JP5505740B2

JP5505740B2 - 腰部補助装置

Info

Publication number: JP5505740B2
Application number: JP2011532919A
Authority: JP
Inventors: 宏小林; 卓弥橋本; 佐藤　　裕; 英治石渡; 啓太鈴木; 寛征小林; 公平山本
Original assignee: Tokyo University of Science
Current assignee: Tokyo University of Science
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: KR101652020B1; EP2484317B1; EP2484317A4; US9233017B2; US20120184881A1; WO2011036906A1; JP5526444B2; JPWO2011036906A1; CN102548514A; CN102548514B; JP2011087926A; KR20120084300A; EP2484317A1

Description

本発明は、腰部補助構造に関する。

従来から、利用者の上半身の前屈動作を補助するための補助装置が知られている。例えば、特許文献１には、腰装着部、背中装着部、利用者の前方へ傾倒可能になるように背中装着部を腰装着部に連結する関節部、及び、作動状態において、背中装着部の利用者の前方への傾倒を制御する第１アクチュエータを備えた腰部補助装置が開示されている。

特許文献１の腰部補助装置では、さらに、利用者の下肢に装着される下肢装着部と、腰装着部を下肢装着部に緊束する緊束部材を設けて、腰装着部の背中装着部と同方向への回転を規制している。この緊束部材は、ゴムチューブ等の容易に変形可能な部材で構成されているため、利用者の姿勢状態によっては、緊束部材に緩みが生じていたり、下肢装着部の位置がずれていたりする場合がある。緊束部材が緩んだり、下肢装着部の位置がずれたりした状態のままで、第１アクチュエータが作動すると、第１アクチュエータの変位が緊束部材の緩みや下肢装着部の位置ずれの修正に費やされ、背中装着部に起き上がり方向への力が適切に伝達されない場合があった。
特開２００９−０１１８１８号公報

本発明は、上記事実を考慮し、腰部補助装置を装着した状態で利用者の前屈動作を安定して補助することの可能な腰部補助装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の腰部補助装置は、利用者の上半身に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能な上半身装着部と、前記上半身装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側又は体幹後方側へ延出されて利用者の体幹前方側又は体幹後方側を支持する支持部と、利用者の下肢の少なくとも前方に装着される下肢装着部と、一端部が前記下肢装着部に連結され、他端部が前記上半身装着部の前記追従移動を許容するように前記上半身装着部と相対移動可能に関節部で連結され、前記相対移動時に屈曲しないリジッドな部材で構成され非屈曲形状を維持可能な連結部と、作動状態において、利用者の前方への傾倒に抗する力を前記上半身装着部へ作用させるアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータの一端からワイヤが延出され、前記関節部に、周部へ前記ワイヤが巻き掛けられた回転体が設けられ、前記アクチュエータの作動開始当初から前記ワイヤの張力が前記上半身装着部及び前記連結部に作用するように、前記アクチュエータの作動時に前記回転体と前記上半身装着部または前記連結部とを固定するクラッチ機構が構成されていること、を特徴とする。

請求項１に記載の腰部補助装置では、上半身装着部が利用者の上半身（背部でも胸部でもよい）に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能とされている。また、支持部が、上半身装着部に取り付けられ、利用者の体幹前方側又は体幹後方側へ延出されて利用者の体幹前方側又は体幹後方側を支持する。下肢装着部は、利用者の下肢の少なくとも前方に装着されている。

連結部は、一端部が下肢装着部に連結され、他端部が上半身装着部と相対移動可能に関節部で連結されている。上半身装着部との連結は、上半身装着部の前記追従移動を許容するように行われている。そして、連結部は、この相対移動時に非屈曲形状を維持可能とされている。

利用者が前屈動作を行うと、上半身装着部は利用者の前方への傾倒に追従移動する。この前屈状態でアクチュエータを作動させると、上半身装着部へ利用者の前方への傾倒に抗する力が作用する。一方、下肢装着部に連結された連結部は、非屈曲形状を維持するので、上半身装着部と逆方向の力が作用して、上半身装着部と連結部とには相対移動する方向へ力が作用する。連結部の他端は、下肢装着部によって所定の位置に維持されているので、連結部の反力を用いて背中装着部へ安定して力を作用させることができる。

上体の重みを上半身装着部に取り付けられた支持部または上半身装着部に預ける利用者は、前方への傾倒に抗する力によって、前傾姿勢時における負担が軽減される。
また、請求項１に記載の腰部補助装置は、アクチュエータの一端から延出されたワイヤが回転体の周部へ巻き掛けられている。上半身装着部と連結部が相対移動し、両者の位置関係が変化することから、ワイヤ長は、巻き掛け分も含めて、相対移動に対応した長さとなっている。そこで、アクチュエータの作動時に、回転体を上半身装着部または連結部に固定することにより、ワイヤ長に関わりなく、ワイヤの張力がアクチュエータの作動開始当初から上半身装着部及び連結部に作用するようにすることができる。
請求項２に記載の腰部補助装置は、利用者の上半身に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能な上半身装着部と、前記上半身装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側又は体幹後方側へ延出されて利用者の体幹前方側又は体幹後方側を支持する支持部と、利用者の下肢の少なくとも前方に装着される下肢装着部と、一端部が前記下肢装着部に連結され、他端部が前記上半身装着部の前記追従移動を許容するように前記上半身装着部と相対移動可能に関節部で連結され、前記相対移動時に屈曲しないリジッドな部材で構成され非屈曲形状を維持可能な連結部と、作動状態において、利用者の前方への傾倒に抗する力を前記上半身装着部へ作用させるアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータの一端からワイヤが延出され、前記関節部に、周部へ前記ワイヤが巻き掛けられた回転体が設けられ、前記アクチュエータの作動開始当初から前記ワイヤの張力が前記上半身装着部及び前記連結部に作用するように、前記ワイヤへプリテンションを付加するプリテンション付与機構を備えたこと、を特徴とする。
請求項２に記載の腰部補助装置は、アクチュエータの一端から延出されたワイヤが回転体の周部へ巻き掛けられている。上半身装着部と連結部が相対移動し、両者の位置関係が変化することから、ワイヤ長は、巻き掛け分も含めて、相対移動に対応した長さとなっている。そこで、プリテンション付与機構によってワイヤへプリテンションを付加することにより、ワイヤの張力がアクチュエータの作動開始当初から上半身装着部及び連結部に作用するようにすることができる。

請求項３に記載の腰部補助装置は、前記アクチュエータが、前記上半身装着部へ利用者の起き上がり方向への力を作用させること、を特徴とする。

このように、アクチュエータが、上半身装着部へ利用者の起き上がり方向への力を作用させることにより、前述の利用者の前傾姿勢時における負担を軽減することに加えて、利用者の起き上がり動作の補助も行うことができる。

請求項４に記載の腰部補助装置は、前記関節部が、前記上半身装着部と前記連結部とが利用者の左右方向に沿った軸周りに相対回転可能となるように構成されていること、を特徴とする。

請求項４に記載の腰部補助装置では、利用者の前屈動作時に、上半身装着部と連結部とが、利用者の左右方向に沿った軸周りに相対回転される。そして、アクチュエータの作動時には、上半身装着部と連結部へは、前屈時とは逆方向に相対回転する方向へ力が作用することにより、背中装着部の前方への傾倒が停止される。

請求項５に記載の腰部補助装置は、前記連結部には、前記関節部よりも前記下肢装着部側に、前記下肢装着部と前記連結部とを利用者の左右方向に沿った軸周りに相対回転可能とする第２関節部が構成されていること、を特徴とする。

請求項５に記載の腰部補助装置では、利用者の前屈動作時に、第２関節部において、下肢装着部と連結部とが利用者の左右方向に沿った軸周りに相対回転可能となっていることにより、上半身装着部から連結部を介して下肢装着部にかけて、より利用者の前屈状態に沿った形状にすることができる。

請求項６に記載の腰部補助装置は、前記上半身装着部と前記連結部とが利用者の前後方向に沿った軸周りに相対回転可能となるように構成されていること、を特徴とする。

請求項６に記載の腰部補助装置によれば、連結部が上半身装着部に対して、体幹から離れる方向へ回転可能となり、利用者の下肢の動作自由度を高くすることができる。

請求項７に記載の腰部補助装置は、前記関節部で前記連結部及び上半身装着部に連結され、利用者の腰部に装着される腰装着部、をさらに備えたこと、を特徴とする。

請求項７に記載の腰部補助装置によれば、腰装着部により、アクチュエータの作動時に、上半身装着部が利用者の前方側に移動することが阻止され、前傾姿勢の補助をより安定的に行うことができる。

請求項８に記載の腰部補助装置は、前記連結部に連結され、利用者の尻部に装着される尻装着部、をさらに備えたこと、を特徴とする。

請求項８に記載の腰部補助装置によれば、尻装着部により、アクチュエータの作動時に、上半身装着部が利用者の前方側に移動することが阻止され、前傾姿勢の補助をより安定的に行うことができる。

請求項９に記載の腰部補助装置は、前記アクチュエータが、マッキベン型人工筋肉として用いられ内部に空気を供給されることにより短縮する空気圧式アクチュエータとされていること、を特徴とする。

このように、アクチュエータとして、空気式アクチュエータを用いて、上半身装着部の利用者の前方への傾倒を停止させることができる。

なお、本発明のアクチュエータは、請求項１０に記載のように、上半身装着部に配置してもよいし、連結部に配置してもよいし、その両方に配置してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、腰部補助装置を装着した状態で、利用者の前傾姿勢を安定して補助することができる。

本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置を示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置が備えるアクチュエータの概略を示す図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置が備えるアクチュエータの概略を示す図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置が備えるアクチュエータの給排気機構の概略を示す図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の概略説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の変形例の概略説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の他の変形例の概略説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の他の変形例の概略説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置から腰フレーム部を除去したものの動作を説明する説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置から腰フレーム部を除去したものの動作を説明する説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の動作を説明する説明図である。本発明の第１実施形態に係る腰部補助装置の動作を説明する説明図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置を示す斜視図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置が備えるアクチュエータの給排気機構の概略を示す図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置のクラッチ機構を示す分解斜視図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置のクラッチ機構において、プーリーがプレートに固定されていない状態を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る腰部補助装置のクラッチ機構において、プーリーがプレートに固定されている状態を示す断面図である。空気圧式アクチュエータの収縮率と出力との関係を示すグラフである。本発明の第１、第２実施形態の変形例に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第３実施形態に係る腰部補助装置を示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第３実施形態に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第３実施形態に係るクラッチ部付近の拡大図である。本発明の第３実施形態に係るクラッチ部付近の拡大図である。本発明の第３実施形態に係る腰部補助装置が備えるアクチュエータの給排気機構の概略を示す図である。本発明の第３実施形態の変形例に係る腰部補助装置の使用状態を示す側面図である。本発明の第３実施形態の変形例に係る上連結フレーム９６付近の拡大図である。本発明の第３実施形態の変形例に係る上連結フレーム９６付近の拡大図である。本発明の第３実施形態の変形例に係る上連結フレーム９６付近の拡大図である。

[第１実施形態]
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図中矢印ＦＲにて示す利用者の前方側を前側とし、上下左右の方向は、この前方側を向いてみた場合の方向を基準とする。

図１〜図３には、第１実施形態に係る腰部補助装置１０が示されている。図１には、未装着状態の腰部補助装置１０が示されており、図２及び図３には、利用者が装着した状態の腰部補助装置１０が示されている。これらの図に示されるように、腰部補助装置１０は、上半身装着部としての背中フレーム１４、前支持部としての肩ベルト２２、下肢装着部としての太腿プレート１８、連結部としての連結フレーム２０を備えている。

背中フレーム１４は、利用者の背部に装着され、左右一対のサイドフレーム部１４Ａと、左右一対のサイドフレーム部１４Ａを結合するセンターフレーム部１４Ｂ、１４Ｃとを備えている。なお、左右一対のサイドフレーム部１４Ａは左右対称の構成となっている。

サイドフレーム部１４Ａは、長尺筒状とされ、利用者の背部の上下方向に沿うように互いに離間して配置されている。サイドフレーム部１４Ａの下端には、下サイド部１４Ｄが連結固定されている。下サイド部１４Ｄは、左右一対のサイドフレーム部１４Ａの各々の下端から斜め前方へ伸びて、利用者の腰部左右両脇に配置される。

センターフレーム部１４Ｂは、左右一対のサイドフレーム部１４Ａの上端を連結するように配置され、センターフレーム部１４Ｃは、左右一対のサイドフレーム部１４Ａの中間部を連結するように配置されている。

下サイド部１４Ｄに、腰装着部としての腰フレーム部１２が設けられている。腰フレーム部１２は、左右一対の下サイド部１４Ｄを横断するように、センターフレーム部１４Ｂと略並行に配置されている。腰フレーム部１２の中央には、腰板１２Ａが取り付けられている。腰フレーム部１２のコ字両側先端は、関節部１６で、背中フレーム１４及び連結フレーム２０と相対回転可能に連結されている。

また、下サイド部１４Ｄの上端には、滑車部４４が構成されている。滑車部４４には、後述するワイヤ４２が巻き掛けられ、ワイヤ４２の方向を利用者の背面側から斜め前方側へ導いている。

サイドフレーム部１４Ａには、肩ベルト２２が取り付けられている。肩ベルト２２は、左右一対設けられており、各々の一端がセンターフレーム部１４Ｂの中央に取り付けられ、他端がサイドフレーム部１４Ａの下端部に各々取り付けられている。左右一対の肩ベルト２２は、中央部でベルト２２Ａによって連結され、利用者の上半身に肩ベルト２２が密着し、背中フレーム１４がずれないようにしている。

下サイド部１４Ｄの下端には、関節部１６が構成されている。関節部１６で、連結フレーム２０と背中フレーム１４（下サイド部１４Ｄ）とが連結されている。関節部１６の前方には、腰ベルト１３が設けられている。腰ベルト１３は、左右一対の関節部１６を連結するように架け渡され、利用者の腰前に配置される。関節部１６の詳細については、後述する。

連結フレーム２０は、長尺形状とされ、利用者の下肢に沿って配置される。連結フレーム２０は、一端（上端）が、関節部１６で下サイド部１４Ｄと連結されている。下サイド部１４Ｄと連結フレーム２０とは、利用者の左右方向に沿った回転軸Ｓ周りに、互いに相対回転可能に連結されている。連結フレーム２０は、背中フレーム１４との相対回転によっても、屈曲しないリジッドな部材で構成されている。

連結フレーム２０の他端側には、太腿プレート１８が固定されている。太腿プレート１８は、利用者の下肢の前方を覆う湾曲形状とされている。太腿プレート１８は、利用者の下肢の前方に配置される。

関節部１６は、下サイド部１４Ｄの下端部に固定されたプレート２６と、プレート２６から肩幅方向外方へ立設された回転シャフト２８と、回転シャフト２８に回転自在に支持された円盤状の回転体２４とを備えている。また、腰フレーム部１２の両端部１２Ｂが配置されている。なお、左右一対の関節部１６は、左右対称の構成となっている。

プレート２６は、利用者の側腰部に位置し、回転シャフト２８は、利用者の側腰部から肩幅方向外方へ延出している。回転体２４の軸心には、回転シャフト２８が相対回転自在に嵌合する円孔（図示省略）が形成され、回転体２４の周面には、後述のワイヤ４２を巻き掛けることができる溝２４Ａが形成されている。なお、回転体２４が円盤状であることは必須ではなく、半円盤状や楕円盤状などであってもよい。

プレート２６の内側には、腰フレーム部１２の両端部１２Ｂが配置されている。両端部１２Ｂは、回転シャフト２８周りに回転可能に取り付けられている。

回転体２４には、連結フレーム２０の一端が固定され、連結フレーム２０は回転体２４と共に回転可能とされている。回転体２４に対してプレート２６が左側から見て反時計回り方向へ回転することにより、背中フレーム１４が同方向へ回動する。また、回転体２４に対してプレート２６が左側から見て時計回り方向へ回転することにより、背中フレーム１４が同方向へ回動する。

このとき、太腿プレート１８が利用者の下肢前方に当てられているので、連結フレーム２０の位置は利用者の下肢に沿った位置に規制されている。したがって、背中フレーム１４と連結フレーム２０とは、関節部１６の回転シャフト２８を中心に、相対回転する。

また、腰部補助装置１０には、アクチュエータ４０が備えられている。アクチュエータ４０は、背中フレーム１４の一対のサイドフレーム部１４Ａ内に各々収納されている。アクチュエータ４０は、空気圧式アクチュエータ（流体圧式アクチュエータ、所謂、McKibben型人工筋肉）とされている。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、空気圧式アクチュエータＡＣは、膨張収縮体であるインナーチューブＩＣと、インナーチューブＩＣを覆う網状の被覆体であるメッシュスリーブＭＳとを備えている。メッシュスリーブＭＳは、例えば伸縮性を持たない高張力繊維等の線材により構成されている。また、メッシュスリーブＭＳの長さ（軸）方向の両端部は、インナーチューブＩＣの長さ方向の両端部に固定されている。

図４（Ｂ）に示すように、インナーチューブＩＣは、内部に空気が供給されることにより膨張する。そして、インナーチューブＩＣの膨張は、メッシュスリーブＭＳにより空気圧式アクチュエータＡＣ全体の長さの縮小に変換される。即ち、空気圧式アクチュエータＡＣは、空気が供給されると、径が拡大されつつ長さが縮小される。この長さの縮小により、空気圧式アクチュエータＡＣはその短縮方向への力Ｆを発生する。

図５に示すように、アクチュエータ４０には、スイッチＳＷを介してコンプレッサＣＰが接続されている。スイッチＳＷは、給気スイッチＳ１と排気スイッチＳ２が設けられており、給気スイッチＳ１がオン、且つ、排気スイッチＳ２がオフにされた場合には、コンプレッサＣＰからアクチュエータ４０へ圧縮空気が供給され、排気スイッチＳ２がオン、且つ、給気スイッチＳ１がオフにされた場合には、アクチュエータ４０内の空気が排気される。

図１〜図３に示すように、アクチュエータ４０の下端側には、ワイヤ４２が取り付けられている。ワイヤ４２の一端部は、アクチュエータ４０の下端から出て、滑車部４４に巻き掛けられて方向を変え、回転体２４の溝２４Ａに固定されている。

ここで、アクチュエータ４０は、自然長（最大長さ）の状態で、少なくとも背中フレーム１４の前傾を許容する範囲で、即ち背中フレーム１４が前傾したときに、ワイヤ４２が回転体２４へ巻き付けが増加する分をゆとりとして、回転体２４へ巻き掛け固定されている。

なお、図６には、本実施形態の腰部補助装置１０を簡略化した説明図が示されている。図６では、前傾状態の背中フレーム１４に、アクチュエータ４０が作動しているときの状態が示されている。

次に、本実施形態における作用について説明する。

利用者が溶接作業等の上半身前傾姿勢での所定作業を行う際、前屈動作を行うと、背中フレーム１４が、利用者の上体の前傾に追従して前傾する。このとき、背中フレーム１４は、連結フレーム２０と相対回転し、関節部１６の回転軸Ｓ周りに回転する。連結フレーム２０は、太腿プレート１８によって利用者の下肢に沿った位置に規制されている。

背中フレーム１４が前傾の状態で、スイッチＳＷの給気スイッチＳ１をオン、且つ排気スイッチＳ２をオフにした場合には、アクチュエータ４０への給気が行われ、アクチュエータ４０が短縮する。

アクチュエータ４０は、短縮し、短縮の途中でワイヤ４２に遊びのない状態となって張力Ｆ（図３及び図６参照）を発生させる。これにより、連結フレーム２０へＹ方向の回転力が作用する。しかし連結フレーム２０は、大腿プレート１８によって規制されているため、Ｙ方向へ回転することができない。このため、アクチュエータ４０の短縮は、背中フレーム１４のＸ方向への回転となって現れる。このとき、前傾した利用者の上体には、肩ベルト２２を介して、起き上がり回転方向Ｘへの力が作用するので、利用者が上体を起こす動作を補助することができる。さらに、起き上がり回転方向Ｘへの力を、利用者の前方への傾倒力よりも大きくすることにより、背中フレーム１４を起き上がり方向Ｘへ回転させて、利用者の上体を起こさせることができる。

そして、スイッチＳＷの給気スイッチＳ１をオフにし、排気スイッチＳ２をオフにすると、アクチュエータ４０への給気が停止されてアクチュエータ４０内の空気圧の上昇が停止し、アクチュエータ４０の短縮が停止される。この状態において、背中フレーム１４のＸ方向への回転が停止する。

この状態で、前傾した利用者の上体の重みが肩ベルト２２にかけられると（前傾した上体を肩ベルト２２に預けると）、上体が背中フレーム１４に吊り下げられた状態になる。したがって、利用者は、背腰部の筋肉（脊柱起立筋等）を使うことなく、前傾姿勢を維持することが可能となる。このように、アクチュエータ４０の短縮を維持することによっても、利用者の前傾姿勢維持の補助が達成される。

ここで、回転体２４の左側から見て時計回り方向への回転は、アクチュエータ４０が短縮しているかいないかに関わらず、自在であるため、利用者は、自由に、前傾姿勢から直立姿勢へ上体を起立させることができる。

本実施形態によれば、太腿プレート１８に連結されたリジッドな部材から成る連結フレーム２０は、非屈曲形状を維持するので、アクチュエータ４０の作動時に、連結フレーム２０に背中フレーム１４と逆方向の回転力（回転軸Ｓ周り）を容易に作用させることができる。このように、連結フレーム２０の回転力（反力）を用いて、背中フレーム１４へ、起き上がり回転方向Ｘへの力を、安定して作用させることができる。

なお、本実施形態では、一対のサイドフレーム１４Ａにアクチュエータ４０を各々配置したが、いずれか一方のサイドフレーム１４Ａにのみアクチュエータ４０を配置してもよい。

また、本実施形態では、アクチュエータ４０を、サイドフレーム１４Ａに沿って上下方向に配置したが、アクチュエータ４０は、図７に示すように、センターフレーム１４Ｃに沿った横方向に配置してもよい。この場合にも、図６に示される場合と同様に、背中フレーム１４に起き上がり回転方向Ｘへの力を作用させることができる。

また、本実施形態では、アクチュエータ４０を背中フレーム１４に装着した例について説明したが、アクチュエータ４０は、図８に示すように、連結フレーム２０側に配置してもよい。この場合には、ワイヤ４２は、プレート２６側に固定する。アクチュエータ４０を連結フレーム２０側に配置した場合でも、張力Ｆにより、背中フレーム１４に起き上がり回転方向Ｘへの力を作用させ、連結フレーム２０に背中フレーム１４と逆回転方向Ｙへの力を作用させてることができる。これにより、利用者の、前傾姿勢時における負担の軽減、前傾姿勢の維持、上体の起き上がり動作を、安定して補助することができる。

また、アクチュエータ４０は、図９に示すように、背中フレーム１４と連結フレーム２０の両方に配置してもよい。

また、本実施形態では、１つのアクチュエータ４０について、１本の空気圧式アクチュエータを用いたが、空気圧式アクチュエータは、必要とされる補助力に応じて複数本用いてもよい。この場合には、空気圧式アクチュエータの本数分のワイヤ４２が回転体２４に固定される。

また、本実施形態では、腰フレーム部１２を設けたが、腰フレーム部１２は、必ずしも必要ではない。特に、腰フレーム部１２を設けることにより、アクチュエータ４０の作動時に、背中フレーム１４が利用者の前方側に移動することを阻止することができる。すなわち、腰フレーム部１２がない場合には、図１０（Ａ）に示す前傾状態においてアクチュエータ４０を作動させると、図１０（Ｂ）に示すように、関節部１６が前方へ移動してしまい、利用者へ起き上がり方向へ力が作用されにくい。腰フレーム部１２を設けた場合には、図１０（Ｃ）に示す前傾状態においてアクチュエータ４０を作動させると、図１０（Ｄ）に示すように、腰フレーム部１２により関節部１６の前方への移動が規制され、利用者へ起き上がり方向への力を効果的に作用させ、利用者の補助をより安定的に行うことができる。腰フレーム部１２に代えて、腰ベルト１３を関節部１６の前方のみならず後方へも配置して、腰ベルトによって関節部１６を利用者の股関節部へ固定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、太腿プレート１８を利用者の下肢の前側のみを覆う形状としたが、利用者の下肢の全周を覆う構成としてもよい。特に、前方のみを覆うことで、装着の煩雑さが省けると共に、全周を覆う場合と比較して利用者の装着感も向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態の腰補助装置５０では、アクチュエータが、連結フレーム２０側に配置されている点が第１実施形態と異なっている。また、関節部１６に、クラッチ機構が設けられている点が第１実施形態と異なっている。

図１１〜図１３に示すように、連結フレーム５２は、長尺筒状とされ、利用者の下肢に沿って配置されている。連結フレーム５２の一端部は、アーム５４を介して回転シャフト２８に回転可能に取り付けられて、下サイド部１４Ｄに連結されている。連結フレーム５２の他端部には、太腿プレート１８が取り付けられている。連結フレーム５２の筒内には、下アクチュエータ７０が収納されている。下アクチュエータ７０の自体の構成は、アクチュエータ４０と同様である。図１４に示すように、下アクチュエータ７０には、スイッチＳＷを介してコンプレッサＣＰが接続されている。給気スイッチＳ１がオン、且つ、排気スイッチＳ２がオフにされた場合には、コンプレッサＣＰから下アクチュエータ７０へ圧縮空気が供給され、排気スイッチＳ２がオン、且つ、給気スイッチＳ１がオフにされた場合には、下アクチュエータ７０内の空気が排気される。

下アクチュエータ７０のワイヤ７２は、下アクチュエータ７０の上端側から出て、一端が後述するプーリー６８に固定されている。

左右の関節部１６の各々には、クラッチ機構６０が構成されている。クラッチ機構６０は、図１５に示すように、制御空気室部材６２、ダイアフラム６４、プレート６６、プーリー６８を含んで構成されている。

制御空気室部材６２は、略円板状とされ、外側面の周方向に凹状の制御空気室６２Ａが構成されている（図１６及び図１７参照）。また、外周面には、制御空気室６２Ａに連通する制御空気ポート６２Ｂが穿孔されている。制御空気ポート６２Ｂには、スイッチＳＷを介してコンプレッサＣＰが接続されている。給気スイッチＳ１がオン、且つ、排気スイッチＳ２がオフにされた場合には、コンプレッサＣＰから制御空気ポート６２Ｂを介して制御空気室６２Ａに圧縮空気が供給され、排気スイッチＳ２がオン、且つ、給気スイッチＳ１がオフにされた場合には、制御空気室６２Ａ内の空気が排気される。制御空気室部材６２の中央部には、軸孔６２Ｃが穿孔され、この軸孔６２Ｃに回転シャフト２８が挿通されている。

ダイアフラム６４は、制御空気室部材６２の外側面に接着され、制御空気室６２Ａの壁面の一部を構成している。制御空気室６２Ａは、ダイアフラム６４により密閉されている。ダイアフラム６４は、弾性を有する膜で構成され、制御空気室６２Ａ内の空気圧に応じて変形し制御空気室６２Ａが拡縮可能とされている。

プレート６６は、略円板形状とされ、下サイド部１４Ｄの先端部に固定されている。また、プレート６６は、ダイアフラム６４の外側に配置されている。プレート６６には、中央部に軸孔６６Ａが穿孔され、この軸孔６６Ａに回転シャフト２８が挿通されている。また、プレート６６には、軸孔６６Ａを中心にして周方向に１０個のピン孔６６Ｂが等間隔で穿孔されている。ピン孔６６Ｂは、プーリー６８側がわずかに小径とされており、段差Ｄが構成されている。ピン孔６６Ｂには、後述するピン８０が挿通される。

プーリー６８は、円板状とされプレート６６の外側面に配置されている。プーリー６８の外周には、溝６８Ａが構成されている。また、プーリー６８の中央部には、スラストベアリング６８Ｃが設けられ、回転シャフト２８に相対回転可能に取り付けられている。プーリー６８には、ピン孔６６Ｂの並びに沿って、かつ、ピン孔６６Ｂよりもわずかに孔同士の間隔が短い１１個のピン穴６８Ｂが穿孔されている。

ピン８０は、ピン孔６６Ｂの各々に、ダイアフラム６４側から挿入されている。図１６に示すように、ピン８０の外周には、スプリング８２が取り付けられ、スプリング８２の一端は段差Ｄに当接されている。ピン８０は、スプリング８２によりダイアフラム６４側へ付勢されている。これにより、ダイアフラム６４による押圧力がピン８０に作用していない状態では、図１６に示すように、ダイアフラム６４を制御空気室６２Ａ側に押して変形させ、ピン８０の先端部はプレート６６内に収まってプーリー６８側へ突出しないようになっている。制御空気室６２Ａへ圧縮空気が供給されて制御空気室６２Ａ内の圧力が高くなると、図１７に示すように、ピン８０はダイアフラム６４によりプーリー６８側へ押されて、先端がプーリー６８側へ突出し、プーリー６８のわずかな回転によりピン８０のいずれか1つがピン孔６８Ｂのいずれかに挿入されるように構成されている。

制御空気室部材６２、ダイアフラム６４、及び、プレート６６は、回転シャフト２８と共に回転するように回転シャフト２８に固定されている。プーリー６８は、ピン８０が挿入されていない状態では、回転シャフト２８周りに回転可能とされ、ピン８０のいずれかがピン孔６８Ｂのいずれかに挿入されると、プレート６６に固定されて回転シャフト２８と共に回転するように構成されている。回転体２４及び連結フレーム５２は、回転シャフト２８に対して回転可能に取り付けられている。

下アクチュエータ７０から延びるワイヤ７２の端部は、プーリー６８の溝６８Ａに固定され、溝６８Ａに沿って巻きかけられている。ワイヤ７２の長さは、連結フレーム２０の利用者前方への回転に追従可能な充分な長さが確保されている。アーム５４とプーリー６８の間には、例えば捩りバネから成る、テンションスプリング７４が取り付けられ、プーリー６８を左側からみて反時計回り方向に付勢している。これにより、ワイヤ７２の遊び分はプーリー６８に巻き取られ、下アクチュエータ７０へプリテンションがかかった状態となっている。このプリテンションは、アクチュエータの定格の５〜１０％程度とされ、これにより、アクチュエータの使用効率を向上することができる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
利用者が前屈動作を行うと、背中フレーム１４が、利用者の上体の前傾に追従して前傾する。このとき、スイッチＳＷの給気スイッチＳ１はオフしており、背中フレーム１４と連結フレーム５２とは、関節部１６の回転軸Ｓ周りに相対回転する。この相対回転時に、背中フレーム１４と連結フレーム５２とは、クラッチ機構６０によって連結を切り離されているので、背中フレーム１４はフリーに前傾に追従することができる。

背中フレーム１４が前傾の状態で、スイッチＳＷの給気スイッチＳ１をオン、且つ排気スイッチＳ２をオフにすると、下アクチュエータ７０、及び、制御空気室６２Ａへの給気が行われる。これにより、下アクチュエータ７０が短縮する。制御空気室６２Ａの内圧が高くなり、ダイアフラム６４は、図１６に示す状態から図１７に示す状態へ変形し、ピン８０がプーリー６８のピン穴６８Ｂに挿入される。これにより、プーリー６８は、プレート６６に固定され、ワイヤ７２の巻き出しは規制される。したがって、テンションスプリング７４の作用とも相俟って、下アクチュエータ７０は、短縮の開始時から、ワイヤ７２に張力Ｆを発生させることができる。

張力Ｆにより、連結フレーム５２には、回転軸Ｓを中心に、回転方向Ｙへの力が作用され、背中フレーム１４には、回転軸Ｓを中心に、連結フレーム５２とは逆回転方向Ｘへの力が作用される。このとき、前傾した利用者の上体には、肩ベルト２２を介して、起き上がり回転方向Ｘへの力が作用するので、利用者が上体を起こす動作を補助することができる。また、前傾姿勢時における負担が軽減され、前傾姿勢の維持を容易に行うことができる。さらに、起き上がり回転方向Ｘへの力を、利用者の前方への傾倒力よりも大きくすることにより、背中フレーム１４を起き上がり方向Ｘへ回転させて、利用者の上体を起こさせることができる。

スイッチＳＷの給気スイッチＳ１をオフにし、排気スイッチＳ２をオフにすると、アクチュエータへの給気が停止されて、下アクチュエータ７０内、及び、制御空気室６２Ａ内の空気圧の上昇が停止し、下アクチュエータ７０の短縮が停止される。この状態において、背中フレーム１４が停止する。

この状態で、前傾した利用者の上体の重みが肩ベルト２２にかけられると（前傾した上体を肩ベルト２２に預けると）、上体が背中フレーム１４に吊り下げられた状態になる。したがって、利用者は、背腰部の筋肉（脊柱起立筋等）を使うことなく、前傾姿勢を維持することが可能となる。このように、下アクチュエータ７０の短縮を維持することによっても、利用者の前傾姿勢維持の補助が達成される。

本実施形態によれば、テンションスプリング７４を有したクラッチ機構６０を備えているので、下アクチュエータ７０の作動時に、ワイヤ７２の巻き掛けられたプーリー６８がプレート６６に固定される。これにより、ワイヤ７２の下アクチュエータ７０からの巻き出しが規制されて、下アクチュエータ７０の作動直後からワイヤ７２に張力Ｆを発生させることができる。

ここで、一般的な空気圧式アクチュエータの動作特性について説明する。図１８には、空気式アクチュエータの収縮率と出力との関係を示すグラフが示されている。グラフから明らかなように、空気式アクチュエータは収縮率が高くなるにしたがって、出力が低下するため、空気式アクチュエータを効率よく利用するためには、収縮動作の初期に大きな荷重を負担することが必要となる。

本実施形態では、前述のように、テンションスプリング７４によってワイヤの緩みを取り除いており、下アクチュエータ７０の作動直後からワイヤ７２に張力Ｆを発生させることができるので、下アクチュエータ７０については、ワイヤ７２の遊び長さ吸収分の短縮が不要となり、下アクチュエータ７０を効率よく利用することができる。

なお、本実施形態では、下アクチュエータ７０の作動時にワイヤ７２へ張力Ｆを発生させるクラッチ機構６０を設けたが、第１実施形態におけるアクチュエータ４０側にもクラッチ機構６０と同様の構成を適用することもできる。

また、前述の第１、第２実施形態では、上半身装着部として、利用者の背中に装着する背中フレーム１４を用いたが、図１９に示すように、利用者の胸部に装着する胸部フレーム２１としてもよい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図２０〜図２２には、第３実施形態に係る腰部補助装置９０が示されている。図２０には、未装着状態の腰部補助装置９０が示されており、図２１及び図２２には、利用者が装着した状態の腰部補助装置９０が示されている。これらの図に示されるように、腰部補助装置９０は、上半身装着部としての背中フレーム９４、前支持部としての肩ベルト２２、下肢装着部としての太腿プレート１８、連結部としての上連結フレーム９６、連結フレーム５２を備えている。

背中フレーム９４は、利用者の背部に装着され、左右一対のサイドフレーム部９４Ａと、左右一対のサイドフレーム部９４Ａを結合するセンターフレーム部９４Ｂ、９４Ｃとを備えている。左右のサイドフレーム部９４Ａ、及び、センターフレーム部９４Ｂは、一体的に構成されている。センターフレーム部９４Ｃは、左右のサイドフレーム部９４Ａの中間部を連結するように配置されている。

左右のサイドフレーム部９４Ａの下端には、第１関節部９５が構成されている。第１関節部９５で、背中フレーム９４と上連結フレーム９６とが連結されている。第１関節部９５の前方には、腰ベルト１３が設けられている。腰ベルト１３は、左右一対の上連結フレーム９６を連結するように架け渡され、利用者の腰前に配置される。

上連結フレーム９６は、長方形板状とされ、利用者の腰に沿って長手方向が上下方向となるように配置されている。上連結フレーム９６の上端側には、後述するプレート９３を介して背中フレーム９４（左右のサイドフレーム部９４Ａ）が、利用者の左右方向に沿った回転軸Ｓ１周りに、上連結フレーム９６と互いに相対回転可能に連結されている。上連結フレーム９６は、背中フレーム９４との相対回転によっても、屈曲しないリジッドな部材で構成されている。

上連結フレーム９６の下端には、第２関節部９７が構成されている。第２関節部９７で、上連結フレーム９６と連結フレーム５２とが後述するプレート２１を介して連結されている。上連結フレーム９６と連結フレーム５２とは、利用者の左右方向に沿った回転軸Ｓ２周りに、互いに相対回転可能に連結されている。連結フレーム５２は、上連結フレーム９６との相対回転によっても、屈曲しないリジッドな部材で構成されている。

連結フレーム５２の他端側には、太腿プレート１８が固定されている。太腿プレート１８は、利用者の下肢の前方に配置される。

図２２及び図２３に示すように、第１関節部９５は、左右のサイドフレーム部９４Ａの下端部に固定されたプレート９３と、プレート９３から肩幅方向外方（又は内方）へ立設された回転シャフト９３Ｓと、回転シャフト９３Ｓに回転自在に支持された円盤状の回転体９３Ａとを備えている。なお、左右一対の第１関節部９５は、左右対称の構成となっている。

プレート９３は、利用者の側腰部に位置し、回転シャフト９３Ｓは、利用者の側腰部から肩幅方向外方へ延出している。回転体９３Ａの軸心には、回転シャフト９３Ｓが相対回転自在に嵌合する円孔（図示省略）が形成され、回転体９３Ａの周面には、ワイヤ７２を巻き掛けることができる溝（不図示）が形成されている。

回転体９３Ａは、上連結フレーム９６に固定され、上連結フレーム９６及び回転体９３Ａは、プレート９３及び背中フレーム９４と相対回転可能とされている。

上連結フレーム９６の上側で利用者の後方側には、ストッパ部材９４Ｄが設けられている。ストッパ部材９４Ｄは、利用者の左右方向に沿って上連結フレーム９６から内側に突出されている。ストッパ部材９４Ｄは、背中フレーム９４が矢印Ｘ方向へ回転すると共に上連結フレーム９６が矢印Ｙ方向へ回転して互いに近づいて所定の角度となった場合に、プレート９３に当接することにより、当該角度以上の回転を阻止する機能を有している。

第２関節部９７は、連結フレーム５２の上端部に取り付けられたプレート２１と、プレート２１から肩幅方向外方（又は内方）へ立設された回転シャフト２１Ｓと、回転シャフト２１Ｓに回転自在に支持された円盤状の回転体２１Ａとを備えている。なお、左右一対の第２関節部９７は、左右対称の構成となっている。

プレート２１は、利用者の股関節外部に位置し、回転シャフト２１Ｓは、利用者の肩幅方向外方へ延出している。回転体２１Ａの軸心には、回転シャフト２１Ｓが相対回転自在に嵌合する円孔（図示省略）が形成され、回転体２１Ａの周面には、ワイヤ７２を巻き掛けることができる溝（不図示）が形成されている。

回転体２１Ａは、上連結フレーム９６に固定され、上連結フレーム９６及び回転体２１Ａは、プレート２１及び連結フレーム５２と相対回転可能とされている。

上連結フレーム９６の下側で利用者の後方側には、ストッパ部材５２Ｄが設けられている。ストッパ部材５２Ｄは、利用者の左右方向に沿って上連結フレーム９６から内側に突出されている。ストッパ部材５２Ｄは、連結フレーム５２が矢印Ｙ方向へ回転すると共に上連結フレーム９６が矢印Ｘ方向へ回転して互いに近づいて所定の角度となった場合に、プレート２１に当接することにより、当該角度以上の回転を阻止する機能を有している。

また、連結フレーム５２は、プレート２１と、ヒンジ２１Ｈを介して連結されている。ヒンジ２１Ｈにより、連結フレーム５２は、上連結フレーム９６に対して利用者の体側と平行方向に配置される回転軸Ｓ３周りに相対回転可能とされている。これによって、連結フレーム５２が利用者の大腿の開閉に追従できるようになっている。

上連結フレーム９６には、尻フレーム部８６が取り付けられている。尻フレーム部８６は、一方の上連結フレーム９６から他方の上連結フレーム９６にかけて、利用者の尻後方に沿って配置されている。尻フレーム部８６の中央部には、利用者の尻位置に対応するように、尻プレート８８が取り付けられている。

腰部補助装置９０には、下アクチュエータ７０が備えられている。下アクチュエータ７０は、第２実施形態と同様に、連結フレーム５２側に配置されている。下アクチュエータ７０の上端側には、ワイヤ７２が取り付けられている。ワイヤ７２の一端部は、下アクチュエータ７０の上端から出て、回転体２１Ａに巻き掛けられ、後述するクラッチ部１００を経て回転体９３Ａに巻き掛けられて回転体９３Ａの溝に固定されている。

図２３及び図２４に示すように、クラッチ部１００は、上連結プレート９６に設けられており、一対の滑車部１０２、ピストン部１０４、シリンダ部１０６、及び、ロック部１０８を備えている。シリンダ部１０６は、上連結プレート９６の中央部で利用者の後方側に固定されている。ロック部１０８は、シリンダ部１０６内に配置され、中央にロック穴１０８Ａを有している。ロック穴１０８Ａにはピストン部１０４が挿通されている。ピストン部１０４は、回転体９３Ａと回転体２１Ａとの間を横切る方向に配置され、クラッチ部１００の非作動時には、当該方向に移動可能とされている。一対の滑車部１０２は、２個の滑車１０２Ｋがピストン部１０４を跨ぐように支持板１０３を介してピストン部１０４の先端側に取り付けられ、ピストン部１０４と共に移動可能とされている。２個の滑車１０２Ｋには、両方を跨ぐようにワイヤ７２が巻き掛けられている。

ピストン部１０４の支持板１０３とシリンダ１０６との間には、コイルスプリング１０５が配置されている。コイルスプリング１０５により、ピストン部１０４は、利用者の前方へ付勢されている。これにより、ワイヤ７２は弛みなく、回転体２１Ａ、滑車１０２Ｋ、及び、回転体９３Ａに巻き掛けられる。

ピストン部１０４は、アクチュエータ４０の非作動時には、ロック穴１０８Ａ内を自由に移動して、利用者の前後方向へ移動可能とされている。一方、下アクチュエータ７０の作動時には、ロック部１０８がロック部１０８の右又は左の空間のエアー圧の制御によって傾き、ロック穴１０８の逆止機能が作動し、利用者の前方方向（ワイヤの緩み除去方向）へは移動可能であるが、その逆方向へは移動不能となるように制御されている。

図２５に示すように、下アクチュエータ７０には、スイッチＳＷを介してコンプレッサＣＰが接続されている。また、スイッチＳＷは、クラッチ部１００と接続されている。給気スイッチＳ１がオン、且つ、排気スイッチＳ２がオフにされた場合には、コンプレッサＣＰから下アクチュエータ７０へ圧縮空気が供給され、クラッチ部１００の逆止機能がオンされる。また、排気スイッチＳ２がオン、且つ、給気スイッチＳ１がオフにされた場合には、下アクチュエータ７０内の空気が排気され、クラッチ部１００の逆止機能がオフされる。なお、クラッチ部１００のエアー制御のためのスイッチを独立して設けてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。
利用者が前屈動作を行うと、背中フレーム９４が、利用者の上体の前傾に追従して前傾する。このとき、スイッチＳＷの給気スイッチＳ１はオフしており、背中フレーム９４と上連結フレーム９６は第１関節部９５の回転軸Ｓ１周りに相対回転する。また、上連結フレーム９６と連結フレーム５２は、第２関節部９７の回転軸Ｓ２周りに相対回転する。この相対回転時に、クラッチ部１００のピストン部１０４は、後退移動（利用者の後方への移動）が可能となっているので、ワイヤ７２が巻き出され、背中フレーム９４はフリーに前傾に追従することができる（図２３参照）。

背中フレーム９４が前傾の状態で、スイッチＳＷの給気スイッチＳ１をオン、且つ排気スイッチＳ２をオフにすると、下アクチュエータ７０への給気が行われ、クラッチ部１００の逆止機能がオンされると共に、シリンダ部１０６内が加圧される。これにより、ピストン部１０４は利用者前方へ押圧され、前方への移動は可能であるが後方への移動が不能とされて、ワイヤ７２の緩みが取り除かれる（図２４参照）。これにより、下アクチュエータ７０が短縮すると、短縮の開始時から、ワイヤ７２に張力Ｆを発生させることができる。

張力Ｆにより、連結フレーム５２には、回転軸Ｓ１、Ｓ２の２軸を中心に、回転方向Ｙへの力が作用され、背中フレーム９４には、回転軸Ｓ１、Ｓ２の２軸を中心に、連結フレーム５２とは逆回転方向Ｘへの力が作用される。このとき、前傾した利用者の上体には、肩ベルト２２を介して、起き上がり回転方向Ｘへの力が作用するので、利用者が上体を起こす動作を補助することができる。また、前傾姿勢時における負担が軽減され、前傾姿勢の維持を容易に行うことができる。さらに、起き上がり回転方向Ｘへの力を、利用者の前方への傾倒力よりも大きくすることにより、背中フレーム９４を起き上がり方向Ｘへ回転させて、利用者の上体を起こさせることができる。

スイッチＳＷの給気スイッチＳ１をオフにし、排気スイッチＳ２をオフにすると、アクチュエータへの給気が停止されて、下アクチュエータ７０内の空気圧の上昇が停止し、下アクチュエータ７０の短縮が停止される。この状態において、背中フレーム９４が停止する。

この状態で、前傾した利用者の上体の重みが肩ベルト２２にかけられると（前傾した上体を肩ベルト２２に預けると）、上体が背中フレーム９４に吊り下げられた状態になる。したがって、利用者は、背腰部の筋肉（脊柱起立筋等）を使うことなく、前傾姿勢を維持することが可能となる。このように、下アクチュエータ７０の短縮を維持することによっても、利用者の前傾姿勢維持の補助が達成される。

本実施形態では、クラッチ部１００を備えているので、第２実施形態の場合と同様に、下アクチュエータ７０の作動直後からワイヤ７２に張力Ｆを発生させることができるので、下アクチュエータ７０については、ワイヤ７２の遊び長さ吸収分の短縮が不要となり、下アクチュエータ７０を効率よく利用することができる。

また、本実施形態では、上半身装着部として、利用者の背中に装着する背中フレーム９４を用いたが、図２６に示すように、利用者の胸部に装着する胸部フレーム９４Ｆとしてもよい。

また、本実施形態では、クラッチ部１００に２個の滑車１０２Ｋを用いたが、１個の滑車１０２Ｋで構成することもできる。また、ワイヤ７２へのテンション付与機構としても、他の構成とすることもできる。例えば、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２７Ｃに示すように、上連結フレーム９６に一端が回転可能に軸支持されたアーム１１０と、鋸歯状の端面をもったアーム１１０に固定された滑車１０２Ｋと、滑車１０２Ｋの軌跡上に構成されたガイド溝１１２とを形成する。そして、コイルスプリング１０５の一端と他端とを各々上連結フレーム９６とアーム１１０に固定している。鋸歯状の端面をもったアーム１１０はラチェット爪を持ったアーム１１３とかみ合っており、アーム１１３はエアシリンダ１１４と接続されている。
この構造の目的は腰部補助装置を着用している人が自由に動くことができること、さらに物を持ち上げるために前屈した場合にワイヤが張り、直立した場合にワイヤが緩むことがある。エアシリンダに空気が入って作動している場合には、ラチェット機構がはずれ、ガイド溝１１２は可動し、ワイヤを一定の力で抑えることにより、たるんだり、ワイヤが外れることを防ぐ機能を果たしている。
利用者が物を持ち上げるため腰部補助を作動する時、アクチュエータ４０に空気が供給され収縮し、ワイヤが引かれ起き上がる方向に力が発生する。その時同時に、エアシリンダ１１４から空気が抜かれる。すると図２７Ａ、図２７Ｂ、の如く、ワイヤ及び滑車１０２Ｋが、どの位置にあっても、ラチェット爪を持ったアーム１１３がアーム１１０の鋸歯状の端面とがかみ合い、保持するため、アクチュエータ４０が緩むことなく収縮するため、効率良く、利用者の前方Ｆｒへ付勢が行われる。

以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。例えば、本実施形態では、アクチュエータとして、空気圧式アクチュエータを用いたが、モータの作動により回転体に巻き付けられ、又は回転体から巻き出されるワイヤを、アクチュエータとして用いてもよい。また、回転体を回転不能又は回転自在とするクラッチを、アクチュエータとすることも可能である。

Claims

利用者の上半身に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能な上半身装着部と、
前記上半身装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側又は体幹後方側へ延出されて利用者の体幹前方側又は体幹後方側を支持する支持部と、
利用者の下肢の少なくとも前方に装着される下肢装着部と、
一端部が前記下肢装着部に連結され、他端部が前記上半身装着部の前記追従移動を許容するように前記上半身装着部と相対移動可能に関節部で連結され、前記相対移動時に屈曲しないリジッドな部材で構成され非屈曲形状を維持可能な連結部と、
作動状態において、利用者の前方への傾倒に抗する力を前記上半身装着部へ作用させるアクチュエータと、
を備え、
前記アクチュエータの一端からワイヤが延出され、
前記関節部に、周部へ前記ワイヤが巻き掛けられた回転体が設けられ、前記アクチュエータの作動開始当初から前記ワイヤの張力が前記上半身装着部及び前記連結部に作用するように、前記アクチュエータの作動時に前記回転体と前記上半身装着部または前記連結部とを固定するクラッチ機構が構成されていること、を特徴とする、腰部補助装置。
利用者の上半身に装着され、利用者の前方への傾倒に追従移動可能な上半身装着部と、
前記上半身装着部に取り付けられると共に、利用者の体幹前方側又は体幹後方側へ延出されて利用者の体幹前方側又は体幹後方側を支持する支持部と、
利用者の下肢の少なくとも前方に装着される下肢装着部と、
一端部が前記下肢装着部に連結され、他端部が前記上半身装着部の前記追従移動を許容するように前記上半身装着部と相対移動可能に関節部で連結され、前記相対移動時に屈曲しないリジッドな部材で構成され非屈曲形状を維持可能な連結部と、
作動状態において、利用者の前方への傾倒に抗する力を前記上半身装着部へ作用させるアクチュエータと、
を備え、
前記アクチュエータの一端からワイヤが延出され、
前記関節部に、周部へ前記ワイヤが巻き掛けられた回転体が設けられ、前記アクチュエータの作動開始当初から前記ワイヤの張力が前記上半身装着部及び前記連結部に作用するように、前記ワイヤへプリテンションを付加するプリテンション付与機構を備えたこと、を特徴とする、腰部補助装置。
前記アクチュエータは、前記上半身装着部へ利用者の起き上がり方向への力を作用させること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の腰部補助装置。
前記関節部は、前記上半身装着部と前記連結部とが利用者の左右方向に沿った軸周りに相対回転可能となるように構成されていること、を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の腰部補助装置。
前記連結部には、前記関節部よりも前記下肢装着部側に、前記下肢装着部と前記連結部とを利用者の左右方向に沿った軸周りに相対回転可能とする第２関節部が構成されていること、を特徴とする請求項４に記載の腰部補助装置。
前記上半身装着部と前記連結部とが利用者の前後方向に沿った軸周りに相対回転可能となるように構成されていること、を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の腰部補助装置。
前記関節部で前記連結部及び上半身装着部に連結され、利用者の腰部に装着される腰装着部、をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の腰部補助装置。
前記連結部に連結され、利用者の尻部に装着される尻装着部、をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の腰部補助装置。
前記アクチュエータは、マッキベン型人工筋肉として用いられ内部に空気を供給されることにより短縮する空気圧式アクチュエータとされていること、を特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の腰部補助装置。
前記アクチュエータは、前記上半身装着部、及び、前記連結部の少なくとも一方に配置されていること、を特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の腰部補助装置。