JP2023173355A - 人体サポート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮空気が封入された状態の人工筋肉により構成される引張バネのサポート力が、歩行をする等の使用者の動きに抗して作用する大きな反力となることが抑えられた人体サポート装置を提供すること。【解決手段】第１軸Ｃ１の位置に設けられたワイヤガイドは、連結部１２に回転可能に支持され、脚部装着部１６と一体で回転し、ワイヤ４８が固定され、ワイヤ４８が巻き取られる胴部２８２を有する第１軸プーリ２８により構成され、ワイヤ４８を巻き取る第１軸プーリ２８の胴部２８２の半径は、胴部２８２の全周にわたって一定ではなく変化している人体サポート装置１０である。【選択図】図９

Description

本発明は、人体サポート装置に関する。

従来より、人工筋肉を用いた人体サポート装置としての腰部補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。腰部補助装置は、使用者の腰部の側方側に配置される左右一対のサイド部に傾動可能に取付けられていると共に使用者の背部に装着される背中フレームを備えている。また、腰部補助装置は、左右一対のサイド部に傾動可能に取付けられていると共に使用者の大腿部に当接される大腿プレートが固定された下肢フレームを備えている。さらに、腰部補助装置は、一端部が背中フレームに係止されていると共に他端部がワイヤを介して下肢フレームに係止された人工筋肉を備えている。そして、コンプレッサやタンク内からチューブを介して人工筋肉内へ圧縮空気が供給されることで、人工筋肉が収縮する。これにより、使用者の上体に起立方向へのサポート力（人体を引き起こす方向への付勢力）が加わり、重量物を持ち上げる際の使用者の腰部の負荷を低減することを可能とする。

また、コンプレッサやタンク内からチューブを介して人工筋肉内へ圧縮空気が供給され封入された後に、その封入された状態が維持されて引張バネとされて用いられて、使用者の人体をサポートする装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３－７５０７８号公報 特開２０１７－９３５０５号公報

上述した特許文献２に記載の従来の人体サポート装置では、人工筋肉内へ圧縮空気が封入された状態が維持されて引張バネとされているため、人体が、例えば歩行をする際には、人工筋肉のサポート力が人体の脚の動きに抗する反力となる。

本発明は、圧縮空気が封入された状態の人工筋肉により構成される引張バネのサポート力が、歩行をする等の使用者の動きに抗して作用する大きな反力となることが抑えられた人体サポート装置を提供することを目的とする。

本発明は、使用者の背部において使用者の上体に沿って配置された上体装着部と、前記使用者の脚部に装着された脚部装着部と、荷重が入力される荷重入力部と、内部にガスが封入される密閉空間を有し、前記荷重入力部が引張られることで引張方向への寸法が増加されると共に前記密閉空間内の体積が減少され、該密閉空間内に閉じ込められた一定質量のガスが圧縮されることで前記引張方向とは反対方向への復元力を前記荷重入力部に生じさせるガス封入部と、を有する引張バネと、前記上体装着部と前記脚部装着部とを連結し、人体の脚軸に対応する第１軸を備え、前記第１軸の位置にワイヤガイドが設けられた連結部と、前記引張バネと前記脚部装着部との間に設けられ、前記ワイヤガイドにガイドされ、前記引張バネの前記復元力により前記荷重入力部が引張られて前記脚部装着部を前記引張バネの方向へ引いて、前記上体装着部を前記連結部に対して傾動させ、前記脚部装着部を前記連結部に対して傾動させることで、人体を引き起こす方向への付勢力を、前記上体装着部及び前記脚部装着部を介して人体へ伝達する左右一対のワイヤと、を備え、前記引張バネにおいては、前記ガス封入部の両端が互いに離れる側へ引っ張られることで、引張方向と直交する方向への前記ガス封入部の寸法が全体にわたって小さくなり体積が減少して前記復元力が生じる人体サポート装置であって、前記第１軸の位置に設けられた前記ワイヤガイドは、前記連結部に回転可能に支持され、前記脚部装着部と一体で回転し、前記ワイヤが固定され、前記ワイヤが巻き取られる胴部を有する第１軸プーリにより構成され、前記ワイヤを巻き取る前記第１軸プーリの胴部の半径は、前記胴部の全周にわたって一定ではなく変化している人体サポート装置に関する。

前記ワイヤの先端部を巻き取る前記第１軸プーリの胴部の部分である先端部巻き取り部の半径は、前記ワイヤにおける前記先端部よりも前記引張バネ寄りの部分を巻き取る前記第１軸プーリの胴部の部分である引張バネ側巻取り部の半径よりも小さいことが好ましい。

前記先端部巻き取り部は、前記人体が歩行している状態のときに前記ワイヤの先端部を巻き取る部分であることが好ましい。

前記第１軸プーリの胴部において前記先端部巻き取り部から前記引張バネ側巻取り部に至るまでの部分の半径は、徐々に拡大していることが好ましい。

本発明によれば、圧縮空気が封入された状態の人工筋肉により構成される引張バネのサポート力が、歩行をする等の使用者の動きに抗して作用する大きな反力となることが抑えられた人体サポート装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による人体サポート装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置を示す背面図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置からカバー、腰部ベルト、上側腰部ベルトが取り外された様子を示す背面図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置からカバー、腰部ベルト、上側腰部ベルトが取り外された様子を示す正面図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置からカバー、腰部ベルト、上側腰部ベルトが取り外された様子を示す側面図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置を使用者が使用している様子を示す側面図である。 （Ａ）は自然長の引張バネを示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された状態の引張バネの弾性チューブ及びメッシュスリーブを模式的に示す模式図である。 （Ａ）は引張試験機にセットされた自然長の引張バネを示す説明図であり、（Ｂ）は自然長に対して引張られた引張バネを示す説明図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置の第１プーリを示す第１の説明図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置の第１プーリを示す第２の説明図である。 本発明の一実施形態による人体サポート装置のアシスト力（反力）を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る人体サポート装置について、図面を参照して説明する。
以下の説明においては、人体サポート装置を装着している状態であって直立した状態の使用者から見た前後方向前方側を矢印ＦＲで示し、右側及び左側をそれぞれ矢印ＲＨ及び矢印ＬＨで示し、上下方向上側を矢印ＵＰで示す。また、以下の説明で、単に前後、左右、上下の方向を示す場合は、人体サポート装置を装着している状態でかつ直立した状態の使用者から見た前後、左右、上下を示すものとする。

図２、図３等に示すように、人体サポート装置１０は、連結部を構成し使用者の腰部の側方側に配置される左右一対のベース部１２と、ベース部１２に取付けられ、使用者の腰部（骨盤近傍）に装着される腰部ベルト１４と、左右一対のベース部１２を支持する上体装着部としての上体側フレーム１８と、左右一対のベース部１２に対して傾動可能に取付けられた脚部装着部としての大腿アーム１６と、引張バネ２０を構成し上体側フレーム１８に格納された人工筋肉と、を備えている。ベース部１２及び上体側フレーム１８は、カバー１０１により覆われている。

ベース部１２は、板状に形成された外側プレート２２及び内側プレート２４と、を備えている。外側プレート２２と内側プレート２４とは、側面視で（右側又は左側から見て）ほぼ同一の形状に形成されている。外側プレート２２と内側プレート２４とは、複数の接続ピン２６（図５参照）等を介して接続されており、左右方向に所定の間隔で平行に配置されている。

外側プレート２２と内側プレート２４との間には、ワイヤガイドとしての第１プーリ２８、第２プーリ３０、及び、第３プーリ３８５が回転可能に支持されている。第１プーリ２８は、外側プレート２２及び内側プレート２４の下部に、左右方向に回転軸が指向する位置関係で取付けられている。第１プーリ２８の回転軸は、使用者の脚軸としての股関節に対応する第１軸Ｃ１とされている。また、第１プーリ２８には、後述するワイヤ４８の一部が係止されるワイヤ係止部２８Ａと、後述する大腿アーム１６とが取付けられ、第１軸Ｃ１を中心に回動可能な大腿アーム取付部２８Ｂと、ワイヤ４８の長手方向の中間部が巻き取られる胴部２８２と、が設けられており、これらは第１軸Ｃ１を中心に一体的に回動する。

第１プーリ２８は第１軸プーリを構成し、ワイヤ係止部２８Ａ（図４等）は、胴部２８２の端部を構成する。具体的には、第１プーリ２８は図９、図１０に示すように、円盤状の側板２８１と、側板２８１の周縁に沿って設けられた胴部２８２とを有している。ベース部１２に対して大腿アーム１６が傾動して、第１プーリ２８が回転することにより、ワイヤ４８の先端部が胴部２８２の部分である先端部巻き取り部２８２１に巻き取られ、当該ワイヤ４８の先端部よりも引張バネ２０の部分が、第１引張バネ側巻取り部２８２２、第２引張バネ側巻取り部２８２３、第３引張バネ側巻取り部２８２４、第４引張バネ側巻取り部２８２５に、この順で巻き取られていくように構成されている。

先端部巻き取り部２８２１は、第１プーリ２８の中心角で胴部２８２の端部から図９、図１０において反時計回りに２０度までの部分であり、この部分は、図６のように人体サポート装置１０を装着した使用者Ｐが歩行をしている状態のときに、ベース部１２に対して、大腿アーム１６が傾動して第１プーリ２８が回転してワイヤ４８の先端部を巻き取る範囲である。

先端部巻き取り部２８２１の半径は、第１引張バネ側巻取り部２８２２、第２引張バネ側巻取り部２８２３、第３引張バネ側巻取り部２８２４、第４引張バネ側巻取り部２８２５のいずれの半径よりも小さく、図９、図１０における最下部で２０ｍｍである。そして先端部巻き取り部２８２１は、第１引張バネ側巻取り部２８２２に接続され、図９、図１０において反時計回りに進むにつれて大きくなり、２２ｍｍまで大きくなる。同様に、第２引張バネ側巻取り部２８２３の半径は、第１引張バネ側巻取り部２８２２に接続されている部分では２２ｍｍであるが、図９、図１０において反時計回りに進むにつれて大きくなり、２４ｍｍまで大きくなる。同様に、第３引張バネ側巻取り部２８２４の半径は、第２引張バネ側巻取り部２８２３に接続されている部分では２４ｍｍであるが、図９、図１０において反時計回りに進むにつれて大きくなり、２７ｍｍまで大きくなる。そして、第４引張バネ側巻取り部２８２５の半径は、第３引張バネ側巻取り部２８２４に接続されている部分から図９、図１０において反時計回りに進んでも、２７ｍｍのまま一定である。このように、胴部２８２において先端部巻き取り部２８２１から第４引張バネ側巻取り部２８２５に至るまでの部分の半径は、徐々に拡大している。

第２プーリ３０は、外側プレート２２及び内側プレート２４の上部、且つ、第１プーリ２８の後側の位置に、左右方向に回転軸が指向する位置関係で取付けられている。第２プーリ３０の回転軸は、使用者の腰軸としての仙腸関節に対応する第２軸Ｃ２とされている。また、第２プーリ３０の外周部には、後述するワイヤ４８の長手方向の中間部をガイドするためのガイド溝３０Ａが形成されている。第２プーリ３０を支持する外側プレート２２及び内側プレート２４の部分は、上体側フレーム１８に取付けられる被接続部を構成する。

腰部ベルト１４は、被固定部としての基部パッド１４１と、上側腰部ベルト１４２と、下側腰部ベルト１４３と、を有している。基部パッド１４１は、ベース部１２の内側プレート２４に、内側プレート２４に平行な位置関係で固定されている。上側腰部ベルト１４２の両端部は、それぞれ基部パッド１４１の上部に、長さ調整不能に固定されている。これにより、上側腰部ベルト１４２は、基部パッド１４１の上部同士を繋いでおり、上側腰部ベルト１４２の長さは一定である。このように長さが一定の上側腰部ベルト１４２は、図６に示すように、使用者Ｐの大殿筋の上部の上側に配置される。

下側腰部ベルト１４３の両端部は、それぞれ基部パッド１４１の下部に、長さ調整可能に固定されている。これにより、下側腰部ベルト１４３は、基部パッド１４１の下部同士を繋いでいる。下側腰部ベルト１４３の両端部の近傍には、それぞれバックル１４４が設けられており、バックル１４４の部分において、下側腰部ベルト１４３の長さを調整可能である。下側腰部ベルト１４３の長さが調整されて、下側腰部ベルト１４３は、使用者Ｐの大殿筋の後部の下部に隣接して配置される。

大腿アーム１６は、図２～図４等に示すように、使用者Ｐの大腿部に沿って延びるアーム本体３２と、アーム本体３２に取付けられカバー３４１で覆われた腿パッド３４と、を有している。アーム本体３２は、剛性を高めるためのリブ３２Ｂが設けられた延在部３２Ａを有しており、延在部３２Ａの基部は、大腿アーム取付部２８Ｂに対してほぼ前後方向に指向する軸を中心として回動可能とするヒンジ３６を介して大腿アーム取付部２８Ｂに取り付けられている。ヒンジ３６が左右方向に回動可能に構成されていることにより、大腿アーム１６がベース部１２に対して左右方向にも傾動可能とされている。

延在部３２Ａの先端部には、使用者Ｐの脚部に装着される腿パッド３４が固定されている。腿パッド３４は、使用者Ｐの大腿部の前方側の面に沿う湾曲形状に形成されている。また、腿パッド３４は、左右方向に指向する軸を中心としてアーム本体３２に対して所定の角度で回動可能に支持されている。これにより、腿パッド３４と使用者Ｐの大腿部の前方側の面との接触状態を、適切な接触状態にすることを可能とする。

図３及び図４に示すように、上体側フレーム１８は、正面視で（使用者Ｐの正面側から見て）下方側が開放され中央に頂点部を有する逆Ｖ字状に形成されている。この上体側フレーム１８は、左右方向に間隔を空けて配置されていると共に内部に引張バネ２０が配置される引張バネ収容部３８Ａを有する一対の引張バネ取付部３８と、一対の引張バネ取付部３８の上方側の部位を左右方向に繋ぐ接続部４０と、を有しており、これらは、射出成形により一体成形された樹脂製の１つの部品により構成されている。

上体側フレーム１８の左右の下端部は、下方向へ開放されたコの字に形成されたベース部取付部３８２を有しており、ベース部取付部３８２の間には、第２プーリ３０を支持する外側プレート２２及び内側プレート２４の部分により構成される被接続部が配置され、ベース部１２はベース部取付部３８２に対して回動可能に支持されている。即ち、上体側フレーム１８の左右の下端部は、左右一対のベース部１２に直接接続されており、上体側フレーム１８は、ベース部１２に対して第２軸Ｃ２を傾動（回動）軸として傾動可能に取り付けられている。

一対の引張バネ取付部３８は、正面視で上方側から下方側に向かうにつれて使用者Ｐの右側及び左側にそれぞれ傾斜している。引張バネ取付部３８には、後側において開口する断面がコの字形状の図示しない溝が形成されており、この溝が形成された部分が引張バネ収容部３８Ａを構成し、この溝に引張バネ２０が収容されている。後側の開口は蓋３８１により閉塞されている。接続部４０は、十字形状のリブ４０１を有しており、高い剛性を有して一対の引張バネ取付部３８を接続している。

図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、引張バネ２０は、所謂ＭｃＫｉｂｂｅｎ型の人工筋肉と同様に構成されている。この引張バネ２０の長手方向一方側の端部は、上体側フレーム１８の引張バネ取付部３８（図３等参照）の上端部に係止されるフレーム係止部２０Ａ（図８参照）とされており、引張バネ２０の長手方向他方側の端部は、後述するワイヤ４８（図３等参照）が係止される荷重入力部としてのワイヤ係止部２０Ｂ（図８参照）とされている。また、引張バネ２０は、ゴム等の弾性材料を用いて管状に形成されたガス封入部としての弾性チューブ４４と、弾性チューブ４４を覆うカバー部材としての筒状のメッシュスリーブ４６と、を含んで構成されており、弾性チューブ４４をメッシュスリーブ４６で被覆して両端をかしめた構造となっている。

弾性チューブ４４は、内部にガス（空気）が封入される密閉空間を有しており、この弾性チューブ４４は、フレーム係止部２０Ａとワイヤ係止部２０Ｂとの間に配置されている。この弾性チューブ４４の内部には、管部材を通して接続されたポンプ２１１を介して空気が供給されるように構成されている。管部材には、弾性チューブ４４に供給された空気の量を調整可能な調整バルブ２１２が設けられている。調整バルブ２１２により、弾性チューブ４４内の密閉空間内に予め封入されるガスの量適宜空気の量を調整して付勢力を調整することにより、全身の筋力が強くないシニアや女性等の使用者が使用する場合や、全身の筋力が強い男性等の使用者が使用する場合等、場合に応じて適切に、弾性チューブ４４内の密閉空間内に予め封入されるガスの量（ガスの質量）が調節可能となっている。

メッシュスリーブ４６は、例えば伸縮性の小さい高張力繊維等の線材が織り上げられること等により形成されている。また、メッシュスリーブ４６の長さ（軸）方向の両端部は、フレーム係止部２０Ａ及びワイヤ係止部２０Ｂにそれぞれ固定されている。そして、図８（Ａ）に示された自然長の状態から図８（Ｂ）に示された状態まで引張バネ２０が引張られると（ワイヤ係止部２０Ｂがフレーム係止部２０Ａから離間する方向へ移動されると）、メッシュスリーブ４６の引張方向（図７における矢印Ａ１方向）への寸法が増加されると共に当該引張方向と直交する方向（図７における矢印Ｂ方向）への寸法が減少するようになっている。これにより、当該メッシュスリーブ４６内に配置された弾性チューブ４４の引張方向（図７における矢印Ａ１方向）への寸法が増加されると共に当該引張方向と直交する方向（図７における矢印Ｂ方向）への寸法が減少されるようになっている。その結果、弾性チューブ４４内の密閉空間内の体積が減少されて、当該密閉空間内のガスが圧縮される。これにより、引張方向とは反対方向（図７における矢印Ａ２方向）への復元力がワイヤ係止部２０Ｂに生じるようになっている。

引張バネ２０の説明のために図８（Ａ）に示す引張試験にセットされた引張バネ２０においては、弾性チューブ４４の長さは２５０ｍｍであり、自然長及び引張られた状態におけるフレーム係止部２０Ａとワイヤ係止部２０Ｂとの間の長さＬは、２７０ｍｍである。また、自然長の状態における弾性チューブ４４の長手方向の中央部の外径Ｄは、３６ｍｍである。ここで、弾性チューブ４４とメッシュスリーブ４６とは密着されているため、弾性チューブ４４の外径とメッシュスリーブ４６の外径とは一致する。

本実施形態の人体サポート装置１０は、以上説明した２本の引張バネ２０を備えている。一対の引張バネ取付部３８内にそれぞれ１本ずつの引張バネ２０が設けられる。また、人体サポート装置は、以上説明した引張バネ２０を４本備えていてもよい。４本の引張バネ２０を備えた構成では、一対の引張バネ取付部３８内にそれぞれ２本ずつ引張バネ２０が設けられればよい。

図２に示されるように、上体側フレーム１８の引張バネ収容部３８Ａ内に配置された引張バネ２０の下端部（ワイヤ係止部２０Ｂ）には、ワイヤ４８の一端部が係止されている。また、ワイヤ４８は、上体側フレーム１８の下端側から導出されている。ワイヤ４８は、上体側フレーム１８下端部に設けられたプーリ３８５の後側と、第２プーリ３０の後側と、第１プーリ２８の後側とにこの順でそれぞれ掛けられてこれらにガイドされ、ワイヤ４８の他端部は、第１プーリ２８のワイヤ係止部２８Ａに係止されている。

逆Ｖ字状の上体側フレーム１８の中央の頂点部の位置には、使用者Ｐの上体に装着される上体装着ベルト４２の端部が取付けられる上体装着ベルト取付部３８Ｂが、上体側フレーム１８に固定されて設けられている。図６等に示すように、上体装着ベルト４２は、使用者Ｐの右肩に装着される右側装着ベルト４２Ｒと、使用者Ｐの左肩に装着される左側装着ベルト４２Ｌと、を有しており、右側装着ベルト４２Ｒ及び左側装着ベルト４２Ｌの長さは、それぞれバックル４２１により調整可能とされている。上体側フレーム１８は、右側装着ベルト４２Ｒが使用者Ｐの右肩に装着され、左側装着ベルト４２Ｌが使用者Ｐの左肩に装着されて、上体装着ベルト取付部３８Ｂの部分が、使用者Ｐの背部から離れた位置関係とされて、使用者Ｐの背部において使用者Ｐの上体に沿って配置される。即ち、使用者Ｐが人体サポート装置１０を装着した初期状態のときには、上体側フレーム１８は、図６に示すように、使用者Ｐの腰の位置から、上方向に向かって使用者Ｐの背中から離れるように傾斜した状態とされるように、引張バネ２０は設定されている。この状態とされることにより、第１軸Ｃ１、第２軸Ｃ２が、使用者Ｐの脚軸、腰軸（股関節、仙腸関節）に完全に一致していないにも関わらず、人体サポート装置１０が使用者Ｐの動作をアシストしているときに、使用者Ｐに対して位置ずれすることを抑えることが可能とされる。

次に、人体サポート装置１０による使用者Ｐのサポートについて説明する。
図６に示されるように、本実施形態では、腰部ベルト１４、上体装着ベルト４２及び大腿アーム１６が、使用者Ｐの腰部Ｐ１、上体Ｐ２及び大腿部にそれぞれ装着されることで、人体サポート装置１０が使用者Ｐに装着される。

より具体的には、長さが一定の腰部ベルト１４の上側腰部ベルト１４２が、図６に示すように、使用者Ｐの大殿筋の上部の上側、即ち、ズボンのベルトの位置に相当する位置に配置される。そしてこの位置を基準として、腰部ベルト１４の下側腰部ベルト１４３の長さが調整されて、下側腰部ベルト１４３は、使用者Ｐの大殿筋の後部の下部に隣接して配置される。この結果、図６に示すように、上側腰部ベルト１４２と下側腰部ベルト１４３とによって、大殿筋が上下方向から挟まれたような状態となり、人体サポート装置１０は、使用者Ｐが動いた場合であっても、使用者Ｐの人体に対してずれにくい状態となる。この状態で上体装着ベルト４２及び大腿アーム１６が使用者Ｐの腰部Ｐ１、上体Ｐ２及び大腿部にそれぞれ装着されて、人体サポート装置１０が使用者Ｐに装着される。

使用者Ｐが床面に置かれた重量物を持ち上げる際には、引き延ばされた引張バネ２０の収縮によりワイヤ４８が引張バネ２０に引き寄せられることにより、ベース部１２に対して上体側フレーム１８が回動して前傾した使用者Ｐの上体Ｐ２を引き起こす方向へのサポート力が生じる。また、大腿アーム１６がベース部１２に対して回動させられて、使用者Ｐの屈曲した状態の脚がまっすぐとされる方向へのサポート力が生じる。これにより、使用者Ｐが床面に置かれた重量物を持ち上げる際に当該使用者Ｐの腰部Ｐ１に生じる負荷を低減することができる。

使用者Ｐが歩行をしている際には、ワイヤ４８は、半径の小さな先端部巻き取り部２８２１にのみ巻き取られるため、引張バネ２０から大腿アーム１６に作用する反力は弱く、歩行の妨げとならない。

次に、上述の実施形態による人体サポート装置１０から人体が受ける反力の強さについて試験を行った。試験においては、上述の実施形態による人体サポート装置１０を本発明品とした。また、人体サポート装置１０の第１プーリ２８に代えて、ワイヤ４８が巻き取られる胴部の半径が一律に２７ｍｍである第１プーリを備え、他の構成について全て人体サポート装置１０と同一の人体サポート装置を従来品とした。試験結果は、図１１に示すとおりである。

図１１に示すように、本発明品においては、使用者Ｐが歩行をしている際の、ワイヤ４８が巻き取られる部分である胴部２８２の、２０度以下の部分である先端部巻き取り部２８２１の半径が小さい。このため、従来品と比較して、反力の値が小さくなっていることが分かる。この結果、使用者Ｐが歩行をしている際には、引張バネ２０から大腿アーム１６に作用する反力は弱く、歩行の妨げとならないことが分かる。

また、本発明品においては、使用者Ｐの上体Ｐ２が大きく前傾した状態であるときの、ワイヤ４８が巻き取られる部分である胴部２８２の、１２０度の近くの部分である第４引張バネ側巻取り部２８２５の部分の半径が大きい。このため、ベース部１２に対して上体側フレーム１８が回動して前傾した使用者Ｐの上体Ｐ２を引き起こす方向へのサポート力が、従来品と同程度であり、十分なサポート力によりサポートされていることが分かる。

上述の実施形態によれば、以下のような効果を発揮することができる。
本実施形態においては、ワイヤ４８を巻き取る第１プーリ２８の胴部２８２の半径は、胴部２８２の全周にわたって一定ではなく変化している。これにより、半径の小さい胴部２８２の部分にワイヤ４８が巻き取られるときには、使用者Ｐは、弱い反力を人体サポート装置１０から受けることが可能となり、また、半径の大きい胴部２８２の部分にワイヤ４８が巻き取られるときには、使用者Ｐは、強いサポート力を人体サポート装置１０から受けることが可能となる。

また、本実施形態においては、ワイヤ４８の先端部を巻き取る第１プーリ２８の胴部２８２の部分である先端部巻き取り部２８２１の半径は、ワイヤ４８における先端部よりも引張バネ２０寄りの部分を巻き取る第１プーリ２８の胴部２８２の部分である引張バネ側巻取り部（第４引張バネ側巻取り部２８２５等）の半径よりも小さい。そして先端部巻き取り部２８２１は、使用者Ｐが歩行している状態のときにワイヤ４８の先端部を巻き取る部分である。

これにより、使用者Ｐが歩行をしている際には、引張バネ２０からの反力は弱く、歩行の妨げとならず、また、前傾した使用者Ｐの上体Ｐ２を引き起こす方向へのサポート力を、従来品と同程度として、十分なサポート力により人体をサポートすることが可能である。

また、本実施形態においては、第１プーリ２８の胴部２８２において先端部巻き取り部２８２１から引張バネ側巻取り部（第４引張バネ側巻取り部２８２５等）に至るまでの部分の半径は、徐々に拡大している。これにより、徐々に使用者Ｐの上体Ｐ２があまり前傾していない状態から、前傾の角度が大きくなるにつれて、滑らかに徐々に、前傾した使用者Ｐの上体Ｐ２を引き起こす方向へのサポート力を大きくすることが可能となる。この結果、使用者Ｐにおいて違和感なくサポート力を利用することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に制限されることなく、請求の範囲に記載した範囲において、様々な形態で実施することができる。例えば、人体サポート装置の各部の構成は、人体サポート装置１０の各部の構成に限定されない。即ち、ベース部、上体装着部、脚部装着部、腰部ベルト、引張バネ、ワイヤ等の構成は、本実施形態におけるベース部１２、上体側フレーム１８、大腿アーム１６、腰部ベルト１４、引張バネ２０、ワイヤ４８等の構成に限定されない。

１０ 人体サポート装置
１２ ベース部
１４ 腰部ベルト
１６ 大腿アーム（脚部装着部）
１８ 上体側フレーム（上体装着部）
２０ 引張バネ
２８ 第１プーリ（第１軸プーリ）
３０ 第２プーリ（第２軸プーリ）
４８ ワイヤ
２８２ 胴部
２８２１ 先端部巻き取り部
２８２２ 第１引張バネ側巻取り部
２８２３ 第２引張バネ側巻取り部
２８２４ 第３引張バネ側巻取り部
２８２５ 第４引張バネ側巻取り部
Ｃ１ 第１軸
Ｃ２ 第２軸

Claims (4)

1. 使用者の背部において使用者の上体に沿って配置された上体装着部と、
   前記使用者の脚部に装着された脚部装着部と、
   荷重が入力される荷重入力部と、内部にガスが封入される密閉空間を有し、前記荷重入力部が引張られることで引張方向への寸法が増加されると共に前記密閉空間内の体積が減少され、該密閉空間内に閉じ込められた一定質量のガスが圧縮されることで前記引張方向とは反対方向への復元力を前記荷重入力部に生じさせるガス封入部と、を有する引張バネと、
   前記上体装着部と前記脚部装着部とを連結し、人体の脚軸に対応する第１軸を備え、前記第１軸の位置にワイヤガイドが設けられた連結部と、
   前記引張バネと前記脚部装着部との間に設けられ、前記ワイヤガイドにガイドされ、前記引張バネの前記復元力により前記荷重入力部が引張られて前記脚部装着部を前記引張バネの方向へ引いて、前記上体装着部を前記連結部に対して傾動させ、前記脚部装着部を前記連結部に対して傾動させることで、人体を引き起こす方向への付勢力を、前記上体装着部及び前記脚部装着部を介して人体へ伝達する左右一対のワイヤと、
   を備え、
   前記引張バネにおいては、前記ガス封入部の両端が互いに離れる側へ引っ張られることで、引張方向と直交する方向への前記ガス封入部の寸法が全体にわたって小さくなり体積が減少して前記復元力が生じる人体サポート装置であって、
   前記第１軸の位置に設けられた前記ワイヤガイドは、前記連結部に回転可能に支持され、前記脚部装着部と一体で回転し、前記ワイヤが固定され、前記ワイヤが巻き取られる胴部を有する第１軸プーリにより構成され、
   前記ワイヤを巻き取る前記第１軸プーリの胴部の半径は、前記胴部の全周にわたって一定ではなく変化している人体サポート装置。
2. 前記ワイヤの先端部を巻き取る前記第１軸プーリの胴部の部分である先端部巻き取り部の半径は、前記ワイヤにおける前記先端部よりも前記引張バネ寄りの部分を巻き取る前記第１軸プーリの胴部の部分である引張バネ側巻取り部の半径よりも小さい請求項１に記載の人体サポート装置。
3. 前記先端部巻き取り部は、前記人体が歩行している状態のときに前記ワイヤの先端部を巻き取る部分である請求項２に記載の人体サポート装置。
4. 前記第１軸プーリの胴部において前記先端部巻き取り部から前記引張バネ側巻取り部に至るまでの部分の半径は、徐々に拡大している請求項２又は請求項３に記載の人体サポート装置。
   

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