(57)【要約】【課題】直立歩行時に自動的に張力伝達紐の張力を解除して自然歩行を可能にし、歩行から再び前屈作業を開始すると腰部への補助モーメントを発生させる腰部負担軽減具を提供する。【解決手段】腰部負担軽減具において、一対の揺動アーム（２２ａ、２２ｂ）をフレーム（１２）の中央部に上下方向に間隔をあけて各々軸支し、上下一対の揺動アームの一方をストッパーアーム（２２ｂ）とし、ストッパーアームは揺動アーム（２２ａ、２２ｂ）の回転方向が相対的同方向の場合は干渉しないが、体幹を前屈させる際に、揺動アーム（２２ａ、２２ｂ）が相対的に逆方向に回転する場合は、他方の揺動アーム（２２ａ）に干渉して、揺動アーム（２２ａ、２２ｂ）の相対的に逆方向の回転を阻止し、体幹を直立状態にしての歩行時には、前記干渉が解除されて各揺動アーム（２２ａ、２２ｂ）の同一方向の正転・逆転を可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の揺動アームをフレームの中央部に上下方向に間隔をあけて各々軸支し、一対の揺動アームの一方をストッパーアームとし、ストッパーアームは揺動アームの回転方向が相対的同方向の場合は干渉しないが、体幹を前屈させる際に、上下一対の揺動アームが相対的に逆方向に回転する場合は、他方の揺動アームに干渉して、揺動アームの相対的に逆方向の回転を阻止し、体幹を直立状態にしての歩行は、前記対峙阻止状態を解除して各揺動アームの同一方向の正転・逆転を可能としたことを特徴とする腰部負担軽減具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は腰部負担軽減具に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢社会では介護が大きな問題となっており、老人介護施設等では腰痛問題のため、離職率の高いことが知られている。そこでリフトやスライドボ−ド等の福祉機器も利用されているものの、それらだけで腰痛問題の解決に十分でないことは、腰痛が依然として医療・福祉現場の問題となっていることからも明らかである。看護・介護者の殆どは腰痛対策としてバックベルトを利用しているが、腰痛を訴える人の割合は依然として高い水準にある。腰への負担の大きい作業は医療福祉現場に限らず、工業、農業、水産業、流通等のあらゆる業種にも存在する。単純な作業はロボットに代替可能でも、通常は歩行などの複数の動作も含まれるため、簡単には機械化できない作業は極めて多い。介護のように複雑な動作が可能なロボットは、現在のロボット技術を持ってしても極めて難しく、それらの作業が可能なロボットは、たとえできたとしても高価・複雑となり、医療・福祉現場における複雑な作業は、しばらくは人手に頼らざるを得ないもの思われる。
【０００３】
このように腰への負担の大きい作業は非常に多く、腰部負担軽減具に関するアイデアは多く提案されている。しかしながら実際に広く使われているのは、腰に巻きつける前記バックベルトしかない。しかも、その腰部負担軽減効果についての科学的根拠は殆どない。
【０００４】
近年、体幹前屈時の腰の負担を簡単に軽減する発明として、本発明者等が開発した特許文献１から特許文献４に紹介の発明がある。これ等の発明の骨子は、背中に装着した背当てフレ−ムと、背当てフレ−ムの腰当て部の左右と両下肢とをゴムベルト等の弾性体で連結装着した腰部負担軽減具であり、体幹の前屈とともに弾性体に変位を与え、その弾性力を利用して腰への補助モ−メントを得ることである。これにより前屈時に腰に作用するモ−メントが２０〜３０％軽減される。
【０００５】
しかしながらそれを実用化するには、装具を着用したままでは歩き難いためこの問題を解決する必要があった。つまり、前記弾性体は、左右一対を備え各弾性体の一端を下肢に固定すると、歩行の際にも弾性体が伸ばされるために歩き難くなる欠点がある。この為、これまでに前記弾性体の張力をバックルでON/OFFする方法、歩行では振出し側の足につけたゴム張力が引張り側、立脚側の下肢のゴム張力は弛緩側になること利用し、両下肢に取り付けた張力伝達用の紐やベルトを連結する方法などを提案し、歩き易い腰部負担軽減具の開発を目指してきた。しかしながら何れの方法にも長所短所があり、十分満足できるものには至らなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４４７３３０号公報
【特許文献２】特許第５０６１４０１号公報
【特許文献３】特開２０１３−０２２７０８号公報
【特許文献４】特開２０１３−２５２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡単な原理により上記の不具合の全てを払拭して、腰部負担軽減効果と歩き易さを両立させることに成功した世界初の技術である。
即ち、本発明は前屈作業時の腰の負担を、張力伝達紐に介設した弾性体の復元力により20〜30％軽減して腰痛を防止する基本機能を備えると共に、直立状態での歩行時は、張力伝達紐の弾性体の張力を自動的に解除して自然歩行を可能にし、自然歩行を一旦やめて再び前屈作業を開始すると腰部への補助モーメントを自動的に発生させる機能を備えた腰部負担軽減具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を満足するものであり、一対の揺動アームをフレームの中央部に上下方向に間隔をあけて各々軸支し、一対の揺動アームの一方をストッパーアームとし、ストッパーアームは揺動アームの回転方向が相対的同方向の場合は干渉しないが、体幹を前屈させる際に、上下一対の揺動アームが相対的に逆方向に回転する場合は、他方の揺動アームに干渉して、揺動アームの相対的逆方向の回転を阻止し、体幹を直立状態にしての歩行は、前記対峙阻止状態を解除して各揺動アームの同一方向の正転・逆転を可能としたことを特徴とする腰部負担軽減具を要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
次に本発明の腰部負担軽減具の作用効果を詳述する。
腰部負担軽減具を使用者の体幹に装着する前は、張力伝達紐の弾性体の張力が０の状態である。この腰部負担軽減具を直立状態の体幹に装着する。体幹への装着は、背当てフレームの上部左右の肩掛けを当該両肩に掛け、ウエスト部のベルトをウエストに巻き、弾性体を介設した一対の張力伝達紐を下げておくと、ストッパーアームが他方の揺動アームに干渉して、相対的逆方向の回転が阻止され、上下一対の揺動ア−ムの各々の外側の先端が少し下がった状態で安定する。次に張力伝達紐を軽く引っ張り直線状にして張力伝達紐に連結した下肢装着具を両下肢に装着する。
【００１０】
これで揺動ア−ムは更に少量下がった状態となる。その状態から体幹を前屈すると、上下一対の揺動アームの相対的に逆方向への回転が阻止される、それ以降は張力伝達紐の弾性体が伸長することで発生する張力による補助モーメントで腰の負担を軽減する。
【００１１】
この前屈状態から直立状態に戻すと、揺動アームは再び元のハの字の状態になる。これから自然歩行に入ると例えば左足から前に出すと左ばねと左張力伝達紐が伸びて上揺動アームが左回転する。これと併行して下揺動アームは右張力伝達紐が緩み右ばねの復元力で引き上げられて左回転する。
【００１２】
この状態から次に右足を前に出すと右ばねと右張力伝達紐が伸びて下揺動アームが右回転する。これと併行して上揺動アームは左張力伝達紐が緩み左ばねの復元力で引き上げられて右回転する。こうして腰部への補助モーメントの自動発生及びその自動解除による自然歩行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好ましい実施形態による腰部負担軽減具を背面から見た図である。
【図２】腰部負担軽減具の全体図であり、（ａ）は自然歩行時に左足残しの右足歩進時の状態を示す説明図であり、（ｂ）は右足残しの左足歩進時の腰部負担軽減具の状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す本発明の腰部負担軽減具の実装モデルを直立状態の体幹に装着した状態を装着者の背面から見た図である。
【図４】図３の状態から右足からの歩進した際の状態を示す説明図であり図２の（ａ）と同じ状態になっている状態を装着者の背面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態を説明する。
図１において、本実施形態による腰部負担軽減具１０は、背当てフレーム（甲羅）１２と、背当てフレーム１２の上部から延びる肩掛けバンド１４、１６と、張力伝達紐１８、２０と、背当てフレーム１２と張力伝達紐１８、２０との間の連結装着機構２２と、下肢装着具２４、２６とを具備する。
【００１５】
更に図２を参照すると、前記背当てフレーム１２は、装着者の体幹の背中側脊椎に沿って当接する強化樹脂製の本体部分１２ａと、腰椎から澱部に沿って当接する強化樹脂製の腰当て部１２ｂとを具備する。本体部分１２ａと腰当て部１２ｂは一体成型タイプに成形したもの或いは組み合わせ着脱可能にした分割タイプに成形したもの等で良い。本体部分１２ａと腰当て部１２ｂは、また、特に形状については限定されないが、本体部分１２ａは図１に示すように甲羅状に成形して広幅部は中抜きにし、そこに樹脂製のメッシュ板１２ｃを一体的に配設した堅牢軽量タイプとすることが好ましい。腰当て部１２ｂは、若干後方に反っていて張力伝達紐１８、２０との連結装着機構２２の設置が可能な形状であればよい。尚、腰当て部１２ｂへの連結装着機構２２の設置は、連結装着機構２２が可動部を有するため、腰当て部１２ｂに連結装着機構２２の全体を覆うカバーを開閉可能に付設することが安全上好ましい。
【００１６】
背当てフレーム１２と張力伝達紐１８、２０との連結装着機構２２は、腰部への補助モーメントの自動発生・解除機構であり、各上下一対の揺動アーム２２ａ、２２ｂと、上下揺動アーム２２ａ、２２ｂを背当てフレーム１２の腰当て部１２ｂに軸支する上下一対の回転軸２２ｃ、２２ｄと、金属製のばね２２ｅ、２２ｆとからなる簡易な構成である。
【００１７】
回転軸２２ｃ、２２ｄは、上揺動アーム２２ａと下揺動アーム２２ｂとの間に間隙δが形成されるように、腰当て部１２ｂの背面に上下方向に離間配置されている。本実施形態では、下揺動アーム２２ｂは上揺動アーム２２ａの下縁部に接触可能な端部（左端）にはストッパーとしての突起部２１が設けられている。突起部２１は、上揺動アーム２２ａの下縁部に当接することによって、上下揺動アーム２２ａ、２２ｂの外側の先端部が下がる方向への回転動作、つまり、装着者の背面から見て上揺動アーム２２ａの反時計回りの方向および下揺動アーム２２ｂの時計回りの方向への回転動作の範囲を限定する。これによって、上下揺動アーム２２ａ、２２ｂの外側の端部に張力伝達紐１８、２０を連結し、所定の回転角度で上下揺動アーム２２ａ、２２ｂが往復揺動（旋回）可能となる。
【００１８】
揺動アーム２２ａ、２２ｂに連結するばね２２ｅ、２２ｆは、一端を背当て部１２の本体部１２ａの上方部分に軸止めし他端を上下揺動アーム２２ａ、２２ｂ外側の端部に連結されており、ばね力を当該揺動アーム２２ａ、２２ｂの戻り回転力と共に歩行の際の張力伝達紐１８、２０の遊び量を自動的に吸収できるばね力と収縮量を有するものであればよく、棒状、平ベルト状、角状などの天然ゴム樹脂、合成ゴム樹脂、コイルスプリング、湾曲板状スプリング等で揺動アームの回転範囲内で塑性変形することなく弾性変形するものであればよい。
【００１９】
上下揺動アーム２２ａ、２２ｂに連結する張力伝達紐１８、２０は、弾性体を中間部に介設した棒紐、平紐、角紐などの牽引紐で良い。張力伝達紐１８、２０の前記弾性体は、棒状、平ベルト状、角状などの天然ゴム樹脂、合成ゴム樹脂、コイルスプリング、湾曲板状スプリング等、前屈時に塑性変形することなく弾性変形して所定の補助モーメントを腰部に与えるものであり、直立の際、或いは未使用の際は元の形状に復元するものであればよい。本例では、揺動アーム２２ａ、２２ｂの他端に上端部を接続した丸紐１８ａ、２０ａと、この丸紐１８ａ、２０ａの下端部を接続したバックル１８ｂ、２０ｂと、バックル１８ｂ、２０ｂに上端部を長さ調節可能に接続した第一の平ベルト１８ｃ、２０ｃと、第一の平ベルト１８ｃ、２０ｃの下端部を上リング装着部１８ｄ、２０ｄに緊締接続した丸ゴム弾性体１８ｅ、２０ｅと、丸ゴム弾性体１８ｅ、２０ｅの下リング装着部１８ｆ、２０ｆに緊締接続した第二の平ベルト１８ｇ、２０ｇとからなる。
【００２０】
張力伝達紐１８、２０に連結する前記下肢装着具２４、２６は、下肢の膝、ふくらはぎ、足首などに直接或いは衣服や靴を介して装着連結するものであり、ずれないように巻き締めるタイプが好ましく、靴との装着連結はフックタイプのものでも良い。本例は、第二の平ベルト１８ｇ、２０ｇに連結したふくらはぎ部巻き装着タイプであり、巻き装着本体は化学繊維のメッシュ布であり、その巻き付けと解除は、面ファスナーで行う。このメッシュ布に第二の平ベルト１８ｇ、２０ｇに連結する補強片をふくらはぎ上部当て側つまり膝の裏側に縫いつけ、補強片にはふくらはぎ上部から両サイドを巻回経由してメッシュ布の両サイド下端に亘る補助バンドを縫いつけ、メッシュ布の両サイド下端には足裏当てバンドを付設したものである。
【００２１】
前記のように張力伝達紐１８、２０の第二の平ベルト１８ｇ、２０ｇに連結する補強片をふくらはぎ上部当て側つまり膝の裏側に縫いつけると、膝から下の状態が屈伸しても、張力伝達紐１８、２０の遊び長さを僅少に保持できるため、前屈の際の補助モーメントの確保、及び歩行の際の揺動アームの同一方向回転を円滑に保持する。
【００２２】
次に、本実施形態による腰部負担軽減具１０の着用例を図１〜図４と共に詳述する。
図１は腰部負担軽減具１０を体幹に装着する前で、背当てフレーム１２と張力伝達紐１８、２０との連結装着機構２２は、張力伝達紐１８、２０の弾性体の張力が０の状態で、下揺動アーム２２ｂの突起部２１が上揺動アーム２２ａの下縁部に当接して、上下揺動ア−ム２２ａ、２２ｂは略水平から逆ハの字形へ各々反対方向に回転してロックされている状態を示している。この腰部負担軽減具１０を図３に示すように直立状態の体幹に装着する。
【００２３】
体幹への装着は、背当てフレーム１２の上部左右の肩掛ベルトを体幹の両肩に掛け、ウエスト部のベルトを体幹のウエストに巻き、下肢装着具２４、２６を両下肢に装着し、この後弾性体を介設した一対の張力伝達紐１８、２０のバックル１８ｂ、２０ｂにより第一の平ベルト１８ｃ、２０ｃとの長さを調節して張力伝達紐１８、２０を軽く引っ張り直線状にして下揺動ア−ム２２ｂの突起部２１を上揺動アーム２２ａの下縁部に当接させておく。これで上下一対の揺動ア−ム２２ａ、２２ｂの相対的に逆方向への回転、つまり、装着者の背面から見て上揺動アーム２２ａの半時計回りの方向への回転および下揺動アーム２２ｂの時計回りの方向への回転は阻止された状態となる。その状態から体幹を前屈すると張力伝達紐１８、２０の弾性体が伸長してその張力により腰部に補助モーメントが発生して腰の負担を軽減するのである。
【００２４】
次に、図３に示す状態から自然歩行に入ると、例えば右足から前に出すと図２の（ａ）に示すように、右ばね２２ｆが伸びて下揺動アーム２２ｂは背面から見て時計回りの方向に回転する。これと併行して左張力伝達紐１８が緩み左ばね２２ｅの復元力で引き上げられて上揺動アーム２２ａも背面から見て時計回りに回転する。次にこの状態から左足を前に出すと図２の（ｂ）に示すように、左ばね２２ｅが伸びて上揺動アーム２２ａ、２２ｂは背面から見て反時計回りに左回転する。これと併行して右張力伝達紐２０が緩み右ばね２２ｆの復元力で引き上げられて下揺動アーム２２ｂも背面から見て反時計回りに左回転する。
【００２５】
このようにして本例の腰部負担軽減具１０は、腰部への補助モーメントの自動発生及びその自動解除による自然歩行を自由に可能にしたものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、以上の目的、構成及び作用効果により、腰への負担の多い農業、水産業、各種製造業、流通業、看護・介護医療分野等の産業界において、従事する作業者の腰痛、腰の疲労を予防する画期的で実用的な装具として期待できる腰部負担軽減具であり、労働人口減少の抑止、医療費抑制への連動が期待できる。
【符号の説明】
【００２７】
１０    腰部負担軽減具
１２    フレーム
１２ａ    本体部分
１２ｂ    腰当て部
１２ｃ    メッシュ板
１４    肩掛けバンド
１６    肩掛けバンド
１８    張力伝達紐
１８ａ    丸紐
１８ｂ    バックル
１８ｃ    第一の平ベルト
１８ｄ    上リング装着部
１８ｅ    丸ゴム弾性体
１８ｆ    下リング装着部
１８ｇ    第二の平ベルト
２０    張力伝達紐
２０ａ    丸紐
２０ｂ    バックル
２０ｃ    第一の平ベルト
２０ｄ    上リング装着部
２０ｅ    丸ゴム弾性体
２０ｆ    下リング装着部
２０ｇ    第二の平ベルト
２２    連結装着機構
２２ａ    上揺動アーム
２２ｂ    下揺動アーム
２２ｃ    上回転軸
２２ｄ    下回転軸
２２ｅ    左ばね
２２ｆ    右ばね
２４    下肢装着具
２６    下肢装着具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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