JP7060865B2 - ウエラブルチェア - Google Patents

Description

本発明は、利用者に装着することで、利用者と共に移動し、利用者が望む場所で、座ることができる、ウエラブルチェア（装着可能な椅子）に関するものである。

農作業、生産ラインでの作業または手術といった立姿勢若しくは中腰でかがむ姿勢での作業が多くある。中腰の姿勢を長時間続けると、背筋に大きな負荷がかかり、腰痛の原因となる。このような場合、作業する高さに調節した椅子に座ればよいが、移動を伴い、中腰の姿勢を繰り返す場合には、移動の毎に椅子を持って移動する必要がある。そこで、人の不自然な姿勢を支えることができ、人体に装着できる椅子が注目されている。

特許文献１は１本脚の小さな椅子をベルトで臀部に固定し、そのまましゃがめば、自らの両足と、椅子の１本脚で座位を維持することができる装着可能な椅子を開示している。

また、特許文献２は、農作業等の、中腰での長時間作業を、容易にするのを目的とするもので、椅子の脚を靴に取り付け、膝を利用して座れる。身体と一体化できるようにした椅子が開示されている。

また、医療現場のニーズから生まれたウエラブルチェアとして公開されているものもある（非特許文献１）。

特開平８－３９７号公報 特開２００３－２６５２６７号公報

ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｒｃｈｅｌｉｓ．ｃｏｍ／（アルケリス社ホームページ）

特許文献１は簡便であるが、安定した座位を維持することができない。また、一本脚が歩行の際に邪魔になるという課題があった。特許文献２は、臀部を座席部に完全に預けることができず、十分な体重の支持をするのが困難である。非特許文献１は、安定した座位を維持することができる。しかし、歩行に制限を受ける。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたもので、動きやすく、しかも椅子状態になると、十分に体重を座席部に預けることができる、ウエラブルチェア（装着可能な椅子）を提供するものである。

より具体的に本発明に係るウエラブルチェアは、
ベルトと、
前記ベルトに連結された座席部と、
前記ベルトに固定されたモード切替バーと、
前記モード切替バーの後端に一端が回転可能に連結された第１支持棒と、
前記第１支持棒の他端に固定された第２関節部と、
前記第２関節部に一端が固定された第２支持棒と、
前記第２支持棒の他端に回転可能に連結された足固定部と、
前記第２支持棒の途中に設けられた脚部と、
前記脚部が前記第２支持棒に対して及ぼすモーメントを打ち消すカウンターバランサーを有し、
前記第２関節部は、後折れ方向には所定の角度までしか曲がらないことを特徴とする。

本発明に係るウエラブルチェアは、構造が単純で部品数も少なく軽量であるので、簡単に装着できる。また、可動部分の自由度が高いため、装着したままの動作を制限されない。さらに、動力が不要であるので、充電やスイッチの切り換えといった手間も不要である。

本発明に係るウエラブルチェアの側方視である。 前折れおよび後折れを説明する図である。 立位姿勢、特異姿勢、支持姿勢を説明する図である。 本発明に係るウエラブルチェアを装着したときの歩行状態を示す図である。 カウンターバランサーを説明する図である。 本発明に係るウエラブルチェアの変形例の図である。

以下に本発明に係るウエラブルチェアについて図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。

図１に本発明に係るウエラブルチェア１を装着した状態の側方視を示す。ウエラブルチェア１は、ベルト１０と、座席部１２と、モード切替バー１４と、第１関節部１６と、第１支持棒１８と、第２関節部２０と、第２支持棒２２と、脚部２４と、第３関節部２８と、足固定部３０を有する。なお、モード切替バー１４と、第１関節部１６と、第１支持棒１８と、第２関節部２０と、第２支持棒２２と、脚部２４と、第３関節部２８と、足固定部３０は、左右に設けられる。いずれか一方を指定する場合は、符号に右側および左側を表す「Ｒ」または「Ｌ」を付ける。例えば、右側第１支持棒１８Ｒ、左側第１支持棒１８Ｌのように示す。

また、本明細書において、「前」、「後」は、利用者が前進および後進する方向をいう。また、利用者がウエラブルチェア１を装着した状態を側方から見た状態を側方視といい、前方から見た状態を前方視といい、後方から見た状態を後方視という。したがって、前方視は、利用者の顔が見え、後方視は利用者の背中が見える方向である。

また、本明細書において、「前折れ」とは、第２関節部２０が前に出る曲がり方をいう。ヒトの大腿骨と脛骨は膝の位置で前折れに曲がる。一方「後折れ」とは、第２関節部２０が後に出る曲がり方を言う。脛骨と足先は踝の位置で後折れに曲がる。図１では、第２関節部２０は前折れ状態である。

ベルト１０は利用者の腰に巻かれる。ベルト１０には、モード切替バー１４が左右に固定されている。固定位置は、特に限定されない。モード切替バー１４は、略直線状の部材であり、装着者の腰回りのボディラインに沿って湾曲していてもよい。利用者がウエラブルチェア１を装着した状態で側方視すると、モード切替バー１４の後端１４ｂは、利用者の背中より後方に位置するように調節されている。モード切替バー１４は、通常前折れになっている第２関節部２０を後折れにする際に利用される。動作の詳細は後述する。

モード切替バー１４の後端１４ｂには、第１関節部１６が設けられ、第１支持棒１８の一端１８ａが第１関節部１６に連結されている。第１関節部１６は、モード切替バー１４と第１支持棒１８を前後方向だけでなく左右の側方方向にも揺動可能な自在継手（ユニバーサルジョイント）やロッドエンドベアリング等であるのが望ましい。利用者が大腿を側方に上げる場合にも、第１支持棒１８が動きを制限しないためである。第１関節部１６は、少なくとも前後方向に平面内で回転できる必要がある。

なお、第１関節部１６は、単独の部品でなくてもよい。すなわち、モード切替バー１４若しくは第１支持棒１８の一部として形成されていてもよい。また、モード切替バー１４の後端１４ｂと第１支持棒１８の一端１８ａが合わさることで形成されていてもよい。

第１支持棒１８は利用者の腰の上から膝上まで大腿骨にほぼ沿った位置に配置される棒状部材である。湾曲していてもよい。第１支持棒１８の他端１８ｂには、第２関節部２０が連結される。

第２関節部２０は、上方受け２０ａと下方受け２０ｂを有する。また、第２関節部２０は、平面内で回転する枢軸である。その回転方向は装着者の前後方向に回転するように形成される。

上方受け２０ａは第１支持棒１８の他端１８ｂと連結され、下方受け２０ｂは第２支持棒２２の一端２２ａに連結される。結果、第２関節部２０は、第１支持棒１８と第２支持棒２２を枢支する。そして、後折れ方向への回転は、所定の角度で停止される。ここで停止されるとは、その方向には力が加わってもそれ以上の角度には回転しないストッパー機能を有する事を意味する。第２関節部２０は、後折れ方向へは所定の角度のストッパーを有すると言ってもよい。

なお、第２関節部２０についても、単独の部品でなくてもよい。すなわち、第１支持棒１８若しくは第２支持棒２２の一部として形成されていてもよい。また、第１支持棒１８の他端１８ｂと第２支持棒２２の一端２２ａが合わさることで形成されていてもよい。

ウエラブルチェア１では、第２関節部２０は後折れ方向にストッパー機能を有するので、第１支持棒１８と第２支持棒２２が後折れになる際には、所定の角度以上には回転しない。これを「後折れ角度θ」と呼ぶ。

図２（ａ）は後折れ角度θを示す図である。図２（ａ）はウエラブルチェア１を装着した利用者の側方視である。図面右側が前方向で、左側が後方向である。後折れ状態では、第２関節部２０が第１関節部１６から下ろした垂線Ｖより後方に向かって折れている。後折れ角度θは、後折れ状態になっている時に側方視したときの第１関節部１６と第２関節部２０の延長線と、第２関節部２０と第３関節部２８のなす角である。

後折れ角度θは調節によって変更できてもよい。通常５０°から９０°の間で設定されるが、それ以外の角度であってもよい。ただし、０°よりは大きい角度に設定する。

一方、図２（ｂ）は、第２関節部２０が前折れになっている状態を示す。前折れ状態では、第１関節部１６から下ろした垂線Ｖより第２関節部２０が前方にある。前折れ角度φは、前折れ状態になった時に側方視したときの第１関節部１６と第２関節部２０の延長線と、第２関節部２０と第３関節部２８のなす角である。

前折れ方向には、大きな角度で曲がることが望ましい。ヒトの大腿骨と脛骨は、膝関節で前折れ状態で大きく曲がるからである。前折れ角度φは、１２０°から１５０°で設定される。大腿骨と脛骨がそれ以上曲がることはないからである。

図１を再度参照する。第２支持棒２２は、第２関節部２０の下方受け２０ｂに連結される。第１支持棒１８同様に棒状部材であり、側方視した際に装着者の膝上に位置する第２関節部２０から足首まで脛骨に沿って配置される。また、第２支持棒２２の途中には、脚部２４が設けられる。脚部２４は、ウエラブルチェア１が椅子状態になった時に椅子の脚となる部分である。脚部２４は、第２支持棒２２の途中から後方に向かって配置される。

足固定部３０は第２支持棒２２と利用者の足を固定するものである。利用者の足首や、利用者の足の甲に固定される。形状は特に限定されない。足固定部３０と第２支持棒２２の間には、第３関節部２８が設けられる。第３関節部２８は自在継手であってよい。両足先を開いたり閉じたりする動きを制限しないためである。

ベルト１０には、座席部１２が設けられる。座席部１２は利用者が座位を取った時に体重を乗せる部分である。ベルト１０の左右から利用者の臀部に回る帯部材であってもよいし、利用者の大腿に固定されるもの（図１のもの）であってもよい。

次にウエラブルチェア１の作用について説明する。図３（ａ）を参照する。なお、図３では、後述するカウンターバランサー２６が第２支持棒２２に設けられている。また、座席部１２は省略している。利用者は立った状態（「立位姿勢」と呼ぶ。）で、少なくともベルト１０を腰に巻き、足固定部３０で左右の下肢と第２支持棒２２の他端２２ｂ側を固定することでウエラブルチェア１を装着する。

この状態で側方視すると、モード切替バー１４は利用者の腰より上に固定されている。そして第１支持棒１８は、モード切替バー１４の後端１４ｂから利用者の膝上まで大腿骨に沿って、前方に向かって傾斜しながら配置される。また第２支持棒２２は、膝上から足首まで脛骨に沿って配置される。したがって、第２関節部２０は、幾分前折れ状態に維持されている。

図４（ａ）を参照する。図４（ａ）は利用者がウエラブルチェア１を装着した状態で歩行している状態を示している。図４（ａ－１）は、利用者が左足を踏み出した状態である。図４（ａ－２）は、利用者が左足に体重をかけ、右足をけり出した状態である。図４（ａ－３）は、けり出した右足を前方に踏み出し、右足に体重を移動させ、左足で地面をけった状態である。図４（ａ－４）は、けり出した左足を引きつけつつ、前方に踏み出す直前の状態である。

いずれの状態においても、前折れ角度φは０°以上になっており、第２関節部２０は常に前折れ状態になっている。

また、利用者が歩行すると、ウエラブルチェア１は利用者の足の動きに沿って動き、利用者の歩行を妨げない。これは、第２関節部２０が前折れに対しては大きな角度で曲がる余裕があり、モード切替バー１４と第１支持棒１８の一端１８ａ（図１参照）も第１関節部１６が前後左右に揺動可能に連結されているからである。

例えば、図４（ｂ）では、階段を２段毎登るように左足を持ち上げた状態を示している。第２関節部２０は鋭角に曲がり、第１支持棒１８は、モード切替バー１４同様にほぼ水平になるまで第１関節部１６が回転している。

再度図３を参照する。図３（ｂ）には、ウエラブルチェア１を椅子状態にするための「特異姿勢」を示す。特異姿勢では、利用者は上肢および下肢を一直線にし、腰を前にかがめる。すると、モード切替バー１４の後端１４ｂが第１支持棒１８を持ち上げる。この状態になった時に、モード切替バー１４の後端１４ｂが第３関節部２８より後にあれば、第２関節部２０が後折れ状態になる。

図３（ｃ）を参照して、そのまま腰を落とすと、脚部２４が地面につくまで、若しくは第２関節部２０にストッパーがかかるまで、第１支持棒１８と第２支持棒２２は後折れの角度が大きくなる方向に旋回する。脚部２４が地面につき、第２関節部２０の旋回が停止されると、ウエラブルチェア１は椅子状態となる。これを「支持姿勢」と呼ぶ。

この時、利用者の体重は座席部１２からベルト１０、モード切替バー１４、第１関節部１６、第１支持棒１８、第２関節部２０、第２支持棒２２と伝わり、左右の脚部２４および利用者の両足の計４点で支えることとなる。

この状態で、幾分前かがみの姿勢であれば、座席部１２が利用者の体重を支えるので、中腰の姿勢であるにもかかわらず、背筋や大腿四頭筋などを始めとする体幹を支持する筋群、股関節および膝関節を駆動する筋群の負担を軽減することができる。

「支持姿勢」から「立位姿勢」に戻るには、再び「特異姿勢」を通過する必要がある。装着者は、「支持姿勢」から腰を上げ上肢および下肢を一直線にし、第２関節部２０を後折れ状態から前折れ状態に移行させる。

第２関節部２０を後折れ状態から前折れ状態に移行する際には、第１支持棒１８と第２支持棒２２が一直線になる必要がある。第１支持棒１８と第２支持棒２２が一直線になりにくい場合は、装着者がモード切替バー１４の前端１４ａを下に押し下げる（若しくは後端１４ｂを押し上げる）ことで前折れ状態に移行することができる。なお、前折れ状態に移行するには、上体の前傾姿勢を大きくする（より前かがみで立ち上がる）、動作速度を早くする（勢いをつけて立ち上がる）といった動作でも、移行することができる。

図５を参照する。図５は、装着者を省略して記載している。図５（ａ）を参照して、脚部２４は、第２支持棒２２の中途部分から後方に延設されているので、第２支持棒２２に対して、第３関節部２８を枢軸として後方に倒そうとするトルクＴが発生する。したがって、第２関節部２０は、一度後折れ状態になると、前折れ状態になりにくい場合がある。

そこで、第２支持棒２２の脚部２４から反対方向に棒状部材３５を設けて、カウンターバランサー２６とし、このトルクＴを打ち消すことができる。カウンターバランサー２６は、脚部２４が後折れ状態になっている第２支持棒２２を後方に押し下げようとする力をキャンセルし、第２関節部２０をより前折れ状態にしやすくする（図５（ｂ）参照）。

カウンターバランサー２６は、脚部２４同様に棒状部材３５を用いることができる。カウンターバランサー２６を棒状部材３５にすれば、「支持姿勢」となったウエラブルチェア１に対して装着者が座った時に、手すり替わりになる。

なお、カウンターバランサー２６は、脚部２４の第２支持棒２２に働く後方下側へのモーメントをキャンセルできれば、棒状部材３５でなくてもよい。図５（ｃ）では、第２関節部２０にトーションバネ３２を配置し、カウンターバランサー２６とした構成を示す。トーションバネ３２は、第２関節部２０をまっすぐ伸ばす状態にするように付勢（トルクＴ１）がかけられる。このようにすることで、脚部２４によるトルクＴをキャンセルし、後折れになった第２関節部２０は前折れ状態に移行しやすくなる。言い換えると、「特異姿勢」を通過しやすくなる。

なお、トーションバネ３２は、第２関節部２０をまっすぐ伸ばす状態にするように付勢がかかる付勢手段といってよい。第２関節部２０をまっすぐ伸ばす状態にするように付勢がかかる付勢手段は、トーションバネ３２に限定されず、第１支持棒１８と第２支持棒２２を前側から引き付けるバネであってもよい。

図５（ｄ）には、第１関節部１６にトーションバネ３４をカウンターバランサー２６とした構成を示す。トーションバネ３４は、モード切替バー１４と第１支持棒１８を近づけるような付勢（トルクＴ２）が発生する。そのため、脚部２４によるトルクＴをキャンセルし、後折れになった第２関節部２０は前折れ状態に移行しやすくなる。言い換えると、「特異姿勢」を通過しやすくなる。

なお、トーションバネ３４はモード切替バー１４と第１支持棒１８を近づけるような付勢がかかる付勢手段といってよい。モード切替バー１４と第１支持棒１８を近づけるような付勢がかかる付勢手段は、トーションバネ３４に限定されず、モード切替バー１４と第１支持棒１８の間を引き付けるバネであってもよい。

図６には、本発明に係るウエラブルチェアの他の形態を示す。図６は支持姿勢の状態を示している。座席部１２は左モード切替バー１４Ｌと右モード切替バー１４Ｒとの間に設けた帯状部材で形成されている。この部分に装着者の臀部を載せる。第１支持棒１８Ｒ、１８Ｌおよび第２支持棒２２Ｒ、２２Ｌは湾曲しているが、このような形態であってもよい。さらに、第２支持棒２２Ｒ、２２Ｌがもっと湾曲し、支持姿勢の際に、第２支持棒２２Ｒ、２２Ｌ自体が接地するような構成であってもよい。すなわち、脚部２４Ｒ、２４Ｌは、第２支持棒２２Ｒ、２２Ｌ自体を変形して形成されているものも含んでよい。

また、モード切替バー１４は、ベルト１０との接続部分より後側であればよい。このような形状であっても、モード切替バー１４の後端（符号１４Ｒｂ、１４Ｌｂ）は、ウエラブルチェアを装着した装着者の側方視で背中より後方にある。

本発明に係るウエラブルチェアは、中腰姿勢のままでの作業をサポートする。したがって、農作業、手術、製造ラインでの作業、調理場での作業といった、所謂立ち仕事と呼ばれる局面で好適に利用することができる。

１ ウエラブルチェア
１０ ベルト
１２ 座席部
１４ （１４Ｒ、１４Ｌ）モード切替バー
１４ａ （モード切替バー１４の）前端
１４ｂ （１４Ｒｂ、１４Ｌｂ）（モード切替バー１４の）後端
１６ 第１関節部
１８（１８Ｒ、１８Ｌ） 第１支持棒
１８ａ （第１支持棒１８の）一端
１８ｂ （第１支持棒１８の）他端
２０（２０Ｒ、２０Ｌ） 第２関節部
２０ａ （第２関節部２０の）上方受け
２０ｂ （第２関節部２０の）下方受け
２２（２２Ｒ、２２Ｌ） 第２支持棒
２２ａ （第２支持棒２２の）一端
２２ｂ （第２支持棒２２の）他端
２４（２４Ｒ、２４Ｌ） 脚部
２６（２６Ｒ、２６Ｌ） カウンターバランサー
２８ 第３関節部
３０ 足固定部
３２ トーションバネ
３４ トーションバネ
３５（３５Ｒ、３５Ｌ） 棒状部材
θ 後折れ角度
Ｖ 垂線
φ 前折れ角度

Claims (5)

1. ベルトと、
   前記ベルトに連結された座席部と、
   前記ベルトに固定されたモード切替バーと、
   前記モード切替バーの後端に一端が回転可能に連結された第１支持棒と、
   前記第１支持棒の他端に固定された第２関節部と、
   前記第２関節部に一端が固定された第２支持棒と、
   前記第２支持棒の他端に回転可能に連結された足固定部と、
   前記第２支持棒の途中に設けられた脚部と、
   前記脚部が前記第２支持棒に対して及ぼすモーメントを打ち消すカウンターバランサーを有し、
   前記第２関節部は、後折れ方向には所定の角度までしか曲がらないことを特徴とするウエラブルチェア。
2. 前記カウンターバランサーが、前記脚部と反対側に延設された棒状部材であることを特徴とする請求項１に記載されたウエラブルチェア。
3. 前記カウンターバランサーが、前記第２関節部をまっすぐ伸ばすように付勢がかかる付勢手段であることを特徴とする請求項１に記載されたウエラブルチェア。
4. 前記カウンターバランサーが、前記モード切替バーに前記第１支持棒を近づける付勢がかかる付勢手段であることを特徴とする請求項１に記載されたウエラブルチェア。
5. 前記モード切替バーは、前記ウエラブルチェアが装着された際に、側方視で装着者の背中より後方にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一の請求項に記載されたウエラブルチェア。

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