JP2013132396A

JP2013132396A - 動作アシスト装置及び装着具

Info

Publication number: JP2013132396A
Application number: JP2011284484A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yoshimune; 和夫能宗
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-08

Abstract

【課題】
アシスト力を発生させるためのアクチュエータが不要で、利用者が装着している状態においてもアシスト機能の遮断が可能であって、膝から上に装着する動作アシスト装置を提供する。
【解決手段】
互いに揺動可能な複数の背骨部材３を連結してなり、利用者の背中に装着される背骨ユニット２と、利用者の前屈姿勢時に復元力を発生させる作用状態と復元力を発生させない非作用状態とに切り換え可能で、背骨ユニット２に取り付け可能な弾性部材７と、背骨ユニット２の上から利用者の臍から大腿部にかけて身体の周囲に巻き付けられて背骨ユニット２を固定する非伸縮性の腰ベルト６と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、利用者が前屈姿勢からの復元を伴う動作を行う場合に、その動作を補助するための動作アシスト装置、及び動作アシスト装置とともに用いられる装着具に関する。

このような装置として、特許文献１に記載されている筋力補助装置がある。この筋力補助装置は、利用者の背中に装着される背中パッドと、一端が前記背中パッドの上部に固定され、他端が前記背中パッドの下部に固定され、固定された両端間距離を伸縮するアクチュエータとを備えている。前屈姿勢において両端間距離が縮められると、背中や腰部がアクチュエータの伸縮力により伸展され、前屈姿勢から立位への姿勢変化において、筋力の補助がなされる。この筋力補助装置は、リュックサックを背負うようにして背中パッドを背中に装着できるよう構成されているので、比較的簡単に装着できるものとされている。

他に類似の装置として、例えば特許文献２に記載されている腰痛プロテクターがある。この腰痛プロテクターは、腰部を保護するため腰部に固定装着される腰部プロテクト板と、腰部プロテクト板と一体的に背骨に沿うように形成され、弾性機能を有する上体サポート板とからなる。このような構成により、腰部プロテクト板により単に腰部を固定して保護するだけでなく、上体サポート板により前屈姿勢からの復元動作を補助可能な腰痛プロテクターとなっている。

特開２００５−３３９号公報特開２００４−２８３４２３号公報

特許文献１に記載の筋力補助装置においては、利用者が比較的簡単に装置を装着できるものとされているが、装着状態を維持したまま、アシスト機能を遮断できる構成とはなっていない。これは、特許文献２に記載の腰痛プロテクターにおいても同様である。従って、これらの装置を装着している利用者がアシスト機能を必要としない場合にも、所定の姿勢になるとアシスト力が働き、わずらわしく感じると同時に、逆に動作の妨げとなる場合があった。

又、特許文献１に記載の筋力補助装置のように、アクチュエータやアクチュエータを制御する制御部を設けると、装置が大型化・重量化してしまい、装置を装着すること自体が利用者の負担となるおそれがある。さらに、アクチュエータを用いた場合、利用者の動作スピードにアクチュエータがついていけずに、アシストのタイミングが間に合わないおそれがあった。

そこで、本発明は以上の課題に鑑みてなされたもので、アシスト力を発生させるためのアクチュエータが不要で、利用者が装着している状態においてもアシスト機能の遮断が可能であって、膝から上に装着する動作アシスト装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の課題解決手段は、互いに揺動可能な複数の背骨部材を連結してなり、利用者の背中に装着される背骨ユニットと、利用者の前屈姿勢時に復元力を発生させる作用状態と復元力を発生させない非作用状態とに切り換え可能で、前記背骨ユニットに取り付け可能な弾性部材と、前記背骨ユニットの上から利用者の臍から大腿部にかけて身体の周囲に巻き付けられて前記背骨ユニットを固定する非伸縮性のベルト状の装着具と、を備えた構成である。

また、本発明の第２の課題解決手段は、前記装着具は、利用者に接する面にクッション材を設けた構成である。

また、本発明の第３の課題解決手段は、前記装着具は、少なくとも１つの長さ調整機構を設けた構成である。

また、本発明の第４の課題解決手段は、前記弾性部材が引張ばねとして構成され、前記引張ばねが利用者の背中に対して前記背骨部材の揺動軸よりも外側に設けた構成である。

本発明の動作アシスト装置は、背骨ユニットに取り付け可能な弾性部材を非作用状態に切り換えることにより、動作アシスト装置の装着状態を維持したままアシスト機能を遮断することができる。従って、利用者が一時的にアシスト機能を要しない場合等に、所定の姿勢になるとアシスト力が働いてしまうわずらわしさや、アシスト力が利用者の動作の妨げとなることを回避することができる。また、本発明の動作アシスト装置は、背骨ユニットが複数の背骨部材で構成されているので、背骨部材の個数を調整することも可能であり、身長の異なる幅広い利用者に適した動作アシスト装置とすることができる。さらに、複数の背骨部材は互いに揺動可能に構成されているので、利用者の姿勢変化に柔軟に対応することが可能である。また、本発明の動作アシスト装置は、非伸縮性のベルト状の装着具で背骨ユニットの上から利用者の臍から大腿部にかけて体の周囲に巻き付けられて背骨ユニットを固定するため、膝下への動作アシスト装置の装着がなく、膝下のわずらわしさを抑制し、動作アシスト装置の脱着を容易とする。

また、本発明の動作アシスト装置は、装着具は利用者に接する面にクッション材を設けるため、動作アシスト装置が身体に直接当たり、利用者に圧迫力による痛みや不快感を与えるのを抑制することが可能である。

また、本発明の動作アシスト装置は、装着具に少なくとも１つの長さ調整機構を設けてあるため、装着具を体格の異なる複数の利用者で利用することが可能となる。

また、本発明の動作アシスト装置は、弾性部材が引張ばねとして構成され、引張ばねが利用者の背中に対して背骨部材の揺動軸よりも外側に設けられているため、利用者が前屈姿勢の時に、引張ばねが伸長して復元力が発生することにより動作アシスト機能が発揮される。このように構成すると、引張ばねの配置や個数によって、どの程度のアシスト力をどの部位に対して重点的に発生させるかといった調整が可能となり、動作アシスト装置の汎用性が向上する。

動作アシスト装置を装着した利用者の直立姿勢時の側面図である。動作アシスト装置を装着した利用者の直立姿勢時の背面図である。動作アシスト装置を装着した利用者の前屈姿勢時の側面図である。動作アシスト装置の断面図である。動作アシスト装置の分解斜視図である。動作アシスト装置の組立斜視図である。動作アシスト装置を装着する際の利用者の平面図である。動作アシスト装置を装着した利用者の平面図である。

本発明に係る動作アシスト装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示すように、本発明に係る動作アシスト装置１は、利用者が肩ベルト５を肩部に固定し、腰ベルト６を臍から大腿部にかけて利用者の身体の周囲に巻き付けられて固定することにより、背骨ユニット２を背負うようにして装着できるように構成されている。又、背骨ユニット２には、上下方向に伸縮可能な引張ばね７を取り付けることができるように構成されている。

図３に示すように、利用者が動作アシスト装置１を装着した状態で前屈姿勢をとると、引張ばね７が伸長して復元力が生じる。この復元力が背中を支点として作用することにより、前屈姿勢から直立姿勢に戻る際のアシスト力（図３のトルクＴ）となる。従って、物体Ｂを持ち上げる動作を行う場合に、動作アシスト装置１のアシスト力により利用者の負担が軽減されることになる。

背骨ユニット２の詳細な構成を説明する。背骨ユニット２は、上から順に配置される背骨部材３Ａ〜３Ｅを備えてなる。このうち、最上部に配置される背骨部材３Ａに肩ベルト５が取り付けられ、最下部に配置される背骨部材３Ｅに腰ベルト６が取り付けられる。背骨部材３Ａ及び３Ｅは側面視にてＬ字状に形成されており、背中や腰部に接する部分が比較的長く構成されているので、動作アシスト装置１を安定的に装着することができる。背骨部材３Ａ及び３Ｅの間に配置される背骨部材３Ｂ〜３Ｄは略直方体形に形成されている。以降、背骨部材３Ａ〜３Ｅを総括的に示す場合には単に背骨部材３と表記する。

図４〜図６に示すように、背骨部材３Ａ〜３Ｄの下端部且つ背中側の両側面には下方に延出する一対の規制部３ａが形成されている。一の背骨部材３の規制部３ａの先端は、下方に隣接する背骨部材３と揺動軸４によって連結され、互いに揺動可能となるように構成されている。従って、図３に示すように利用者が前屈姿勢をとった場合にも、各背骨部材３が背中側に設けた揺動軸４周りに揺動し、背骨ユニット２が背中に沿うように変形することができる。又、各一対の規制部３ａの間に、下方に隣接する背骨部材３が入り込むように構成されているので、背骨部材３が背幅方向にずれたり、傾いたりすることが抑制される。

図５及び図６に示すように、各背骨部材３には引張ばね７を収納するばね収容部３ｂが形成されている。本実施形態では、引張ばね７を背幅方向に２本設けているので、ばね収容部３ｂも背幅方向に２つずつ形成されている。ばね収容部３ｂに収容される引張ばね７の上フック部７ａは、背骨部材３Ａに挿入固定される係止部材８に係止され、引張ばね７の下フック部７ｂは、背骨部材３Ｅに着脱可能な係合部材９に係合できるように構成されている。係合部材９はピン状の部材であり、背骨部材３Ｅの側面から容易に着脱することができる。

ばね収容部３ｂは利用者の背中に対して揺動軸４よりも外側に設けられているので、前屈姿勢の時に各背骨部材３が揺動軸４周りに揺動することにより、ばね収容部３ｂに収容されている引張ばね７は直立姿勢の時よりも伸長する（図３参照）。その結果、引張ばね７に復元力が発生し、この復元力が利用者が前屈姿勢から直立姿勢に戻る際のアシスト力となる。

図４は、利用者が直立姿勢の時の動作アシスト装置１の断面図を示したものである。各ばね収容部３ｂが連なって、１つの長い空間が形成され、その中に引張ばね７が配置される。尚、図４では、各ばね収容部３ｂが連なって側面視で直線状の空間となっているが、必ずしも直線状の空間である必要はなく、引張ばね７の伸縮に支障がなければ、円弧状等の他の形状であってもよい。

各背骨部材３の上下面のうち、隣接する背骨部材３と対向する面は当接部３ｃとして構成されている。当接部３ｃは、利用者が直立姿勢の時には、対向する当接部３ｃが当接状態となって、直立姿勢から後方に伸展することを規制する。又、一の背骨部材３が当接部３ｃにて他の背骨部材３と当接することにより、背骨部材３同士が相互に支持し合うことになり、直立姿勢を維持するのが容易となる。

引張ばね７は、利用者が直立姿勢の時に自然長であり、且つ下フック部７ｂが係合部材９の挿入箇所に位置するよう構成されている。従って、利用者が直立姿勢の時には、係合部材９を背骨部材３Ｅに着脱するだけで、引張ばね７（下フック部７ｂ）と係合部材９とを係脱することができる。

即ち、係合部材９を背骨部材３Ｅに挿入し、引張ばね７（下フック部７ｂ）と係合部材９とを係合状態とすることにより、利用者が前屈姿勢の場合に引張ばね７の復元力によりアシスト可能な作用状態とすることができる。一方、係合部材９を背骨部材３Ｅから引き抜くと、引張ばね７の下フック部７ｂが遊び状態となり、利用者が前屈姿勢になっても引張ばね７が伸長しないので、復元力が発生することがなく、アシスト機能を発揮しない非作用状態となる。

図７は、動作アシスト装置１を装着する際の利用者の平面図である。腰ベルト６は、利用者に接する面にスポンジ等のクッション材１０、１１を設け、腰ベルト６の左側の外面に面ファスナーのフック面１２（オス側）、腰ベルト６の右側の内面に面ファスナーのループ面１３（メス側）を備える。

図８は、動作アシスト装置１を装着した利用者の平面図である。腰ベルト６を利用者に巻き付けると、クッション材１０、１１が臍から大腿部にかけて利用者の身体の周囲に接し、面ファスナーのフック面１２とループ面１３とが腰ベルト６を結合する。面ファスナーを用いることで長さ調整が無段階で調整可能であり、さらに面ファスナーのフック面１２を利用者側ではなく外側にすることで、衣服にフック面１２が結合することを抑制できる。

本発明の実施形態の効果について説明する。

動作アシスト装置１を装着したままでも、係合部材９を背骨部材３Ｅから引き抜くだけでアシスト機能を遮断することができる。従って、利用者が一時的にアシスト機能を要しない場合等に、所定の姿勢になるとアシスト力が働いてしまうわずらわしさや、アシスト力が利用者の動作の妨げとなることを回避することができる。

なお、本発明の動作アシスト装置１は、背骨ユニット２が複数の背骨部材３Ａ〜３Ｅで構成されているので、背骨部材の個数を調整することも可能であり、身長の異なる幅広い利用者に適した動作アシスト装置１とすることができる。さらに、複数の背骨部材３Ａ〜３Ｅは互いに揺動可能に構成されているので、利用者の姿勢変化に柔軟に対応することが可能である。

また、本発明の動作アシスト装置１は、腰ベルト６で背骨ユニット２の上から利用者の臍から大腿部にかけて体の周囲に巻き付けられて背骨ユニット２を固定するため、膝下への動作アシスト装置１の装着がないため、膝下のわずらわしさを抑制し、動作アシスト装置１の脱着を容易とする。

そして、本発明の動作アシスト装置１は、腰ベルト６は利用者に接する面にクッション材１１、１２を設けるため、アシスト装置１が身体に直接当たり、利用者に圧迫力による痛みや不快感を与えるのを抑制することが可能である。

なお、本発明の動作アシスト装置１は、腰ベルト６に長さ調整可能な面ファスナーを設けてあるため、腰ベルト６を体格の異なる複数の利用者で利用することが可能となる。

また、本発明の動作アシスト装置１は、引張ばね７が利用者の背中に対して背骨部材３Ａ〜３Ｅの揺動軸よりも外側に設けられているため、利用者が前屈姿勢の時に、引張ばね７が伸長して復元力が発生することによりアシスト機能が発揮される。このように構成すると、引張ばね７の配置や個数によって、どの程度のアシスト力をどの部位に対して重点的に発生させるかといった調整が可能となり、動作アシスト装置１の汎用性が向上する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す態様に変更しても良い。

本実施形態においては、動作アシスト装置１を肩ベルト５と腰ベルト６で利用者に固定しているが、肩ベルト５と腰ベルト６と一体となった装着ウェアを用意すれば、動作アシスト装置１をより容易に着脱することができる。

なお、引張ばね７は背骨を間に挟むようにして、左右１本ずつ配置されている。しかし、引張ばね７の数や配置はこれに限らない。引張ばね７を背中に沿った方向に複数に分割して、各引張ばね７を作用状態と非作用状態に切り換え可能に構成すれば、アシストする部位を調整することも可能である。

また、背幅方向に複数設けた引張ばね７のうち、係合部材９と係合する引張ばね７の数を調整できるようにすれば、アシスト力を適宜変更することも可能である。例えば、本実施形態において、係合部材９を半分まで背骨部材３Ｅに挿入して、１本の引張ばね７のみを作用状態とすれば、アシスト力を半分にすることができる。尚、係合部材９が背骨部材３Ｅから脱落することを防止するため、係合部材９と背骨部材３Ｅとの間に適当な脱落防止機構を設けると好適である。

そして、本実形態では、腰ベルト６の結合に面ファスナーを用いているが、ベルト留め具や、ボタン、ファスナーを用いても良い。

１動作アシスト装置
２背骨ユニット
３Ａ〜３Ｅ背骨部材
３ｃ当接部
４揺動軸
６腰ベルト
７引張ばね（弾性部材）
７ｂ下フック部（引張ばねの端部）
９係合部材
１０クッション材
１１クッション材
１２フック面
１３ループ面

Claims

互いに揺動可能な複数の背骨部材を連結してなり、利用者の背中に装着される背骨ユニットと、
利用者の前屈姿勢時に復元力を発生させる作用状態と復元力を発生させない非作用状態とに切り換え可能で、前記背骨ユニットに取り付け可能な弾性部材と、
前記背骨ユニットの上から利用者の臍から大腿部にかけて身体の周囲に巻き付けられて前記背骨ユニットを固定する非伸縮性のベルト状の装着具と、
を備えた動作アシスト装置。
前記装着具は、利用者に接する面にクッション材を設けた請求項１に記載の動作アシスト装置。
前記装着具は、少なくとも１つの長さ調整機構を設けてある請求項１又は２に記載の動作アシスト装置。
前記弾性部材が引張ばねとして構成され、前記引張ばねが利用者の背中に対して前記背骨部材の揺動軸よりも外側に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の動作アシスト装置。