『Hug』による立ち上がり支援の仕組み

移乗動作の中でも「立ち上がり」は、利用者と介助者どちらにも大きな負担がかかる動作です。

前回の記事では、移乗介助における姿勢・重心・支持基底面といった人間工学の視点から体にかかる負担について解説しました。
→人間工学から考える移乗介助と腰痛

今回は、最近注目されている移乗支援機器の中から『Hug』というロボットを取り上げます。

この記事では、Hugとはどのような機器なのか、そしてこの機器が「立ち上がり動作」をどのように支援しているのか、特許の内容を含めて深掘りして解説していきます。

なお、本記事は筆者個人の見解・調査に基づいた内容です。
内容の正確性を保証するものではなく、紹介する製品の購入・使用は必ずご自身の判断と責任で行ってください。

本記事の英語版はこちら→How the Hug Stand-Assist Robot Supports Standing Up

Hugとは
Hugのメカニズム
1. Schenkmanの立ち上がりモデル
2. Hugによる立ち上がり
Hug使用の向き・不向き
1. Hugが活用できそうなケース
2. Hugの使用が難しそうなケース
現場での活用
おわりに
参照

Hugとは

Hugは、人が立ち上がるときの身体の軌跡を倣い、利用者の動きを前方から支えて立位へ導く移乗支援ロボットです。

従来のリフトのようにスリングで吊り上げるのではなく、利用者の姿勢と動きを誘導しながら立たせることができる点が特徴です。

Hug本体はキャスターで移動可能なため、利用者は立位のまま、介助者が目的地まで移動し、そのまま着座まで連続して行うことができます。

Hugのメカニズム

Hugのメカニズムを理解するため、まず、人の立ち上がり動作そのものを説明します。

立ち上がりは複数の関節運動・重心移動・バランス調整が連動して行われる、高度な動作です。

前回の記事では、立ち上がり動作をその不安定さに着目して説明しましたが、ここではSchenkmanの4相モデルに沿って見ていきます。

Schenkmanの立ち上がりモデル

PhaseⅠ 屈曲相
体幹が前傾し、上半身が前方へ倒れ込む方向のモーメントが生じる段階です。
殿部はまだ座面にあります。

PhaseⅡ 移行相
殿部が座面から離れ、荷重が踵寄りに乗っていく段階です。
支持基底面が座面から足へ移るものの、重心はまだ後方にあるため不安定な状態となります。

PhaseⅢ 伸展相
股関節・膝関節を伸ばすことで身体を上へ押し上げ、重心が足部の支持基底面内に移動します。

PhaseⅣ 安定相
全ての立ち上がりの動作が終わり、体幹バランスで姿勢を保持して立位となります。

Hugによる立ち上がり

では、人の立ち上がりモデルと、Hugを開発した株式会社FUJIから出願されている特許明細書（特開2020-168536）の内容、公式サイトの製品説明などを踏まえ、Hugがどのように立ち上がりをサポートしているのかを見ていきます。

特許内の説明では、起立補助の動きを

第一動作：座位～中間姿勢

第二動作：中間姿勢～立位

という２つの段階に分けて説明しています。

第一動作（PhaseⅠ〜Ⅱ）

初めは、利用者は椅子に座り、足は足載せ台に置き、下腿を膝当てに軽く当てた姿勢です。

利用者の体型により昇降部の高さを合わせることで、胸部〜腹部がちょうど胴体受けパッドに当たり、両脇が脇受けパッドに乗り、グリップを握った少し前傾した座位をとります。

そして、リモコンの“立つ”ボタンを押すことで、ここから 第一動作 が始まります。

第一動作では、

・昇降部30：下降

・アーム40：前旋回（前方へ回転）

という２つの動きが協調して行われます。

図：特開2020-168536「介助ロボット」（株式会社FUJI）を基に作成

その結果、

・肩の位置Pは、ほぼ水平に前方へスライドしながら胴体受けパッドの後端51が持ち上がり、背筋が伸びて骨盤が立った前傾姿勢

・殿部はまだ座面についたまま、重心は徐々に前へ移動し、重心が足底の範囲の中に入る中間姿勢

となります。

この第一動作は、４相モデルのPhaseⅠ～PhaseⅡの初めにあたり、ロボットの誘導により、体幹を前傾させて立ち上がるためのモーメントを作り、殿部が離れる直前までに、重心を足の上まで移動させている段階と考えられます。

特許内では、第一動作における従来の機器の問題が記載されています。

従来の利用者の肘をテーブルに乗せた状態でそのテーブルを前方へ回転させながら持ち上げるような移乗機器では、重心が後ろのまま上半身だけ持ち上がるため不快感がありました。

Hugにおいてはその不快感を軽減するため、アーム40の前旋回だけでなく、それと同時に昇降部30を下降させています。

その結果、上半身が持ち上がることなく、座面に臀部を残したまま、前傾姿勢を作ることができる設計となっています。

第二動作（PhaseⅡ〜Ⅲ）

中間姿勢で重心が足底の範囲に移動したあとの第二動作では、

・昇降部30：下降から「上昇」へ

・アーム40：引き続き「前旋回」

という動きに変わります。

図：特開2020-168536「介助ロボット」（株式会社FUJI）を基に作成

その結果、

肩の位置Pは前進しながらほぼ真上方向に移動、
→臀部が座面から離れて上昇し、
→上半身は前屈みで背筋が伸びたまま持ち上がります。

本来、人の立ち上がりでは、PhaseⅢに入ると上半身は大きく前傾した後、最後は後方へ戻る後ろへの回転が生じます。

明細書内で示された肩位置の軌跡を見ても、「前 → 上 → やや後」の弧を描いているのがわかります。

出典：特開2020-168536「介助ロボット」図面（株式会社FUJI）

この動きによって、重心を足底内に移して安定した立位に移行しているのです。

しかしHugでは、アーム40が後旋回を行わない構造となっており、後ろへ起き上がらず胴体は前傾のまま、肩位置Pも「前 → 上」というように動きます。

出典：特開2020-168536「介助ロボット」図面（株式会社FUJI）

これは、Hugは最終的に前屈み姿勢になるため、人が行う立ち上がりとは重心の最終位置が異なるからです。

それでも、立ち上がりの途中では本来の動作の一部を模倣しており、重心が足底の範囲に移ることで、特許にも「気持ちよく立ち上がることができる」と記載されています。

出典：特開2020-168536「介助ロボット」図面（株式会社FUJI）

つまり、Hugの動きによって、通常の立ち上がりと同じように、自分の足で支えるという自然な感覚で立ち上がれるのだと思います。

この第二動作は、４相モデルのPhaseⅡ終わり～PhaseⅢの殿部が離れて重心がしっかり足に乗り、股関節・膝関節を伸ばして身体を持ち上げていく段階にあたると考えられます。

このとき、Hugが胸部・脇のパッドと昇降部が上方向へ身体を支えるため、下肢筋力が弱くても立位になれる設計になっています。

下半身立位の完成（PhaseⅣ）

第二動作が終わると、利用者はやや前屈みの立位となります。

図：特開2020-168536「介助ロボット」（株式会社FUJI）を基に作成

Hugサポートでの立位は、特許内の言葉でいうと、

「少なくとも下半身が立っている状態」

ということになります。

前屈みではありますが、重心G3は足底の支持基底面F内にありつつ、胸部・脇・膝部分を支えることで、
筋力や体幹バランス能力が低くても前に倒れずに姿勢を保つことができます。

つまりHugは、人の本来の立ち上がり動作の重心移動をできるだけ再現しながら、最終的には前方支持のまま下半身を立位へ誘導することで、自然で安定した立ち上がりができるよう設計されているのではないかと思います。

Hug使用の向き・不向き

ここまで見てきたHugの構造や仕組み、製品情報を踏まえると、Hugの活用しやすい場面や、反対に使うのが難しいと考えられる場面が見えてきました。

※以下の内容は、私自身の考察も含まれるため、実際の使用にあたっては、専門家やメーカーへ確認して判断をお願いします。

Hugが活用できそうなケース

● 立ち上がりで膝折れしやすくふらつきやすい方：
前方から身体を支える構造のため、体幹の筋力やバランス力が低下していても姿勢の安定しやすいとされています。

● 下肢筋力が弱く、膝伸展が難しい方：
昇降部の動きにより、下肢の筋力が低下していても膝が伸びる動きが誘導され、膝部が支持されるので、膝関節がしっかり伸びきらなくても立位となれるよう設計されています。
また、Hugによって自力では難しい立位がとれるようになれば、離床の機会が増えて、拘縮の予防にも繋がると思います。

● トイレ動作や入浴の場面：
トイレ介助の際、立位が不安定な場合には介助者一人が前で抱えて、もう一人が後ろからズボンを下ろすなどのケアを行うことがあります。
Hugでは機械が前方を支えてくれるため、スタッフ一人の介助で後ろからの排泄介助がしやすそうです。
また、防水仕様のモデルは浴室で使えるため、座位では洗いにくい臀部のケアにも使いやすいのではないかと思います。

● 手間なく簡単な機器を使いたい場合：
従来のリフトのようなスリングを着ける手間がないため、施設や在宅にも導入しやすいと思われます。

● 介助者の身体の負荷を軽減したい場面：
Hugが立ち上がりを誘導→その立位のまま移動→着座が行えるため、介助負担の軽減につながりそうです。