JP7082780B2 - アシストウエア - Google Patents

Description

本発明は、アシストウエアに関し、より詳細には受動的（パッシブ）なアシスト力に加えて能動的（アクティブ）なアシスト力を利用してサポートすることができるアシストウエアに関する。

中腰で作業したり、重量物を持ち上げたりするといった動作を補助するための腰サポート用のアシスト装置が提供されている。
これらのアシスト装置の駆動方式について見ると、電動モータ等の駆動力を利用してアシストするアクティブタイプのもの（特許文献１、２、３）と、バネやゴム等の弾性的な力を利用するパッシブタイプのもの（特許文献４等）とに分けることができる。また、アシスト装置の装着性について見ると、アクティブタイプのものは電動モータや空気圧等を駆動源とするため機械的なハードな構造を備えることに対し、弾性力を利用するパッシブタイプのものはソフトであり装着性に優れるという特徴がある。

特開２０１３－１７３１９０号公報 特開２０１６－１５０４２０号公報 特開２０１３－７５０７８号公報 特開２０１１－２７７号公報

上述したアクティブタイプのアシスト装置は、パッシブタイプのアシスト装置と比べて、動作に応じて駆動力を確実に作用させることが可能であり、アシスト能力が高いという利点はあるものの、装着してON状態にしないと動作できないという問題がある。一方、パッシブタイプのアシスト装置は、アクティブタイプに比べて軽量で取扱いが容易で、低価格で提供できるという利点はあるものの、駆動力が的確に作用しないことから、十分なアシスト性が得られない問題がある。
本発明は、パッシブタイプのアシスト装置と同程度の良好な装着性を備えるとともに、アクティブな駆動力を利用することを可能にし、装着性とアシスト性を兼ね備えるアシストウエアを提供することを目的とする。

本発明に係るアシストウエアは、ヒトの背部に装着される、ゲルアクチュエータが内蔵された本体部と、該本体部を装着するための取付部とを備えるアシストウエアであって、前記ゲルアクチュエータは、ゲルシートの両面に柔軟電極が設けられてシート状に形成されるとともに、前記ゲルシートの面をヒトの背部にならう配置として設けられ、前記柔軟電極間に印加する電圧をONとすると前記ゲルシートの平面方向に伸長し、電圧をOFFとすると元の長さに復帰する作用をなし、該ゲルアクチュエータの前記柔軟電極間に印加する電圧をON-OFF制御することによりゲルアクチュエータが前記ゲルシートの平面方向に伸縮する伸縮力を利用して、腰部の屈曲動作をアシストすることを特徴とする。
また、前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータは、平面形状が長方形のシート状に形成され、アシスト力を作用させる方向を長手方向として、前記本体部に内蔵されていることを特徴とする。
また、前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルシートを積層してゲルシートの層間に柔軟電極を介在させた積層構造に形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るアシストウエアは、前記本体部に連結して、ヒトの腰部から臀部にかけてゲルアクチュエータが内蔵された下肢装着部が設けられ、前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルシートの両面に柔軟電極が設けられてシート状に形成されるとともに、前記ゲルシートの面を腰部から臀部にかける面にならう配置として設けられ、前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータの前記柔軟電極間に印加する電圧をONとすると前記ゲルシートの平面方向に伸長し、電圧をOFFとすると元の長さに復帰する作用をなし、該ゲルアクチュエータの前記柔軟電極間に印加する電圧をON-OFF制御することによりゲルアクチュエータが平面方向に伸縮する伸縮力を利用して、腰部の屈曲動作をアシストすることを特徴とする。
また、前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、平面形状が長方形のシート状に形成され、アシスト力を作用させる方向を長手方向として、前記下肢装着部に内蔵されていることを特徴とする。
また、前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルシートを積層してゲルシートの層間に柔軟電極を介在させた積層構造に形成されていることを特徴とする。
また、前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータと前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、保護カバーにより、ゲルアクチュエータが伸縮する方向の両端部が開口して、被覆されていることにより、ゲルアクチュエータが電気的に短絡したり、柔軟電極が露出して損傷するといった問題を回避することができる。
また、前記本体部の中央部分に伸縮性生地によって形成された伸縮部が設けられ、前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルアクチュエータの伸縮方向に、前記伸縮部を横断する配置に設けられていることを特徴とする。

本発明に係るアシストウエアによれば、ゲルアクチュエータをアシスト力の駆動源として装着したことにより、アシストウエアの装着性を損なわずに、ゲルアクチュエータのアシスト力を利用して効果的なアシスト性を備えるアシストウエアとして提供することができる。

アシストウエアを装着した状態の背面写真(a)、側面写真(b)である。 アシストウエアの全体構成を示す説明図である。 アシストウエアの本体部の構成を示す説明図である。 アシストウエアに使用するゲルアクチュエータの平面図である。 保護カバーを折りたたんだ状態(a)、展開した状態(b)の平面図である。 左右の下肢取付けベルトの構成を示す平面図である。 本体部にパッドを装着した場合の力の作用を示す説明図である。

（アシストウエアの装着例）
図１は本発明に係るアシストウエアの装着例を示す。図１(ａ)はアシストウエアを装着した状態を背面方向から見た状態、図１(ｂ)は側面方向から見た状態を示す。
本発明に係るアシストウエアは、ヒトの背部に装着される本体部１０と、腰部から太腿の後部（臀部）とにかけて装着される下肢装着部２０ａ、２０ｂと、本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂを使用者に装着させるための取付部とを備える。
本実施形態のアシストウエアを構成する本体部１０、下肢装着部２０a、２０ｂ、取付部は、アシストウエアに装着されるゲルアクチュエータを除き布製である。

本体部１０及び下肢装着部２０ａ、２０ｂに装着（内臓）されるゲルアクチュエータは、アクチュエータ素子として、本体部１０、下肢装着部２０ａ、２０ｂの大きさに合わせてシート状に形成されたゲルシートを備える。本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂにはゲルシートを収容する収容部が設けられている。ゲルシートを本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂに収容して装着する構成については後述する。

アシストウエアを使用者が装着するための取付部として、図１(ａ)、(ｂ)に示すように肩掛けベルト３０ａ、３０ｂ、腰部ベルト３２ａ、３２ｂ、下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂとを備える。
肩掛けベルト３０ａ、３０ｂは、本体部１０の上部の左右にそれぞれ連結して設けられ、肩を超えて、使用者の胸側に延出するように設けられている。
腰部ベルト３２ａ、３２ｂは、本体部１０の下端の両側縁から両側に連結して設けられる。腰部ベルト３２ａ、３２ｂは使用者の腰の位置から左右に延出する。

下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂは、太腿を一回りする長さに設けられたもので、下肢装着部２０ａ、２０ｂに内蔵されるゲルアクチュエータの下端部を太腿に保持するようにして取り付けるためのものである。下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂはそれぞれ左右の太腿を一回りさせ、軽く締め付けるようにしてベルトの端部を面ファスナーで係止して取り付ける。

図１(ａ)、(ｂ)は、肩掛けベルト３０ａ、３０ｂと、腰部ベルト３２ａ、３２ｂと、下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂでアシストウエアを装着した状態である。本体部１０、下肢装着部２０ａ、２０ｂは、使用者の身長に合わせて適当なサイズのものを使用すればよい。装着時に、肩掛けベルト３０ａ、３０ｂと腰部ベルト３２ａ、３２ｂ、下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂの長さや取付け位置を調節することで、身長等が若干相異する場合であっても共通に使用することができる。

（アシストウエアの構成例）
図２はアシストウエアの全体構成を示す説明図である。上述したように、アシストウエアはシート状のゲルアクチュエータが内蔵される本体部１０と、同じくシート状のゲルアクチュエータが内蔵される下肢装着部２０ａ、２０ｂと、アシストウエアを使用者が装着するための肩掛けベルト３０ａ、３０ｂ、腰部ベルト３２ａ、３２ｂ、下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂとを備える。
なお、図２に示す実施形態では、双方の肩掛けベルト３０ａ、３０ｂを胸の前の位置で連結する連結ベルト３１ａ、３１ｂを設けている。

また、図２に示すアシストウエアでは、本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂに内蔵するゲルアクチュエータを、本体部１０と下肢装着部２０a、２０ｂとで共通に使用することができるように、縦横の寸法を共通にした長方形状のゲルシートを用いたゲルアクチュエータを使用する構成としている。
図２で、本体部１０にはゲルアクチュエータを収容する収容部１０ａ、１０ｂを左右に二分して設け、それぞれの収容部１０ａ、１０ｂにゲルアクチュエータを収容するようにしている。

図３は、本体部１０と、本体部１０に連結された肩掛けベルト３０a、３０ｂ、腰部ベルト３２a、３２ｂの構成を示す。図３において、下肢装着部２０ａ、２０ｂが省略されている理由は、本実施形態においては、下肢装着部２０ａ、２０ｂは、本体部１０の下端部に別部材として連結する（取り付ける）構成としているからである。

上述したように、本体部１０には長方形状のゲルアクチュエータ素子を備えるゲルアクチュエータが内蔵される。ゲルアクチュエータを配置する方向は、図２に示すように、本体部１０の上下方向がゲルアクチュエータの長手方向となる方向である。
本実施形態のアシストウエアでは、ゲルアクチュエータが平面方向に伸縮する作用をアシスト力（駆動力）として利用する。このため、本体部１０はその中央部分を伸縮性を有する生地によって形成した伸縮部１２とし、伸縮部１２を上下方向に横断する配置にゲルアクチュエータを配置する。

（ゲルアクチュエータ）
図４に、本実施形態のアシストウエアにおいて使用するゲルアクチュエータ５０の構成を示す。ゲルアクチュエータ５０は長方形状に形成したゲルシートの厚さ方向の両面に柔軟電極５１を設け、ゲルシートの長手方向の両端に帯状に電極５２ａ、５２ｂを設けたものである。一方の電極５２ａはゲルシートの一方の面に設けた柔軟電極と導通し、他方の電極５２ｂはゲルシートの他方の面に設けた柔軟電極と導通する。

このゲルアクチュエータは一方と他方の柔軟電極を陽極と陰極として電圧の印加をONとすることにより平面方向（長手方向）に伸長し、電圧の印加をOFFとすることにより元の長さに復帰する作用をなす。柔軟電極は導電性を備えるとともに、電圧を印加した際にゲルシートが伸長する作用を妨げない材料であれば、適宜導電材料を使用することができる。柔軟電極としては、導電グリース、導電ゲル、導電エラストマー等を使用することができる。

なお、ゲルアクチュエータは単層のゲルシートからなるものに限定されるものではなく、ゲルアクチュエータの伸縮力（発生力）を調節するために、ゲルシートを複数層に積層した積層構造としたものを使用することができる。ゲルシートを複数層に積層する場合は、ゲルシートの層間に柔軟電極を介在させ、柔軟電極が積層方向に交互に陽極と陰極になるように交互に柔軟電極を接続すればよい。

ゲルアクチュエータを本体部１０に内蔵して装着させる方法としては、ハトメ４０を用いてゲルアクチュエータ５０の電極５２a、５２ｂを本体部１０に固定する方法を利用することができる。
図３において、伸縮性を有する生地によって形成した伸縮部１２の両側の領域（上側の領域１１a、下側の領域１１ｂ）は、伸びない生地によって形成されている。
図４に示すゲルアクチュエータ５０は、ゲルシートの長手方向の一方の端部に設けた電極５２aを本体部１０の上側の領域１１ａにハトメ４０により固定し、他方の端部に設けた電極５２ｂを本体部１０の下側の領域１１ｂにハトメ４０により固定することによって本体部１０に取り付けることができる。

図３、図４ではハトメ４０によりゲルアクチュエータ５０を固定支持する位置を、一つのゲルアクチュエータについて３個所とし、本体部１０に並列して、２つのゲルアクチュエータをハトメ４０を介して取り付けることを示している。
ハトメ４０を介して本体部１０に装着されたゲルアクチュエータは、電極５２ａ、５２ｂを陽極、陰極として電圧を印加する電源に接続される。
図３に示すように、伸縮部１２を配置した領域を上下方向に横断するようにゲルアクチュエータ５０を装着し、ゲルアクチュエータ５０に印加する電圧をON-OFF制御することにより、ゲルアクチュエータ５０が長手方向に伸縮する伸縮力をアクティブなアシスト力として利用することができる。

本体部１０に設けた伸縮部１２は、ゲルアクチュエータ５０を伸縮可能に装着することにより、ゲルアクチュエータ５０の伸縮力をアシスト力として利用できるようにするものであるが、伸縮部１２の弾性力もアシストウエアを装着して腰を屈曲させるような動作を行った際に、受動的なアシスト力として利用することができる。
伸縮部１２を構成する生地は、所要の伸縮性を有するものであれば素材や織り方法等が限定されるものではない。

（ゲルアクチュエータの保護カバー）
図５は、下肢装着部２０ａ、２０ｂの構成に用いる保護カバー１４の構成を示す。
本実施形態においては、下肢装着部２０ａ、２０ｂでゲルアクチュエータ５０を装着する部位については、保護カバー１４によりゲルアクチュエータ５０を覆った形態として形成している。
図５(b)は保護カバー１４を展開した状態を示す。保護カバー１４は、二つ折りにして、図４に示したゲルアクチュエータ５０が内部に収容される大きさに形成したもので、保護カバー１４を幅方向に二つ折りするようにしてゲルアクチュエータ５０を収容し、折り返し端を閉止することにより、ゲルアクチュエータ５０の長手方向の両端が開口した形態（長手方向が開口する筒状）となる。

図５では、保護カバー１４の上部にハトメ４０によりゲルアクチュエータ５０の電極５２aを係止する位置を示す。保護カバー１４の上部にゲルアクチュエータ５０をハトメ４０で取り付け、保護カバー１４でゲルアクチュエータ５０を被覆することにより、ゲルシートの表面の柔軟電極が外部に露出しないように保護され、柔軟電極が電気的に短絡したり、損傷したりするといった問題を回避することができる。保護カバー１４の内面に、絶縁シートを配置して、柔軟電極５１が電気的に短絡する問題をさらに確実に回避することもできる。また、絶縁シートとして、電気的な絶縁性に加えて、柔軟電極５１との間の滑り性を向上させるフィルムを使用することにより、ゲルアクチュエータ５０による伸縮作用が有効に作用し、ゲルアクチュエータ５０のアシスト力を好適に利用することができる。

なお、前述した本体部１０にゲルアクチュエータ５０を装着する方法においても、下肢装着部２０ａ、２０ｂと同様に、ゲルアクチュエータ５０を保護カバー１４であらかじめ被覆したものを装着することも可能である。ゲルアクチュエータ５０の一方の電極５２ａについては保護カバー１４とともに、伸縮部１２の上側の領域１１ａにハトメ４０を用いて取り付け、ゲルアクチュエータ５０の他方の電極５２ｂについては下側の領域１１ｂにハトメ４０で取り付ける。このとき、保護カバー１４の下側部分については、ゲルアクチュエータ５０の伸縮作用が阻害されないように、本体部１０の下側の領域１１ｂに取り付けず、フリー状態にする。
この場合も、保護カバー１４の内面に、柔軟電極との滑り性の良い絶縁シートを配置する方法も同様に利用することができる。

（下肢取付けベルト）
図６に下肢装着部２０ａ、２０ｂに装着する下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂの構成例を示す。図６(a)は左側の太腿に取り付ける下肢取付けベルト３４ａ、図６(b)は右側の太腿に取り付ける下肢取付けベルト３４ｂの平面図である。
下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂは、伸びない生地を用いて、全体形状がベルト状に形成される。ベルト部材の表側と裏側の巻き付け端の位置に、脱着係止用の面ファスナー３５を設け、ベルト部材の中途に長手方向に伸縮するゴム部材３６を設ける。また、ベルトの中途位置に、ゲルアクチュエータ５０の幅寸法と略同幅で側方に延出する接続片部３７を設ける。接続片部３７はゲルアクチュエータ５０の電極（図４の電極５２ｂ）をハトメ４０で取り付けるための部位である。

図２に示すように、下肢装着部２０ａ、２０ｂの下端部には、下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂが設けられる。
左腿に取り付ける下肢装着部２０ａは、保護カバー１４の上部にゲルアクチュエータ５０の上側の電極５２aをハトメ４０により取り付け、ゲルアクチュエータ５０の下側の電極５２ｂを左側用の下肢取付けベルト３４ａの接続片部３７にハトメ４０により取り付け、保護カバー１４を二つ折りし、ゲルアクチュエータ５０を保護カバー１４で覆って形成する。
右腿に取り付ける下肢装着部２０ｂは、保護カバー１４にゲルアクチュエータ５０を取り付け、右側用の下肢取付けベルト３４ｂをゲルアクチュエータ５０に取り付けて形成する。

ゲルアクチュエータ５０を保護カバー１４により被覆した状態で、保護カバー１４の下端部は開口し、ゲルアクチュエータ５０の下側の電極５２ｂはそれぞれ下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂにハトメ４０により係止されているから、保護カバー１４によってゲルアクチュエータ５０が長手方向に伸縮する動作が阻害されることはない。

左右の下肢装着部２０ａ、２０ｂを、本体部１０の下端部の左右の位置にそれぞれ取り付けることにより、図２に示すアシストウエアが得られる。
本体部１０の下端部に下肢装着部２０ａ、２０ｂを装着する方法としては、本体部１０の下端部に下肢装着部２０ａ、２０ｂの保護カバー１４の上端部を重ね合わせ、本体部１０と保護カバー１４とゲルアクチュエータ５０とをハトメ４０で合わせて取り付ける方法により装着することができる。

本実施形態のアシストウエアは、上述したように、能動的（アクティブ）にアシスト力を作用させる駆動源として、本体部１０に２つ、下肢装着部２０a、２０ｂにそれぞれ１つのゲルアクチュエータ５０を内蔵する。これらのゲルアクチュエータ５０は長手方向の両端に設けた電極５２a、５２ｂ間に印加する電圧をON-OFFすることにより長手方向に伸縮する。したがって、本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂにゲルアクチュエータ５０を装着した状態で、これらのゲルアクチュエータ５０の電極５２ａ、５２ｂは、それぞれ共通に導通するように配線が設けられ、電極５２ａと電極５２ｂは電源部の陽極と陰極に接続される。

電源部から共通の電極５２ａ、５２ｂに供給される電圧は、アシストウエアの使用者が、たとえば腰を屈曲する動作、屈曲した腰を伸長させる動作に応じてON-OFF制御される。この印加電圧のON-OFF制御は、使用者の動作を検知するセンサと、センサによる検知結果に基づいて電圧を制御する制御部によってなされる。電源部と制御部とを備える制御装置は、アタッチメントとして腰部に装着されている。

（アシストウエアの作用）
本実施形態のアシストウエアは、図１(a)、(b)に示すように、肩掛けベルト３０ａ、３０ｂと腰部ベルト３２ａ、３２ｂを長さ調節して連結し、本体部１０を背負うようにして装着する。胸の前で連結ベルト３１ａ、３１ｂを連結することで本体部１０をしっかりと装着することができる。
下肢装着部２０ａ、２０ｂについては、下肢装着部２０ａ、２０ｂの下端部に取り付けた下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂを、それぞれ左側の太腿と右側の太腿を一周させ、面ファスナー３５によって係止する。下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂにゴム部材３６が設けられているから、下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂは弾性的に取り付けることができる。

なお、下肢装着部２０ａ、２０ｂを装着する際には、図１(a)、(b)に示すように、下肢装着部２０ａ、２０ｂがある程度弛むようにして装着する。下肢装着部２０ａ、２０ｂを弛ませるようにして装着する理由は、腰を屈曲させる動作が下肢装着部２０ａ、２０ｂによって妨げられないようにするためである。
前述したように、下肢装着部２０ａ、２０ｂのゲルアクチュエータ５０は、本体部１０の下端部（保護カバー１４の上部）と下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂとの間を連結するように装着されている。下肢取付けベルト３４ａ、３４ｂの取付け位置を腰部（本体部１０の下端部）から離し過ぎてしまうと、腰部を屈曲させる動作を開始したときから、ゲルアクチュエータ５０による弾性的な引っ張り作用が強く作用するおそれがある。ゲルアクチュエータ５０は、アクチュエータそのものも弾性を備えており、電極５２ａ、５２ｂ間に電圧を印加しないときでも、ある程度は伸縮性を備えているからである。

ゲルアクチュエータ５０によるアクティブなアシスト力は、ゲルアクチュエータ５０に電圧を印加して、ゲルアクチュエータ５０が伸長した状態から元の長さに戻るときの力に基づく。したがって、ゲルアクチュエータ５０に電圧を印加してゲルアクチュエータ５０がもっとも伸びた状態で使用者が屈曲状態になるようにするのがよい。
下肢装着部２０ａ、２０ｂを弛ませて装着している理由は、使用者が腰を最大に屈曲した状態でゲルアクチュエータ５０が最大に伸びた状態になるようにするためである。

本体部１０に装着したゲルアクチュエータ５０については、使用者が腰を徐々に屈曲させていくにしたがってゲルアクチュエータ５０に印加する電圧を上げていき、最大に腰を屈曲させた状態でゲルアクチュエータ５０が最大に伸長した状態になるように制御する。
腰を最大に屈曲させた状態から腰を伸長させる方向へ反転的に動作が開始されると、ゲルアクチュエータ５０に印加する電圧がOFFとなり、ゲルアクチュエータ５０は電圧を印加して伸長した状態から元の長さへ戻ろうとする。このゲルアクチュエータ５０の復元力は使用者の腰を伸長させる方向へのアシスト力として作用する。

本実施形態のアシストウエアにおいて、ゲルアクチュエータ５０に印加させる電圧をON-OFFさせる作用は、能動的にゲルアクチュエータを伸縮させる作用であり、ゲルアクチュエータ５０の弾性力、すなわち受動的（パッシブ的）なアシスト作用にアクティブなアシスト作用が重畳した作用となる。
ゲルアクチュエータ５０によるこのアシスト作用を、使用者が腰を屈曲させた状態から腰を伸展させる状態に復帰しようとするタイミングに合わせて作用させることにより、腰を屈曲させて重量物を持ち上げるといった作業のアシストに効果的に利用することが可能である。

本実施形態のアシストウエアは、素材そのものが柔らかい、ゲルアクチュエータ５０を利用してアシスト力を作用させるから、人体に装着したときの装着性がきわめて良好である。また、ゲルアクチュエータ５０は軽量であり、電極５２ａ、５２ｂに電圧を印加していないとき、すなわち駆動しないときでも柔軟であることから、着用したまま動作することは容易であり、必要時のみにアシスト力が作用するように駆動して使用するといった使い方ができるという利点もある。
また、電動モータといった機械的機構を備えないことから、構成が簡易であり、低価格で提供することが可能であり、アシストウエアとして手軽に使用できるという利点もある。

（アシストウエアの他の構成）
上記実施形態のアシストウエアでは、本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂにゲルアクチュエータ５０を装着する構成としたが、本体部１０のみを備える構成とし、下肢装着部２０ａ、２０ｂについては省く構成とすることも可能である。
また、本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂには平面形状が長方形で、縦横寸法が同一であるゲルアクチュエータ５０を共通に使用したが、たとえば本体部１０については１枚のシート状のゲルアクチュエータを使用する、といったことも可能である。

上記実施形態のように、長方形状のゲルアクチュエータ５０を使用する場合には、長手方向がアシスト力を作用させる長手方向となるようにゲルアクチュエータ５０の配置方向を設定することにより、ゲルアクチュエータ５０の伸縮力を効果的にアシスト力として利用することができる。上記例では、本体部１０と下肢装着部２０ａ、２０ｂに長方形状のゲルアクチュエータ５０を使用したが、さらに細幅としたゲルアクチュエータを、長手方向をアシスト力を作用させる伸縮方向として複数列に配置して用いる方法も有効である。
上記実施形態のアシストウエアでは、本体部１０や下肢装着部２０ａ、２０ｂを構成する基材として繊維状の生地材を使用したが、アシストウエアの生地材には種々の基材を使用することができる。

図７はアシストウエアの本体部１０の他の構成例を示す。前述したように、本体部１０にはシート状のゲルアクチュエータ５０を内蔵してゲルアクチュエータ５０の収縮力をアシスト力として利用する。このゲルアクチュエータ５０による発生力をアシスト力として効果的に作用させる方法として、図７に示すように本体部１０の上部（肩位置からやや下がった位置）にゲルアクチュエータ５０の発生力が背面に対し直交して作用するようにパッド６０を介装させる方法が考えられる。図７はパッド６０を装着した場合のゲルアクチュエータ５０の発生力による作用を示したものである。
パッド６０を装着することにより、ゲルアクチュエータ５０の発生力F1が、腰位置を支持点として引き戻すときのアシスト力F2として作用し、ゲルアクチュエータ５０による発生力をより効果的にアシスト力として作用させることが可能である。
アシスト力F1の場合に腰を支点するモーメントがF1・L1であるのに対して、アシスト力F2の場合はF2・L2になるので、L1＜L2であることから腰回りのモーメントが増大する。

なお、図７に示した記号は、それぞれ、O：第5腰椎(L5) と仙骨(S1)の結合点、F1：アシスト装置が発生させる力、F2：アシスト装置による張力、L1：OからF1までの腕長さ、L2：OからF2までの長さ、W：体軸の重心にかかる重力(上半身の合成荷重)、Fm：脊柱起立筋による筋張力、Lm：Oから脊柱起立筋までの長さ、Fa：腹圧力、La：OからFaまでの長さである。

実施形態のアシストウエアでは、シート状のゲルアクチュエータ５０を使用することにより、柔らかくて装着性の良いアシストウエアを実現した。電極に柔軟電極を用いたゲルアクチュエータは、きわめて柔軟性が高いことから、平面方向の伸縮力を利用するかわりに、このゲルアクチュエータを積層構造とし、積層方向での発生力をアシスト力として利用することも可能である。
すなわち、ゲルシートを厚さ方向に積層し、ゲルシートの層間に柔軟電極を介在させた、積層構造のゲルアクチュエータは、平面方向に伸縮すると同時に、厚さ方向にも収縮する。したがって、この厚さ方向の収縮作用により生じる発生力をアシスト力として利用することができる。
ゲルシートを厚さ方向に積層したゲルアクチュエータは、多数層に積層した積層体を厚さ方向に収縮するユニットとして構成し、たとえば、使用者の背面に腰と肩とを結ぶサポート帯を設け、このサポート帯の中間に伸縮方向に合わせて伸縮するようにユニットを配置することにより厚さ方向の伸縮力を腰サポート用のアシスト力として利用することが可能である。

１０ 本体部
１０ａ、１０ｂ ゲルアクチュエータの収容部
１２ 伸縮部
１４ 保護カバー
２０ａ、２０ｂ 下肢装着部
３０ａ、３０ｂ 肩掛けベルト
３１ａ、３１ｂ 連結ベルト
３２ａ、３２ｂ 腰部ベルト
３４ａ、３４ｂ 下肢取付けベルト
３５ 面ファスナー
３６ ゴム部材
４０ ハトメ
５０ ゲルアクチュエータ
５１ 柔軟電極
５２ａ、５２ｂ 電極
６０ パッド

Claims (8)

1. ヒトの背部に装着される、ゲルアクチュエータが内蔵された本体部と、該本体部を装着するための取付部とを備えるアシストウエアであって、
   前記ゲルアクチュエータは、
   ゲルシートの両面に柔軟電極が設けられてシート状に形成されるとともに、前記ゲルシートの面をヒトの背部にならう配置として設けられ、前記柔軟電極間に印加する電圧をONとすると前記ゲルシートの平面方向に伸長し、電圧をOFFとすると元の長さに復帰する作用をなし、
   該ゲルアクチュエータの前記柔軟電極間に印加する電圧をON-OFF制御することによりゲルアクチュエータが前記ゲルシートの平面方向に伸縮する伸縮力を利用して、腰部の屈曲動作をアシストすることを特徴とするアシストウエア。
2. 前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータは、平面形状が長方形のシート状に形成され、アシスト力を作用させる方向を長手方向として、前記本体部に内蔵されていることを特徴とする請求項１記載のアシストウエア。
3. 前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルシートを積層してゲルシートの層間に柔軟電極を介在させた積層構造に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のアシストウエア。
4. 前記本体部に連結して、ヒトの腰部から臀部にかけてゲルアクチュエータが内蔵された下肢装着部が設けられ、
   前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルシートの両面に柔軟電極が設けられてシート状に形成されるとともに、前記ゲルシートの面を腰部から臀部にかける面にならう配置として設けられ、前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータの前記柔軟電極間に印加する電圧をONとすると前記ゲルシートの平面方向に伸長し、電圧をOFFとすると元の長さに復帰する作用をなし、
   該ゲルアクチュエータの前記柔軟電極間に印加する電圧をON-OFF制御することによりゲルアクチュエータが平面方向に伸縮する伸縮力を利用して、腰部の屈曲動作をアシストすることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載のアシストウエア。
5. 前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、平面形状が長方形のシート状に形成され、アシスト力を作用させる方向を長手方向として、前記下肢装着部に内蔵されていることを特徴とする請求項４記載のアシストウエア。
6. 前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルシートを積層してゲルシートの層間に柔軟電極を介在させた積層構造に形成されていることを特徴とする請求項４または５記載のアシストウエア。
7. 前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータと前記下肢装着部に内蔵されたゲルアクチュエータは、
   保護カバーにより、ゲルアクチュエータが伸縮する方向の両端部が開口して、被覆されていることを特徴とする請求項４～６のいずれか一項記載のアシストウエア
8. 前記本体部の中央部分に伸縮性生地によって形成された伸縮部が設けられ、
   前記本体部に内蔵されたゲルアクチュエータは、ゲルアクチュエータの伸縮方向に、前記伸縮部を横断する配置に設けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項記載のアシストウエア。

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