JP2019042386A - 動作補助器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで生産することが可能で可搬性にも富む、動作補助器具を提供する。【解決手段】 人体の背部側に装着され、所定の動作をする者を補助する動作補助器具１であって、人体の背部に沿った鉛直方向で、前記動作補助器具を使用する使用者の肩部に対応した高さ位置から膝部に対応した高さ位置まで延在し、所定の剛性を備えている長手部材１０と、前記長手部材の中間位置に設定されており、前記使用者の腰部周辺に、前記長手部材を保持するための補助器具装着ベルト２０と、前記長手部材の上端部側に設定されており前記使用者の肩に装着される肩部ベルト３０と、前記長手部材の下端部側に設定されており前記使用者の膝周辺から足首周辺までの間の脚部に装着される脚部ベルト４０とを含み、前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方が弾性を有する材料で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、作業者の動作を支援、或いは補助するために案出された動作補助器具に関し、より詳細には、物体を持上げるときの動作（持上げ動作と称す）や腰を一定の角度に曲げた状態を維持して所定の作業するときの動作（前屈み動作と称す）を補助するための動作補助器具に関する。

日常的に繰り返される製品や荷物等の物体を持上げる動作により、作業者が腰に負担を感じる場合が多い。その結果、多くの作業者が腰痛の持病があるとも言われている。
近年、筑波大学の山海嘉之教授によって開発されたパワードスーツなどが話題となっている。このパワードスーツは身体障害者や高齢者の補助のために開発されたものではあるが、上述した持上げ動作の作業者にも有用な装置である。しかし、このパワードスーツはアクチュエータ、コンピュータなどを備えている一種のロボットであって、大変に高価な装置である。また、大掛かりな装置であるので着脱が容易ではない。この種のパワードスーツが汎用化されて、多くの作業者がこれを装着して持上げ作業を行える環境となるまでには、今後、相当な時間を要すると予想される。

そこで、より簡易な装置構成で、持上げ作業を補助できる器具についても、従来、種々提案されている。例えば、特許文献１で開示される筋力補助具は、農作業や介護作業等を行う者が装着する補助具であり、作業者の負担を軽減する。
特許文献１で提案されている補助具は、繊維強化プラスチックからなる外側パイプ、この外側パイプに摺動自在に挿入される棒状の内側部材、そしてこれら外側パイプと内側部材に連結されるチューブ形状の弾性部材とによって構成される、弾性を備えた新規棒状体を製造することが前提である。この棒状体を人体の適宜な場所（腰、首など）に配置して作業者の負担を軽減する。

特開２０１１−１８８９６号公報

しかしながら、特許文献１で提案している補助具は特殊な多層構造の棒状体を新たに準備すること、すなわちこの特殊な多層の棒状体を作製することが前提である。よって、特許文献１の補助具の場合もコストが高くなることが懸念される。
上記では物の持上げ動作を補助する場合について指摘をしたが、これ以外にも、前屈み動作が必要な職場も多い。例えば、農作物を収穫した後の野菜の洗浄処理する現場、貝などの海産物を加工処理する現場では、腰を一定の角度に曲げて所定の作業をする前屈み動作が必要であり、上述した持上げ作業の場合と同様に作業者の負担が多い。よって、前屈み動作についても同様の補助器具が望まれる。

よって、本発明の目的は、低コストで生産することが可能であり、また可搬性に富み、広く普及することを期待できる持上げ動作や前屈み動作の補助器具を提供することである。

上記の目的は、人体の背部側に装着され、所定の動作をする者を補助する動作補助器具であって、人体の背部に沿った鉛直方向で、前記動作補助器具を使用する使用者の肩部に対応した高さ位置から膝部に対応した高さ位置まで延在し、所定の剛性を備えている長手部材と、前記長手部材の中間位置に設定されており、前記使用者の腰部周辺に、前記長手部材を保持するための補助器具装着ベルトと、前記長手部材の上端部側に設定されており前記使用者の肩に装着される肩部ベルトと、前記長手部材の下端部側に設定されており前記使用者の膝周辺から足首周辺までの間の脚部に装着される脚部ベルトとを含み、前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方が弾性を有する材料で形成されている、ことを特徴とする動作補助器具により、達成することができる。

そして、前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方は、前記使用者に装着される側の弾性の低い固定用部と、高い弾性を備えて伸縮性に富み引張力を受けて変形したときに歪みエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積部とを含んで形成することができる。

また、上記の目的は、人体の背部側に装着され、所定の動作をする者を補助する動作補助器具であって、人体の背部に沿った鉛直方向で、前記動作補助器具を使用する使用者の肩部に対応した高さ位置から膝部に対応した高さ位置まで延在し、所定の剛性を備えている長手部材と、前記長手部材の中間位置に設定されており、前記使用者の腰部周辺に、前記長手部材を保持するための補助器具装着ベルトと、前記長手部材の上端部側に設定されており前記使用者の肩に装着される肩部ベルトと、前記長手部材の下端部側に設定されており前記使用者の膝周辺から足首周辺までの間の脚部に装着される脚部ベルトとを含み、前記肩部ベルト及び前記脚部ベルトが伸縮性を有さない材料で形成されていると共に、前記前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方にベルト長さを調整用のアジャスタが設けてある、ことを特徴とする動作補助器具により、達成することができる。

また、前記長手部材は袋体に収納されており、前記補助器具装着ベルト、肩部ベルト及び脚部ベルトは前記袋体に接続されている形態とするのが好ましい。
そして、前記袋体は開口部を備えており、前記長手部材は前記袋体内への収納、取出が自在であるように設計してあるのが望ましい。

また、前記長手部材は長さ調整可能に形成してあるのが好ましい。
また、前記長手部材は折り畳み又は分解組立が可能に形成してあるのが好ましい。

本発明による動作補助器具を用いれば、これを装着した使用者の物体の持上げ動作や前屈み動作を支援してその動作の負担を軽減できる。本発明の動作補助器具は、従来ある材料を活用し、簡易な構造とすることにより低コストで生産することができ、また可搬性に富み広く普及することが期待できる持上げ動作補助器具として提供することができる。

本発明に係る動作補助器具を使用者に装着した時の様子を示している側面図である。 本発明に係る動作補助器具を使用者に装着した時の様子を示している背面図である。 本発明に係る動作補助器具を装着して、使用者が持上げ動作をしたときの様子を示している図である。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態の動作補助器具について説明する。
図１は使用者Ｍに装着したときの動作補助器具１の様子を示した側面図であり、図２はその背面図である。本発明に係る動作補助器具１は、長手部材１０、補助器具装着ベルト２０、肩部ベルト３０そして脚部ベルト４０を含んで構成されている。
以下、使用者Ｍが行う動作が、持上げ動作の場合と前屈み動作の場合とについて説明する。先ず、動作補助器具１を持上げ動作補助器具１として具現化した場合について説明する。

上記長手部材１０は、持上げ動作補助器具１の基本骨格を成す部材であり、使用者Ｍの背部に沿った鉛直方向で、肩部に対応した高さ位置から膝部に対応した高さ位置まで略真直ぐに延在している。
この長手部材１０を基準にして、持上げ動作補助の為の力（パワー）を発生させる。よって、長手部材１０は、所定の剛性や弾性を備えた材料、更に物体の持上げ作業を行う使用者Ｍに装着することを考慮すると、より軽量である材料を用いて形成するのが好ましい。

図１、２では一形態例として、長手部材１０を板状体とした場合を示すが、これに限らず中空の棒状体などとしてもよい。中空棒状体とする場合、その横断面形状は円形、楕円形、四角形、更に多い多角形などとしてもよい。前述したように、長手部材１０は軽量で所望の剛性、弾性などを備えて、所望の長さに形成できればよく、採用する材料には特段の限定はない。
上記長手部材１０を形成するのに好適な材料としては、例えばアルミ製の板、パイプなどの金属素材、ＦＲＰ樹脂による板、パイプなどの樹脂素材、或いは竹などの自然素材を採用することもできる。
ここで、竹は軽量でありながら、長手部材１０が必要とする剛性や弾性を備えており、しかも低コストで容易に入手できるので特に好ましい材料の１つである。

なお、長手部材１０の所定位置に、上述した補助器具装着ベルト２０、肩部ベルト３０、脚部ベルト４０のそれぞれを、直に設定（固定）してもよい。しかし、所定の大きさの袋体１２を準備し、この袋体１２に上記３種のベルト２０、３０及び４０を縫製等によって縫付け（接続）し、その袋体１２内に長手部材１０を収納するという形態を採用すれば、長手部材１０の所望位置に各ベルト２０、３０および４０を設定した構造を低コストで簡易に実現できる。
以下、持上げ動作補助器具１に袋体１２を採用している場合について説明する。ただし、図１では袋体１２の図示を省略しており、図２で袋体１２を示している。

図２を参照して説明する。図２では、本発明理解を容易とするため、袋体１２は破線を用いて示している。そして、この図２によって、前述した長手部材１０のより具体的な形態を確認できる。この長手部材１０は、間隔をもって、左右対称的に一対に配置された２つの長手部材１０−１、１０−２により形成した場合を例示している。この長手部材１０−１、１０−２は、その間隔を一定とするため例えば上下の連結部材１１−１、１１−２で連結した形態で、袋体１２内に収納される。これにより、基本骨格となる長手部材１０を安定な形態で袋体１２内に収納される。
なお、袋体１２の両側それぞれの所定位置に筒状の通路を縫製により形成して、その通路内にそれぞれの長手部材１０−１、１０−２を差込むようにした形態としてもよい。この場合には連結部材１１−１、１１−２を省略することができる。

また、長手部材１０は例示のように、２つ（左右一対）の部材（１０−１、１０−２）によって形成することが必須ではなく、例えば一枚の板状材によるものでもよい。ただし、このように一枚板を採用する場合、重量の増加や過度に剛性が高くなることなどが懸念されるので、採用する材質と横断面形状を適宜に変更して、所望の一枚板が得られるように適宜に調整するのが好ましい。
更には、薄手に形成した板状材を、複数枚重ね合わせることにより積層形態で形成される長手部材１０としてもよい。この場合、袋体１２に挿入する薄板の枚数を調整すると、長手部材１０の重量や剛性を適宜に調整できることになる。

そして、上記袋体１２は耐摩耗性や弾性を備えたシート材料で形成するのが好ましい。そして、袋体１２には、上記長手部材１０（１０−１、１０−２）を収納し、そして取出すことが自在にできるように、開口部（図示せず）を設けておくのが好ましい。この開口部は、ジッパーや面ファスナなどによって閉じておくのがよい。これにより、必要なときに長手部材１０（１０−１、１０−２）を袋体１２に収納し、そして取出すことができることになる。

また、上記長手部材１０については、使用者の身長に対応できるように、長さ調整可能な構造としておくのが好ましい。
図２では長手部材１０−１、１０−２それぞれを1枚の板材とした場合を図示しているがこれに限らない。更なる図示は省略するが、例えば。長手部材１０−１、１０−２のそれぞれを、鉛直方向に配置した２枚の板で構成する。そして、一方の板（第１の板部）に対して他方の板（第２の板部）をスライド可能に組付ける。更に、この両方の板の複数高さ位置に孔を設け、その孔にピンを差込むことにより、スライド動作を止めるピン止め構造に設計する。このようにすれば、任意の位置でスライド動作を止めて長さ調整できる長手部材１０を得ることができる。

更には、長手部材１０を折り畳み又は分解組立が可能に形成しておくのが好ましい。この折り畳みの為の構造や分解組立を可能とする構造は、公知の種々の手法を採用して実現できる。
例えば、先ず長手部材１０−１、１０−２それぞれの中央位置にヒンジ部材を配備して、２つに折り畳むことを自在とする。そして、使用するときには展開して真直ぐ伸ばして直線状とし、バックル等の緊締具により固定して、折り畳み付加の状態とすればよい。

また、例えば各長手部材１０−１、１０−２を略同等の長さの２本のパイプ材により形成し、２つのパイプの接続は、一方のパイプの端部に他方のパイプの端部を差込む構造（釣竿等で採用されている差込み嵌合）を採用する。このようにすれば長手部材１０を小さなパーツに分解できる。
上記のように、長手部材１０を折り畳み又は分解組立が可能に設計しておけば、袋体１２から取出した後に、小さくできる。よって、可搬性にも優れた持上げ動作補助器具とすることができる。

更に、持上げ動作補助器具１が有している他の構成について説明する。
補助器具装着ベルト２０は、長手部材１０の中間位置が使用者Ｍの腰部周辺に来るように設定される。ここで示す例では、長手部材１０を収納している袋体１２に補助器具装着ベルト２０が縫製されることで、長手部材１０の位置が定まる。補助器具装着ベルト２０は、使用者の腰部の周辺に確りと、長手部材１０を固定することができる材料で形成してことが好ましく、綿やナイロンなど剛性や耐久性には富むが、相対に弾性が低く伸縮の少ない材料を用いて形成するのが好ましい。これにより、使用者Ｍの所定の位置（高さ）に、長手部材１０を安定に保持できる。

そして、上記した補助器具装着ベルト２０とは異なり、肩部ベルト３０と脚部ベルト４０とは持上げ動作の補助となる力（パワー）を発生させるための部材である。
左右一対の肩部ベルト３０は使用者の肩に装着され、長手部材１０の上端部側に対応する位置の袋部１２に縫製されている。そして、同様に左右一対の脚部ベルト４０は使用者の膝周辺から足首周辺までの間の脚部に装着され、長手部材１０の下端部側に対応する位置の袋部１２に縫製されている。
上記脚部ベルト４０は、使用者の膝周辺から足首周辺までの間の任意の場所に装着して使用することができる。すなわち、図示している例では、使用者Ｍの膝周辺に装着する様子を示しているが、これには限らない。使用者Ｍのふくらはぎやそれよりも下の足首、更に足裏に掛かるようにして、脚部ベルト４０を装着するようにしてもよい。
ただし、膝周辺以外の脚部を装着位置に選択した場合、脚部ベルト４０が初期の装着位置からずれることが予想される。よって、脚部ベルト４０が脚部の装着位置からずれないように、面ファスナ等を活用した固定構造を脚部ベルト４０に付加しておくのが好ましい。

上記肩部ベルト３０と脚部ベルト４０は、弾性を有し伸縮性に富む材料で形成するのが好ましい。このように弾性を備えた素材とすることの必要性は、後述の説明で明らかとする。
肩部ベルト３０と脚部ベルト４０は、その全体について弾性を有する材料で形成してもよいが、例えば、使用者Ｍに装着される箇所（固定用部）は弾性が低い材料、そして、他の部分（エネルギー蓄積部）は高い弾性を備えて伸縮性に富む材料としてもよい。高い弾性を備えた材料としては、天然ゴム、合成ゴム、コイルバネ等を採用できる。
上記肩部ベルト３０、脚部ベルト４０は、引張力を受けたときに変形して歪みエネルギーを蓄積し、その後、歪みエネルギーに基づく反発力を放出して初期状態に戻る。この反発力が、持上げ動作の補助となる力（パワー）である。よって、このような補助力を放出し得る弾性材料であれば、肩部ベルト３０、脚部ベルト４０に採用できる。

図１、３を参照して、本発明に係る持上げ動作補助器具１を使用した際の様子を説明する。図１は使用者Ｍが動作補助器具１を装着した初期状態で動作の前である。このときには動作補助器具１から使用者Ｍへ何らの力も作用していない。
なお、図１、３で、肩部ベルト３０の弾性の低い固定用部を符号３０−１、高い弾性を備えて伸縮性に富むエネルギー蓄積部を符号３０−２で示し、同様に脚部ベルト４０の弾性の低い固定用部を符号４０−１、高い弾性を備えて伸縮性に富むエネルギー蓄積部を符号４０−２で示している。
図３は、使用者Ｍが載置台１００に置いてあった製品（物体）１１０を持上げる動作をしている途中の様子を示している。

図３で示している前屈み姿勢は、使用者Ｍが何らかの物体（荷物）を持上げようとするときの基本姿勢である。この基本姿勢は作業を行っている色々な職場（建築現場、農林水産業の現場、製品の製造工場など）で日常茶飯事に取られている姿勢である。
持上げ動作補助器具１を装着した使用者Ｍが前屈み姿勢となったとき、使用者Ｍの肩部と長手部材１０の上端部との間隔（距離）、そして、使用者Ｍの膝周辺と長手部材の下端部との間隔（距離）が延びることになる。
このとき、肩部ベルト３０および脚部ベルト４０に引張力が作用する。各ベルト３０、４０のエネルギー蓄積部３０−２、４０−２は弾性を有し伸縮性に富むので伸びる。この伸び量（歪み量）は引張力に応じて長くなり、その反発力も大きくなる。その反発力は、各肩部ベルト３０、脚部ベルト４０を介して使用者Ｍに伝達される。よって、図３示す持上げ動作中、使用者はその持上げ動作中に補助力を受けて、通常より容易に物体１１０を持上げることができる。

上述した実施例は、より好ましい形態として肩ベルト３０及び脚ベルト４０の両方が弾性を有する材料で形成されている例を説明したがこれに限らない。肩ベルト３０と脚ベルト４０との何れか一方が弾性を備えて伸縮すれば、前述した持上げ補助の機能を発揮することができる。

上記で説明した実施例は、持上げ動作を補助するように構成した動作補助器具の場合である。以下では、更に、前屈み動作を補助するように構成した動作補助器具について説明をする。
なお、動作補助器具としての基本構造は、図１、２に示したものと概ね同様であるので、これらの図１、２を流用して相違点について説明する。

先に「発明が解決しようとする課題」にて記載したように、前屈み動作は、作業者が腰を一定の角度に曲げた姿勢を維持し、所定の作業をする場合である。腰の角度を一定に保ちながら、野菜の洗浄作業や貝の解体作業をするので、腰痛の原因となる。
前屈み動作の補助用に構成した場合の動作補助器具は、前記持上げ動作の補助器具とは異なり、前記肩部ベルト３０および脚部ベルト４０を、伸縮性を有さない材料、例えば綿やナイロンなど所定の剛性や耐久性を備えたもので形成してある。
そして、肩部ベルト３０および脚部ベルト４０の少なくとも一方に、ベルト長さ調整用のアジャスタを設ける。作業者が前屈み動作を行ったときに、背部の長手部材１０が突っ張り棒となって、前屈み動作を支える適度な緊張感が得られるように、アジャスタを用いて肩部ベルト３０や脚部ベルト４０の長さを調整してから使用する。これにより使用者はその前屈み動作中に補助力を受けて、通常より楽に所定の作業を継続することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の動作補助器具によれば、これを装着した使用者の持上げ等の動作を支援して、動作時の負担を軽減できる。
そして、本発明の動作補助器具は、従来の材料を活用し、簡易な構造であるので低コストで生産することができ、また可搬性にも富んでいる構造とすることができる動作補助器具として提供できる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 動作補助器具
１０（１０−１、１０−２） 長手部材
１１−１、１１−２ 連結部材
１２ 袋体
２０ 補助器具装着ベルト
３０ 肩部ベルト
３０−１ 固定用部
３０−２ エネルギー蓄積部
４０ 脚部ベルト
４０−１ 固定用部
４０−２ エネルギー蓄積部
Ｍ 使用者
１００ 載置台
１１０ 物体

Claims (7)

1. 人体の背部側に装着され、所定の動作をする者を補助する動作補助器具であって、
   人体の背部に沿った鉛直方向で、前記動作補助器具を使用する使用者の肩部に対応した高さ位置から膝部に対応した高さ位置まで延在し、所定の剛性を備えている長手部材と、
   前記長手部材の中間位置に設定されており、前記使用者の腰部周辺に、前記長手部材を保持するための補助器具装着ベルトと、
   前記長手部材の上端部側に設定されており前記使用者の肩に装着される肩部ベルトと、
   前記長手部材の下端部側に設定されており前記使用者の膝周辺から足首周辺までの間の脚部に装着される脚部ベルトとを含み、
   前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方が弾性を有する材料で形成されている、ことを特徴とする動作補助器具。
2. 前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方は、前記使用者に装着される側の弾性の低い固定用部と、高い弾性を備えて伸縮性に富み引張力を受けて変形したときに歪みエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積部とを含んで形成してある、ことを特徴とする請求項1に記載の動作補助器具。
3. 人体の背部側に装着され、所定の動作をする者を補助する動作補助器具であって、
   人体の背部に沿った鉛直方向で、前記動作補助器具を使用する使用者の肩部に対応した高さ位置から膝部に対応した高さ位置まで延在し、所定の剛性を備えている長手部材と、
   前記長手部材の中間位置に設定されており、前記使用者の腰部周辺に、前記長手部材を保持するための補助器具装着ベルトと、
   前記長手部材の上端部側に設定されており前記使用者の肩に装着される肩部ベルトと、
   前記長手部材の下端部側に設定されており前記使用者の膝周辺から足首周辺までの間の脚部に装着される脚部ベルトとを含み、
   前記肩部ベルト及び前記脚部ベルトが伸縮性を有さない材料で形成されていると共に、前記前記肩部ベルトと前記脚部ベルトとの少なくとも一方にベルト長さを調整用のアジャスタが設けてある、ことを特徴とする動作補助器具。
4. 前記長手部材は袋体に収納されており、前記補助器具装着ベルト、肩部ベルト及び脚部ベルトは前記袋体に接続されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の動作補助器具。
5. 前記袋体は開口部を備えており、前記長手部材は前記袋体内への収納、取出が自在である、ことを特徴とする請求項４に記載の動作補助器具。
6. 前記長手部材は長さ調整可能に形成してある、ことを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載の動作補助器具。
7. 前記長手部材は折り畳み又は分解組立が可能に形成してある、ことを特徴とする請求項1から５のいずれに記載の動作補助器具。

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