アシストスーツ
アシストスーツ（エクソスーツ、または英語では「マッスルスーツ」とも呼ばれる）とは、身体に装着して、肉体的に過酷な活動中に筋肉やジョイントに機械的なサポートを提供するシステムのことです。 この用語は文字通り「外部の骨格」を意味し、生物学に由来するもので、昆虫や甲殻類の硬い外殻を指す。工学において、アシストスーツとは、力を吸収、転嫁、または強化することで、筋骨格系への負担を軽減するウェアラブルな構造を指す。
そのアプリケーションエリアは、主に2つに大別されます。 産業用 アシストスーツ、 アシストスーツは、業界、熟練技能職、物流分野で働く健康な労働者を過度の労力から保護するものであり、医療用アシストスーツは、リハビリテーションや治療に使用され、例えば脊髄損傷者が立ち上がったり歩いたりできるようにするものです。
アシストスーツと内骨格
アシストスーツの対義語は内骨格であり、これは人間を含む脊椎動物に見られる内部の骨格のことです。内骨格が体内から体をサポートするのに対し、テクニカルなアシストスーツは体の外側に装着され、体を支え安定させる部分の役割を担います。 アシストスーツは、厳密な意味でのロボットではありません。アクティブアシストスーツはモーターやエネルギー貯蔵システムを備えており、自力で動くことはできますが、着用者の動きや意図に従い、独自の動きを強いることなく、必要な箇所を的確にサポートするものです。
アシストスーツはどのように機能するのでしょうか？
その基本原理は、形状を問わず共通しています。すなわち、アシストスーツが、特定の負荷がかかっている身体構造から荷重をそらし、より安定したエリアに分散させるか、あるいは機械的に吸収するのです。これにより、姿勢の維持やリフティング時のすべての作業を、本来なら自力でこなさなければならなかった活動中の筋肉の負担が軽減されます。
技術的には、これはさまざまな方法で実現されています。例えば、スプリング要素やガス圧ダンパー、あるいは電動モデルでは駆動機やセンサーによってサポートされた、応力を吸収できる荷重支持要素を通じて行われます。 どのソリューションがどのアプリケーションに適しているかは、駆動機の種類（パッシブまたはアクティブ）および設計（剛性または柔らかい）によって異なります。
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アシストスーツの種類
対応する身体部位別サポート
選択の際の主な判断基準は、通常、そのアシストスーツがどの身体部位の負担を軽減することを目的としているかです：
- 背面および体幹用アシストスーツは、リフティングや前かがみになった際の腰椎への負担を軽減します。これらは物流、製造業、熟練職人の分野で最も広く使用されています。
- 脚・膝・股関節用のアシストスーツは、しゃがむ、ひざまずく、立ち上がる動作を補助するほか、垂直方向の作業中の安定性を確保します。
- 肩および頭上用アシストスーツは 、取付け、設置、または石膏ボード構築など、胸の高さや頭上での手動作業中に、 腕を的を絞ってサポートします 。
- 手および指用のアシストスーツは 、長時間にわたる、あるいは力を要する把持作業において、把持力を強化します 。
- 全身型アシストスーツは、複数のサポートエリアを組み合わせたもので、主に特殊用途や軍事用途で使用されます。
駆動システムと設計による分類
サポートする身体部位にかかわらず、アシストスーツは駆動システムと設計に基づいて分類することができます。 駆動システムに関しては、モーターのない受動型システムと、モーターおよび二次電池を備えた能動型システムに区別されます。設計に関しては、固定フレームを持つ剛性外骨格と、柔軟な繊維材質で構成されるいわゆる軟性アシストスーツに区別されます。
シュマルツ社の前屈外骨格「NEXO Pro」
シュマルツ社の「NEXO Pro」は、剛性型の前屈外骨格です。物を持ち上げたり前屈したりする際に、腰部の腰椎にかかる負担を軽減します。これはパッシブシステムであり、モーターや二次電池を使用せず、純粋に機械的な仕組みで動作します。
適用エリア
産業用アシストスーツは、肉体的に過酷な動作が自動化できない、あるいは部分的にしか自動化できないあらゆる場面で使用されています。例えば、次のような場面です。
- 物流・保管業：注文品ピッキング、パレタイジングおよびデパレタイジング、積み込み・積み下ろしなど、頻繁に物をリフティングする作業。
- 職人・構築業：頭上作業、石膏ボードの取り付け、タイル張りや塗装、材質の反復的なリフティング作業。
- 製造・取付け：資材搬送、組立ライン作業、取付け作業、生産。
- 介護・医療：患者の体位変換と移動の介助。
- 軍事・緊急サービス：重い装備を長距離にわたって運搬すること。
アシストスーツの利点と欠点
効能
- 筋肉やジョイントのこわばりを和らげ、それによって身体的な疲労を軽減します
- 筋肉や関節への負担に起因する不調や欠勤を減らす可能性
- 勤務時間全体を通じて、より安定したパフォーマンスを発揮できる
- 特にスタッフの高齢化や熟練労働者の不足という状況を踏まえると、スタッフの健康と雇用主の魅力向上に具体的な貢献をもたらす
デメリットと制限
- 適切なリフティング技術、作業補助具、および人間工学的業務体制の代替とはならない
- 適応期間と社員の理解・受容が必要
- すべての作業や体の部分に対して、同等のサポートが得られるわけではない
- 非常に狭い空間では、動作の自由度が制限される可能性がある
- アクティブシステムは質量が増加し、追加のメンテナンスが必要となる
労働安全におけるアシストスーツ：リスク評価と実用化
アシストスーツは、重い荷物を持ち上げるとき、頭上での作業を行うとき、あるいは前かがみの姿勢をとる際など、身体への負担が発生するまさにその場所で、その負担を軽減します。労働安全の分野では、アシストスーツは特定の負担状況に合わせて適切に調整された取付位置で使用しなければならない補助工具として分類されています。
したがって、職場での導入に先立ち、作業内容に応じたリスク評価を行う必要があります。これにより、それぞれの作業場にどのシステムが適しているか、装着感や快適性が適切かどうか、また、追加の質量や可動域の制限などによってアシストスーツが新たな負担を生じさせていないかを確認します。労働災害保険協会およびDGUVは、このテーマに関する指針を提供しています。
よくあるご質問
受動型と能動型の胴体用アシストスーツの違いは何ですか？
受動型アシストスーツは、電気やモーター、二次電池を一切使用せず、純粋に機械的な仕組みで作動します。一方、能動型モデルはモーターとセンサーを用いて、電動によるアシスト機能を提供します。
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特徴 |
受動型 |
能動型 |
|---|---|---|
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駆動機 |
スプリング機構、二次電池不要 |
モーター＋二次電池（定期的な二次電池交換の要件がある） |
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質量 |
アクティブシステムに比べて大幅に軽量 |
駆動機の特性上、重量は重くなる |
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コスト |
初期購入費用のみ。二次電池の消耗やメンテナンス費用は不要 |
購入コストおよび運転コストが高い |
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適性 |
繰り返しの変形、リフティング、および静止姿勢 |
非常に重い荷物（例：30 kg以上） |
物流、商業、業界におけるほとんどのアプリケーションにおいて、パッシブシステムは、負荷軽減効果、快適性、および総コストの面で最適なバランスを提供します。
剛性型と柔らかい前屈外骨格には、どのような違いがありますか？
ソフトシステムは、弾性のあるテキスタイル製ストラップのみで構成されており、剛性のある機器を一切必要としません。一方、剛性のある前屈外骨格は、剛性のあるフレームを介して上半身からの荷重を脊椎を通り越して腰へと伝達し、大腿部が対抗支持として機能して支持力を吸収します。
ソフトシステム
- 剛性フレームを一切持たず、弾性ストラップのみで構成される。
- 脊椎と椎間板には依然として全負荷がかかる。
- 非常に狭い空間（例：手荷物搬送）での使用に適している。
- リフティング時のサポート力が弱い。
剛性システム
- フレームが上半身の質量を脊椎を迂回して伝達します。
- 椎間板に余分な圧縮負荷がかかることはありません。
- 必要な筋活動の最大 30% を受動的にサポートします。
- 静的な前傾姿勢、重量物のリフティング、しゃがんだ状態からの変形を伴う作業に適しています。
繰り返しのリフティングや変形を伴う作業においては、剛性システムが測定可能なほど大きな負担軽減効果をもたらします。