることができる。特に、検知した負荷を最大限
として吊り上げ力を制御する制御部を備えることによ
り、作業者が吊り上げられることがないよう、安全に配
慮した筋力補助装置を簡単な機構かつ廉価で提供でき
る。

【００４７】また、重り機構として徐々に重り負荷を増
大できる機構を用いることもでき、より一層簡単な構成
にすることができる。さらに粘性制御装置を備えること
によって吊り上げ力を簡単に調整することもできる。

【００４８】さらに粘性制御装置を備えた場合には、人
体装着部の吊り上げ方向と吊り下げ方向とで、粘性制御
装置の制御を異ならせることにより、吊り上げ時には素
早く吊り上げ力を発生させ、吊り下ろし時には緩和な動
作にして、介護者への負担を軽減するのみならず、被介
護者も安心して使用できる。

【００４９】このように本発明の筋力介護装置によれ
ば、安価かつ簡単な装置とすることができ、介護者の負
担軽減につながる筋力補助装置（あるいは介護者補助装
置）の普及に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る筋力補助装置の概略
説明図である。

【図２】（ａ）は同上の筋力補助装置に用いられる人体
装着部を示す斜視図、（ｂ）は介護者に装着した状態を
示す斜視図である。

【図３】別な人体装着部を示す斜視図である。

【図４】吊り上げ開始センサの一例を示す説明図であ
る。

【図５】吊り上げ開始センサの他例を示す説明図であ
る。

【図６】図５に示す吊り上げ開始センサである力センサ
の一例を示す説明図である。

【図７】吊り上げ開始センサのさらに他例を示す説明図
である。

【図８】図７に示す吊り上げ開始センサである力センサ
の一例を示す説明図である。

【図９】同上の筋力補助装置における一制御方法を示す
フローチャートである。

【図１０】同上の筋力補助装置における他の制御方法を
示すフローチャートである。

【図１１】同上の筋力補助装置におけるさらに他の制御
方法を示すフローチャートである。

【図１２】同上の筋力補助装置におけるさらに他の制御
方法を示すフローチャートである。

【図１３】本発明のさらに別な実施形態に係る筋力補助
装置の概略説明図である。

【図１４】図１３に示す筋力補助装置における一制御方
法を示すフローチャートである。

【図１５】本発明のさらに別な実施形態に係る筋力補助
装置の概略説明図である。

【図１６】本発明のさらに別な実施形態に係る筋力補助
装置の概略説明図である。

【図１７】本発明のさらに別な実施形態に係る筋力補助
装置の概略説明図である。

【図１８】本発明のさらに別な実施形態に係る筋力補助
装置の概略説明図である。

【図１９】本発明のさらに別な実施形態に係る筋力補助
装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１０ 人体装着部 ２０ 吊り上げ機構 ２１ 支持アーム ２３ 重り機構 ２４ 調整機構 ２５ ロープ ４０ 力センサマット

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人や物などの重量物を持ち上げ、搬送
   し、降ろすまでの作業をする者を補助する筋力補助装置
   であって、前記作業者の肩・脇・上腕・背中・腰の少な
   くとも何れかに装着され、装着部位を保持する人体装着
   部と、前記人体装着部を吊り上げ吊り下ろしする吊り上
   げ機構とを備え、前記吊り上げ機構は、水平面内で移動
   可能に一端が支持された水平アームと、当該水平アーム
   の他端に備えられ、前記人体装着部を上下に移動するロ
   ープ機構若しくはアーム機構からなる上下移動部と、前
   記人体装着部を上方に吊り上げるための重り機構若しく
   はバネ機構とからなることを特徴とする筋力補助装置。
2. 【請求項２】 前記上下移動部の吊り上げ力を調整する
   調整機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の筋
   力補助装置。
3. 【請求項３】 吊り上げ開始センサを備えたことを特徴
   とする請求項１又は２の何れかに記載の筋力補助装置。
4. 【請求項４】 前記吊り上げ開始センサは、作業者に装
   着された負荷開始検出用スイッチであることを特徴とす
   る請求項３に記載の筋力補助装置。
5. 【請求項５】 前記吊り上げ開始センサは、力センサで
   あることを特徴とする請求項３に記載の筋力補助装置。
6. 【請求項６】 前記力センサは、作業者の作業位置を含
   む一定範囲内に設置されたことを特徴とする請求項５記
   載の筋力補助装置。
7. 【請求項７】 前記力センサは、作業者が履く履物に設
   置されたことを特徴とする請求項５記載の筋力補助装
   置。
8. 【請求項８】 作業者の負荷を検出する負荷センサと、
   検知された負荷に応じて、吊り上げ力の調整を行う制御
   機構を備えたことを特徴とする請求項２〜７の何れかに
   記載の筋力補助装置。
9. 【請求項９】 前記調整機構は、前記負荷センサで検知
   された負荷を最大限として前記上下移動部の吊り上げ力
   と吊り下げ力の少なくともいずれか一方を制御する制御
   部を備えたことを特徴とする請求項８に記載の筋力補助
   装置。
10. 【請求項１０】 前記調整機構は、能動的駆動源である
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の筋力
    補助装置。
11. 【請求項１１】 前記調整機構は、さらに粘性制御装置
    を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の筋力補助
    装置。
12. 【請求項１２】 前記調整機構は、粘性制御装置である
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の筋力
    補助装置。
13. 【請求項１３】 前記重り機構は、一定質量の重りであ
    ることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の
    筋力補助装置。
14. 【請求項１４】 前記重り機構は、徐々に重り負荷を増
    大できる機構であることを特徴とする請求項１又は２に
    記載の筋力補助装置。
15. 【請求項１５】 前記調整機構は、粘性制御装置である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の筋力補助装置。
16. 【請求項１６】 前記人体装着部の吊り上げ方向と吊り
    下げ方向とで、前記粘性制御装置の制御を異ならせるこ
    とを特徴とする請求項１１、１２又は１５の何れかに記
    載の筋力補助装置。
17. 【請求項１７】 前記水平アームは、ベッドに備えられ
    た支柱に軸支されたことを特徴とする請求項１乃至１６
    の何れかに記載の筋力補助装置。