JP6831873B2

JP6831873B2 - 筋力補助装置

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Publication number: JP6831873B2
Application number: JP2019115317A
Authority: JP
Inventors: 功菊谷; 充良浜崎; 良治高橋
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: JP2021000691A

Description

本発明は、装着者に装着されて装着者の筋力を補助する筋力補助装置に関する。

農業、建設業、介護等に従事する作業者の筋力的な負担を軽減することを目的とする筋力補助装置が注目を集めている。本出願人は特許文献１により、関節が間に位置する人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる一対の装着具を有し、当該一対の装着具を所定の相対位置に保持することが可能な筋力補助装置を開示した。

国際公開第２０１８／０９７３０１号

特許文献１に記載の筋力補助装置では、ブレーキ機構が取り付けられたアームの回転軸が装着者の肩甲骨付近に固定されている。このため腕を上げた状態で上肢を外側に水平回転させると、アームと当該アームに取り付けられたブレーキ機構が後方に大きく張り出す。その結果、狭い場所での作業が困難となるとか、装着者が上肢の運動に違和感を覚えるといった問題が生じた。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、狭い場所での作業に適し、装着者が快適に使用することのできる筋力補助装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の筋力補助装置は、装着者の体の一部の動きを支援または制限するアシスト部と、体の一部の可動範囲に沿ってアシスト部の移動をガイドするガイド部とを備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、プログラム、プログラムを記録した一時的なまたは一時的でない記憶媒体、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、狭い場所での作業に適し、装着者が快適に使用することのできる筋力補助装置を提供することができる。

第１実施形態に係る筋力補助装置を示す平面図である。図１の一部を拡大して示す拡大図である。図１の筋力補助装置の一部を左後方から見た斜視図である。図１の筋力補助装置の断面図である。比較例の筋力補助装置を示す平面図である。第１実施形態に係る筋力補助装置を示す平面図である。第２実施形態に係る筋力補助装置の一部を示す平面図である。図７の筋力補助装置の断面図である。第３実施形態に係る筋力補助装置の一部を示す平面図である。図８の筋力補助装置の一部を左後方から見た斜視図である。第４実施形態に係る筋力補助装置の一部を示す平面図である。図１０の筋力補助装置の一部を左後方から見た斜視図である。第５実施形態に係る筋力補助装置の一部を示す平面図である。第６実施形態に係る筋力補助装置の一部を示す平面図である。第７実施形態に係る筋力補助装置の一部を左後方から見た斜視図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示す。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要でない部材の一部は省略して表示する。また、第１、第２などの序数を含む用語が多様な構成要素を説明するために用いられるが、こうした用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

本明細書で用いる「前」、「後」、「上」、「下」、「左」及び「右」等の用語は、筋力補助装置を装着した装着者から見た「前」、「後」、「上」、「下」、「左」及び「右」を意味する。なお、「左方向」及び「右方向」を「横方向」ということもある。以下の説明において、「平行」、「垂直」は、完全な平行、垂直だけではなく、誤差の範囲内で平行、垂直からずれている場合も含む。

［第１実施形態］
図１から図５を参照して第１実施形態に係る筋力補助装置１００の構成を説明する。図１は、筋力補助装置１００の全体を示す平面図である。この図は、装着者６に装着された状態の筋力補助装置を示している。図２は、筋力補助装置１００の一部を拡大して示す拡大図である。この図は、筋力補助装置１００の左側のアシスト部２０およびガイド部３０の近辺を示している。図３は、筋力補助装置１００の一部を左後方から見た斜視図である。図４は、筋力補助装置１００を図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図５は、比較例の筋力補助装置５００を示す平面図である。筋力補助装置１００は、胴装着部１０と、アシスト部２０と、ガイド部３０と、連結アーム４０と、腕装着部５０とを主に備える。本実施形態では、胴装着部１０の左右両側に、アシスト部２０と、ガイド部３０と、連結アーム４０と、腕装着部５０とからなる組が対称に設けられている。

（胴装着部）
胴装着部１０は、本体部１１と、１対の装着ベルト１２とを有する。本体部１１の形状は特に限定されないが、本実施形態では、前後に薄いほぼ直方体状または箱形状である。本体部１１は、例えば金属製であってもよいし、一部または全部が樹脂製であってもよい。図１の本体部１１は、上下長が左右長よりやや長いほぼ矩形の輪郭を有する。装着ベルト１２は、本体部１１の上部から延び出し装着者６の肩を通り胴体７の前側に至る肩ベルト１３と、本体部１１の側部から胴体７の側部を通り胴体７の前側に至る体側部ベルト１４と、を含む。肩ベルト１３と体側部ベルト１４とが胴体７の前側で相互に連結されることによって、胴装着部１０は、胴体７の後側（背中）に固定的に支持される。

（アシスト部）
本実施形態におけるアシスト部２０は、連結アーム４０のガイド部３０に対する回転を制御することにより、装着者６の肩関節周りの上肢８（装着者の体の一部）の動きを制限して装着者６をアシストする。すなわち本実施形態は、回転制御機構としてのアシスト部２０を例示する。なお本明細書で用いる体の一部の「動き」とは、装着者６の体の一部が関節などを中心として揺れ動く運動である「揺動」や、関節などの周りを回転する運動である「回転」などを広く含むものとする。また体の一部が揺動するとき、当該揺動の中心となる関節などを「揺動中心」と呼ぶ。アシスト部２０は、筐体２２と、アシスト軸２４と、スライド部２６とを含む。筐体２２は箱形状の筐体である。アシスト軸２４は、例えば金属製のスピンドルで構成され、筐体２２に対して回転可能に設けられる。アシスト軸２４には連結アーム４０が連結される。

スライド部２６は、例えば金属や樹脂などで形成されるブロック状の部材である。スライド部２６の一端は筐体２２に固定され、筐体２２から後方に延び出している。あるいはスライド部２６全体が筐体２２と一体的に形成されてもよい。図４に示されるように、スライド部２６は、ガイド部３０と接する側面に突出部２８を有する。突出部２８の断面形状はＴ字状である。後述するガイド部３０の溝３２と突出部２８とが互いに嵌まり合うことにより、スライド部２６は、ガイド部３０に沿って移動可能に、ガイド部３０に連結される。

アシスト部２０は、本体部１１内に配置される駆動機構７０から供給される駆動流体の圧力をオン、オフ制御することにより、アシスト軸２４の回転を制御する。アシスト部２０の構成は特に限定されないが、本実施形態では、アシスト軸２４と一体に回転するディスク（不図示）と、駆動流体の圧力によりディスクに押付けられるピストン（不図示）とを含むディスクブレーキである。

駆動流体の圧力がオンになると、ピストンがディスクに押付けられ、ディスクおよびアシスト軸２４は、自由な回転が規制される。以下、アシスト軸２４の自由な回転が規制される状態を「拘束状態」と呼ぶ。駆動流体の圧力がオフになると、ピストンがディスクから離れ、ディスクおよびアシスト軸２４は、自由な回転が許容される。以下、アシスト軸２４の自由な回転が許容される状態を「非拘束状態」と呼ぶ。このようにアシスト部２０は、駆動流体の圧力を制御することにより、アシスト軸２４の回転を拘束状態と非拘束状態とに制御することができる。非拘束状態においてアシスト部２０は、上肢８の運動に追従した連結アーム４０の回転を許容する。一方、拘束状態においてアシスト部２０は、連結アーム４０のアシスト軸２４の軸線ｄ１を中心とする回転を拘束する。その結果、拘束状態においてアシスト部２０は、上肢８にかかる下向きの荷重を受け止め、上肢８を下から支持する筋力補助力を発生する。

本実施形態のアシスト部２０は、ワンウェイクラッチ（不図示）を備えており、拘束状態であっても、上肢８が上がる方向へのアシスト軸２４および連結アーム４０の回転を許容する。すなわちワンウェイクラッチは、拘束状態であっても、一方向のみについての回転は許容する機構である。本実施形態でのワンウェイクラッチは、腕を上げる方向の回転を許容し、腕を下げる方向の回転を規制するように構成される。ワンウェイクラッチを備えることにより、装着者６は、拘束状態で作業しやすい位置まで徐々に腕を上昇させ、その位置で腕を固定することができる。

（ガイド部）
ガイド部３０は、本体部１１の横方向側部から左右両側に延びるアーム状またはレバー状の部材である。ガイド部３０は、本体部１１からほぼ水平面内で装着者６の上肢８の所定の可動範囲に沿って湾曲しながら延びる。より具体的には、本実施形態のガイド部３０は、装着者６が腕を下げたときの肩の中心を通る鉛直線を中心とした円弧状に、本体部１１から装着者６の肩の脇まで延びる。このときの肩の中心は、上肢８が肩の周りを揺動するときの揺動中心になっている。すなわちガイド部３０は、体の一部が所定位置にあるときの揺動中心を通る直線を中心軸とする円弧状に設けられている。なおここでいう「円弧」とは、円周の一部に限られず、楕円、放物線またはアーチの一部など、体の一部の所定の可動範囲に沿った好適な曲線を広く含むものとする。ガイド部３０は、例えば金属や樹脂などで形成される。更に所定の可動範囲とは、体の一部の可動範囲全てであっても、一部であってもよい。

図４に示されるように、ガイド部３０は、アシスト部２０のスライド部２６と接する側面に、ガイド部３０が延びる方向に沿って延びる溝３２を有する。溝３２の断面形状は、突出部２８の断面形状に合致するＴ字状である。溝３２の断面のサイズは、突出部２８の断面のサイズよりわずかに大きい。溝３２と突出部２８とが互いに嵌まり合うことにより、スライド部２６は、ガイド部３０に沿って移動可能に、ガイド部３０に連結される。これによりスライド部２６は、ガイド部３０から外れることなく、ガイド部３０に沿ってスムーズに移動することができる。

（連結アーム）
連結アーム４０は、アシスト部２０のアシスト軸２４に連結されるアーム状またはレバー状の部材である。連結アーム４０は、アシスト軸２４の回転に伴って、アシスト軸２４のアシスト軸２４の軸線ｄ１を中心に回転する。連結アーム４０は、アシスト軸２４と、上肢８に取り付けられる腕装着部５０とを連結する。連結アーム４０は、アシスト軸２４からアシスト軸２４の軸線ｄ１と非平行な方向に延び出している。連結アーム４０には、アシスト軸２４からの筋力補助力が入力される。腕装着部５０は、連結アーム４０とともにガイド部３０に対して回転する。

連結アーム４０は、アシスト軸２４から腕装着部５０に向かって延びる１つまたは複数の部材を有する。本実施形態の連結アーム４０は、アシスト軸２４の側から腕装着部５０の側へ順に、それぞれアーム状またはレバー状の第１アーム部４１と、第２アーム部４２と、第３アーム部４３とを有する。第１アーム部４１と、第２アーム部４２と、第３アーム部４３とは、例えば金属や樹脂などで形成される。

本実施形態の第１アーム部４１は、アシスト軸２４に固定され、アシスト軸２４からアシスト軸２４の軸線ｄ１と非平行な方向に延び出している。第１アーム部４１は、アシスト軸２４と別々に形成され連結されてもよいし、第１アーム部４１の一部または全部がアシスト軸２４と一体的に形成されてもよい。第１アーム部４１は、アシスト軸２４と同期して、アシスト軸２４の軸線ｄ１を中心として回転する。第２アーム部４２は、第１アーム回転軸４１ｄを中心として第１アーム部４１と相対回転可能に、第１アーム部４１に接続される。第３アーム部４３は、第２アーム回転軸４２ｄを中心として第２アーム部４２と相対回転可能に、第２アーム部４２に接続される。第３アーム部４３は、第３アーム回転軸４３ｄを中心として腕装着部５０の装着体５２と相対回転可能に、腕装着部５０の装着体５２に接続される。本実施形態のように連結アーム４０が相対回転可能に接続された複数の部材を有すると、上腕８ａの運動に伴って連結アーム４０全体が変形し、装着体５２と上腕８ａとの方向が一定に保たれる。このため連結アームが１つの部材を有する場合と比べ、装着者６が上腕８ａを動かしたときに感じる違和感を減らすことができる。

（腕装着部）
腕装着部５０は、装着者６の上腕８ａに取り付けられ、アシスト部２０から印加される筋力補助力を上腕８ａに伝達するためのものである。腕装着部５０の構成は特に限定されないが、本実施形態の腕装着部５０は、上腕８ａが挿入される筒状部を形成する装着体５２と、補助ベルト５４とを有する。装着体５２は、例えば、所定の剛性を有する樹脂を成形することにより形成される。この所定の剛性は、例えば装着体５２の自重によっては殆ど変形せず筒状を維持可能な程度の剛性である。装着体５２は、第３アーム部４３に接続される。図１の装着体５２は、前方に伸ばした状態の上腕８ａに下方から対面するように構成され、上腕８ａを下から支持する。補助ベルト５４は、例えば柔軟性を有する帯状の部材を含む。図１の補助ベルト５４は、前方に伸ばした状態の上腕８ａに主として上方から対面するように構成される。補助ベルト５４は、その長さを調整可能に構成される。補助ベルト５４の長さを調節することにより、腕装着部５０が上腕８ａを安定して保持することが可能となる。

（動作）
以下、肩関節の周りの上腕の動きに関し、上腕を前方に上げる動作を「屈曲」、屈曲した状態の上腕を下ろす動作または後方に上げる動作を「伸展」、上腕を側方に外側に向けて上げる動作を「外転」、外転した状態の上腕を下ろす動作または側方に内側に向けて上げる動作を「内転」、屈曲または外転した状態の上腕をほぼ水平面内で外側または後方に回す動作を「水平外転」、屈曲または外転した状態の上腕をほぼ水平面内で内側または前方に回す動作を「水平内転」と呼ぶ。腕が垂れ下がった状態を０°として、肩の中心を通る鉛直線と上腕とのなす角を「屈曲または伸展の角度」と定義する。腕が垂れ下がった状態を０°として、肩の中心を通り側方を向く水平直線と上腕とのなす角を「外転または内転の角度」と定義する。腕を側方に水平に上げた状態を０°として、肩の中心を通り側方を向く水平直線と上腕とのなす角を「水平外転または水平内転の角度」と定義する。

図１を参照して筋力補助装置１００の使用時の動作を説明する。装着者６は先ず筋力補助装置１００を装着する。具体的には、本体部１１を胴体７の後面（背中）に背負い、装着ベルト１２を用いて、本体部１１を胴体７に装着する。次に、腕装着部５０の装着体５２および補助ベルト５４を用いて、腕装着部５０を上腕８ａに装着する。この状態で装着者６が、上腕８ａを屈曲または伸展させると、上腕８ａに取り付けられた腕装着部５０および連結アーム４０は、アシスト軸２４の軸線ｄ１を中心として回転する。

前述のように、アシスト軸２４の軸線ｄ１を中心とする回転運動については、アシスト部２０による回転制御により拘束状態と非拘束状態とを切り換えることができる。装着者６は、拘束状態においては、ワンウェイクラッチにより上肢８を作業用の位置まで持上げ、その位置で作業を行う。このときアシスト部２０は、筋力補助力を発生し上肢８を下から支持する。装着者６は、非拘束状態に切り換えることにより、上肢８を下げることができる。このように、拘束状態と非拘束状態とを切り換えることで適宜筋力補助力を受けながら作業することにより、装着者６は腕の筋肉の負担を減らすことができる。

装着者６が上腕８ａを水平外転または水平内転させると、アシスト部２０のスライド部２６がガイド部３０に沿って移動する。前述のように、スライド部２６の突出部２８とガイド部３０の溝３２とが互いに嵌まり合っているため、スライド部２６は、ガイド部３０から外れることなく、ガイド部３０に沿ってスムーズに移動することができる。従って装着者６は、ガイド部３０に対するスライド部２６の可動範囲内において、違和感を覚えることなく上腕８ａを水平外転または水平内転させることができる。

以下、装着者が上腕を水平外転または水平内転させるときの筋力補助装置の動作を「旋回動作」と呼ぶ。以下、図１と図５を参照して、筋力補助装置１００の旋回動作を詳細に説明する。図１と図５では、装着者６は、左上腕を水平内転し、右上腕を水平外転している。

（比較例）
先ず比較例について説明する。比較例の筋力補助装置５００は、本実施形態を創作する過程で、比較のために案出されたものである。図５に示されるように、筋力補助装置５００は、ガイド部３０に代えて湾曲した形状のアーム５３０を有する。アーム５３０は、本体部５１１の後面に設けられた連結部５１２に回転可能に連結される。アシスト部５２０は、アーム５３０の連結部５１２と反対側の端部に固定される。筋力補助装置５００のその他の構成は、実施形態の筋力補助装置１００と同じである。以下、実施形態の筋力補助装置１００と重複する点は説明を省き、相違する点に焦点を当てて説明する。

装着者６が上腕８ａを水平外転または水平内転させると、アーム５３０、連結アーム５４０および腕装着部５５０は、連結部５１２の中心を通って鉛直方向に延びる軸線ｄ５２を中心として回転する。アシスト部５２０は軸線ｄ５２から離れた位置に設けられているので、軸線ｄ５２を中心とするアシスト部５２０の回転の半径は大きい。このため装着者６が上腕８ａを水平外転すると、アシスト部５２０やアーム５３０は装着者６の後方に大きく張り出す。またこのとき、アシスト部５２０は装着者６の肩から離れる。その結果、図５に示されるように、アシスト部５２０およびアーム５３０の本体部５１１に対する最大突出量Ｙ１が大きくなる。突出量が大きいと、アシスト部５２０やアーム５３０が周囲の壁等に干渉する可能性が高まり、狭い空間での作業が困難となる。また上腕８ａが水平外転すればするほど、アシスト部５２０の装着者６の肩の周りの慣性モーメントが大きくなるため、装着者６は上肢８の運動に違和感を覚える。

（本実施形態）
以上の比較例を踏まえ、本実施形態について説明する。狭い空間での作業を容易にし、装着者６が感じる上肢８の運動の違和感を減らすためには、アシスト部２０と装着者６の胴体７との距離ができる限り短いままであることが望ましい。このため本実施形態は、本体部１１の横方向側部から左右両側に延びるガイド部３０が設けられ、アシスト部２０のスライド部２６がガイド部３０に沿って移動するように構成されている。その結果、図１に示されるように、アシスト部２０およびスライド部２６の本体部１１に対する最大突出量Ｙ２を比較例のＹ１より小さくすることができる。

装着者６が上腕８ａを水平内転させたとき、図１の左腕に示されるように、スライド部２６はガイド部３０の比較的前方に位置する。このときアシスト部２０の本体部１１に対する突出はほぼゼロである。この状態から装着者６が上腕８ａを水平外転させると、スライド部２６はガイド部３０に沿って後方に移動する。装着者６が上腕８ａを水平外転させたとき、図１の右腕に示されるように、スライド部２６はガイド部３０の比較的後方に位置する。このときのアシスト部２０の本体部１１に対する突出量は最大突出量Ｙ２となる。Ｙ２は、比較例のＹ１より小さい。このため、狭い空間での作業が容易となり、装着者が上肢の運動の違和感も減る。さらに、腕の水平外転または水平内転運動の自由度が妨げられることがないため、装着者は腕を胸まで近づけることができる。

特にガイド部３０は、アシスト部２０の複数の位置においてアシスト軸２４の軸線ｄ１が揺動中心である装着者の肩の中心に向かうように設けられていてもよい。図６は、アシスト部２０がＸ、ＹおよびＺの３か所にあるときに、アシスト軸２４の軸線ｄ１が装着者６の肩の中心９を向くようにガイド部３０が設けられている筋力補助装置１１０を示す平面図である。ここで、Ｘ、ＹおよびＺはそれぞれ、装着者６の上腕８ａが水平内転０°のとき、約４５°のときおよび９０°のときのアシスト部２０の位置である。

本実施例の形式の筋力補助装置では、アシスト軸の軸線の向きが揺動中心から外れれば外れるほど、筋力補助力が低下するとともに、装着者の感じる拘束感が増す。従って、アシスト軸の軸線はできる限り揺動中心を向くことが望ましい。このため、ガイド部３０の湾曲形状を工夫することにより、アシスト部２０がＸ、ＹおよびＺの３か所にあるときに、アシスト軸２４の軸線ｄ１が装着者６の肩の中心９を向くように構成している。

以上の説明では、アシスト部２０がＸ、ＹおよびＺの３か所にあるときに、アシスト軸２４の軸線ｄ１が装着者６の肩の中心９を向くものを例示した。しかしアシスト軸の軸線が肩の中心を向くときのアシスト部の位置はこれに限られない。例えば、アシスト軸の軸線が肩の中心を向くときのアシスト部の位置は４か所以上あってもよい。あるいは、上腕の水平外転または水平内転とともにアシスト軸の軸線の向きが連続的に変化し、スライド部の可動範囲内におけるすべてのアシスト部の位置でアシスト軸の軸線が肩の中心を向いていてもよい。

以上の説明では、アシスト部２０は、装着者６をアシストするために、肩関節周りの上肢８の動きを制限するものであるとした。しかしアシスト部が装着者をアシストする方法はこれに限られない。例えばアシスト部は、人工筋や電動モータを備え、これらが発生する駆動力を用いて装着者の筋力を補強することにより、装着者の体の一部の動きを支援するものであってもよい。すなわちアシスト部は、装着者の体の一部の動きを支援してもよい。

さらにアシスト部が支援または制限する装着者の体の一部は、上肢に限られず、前腕や上腿や下腿や足部であってもよい。また、アシスト部が支援または制限する体の動きは、上肢の動きに限られない。例えばアシスト部は、肘関節周りの前腕の動き、股関節周りの上腿の動き、膝関節周りの下腿の動きまたは足関節周りの足の動きなどを支援または制限してもよい。

以上のように構成された本実施形態に係る筋力補助装置１００の作用および効果を説明する。筋力補助装置１００は、装着者６の体の一部の動きを支援または制限するアシスト部２０と、アシスト部２０の移動をガイドするものであり体の一部の所定の可動範囲に沿って設けたガイド部３０とを備える。この構成によれば、アシスト部２０の本体部１１に対する突出量を小さくすることができるため、狭い場所での作業に適し、装着者が快適に使用することにできる筋力補助装置を実現することができる。

アシスト部２０はアシスト軸２４を備え、ガイド部３０はアシスト部２０の複数の位置においてアシスト軸２４の軸線ｄ１が体の一部の揺動中心を向くように設けられていてよい。ガイド部３０をこのように構成することにより、アシスト軸２４の軸線ｄ１の向きが揺動中心から外れることがなくなるため、より筋力補助力が強く、快適に使用することのできる筋力補助装置を実現することができる。

［第２実施形態］

図７と図８を参照して、第２実施形態に係る筋力補助装置１１０の構成を説明する。図７は、筋力補助装置１１０の一部を示す平面図である。図８は、筋力補助装置１１０を図７のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。第２実施形態の筋力補助装置１１０は、第１実施形態の筋力補助装置１００に対し、アシスト部２０ａとガイド部３０ａの構成が異なる点で相違し、他の構成は同じである。従って重複する説明は省略し、相違点に焦点を当てて説明する。筋力補助装置１１０は、筋力補助装置１００のアシスト部２０とガイド部３０とに代えて、アシスト部２０ａとガイド部３０ａとを備える。

アシスト部２０ａは、筐体２２ａと、筐体２２ａに対して回転可能に設けられるアシスト軸２４ａと、スライド部２６ａと、スライド部取付部２８ａとを含む。筐体２２ａとアシスト軸２４ａとは、筋力補助装置１００のそれぞれ筐体２２とアシスト軸２４と同じである。スライド部２６ａは、内部に例えば金属製のボール２７ａを含むブロック状の部材である。スライド部２６ａは、例えば金属や樹脂などで形成される。ガイド部３０ａは、例えば金属で形成されるレールである。スライド部２６ａとガイド部３０ａとは、互いに組み合わされることによりリニアガイドを構成する。すなわちスライド部２６ａは、ガイド部３０ａ（レール）の接触面上をボール２７ａが転がりながらガイド部３０ａに沿って移動する。スライド部２６ａは、筋力補助装置１００のスライド部２６に比べ、より滑らかに移動することができる。

スライド部取付部２８ａは、例えばＬ字状の金属製の板を折り曲げて形成される。スライド部取付部２８ａの一端は、筐体２２ａに固定され、筐体２２ａから後方に延び出している。スライド部取付部２８ａの後方の部分は折り曲げられ、ネジ２３ａを用いてスライド部２６ａの上面に固定される。すなわち筐体２２ａとスライド部２６ａとは、スライド部取付部２８ａを介して互いに接続される。

第２実施形態は、第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。加えて、第２実施形態では、スライド部２６ａがガイド部３０ａをより滑らかに移動するので、より快適に使用することができる。またガイド部３０ａのたわみや振動が抑えられるので、アシスト部２０ａが移動中に上下にずれることを防ぐことができる。

［第３実施形態］

図９と図１０を参照して、第３実施形態に係る筋力補助装置１２０の構成を説明する。図９は、筋力補助装置１２０の一部を示す平面図である。図１０は、筋力補助装置１２０の一部を左後方から見た斜視図である。第３実施形態の筋力補助装置１２０は、第１実施形態の筋力補助装置１００に対し、移動体３３ｂをさらに備える点で相違し、他の構成は同じである。移動体３３ｂは、アシスト部２０ｂの筐体２２ｂと接続され、ガイド部３０ｂに沿って移動可能に設けられ、ガイド部３０ｂに対して相対的に回転可能である。

ガイド部３０ｂは、本体部１１ｂの横方向側部から左右両側に延びるアーム状またはレバー状の部材である。ガイド部３０ｂは、本体部１１ｂからほぼ水平面内で装着者６の上肢８の所定の可動範囲に沿って湾曲しながら延びる。ガイド部３０ｂには、鉛直方向に貫通する溝部３７ｂが設けられている。上から見た溝部３７ｂの断面形状は、ガイド部３０ｂの断面形状にほぼ等しい。溝部３７ｂは、ガイド部３０ｂが延びる方向に沿ってガイド部３０ｂのほぼ端から端まで一定の幅で延びている。ガイド部３０ｂは、例えば金属や樹脂などで形成される。

移動体３３ｂは、上下に並べて平行に配置された１対のアーム状の移動部３４ｂと１本の軸部３５ｂとを含む。移動部３４ｂは、それぞれの一端がアシスト部２０ｂの筐体２２ｂに接続される。移動部３４ｂの他端の中央部には、鉛直方向に貫通する穴が設けられる。軸部３５ｂは、２本の移動部３４ｂの穴を貫通して配置され、移動部３４ｂから抜けることのないように止め輪３６ｂを用いて止められる。移動部３４ｂの穴の内径は、軸部３５ｂの外径よりわずかに大きい。これにより移動部３４ｂは、軸部３５ｂの周りで回転することができる。移動部３４ｂおよび軸部３５ｂは、例えば金属や樹脂などで形成される。

ガイド部３０ｂと移動体３３ｂとは、軸部３５ｂがガイド部３０ｂの溝部３７ｂを通るように組み合わされる。ガイド部３０ｂの上下方向の厚みは、上側に配置された移動部３４ｂの下面と下側に配置された移動部３４ｂの上面との間隔よりわずかに小さい。またガイド部３０ｂの溝部３７ｂの幅は、軸部３５ｂの外径よりわずかに大きい。これにより、ガイド部３０ｂと移動体３３ｂとが互いに嵌りあったまま、移動体３３ｂは、ガイド部３０ｂに沿ってスムーズに移動することができる。また、移動部３４ｂが軸部３５ｂの周りで回転することができるため、移動体３３ｂはガイド部３０ｂに対して相対的に回転することができる。

以上の説明では、ガイド部３０ｂに設けられた溝部３７ｂが上下に貫通しているものを例示した。しかし溝部の形状はこれに限られない。例えば溝部は、断面形状がＴ字状であって、上下に貫通していなくてもよい。このとき移動体の移動部は１本のみであり、軸部の断面形状が、溝部の断面形状に合致するＴ字状であってよい。

さらにガイド部と移動体との相対的な回転は、ガイド部の溝部と移動体の軸部とによって実現されるものに限られない。例えば図７の実施形態において、スライド部取付部２８ａがネジ２３ａを用いてスライド部２６ａの上面に固定されることに代えて、スライド部取付部２８ａが回転軸を有することによりスライド部２６ａに対して回転可能であってもよい。この場合、スライド部取付部２８ａが移動体となる。

以上のように構成された本実施形態に係る筋力補助装置１２０の作用および効果を説明する。筋力補助装置１２０のガイド部３０ｂは、アシスト部２０ｂと接続され、ガイド部３０ｂに沿って移動可能に設けられ、ガイド部３０ｂに対して相対的に回転可能な移動体３３ｂとを備える。これによりアシスト部２０ｂの運動の自由度が増し、アシスト部２０ｂがより柔軟に移動することができるので、装着者が感じる拘束感をさらに減らすことができる。

特にガイド部３０ｂは溝部３７ｂを有し、移動体３３ｂは溝部３７ｂに沿って移動可能であるとともに回転の回転軸となる軸部３５ｂを有してもよい。ガイド部３０ｂと移動体３３ｂとをこのように構成することにより、ガイド部３０ｂと移動体３３ｂとの相対的な回転をシンプルな機構で実現することができる。

［第４実施形態］
図１１と図１２を参照して、第４実施形態に係る筋力補助装置１３０の構成を説明する。図１１は、筋力補助装置１３０の一部を示す平面図である。図１２は、筋力補助装置１３０の一部を左後方から見た斜視図である。第３実施形態の筋力補助装置１２０は、第１実施形態の筋力補助装置１００に対し、スライド部２６に代えてスライド部２６ｃを有し、ガイド部３０に代えて第１ガイド部３１０ｃと第２ガイド部３２０ｃとを有する点で相違する。他の構成は筋力補助装置１００の構成と同じである。後述するように、第１ガイド部３１０ｃはアシスト部２０ｃをガイドし、第２ガイド部３２０ｃは第１ガイド部３１０ｃをガイドする。

スライド部２６ｃは、例えば金属や樹脂などで形成されるブロック状の部材である。スライド部２６ｃの後側の側面は筐体２２ｃに固定される。あるいはスライド部２６ｃ全体が筐体２２ｃと一体的に形成されてもよい。スライド部２６ｃの前側の側面は、第１ガイド部３１０ｃの後側の側面と接する。スライド部２６ｃは、前側の側面に突出部２６１ｃを有する。この突出部の断面形状はＴ字状である。

第１ガイド部３１０ｃは、前後に薄いプレート状の部材である。第１ガイド部３１０ｃの後側の側面は、スライド部２６ｃの前側の側面と接する。第１ガイド部３１０ｃは後側の側面に、第１ガイド部３１０ｃが延びる方向に沿って延びる溝３１１ｃを有する。溝３１１ｃの断面形状はＴ字状である。第１ガイド部３１０ｃの前側の側面は、第２ガイド部３２０ｃの後側の側面と接する。第１ガイド部３１０ｃは前側の側面に、第１ガイド部３１０ｃが延びる方向に沿って延びる突出部３１２ｃを有する。この突出部の断面形状はＴ字状である。

第２ガイド部３２０ｃは、本体部１１ｃの横方向側部から左右両側に延びるアーム状またはレバー状の部材である。第２ガイド部３２０ｃは、本体部１１からほぼ水平面内で装着者６の上肢８の所定の可動範囲に沿って湾曲しながら延びる。第２ガイド部３２０ｃの後側の側面は、第１ガイド部３１０ｃの前側の側面と接する。第２ガイド部３２０ｃは後側の側面に、第２ガイド部３２０ｃが延びる方向に沿って延びる溝３２１ｃを有する。溝３２１ｃの断面形状はＴ字状である。

第１ガイド部３１０ｃの溝３１１ｃの断面のサイズは、スライド部２６ｃの断面のサイズよりわずかに大きい。溝３１１ｃとスライド部２６ｃの突起部とが互いに嵌まり合うことにより、スライド部２６ｃは、第１ガイド部３１０ｃに沿って移動可能に、第１ガイド部３１０ｃに連結される。その結果、スライド部２６ｃは、第１ガイド部３１０ｃから外れることなく、第１ガイド部３１０ｃに沿って移動することができる。

第２ガイド部３２０ｃの溝３２１ｃの断面のサイズは、第１ガイド部３１０ｃの突出部の断面のサイズよりわずかに大きい。溝３２１ｃと第１ガイド部３１０ｃの突起部とが互いに嵌まり合うことにより、第１ガイド部３１０ｃは、第２ガイド部３２０ｃに沿って移動可能に、第２ガイド部３２０ｃに連結される。その結果、第１ガイド部３１０ｃは、第２ガイド部３２０ｃから外れることなく、第２ガイド部３２０ｃに沿って移動することができる。

装着者６が上腕８ａを水平内転させたとき、第１ガイド部３１０ｃは第２ガイド部３２０ｃに対して比較的前方に位置し、アシスト部２０ｃは第１ガイド部３１０ｃに対して比較的前方に位置する。一方、装着者６が上腕８ａを水平外転させたとき、第１ガイド部３１０ｃは第２ガイド部３２０ｃに対して比較的後方に位置し、アシスト部２０ｃは第１ガイド部３１０ｃに対して比較的後方に位置する。

本実施形態によれば、アシスト部２０ｃを２段階でガイドすることにより、第２ガイド部３２０ｃの延び出しを短くすることができるので、筋力補助装置１３０をコンパクトに構成することができる。

以上の説明では、２つのガイド部を有する筋力補助装置１３０を例示したが、ガイド部の数はこれに限られない。例えば、ガイド部は３つ以上あってもよく、これによりアシスト部が３段以上の多段階でガイドされてもよい。

［第５実施形態］
図１３を参照して、第５実施形態に係る筋力補助装置１４０の構成を説明する。図１３は、筋力補助装置１４０の一部を示す平面図である。第５実施形態の筋力補助装置１３０は、第２実施形態の筋力補助装置１１０に対し、移動体３８ｄをさらに備える点で相違し、他の構成は同じである。移動体３８ｄは、アシスト部２０ｄの筐体２２ｄと接続され、ガイド部３０ｄに沿って移動可能に設けられ、ガイド部３０ｄに対して対する相対距離が変化可能である。

移動体の構成は特に限定されないが、本実施形態では、移動体３８ｄは、第１管部３８１ｄと、第２管部３８２ｄと、第３管部３８３ｄとを含む。第１管部３８１ｄと、第２管部３８２ｄと、第３管部３８３ｄとは、それぞれ例えば金属や樹脂で形成された筒状の部材であり、内部に貫通した中空構造を有する。第１管部３８１ｄの内径は第２管部３８２ｄの外径よりわずかに大きい。第２管部３８２ｄの内径は第３管部３８３ｄの外径よりわずかに大きい。これにより、第１管部３８１ｄと、第２管部３８２ｄと、第３管部３８３ｄとは順に直列に伸縮可能に連結される。第１管部３８１ｄの端部は、アシスト部２０ｄの筐体２２ｄに固定される。第３管部３８３ｄの端部は、スライド部取付部２８ｄに固定される。

ガイド部３０をこのように構成することにより、アシスト部２０ｄは、ガイド部３０ｄに沿って移動できることに加えて、ガイド部３０ｄとの相対距離を変えることもできる。本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、アシスト部２０ｄの運動の自由度が増し、アシスト部２０がより柔軟に移動することができるので、装着者が感じる拘束感をさらに減らすことができる。

［第６実施形態］

図１４を参照して、第６実施形態に係る筋力補助装置１５０の構成を説明する。図１４は、第６実施形態に係る筋力補助装置１５０の一部を示す平面図である。筋力補助装置１５０は、第１実施形態の筋力補助装置１００に対し、ガイド部３０ｅが、長さが調整可能である直線部分を有する点で相違する。図１４に示すガイド部３０ｅは、装着者６の胴体７の後側に直線部分３００ｅを有する。直線部分３００ｅは、短い方から順に、Ｓサイズ、ＭサイズおよびＬサイズの３種類の長さで調整可能である。調整可能な長さの種類は３種類に限られず、例えば４種類以上でもよく、連続的に調整可能であってもよい。

本実施形態によれば、ガイド部３０ｅが装着者６の体型や好みに応じて調整できるので、より快適に使用することのできる筋力補助装置を提供することができる。

［第７実施形態］
図１５を参照して、第７実施形態に係る筋力補助装置１６０の構成を説明する。図１５は、筋力補助装置１４０の一部を左後方から見た斜視図である。筋力補助装置１６０は、第１実施形態の筋力補助装置１００に対し、ガイド部３０ｆと本体部１１ｆとを接続する支持部８０が設けられ、本体部１１ｆにヘッドレスト９０が設けられている点で相違し、他の構成は同じである。

支持部８０は、例えば樹脂や金属などで形成されたバー状の部材を成形して構成される。支持部８０の形状は特に限定されないが、本実施例の支持部８０はＬ字状である。支持部８０は、本体部１１ｆの上部から横方向に延び出し、ガイド部３０ｅを上から支える。本体部１１ｆに支持部８０が設けられていることにより、ガイド部３０ｅに外力が働いても、ガイド部３０ｅが変形することと抑制することができる。

ヘッドレスト９０は、本体部１１ｆの中央部の装着者６が頭を後方に傾けたときに後頭部が当たる位置に設けられる。本実施形態のヘッドレスト９０は、前後位置が調整可能である。本体部１１ｆにヘッドレスト９０が設けられていることにより、装着者６が上を向いて作業をした場合も、楽な体勢を取ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

［変形例］
以下、変形例について説明する。変形例の説明では、実施の形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付す。実施の形態と重複する説明を適宜省略し、実施の形態と相違する構成について重点的に説明する。

実施形態では、腕装着部５０が上腕８ａに取り付けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、腕装着部５０は前腕８ｂに取り付けられてもよい。

実施形態では、突出部２３と溝３２の断面形状がＴ字状の筋力補助装置１００を例示したが、本発明はこれに限定されない。これらの断面形状は、例えば、台形状や円弧状であってもよい。

実施形態では、３つの管部から構成される移動体３８ｄを備える筋力補助装置１４０を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、移動体３８ｄは、蛇腹や多節リンクなどの伸縮機構で実現されてもよい。

これらの各変形例は実施の形態と同様の作用、効果を奏する。

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

２０・・アシスト部、２４・・アシスト軸、３０・・ガイド部、３２・・移動体、３５ｂ・・軸部、３７ｂ・・溝部、２０・・第１連結アーム、３０・・第２連結アーム、５０・・腕装着部、７０・・支持部、８０・・ヘッドレスト、１００・・筋力補助装置、３１０ｃ・・第１ガイド部、３２０ｃ・・第２ガイド部。

Claims

装着者の体の一部の動きを支援または制限するアシスト部と、
前記体の一部の可動範囲に沿って前記アシスト部の移動をガイドするガイド部と、
を備え、
前記アシスト部はアシスト軸を備え、
前記ガイド部はアシスト部の複数の位置において前記アシスト軸の軸線が体の一部の揺動中心を向くように設けられている筋力補助装置。
前記アシスト部と接続され、前記ガイド部に沿って移動可能に設けられ、前記ガイド部に対して相対的に回転可能な移動体を備える請求項１に記載の筋力補助装置。
前記ガイド部は溝部を有し、
前記移動体は当該溝部に沿って移動可能であるとともに前記回転の回転軸となる軸部を有する請求項２に記載の筋力補助装置。
前記ガイド部は、
前記アシスト部をガイドする第１ガイド部と、
前記第１ガイド部をガイドする第２ガイド部と、
を有する請求項１に記載の筋力補助装置。
前記アシスト部と接続され、前記ガイド部に沿って移動可能に設けられ、前記ガイド部に対する相対距離が変化可能な移動体を備える請求項１に記載の筋力補助装置。
前記ガイド部は、長さが調整可能である直線部分を有する請求項１から５のいずれかに記載の筋力補助装置。
前記ガイド部が取り付けられる本体部と、
前記ガイド部と前記本体部とを接続する支持部と、
を備える請求項１から６のいずれかに記載の筋力補助装置。
前記ガイド部が取り付けられる本体部を備え、
前記本体部にヘッドレストが設けられている請求項１から７のいずれかに記載の筋力補助装置。