(57)【要約】【課題】腕の内旋運動が行われる際に前腕を補助する簡易な機構を備える腕動作補助装置を提供する。【解決手段】本発明に係る腕動作補助装置は、人体に装着されて前記人体の腕の動作を補助する腕動作補助装置であって、前腕の内旋方向の運動に追従して弾性変形することで、前記前腕を外旋方向に押圧する押圧機構を備える。【選択図】図１
2020028932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着されて前記人体の腕の動作を補助する腕動作補助装置であって、
前腕の内旋方向の運動に追従して弾性変形することで、前記前腕を外旋方向に押圧する押圧機構を備える、腕動作補助装置。
【請求項２】
前記押圧機構は、前記前腕に当接可能であり、前記内旋方向に弾性変形可能な前腕当接部と、前記前腕当接部を支持する装置本体と、を備える、請求項１に記載の腕動作補助装置。
【請求項３】
前記押圧機構は、前記前腕に当接可能な前腕当接部と、弾性変形することにより前記前腕当接部を前記内旋方向に移動可能に支持する装置本体と、を備える、請求項１に記載の腕動作補助装置。
【請求項４】
前記押圧機構は、前記前腕に当接可能な前腕当接部と、前記前腕当接部を前記内旋方向に移動可能に支持する装置本体と、弾性変形することにより前記前腕当接部を前記外旋方向に付勢する付勢部材と、を備える、請求項１に記載の腕動作補助装置。
【請求項５】
前記前腕当接部は、前記前腕の長手方向に沿って延在し前記前腕を受ける凹面を有する、請求項２乃至４のいずれか１つに記載の腕動作補助装置。
【請求項６】
前記前腕当接部は、前記装置本体に対して、内旋及び外旋の旋回平面と直交する面に沿って回動可能に支持されている、請求項２乃至５のいずれか１つに記載の腕動作補助装置。
【請求項７】
前記装置本体は、
胴体に装着される胴体装着部と、
上腕に装着される上腕装着部と、
前記胴体装着部と前記上腕装着部とを連結する連結機構と、を備える、請求項２乃至６のいずれか１つに記載の腕動作補助装置。
【請求項８】
前記連結機構は、前記上腕装着部を前記胴体装着部に対して水平方向に移動自在とする水平動機構部を備える、請求項７に記載の腕動作補助装置。
【請求項９】
前記連結機構は、前記上腕装着部を前記胴体装着部に対して鉛直方向に移動自在とする鉛直動機構部を備える、請求項７又は８に記載の腕動作補助装置。
【請求項１０】
前記鉛直動機構部が、前記上腕装着部に加えられる鉛直方向下向きの荷重の少なくとも一部を負担する荷重負担機構を備える、請求項９に記載の腕動作補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に装着されて人体の腕の動作を補助する腕動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、腕を使って行われる各種の労働作業や日常作業を容易にするために、腕の動作を補助する人体着用型の補助装置が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、胸部に対して相対的に固定される背面スパンと、腕を背面スパンに対して回動運動させるための肩甲上腕関節部と、肩甲上腕関節部を背面スパンに対して上下運動又は／及び回動運動させるための背面スパンに連結された肩甲胸郭関節部と、を有する上肢装着型運動補助装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６８８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、ブドウや桃等の作物を収穫する作業など、長時間に亘り上腕を略水平に持ち上げた状態で行う上向き作業がある。このような上向き作業では、肘の屈曲及び伸展による腕の曲げ伸ばしだけではなく、腕の内旋運動又は外旋運動が利用されることがある。
【０００６】
特許文献１などの従来の補助装置は、腕の曲げ伸ばし時に前腕を補助する機構を有するが、腕の内旋運動又は外旋運動が行われる際に前腕を補助する機構は備えておらず、依然として改善の余地がある。また、特許文献１では、腕の曲げ伸ばし時に前腕を補助する機構として、モータの駆動力を利用しているが、機構自体の自重が大きくなるため、腕の内旋運動又は外旋運動が行われる際に前腕を補助する機構としては、より簡易な機構が望まれている。
【０００７】
本発明は、腕の内旋運動が行われる際に前腕を補助する簡易な機構を備える、腕動作補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様としての腕動作補助装置は、人体に装着されて前記人体の腕の動作を補助する腕動作補助装置であって、前腕の内旋方向の運動に追従して弾性変形することで、前記前腕を外旋方向に押圧する押圧機構を備える。
【０００９】
本発明の１つの実施形態として、前記押圧機構は、前記前腕に当接可能であり、前記内旋方向に弾性変形可能な前腕当接部と、前記前腕当接部を支持する装置本体と、を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の１つの実施形態として、前記押圧機構は、前記前腕に当接可能な前腕当接部と、弾性変形することにより前記前腕当接部を前記内旋方向に移動可能に支持する装置本体と、を備えることが好ましい。
【００１１】
本発明の１つの実施形態として、前記押圧機構は、前記前腕に当接可能な前腕当接部と、前記前腕当接部を前記内旋方向に移動可能に支持する装置本体と、弾性変形することにより前記前腕当接部を前記外旋方向に付勢する付勢部材と、を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の１つの実施形態として、前記前腕当接部は、前記前腕の長手方向に沿って延在し前記前腕を受ける凹面を有する。
【００１３】
本発明の１つの実施形態として、前記前腕当接部は、前記装置本体に対して、内旋及び外旋の旋回平面と直交する面に沿って回動可能に支持されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の１つの実施形態として、前記装置本体は、胴体に装着される胴体装着部と、上腕に装着される上腕装着部と、前記胴体装着部と前記上腕装着部とを連結する連結機構と、を備えることが好ましい。
【００１５】
本発明の１つの実施形態として、前記連結機構は、前記上腕装着部を前記胴体装着部に対して水平方向に移動自在とする水平動機構部を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の１つの実施形態として、前記連結機構は、前記上腕装着部を前記胴体装着部に対して鉛直方向に移動自在とする鉛直動機構部を備えることが好ましい。
【００１７】
本発明の１つの実施形態として、前記鉛直動機構部が、前記上腕装着部に加えられる鉛直方向下向きの荷重の少なくとも一部を負担する荷重負担機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、腕の内旋運動が行われる際に前腕を補助する簡易な機構を備える、腕動作補助装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態としての腕動作補助装置が人体に装着されている状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す腕動作補助装置が装着された状態の人体を鉛直方向上方から見た平面図である。
【図３】図１に示す腕動作補助装置が装着された状態の人体を後方から見た背面図である。
【図４】図１に示す腕動作補助装置が装着された状態の人体を側方から見た側面図である。
【図５】図２におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図６Ａ】図１に示す上腕装着部が肩関節の回動に追従する様子を模式的に示す説明図である。
【図６Ｂ】図１に示す上腕装着部が肩関節の回動に追従する様子を模式的に示す説明図である。
【図７】図１に示す前腕当接部が弾性変形している様子を人体の前方から見た説明図である。
【図８】本発明の他の一実施形態としての腕動作補助装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の更に他の一実施形態としての腕動作補助装置が装着された状態の人体を前方から見た正面図である。
【図１０】図９に示す押圧機構の変形例としての押圧機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る腕動作補助装置の実施形態について図面を参照して説明する。各図において共通する部材・部位には同一の符号を付している。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態としての腕動作補助装置１を示す斜視図である。図１では、便宜上、腕動作補助装置１が装着される人体２を、人体を模した形状の３Ｄモデルとして示している。本明細書においては、説明の便宜上、起立した姿勢における人体２に対して、人体２の胸部ないし腹部が面する側を前方とし、背中が面する側を後方とし、人体２の左右側を側方（右方及び左方）とする。
【００２２】
腕動作補助装置１は、例えば作業者等の着用者の人体２に装着され、この人体２の腕３の動作を補助するためのものである。また、腕動作補助装置１は、例えばブドウや桃等の作物を収穫する作業などの上向き作業の作業補助に利用可能である。図１では、上向き作業時の人体２の姿勢の一例を示している。図１に示すように、上向き作業とは、上腕３ａを、略水平状態、又は、この略水平状態よりも鉛直方向上方に上げた状態、となるまで胴体４に対して前側に向けて持ち上げつつ、前腕３ｂを上腕３ａに対して鉛直方向上方に屈曲させた姿勢を保ちながら行う作業を意味する。前腕３ｂは、上腕３ａから鉛直方向上方に屈曲していればよく、前腕３ｂの上腕３ａに対する屈曲角度θ１は特に限定されない。したがって、前腕３ｂの上腕３ａに対する屈曲角度θ１は、約９０°であってもよく、図１に示すような９０°より大きい角度であってもよい。なお、上向き作業は、上記したブドウや桃等の作物の収穫作業に限らず、例えば工場ラインにおける上向きでの組付け作業や上向きで行う溶接作業など、腕３を長時間に亘り上げたままで行う種々の作業を含む。
【００２３】
また、図１では、腕３の内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂを示している。腕３の内旋方向Ａとは、肘を屈曲させた状態の腕３を内旋運動させた際に、前腕３ｂが回動する回動方向を意味する。腕３の内旋運動とは、上腕３ａを、位置を変えずに、体の内側に向かって回動させる動きを言う。また、腕３の外旋方向Ｂとは、肘を屈曲させた状態の腕３を外旋運動させた際に、前腕３ｂが回動する回動方向を意味する。腕３の外旋運動とは、上腕３ａを、位置を変えずに、体の外側に向かって回動させる動きを言う。なお、外旋方向Ｂは、内旋方向Ａの逆方向である。また、上述の屈曲角度θ１（図１等参照）とは、腕３の内旋運動及び外旋回運動の旋回平面に直交し、かつ、上腕３ａの中心軸線Ｏ４（図１参照）を含む平面での、前腕３ｂの上腕３ａに対する角度を意味している。更に、「回動」とは、移動の一態様であり、中心軸周りの移動を意味している。
【００２４】
図１に示すように、腕動作補助装置１は、前腕３ｂの内旋方向Ａの運動に追従して弾性変形することで、前腕３ｂを外旋方向Ｂに押圧する押圧機構１０を備えている。このような押圧機構１０の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態の押圧機構１０は、一例として、前腕当接部２０が弾性変形することで、その復元力により、前腕３ｂを外旋方向Ｂに押圧する（図７等参照）。押圧機構１０を設けることにより、上向き作業時に腕３の内旋運動が行われた場合に、前腕３ｂから腕動作補助装置１に加えられる鉛直方向下方の荷重、つまり、前腕３ｂの重さ、の少なくとも一部を、押圧機構１０により負担することができ、前腕３ｂを補助することができる。また、押圧機構１０は、前腕３ｂの内旋方向Ａの運動に追従して弾性変形することで、前腕３ｂの重さの少なくとも一部を負担するため、モータ等を用いて荷重を負担する構成と比較して、簡易な構成とすることができる。
【００２５】
以下、本実施形態の腕動作補助装置１の押圧機構１０の詳細について、図１〜図７を参照して説明する。
【００２６】
図２は、図１に示す腕動作補助装置１が装着された状態の人体２を鉛直方向上方から見た平面図である。図３は、図１に示す腕動作補助装置１が装着された状態の人体２を後方から見た背面図である。図４は、図１に示す腕動作補助装置１が装着された状態の人体２を側方から見た側面図である。図５は、図２におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図６Ａ、図６Ｂは、後述する上腕装着部３２が肩関節の回動に追従する様子を模式的に示す説明図である（押圧機構１０は不図示）。図７は、後述する前腕当接部２０が弾性変形している様子を人体２の前方から見た説明図である。なお、図７では、便宜上、前腕３ｂが鉛直方向上方に向かって上げられている状態を点線により示している。
【００２７】
図１等に示すように、本実施形態の腕動作補助装置１は、前腕３ｂに当接可能な前腕当接部２０と、この前腕当接部２０を支持する装置本体３０と、を備えている。装置本体３０は、少なくとも人体２に装着可能な装着部を備えている。本実施形態の装置本体３０は、装着部として、後述する胴体装着部３１及び上腕装着部３２を備えている。
【００２８】
本実施形態の腕動作補助装置１の押圧機構１０は、上述の前腕当接部２０及び装置本体３０により構成されている。具体的に、本実施形態の押圧機構１０は、前腕３ｂに当接可能であり、内旋方向Ａに弾性変形可能な前腕当接部２０と、この前腕当接部２０を支持する装置本体３０と、を備えている。図７に示すように、前腕当接部２０の弾性変形による復元力により、前腕３ｂの重さの少なくとも一部が負担される。以下、前腕当接部２０及び装置本体３０の詳細について説明する。
【００２９】
［前腕当接部２０］
図１等に示すように、本実施形態の前腕当接部２０は、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂの内側等の側面３ｂ１と当接する。本実施形態の前腕当接部２０は、前腕３ｂの長手方向に沿って延在し前腕３ｂを受ける凹面２１を有している。より具体的に、本実施形態の前腕当接部２０は、前腕３ｂの側面３ｂ１を覆い、前腕３ｂの側面３ｂ１と当接する側面カバ−部２２と、この側面カバー部２２と装置本体３０とを連結する連結部２３と、を備えている。
【００３０】
側面カバ−部２２は、前腕３ｂの長手方向に延在しており、前腕３ｂの内側等の側面３ｂ１に沿うように湾曲する湾曲板形状を有している。つまり、側面カバー部２２のうち前腕３ｂの側面３ｂ１に対向する面により、上述の凹面２１が構成されている。前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際は、前腕３ｂの側面３ｂ１が側面カバー部２２の凹面２１に当接し、側面カバー部２２が内旋方向Ａに押圧される。
【００３１】
連結部２３は、側面カバー部２２の一端と装置本体３０とを連結している。具体的に、本実施形態の連結部２３は、側面カバー部２２と装置本体３０とを連結する帯板形状を有している。連結部２３は、装置本体３０に取り付けられている取付部２４を支点として弾性変形可能な板ばねを構成している。より具体的には、図７に示すように、帯板形状の連結部２３は、その一端部である取付部２４を支点として、側面カバー部２２が取り付けられている他端部側が、内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに回動するように弾性変形可能である。したがって、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂにより側面カバー部２２が内旋方向Ａに押圧されると、連結部２３がその取付部２４を支点として弾性変形し、側面カバー部２２が前腕３ｂに追従して内旋方向Ａに移動する。
【００３２】
このようにして、前腕当接部２０は、前腕３ｂに追従して内旋方向Ａに弾性変形する。但し、図１、図７に示すように、前腕当接部２０は、前腕３ｂが鉛直方向上方に向いている状態から肘の回動中心軸Ｏ１周りに内旋方向Ａへ所定角度θ２以下（例えば２０度以下）の範囲で運動する場合は、弾性変形しないように設計されていてもよい。腕動作補助装置１の着用者である作業者は、押圧機構１０による荷重負担を利用せずに、上向き作業を行う場合もある。このような場合であっても、作業者は、意図せずに前腕当接部２０に触れてしまうことがあり、その度に前腕当接部２０が弾性変形し復元力を受けると、作業者に不快感を与える場合がある。そのため、前腕当接部２０を、前腕３ｂが鉛直方向上方に向いている状態から所定角度θ２以下（例えば２０度以下）の範囲で運動する場合は、弾性変形しないように構成することで、前腕当接部２０の意図しない弾性変形による復元力で、作業者が不快に感じることを抑制できる。なお、前腕３ｂが鉛直方向上方に向いている状態から内旋方向Ａに所定角度θ２以下の範囲で運動する場合は、前腕当接部２０は、復元力を発生しない態様で変形する。そして、前腕当接部２０には、上述の所定角度を超えることで、弾性変形による復元力が発生する。このような前腕当接部２０の構成は特に限定されない。前腕当接部２０は、例えば、折り曲げ自在な屈曲部を有する。このような屈曲部を利用することで、上記の所定角度θ２以下の範囲で復元力を発生しない変形が可能な前腕当接部２０を実現できる。また、後述する別の実施形態における付勢部材２７０、３７０（図９、図１０参照）の作動範囲を調整することでも、上記の所定角度θ２以下の範囲で復元力を発生しない変形が可能な前腕当接部を実現できる。
【００３３】
本実施形態の前腕当接部２０は、装置本体３０に対して、内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに弾性変形可能な状態で支持されているのみならず、腕３の内旋及び外旋の旋回平面と直交する面に沿って回動可能な状態で支持されている。より具体的に、本実施形態では、前腕当接部２０の連結部２３の取付部２４が、装置本体３０の後述する支軸５４（図１等参照）に回動可能に支持されている。これにより、前腕当接部２０は、装置本体３０に対して、腕３の内旋及び外旋の旋回平面と直交する面に沿って回動することができる。なお、「腕３の内旋及び外旋の旋回平面と直交する面」とは、肘の屈曲及び伸展による腕３の曲げ伸ばし時において、前腕３ｂが上腕３ａに対して回動する回動平面（以下、「肘の屈曲回動平面」と記載する。）を意味する。つまり、本実施形態の前腕当接部２０は、上述したように、取付部２４を支点として装置本体３０に対して内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに回動するように弾性変形すると共に、取付部２４が支持される後述の支軸５４（図１等参照）を回動中心軸Ｏ２として装置本体３０に対して肘の屈曲回動平面に沿って回動可能である。
【００３４】
また、本実施形態の取付部２４は、装置本体３０の別の部位に回動可能に支持されていてもよく、装置本体３０の後述する支軸５４（図１等参照）に限られるものではない。但し、連結部２３の取付部２４は、腕３の内旋運動及び外旋運動の回動中心軸Ｏ１に近い位置とすることが好ましい。このようにすれば、前腕３ｂと側面カバー部２２との回動軌道ズレを低減できる。そのため、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際の、側面カバー部２２の前腕３ｂに対する追従性を、高めることができる。
【００３５】
更に、前腕当接部２０は、肘の屈曲回動平面に沿って回動不能な状態で、装置本体３０に固定されていてもよい。但し、本実施形態のように、肘の屈曲回動平面に沿って回動可能な状態で、装置本体３０に支持されていることが好ましい。このような構成とすることにより、前腕当接部２０を装置本体３０に対して肘の屈曲回動平面に沿って自由に回動させることができる。これにより、上腕３ａに対する前腕３ｂの屈曲角度θ１（図１等参照）に合わせて、前腕当接部２０の位置を調整することができる。また、腕動作補助装置１を使用しない時には、前腕当接部２０を肘の屈曲回動平面に沿って回動させることで、前腕当接部２０が外方に突出することを抑制して、収納し易い形態にすることができる。
【００３６】
特に、本実施形態の前腕当接部２０は、上述したように、前腕３ｂの側面３ｂ１に沿うように湾曲する凹面２１（図１等参照）を有してため、このような凹面２１を有さない構成と比較して、肘の屈曲及び伸展による腕３の曲げ伸ばし時に、前腕３ｂと前腕当接部２０とが干渉し易い。つまり、凹面２１を設けることで、腕３の曲げ伸ばし動作の際に、前腕３ｂが凹面２１の一部に当接し易くなる。そのため、肘の屈曲回動平面に沿う前腕３ｂの運動に追従して肘の屈曲回動平面に沿って回動可能な前腕当接部２０を実現できる。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態の前腕当接部２０では、前腕３ｂの内旋方向Ａへの運動に対して、側面カバー部２２は弾性変形せずに連結部２３が弾性変形するが、この構成に限られるものではなく、側面カバー部２２が弾性変形し、連結部２３が弾性変形しない構成としてもよい。また、側面カバー部２２及び連結部２３の両方が弾性変形する構成であってもよい。したがって、側面カバー部２２及び連結部２３の構成についても、本実施形態の構成に限られない。例えば、側面カバー部２２が、前腕３ｂの側面３ｂ１のみならず、肘の鉛直方向下方までを覆う構成としてもよい。
【００３８】
但し、前腕当接部２０の内旋方向Ａの剛性は、装置本体３０のうち前腕当接部２０が連結されている部分（本実施形態では後述する作動アーム５２）の内旋方向Ａの剛性よりも小さい。このようにすることで、前腕当接部２０よりも装置本体３０が先に内旋方向Ａに弾性変形することを抑制できる。このような剛性関係は、前腕当接部２０及び装置本体３０の各部の形状や材料を適宜設計・選択することにより実現可能である。
【００３９】
なお、本実施形態の側面カバー部２２及び連結部２３は同一の材料から形成されているが、別々の材料から形成されていてもよい。前腕当接部２０の材料は、特に限定されることなく、金属材料であっても樹脂材料であってもよい。但し、前腕当接部２０の材料は、例えば、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルケトンなどの樹脂材料、又は、ガラス繊維により強化されているガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維により強化されている炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの樹脂複合材料、とすることが好ましい。前腕当接部２０を樹脂材料又は樹脂複合材料から形成することにより、金属材料から形成される当接部材と比較して、押圧機構１０を軽量化することができる。
【００４０】
また、前腕当接部２０の側面カバー部２２及び連結部２３は、本実施形態のように一部材により一体形成されていてもよく、別部材がネジ等の締結部材により締結されることで一体化された構成であってもよい。
【００４１】
［装置本体３０］
図１〜図５に示すように、本実施形態の装置本体３０は、胴体４に装着される胴体装着部３１と、上腕３ａに装着される上腕装着部３２と、胴体装着部３１と上腕装着部３２とを連結する連結機構３３と、頭支持部３４と、を備えている。胴体装着部３１の左右両側（両方の側方）に、それぞれ人体２の左右両側の腕３に対応した一対の上腕装着部３２及び連結機構３３が設けられ、着用者である人体２の左右両側の腕３の動作を補助できるようになっている。左右の上腕装着部３２及び連結機構３３は、互いに対称である以外は基本的に同一の構成であるので、以下では、左右の一方側の上腕装着部３２及び連結機構３３についてのみ説明し、重複した説明は省略する。
【００４２】
胴体装着部３１は、連結機構３３を介して上腕装着部３２を支持する部分である。本実施形態の胴体装着部３１は、例えばベルトや襷、ベスト等の装着部材（不図示）を含み、この装着部材を用いて着用者の胴体４に装着される。更に、本実施形態の胴体装着部３１は、矩形の板状に形成され、胴体４の後方つまり背中の高い位置（両腕３の胴体４への付け根の間）に配置される支持部材３１ａを備えている。支持部材３１ａは、腕３の動作に伴って上腕装着部３２や連結機構３３が作動しても、胴体４に対する装着位置が固定された状態に保持される。
【００４３】
なお、胴体装着部３１は、胴体４に対する装着位置が完全に固定されるように胴体４に装着されることが好ましいが、胴体４に対する装着位置がある程度変化するように装着されていてもよい。また、胴体装着部３１は、胴体４の高い位置に限らず、例えば腰部の後方など、種々の位置に配置することができる。
【００４４】
上腕装着部３２は、内部に腕３を挿通可能な円環状（円筒状）に形成され、人体２の上腕３ａの先端側部分（前腕３ｂに近い部分）に装着される。上腕３ａに装着された上腕装着部３２は、上腕３ａの動作に伴って上腕３ａとともに移動することができる。
【００４５】
上腕装着部３２を上腕３ａに装着する構成とすることにより、この腕動作補助装置１をより小型軽量かつ安価なものとすることができる。また、上腕装着部３２を円環状に形成することにより、腕３を上腕装着部３２に通すだけの簡単な動作で、上腕装着部３２を容易かつ確実に上腕３ａに装着することができる。これにより、この腕動作補助装置１の人体２への着用を容易に行うことが可能となる。
【００４６】
なお、上腕装着部３２は、円環状に限らず、腕３に装着されて当該腕３を保持することができれば、その形状は種々変更可能である。
【００４７】
図１等に示すように、本実施形態の連結機構３３は、この腕動作補助装置１が人体２に装着された状態において、上腕装着部３２を胴体装着部３１に対して水平方向に移動自在に連結する水平動機構部４０と、上腕装着部３２を胴体装着部３１に対して鉛直方向に移動自在とする鉛直動機構部５０と、を有している。水平動機構部４０は胴体装着部３１の支持部材３１ａと、鉛直動機構部５０と、の間に設けられ、鉛直動機構部５０は上腕装着部３２と水平動機構部４０との間に設けられている。
【００４８】
本実施形態においては、水平動機構部４０は、図１及び図２に示すように、細長い板状に形成されてその長手方向の一端部において第１の回動軸４１により胴体装着部３１の支持部材３１ａに回動自在に連結される第１連結体４２と、細長い板状に形成されてその長手方向の一端部において第２の回動軸４３により鉛直動機構部５０の支持体５１に回動自在に連結されるとともに長手方向の他端部において第３の回動軸４４により第１連結体４２の長手方向の他端部に回動自在に連結される第２連結体４５とを有した構成となっている。第１の回動軸４１、第２の回動軸４３及び第３の回動軸４４は、何れも、連結対象となる部材を互いにピン結合する軸体で構成されている。また、第１の回動軸４１、第２の回動軸４３及び第３の回動軸４４は、それぞれ腕動作補助装置１が着用者の人体２に装着された状態において、その軸方向が鉛直方向を向くように配置されている。このような構成により、水平動機構部４０は、それぞれの回動軸４１、４３、４４まわりの回動により上腕装着部３２を胴体装着部３１の支持部材３１ａに対して水平方向に移動自在とすることができるとともに、上腕装着部３２及び鉛直動機構部５０から加えられる鉛直方向の荷重を、当該水平動機構部４０を介して胴体装着部３１の支持部材３１ａに支持させることができる。
【００４９】
図２に示すように、水平動機構部４０は、この腕動作補助装置１が人体２に装着された状態において、胴体装着部３１の支持部材３１ａとともに胴体４の後方すなわち背中側に配置されるようになっている。また、腕動作補助装置１を着用した着用者が肩関節を回動させない姿勢（図２に示す姿勢）でいるときには、第１連結体４２と第２連結体４５とを連結する第３の回動軸４４が第１の回動軸４１及び第２の回動軸４３を結ぶ直線よりも後方側に位置するように第１連結体４２と第２連結体４５とが互いに傾斜し、水平動機構部４０は後方に向けて山形に屈曲している。
【００５０】
鉛直動機構部５０は、腕３の側方つまり胴体４の側方に配置されており、上腕装着部３２を水平動機構部４０に対して上下動自在に連結し、当該上腕装着部３２を胴体装着部３１の支持部材３１ａに対して鉛直方向に移動自在としている。
【００５１】
図５に示すように、本実施形態においては、鉛直動機構部５０は、支持体５１と作動アーム５２とを有している。上記の通り、支持体５１は水平動機構部４０の第２連結体４５の端部に第２の回動軸４３によって水平方向に回動自在に連結されており、胴体装着部３１の支持部材３１ａに対する鉛直方向位置が一定となるように水平動機構部４０を介して胴体装着部３１の支持部材３１ａに支持されている。
【００５２】
作動アーム５２は、上腕３ａと同程度の長さを有するアーム形状に形成され、腕３の側方に配置される。作動アーム５２は、その一端側において第１軸５３によって支持体５１に回動自在に連結されている。第１軸５３は、その軸方向を水平方向、より具体的には左右方向に向けて設けられている。これにより、作動アーム５２は、第１軸５３を中心として、その他端側が支持体５１、ひいては胴体装着部３１の支持部材３１ａに対して左右方向に垂直な面内で上下方向に移動するように第１軸５３を中心として上下方向に回動自在となっている。また、作動アーム５２は、その他端側において上腕装着部３２に連結されている。したがって、上腕装着部３２が装着された上腕３ａが肩関節の左右方向の回動軸を中心として回動すると、作動アーム５２が上腕３ａの回動に伴って第１軸５３を中心として回動し、上腕装着部３２は上腕３ａの移動に追従することができる。
【００５３】
本実施形態においては、上腕装着部３２は作動アーム５２に対して、第１軸５３と平行、より具体的には左右方向を向く支軸５４によって回動自在に連結されている。このように、上腕装着部３２を作動アーム５２に対して回動自在に連結した構成とすることにより、上腕３ａが上下方向に動作して作動アーム５２が第１軸５３を中心として回動したときに、第１軸５３が肩関節の回動中心からずれていることにより上腕装着部３２と上腕３ａとの間に生じる角度変化ないし拗れを、上腕装着部３２の支軸５４を中心とした作動アーム５２に対する回動により吸収することができる。したがって、上腕３ａを上下に動作させたときに、上腕装着部３２を上腕３ａにさらに滑らかに追従させることができる。
【００５４】
本実施形態においては、鉛直動機構部５０には、荷重負担機構６０が設けられている。この荷重負担機構６０は、腕３から上腕装着部３２に加えられる鉛直方向下向きの荷重つまり腕３の重さの少なくとも一部を負担して、この腕動作補助装置１を装着した着用者である人体２の上向き作業時における腕３の負担を低減させることができる。
【００５５】
荷重負担機構６０は、上腕装着部３２に加えられる下向きの荷重を、上腕装着部３２の鉛直方向位置すなわち作動アーム５２の第１軸５３を中心とした回動位置に拘わらず、常に一定の割合で負担する構成とすることができる。本実施形態においては、上腕装着部３２の鉛直方向位置すなわち作動アーム５２の第１軸５３を中心とした回動位置に拘わらず、荷重負担機構６０を、上腕装着部３２に加えられる鉛直方向下向きの荷重の全てを負担（補償）する構成としている。すなわち、荷重負担機構６０によって、作動アーム５２を介して上腕装着部３２に、当該上腕装着部３２に加えられる鉛直方向下向きの荷重に釣り合う上向きの力を常に加えることで、腕３を上げた状態に保持するようにしている。このように、荷重負担機構６０を、いわゆる荷重補償機構に構成するようにしている。
【００５６】
荷重負担機構６０は、第１軸５３と腕３の重心（上腕３ａと前腕３ｂの合成重心）との距離が常に一定となるような腕３の動きに対して、当該腕３から上腕装着部３２に加えられる鉛直方向下向きの荷重に釣り合う上向きの力を常に加えるように設定することができる。または、荷重負担機構６０は、前腕３ｂを常に鉛直姿勢としたまま腕３を上下に動かした場合において、当該腕３から上腕装着部３２に加えられる鉛直方向下向きの荷重に釣り合う上向きの力を常に加える設定とすることができる。このような構成とすることにより、荷重負担機構６０を、前腕３ｂを鉛直姿勢として行われることが多い上向き作業において、腕３の鉛直方向位置に拘わらず常に腕３の負担を一定の割合で負担する完全な荷重補償機構に構成して、当該腕３の負担を効果的に補助することができる。
【００５７】
図４に示すように、荷重負担機構６０は、スライダ６１、ガイドロッド６２及び圧縮コイルバネ６３を有している。
【００５８】
スライダ６１は円筒状に形成されており、作動アーム５２の一端側と他端側の間の部位つまり作動アーム５２の長手方向の中間部位に、第１軸５３と平行、より具体的には左右方向に向けて配置された第２軸６４によって回動自在に支持されている。
【００５９】
ガイドロッド６２は、スライダ６１の内径に対応した外径を有する細長い断面円形の棒状に形成されており、スライダ６１に挿通されて当該スライダ６１にその軸方向に沿って移動自在に保持されている。ガイドロッド６２のスライダ６１から突出する一端は、第１軸５３に対して上方にずれて配置された第３軸６５によって支持体５１に対して鉛直方向に、より具体的には、左右方向に垂直な面内で回動自在に連結されている。
【００６０】
一方、ガイドロッド６２の他端にはバネ受け部６２ａが設けられ、このバネ受け部６２ａとスライダ６１との間に圧縮コイルバネ６３が装着されている。圧縮コイルバネ６３は、作動アーム５２の第１軸５３を中心とした回動位置に拘わらず常に、当該圧縮コイルバネ６３の無負荷時における自然長から、第２軸６４と第３軸６５との間の距離に等しい長さだけ圧縮されて、スライダ６１とバネ受け部６２ａとの間に装着された状態となっている。本実施形態においては、圧縮コイルバネ６３は、無負荷時における自然長が、バネ受け部６２ａと第３軸６５との間の距離から、第２軸６４の軸心とスライダ６１の圧縮コイルバネ６３との当接面との間の距離を差し引いた長さに等しい長さのものとなっている。そして、圧縮コイルバネ６３は、作動アーム５２の第１軸５３を中心とした回動位置に拘わらず、上腕装着部３２に加えられる下向きの荷重と釣り合う上向きの荷重を生じるための付勢力（ここでは復元力）を作動アーム５２に付与するようになっている。すなわち、上腕装着部３２を介して作動アーム５２に加えられる腕３の重さにより作動アーム５２に作用する第１軸５３まわりの負荷トルクの大きさは、作動アーム５２の第１軸５３を中心とした回動位置によって変化することになるが、圧縮コイルバネ６３は、その付勢力が作動アーム５２の回動位置に応じて変化することにより、作動アーム５２の回動位置に拘わらず、常に、腕３の重さが作動アーム５２に加える鉛直方向下向きの負荷トルクと釣り合った上向きの補償トルクを作動アーム５２に加えるようになっている。したがって、肩関節の胴体４を左右方向に貫く方向の回動軸を中心として上腕３ａを前側で鉛直方向上方に持ち上げるように腕３を動作させると、当該持ち上げられた腕３の重さが常に荷重負担機構６０によって負担ないし補償され、上腕３ａを支えるための筋肉によって当該位置に支えなくても、腕３は荷重負担機構６０によって当該位置つまり上げた状態に保持されることになる。
【００６１】
荷重負担機構６０は、スライダ６１を第１軸５３に対して鉛直方向上方にずれて配置された第３軸６５によって支持体５１に回動自在に支持させ、スライダ６１に移動自在に保持されるガイドロッド６２のスライダ６１から突出する一端側を第２軸６４によって作動アーム５２の中間部位に回動自在に連結し、ガイドロッド６２の他端側に設けられたバネ受け部６２ａとスライダ６１との間に圧縮コイルバネ６３を装着した構成とすることもできる。
【００６２】
このように、鉛直動機構部５０に荷重負担機構６０を設けたことにより、当該荷重負担機構６０によって、上腕装着部３２ないし上腕３ａの鉛直方向位置つまり作動アーム５２の第１軸５３を中心とした回動位置に拘わらず、常に腕３の重さを荷重負担機構６０によって支持して、腕３を当該位置に保持することができる。すなわち、この腕動作補助装置１を着用した着用者が上向き作業を行う際に、その上げたままの腕３の重さを荷重負担機構６０によって支持して、腕３を上げた状態に楽に保持させることができる。したがって、この腕動作補助装置１を着用した作業者の上向き作業時における腕３の負担を低減させることができる。これにより、当該作業をより容易に行なわせることができるとともに、当該作業による腕３の疲労を低減させることができる。
【００６３】
また、上記実施形態においては、荷重負担機構６０として、スライダ６１、ガイドロッド６２及び圧縮コイルバネ６３で構成されるものを用いるようにしたので、荷重負担機構６０を簡素な構成として、この腕動作補助装置１のコストを低減することができるとともに、荷重負担機構６０の安全性と耐久性を優れたものとすることができる。
【００６４】
本実施形態においては、荷重負担機構６０を、上腕装着部３２に加わる鉛直方向下向きの荷重つまり腕３の重さの全てを負担ないし支持する構成としているが、上腕装着部３２に加わる鉛直方向下向きの荷重の少なくとも一部を負担する構成とすることもできる。この場合、例えば上腕装着部３２に加わる腕３の重さの２０％〜５０％を負担する構成とすることができる。このような設定とすることにより、この腕動作補助装置１を着用した着用者が、腕３を前側上方に持ち上げた位置から下方に向けて動かす際に、腕３に荷重負担機構６０から上向きの力が加えられて当該動作に違和感（拘束されている感覚）が生じることを抑制しつつ上向き作業時における腕３の負担を効果的に低減させることができる。また、荷重負担機構６０は、電動ドライバーやグラインダー等の大型の工具を常に手で把持した状態で上向き作業を行う場合において、腕３の重さに加えて工具の重さをも補助することができるようにするために、例えば、上腕装着部３２に加わる腕３の重さの２００％程度を負担する設定とすることもできる。なお、上記した荷重負担機構６０の設定変更は、例えば圧縮コイルバネ６３のバネ定数を変更し、あるいは、第１軸５３と第２軸６４との間の距離に対する第１軸５３と第３軸６５との間の距離の割合を変更すること等により行うことができる。
【００６５】
なお、作動アーム５２には、横断面形状がコの字となるカバー部６６によって収容空間６７が設けられ、上腕３ａが下方に向けられたときに、ガイドロッド６２の一部と圧縮コイルバネ６３が収容空間６７の内部に配置されるようになっている。また、カバー部６６には開口６６ａが設けられており、ガイドロッド６２の一端側はこの開口６６ａから第３軸６５に向けて突出している。
【００６６】
次に、このような構成の本実施形態の腕動作補助装置１の作動について説明する。
【００６７】
装置本体３０の連結機構３３は、水平動機構部４０と鉛直動機構部５０とを有することにより、上腕装着部３２を上腕３ａに追従させて当該上腕３ａとともに胴体装着部３１に対して水平方向及び鉛直方向に移動させることができる。例えば、腕動作補助装置１を着用した着用者が、図６Ａに示すように肩関節を回動させない姿勢から、図６Ｂに示すように、肩関節が人体２を鉛直方向に貫く回動軸を中心として回動し、腕３が胴体４の前方側に位置するように水平方向に回動させると、水平動機構部４０は、第１の回動軸４１を中心として第１連結体４２が胴体装着部３１の支持部材３１ａに対して回動し、第２の回動軸４３を中心として第２連結体４５が支持体５１に対して回動し、第１連結体４２と第２連結体４５が第３の回動軸４４を中心として互いに相対的に回動することで、その屈曲度合いを増加させるように（第１の回動軸４１と第２の回動軸４３との間隔を増加させるように）作動する。これにより、上腕３ａとともに水平方向に移動する上腕装着部３２及びこれに連結された鉛直動機構部５０を、水平動機構部４０によって胴体装着部３１の支持部材３１ａにその荷重を支持させた状態のまま、肩関節の回動に伴う腕３の動きに滑らかに追従させることができる。
【００６８】
一方、例えば、腕３が胴体４を左右方向に貫く回動軸を中心として鉛直方向に回動されたときには、上腕装着部３２を鉛直動機構部５０によって腕３の鉛直方向の動きに滑らかに追従させることができる。
【００６９】
このように、本実施形態に係る腕動作補助装置１では、連結機構３３を、少なくとも２つの回動軸４１、４３、４４を備えた水平動機構部４０を有するものとしたので、水平動機構部４０の移動の瞬間中心位置を肩関節の回動中心位置に近似させて、上腕装着部３２を水平動機構部４０によって胴体装着部３１の支持部材３１ａに対して水平方向に移動自在とすることができる。
【００７０】
ここで、本実施形態の上述の前腕当接部２０は、装置本体３０のうち上腕３ａの長手方向に延在する作動アーム５２に支持されている。具体的に、本実施形態の前腕当接部２０は、作動アーム５２の延在方向と直交する平面に沿って内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに弾性変形することができる。より具体的に、本実施形態の前腕当接部２０の連結部２３は、作動アーム５２の延在方向と直交する平面に沿って内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに弾性変形することができる。これにより、本実施形態の前腕当接部２０の側面カバー部２２は、作動アーム５２の延在方向と直交する平面に沿って内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに回動することができる。
【００７１】
図１〜図５に示すように、本実施形態の頭支持部３４は、胴体装着部３１の支持部材３１ａに取り付けられており、着用者である人体２の後頭部５を支持する。具体的に、本実施形態の頭支持部３４は、人体２の後頭部５を受ける受け部３５と、この受け部３５と胴体装着部３１の支持部材３１ａとを連結する連結アーム部３６と、を備えている。連結アーム部３６は、後頭部５から受け部３５に加わる荷重に応じて弾性変形し、後頭部５からの荷重を支持する。
【００７２】
＜第２実施形態＞
次に、第１実施形態とは別の実施形態としての腕動作補助装置１０１について説明する。図８は、本実施形態の腕動作補助装置１０１を示す図である。本実施形態の腕動作補助装置１０１は、上述した腕動作補助装置１と比較して、押圧機構の構成が相違する。ここでは、この相違点について主に説明する。
【００７３】
図８に示すように、本実施形態の腕動作補助装置１０１は、上述した腕動作補助装置１と同様、前腕３ｂ（図１等参照）の内旋方向Ａの運動に追従して弾性変形することで、前腕３ｂを外旋方向Ｂに押圧する押圧機構１１０を備えている。
【００７４】
図８に示すように、本実施形態の腕動作補助装置１０１は、前腕３ｂに当接可能な前腕当接部１２０と、この前腕当接部１２０を支持する装置本体１３０と、を備えている。
【００７５】
本実施形態の腕動作補助装置１０１の押圧機構１１０は、上述の前腕当接部１２０及び装置本体１３０により構成されている。上述した腕動作補助装置１（図１等参照）の押圧機構１０（図１等参照）は、前腕当接部２０（図１等参照）が弾性変形する構成であるが、本実施形態の腕動作補助装置１０１の押圧機構１１０は、装置本体１３０が弾性変形する。つまり、本実施形態の押圧機構１１０は、前腕３ｂに当接可能な前腕当接部１２０と、弾性変形することにより前腕当接部１２０を内旋方向Ａに移動可能に支持する装置本体１３０と、を備えている。
【００７６】
図８に示すように、本実施形態の前腕当接部１２０は、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂの内側等の側面３ｂ１（図１等参照）と当接する。本実施形態の前腕当接部１２０は、上述した第１実施形態の前腕当接部２０と同様、側面カバ−部１２２及び連結部１２３を備えている。
【００７７】
前腕３ｂ（図１等参照）が内旋方向Ａに運動する際は、前腕３ｂの側面３ｂ１が側面カバー部１２２に当接し、側面カバー部１２２が内旋方向Ａに押圧される。
【００７８】
連結部１２３は、側面カバー部１２２の一端と装置本体１３０とを連結している。具体的に、本実施形態の連結部１２３は、側面カバー部１２２と装置本体１３０とを連結する帯板形状を有している。但し、本実施形態の連結部１２３は、上述した連結部２３（図１等参照）と異なり、装置本体１３０に取り付けられている取付部１２４を支点として弾性変形し難い、内旋方向Ａでの剛性が高い材料により形成されている。つまり、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂにより側面カバー部１２２が内旋方向Ａに押圧されても、連結部１２３は、その取付部１２４を支点として弾性変形しない。
【００７９】
本実施形態では、前腕３ｂ（図１等参照）が内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂにより側面カバー部１２２が内旋方向Ａに押圧されると、装置本体１３０のうち、前腕当接部１２０の連結部１２３が取り付けられている作動アーム１５２が、捩れるように弾性変形し、側面カバー部１２２が前腕３ｂに追従して内旋方向Ａに移動する。このように、装置本体１３０の弾性変形による復元力により、前腕３ｂの重さの少なくとも一部が負担される。なお、図８では、作動アーム１５２が捩れる前の状態を二点鎖線で示し、作動アーム１５２が捩れることで弾性変形した状態を実線で示している。
【００８０】
本実施形態では、装置本体１３０の作動アーム１５２が捩れるように弾性変形することで、前腕当接部１２０の内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂへの移動を実現しているが、装置本体１３０の別の一部又は装置本体１３０の全部が弾性変形することにより、前腕当接部１２０の内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂへの移動を実現してもよい。
【００８１】
また、本実施形態では、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕当接部１２０自体は弾性変形せず、装置本体１３０が弾性変形するが、装置本体１３０のみならず、前腕当接部１２０も弾性変形する構成であってもよい。
【００８２】
但し、前腕当接部１２０の内旋方向Ａの剛性は、装置本体１３０のうち前腕当接部１２０が連結されている部分（本実施形態では作動アーム１５２）の内旋方向Ａの剛性よりも大きい。このようにすることで、装置本体１３０よりも前腕当接部１２０が先に内旋方向Ａに弾性変形することを抑制できる。このような剛性関係は、前腕当接部１２０及び装置本体１３０の各部の形状や材料を適宜設計・選択することにより実現可能である。
【００８３】
＜第３実施形態＞
次に、第１実施形態とは別の実施形態としての腕動作補助装置２０１について説明する。図９は、本実施形態の腕動作補助装置２０１を示す図である。本実施形態の腕動作補助装置２０１は、上述した腕動作補助装置１と比較して、押圧機構の構成が相違する。ここでは、この相違点について主に説明する。
【００８４】
図９に示すように、本実施形態の腕動作補助装置２０１は、上述した腕動作補助装置１と同様、前腕３ｂの内旋方向Ａの運動に追従して弾性変形することで、前腕３ｂを外旋方向Ｂに押圧する押圧機構２１０を備えている。
【００８５】
図９に示すように、本実施形態の腕動作補助装置２０１は、前腕３ｂに当接可能な前腕当接部２２０と、この前腕当接部２２０を支持する装置本体２３０と、を備えている。
【００８６】
本実施形態の腕動作補助装置２０１の押圧機構２１０は、上述の前腕当接部２２０、装置本体２３０、及び、付勢部材２７０、により構成されている。本実施形態の押圧機構２１０は、前腕３ｂに当接可能な前腕当接部２２０と、この前腕当接部２２０を内旋方向Ａに移動可能に支持する装置本体２３０と、弾性変形することにより前腕当接部２２０を外旋方向Ｂに付勢する付勢部材２７０と、を備えている。
【００８７】
図９に示すように、本実施形態の前腕当接部２２０は、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂの内側等の側面３ｂ１と当接する。本実施形態の前腕当接部２２０は、上述した第１実施形態の前腕当接部２０と同様、側面カバ−部２２２及び連結部２２３を備えている。
【００８８】
前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際は、前腕３ｂの側面３ｂ１が側面カバー部２２２に当接し、側面カバー部２２２が内旋方向Ａに押圧される。
【００８９】
連結部２２３は、側面カバー部２２２の一端と装置本体２３０とを連結している。具体的に、本実施形態の連結部２２３は、側面カバー部２２２と装置本体２３０とを連結する帯板形状を有している。但し、本実施形態の連結部２２３は、上述した連結部２３（図１等参照）と異なり、装置本体２３０に対して内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに回動自在にヒンジ接合されている。より具体的に、本実施形態の前腕当接部２２０の連結部２２３は、装置本体２３０と、ヒンジ部２７２により、互いに回動自在にヒンジ接合されている。つまり、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂにより側面カバー部２２２が内旋方向Ａに押圧されると、側面カバー部２２２及び連結部２２３が共に、装置本体２３０に対して内旋方向Ａに回動する。換言すれば、本実施形態の前腕当接部２２０は、装置本体２３０に対して、内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに移動可能に支持されている。
【００９０】
なお、本実施形態の前腕当接部２２０の形状は、上述した側面カバー部２２２及び連結部２２３を備える構成に限定されない。装置本体２３０に対して内旋方向Ａ及び外旋方向Ｂに移動可能に支持される、本実施形態とは異なる形状の前腕当接部２２０であってもよい。また、本実施形態のヒンジ部２７２は、作動アーム５２近傍に配置しているが、ヒンジ部２７２の位置はこの位置に限られない。ヒンジ部２７２の位置は、例えば、腕３の内旋運動及び外旋運動の回動中心軸Ｏ１に対して鉛直方向下方の位置など、図９に示す位置よりも側面カバー部２２２に近い位置とすることが好ましい。このようにすれば、前腕３ｂと側面カバー部２２２との回動軌道ズレを低減できる。つまり、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際の、側面カバー部２２２の前腕３ｂに対する追従性を、高めることができる。
【００９１】
付勢部材２７０は、弾性変形することで、前腕当接部２２０を外旋方向Ｂに付勢する。本実施形態の付勢部材２７０は、例えば、前腕当接部２２０と装置本体２３０との間に取り付けられるコイルバネにより構成することができる。前腕当接部２２０が、装置本体２３０に対して、内旋方向Ａに移動すると、付勢部材２７０としてのコイルバネが弾性変形し、外旋方向Ｂへの復元力が生じる。なお、本実施形態の付勢部材２７０は、前腕当接部２２０が内旋方向Ａに移動する際に、弾性変形することにより前腕当接部２２０を外旋方向Ｂに付勢する構成であれば、特に限定されない。
【００９２】
本実施形態では、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際は、前腕３ｂの側面３ｂ１が側面カバー部２２２に当接し、側面カバー部２２２が内旋方向Ａに押圧される。上述したように、前腕当接部２２０は、ヒンジ部２７２により、装置本体２３０に対して回動自在にヒンジ接合されているため、前腕当接部２２０が前腕３ｂにより内旋方向Ａに押圧されると、前腕当接部２２０は装置本体２３０に対して内旋方向Ａに回動する。つまり、前腕当接部２２０は前腕３ｂに追従して内旋方向Ａに回動する。但し、付勢部材２７０の存在により、前腕当接部２２０には、外旋方向Ｂへの付勢力（復元力）が加わった状態となる。つまり、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動した場合に、前腕３ｂの重さの少なくとも一部は、付勢部材２７０の付勢力により負担される。なお、図９では、便宜上、前腕３ｂが鉛直方向上方に向かって上げられている状態を点線で示している。
【００９３】
図１０は、本実施形態の押圧機構２１０の変形例としての押圧機構３１０を示す図である。図１０に示す押圧機構３１０は、図９に示す押圧機構２１０と比較して、前腕当接部が装置本体に対して移動する機構、及び、付勢部材の構成、が主に相違している。
【００９４】
図１０に示す押圧機構３１０の前腕当接部３２０は、装置本体３３０に設けられたガイドレール３７１に沿って、装置本体３３０に対して移動するスライダにより構成されている。より具体的に、図１０に示す前腕当接部３２０は、前腕３ｂの側面３ｂ１を覆い、前腕３ｂの側面３ｂ１と当接する側面カバ−部３２２と、この側面カバー部３２２と装置本体３３０とを連結すると共に、装置本体３３０のガイドレール３７１に沿って移動可能な連結部３２３と、を備えている。なお、図１０では、便宜上、装置本体３３０の一部を断面により示している。
【００９５】
側面カバー部３２２は、上述した側面カバー部２２２と同様である。連結部３２３は、側面カバー部３２２に連続して延在し、装置本体３３０に対して、ガイドレール３７１に沿って移動可能に支持されている。
【００９６】
前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際は、前腕３ｂにより前腕当接部３２０の側面カバー部３２２が内旋方向Ａに押圧されると、前腕当接部３２０の連結部３２３にも内旋方向Ａへの力が作用する。この力のうち、装置本体３３０のガイドレール３７１に沿う分力により、前腕当接部３２０の連結部３２３は、装置本体３３０のガイドレール３７１に沿って移動する。図１０に示すガイドレール３７１は、腕３の内旋運動及び外旋運動の回動中心軸Ｏ１周りに延在している。また、前腕当接部３２０の連結部３２３も、腕３の内旋運動及び外旋運動の回動中心軸Ｏ１周りに延在している。そのため、前腕当接部３２０の連結部３２３には、前腕当接部３２０の側面カバー部３２２の内旋方向Ａへの回動により、装置本体３３０のガイドレール３７１に沿う力が作用し易い。つまり、図１０に示す構成によれば、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動する際に、前腕３ｂに追従して内旋方向Ａに移動し易い前腕当接部３２０を実現できる。
【００９７】
図１０に示す押圧機構３１０の付勢部材３７０は、例えばコイルバネにより構成され、弾性変形することにより、装置本体３３０のガイドレール３７１に沿って、前腕当接部３２０の連結部３２３を外旋方向Ｂに付勢する。これにより、前腕３ｂが内旋方向Ａに運動した場合に、前腕３ｂの重さの少なくとも一部は、付勢部材３７０の付勢力（復元力）により負担される。
【００９８】
また、図１０に示す押圧機構３１０によれば、前腕当接部３２０の回動中心軸Ｏ３の位置を、腕３の内旋運動及び外旋運動に合わせて変化させることができる。より具体的に、図１０に示す押圧機構３１０では、腕３の内旋運動時及び外旋運動時に、正面視（図１０の視点）で、腕３の内旋運動及び外旋運動の回動中心軸Ｏ１と、前腕当接部３２０の回動中心軸Ｏ３と、が前腕３ｂの長手方向に沿って並ぶように、前腕当接部３２０の回動中心軸Ｏ３の位置を移動させる。これにより、腕３の内旋運動時及び外旋運動時の、前腕当接部３２０の前腕３ｂに対する追従性及び密着性を高めることができる。この結果、前腕３ｂの重さの少なくとも一部を、より確実に押圧機構３１０に負担させることができる。
【００９９】
本発明に係る腕動作補助装置は、上述した実施形態及び変形例に示す具体的な構成に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更が可能である。第１実施形態の押圧機構１０、第２実施形態の押圧機構１１０、及び、第３実施形態の押圧機構２１０を、例えば、適宜組み合わせて別の押圧機構を構成してもよい。例えば、第３実施形態の付勢部材２７０を、第１実施形態や第２実施形態に用いてもよい。また、第１実施形態の前腕当接部２０のように、第３実施形態の前腕当接部２２０を弾性変形可能に構成してもよい。更に、第２実施形態の装置本体１３０のように、第３実施形態の装置本体２３０を弾性変形可能に構成してもよい。更に、上述した第１実施形態〜第３実施形態の装置本体は、胴体装着部３１及び上腕装着部３２を備えているが、装置本体の構成は特に限られるものではなく、例えば、上腕装着部３２を有さない装置本体としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、人体に装着されて人体の腕の動作を補助する腕動作補助装置に関する。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１０１、２０１：腕動作補助装置
２：人体
３：腕
３ａ：上腕
３ｂ：前腕
３ｂ１：前腕の側面
４：胴体
５：後頭部
１０、１１０、２１０、３１０：押圧機構
２０、１２０、２２０、３２０：前腕当接部
２１：凹面
２２、１２２、２２２、３２２：側面カバー部
２３、１２３、２２３、３２３：連結部
２４、１２４：取付部
３０、１３０、２３０、３３０：装置本体
３１：胴体装着部
３１ａ：支持部材
３２：上腕装着部
３３：連結機構
３４：頭支持部
３５：受け部
３６：連結アーム部
４０：水平動機構部
４１：第１の回動軸
４２：第１連結体
４３：第２の回動軸
４４：第３の回動軸
４５：第２連結体
５０：鉛直動機構部
５１：支持体
５２、１５２：作動アーム
５３：第１軸
５４：支軸
６０：荷重負担機構
６１：スライダ
６２：ガイドロッド
６２ａ：バネ受け部
６３：圧縮コイルバネ
６４：第２軸
６５：第３軸
６６：カバー部
６６ａ：開口
６７：収容空間
２７０、３７０：付勢部材
２７２：ヒンジ部
３７１：ガイドレール
Ａ：内旋方向
Ｂ：外旋方向
Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３：回動中心軸
Ｏ４：上腕の中心軸線
θ１：屈曲角度
θ２：所定角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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