WO2016182074A1

WO2016182074A1 - 前傾姿勢サポート装置

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Publication number: WO2016182074A1
Application number: PCT/JP2016/064351
Authority: WO
Inventors: 小林　宏; 慶紀村松; 光森下
Original assignee: Tokyo University of Science
Current assignee: Tokyo University of Science
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JP2016209443A; JP6721890B2

Abstract

小型化を図ることができると共にフィット感を向上させることができる前傾姿勢サポート装置であって、人体の腰軸に対応する第１軸及び人体の脚軸に対応する第２軸を各々備え、第２軸の各々の位置に第２プーリ（３０）が設けられた左右一対のベース部（１２）と、圧縮コイルスプリング（１８）が格納される左右一対のスプリングホルダ部（１４）と、第１軸回りに傾動され、人体の上体を支持する上体支持フレーム（１６）と、第２プーリ（３０）にガイドされ、上体支持フレーム（１６）がベース部（１２）に対して傾動されることで、圧縮コイルスプリング（１８）を圧縮させて上体支持フレーム（１６）に人体を引き起こす方向への付勢力を伝達する左右一対のワイヤと、ベース部（１２）における第１軸と第２軸との間の部位を左右方向に繋ぐ腰部ベルト（３８）と、を備えている。

Description

前傾姿勢サポート装置

　本発明は、前傾姿勢サポート装置に関する。

　独国特許出願公開第１０２００４００８５０９（Ａ１）号明細書には、使用者の起き上がりを補助する装置が開示されている。この文献に記載された装置は、使用者の側方側に配置される部材２と、部材２に取付けられていると共に使用者の上体を支持する部材３と、使用者の大腿部に沿って配置されると共に内部に引張スプリング１１が格納された部材４と、を備えている。そして、部材２及び部材３が部材４に対して傾動されて、引張スプリング１１が引っ張られることによって、使用者の上体を引き起こす方向へのサポート力が生じるようになっている。

　しかしながら、上記特許文献１に記載された構成では、大きな復元力（使用者の上体をサポートする力）を得ようとすると、引張スプリングの伸びを大きくする必要があり、引張スプリングを保持するホルダ（部材４）を長くする必要がある。

　また、上記特許文献１に記載された構成では、引張スプリングを引張るワイヤ１２の支点（ガイドローラ１４）が腰軸（部材４に対する部材２及び部材３の傾動軸）より後側に位置している、すなわち、引張スプリングを引張るワイヤの支点（ガイドローラ）が人体の脚軸と離れた位置に位置している。そのため、使用者が前傾姿勢をとった際に、部材２及び部材３が使用者に対してずれて、当該装置のフィット感が悪化することが考えられる。

　本発明は上記事実を考慮し、小型化を図ることができると共にフィット感を向上させることができる前傾姿勢サポート装置を得ることが目的である。

　第１の態様の前傾姿勢サポート装置は、人体の腰軸に対応する第１軸及び人体の脚軸に対応する第２軸を各々備え、前記第２軸の各々の位置にワイヤガイドが設けられた左右一対のベース部と、左側の前記ベース部における前記第１軸と前記第２軸との間の部位と右側の前記ベース部における前記第１軸と前記第２軸との間の部位とを繋ぎ、人体の腰部に装着される腰部ベルトと、人体の大腿部の側方側に配置され、かつ左右一対の前記ベース部における前記第２軸側にそれぞれ設けられ、圧縮コイルスプリングが格納される格納部を有する左右一対のスプリングホルダ部と、左右一対の前記ベース部に取付けられていると共に、人体が前傾することで左右一対の前記ベース部に対して前記第１軸回りに傾動され、人体の上体を支持する上体支持フレームと、前記圧縮コイルスプリングと前記上体支持フレームとの間に設けられていると共に前記ワイヤガイドにガイドされ、前記上体支持フレームが前記ベース部に対して傾動されることで、前記圧縮コイルスプリングを圧縮させて前記上体支持フレームに人体を引き起こす方向への付勢力を伝達する左右一対のワイヤと、を備えている。

　第１の態様の前傾姿勢サポート装置によれば、当該前傾姿勢サポート装置が人体（使用者）に装着された状態で、使用者の上体が前傾されると、上体支持フレームがベース部に対して第１軸回りに傾動される。また、上体支持フレームがベース部に対して傾動されると、ワイヤがスプリングホルダ部の格納部内に格納された圧縮コイルスプリングを圧縮変形させる。そして、当該圧縮コイルスプリングの付勢力がワイヤを介して上体支持フレームに伝達されることで、当該上体支持フレームに使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が生じる。そして、この付勢力が上体支持フレームを介して使用者の上体に入力されることで、前傾姿勢をとっている使用者の上体がサポートされる。

　ここで、本発明では、圧縮コイルスプリングが圧縮変形されることで、上体支持フレームに使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が生じるように構成されている。そのため、スプリングが引張変形されることで、上体支持フレームに使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が生じるように構成した場合に比して、スプリング（圧縮コイルスプリング）及び当該スプリングが配置される格納部が大型化することを抑制することができる。これにより、本発明では、前傾姿勢サポート装置の小型化を図ることができる。

　また、本発明では、左側のベース部における第１軸と第２軸との間の部位と右側のベース部における第１軸と第２軸との間の部位とを繋ぐ腰部ベルトが使用者の腰部に装着される構成とされている。このように、人体の骨格を考慮した位置に腰部ベルトを設けることにより、前傾姿勢サポート装置を装着した使用者が前傾や歩行する際のフィット感を良好にすることができる。

　第２の態様の前傾姿勢サポート装置は、第１の態様の前傾姿勢サポート装置において、左右一対の前記スプリングホルダ部が、前記ベース部に人体の左右方向に傾動可能に取付けられている。

　第２の態様の前傾姿勢サポート装置によれば、当該前傾姿勢サポート装置の使用者が脚を開くと、スプリングホルダ部が使用者の大腿部に追従してベース部に対して左右方向に傾動される。これにより、脚を開いた状態での前傾姿勢のサポート性を向上させることができる。

　第３の態様の前傾姿勢サポート装置は、第１の態様又は第２の態様の前傾姿勢サポート装置において、前記上体支持フレームには、人体の上体に装着される上体支持ベルトが取付けられており、前記上体支持ベルトの長さが調節されることで、人体の上体の前傾角度が調節される。

　第３の態様の前傾姿勢サポート装置によれば、上体支持ベルトの長さが短めに調節されることで、人体の上体の前傾角度が小さくなり、上体支持ベルトの長さが長めに調節されることで、人体の上体の前傾角度が大きくなる。

　第１の態様の前傾姿勢サポート装置は、小型化を図ることができる、という優れた効果を有する。

　第２の態様の前傾姿勢サポート装置は、脚を開いた状態での前傾姿勢のサポート性を向上させることができる、という優れた効果を有する。

　第３の態様の前傾姿勢サポート装置は、上体支持フレームのベース部に対する傾動角度を大きく設定しなくても、使用者の上体を所望の前傾角度で支持することができる、という優れた効果を有する。

前傾姿勢サポート装置を斜め前方側から見た斜視図である。前傾姿勢サポート装置を示す正面図である。前傾姿勢サポート装置を示す側面図である。前傾姿勢サポート装置においてスプリングガイド部、圧縮コイルスプリング、第１ワイヤガイド及び第２ワイヤガイド等が設けられた部分を拡大して示す拡大斜視図である。前傾姿勢サポート装置においてスプリングガイド部、圧縮コイルスプリング、第１ワイヤガイド及び第２ワイヤガイド等が設けられた部分を拡大して示す拡大側面図である。前傾姿勢サポート装置が使用された状態を説明するための説明図である。

　図１～図６を用いて本発明の実施形態に係る前傾姿勢サポート装置について説明する。なお、前傾姿勢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、前傾姿勢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１～図３に示されるように、本実施形態の前傾姿勢サポート装置１０は、人体の腰部の側方側に配置される左右一対のベース部１２と、人体の大腿部の側方側に配置される左右一対のスプリングホルダ部１４と、人体の上体を支持する上体支持フレーム１６と、人体の前傾姿勢をサポートする荷重を発生させる圧縮コイルスプリング１８と、圧縮コイルスプリング１８の付勢力を上体支持フレームに伝達する左右一対のワイヤ２０と、を備えている。

　図１及び図４に示されるように、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、を含んで構成されている。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。また、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を介して接続されている。これにより、外側プレート２２及び内側プレート２４とは、左右方向に所定の間隔を空けてかつ互いに平行に配置されている。

　また、外側プレート２２と内側プレート２４との間には、第１プーリ２８及びワイヤガイドとしての第２プーリ３０が回転可能に設けられている。図４に示されるように、第１プーリ２８は、外側プレート２２及び内側プレート２４の上部に左右方向を回転軸方向として取付けられており、この第１プーリ２８は、円環状に形成されていると共に後述するワイヤ２０の一部が巻き付けられる巻付部２８Ａと、巻付部２８Ａの径方向外側に向けて延びると共にワイヤ２０の一端部２０Ａが係止されるワイヤ係止部２８Ｂと、を備えている。また、第１プーリ２８は、巻付部２８Ａの径方向外側に向けて延びると共に後述する上体支持フレーム１６が固定される上体支持フレーム固定部２８Ｃを備えている。また、第１プーリ２８の回転軸は、人体の腰軸に対応する第１軸Ｃ１とされている。詳述すると、この第１軸Ｃ１は、背骨の最も下の部分である仙骨と仙骨の周囲の寛骨との継ぎ目の部分である仙腸関節に対応している。

　第２プーリ３０は、外側プレート２２及び内側プレート２４の下部に左右方向を回転軸方向として取付けられており、この第２プーリ３０は、円環状に形成されていると共に後述するワイヤ２０の長手方向の中間部をガイドするガイド部３０Ａを備えている。また、第２プーリ３０の回転軸は、人体の脚軸に対応する第２軸Ｃ２とされている。この第２軸Ｃ２は、人体の股関節に対応しており、また第２軸Ｃ２は、側面視で第１軸Ｃ１の下方側かつ前方側に配置されている。なお、第２プーリ３０の下方側には、一対のガイドローラ３２が設けられており、この一対のガイドローラ３２の間には、後述するスプリングホルダ部１４から引出されたワイヤ２０が配置されている。

　また、ベース部１２の下端部には、後述するスプリングホルダ部１４が傾動ブロック４４を介して支持されるスプリングホルダ支持部３４が固定されている。また、スプリングホルダ支持部３４には、ガイドローラ３６が取付けられている。そして、スプリングホルダ部１４がスプリングホルダ支持部３４（ベース部１２）に対して傾動された際に、ワイヤ２０の一部がガイドローラ３６に当接して湾曲されるようになっている。

　図１及び図２に示されるように、ベース部１２（内側プレート２４）における第１軸Ｃ１と第２軸Ｃ２との間の部位には、左側のベース部１２と右側のベース部１２とを左右方向に繋ぐと共に、使用者の腰部に装着される腰部ベルト３８が挿通される腰部ベルト挿通部４０が固定されている。

　スプリングホルダ部１４は、矩形筒状に形成されている。このスプリングホルダ部１４の内部における上方側の部位には、ワイヤ２０が挿通されるワイヤ挿通孔４２Ａが形成された矩形板状のスプリング当接片４２が固定されている。また、スプリングホルダ部１４の内部においてスプリング当接片４２が固定された部位よりも下方側は、圧縮コイルスプリング１８が配置される格納部１４Ａとされている。さらに、スプリングホルダ部１４の上端部には、スプリングホルダ支持部３４にピンを介して傾動可能に支持される傾動ブロック４４が固定されている。この傾動ブロック４４の傾動軸（回転軸）の方向は前後方向とされている。これにより、スプリングホルダ部１４がベース部１２に対して使用者の側方側（右側又は左側）に傾動することが可能となっている。また、スプリングホルダ部１４の下端部には、腿パット４６が取付けられている。この腿パット４６は、使用者の大腿部の前面に沿う湾曲形状とされている。また、腿パット４６は、前後方向に傾動可能（左右方向を軸方向として回動可能）とされている。これにより、腿パット４６を人体の脚の動きに追従させることが可能となり、その結果、腿パット４６と使用者の大腿部の前面との接触状態を所望の接触状態にすることができる。

　図１～図３に示されるように、上体支持フレーム１６は、正面視で（使用者の正面側から見て）下方側が開放された略Ｕ字状に形成されたフレーム本体部４８と、フレーム本体部４８の下方側の部位を左右方向に繋ぐサブフレーム部５０と、を備えている。フレーム本体部４８は、人体の肩に対応する部位に沿って左右方向に延びる第１延在部４８Ａと、第１延在部４８Ａの右側及び左側の端部からそれぞれ下方側に向けて延びる第２延在部４８Ｂと、を備えている。また、図２に示されるように、第２延在部４８Ｂは、下方側に向かうにつれて使用者の側方側に向けて傾斜されている。これにより、第１延在部４８Ａと第２延在部４８Ｂの境目の屈曲部４８Ｃが使用者の側方側に突出することが抑制されている。また、フレーム本体部４８は、第２延在部４８Ｂの下端部から下方側に向けて延びる第３延在部４８Ｄを備えており、図３に示されるように、この第３延在部４８Ｄは、下方側に向かうにつれて前方に傾斜されている。さらに、第３延在部４８Ｄには、サブフレーム部５０が接合されており、また第３延在部４８Ｄの前端部（下端部）は、前述の第１プーリ２８の上体支持フレーム固定部２８Ｃに固定されている。これにより、上体支持フレーム１６が、ベース部１２に取付けられると共に、この上体支持フレーム１６が、第１軸Ｃ１回りに傾動されるようになっている。

　図１に示されるように、上体支持フレーム１６のフレーム本体部４８には、使用者の上体に装着される上体支持ベルト５２がブラケット５４，５６を介して取付けられている。上体支持ベルト５２は、使用者の右肩を支持する右側支持ベルト５２Ｒと、使用者の左肩を支持する左側支持ベルト５２Ｌと、を含んで構成されており、右側支持ベルト５２Ｒ及び左側支持ベルト５２Ｌの長さはそれぞれ調整可能とされている。

　図４及び図５に示されるように、圧縮コイルスプリング１８は、スプリングホルダ部１４の格納部１４Ａ内に格納されており、この圧縮コイルスプリング１８は、使用者が直立した状態では自然長となるように、又は、自然長よりもやや圧縮された状態となるように線径及び自然長が設定されている。また、圧縮コイルスプリング１８の下端部には、スプリングベース５８が係合されている。そして、後述するワイヤ２０によってスプリングベース５８が上方側へ移動されることで、圧縮コイルスプリング１８が当該スプリングベース５８とスプリング当接片４２との間で圧縮されるようになっている。

　図５に示されるように、ワイヤ２０は、圧縮コイルスプリング１８と上体支持フレーム１６との間に設けられている。このワイヤ２０の一端部２０Ａは、前述のスプリングベース５８に係止されており、ワイヤ２０の他端部２０Ｂは、第１プーリ２８のワイヤ係止部２８Ｂに係止されている。また、ワイヤ２０の一端部２０Ａと他端部２０Ｂとの間の部位の下方側は、圧縮コイルスプリング１８の径方向内側の空間内に配置されており、ワイヤ２０の一端部２０Ａと他端部２０Ｂとの間の部位の上方側は、第２プーリ３０のガイド部３０Ａに沿って後方側に湾曲されている。そして、ワイヤ２０において第２プーリ３０のガイド部３０Ａに沿って後方側に湾曲された部位よりも上方側の部位は、第１プーリ２８の巻付部２８Ａの後方側の部分に沿って配置されている。また、本実施形態では、ワイヤ２０において圧縮コイルスプリング１８の径方向内側の空間内に配置されている部分の延長上に、第２プーリ３０のガイド部３０Ａの径方向外側の端部が位置するようになっている。これにより、スプリングホルダ部１４がベース部１２に対して傾動される前の状態では、ワイヤ２０の一端部２０Ａと第２プーリ３０との間の部位が屈曲又は湾曲されないようになっている。そして、使用者が前傾姿勢をとる際に、上体支持フレーム１６がベース部１２に対して傾動されると、ワイヤ２０の一部が第１プーリ２８の巻付部２８Ａに巻き取られる。これにより、スプリングベース５８が上方側へ移動されて、圧縮コイルスプリング１８がスプリングベース５８とスプリング当接片４２との間で圧縮される。そして、圧縮された圧縮コイルスプリング１８の付勢力がワイヤ２０及び第１プーリ２８を介して上体支持フレーム１６に伝達されることで、当該上体支持フレーム１６に使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が生じるようになっている。

（本実施形態の作用並びに効果）
　次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

　図６に示されるように、本実施形態の前傾姿勢サポート装置１０は、腰部ベルト３８が使用者Ｐの腰部に装着されると共に上体支持ベルト５２が使用者の上体に装着されて、さらに腿パット４６が使用者Ｐの大腿部に沿って配置されることで、使用者Ｐに装着される。

　ここで、前傾姿勢サポート装置１０が使用者Ｐに装着された状態で、使用者Ｐの上体が前傾されると、上体支持フレーム１６がベース部１２に対して第１軸Ｃ１回りに傾動される。また、上体支持フレーム１６がベース部１２に対して傾動されると、ワイヤ２０の一部が第１プーリ２８の巻付部２８Ａに巻き取られて（図５参照）、圧縮コイルスプリング１８が圧縮される。そして、圧縮された圧縮コイルスプリング１８の付勢力がワイヤ２０及び第１プーリ２８を介して上体支持フレーム１６に伝達されることで、当該上体支持フレーム１６に使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が生じる。そして、この付勢力が上体支持フレーム１６を介して使用者Ｐの上体に入力されることで、前傾姿勢をとっている使用者Ｐの上体がサポートされる。

　また、上体支持フレーム１６がベース部１２に対して所定の角度だけ傾動されると（上体支持フレーム１６が符号Ｋで示された位置まで傾動されると）、圧縮コイルスプリング１８が全圧縮された状態となる。そして、使用者Ｐの上体が上体支持フレーム１６に上体支持ベルト５２を介して吊るされた状態とされると、前傾姿勢サポート装置１０には矢印Ａ１方向への回転モーメントＭ１が生じる。また、矢印Ａ１方向への回転モーメントＭ１が前傾姿勢サポート装置１０に生じると、腿パット４６が使用者Ｐの大腿部を押圧する。換言すると、使用者Ｐの大腿部から前傾姿勢サポート装置１０に矢印Ａ１方向への回転モーメントＭ１を打ち消す方向（矢印Ａ２方向）への回転モーメントＭ２が入力される。これにより、使用者Ｐの背部及び腰部に負担を掛けることなく、当該使用者Ｐの前傾姿勢をサポートすることができる。

　また、本実施形態では、上体支持フレーム１６を符号Ｋで示された位置を超えて傾動させることができないようになっている。しかしながら、本実施形態では、上体支持ベルト５２の長さを調節することにより、使用者の上体の前傾角度を調節することができる（一例として、符号Ｌ１から符号Ｌ２で示された前傾角度に調節することができる）。すなわち。本実施形態の前傾姿勢サポート装置１０によれば、上体支持フレーム１６のベース部１２に対する傾動角度を大きく設定しなくても、使用者Ｐの上体を所望の前傾角度で支持することができる。

　ここで、本実施形態では、圧縮コイルスプリング１８が圧縮変形されることで、上体支持フレーム１６に使用者Ｐの上体を引き起こす方向への付勢力が生じるように構成されている。そのため、スプリングが引張変形されることで、上体支持フレーム１６に使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が生じるように構成した場合に比して、スプリング（圧縮コイルスプリング１８）及び当該スプリングが配置される格納部１４Ａ（スプリングホルダ部１４）が大型化することを抑制することができる。これにより、本実施形態では、前傾姿勢サポート装置１０の小型化を図ることができる。

　また、本実施形態では、左側のベース部１２における第１軸Ｃ１と第２軸Ｃ２間の部位と右側のベース部１２における第１軸Ｃ１と第２軸Ｃ２との間の部位とを繋ぐ腰部ベルト３８が使用者Ｐの腰部に装着される構成とすることにより、前傾姿勢サポート装置１０を装着した使用者Ｐが前傾や歩行する際のフィット感を良好にすることができる。

　さらに、本実施形態では、前傾姿勢サポート装置１０の使用者Ｐが脚を開くと、図５に示されるように、スプリングホルダ部１４が使用者Ｐの大腿部に追従してベース部１２に対して左右方向に傾動される。これにより、脚を開いた状態での前傾姿勢のサポート性を向上させることができる。

　なお、本実施形態では、上体支持ベルト５２の長さを調節することにより、使用者の上体の前傾角度を調節することができるように構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上体支持フレーム１６のベース部１２に対する傾動角度を大きく設定することにより、使用者の上体を所望の前傾角度で支持されるように構成してもよい。

　また、本実施形態では、スプリングホルダ部１４が使用者Ｐの大腿部に追従してベース部１２に対して左右方向に傾動されるように構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。スプリングホルダ部１４を使用者Ｐの大腿部に追従してベース部１２に対して左右方向に傾動させるか否かについては、前傾姿勢サポート装置１０が使用される作業環境等を考慮して適宜設定すればよい。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０　　上体支持フレーム
１２　　ベース部
１４　　スプリングホルダ部
１４Ａ　格納部
１６　　上体支持フレーム
１８　　圧縮コイルスプリング
２０　　ワイヤ
３０　　第２プーリ（ワイヤガイド）
３８　　腰部ベルト
５２　　上体支持ベルト
Ｃ１　　第１軸
Ｃ２　　第２軸

Claims

　人体の腰軸に対応する第１軸及び人体の脚軸に対応する第２軸を各々備え、前記第２軸の各々の位置にワイヤガイドが設けられた左右一対のベース部と、
　左側の前記ベース部における前記第１軸と前記第２軸との間の部位と右側の前記ベース部における前記第１軸と前記第２軸との間の部位とを繋ぎ、人体の腰部に装着される腰部ベルトと、
　人体の大腿部の側方側に配置され、かつ左右一対の前記ベース部における前記第２軸側にそれぞれ設けられ、圧縮コイルスプリングが格納される格納部を有する左右一対のスプリングホルダ部と、
　左右一対の前記ベース部に取付けられていると共に、人体が前傾することで左右一対の前記ベース部に対して前記第１軸回りに傾動され、人体の上体を支持する上体支持フレームと、
　前記圧縮コイルスプリングと前記上体支持フレームとの間に設けられていると共に前記ワイヤガイドにガイドされ、前記上体支持フレームが前記ベース部に対して傾動されることで、前記圧縮コイルスプリングを圧縮させて前記上体支持フレームに人体を引き起こす方向への付勢力を伝達する左右一対のワイヤと、
　を備えた前傾姿勢サポート装置。
　左右一対の前記スプリングホルダ部が、前記ベース部に人体の左右方向に傾動可能に取付けられている請求項１記載の前傾姿勢サポート装置。
　前記上体支持フレームには、人体の上体に装着される上体支持ベルトが取付けられており、
　前記上体支持ベルトの長さが調節されることで、人体の上体の前傾角度が調節される請求項１又は請求項２記載の前傾姿勢サポート装置。