(57)【要約】【課題】立位および歩行を伴う中腰状態を維持する作業において、中腰のしゃがみ姿勢において、脚部の筋力の負担を軽減させ、作業における疲労の低減を実現する。【解決手段】左右各々の下肢大腿部背面に緩衝構造物を装着し、中腰のしゃがみ姿勢時に下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部の空間を埋める様に配し、体重を負荷させることで脚部に必要となる筋力を軽減させ、疲労を軽減させる。緩衝構造物は、気密性を有した弾性体の空気室状のものとすることで、空気ばねとして利用することができ、軽量かつ人体への装着感の良い人体装着型疲労軽減装置を実現する。 【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の力が加わっても変形しない２つの緩衝構造物を有し、その各々が、右足、左足各々の下肢大腿部背面側に接し配置させるための、右足、左足各々で独立した装着機構を有し、その緩衝構造物は人体が立位状態においては、下肢下腿部背面部とは接触しない位置にあり、人体がしゃがみ姿勢（＝中腰姿勢）においては、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部の両方に接触し、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部にそれぞれ体重による反力を負荷させ、下肢部の筋力の低減を図ることで、人体への疲労を低減させる人体装着型疲労軽減装置。
【請求項２】
一定の力が加わっても変形しない２つの緩衝構造物を有し、その各々が、右足、左足各々の下肢大腿部背面側に接し配置させるための、右足、左足各々の下肢大腿部に対して独立した装着機構部を有し、腰部および臀部おいて一体構造となる装着機構を有し、その緩衝構造物は人体が立位状態においては、下肢下腿部背面部とは接触しない位置にあり、人体がしゃがみ姿勢（＝中腰姿勢）にいては、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部の両方に接触し、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部にそれぞれ体重による反力を負荷させることで、下肢部の筋力の低減を図ることで、人体への疲労を低減させる人体装着型疲労軽減装置。
【請求項３】
一定の力が加わっても変形しない２つの緩衝構造物を有し、その各々が、右足、左足各々の下肢大腿部背面側に接し配置させるための、右足、左足各々の下肢大腿部に対して独立した装着機構部を有し、腰部および臀部おいて一体構造となる、ズボンと一体となった装着機構を有し、その緩衝構造物は人体が立位状態においては、下肢下腿部背面部とは接触しない位置にあり、人体がしゃがみ姿勢（＝中腰姿勢）にいては、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部の両方に接触し、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部にそれぞれ体重による反力を負荷させることで、下肢部の筋力の低減を図ることで、人体への疲労を低減させる人体装着型疲労軽減装置。
【請求項４】
前記１〜３項の緩衝構造物は、片足分に対して、２つ以上の分離した構造体で構成され、座位姿勢を取る際に、下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部の間に挟む袋の個数を選択し設置することにより、座位姿勢における体重を負担するその補助能力を段階的に選択出来る事を特徴とする人体装着型疲労軽減装置。
【請求項５】
前記１〜４項の緩衝構造物について下肢大腿部背面部と下肢下腿部背面部の両方に接触し体重による反力を負荷することにより、弾性変形する構造物としたことを特徴とする人体装着型疲労軽減装置。
【請求項６】
前記５項の緩衝構造物について、弾性変形機能を持たせるために、空気を内包した気密性を有する、弾性変形可能な容器を用いたことを特徴とする人体装着型疲労軽減装置。
【請求項７】
前記６項の、緩衝構造物の各々は、各々１０個以上の独立した気密室の集合体で構成された事を特徴とする人体装着型疲労軽減装置。
【請求項８】
前記７項の緩衝構造物は軟質弾性材料で、かつ剛性の極めて低い織物構造物で円周状、およびまたはその全周を包括された事を特徴とする人体装着型疲労軽減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工場内や農作業において、足腰の動作や姿勢の維持により生じる疲労に対して、人体に装着することでそれを軽減するための人体装着型疲労軽減装置について適用する。
【背景技術】
【０００２】
工場内や農場での作業は、立ち姿勢から中腰姿勢、およびしゃがみ込み状態を繰り返す様な、姿勢の変化とその維持の組み合わせで行われることが多い。特にしゃがみ姿勢の中でも中腰の状態を維持する事は、不安定な姿勢であることから筋肉への負担も多く、それにより生じる疲労を軽減することが望まれてきた。近年それらの疲労を軽減するための脚部および腰部用の「人体装着型疲労軽減装置」が多種研究開発されており、補助動力を伴うもの、伴わないものなど様々な構造のものが試作研究されている。
【０００３】
補助動力を伴う、「人体装着型疲労軽減装置」は、人体の脚部、および腰部などに装着され、人体の動き、および負荷状態を内蔵された位置センサ、トルクセンサなどにより検知し、人体に加わる負荷の一部を軽減、またはそれ以上の負荷作業を実現させるために開発されている。補助動力には電動、油圧、空圧などのアクチュエータなどが、用途、特性、可搬性などを考慮して用いられている。
【０００４】
一方、補助動力を伴わない、「人体装着型疲労軽減装置」は、同様に人体の脚部、および腰部に装着され、人体に加わる負荷の一部を軽減しようとするものである。負荷の低減の実現のための機能要素としては、ばねによる復元力を用いたもの、中間位置の保持を実現するストッパを用いるもの、負荷に拮抗するトルクで対抗するものなどがある。
ばねによる復元力を用いる場合は、起立時の自然状態を基準姿勢とし、腰部を前傾させたり、脚部を折り曲げた状態でばねによる復元力を生じさせ、基準姿勢への動作力を補助することで、作業全体での疲労軽減を図るものが多い。ストッパ、および負荷に拮抗するトルクで対抗するものの場合は、腰部を前傾させたり、脚部を折り曲げた状態のような不安定な姿勢を支えるために、抵抗力を生じさせたり、中間姿勢の保持の補助を行うことで、動作全体での疲労軽減を図るものが多い。
【０００５】
補助動力を伴わない、「人体装着型疲労軽減装置」に用いられるばね要素には、金属材料によるコイルや板バネ、トーションバーなどが考えられ、それらを用いた試作が行われている。また軽量化と人体への親和性を考慮して、ばね要素の材料として、ゴム素材を用いるケースがある。補助動力を伴わない、「人体装着型疲労軽減装置」の場合には、「人体装着型疲労軽減装置」の質量は人体が全て負荷することになるので、その質量は影響度の大きい要素であり、質量が大きい場合は疲労軽減が図れないばかりでなく、逆に疲労を増加させる要因にもなりうる。ストッパ、および負荷に拮抗するトルクで対抗するものの場合も、やはり同様に軽量である事は重要な要素である。
【０００６】
特許文献１は人体下肢部に装着し、下肢部の動作を補助動力を用い補助する装置について記載されたものである。
【０００７】
特許文献２は人体上肢部に装着し、上肢部の動作を補助動力を用いずに、上肢の持ち上げ作業を補助し疲労を軽減する装置について記載されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４９８９２７８号（Ｐ４９８９２７８）  下肢パワー増幅装置
【特許文献２】第２７２１４３８号  腕の疲労軽減装置
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
工場内や農場でのしゃがみ作業を伴う作業において、中腰の状態を維持する状態では、脚部の筋肉は、その中腰姿勢を保持するために筋力を発生させいるため、身体に負担が掛かり、疲労を感じる事につながっている。そこで中腰姿勢において、脚部の筋肉の消費する筋力を低減できる人体装着型の疲労軽減装置が実現できれば、中腰姿勢を伴う作業による疲労の低減に寄与できる。
【００１０】
しかしながら、従来の人体装着型の疲労軽減装置の多くは金属や硬質樹脂材料による剛性の高い構造物で構成されたものが多く、その質量が大きいことや、硬度が硬いことにより人体装着時に違和感が生じたり、場合によっては痛みを伴うことがあり、快適性を損なうものも少なくない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は下肢大腿部背面に緩衝構造物を装着し、中腰姿勢における不安定な姿勢を支える、ばね、およびストッパとして利用することで、人体への負担を軽減し、疲労の軽減をはかるものである。
【００１２】
緩衝構造物には、空気を内包した気密性を有する軟質弾性材料により構成された袋とすることで、人体への装着性およびその装着時の快適性を高めるものである。
さらに、軟質弾性材料は一般的に比重が極めて小さく、補助動力を伴わない、「人体装着型疲労軽減装置」に求められる軽量化を容易に実現するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は下肢大腿部背面に緩衝構造物を装着することで、中腰姿勢における姿勢の不安定さを改善する。緩衝構造物は、軽量かつ軟質のものとするために、気密された空気を内包した袋状構造物とすることで、それを空気ばね、およびストッパとして利用することができる。ゆえに歩行時、起立時といったしゃがみ動作を伴わない動作時においても、極めて人体に対する負担を小さくでき、一方で中腰姿勢への移行時、およびその維持の際には、ストッパ機能によって筋肉の負担を軽減できる。
【００１４】
また、農業作業や工場における作業時の多くは、微細な身体姿勢の変化を伴うが、軟質な緩衝構造物をストッパとして用いることによって、微細な身体姿勢の変化にも柔軟に追従することができる。
【００１５】
また、中腰姿勢から起立姿勢への移行時においては、緩衝構造物の反力により起立姿勢への移行における筋力をアシストする機能を期待できる。この緩衝構造物を気密された空気を内包した袋状構造物とすることにより、空気ばねの効果が期待でき、軽量な構造物でありながら、筋力アシスト機能を持たせることが可能となる。
【００１６】
また緩衝構造物である気密された空気を内包した袋状構造物を、軟質弾性材料および剛性の極めて低い織物構造物で包括することにより、人体への装着性およびその装着時の快適性を高めながら、耐破壊性を高めることができる。さらに、軟質弾性材料および剛性の極めて低い織物構造物は一般的に比重が極めて小さく、補助動力を伴わない、「人体装着型疲労軽減装置」に求められる軽量化を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は人体装着型疲労軽減装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】図２は図１の人体装着型疲労軽減装置の中腰姿勢における実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図３】図3は弾性体で構成された複数に分離された気密空気室部材の基本構造を示す（実施例２）
【図４】図4は、２つの気密状態の空気を内包した緩衝材による２段階の緩衝機構を有する人体装着型疲労軽減装置の立位状態を示した説明図である。（実施例３）
【図５】図５は、２つの気密状態の空気を内包した緩衝材による２段階の緩衝機構を有する人体装着型疲労軽減装置のうち、ひとつの気密状態の空気を内包した緩衝材を有効化した座位状態を示した説明図である。（実施例３）
【図６】図６は、２つの気密状態の空気を内包した緩衝材による２段階の緩衝機構を有する人体装着型疲労軽減装置のうち、ひとつの気密状態の空気を内包した緩衝材を有効化した座位状態を示した説明図である。（実施例３）
【図７】図７は、緩衝構造物を軟質弾性材料および剛性の極めて低い織物構造物で包括した人体装着型疲労軽減装置を示した説明図である。（実施例４）
【図８】図８は、実施例１の人体装着型疲労軽減装置の実施方法を人体左斜め後方から示した説明図である。（実施例１）
【図９】図９は、実施例１の人体装着型疲労軽減装置を人体に装着していない単体での状態を示した説明図である。（実施例１）
【図１０】図１０は、右足と左足両方の緩衝構造物を一体の基材上に配した人体装着型疲労軽減装置の実施方法を示した説明図である。（実施例５）
【図１１】図１１は、右足と左足両方の緩衝構造物がズボンと一体となった人体装着型疲労軽減装置の実施方法を示した説明図である。（実施例６）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
下肢大腿部背面に軽量かつ軟質の、緩衝構造物を装着することで、中腰姿勢における筋肉の負担軽減を実現した。  
【実施例１】
【００１９】
図１、図2および図８は人体装着型疲労軽減装置を実現した実施例１である
符号１は人体装着型疲労軽減装置における緩衝構造物を示す。この緩衝構造物は、空気を満たした気密性を有する弾性体の袋状容器とそれを内包する形で包み込む、軟質弾性材料および剛性の極めて低い織物構造物で包括されている。この緩衝構造物は外力が加わると、空気を満たした気密性を有する弾性体の袋状容器の外皮部は、その膜が伸展された状態となり、外力と釣り合う状態で緩衝材として機能する。また内包された空気は圧縮すると圧力が高まるため、圧縮空気ばねの機能を有するようになる。
【００２０】
符号１の緩衝構造物は、符号3で図示した下肢大腿部背面側に符号２の固定支持装置によって固定される。この固定支持装置は幅広のベルトが一例として考えられる。図1で示すように脚部が立位の状態においては、符号5の下肢下腿部背面部とは干渉せず、また緩衝構造物は軽量であるため、立位での作業、および歩行においては、緩衝構造物が人体に付属している事による影響は極めて小さい。
【００２１】
図1の立位状態から、図２に示すような中腰状態への移行時には、符号１の緩衝構造物は、符号３の下肢大腿部背面部と符号５の下肢下腿部背面部で挟まれる状態となる。この時、符号１の緩衝構造物は、ストッパとしての役割を果たすこととなる。よって脚部の筋肉は中腰姿勢を緩衝構造物なしで支持する場合に比べて、負担が軽減されることとなる。また中腰状態においては、符号１の緩衝構造物は、各空気室に内包された空気の圧力が高くなっており、圧縮空気ばねの機能を有した状態であるため、中腰姿勢から起立姿勢への移行時においてその動作を補助することとなり、結果脚部筋肉の負担は軽減される。
【００２２】
図９は人体に装着しない状態の人体装着型疲労軽減装置を示す。符号２の固定支持装置は弾性変形が容易に可能な幅広のベルトとなっており、前記緩衝構造物とは縫合によって結合されている。符号2のベルトの両端には人体の下肢大腿部に着脱するための固定機構が設けられている。図９においては、面ファスナーを例として示しているが、ズボン用の一般的なベルトと同様に様々な固定方法が考えられる。
【実施例２】
【００２３】
図１０は人体装着型疲労軽減装置を実現した実施例２である
実施例１では符号2の固定支持装置は左右の下肢大腿部において完全に独立していたが、実施例２では臀部、および腰部にて固定支持装置が一体となるよう集合化しているのが特徴である。この実施例においては、脱着性や装着感の改善が期待できる。
【実施例３】
【００２４】
図１１は人体装着型疲労軽減装置を実現した実施例３である
実施例１では符号2の固定支持装置は左右の下肢大腿部において完全に独立していたが、実施例２ではズボンに緩衝構造物を内蔵し組み込んでいるのが特徴である。この実施例においても、脱着性や装着感の改善が期待できる。
【実施例４】
【００２５】
前述の実施例１〜３において緩衝構造物は、図３に示すような複数個の気密的に分離された小さな袋の集合体で構成する事により、各気密室を構成する膜に加わる力を小さく押させることができる。それによって、緩衝構造物の耐荷重と耐久性を高めるとともに、軽量化を図ることができる。さらに、各気密室は気密的に独立しているため、万一その一部の気泡室が破損し気密が損なわれたとしても、多くの気泡室が健全である限り、緩衝構造物全体としての機能低下を小さく抑える事ができる。
【実施例５】
【００２６】
図４、図５、図６における符号１０、および符号１１は、実施例１〜３における符号２の緩衝構造物と同じ役割を有する。
図５は符号１０の緩衝構造物１のみが、符号３の下肢状態部背面部と符号５の下肢下腿部背面部で挟まれる状態としている。図６は符号１０の緩衝構造物１および符号１１の緩衝構造物２を、符号３の下肢状態部背面部と符号５の下肢下腿部背面部で挟まれる状態としている。図５の場合に比べ、図６の場合では、符号３の下肢状態部背面部と符号５の下肢下腿部背面部で挟まれる緩衝材が相対的に厚くなるため、より立位に近い状態での中腰状態を補助することができる。符号１０、の緩衝構造物１、および符号１１の緩衝構造物２は符号３の下肢状態部背面部と符号５の下肢下腿部背面部でまったく挟まない状態を選択することができ、その場合、緩衝構造物がない場合と同様の中腰姿勢を取ることができる。
【００２７】
図４〜図６においては、緩衝構造物を符号１０および符号１１の２個としているが、数量をさらに増やすことや、それらの厚さの比率や形状を変更する事で、より適切な補助機能を設定することができる。
【００２８】
実施例３においても、実施例２の方法を取り入れることはもちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
工場内や農作業において、足腰の動作や姿勢の維持により生じる疲労に対して、人体に装着することで、中腰姿勢における筋肉への負担軽減を実現する。
【符号の説明】
【００３０】
１  緩衝構造物
２  緩衝構造物を脚部に固定させる支持装置
３  人体の下肢大腿部背面部
４  人体の下肢大腿部
５  人体の下肢下腿部背面部
６  弾性体膜
７  弾性体膜
８  空気室
９  緩衝構造物を脚部に固定させる支持装置
１０  緩衝構造物１
１１  緩衝構造物２
１２  織物構造物
１３  面ファスナー
１４  面ファスナー
１５  左右の下肢大腿部の緩衝構造物をひとつのユニットにまとめる基材
１６  腰部ベルト
１７  緩衝構造物とズボンを一体化した人体装着型疲労軽減装置
１８  緩衝構造物
１９  緩衝構造物
【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６】
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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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【図１１】
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