WO2018151167A1 - 腰部補助装置 - Google Patents

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WO2018151167A1
WO2018151167A1 PCT/JP2018/005122 JP2018005122W WO2018151167A1 WO 2018151167 A1 WO2018151167 A1 WO 2018151167A1 JP 2018005122 W JP2018005122 W JP 2018005122W WO 2018151167 A1 WO2018151167 A1 WO 2018151167A1
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WO
WIPO (PCT)
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user
upper body
pair
axis
leg
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/005122
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English (en)
French (fr)
Inventor
小林　宏
夏樹 高橋
Original Assignee
株式会社イノフィス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社イノフィス filed Critical 株式会社イノフィス
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a waist assist device.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-23828 discloses a lumbar assist device that assists the user's lower back by assisting the user's lower back.
  • the lower back assistance device includes a casing disposed on the rear side of the user's lower back, and a compression coil spring is disposed in the casing. Then, when the user is in the middle waist posture, the compression coil spring disposed in the casing is compressed, and the biasing force of the compressed compression coil spring assists the user's middle waist work. It has become.
  • the lumbar assist device to be worn on the user's body is improved in wearing feeling to the user and further reduced in size.
  • the present invention has as its first object to obtain a lumbar assist device that can improve the feeling of wearing to the user, and to obtain a lumbar assist device that can be further miniaturized. Is the second purpose.
  • the waist assist device of the first aspect is disposed on the left side and the right side of the user, respectively, and is supported so as to be rotatable about a first axis corresponding to the waist axis of the human body and the leg shaft of the human body And a pair of left and right base portions each provided with a second rotation portion supported so as to be rotatable around a second axis corresponding to the first axis, and attached to the upper body of the user and connected to the first rotation portion.
  • a body mounting part that follows the user's upper body when the user's upper body is tilted forward; and a left side and a right leg of the user, and the left side A pair of left and right leg mounting portions respectively connected to the two rotation portions and the right second rotation portion; and between the upper body mounting portion and the right leg mounting portion; and the upper body mounting portion and the left side
  • a pair of left and right biasing member for applying a biasing force in the direction that causes the use's body, and a.
  • the waist assist device is mounted on the user, that is, the upper body mounting portion is mounted on the user's upper body and the pair of left and right leg mounting portions.
  • the first rotating section is rotated and the upper body mounting section tilts about the first axis. Is done.
  • an urging force in a direction that causes the upper body of the user to act on the upper body mounting portion is applied by the pair of left and right urging members. This reduces the burden on the user's lower back.
  • the upper body mounting part and the pair of left and right leg mounting parts are around the first axis corresponding to the user's waist axis and around the second axis corresponding to the user's leg axis.
  • Each can be tilted.
  • the waist assist device of the second aspect is a pair of left and right base portions respectively disposed on the left and right sides of the user, and is attached to the upper body of the user and tiltable with respect to the base portion.
  • An upper body mounting portion that follows the upper body of the user when the upper body of the user is tilted forward, and is mounted on the left and right leg portions of the user and the base portion;
  • a pair of left and right leg mounting parts that can be tilted, provided between the upper body mounting part and the right leg mounting part, and between the upper body mounting part and the left leg mounting part.
  • the waist assist device is mounted on the user, that is, the upper body mounting portion is mounted on the user's upper body and the pair of left and right leg mounting portions.
  • the upper body mounting portion is tilted forward while being mounted on the left and right leg portions of the user.
  • an urging force in a direction that causes the upper body of the user to act on the upper body mounting portion is applied by the pair of left and right urging members. This reduces the burden on the user's lower back.
  • the urging force generated by the pair of left and right urging members on the upper body mounting portion increases. Is set.
  • the urging force in the direction that causes the user's upper body acting on the upper body mounting portion can be reduced and
  • the urging force in the direction of causing the user's upper body acting on the upper body mounting portion can be increased.
  • the urging force can be reduced in a posture that does not require much assistance to the lumbar region, and the urging force can be increased in a posture in which assistance to the lumbar region is desired. Thereby, a user's wearing feeling can be improved.
  • the waist assist device of the third aspect is the waist assist device of the first aspect, wherein a connecting portion that connects the left and right first rotating portions in the left-right direction is disposed on the rear side of the user,
  • the left and right side portions are inclined to the front side when viewed from the upper side of the user and are inclined to the lower side when viewed from the side of the user.
  • the members are respectively arranged inside the inclined portion on the left side and inside the inclined portion on the right side, and the inclined portion is arranged along the waist of the user.
  • the pair of right and left biasing members are disposed inside the inclined wall portions at both ends in the left-right direction of the connecting portion, and the inclined portion of the connecting portion is Arranged along the waist.
  • the lower back assistance apparatus is the lower back assistance apparatus according to the third aspect, wherein at least a part of the connecting portion is between the ribs of the user and the iliac bone as viewed from the rear side of the user. It arrange
  • the connecting portion by arranging at least a part of the connecting portion at the above position, the connecting portion can be arranged closer to the user. Thereby, it is suppressed further that a connection part protrudes outside a user, and further size reduction of a waist assistance apparatus can be achieved.
  • the waist assist device is the waist assist device according to any one of the first to fourth aspects, wherein a spring constant of a part of the biasing member and a spring constant of another part are different from each other. Is set to
  • the lower back assistance apparatus of the fifth aspect by adjusting the spring constant of each part, it is possible to adjust the characteristics of the urging force in the direction that causes the user's upper body acting on the upper body mounting part.
  • the waist assist device according to the present invention has an excellent effect that it is possible to reduce the size and improve the feeling of wearing to the user.
  • FIG. 1 shows the lower back assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 2 shows the lower back assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 3 shows the lower back assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 3 shows the auxiliary force generation mechanism of the lower back assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 shows the lower back assistance apparatus which concerns on 3rd Embodiment, and has shown the state by which the upper body mounting
  • FIG. 1 shows the lower back assistance apparatus which concerns on 3rd Embodiment, and has shown the state by which the upper body mounting
  • FIG. 1 shows the lower back assistance apparatus which concerns on 3rd Embodiment, and has shown the state by which the upper body mounting
  • a waist assist device will be described with reference to FIGS.
  • the front side in the front-rear direction viewed from the user who is wearing the lumbar auxiliary device and standing upright is indicated by an arrow FR
  • the right side and the left side are indicated by arrows RH and LH, respectively
  • the upper side in the vertical direction is indicated by an arrow. Indicated by UP.
  • the front / rear, left / right, and up / down directions the front / rear, left / right, and up / down directions viewed from the upright user wearing the waist assist device are shown. .
  • the lower back assistance apparatus 10 includes a pair of left and right base portions 12 disposed on the side of the user's lower back. Further, the lumbar assist device 10 is disposed along the thigh of the user and is attached along the thigh arm 14 as a thigh mounting portion that is tiltably attached to the base 12 and along the upper body of the user. And a body side frame 16 that is tiltably attached to the base portion 12 and constitutes a part of the body mounting portion. Further, the lower back assistance apparatus 10 includes an auxiliary force generation mechanism 18 that generates an auxiliary force for assisting the user's lower back.
  • the base portion 12 includes an outer plate 20 and an inner plate 22 formed in a plate shape.
  • the outer plate 20 and the inner plate 22 are formed in substantially the same shape in a side view (viewed from the right side or the left side).
  • the outer plate 20 and the inner plate 22 are connected via a plurality of connection pins 24 and the like. Accordingly, the outer plate 20 and the inner plate 22 are arranged in parallel to each other with a predetermined interval in the left-right direction.
  • leg shaft pulley 26 as the second rotating portion corresponding to the leg shaft of the human body and the hip shaft of the human body are provided.
  • a corresponding waist pulley 28 as a first rotating portion is rotatably provided.
  • the leg shaft pulley 26 is attached to the lower side of the outer plate 20 and the inner plate 22 with the left-right direction as the rotation axis direction.
  • a rotation axis of the leg shaft pulley 26 is a second axis C2 corresponding to the hip joint of the user.
  • the leg shaft pulley 26 includes a wire locking portion 26A that locks a part of the wire 40 described later, a guide groove 26B that guides a part of the wire 40, and a thigh arm to which the thigh arm 14 described later is attached. 26C of attachment parts.
  • the waist shaft pulley 28 is attached to the upper side of the outer plate 20 and the inner plate 22 and the rear side of the leg shaft pulley 26 with the left-right direction as the rotation axis direction.
  • the rotation axis of the lumbar pulley 28 is a first axis C1 corresponding to the user's sacroiliac joint.
  • the waist shaft pulley 28 includes a guide groove 28A that guides a part of the wire 40, and a body-side frame mounting portion 28B that extends toward the rear side and to which a body-side frame 16 described later is mounted. I have.
  • the thigh arm 14 is configured to include an arm main body 14A extending along the thigh of the user and a thigh pad 14B attached to the arm main body 14A.
  • the arm main body 14A is formed in a rectangular plate shape with the left-right direction as the thickness direction, and the arm main body 14A is arranged on the side of the user's thigh.
  • the upper end portion of the arm main body 14A is attached to the thigh arm attachment portion 26C of the leg shaft pulley 26 via the hinge 30, so that the thigh arm 14 tilts (rotates) the second axis C2 with respect to the base portion 12. ) It can be tilted as a shaft.
  • the hinge 30 is configured to be rotatable in the left-right direction, the thigh arm 14 can tilt in the left-right direction with respect to the base portion 12.
  • the thigh pad 14B has a curved shape along the front surface of the user's thigh, and the thigh pad 14B is attached to the lower end of the arm body 14A. Further, the thigh pad 14B can be rotated by a predetermined angle with respect to the arm body 14A with the left-right direction as an axial direction. Thereby, the contact state of the thigh pad 14B and the front surface of the user's thigh can be changed to a desired contact state.
  • the upper body side frame 16 is formed in a substantially U shape (V shape) with the lower side opened in front view (viewed from the front side of the user).
  • An upper body to which a body mounting belt (not shown) that constitutes another part of the body mounting portion to be mounted on the user's upper body is attached to the central portion of the upper end portion of the body side frame 16 in the left-right direction.
  • the wearing belt attaching portion 32 is fixed.
  • the upper body mounting belt includes a right side mounting belt mounted on the user's right shoulder and a left side mounting belt mounted on the user's left shoulder. Each is adjustable. Further, lower body mounting belt attachment portions 34 to which the right side mounting belt and the left side mounting belt are respectively attached are fixed to the left and right lower ends of the upper body side frame 16.
  • the left and right lower ends of the body side frame 16 are respectively attached to the body side frame attachment portions 28B of the left and right waist shaft pulleys 28. Thereby, the upper body side frame 16 can be tilted with respect to the base portion 12 with the first axis C1 as a tilting (turning) axis.
  • the auxiliary force generation mechanism 18 includes a connection pipe 36 as a connection portion that connects the left and right waist shaft pulleys 28 in the left-right direction, and an urging member disposed inside the connection pipe 36. As a pair of left and right compression coil springs 38 and a wire 40 that compresses the compression coil springs 38 by being pulled.
  • connection pipe 36 is formed by bending a cylindrical pipe material.
  • the connection pipe 36 includes a central portion 36A extending in the left-right direction, and left and right inclined portions 36B extending obliquely from the left and right ends of the central portion 36A toward the lower side and the front side, respectively.
  • most of the connection pipe 36 can be disposed in a position overlapping the user's ribs and iliac in the front-rear direction. It is possible.
  • the two compression coil springs 38 are respectively arranged inside the left and right inclined portions 36 ⁇ / b> B of the connection pipe 36.
  • the wire diameter and the natural length of the compression coil spring 38 are set so that the compression coil spring 38 has a natural length when the user stands upright or is slightly compressed from the natural length.
  • the upper end portion of the compression coil spring 38 is engaged with the spring base 42, and the lower end portion of the compression coil spring 38 is engaged with a contacted portion (not shown).
  • the spring base 42 is moved downward along the inner peripheral surface of the inclined portion 36B of the connection pipe 36, so that the compression coil spring 38 is brought into contact with the spring base 42. It is compressed between the contact parts.
  • the spring constant of the compression coil spring 38 of the present embodiment is k 0.
  • the wire 40 is a metal wire provided so as to bridge between the upper body side frame 16 and the thigh arm 14.
  • One end 40 ⁇ / b> A of the wire 40 is locked to the aforementioned spring base 42, and the other end 40 ⁇ / b> B of the wire 40 is locked to the wire locking portion 26 ⁇ / b> A of the leg shaft pulley 26.
  • the portion of the wire 40 on the one end 40 ⁇ / b> A side is disposed in the space on the radially inner side of the compression coil spring 38.
  • a portion extending from the space inside the compression coil spring 38 in the middle portion in the longitudinal direction of the wire 40 is guided by a guide groove 44A formed in the outer peripheral portion of the sub pulley 44 (see FIG. 5).
  • a body support belt (not shown) is attached to the upper body P1 of the user P, and the thigh pad 14B is the thigh P2 of the user P. It is mounted on the user P by being arranged along.
  • the upper body side frame 16 when the upper body P ⁇ b> 1 of the user P is tilted forward with the lower back assistance device 10 attached to the user P, the upper body side frame 16. Is tilted around the first axis C ⁇ b> 1 with respect to the base portion 12 together with the connection pipe 36.
  • the body side frame 16 is tilted with respect to the base portion 12 together with the connection pipe 36, a part of the wire 40 is wound around the guide groove 28 ⁇ / b> A of the waist shaft pulley 28. Thereby, the spring base 42 is moved downward, and the compression coil spring 38 is compressed.
  • the torque around the first axis C1 generated in the body side frame 16 when the urging force of the compression coil spring 38 is transmitted to the body side frame 16 is referred to as a support torque T.
  • the forward tilt angle of the upper body P1 of the user P with respect to the horizontal direction (front-rear direction) is ⁇
  • the forward tilt angle ⁇ decreases as shown in FIG. 7, that is, the upright posture of the user P
  • the support torque T increases as the forward tilt angle from the depth increases.
  • the forward leaning posture is deep, the user's P waist part P3 can be assisted by the large support torque T.
  • the forward leaning posture is shallow, the user P's waist P3 can be assisted by the support torque T corresponding to the shallow forward leaning posture.
  • the characteristic of the support torque T may be adjusted by changing the spring constant k 0 of the compression coil spring 38 to k 1 to k 3 . Further, the characteristic of the support torque T may be adjusted by changing the outer diameter or the like of the waist shaft pulley 28. Further, the characteristic of the support torque T may be adjusted by adjusting the length of the wire 40.
  • the upper body frame 16 when the upper body P1 of the user P is tilted forward, the upper body frame 16 is tilted around the first axis C1 with respect to the base portion 12 together with the connection pipe 36.
  • the thigh arm 14 is tilted about the second axis C2 according to the posture of the user P. Thereby, it can suppress that the motion of the user P is obstructed or regulated by the lower back assistance apparatus 10. Thereby, the wearing feeling of the lower back assistance apparatus 10 to the user P can be improved.
  • the user P can feel the mass of the lower back assistance apparatus 10 lighter than the actual mass of the lower back assistance apparatus 10 by setting it as the said structure.
  • connection pipe 36 are inclined portions 36B inclined toward the lower side and the front side, respectively, and a compression coil spring 38 is disposed inside the inclined portion 36B. It has been configured. Thereby, it is suppressed that the connection pipe 36 provided with the compression coil spring 38 protrudes outside the user P (in a direction away from the user P). Thereby, the further miniaturization of the lower back assistance apparatus 10 can be achieved.
  • the length of the upper body support belt (not shown) is adjusted so that most of the connection pipe 36 is disposed in a position overlapping between the user's ribs and the iliac in the front-rear direction. It is possible to make it.
  • connection pipe 36 can be disposed closer to the user P.
  • connection pipe 36 is further suppressed from protruding outside the user P (in the direction away from the user P), and the waist assist device 10 can be further downsized.
  • connection pipe 36 In the present embodiment, an example in which the left and right side portions of the connection pipe 36 are inclined has been described. However, like the waist assist device 46 according to the second embodiment shown in FIGS. It is good also as the connection pipe 36 extended linearly. In this case, as shown in FIGS. 11 and 12, the compression coil springs 38 may be disposed on the inner peripheral portions of the left and right side portions of the connection pipe 36.
  • members and parts corresponding to the respective portions of the lumbar assist device 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the lumbar assist device 10. .
  • a guide pulley 48 for guiding the wire 40 is provided between the leg shaft pulley 26 and the waist shaft pulley 28.
  • the size of the upper body side frame 16 in the vertical direction is reduced, and the upper body mounting belt attaching portion 32 is fixed.
  • the configured body mounting arm 52 may be attached to the body side frame 16 so as to be tiltable.
  • the upper body mounting arm 52 can be tilted to the deployed position, and as shown in FIG. 14, the lower back assistance device 50.
  • the upper body mounting arm 52 can be tilted to the retracted position.
  • a plurality of compression coil springs 38 and 54 having different spring constants may be arranged in series.
  • the compression coil spring 38 and the spring constant k 4 the outer diameter and length than the compression coil spring 38 with being a small spring constant k 5 than the spring constant k 4 is A compression coil spring 54 having a small size is arranged in series.
  • a separation member 56 formed in a disk shape is interposed between the compression coil spring 38 and the compression coil spring 54.
  • the compression coil spring 54 in a state before the compression coil spring 54 is fully contracted, it functions as a compression coil spring having a composite spring constant of both the compression coil springs 38 and 54, and in a state after the compression coil spring 54 is contracted, the compression coil spring 54 is compressed.
  • the support torque T increases or decreases by an amount corresponding to the amount of compressive deformation of the spring 38.
  • ⁇ see FIG. 6
  • the support torque T gradually increases as the forward tilt angle ⁇ becomes deeper.
  • the compression coil spring 54 When the forward tilt angle ⁇ exceeds a predetermined angle, the compression coil spring 54 is contracted. Therefore, the support torque T greatly increases as the forward tilt angle ⁇ becomes deeper. As described above, in this configuration, it is possible to suppress the support torque T from increasing in a posture where the support torque T is not so necessary. Thereby, when the user P walks as an example, it can suppress that the said support torque T obstructs the user P's walk. Note that, as indicated by a broken line in FIG. 16, the characteristics of the support torque T can be adjusted by adjusting the length until the compression coil spring 54 is fully contracted and the spring constant of each compression coil spring 38, 54. Good.
  • the support torque T is generated by the compression coil springs 38 and 54
  • the present invention is not limited to this.
  • the support torque T may be generated by a tension coil spring or an air spring.
  • connection pipe 36 that connects the left and right waist shaft pulleys 28 in the left-right direction is provided and the compression coil springs 38 and 54 are disposed inside the connection pipe 36 has been described. Is not limited to this.
  • a portion where the compression coil springs 38 and 54 are disposed may be provided in the upper body side frame 16 or the like.

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Abstract

使用者への装着感を向上させる。また、より一層の小型化を図る。　腰部補助装置（１０）は、人体の腰軸に対応する第１軸（Ｃ１）回りに回動可能に支持された腰軸プーリ（２８）及び人体の脚軸に対応する第２軸（Ｃ２）回りに回動可能に支持された脚軸プーリ（２６）がそれぞれ設けられる左右一対のベース部（１２）を備えている。また、腰部補助装置（１０）は、使用者の上体に装着されると共に腰軸プーリ（２８）に繋がれた上体側フレーム（１６）と、使用者の左側及び右側の脚部にそれぞれ装着されると共に左側の脚軸プーリ（２６）及び右側の脚軸プーリ（２６）にそれぞれ繋がれた左右一対の大腿アーム（１４）と、を備えている。さらに、腰部補助装置（１０）は、使用者の上体が前傾された際に上体側フレーム（１６）に使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を作用させる左右一対の圧縮コイルスプリング（３８）を備えている。

Description

腰部補助装置
　本発明は、腰部補助装置に関する。
　特開２００９－２３８２８号公報には、使用者の腰部を補助することで当該使用者の中腰作業を補助する腰部補助装置が開示されている。この腰部補助装置は、使用者の腰部の後方側の配置されるケーシングを備えており、このケーシング内には、圧縮コイルスプリングが配置されている。そして、使用者が中腰の姿勢となった際に、ケーシング内に配置された圧縮コイルスプリングが圧縮されて、この圧縮された圧縮コイルスプリングの付勢力によって、使用者の中腰作業が補助されるようになっている。
　ところで、使用者の身体に装着される腰部補助装置には、使用者への装着感の向上とより一層の小型化が望まれる。
　本発明は上記事実を考慮し、使用者への装着感を向上させることができる腰部補助装置を得ることを第１の目的とし、より一層の小型化を図ることができる腰部補助装置を得ることを第２の目的とする。
　第１の態様の腰部補助装置は、使用者の左側及び右側にそれぞれ配置され、人体の腰軸に対応する第１軸回りに回動可能に支持された第１回動部及び人体の脚軸に対応する第２軸回りに回動可能に支持された第２回動部がそれぞれ設けられる左右一対のベース部と、前記使用者の上体に装着されると共に前記第１回動部に繋がれ、前記使用者の上体が前傾される際に該使用者の上体に追従する上体装着部と、前記使用者の左側及び右側の脚部にそれぞれ装着されると共に左側の前記第２回動部及び右側の第２回動部にそれぞれ繋がれた左右一対の脚部装着部と、前記上体装着部と右側の前記脚部装着部との間及び前記上体装着部と左側の前記脚部装着部との間にそれぞれ設けられ、前記使用者の上体が前傾された際に前記上体装着部に前記使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を作用させる左右一対の付勢部材と、を備えている。
　第１の態様の腰部補助装置によれば、当該腰部補助装置が使用者に装着された状態で、すなわち、上体装着部が使用者の上体に装着されると共に左右一対の脚部装着部が使用者の左右の脚部にそれぞれ装着された状態で、使用者の上体が前傾されると、第１回動部が回動されて、上体装着部が第１軸回りに傾動される。また、上体装着部が傾動されると、左右一対の付勢部材によって、上体装着部に使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が作用する。これにより、使用者の腰部への負担が低減される。ここで、　第１の態様の発明では、上体装着部及び左右一対の脚部装着部が、使用者の腰軸に対応する第１軸回り及び使用者の脚軸に対応する第２軸回りにそれぞれ傾動可能とされている。当該構成とすることにより、使用者の動きが腰部補助装置によって妨げられることや規制されることを抑制することができる。これにより、使用者への装着感を向上させることができる。
　第２の態様の腰部補助装置は、使用者の左側及び右側にそれぞれ配置される左右一対のベース部と、前記使用者の上体に装着されると共に前記ベース部に対して傾動可能とされ、前記使用者の上体が前傾される際に該使用者の上体に追従する上体装着部と、前記使用者の左側及び右側の脚部にそれぞれ装着されると共に前記ベース部に対して傾動可能とされた左右一対の脚部装着部と、前記上体装着部と右側の前記脚部装着部との間及び前記上体装着部と左側の前記脚部装着部との間にそれぞれ設けられ、前記使用者の上体が前傾された際に前記上体装着部に前記使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を作用させ、前記使用者の上体の直立状態からの前傾角度が深くなるにつれて前記付勢力が大きくなるように設定された左右一対の付勢部材と、を備えている。
　第２の態様の腰部補助装置によれば、当該腰部補助装置が使用者に装着された状態で、すなわち、上体装着部が使用者の上体に装着されると共に左右一対の脚部装着部が使用者の左右の脚部にそれぞれ装着された状態で、使用者の上体が前傾されると、上体装着部が傾動される。また、上体装着部が傾動されると、左右一対の付勢部材によって、上体装着部に使用者の上体を引き起こす方向への付勢力が作用する。これにより、使用者の腰部への負担が低減される。ここで、第２の態様の発明では、使用者の上体の直立状態からの前傾角度が深くなるにつれて、左右一対の付勢部材が上体装着部に生じさせる付勢力が大きくなるように設定されている。これにより、使用者の上体の直立状態からの前傾角度が浅い場合においては、上体装着部に作用する使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を小さくすることができると共に、使用者の上体の直立状態からの前傾角度が深い場合においては、上体装着部に作用する使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を大きくすることができる。すなわち、腰部への補助があまり必要でない姿勢においては上記付勢力を小さくすることができると共に、腰部への補助を期待したい姿勢においては上記付勢力を大きくすることができる。これにより、使用者への装着感を向上させることができる。
　第３の態様の腰部補助装置は、第１の態様の腰部補助装置において、左右の前記第１回動部を左右方向につなぐ接続部が前記使用者の後方側に配置され、前記接続部における左右の両側部分は、前記使用者の上方側から見て前方側へ傾斜されていると共に前記使用者の側方側から見て下方側へ傾斜された傾斜部とされ、左右一対の前記付勢部材が、左側の前記傾斜部の内部及び右側の前記傾斜部の内部にそれぞれ配置され、前記傾斜部が使用者の腰部に沿って配置される。
　第３の態様の腰部補助装置によれば、左右一対の付勢部材が接続部の左右方向の両端部の傾斜壁部の内部に配置されていると共に、この接続部の傾斜部が使用者の腰部に沿って配置される。これにより、付勢部材が設けられた接続部が使用者の外部に突出することが抑制される。すなわち、当該構成とすることにより、腰部補助装置のより一層の小型化を図ることができる。
　第４の態様の腰部補助装置は、第３の態様の腰部補助装置において、前記接続部の少なくとも一部は、前記使用者の後方側から見て該使用者の肋骨と腸骨との間と前後方向に重なる位置に配置される。
　第４の態様の腰部補助装置によれば、接続部の少なくとも一部を上記位置に配置することにより、当該接続部を使用者により近接して配置させることができる。これにより、接続部が使用者の外部に突出することがより一層抑制されて、腰部補助装置のより一層の小型化を図ることができる。
　第５の態様の腰部補助装置は、第１の態様～第４の態様のいずれかの腰部補助装置において、前記付勢部材の一部分のバネ定数と他の部分のバネ定数とが互いに異なるバネ定数に設定されている。
　第５の態様の腰部補助装置によれば、各部のバネ定数を調節することにより、上体装着部に作用する使用者の上体を引き起こす方向への付勢力の特性を調節することができる。
　本発明に係る腰部補助装置は、小型化を図ると共に使用者への装着感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１実施形態に係る腰部補助装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係る腰部補助装置を示す側面図である。 第１実施形態に係る腰部補助装置を示す正面図である。 第１実施形態に係る腰部補助装置の補助力発生機構を示す側面図である。 第１実施形態に係る腰部補助装置の補助力発生機構を示す斜視図である。 使用者の前傾角度を説明するための説明図である。 第１実施形態に係る腰部補助装置を装着した使用者の前傾角度に対する出力トルクを示すグラフである。 第２実施形態に係る腰部補助装置を示す図１に対応する斜視図である。 第２実施形態に係る腰部補助装置を示す図２に対応する側面図である。 第２実施形態に係る腰部補助装置を示す図３に対応する正面図である。 第２実施形態に係る腰部補助装置の補助力発生機構を示す側面図である。 第２実施形態に係る腰部補助装置の補助力発生機構を示す斜視図である。 第３実施形態に係る腰部補助装置を示す図１に対応する斜視図であり、上体装着アームが展開された状態を示している。 第３実施形態に係る腰部補助装置を示す図１に対応する斜視図であり、上体装着アームが格納位置に倒された状態を示している。 第４実施形態に係る腰部補助装置の補助力発生機構を示す断面図である。 第４実施形態に係る腰部補助装置を装着した使用者の前傾角度に対する出力トルクを示すグラフである。
　図１～図５を用いて本発明の実施形態に係る腰部補助装置について説明する。なお、腰部補助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、腰部補助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、腰部補助装置１０は、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を備えている。また、腰部補助装置１０は、使用者の大腿部に沿って配置されると共にベース部１２に傾動可能に取付けられた大腿部装着部としての大腿アーム１４と、使用者の上体に沿って配置されると共にベース部１２に傾動可能に取付けられ上体装着部の一部を構成する上体側フレーム１６と、を備えている。さらに、腰部補助装置１０は、使用者の腰部を補助するための補助力を発生させる補助力発生機構１８を備えている。
　ベース部１２は、板状に形成された外側プレート２０及び内側プレート２２と、を含んで構成されている。外側プレート２０と内側プレート２２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２０と内側プレート２２とは、複数の接続ピン２４等を介して接続されている。これにより、外側プレート２０と内側プレート２２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２０と内側プレート２２との間には、図４及び図５に示されるように、人体の脚軸に対応する第２回動部としての脚軸プーリ２６及び人体の腰軸に対応する第１回動部としての腰軸プーリ２８が回転可能に設けられている。
　脚軸プーリ２６は、外側プレート２０及び内側プレート２２の下部側に左右方向を回転軸方向として取付けられている。この脚軸プーリ２６の回転軸は、使用者の股関節に対応する第２軸Ｃ２とされている。また、脚軸プーリ２６は、後述するワイヤ４０の一部が係止されるワイヤ係止部２６Ａと、ワイヤ４０の一部をガイドするガイド溝２６Ｂと、後述する大腿アーム１４が取付けられる大腿アーム取付部２６Ｃと、を備えている。
　腰軸プーリ２８は、外側プレート２０及び内側プレート２２の上部側かつ脚軸プーリ２６の後方側に左右方向を回転軸方向として取付けられている。この腰軸プーリ２８の回転軸は、使用者の仙腸関節に対応する第１軸Ｃ１とされている。また、腰軸プーリ２８は、ワイヤ４０の一部をガイドするガイド溝２８Ａと、後方側に向けて延出されていると共に後述する上体側フレーム１６が取付けられる上体側フレーム取付部２８Ｂと、を備えている。
　図１～図３に示されるように、大腿アーム１４は、使用者の大腿部に沿って延びるアーム本体１４Ａと、アーム本体１４Ａに取付けられた腿パッド１４Ｂと、を含んで構成されている。アーム本体１４Ａは、左右方向を厚み方向とする矩形板状に形成されており、このアーム本体１４Ａは、使用者の大腿部の側方側に配置されるようになっている。また、アーム本体１４Ａの上端部が、脚軸プーリ２６の大腿アーム取付部２６Ｃにヒンジ３０を介して取付けられることで、大腿アーム１４がベース部１２に対して第２軸Ｃ２を傾動（回動）軸として傾動可能に取付けられている。なお、本実施形態では、ヒンジ３０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１４がベース部１２に対して左右方向にも傾動可能になっている。
　腿パッド１４Ｂは、使用者の大腿部の前方側の面に沿う湾曲形状とされており、この腿パッド１４Ｂは、アーム本体１４Ａの下端部に取付けられている。また、腿パッド１４Ｂは、アーム本体１４Ａに対して左右方向を軸方向として所定の角度だけ回動可能とされている。これにより、腿パッド１４Ｂと使用者の大腿部の前方側の面との接触状態を所望の接触状態にすることができる。
　上体側フレーム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（Ｖ字状）に形成されている。この上体側フレーム１６の上端部の左右方向の中央部には、使用者の上体に装着される上体装着部の他の一部を構成する図示しない上体装着ベルトが取付けられる上側上体装着ベルト取付部３２が固定されている。上体装着ベルトは、使用者の右肩に装着される右側装着ベルトと、使用者の左肩に装着される左側装着ベルトと、を含んで構成されており、右側装着ベルト及び左側装着ベルトの長さはそれぞれ調整可能とされている。また、上体側フレーム１６の左右の下端側には、右側装着ベルト及び左側装着ベルトがそれぞれ取付けられる下側上体装着ベルト取付部３４がそれぞれ固定されている。また、上体側フレーム１６の左右の下端部は、左右の腰軸プーリ２８の上体側フレーム取付部２８Ｂにそれぞれ取付けられている。これにより、上体側フレーム１６が、ベース部１２に対して第１軸Ｃ１を傾動（回動）軸として傾動可能になっている。
　次に、補助力発生機構１８について説明する。
　図４及び図５に示されるように、補助力発生機構１８は、左右の腰軸プーリ２８を左右方向につなぐ接続部としての接続パイプ３６と、接続パイプ３６の内部に配置された付勢部材としての左右一対の圧縮コイルスプリング３８と、引かれることで圧縮コイルスプリング３８が圧縮されるワイヤ４０と、を含んで構成されている。
　接続パイプ３６は、円筒状のパイプ材に曲げ加工等が施されることによって形成されている。この接続パイプ３６は、左右方向に延びる中央部３６Ａと、中央部３６Ａの左右方向の両端部からそれぞれ下方側及び前方側に向けて傾斜して延びる左右の傾斜部３６Ｂと、を備えている。そして、本実施形態では、図示しない上体支持ベルトの長さを調節することで、接続パイプ３６の大部分を使用者の肋骨と腸骨との間と前後方向に重なる位置に配置させることが可能となっている。
　２つの圧縮コイルスプリング３８は、接続パイプ３６の左右の傾斜部３６Ｂの内部にそれぞれ配置されている。圧縮コイルスプリング３８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３８の上端部は、スプリングベース４２に係合されており、圧縮コイルスプリング３８の下端部は、図示しない被当接部に係合されている。そして、後述するワイヤ４０が引かれることで、スプリングベース４２が接続パイプ３６の傾斜部３６Ｂの内周面に沿って下方側へ移動されることで、圧縮コイルスプリング３８がスプリングベース４２と被当接部との間で圧縮されるようになっている。なお、本実施形態の圧縮コイルスプリング３８のバネ定数はｋ０である。
　ワイヤ４０は、上体側フレーム１６と大腿アーム１４との間において両者を架け渡すように設けられた金属製のワイヤである。このワイヤ４０の一端部４０Ａは、前述のスプリングベース４２に係止されており、ワイヤ４０の他端部４０Ｂは、脚軸プーリ２６のワイヤ係止部２６Ａに係止されている。また、ワイヤ４０の一端部４０Ａ側の部位は、圧縮コイルスプリング３８の径方向内側の空間内に配置されている。また、ワイヤ４０の長手方向の中間部において圧縮コイルスプリング３８の内側の空間から延出している部分は、サブプーリ４４（図５参照）の外周部に形成されたガイド溝４４Ａにガイドされることで腰軸プーリ２８側へ曲げられている。そして、使用者が前傾姿勢をとる際に、上体側フレーム１６が接続パイプ３６と共にベース部１２に対して傾動されると、ワイヤ４０の一部が腰軸プーリ２８のガイド溝２８Ａ等に巻き付けられる。これにより、スプリングベース４２が下方側へ移動されて、圧縮コイルスプリング３８が圧縮される。そして、圧縮された圧縮コイルスプリング３８の付勢力が上体側フレーム１６に伝達されることで、当該上体側フレーム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、本実施形態の腰部補助装置１０は、図示しない上体支持ベルトが使用者Ｐの上体Ｐ１に装着されて、さらに腿パッド１４Ｂが使用者Ｐの大腿部Ｐ２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、図１、図５及び図６に示されるように、腰部補助装置１０が使用者Ｐに装着された状態で、使用者Ｐの上体Ｐ１が前傾されると、上体側フレーム１６が接続パイプ３６と共にベース部１２に対して第１軸Ｃ１回りに傾動される。また、上体側フレーム１６が接続パイプ３６と共にベース部１２に対して傾動されると、ワイヤ４０の一部が腰軸プーリ２８のガイド溝２８Ａに巻き付けられる。これにより、スプリングベース４２が下方側へ移動されて、圧縮コイルスプリング３８が圧縮される。そして、圧縮された圧縮コイルスプリング３８の付勢力が上体側フレーム１６に伝達されることで、当該上体側フレーム１６に使用者Ｐの上体Ｐ１を引き起こす方向への付勢力が生じる。これにより、前傾姿勢における使用者Ｐの腰部Ｐ３の負担が軽減される。
　ここで、圧縮コイルスプリング３８の付勢力が上体側フレーム１６に伝達されることで当該上体側フレーム１６に生じる第１軸Ｃ１回りのトルクをサポートトルクＴというものとする。そして、水平方向（前後方向）に対する使用者Ｐの上体Ｐ１の前傾角度をθとすると、図７に示されるように、前傾角度θが小さくなるにつれて、すなわち、使用者Ｐの直立姿勢からの前傾角度が深くなるにつれて、サポートトルクＴが大きくなることがわかる。これにより、前傾姿勢が深い場合においては、大きなサポートトルクＴによって使用者Ｐの腰部Ｐ３を補助することができる。また、前傾姿勢が浅い場合においては、当該浅い前傾姿勢に対応するサポートトルクＴによって使用者Ｐの腰部Ｐ３を補助することができる。
　なお、図７に示されるように、圧縮コイルスプリング３８のバネ定数ｋ０をｋ１～ｋ３に変更することにより、サポートトルクＴの特性を調節してもよい。また、腰軸プーリ２８の外径等を変更することにより、サポートトルクＴの特性を調節してもよい。さらに、ワイヤ４０の長さを調節することにより、サポートトルクＴの特性を調節してもよい。
　また、本実施形態では、使用者Ｐの上体Ｐ１が前傾されると、上体側フレーム１６が接続パイプ３６と共にベース部１２に対して第１軸Ｃ１回りに傾動されることに加えて。大腿アーム１４が使用者Ｐの姿勢に応じて第２軸Ｃ２回りに傾動される。これにより、使用者Ｐの動きが腰部補助装置１０によって妨げられることや規制されることを抑制することができる。これにより、使用者Ｐへの腰部補助装置１０の装着感を向上させることができる。また、当該構成とすることにより、使用者Ｐが、腰部補助装置１０の質量を実際の腰部補助装置１０の質量よりも軽く感じることができる。
　さらに、本実施形態では、接続パイプ３６の左右両側部分がそれぞれ下方側及び前方側に向けて傾斜された傾斜部３６Ｂとされていると共に、当該傾斜部３６Ｂの内部に圧縮コイルスプリング３８が配置された構成とされている。これにより、圧縮コイルスプリング３８が設けられた接続パイプ３６が使用者Ｐの外部（使用者Ｐと離間する方向）に突出することが抑制される。これにより、腰部補助装置１０のより一層の小型化を図ることができる。これに加えて、本実施形態では、図示しない上体支持ベルトの長さを調節することで、接続パイプ３６の大部分を使用者の肋骨と腸骨との間と前後方向に重なる位置に配置させることが可能となっている。これにより、接続パイプ３６を使用者Ｐにより近接して配置させることが可能となる。その結果、接続パイプ３６が使用者Ｐの外部（使用者Ｐと離間する方向）に突出することがより一層抑制されて、腰部補助装置１０のより一層の小型化を図ることができる。
　なお、本実施形態では、接続パイプ３６の左右両側部分を傾斜させた例について説明したが、図８～図１０に示された第２実施形態に係る腰部補助装置４６のように、左右方向に直線状に延びる接続パイプ３６としてもよい。また、この場合、図１１及び図１２に示されるように、圧縮コイルスプリング３８を接続パイプ３６の左右両側部分の内周部に配置すればよい。なお、第２実施形態に係る腰部補助装置４６において第１実施形態に係る腰部補助装置１０の各部と対応する部材及び部分には、当該腰部補助装置１０の各部と同一の符号を付している。また、第２実施形態に係る腰部補助装置４６では、脚軸プーリ２６と腰軸プーリ２８との間にワイヤ４０をガイドするガイドプーリ４８が設けられている。
　また、図１３及び図１４に示された第３実施形態に係る腰部補助装置５０のように、上体側フレーム１６の上下方向への寸法を小さくすると共に、上側上体装着ベルト取付部３２が固定された上体装着アーム５２を上体側フレーム１６に対して傾動可能に取付けた構成としてもよい。当該構成では、図１３に示されるように、腰部補助装置５０を使用する際においては、上体装着アーム５２を展開位置に傾動させることができ、図１４に示されるように、腰部補助装置５０を使用しない際においては、上体装着アーム５２を格納位置に傾動させることができる。これにより、第３実施形態に係る腰部補助装置５０では、当該腰部補助装置５０の収納スペースの省スペース化を図ることができる。
　また、図１５に示されるように、バネ定数が異なる複数の圧縮コイルスプリング３８、５４を直列に配置させた構成としてもよい。具体的には、当該構成では、バネ定数ｋ４とされた圧縮コイルスプリング３８と、バネ定数ｋ４よりも小さなバネ定数ｋ５とされていると共に圧縮コイルスプリング３８よりも外径及び長さが小さな寸法とされた圧縮コイルスプリング５４を直列に配置している。また、本実施形態では、圧縮コイルスプリング３８と圧縮コイルスプリング５４との間には、円板状に形成された隔成部材５６が介装されている。当該構成では、圧縮コイルスプリング５４が縮み切る前の状態では、両圧縮コイルスプリング３８、５４の合成バネ定数の圧縮コイルスプリングとして機能し、圧縮コイルスプリング５４が縮み切った後の状態では、圧縮コイルスプリング３８の圧縮変形量に対応する分だけサポートトルクＴが増加又は減少する。ここで、使用者Ｐの上体Ｐ１の直立姿勢からの前傾角度をφ（図６参照）とすると、図１６に示されるように、使用者Ｐの前傾角度φが浅い領域では、圧縮コイルスプリング５４が縮み切っていないため、サポートトルクＴは前傾角度φが深くなるにつれて緩やかに増加する。また、前傾角度φが所定の角度を超えると、圧縮コイルスプリング５４が縮み切る。そのため、サポートトルクＴは前傾角度φが深くなるにつれて大きく増加する。このように、本構成では、サポートトルクＴがあまり必要ではない姿勢においてサポートトルクＴが大きくなることを抑制することができる。これにより、一例として、使用者Ｐが歩行をする際に、上記サポートトルクＴが使用者Ｐの歩行の妨げになることを抑制することができる。なお、図１６において破線で示されるように、圧縮コイルスプリング５４が縮み切るまでの長さや各々の圧縮コイルスプリング３８、５４のバネ定数を調整することにより、サポートトルクＴの特性を調節してもよい。また、圧縮コイルスプリング３８、５４に代えて、付勢部材としての単一の圧縮コイルスプリングの一部分のバネ定数と他の部分のバネ定数とを互いに異なるバネ定数に設定することによって、上記２つの圧縮コイルスプリング３８、５４を設けた場合と同様の効果を得ることもできる。
　なお、以上説明した各構成では、圧縮コイルスプリング３８、５４によってサポートトルクＴを発生させ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、引張コイルスプリングやエアスプリング等によってサポートトルクＴを発生させてもよい。
　また、以上説明した各構成では、左右の腰軸プーリ２８を左右方向につなぐ接続パイプ３６を設けて、接続パイプ３６の内部に圧縮コイルスプリング３８、５４を配置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、左右の腰軸プーリ２８を左右方向につなぐ接続パイプ３６が設けられていない構成においては、圧縮コイルスプリング３８、５４が配置される部分を上体側フレーム１６等に設ければよい。
　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。

Claims (5)

  1. 　使用者の左側及び右側にそれぞれ配置され、人体の腰軸に対応する第１軸回りに回動可能に支持された第１回動部及び人体の脚軸に対応する第２軸回りに回動可能に支持された第２回動部がそれぞれ設けられる左右一対のベース部と、
    　前記使用者の上体に装着されると共に前記第１回動部に繋がれ、前記使用者の上体が前傾される際に該使用者の上体に追従する上体装着部と、
    　前記使用者の左側及び右側の脚部にそれぞれ装着されると共に左側の前記第２回動部及び右側の第２回動部にそれぞれ繋がれた左右一対の脚部装着部と、
    　前記上体装着部と右側の前記脚部装着部との間及び前記上体装着部と左側の前記脚部装着部との間にそれぞれ設けられ、前記使用者の上体が前傾された際に前記上体装着部に前記使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を作用させる左右一対の付勢部材と、
    　を備えた腰部補助装置。
  2. 　使用者の左側及び右側にそれぞれ配置される左右一対のベース部と、
    　前記使用者の上体に装着されると共に前記ベース部に対して傾動可能とされ、前記使用者の上体が前傾される際に該使用者の上体に追従する上体装着部と、
    　前記使用者の左側及び右側の脚部にそれぞれ装着されると共に前記ベース部に対して傾動可能とされた左右一対の脚部装着部と、
    　前記上体装着部と右側の前記脚部装着部との間及び前記上体装着部と左側の前記脚部装着部との間にそれぞれ設けられ、前記使用者の上体が前傾された際に前記上体装着部に前記使用者の上体を引き起こす方向への付勢力を作用させ、前記使用者の上体の直立状態からの前傾角度が深くなるにつれて前記付勢力が大きくなるように設定された左右一対の付勢部材と、
    　を備えた腰部補助装置。
  3. 　左右の前記第１回動部を左右方向につなぐ接続部が前記使用者の後方側に配置され、
    　前記接続部における左右の両側部分は、前記使用者の上方側から見て前方側へ傾斜されていると共に前記使用者の側方側から見て下方側へ傾斜された傾斜部とされ、
    　左右一対の前記付勢部材が、左側の前記傾斜部の内部及び右側の前記傾斜部の内部にそれぞれ配置され、
    　前記傾斜部が使用者の腰部に沿って配置される請求項１記載の腰部補助装置。
  4. 　前記接続部の少なくとも一部は、前記使用者の後方側から見て該使用者の肋骨と腸骨との間と前後方向に重なる位置に配置される請求項３記載の腰部補助装置。
  5. 　前記付勢部材の一部分のバネ定数と他の部分のバネ定数とが互いに異なるバネ定数に設定されている請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の腰部補助装置。
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