JP2013022708A - 腰部負担軽減具 - Google Patents

Abstract

【課題】農業，工業，医療・福祉現場等で働く人々の，前屈時の腰の負担を大きく軽減する実用的腰部負担軽減具を提供する。
【解決手段】モーメントアーム２００にベルトリターン部材とベルト二重巻き部材とベルトセパレ−タを設置し、モーメントアーム２００の無負荷時と負荷時に応じてアーム駆動部によりセパレ−タ作動アームを作動させて、セパレ−タを前記ベルト二重巻き部材に巻き付けた連結ベルト５００の二重巻き間に出し入れ可能にしたアーム駆動部を有して成り、前記連結ベルト５００のフリー側は牽引ゴム紐を介して弾性伸縮ベルト６００又は中間連結ベルト５００Ｘに連結してなることを特徴とする。歩行時は弾性伸縮ベルト６００の張力の解除と連結ベルト５００のたるみを自動的に吸収する一方，前屈時は連結ベルト５００を強固に固定して，ゴムベルトの張力により腰の負担を大きく軽減する。
【選択図】図１−１

Description

本発明は、農業，工業，医療・福祉現場等で働く人々の，前屈時の腰の負担を大きく軽減する実用的腰部負担軽減具に関する。

腰部の負担を軽減する方法は従来から多数提案されているが，現場で広く利用されているのは腰に巻くベルトしかないのが現状である。ロボット技術を応用したパワ−ス−ツ等も提案されているが，何れも研究段階であり，実用化されたとしても，コストを考えると腰ベルトのように誰でも気楽に使うことは，近未来においてもありえないと思われる。

そこで低コストで現実的な腰部負担軽減具として，ばねやゴムなど弾性体による力を利用した特許が国内外を問わず多数申請されている。それらを大別すると力を受けるためにフレ−ムを利用するフレ−ムタイプと，フレ−ムをほとんど利用しない非フレ−ムタイプに大別される。何れも装具により腰への補助モ−メントを与えることで，腰の負担を軽減する仕組みである。フレ−ムタイプからは大きな補助モ−メントが得られ，非フレ−ムタイプは着け心地の点が有利と思われる。しかしながら補助モ−メントを得るため，殆どは弾性体からの力を下肢で受ける構造である。そのため，前屈時だけでなく，体幹と下肢との相対角度が変化する歩行時にも力が作用して歩き難くなる。着座時にも同様な理由で装具による拘束感がある。そこで力の伝達部に遊びを持たせると，弾性体の変位が小さくなるため，有効な補助モ−メントも小さくなる。補助モ−メントの大きさと，使い易さとはトレ−ドオフの関係がある。この問題を解決しない限り，簡易的な腰部負担軽減具でも実用化することは難しいと考える。多くの論文や特許があるにも拘わらず，使い易くて適度な大きさの補助モ−メントの得られる装具は未だ無いのが現状である。

而して、本発明者等は、使い易くて腰部負担軽減効果の大きいフレ−ムタイプの腰部負担軽減具を既に開発した。これは特許文献１で紹介したが、手軽に背当てして着用でき、圧迫感を感じることなく、被介護者を介護する際の介護者の腰部への負担を確実に軽減できる優れた機能を有する腰部負担軽減具である。
この特許文献１に示す腰部負担軽減具は、ゴムベルト等の弾性体を利用した簡易的で実用的なものであり、図７の直立姿勢(1)と前屈姿勢(2)に示すように、背骨に沿って当接する背当フレーム1と、背当フレーム1の下部つまり腰部の後方へ突起させたモーメントアーム2と、背当フレーム1の上端から両腕を通して、モーメントアーム2の近傍に連結する肩掛バンド３と、モーメントアーム２の左右両側に一対の連結ベルト5を介して連結させた一対の弾性伸縮ベルト6と、弾性伸縮ベルト6に直接又は連結ベルト7を介して連結した一対の下肢装着具8とからなる小型軽量な装具であり、腰の負担が大きく軽減され、複雑で高価なロボットと比較して現実的である。

特許第４４４７３３０号公報「腰部負担軽減具」

しかしながら前記腰部負担軽減具は、歩行の際にゴムベルトによる張力が作用するため歩き難い。
そこで本発明は、歩行時はゴムベルトの張力の解除と連結ベルトのたるみを自動的に吸収する一方，前屈時は連結ベルトを強固に固定して，ゴムベルトの張力により腰の負担を大きく軽減する実用的な腰部負担軽減具を提供するものである。

本発明の腰部負担軽減具の特徴とする技術条件は次の(1)の通りである。
(1)、背骨に沿って当接する背当フレーム100と、背当フレーム100の下部において骨盤と平行関係で後方に突出させたモーメントアーム200と、背当フレーム100の上端に両腕を通して肩掛けする肩掛バンド300と、モーメントアーム200近傍に連結し胴に回す胴ベルト400と、モーメントアーム200に連結ベルト500を介して連結する弾性伸縮ベルト600と、弾性伸縮ベルト600に直接又は中間連結ベルト500ｘを介して連結した一対の下肢装着具700とからなる腰部負担軽減具において、前記連結ベルト500をモーメントアーム200に連結するベルトセパレ−タ機構800であって、モーメントアーム200にベルトリターン部材801とベルト二重巻き部材802とベルトセパレ−タ803を設置し、ベルトリターン部材801はモーメントアーム200と平行関係にして設けて連結ベルト500のリターン部501を巻き付け、ベルト二重巻き部材802は連結ベルト500のフリー側のベルト部502を介して下肢装着具側のベルト部503を重ねて巻き付け、前記ベルトセパレ−タ803は連結ベルトの幅方向に平行にしたセパレ−タ803-3と、このセパレ−タ803-3を先端に装着したセパレ−タ作動アーム803-2と、セパレ−タ作動アーム803-2を駆動するアーム駆動部803-1を有し、モーメントアーム200の無負荷時と負荷時に応じてアーム駆動部803-1によりセパレ−タ作動アーム803-2を作動させてセパレ−タ803-3を前記ベルト二重巻き部材802に巻き付けた連結ベルト500の二重巻き間に出し入れ可能にしたアーム駆動部803-1を有して成り、前記連結ベルトのフリー側は牽引ゴム紐を介して弾性伸縮ベルト600又は中間連結ベルト500ｘに連結してなることを特徴とする腰部負担軽減具。

本発明の腰部負担軽減具は、前記の簡単堅牢で合理的な構成により、利用する人の着座や歩行を容易にしながら、歩行時などの直立姿勢の際は、ゴムベルトなどの弾性伸縮ベルトの張力の解除と連結ベルトのたるみを吸収する一方，前屈姿勢の際は連結ベルトを強固に固定して，弾性伸縮ベルトの張力により腰の負担を大きく軽減することを自動的に切り替える優れた作用効果を呈するものである。
これ等の作用効果により、本発明の腰部負担軽減具は、腰への負担が大きい重量物の上げ下げ動作では腰の負担を大きく軽減する。
又、作業者が腰ベルトを必要とする福祉現場，工場内，野菜の収穫作業等，広い範囲に亘る作業において本発明の腰部負担軽減具の活用が大いに期待できる。
本発明の腰部負担軽減具を構成しているベルトの締結、解放機構は、バックルの摩擦締結理論に基づいたものであり、重ねベルトによる固縛を多用する物流技術の世界においてもすぐに転用可能な技術であり，その技術の発展性と将来性は極めて大きい。

本発明の腰部負担軽減具を装着して背筋を伸ばしての直立姿勢の全体イメージを示す概要斜視説明図である。 図１−１の円Ａ内の拡大説明図である。 本発明の腰部負担軽減具を装着して腰を曲げての前屈姿勢の全体イメージを示す概要斜視説明図である。 図２−１の円Ｂ内の拡大説明図である。 本発明の実施例において、図１−２と同等の部分を解り易く示す詳細拡大斜視説明図である。 図３に示すベルトを省略した場合の拡大斜視説明図である。 本発明の実施例において、図2−２と同等の部分を解り易く示す詳細拡大斜視説明図である。 図3〜図5の例の変形例を模式的に示す説明図である。 従来の腰部負担軽減具を着用しての直立姿勢(1)と前屈姿勢(2)の全体を示す概要斜視図である。

発明を実施するための最良の形態を次の実施例により詳細に説明する。

以下、本発明の実施例を図１−１〜図６に基づいて説明する。
本発明の実施例において、腰部負担軽減具の基本構成は、背骨に沿って当接する背当フレーム100と、背当フレーム100の下部において骨盤と平行関係で後方に突出させたモーメントアーム200と、背当フレーム100の上端に両腕を通して肩掛けする肩掛バンド300と、モーメントアーム200近傍に連結し胴に回す胴ベルト400と、モーメントアーム200に連結ベルト500を介して連結する弾性伸縮ベルト600と、弾性伸縮ベルト600に直接又は中間連結ベルト500ｘを介して連結した一対の下肢装着具700とからなる。
連結ベルト500のフリー側のベルト部502は、図１−１及び図２−１に示すようにベルト緩みと緊張を吸収する牽引ゴム紐Gと連結する。牽引ゴム紐Gの他方は本例は連結ベルト500の弾性伸縮ベルト600との接合部に連結しているが、中間連結ベルト500xの適所に連結してもよい。

下肢装着具700は、図１−１及び図２−１に示すように、連結ベルト500ｘを足首まで延長させて内包装着し、足の土踏ずに掛ける部分を有する巻き付け式のもので下肢に装着する。
連結ベルト500ｘの内包装着部分は膝裏から足関節の踝にかけて螺旋配置し、その途中を脹脛（ふくらはぎ）から膝に向かう円周上には面ファスナーなどの非伸縮素材xで固定することで膝屈曲時に500xの位置がモーメントアームと踝を結んだ線上に移動することを阻止し、弾性伸縮ベルト600を含むベルト全体が緩まないようにする役割を担う。つまり下肢の膝下部分を一周するように非伸縮性xの素材を配置して、膝裏部にあるベルトが膝を曲げた際に膝と共に動くことで、張力のためにベルトが膝裏から体の後方に逃げないようにする。

ベルトセパレ−タ機構は、モーメントアーム200の左右に一対設けられ、その個々はベルトリターン部材801と、ベルト二重巻き部材802と、ベルトセパレ−タ803とからなる。
ベルトリターン部材801は、回転可能にしてモーメントアーム200と平行関係にして設けて連結ベルト500のリターン部501を巻き付ける。
ベルト二重巻き部材802はモーメントアーム200の先端部に固定装着され、連結ベルト500のフリー側のベルト部502を介して下肢装着具側のベルト部503を重ねて巻き付ける。
また図４に示すようにベルト二重巻き部材802の軸方向中央部のベルト非二重巻き側にガイドプレート803-5を突出固定する。

ベルトセパレ−タ803は、上部をモーメントアーム200の基部に回動可能に軸連結して自重垂下し軸連結部に圧縮状態にして介在させたスプリング803-4によりモーメントアーム200側から臀部側に反発作用するスプリングを付設したリミットアーム式のアーム駆動部803-1と、アーム駆動部803-1の中間に一端を連結した二腕式のセパレ−タ作動アーム803-2と、セパレ−タ作動アーム803-2の先端部に連結し前記アーム駆動部803-2の回動により前記ベルト二重巻き部材802に巻き付けた連結ベルト500の二重巻き間に出し入れ可能にしたセパレ−タ803-3とから構成してなる。
前記ガイドプレート803-5は、図４及び図６(1)(2)に示すようにセパレ−タ作動アーム803-2の二腕間に挿通可能に位置しセパレ−タ803-3の下降制限用のストッパー機能と、セパレ−タ803-3が連結ベルト500の二重巻き間に円滑に挿入されるように案内するガイド機能を有する。

図３〜図５に示すセパレ−タ803-3は、四角枠型であり、その枠内にリターン部501から下肢装着具側ベルト部503に亘るベルト部分を挿通し、上枠を二重巻き部材802に巻き付けた連結ベルト500の内側巻ベルトと外側巻ベルトの二重巻き間に出し入れ可能にしてある。
図６に示すセパレ−タ803-3は、ベルト幅方向に平行に亘る棒状のもので二重巻き部材802に巻き付けた連結ベルト500の内側巻ベルトと外側巻ベルトの二重巻き間に出し入れ可能にしてある。

本例の腰部負担軽減具を装着して前屈した際は、臀部とモーメントアーム200の基部間に隙間ができる。この隙間は歩行中にほとんど生じない。そこでこの隙間部にばね等で常に臀部と接触するように軽く付勢した前記アーム駆動部803-1を存在させる。そこで直立姿勢での歩行時は図１、図３、図６(1)に示すように，セパレ−タ作動アーム803-2がセパレ−タ803-3を押すことで，セパレ−タ803-3が前記ベルト二重巻き部材802に巻き付けた連結ベルト500の二重巻き部にあるベルトとベルトの間に入り込み、外側の下肢装着具側のベルト部503と内側のフリー側のベルト部502とを分離してベルトの自己締結を防ぐこと及び連結ベルト500のフリー側のベルト部502端は、前述のように牽引ゴム紐Gを介して連結ベルト500と弾性伸縮ベルト600との接合部に連結しているから、歩行に伴い変化する装具と足底間の距離に従いベルト500の繰り出しと巻き戻しを自動的に行い円滑・且つ安全な歩行を確保する。

つまり二重巻き部でセパレ−タ803-3によりベルト同志を分離した状態ではベルト二重巻き部材802の箇所にある分離されたベルト同志は接触することはないのでほとんど抵抗を感じることなく楽に歩行できる。

一方，上体を前屈姿勢にすると，図２−１と図６(2)に示すようにモーメントアーム200は腰の付近を中心に回転することでモーメントアーム200の基部と臀部との間に隙間ができるから、この隙間にアーム駆動部803-1が常に臀部と接触するようにばね803-4等で付勢してあるので，アーム駆動部803-1の垂下状態への回動によりセパレ−タ作動アーム803-2が作動してセパレ−タ803-3をベルトの二重巻き部からベルトリターン部材801側に引き込まれ，セパレ−タ803-3により分離していた外側の下肢装着具側のベルト部503と内側のフリー側のベルト部502が接触する。

このベルト同士が接触した状態では，下肢装着具側のベルト部503は、内接するベルト部502を強力に押さえ込み、そのベルト間摩擦抵抗によりベルトは自己締結することで確実にロックされる。これで弾性伸縮ベルト600は前屈に伴い伸張することで大きな補助モ−メントが得られ、前屈時の腰の負担が大きく確実に軽減される。

本例のアーム駆動部803-1の変形例として、前記アーム駆動部803-1に錘を付設することができる。これでアーム駆動部803-1に常に垂下状態への復帰回動力が付与されているから、直立・屈曲動作による回動作用が迅速になり二重巻き部のベルト分離・密着作用を円滑安定させる。またモーメントアーム200と腰部負担軽減具の装着の臀部との間隔が大きい場合は、図６に示すように、アーム駆動部803-1に補助スペーサーＳを設けてアーム駆動部803-1の直立・屈曲動作による回動作用とそれによる二重巻き部のベルト分離・密着作用を確実に行われるようにすることが好ましい。

アーム駆動部の将来的な応用例としては、前例のリミットアーム式のアーム駆動部803-1に代わって、身体の直立と前傾を検知するリミットセンサーを設け、このセンサーからの信号で電磁弁等の動力を駆動させてセパレ−タ作動アーム803-2を作動させるピストン駆動機構やカム駆動機構をモーメントアーム200の近傍に設けて構成してもよい。この場合はセパレ−タ作動アーム803-2を有利に単純コンパクト化できる。

本発明の腰部負担軽減具は、前記の簡単堅牢で合理的な構成により、利用する人の着座や歩行を容易にしながら、歩行時などの直立姿勢の際は、ゴムベルトなどの弾性伸縮ベルトの張力の解除と連結ベルトのたるみを吸収する一方，前屈姿勢の際は連結ベルトを強固に固定して，弾性伸縮ベルトの張力により腰の負担を大きく軽減することを自動的に切り替える優れた作用効果を呈するものである。このため本発明の腰部負担軽減具の産業上の利用分野としては、介護作業用品のみならず、スポーツ用品、救命道具、荷役機械等に効果的に活用できるものであり社会に貢献すること多大なものがある。

100：背当フレーム
200：モーメントアーム
300：肩掛バンド
400：胴ベルト
500：連結ベルト
500ｘ：中間連結ベルト
600：弾性伸縮ベルト
700：下肢装着具
801：ベルトリターン部材
802：ベルト二重巻き部材
803：ベルトセパレ−タ
501：リターン部
502：フリー側のベルト
503：下肢装着具側のベルト部
803-1：アーム駆動部
803-2：セパレ−タ作動アーム
803-3：セパレ−タ
803-4：スプリング
803-5：セパレ−タの下降止めとセパレ−タの案内用のガイドプレート

Ｇ：牽引ゴム紐

Claims (1)

1. 背骨に沿って当接する背当フレーム100と、背当フレーム100の下部において骨盤と平行関係で後方に突出させたモーメントアーム200と、背当フレーム100の上端に両腕を通して肩掛けする肩掛バンド300と、モーメントアーム200近傍に連結し胴に回す胴ベルト400と、モーメントアーム200に連結ベルト500を介して連結する弾性伸縮ベルト600と、弾性伸縮ベルト600に直接又は中間連結ベルト500ｘを介して連結した一対の下肢装着具700とからなる腰部負担軽減具において、
   前記連結ベルト500をモーメントアーム200に連結するベルトセパレ−タ機構800であって、モーメントアーム200の後部に回転可能にしたベルトリターン部材801と、モーメントアーム200の先端部に固定したベルト二重巻き部材802と、ベルトセパレ−タ803を設置し、ベルトリターン部材801はモーメントアーム200と平行関係にして設けて連結ベルト500のリターン部501を巻き付け、ベルト二重巻き部材802は連結ベルト500のフリー側のベルト端502を介して下肢装着具側のベルト部503を重ねて巻き付け、前記ベルトセパレ−タ803は連結ベルトの幅方向に平行にしたセパレ−タ803-3と、このセパレ−タ803-3を先端に装着したセパレ−タ作動アーム803-2と、セパレ−タ作動アーム803-2のアーム駆動部803-1を有し、モーメントアーム200の無負荷時と負荷時に応じてアーム駆動部803-1によりセパレ−タ作動アーム803-2を作動させて、セパレ−タ803-3を前記ベルト二重巻き部材802に巻き付けた連結ベルト500の二重巻き間に出し入れ可能にしたアーム駆動部803-1を有して成り、前記連結ベルトのフリー側502は牽引ゴム紐Ｇを介して弾性伸縮ベルト600又は中間連結ベルト500ｘに連結してなることを特徴とする腰部負担軽減具。