JP2021062123A - Stand-up assisting type smart handrail device - Google Patents

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周 石黒
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Abstract

To develop equipment and a system which provide services of watching and assisting an elderly person living at home, particularly an elderly person living alone at home, to keep a healthy and independent life by preventing the elderly person from coming to need a care.SOLUTION: A stand-up motion detection sensor and a data transmitter are mounted to a stand-up assisting type smart handrail device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ベッドから立ち上がる動作に補助が必要な高齢者などがベッドサイドで使用する立ちあがり用の補助具であり、特に、立ち上がり動作を分析・評価して介護等の支援に役立てる技術に関する。 The present invention relates to a stand-up assisting tool used by an elderly person or the like who needs assistance in standing up from a bed at the bedside, and particularly relates to a technique for analyzing and evaluating a standing-up motion to be useful for support such as long-term care.

高齢者が増加し、在宅介護の期間を長くして施設介護の負担を減らそうという流れがある。また、高齢者も自宅で生活したいという希望もある。
高齢者が自立した生活ができるかどうかは、寝たきりにならないことであり、それには起立と着座の動作が一人でできることが必須である。これができなくなると他人の介助がないと自立生活ができなくなる。
As the number of elderly people increases, there is a trend to extend the period of home care and reduce the burden of institutional care. There is also a desire for the elderly to live at home.
Whether or not the elderly can live independently is not to be bedridden, and it is essential that they can stand and sit alone. If this is not possible, you will not be able to live independently without the assistance of others.

また、生活の基礎動作としてベッドから立ち上がる必要がある。この起立動作は日常動作の起点となる重要な動作である。ヒトの起立動作にはいろんな筋が関係する。起床動作は、前屈、離床、全身の伸展、立ち姿勢の制御の運動を伴う。これらの動作は、加齢に伴い、筋力や感覚機能が衰えると、筋の活動が適切に調整できず、活動タイミングが長くなったり、ピークタイミングが変化し、運動機能が低下してしまう。このように筋の活動の変化はヒトの身体機能を評価する上で重要な指標である。従来手法では、筋動作の抽出にはヒトの身体に筋電位センサを貼って筋活動を計測する必要があり、1名の計測に1時間以上かかり、多大な手間を要していた。日常的に計測することは困難である。
特許文献1(特開2019−10435号公報)には、利用者が把持するための手すり部を有する手すりセンサが、利用者が把持した際の手すり部の複数回のひずみを検出し、歩行状態評価装置は、検出された複数回のひずみを表すひずみデータに基づく、当該利用者が手すり部を把持した際の把持位置および把持時刻から、当該利用者の歩行速度を算出し、算出された歩行速度から当該利用者の歩行状態を評価する。そして、当該評価に関する情報を外部の装置に出力するヘルスケアシステムが提案されている。
起床動作に着目した介護装置として、特許文献2(特開2007−330336号公報
)には、ベッドから被介護者が離床する前に感知する装置として、ベッドの手すりに手すりセンサを取り付け、手すりセンサから得られるセンサ値をもとに、被介護者により手すりが手前に引かれているか否かを検知し、他方、ベッドに重心センサを取り付け、重心センサから得られるセンサ値から被介護者のベッド上の重心位置を算出し、「手すりが手前に引かれている」かつ「重心位置が離床開始時に位置すると予測される離床予測領域内に含まれる」と判定された場合に、起き上がりが開始されたと判定し、報知する装置が開示されている。
In addition, it is necessary to get up from the bed as a basic movement of life. This standing motion is an important motion that is the starting point of daily activities. Various muscles are involved in human standing. The wake-up movement involves forward bending, getting out of bed, stretching the whole body, and controlling the standing posture. In these movements, when muscle strength and sensory function decline with aging, muscle activity cannot be adjusted appropriately, the activity timing becomes long, the peak timing changes, and the motor function deteriorates. Thus, changes in muscle activity are important indicators for evaluating human physical function. In the conventional method, it is necessary to attach a myoelectric potential sensor to the human body to measure the muscle activity in order to extract the muscle movement, and it takes more than one hour to measure one person, which requires a lot of time and effort. It is difficult to measure on a daily basis.
In Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-10435), a handrail sensor having a handrail portion for gripping by a user detects a plurality of strains of the handrail portion when gripped by the user, and walks. The evaluation device calculates the walking speed of the user from the gripping position and the gripping time when the user grips the handrail based on the strain data representing the detected multiple strains, and the calculated walking speed is calculated. The walking condition of the user is evaluated from the speed. Then, a healthcare system that outputs information on the evaluation to an external device has been proposed.
As a care device focusing on the wake-up operation, Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-330336) includes a handrail sensor attached to the handrail of the bed as a device for detecting the care recipient before leaving the bed. Based on the sensor value obtained from, it is detected whether or not the handrail is pulled toward you by the care recipient, while the center of gravity sensor is attached to the bed, and the care recipient's bed is based on the sensor value obtained from the center of gravity sensor. When the upper center of gravity is calculated and it is determined that "the handrail is pulled toward you" and "the position of the center of gravity is included in the predicted bed leaving area that is predicted to be located at the start of getting out of bed", the rise is started. A device for determining and notifying is disclosed.

特開2019−010435号公報JP-A-2019-010435 特開2007−330336号公報JP-A-2007-330336

本発明は、在宅高齢者、特に独居高齢者が要介護状態に陥ることを未然に防ぎ、元気で自立した生活を送り続けられるような見守りと支援のサービスを提供する機器とシステムを開発することを目的とする。
立ち上がることができることは生活の基本として重要であり、特に、在宅生活者の健康状態を日々感知する手段を開発することは、ケアの基本情報となることに注目した。
本発明は、筋電位計を用いず、運動機能の評価を可能にする新しい計測手法を確立し、それを実現するセンサを製作する。
The present invention is to develop a device and a system that prevents elderly people living at home, especially elderly people living alone, from falling into a state of needing long-term care, and provides monitoring and support services so that they can continue to lead a healthy and independent life. With the goal.
It was noted that being able to stand up is important as the basis of life, and in particular, developing means for daily perception of the health status of home-based residents is basic information for care.
The present invention establishes a new measurement method that enables evaluation of motor function without using a myoelectric electrometer, and manufactures a sensor that realizes it.

本発明者らは、高齢者等が利用するベッドから立ち上がるときに使用する補助具に着目し、起立補助具に立ち上がり動作を観察する手段を装着することにより、日常の立ち上がり動作を観察できると考えて、本発明を実現した。
具体的には、例えばヒトが前屈や離床の動作が弱った時に、ヒトはそれを補償するように手すりを使って身体を前方に移動したり、上方に押し上げる動作をすることに注目し、「手すりにかかる力から筋シナジーの変化を推定できる」ということに着目し、これをもとに、本発明では、1. 運動中の力を計測する手すりを製作し、2. 力情報から筋シナジーを同定する方法を提案し、3. 高齢者における身体機能の評価実験を行い、4. 安価で簡便に計測するセンサを製作した。
The present inventors have focused on the assistive device used when standing up from the bed used by the elderly and the like, and considered that the daily standing up motion can be observed by attaching a means for observing the standing up motion to the standing assisting tool. The present invention has been realized.
Specifically, for example, when a person's forward bending or getting out of bed is weakened, he or she uses a handrail to move the body forward or push it upward to compensate for it. Focusing on the fact that changes in muscle synergies can be estimated from the force applied to the handrail, in the present invention, 1. a handrail that measures the force during exercise is manufactured, and 2. muscles are used from force information. We proposed a method to identify synergies, 3. conducted an evaluation experiment of physical function in elderly people, and 4. manufactured an inexpensive and easy-to-measure sensor.

本発明の主な構成は次のとおりである。
1.起立動作検知センサとデータ発信機を装着した起立補助型スマート手すり装置。
2.起立動作検知センサを備えた手すり部と、起立動作分析・評価装置と、を備え、
起立動作検知センサは、手すり部を把持した時に加わる荷重を検知する、荷重センサと荷重(把持力)の方向を検知する荷重方向センサであり、
起立動作分析・評価装置は、各検知センサで検知されたデータに基づいて、利用者の起立動作を分析し、評価することを特徴とする起立補助型スマート手すり装置。
3.荷重センサは、手すり部の水平バーに取り付けられた感圧導電性ゴムとマトリックス電極で構成された把持位置を感知する荷重センサであり、
荷重方向センサは、手すりに加わる上下、前後、左右の3方向のそれぞれの力を計測するロードセル型センサであることを特徴とする請求項1記載の起立補助型スマート手すり装置。
4.起立補助型スマート手すり装置は、底板と、該底板に立設された支柱と、該支柱に取り付けられた手すり部とを有し、
底板には、体重センサが一体に設けられており、体重センサはメッシュ状に配置された底板にひずみゲージが設けられており、
底板ひずみゲージの検知データに基づいて、重心位置と回転中心を求めて、起立動作を分析し、評価する要素の一つとすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の起立補助型スマート手すり装置。
5.1.〜4.のいずれかに記載された起立補助型スマート手すり装置から得られる把持検知データをデータベースに保管し、時系列に利用者の起立動作を分析して、利用者の生活自立度を評価することを特徴とする起立動作観察・分析システム。
6.1.〜4.のいずれかに記載された起立補助型スマート手すり装置端末、手すりの利用者端末、支援施設端末、後見者端末、サーバを通信ネットワークにつないだ起立動作・分析・支援システムであって、
手すり装置端末は、把持データをサーバに送り、
サーバは、把持データを蓄積し、把持検知データに基づいて利用者の生活自立度を評価し、その評価を後見者端末、支援施設端末、利用者端末へ送付することを特徴とする、起立動作分析・支援システム。
The main configurations of the present invention are as follows.
1. 1. A standing assist type smart handrail device equipped with a standing motion detection sensor and a data transmitter.
2. It is equipped with a handrail part equipped with a standing motion detection sensor and a standing motion analysis / evaluation device.
The standing motion detection sensor is a load sensor that detects the load applied when the handrail is gripped, and a load direction sensor that detects the direction of the load (grip force).
The standing motion analysis / evaluation device is a standing assist type smart handrail device characterized by analyzing and evaluating the standing motion of a user based on the data detected by each detection sensor.
3. 3. The load sensor is a load sensor that detects the gripping position composed of pressure-sensitive conductive rubber and matrix electrodes attached to the horizontal bar of the handrail.
The standing assist type smart handrail device according to claim 1, wherein the load direction sensor is a load cell type sensor that measures the force applied to the handrail in each of the three directions of up / down, front / back, and left / right.
4. The standing assist type smart handrail device has a bottom plate, a support column erected on the bottom plate, and a handrail portion attached to the support column.
A weight sensor is integrally provided on the bottom plate, and the weight sensor is provided with a strain gauge on the bottom plate arranged in a mesh shape.
The standing assist according to any one of claims 1 to 3, wherein the position of the center of gravity and the center of rotation are obtained based on the detection data of the bottom plate strain gauge, and the standing motion is analyzed and used as one of the elements to be evaluated. Type smart handrail device.
5.1. ~ 4. It is characterized by storing the grip detection data obtained from the standing assist type smart handrail device described in any of the above in a database, analyzing the standing movement of the user in chronological order, and evaluating the degree of independence of the user's life. Standing motion observation / analysis system.
6.1. ~ 4. It is a standing operation / analysis / support system in which a standing assist type smart handrail device terminal, a handrail user terminal, a support facility terminal, a guardian terminal, and a server described in any of the above are connected to a communication network.
The handrail device terminal sends the gripping data to the server and
The server accumulates gripping data, evaluates the degree of independence of the user's life based on the gripping detection data, and sends the evaluation to the guardian terminal, the support facility terminal, and the user terminal. Analysis / support system.

1.ベッドサイドにおいて、起き上がって立つときに使用する補助手すりに検知センサを設けたので、日常的に継続してデータを収集し、分析することができ、利用者の起立動作能力の経過観察をすることができ、利用者や医者などに負担をかけずにケアに必要な情報を継続して収集できる。即ち、自立生活状態と先々の変化を検知し、自立生活維持をサポートすることが可能となる。
また、見慣れた手すりを使用するので自然なデータが得られ、かつ利用者専用の補助具からデータを取得するので利用者のプライバシー管理が容易で、心理的負荷が低い。
2.起立補助手すりに荷重を検知するセンサを取り付け、そのセンサで検知するデータをクラウド上にDBとして保管するとともに収集したタイムスタンプ付きのデータから利用者の起立動作時の運動の軌跡を推定することにより立ち上がり方の問題点や筋力の低下部位を推定し、利用者の起立動作能力を可視化できる。
これらのセンサから得られるデータ量が小さく通信負荷が小さく、データのセキュリティ対策も軽くてすむので運用が容易である。
3.底板の荷重センサと手すりのセンサを組み合わせて、経時で起立動作中に検知される荷重データを収集し、そのデータから重心、手で引く力、体の回転中心位置を計算し、人の運動学モデルを組み合わせて姿勢を推定するし、この姿勢の変移から筋力が低下している部位を推定することができる。
荷重センサにかかる荷重分布から転倒を検知することができる。また、転倒姿勢を推定することができる。
4.ネット接続を介して、日常の健康状態を含む安否確認を家族や施設ができるケアシステムを構築することができる。
本ケアシステムは、ひずみセンサや処理ソフトなど使いこまれた技術ベースのハードウェアを利用しているので、信頼性の高いシステムが低コストで構築でき、得られたデータをソフトウェアによって解析結果を導き出すという方式を取ることで カスタマイズ性、メンテナンス性が高い。
1. 1. At the bedside, a detection sensor is installed on the auxiliary handrail used when getting up and standing, so data can be continuously collected and analyzed on a daily basis, and the user's ability to stand up can be followed up. It is possible to continuously collect information necessary for care without burdening users and doctors. That is, it is possible to detect the independent living state and future changes and support the maintenance of the independent living.
In addition, since a familiar handrail is used, natural data can be obtained, and since data is acquired from a user-specific auxiliary tool, the privacy management of the user is easy and the psychological load is low.
2. By attaching a sensor that detects the load to the standing assist handrail, the data detected by the sensor is stored as a DB on the cloud, and the trajectory of the movement of the user during the standing operation is estimated from the collected time-stamped data. It is possible to visualize the standing movement ability of the user by estimating the problem of how to stand up and the part where the muscle strength is weakened.
The amount of data obtained from these sensors is small, the communication load is small, and data security measures can be light, so operation is easy.
3. 3. By combining the load sensor of the bottom plate and the sensor of the handrail, the load data detected during the standing motion over time is collected, and the center of gravity, the force pulled by hand, and the position of the center of rotation of the body are calculated from the data, and human kinematics. The posture can be estimated by combining the models, and the part where the muscle strength is weakened can be estimated from the change of the posture.
A fall can be detected from the load distribution applied to the load sensor. In addition, the fall posture can be estimated.
4. It is possible to build a care system that allows families and facilities to confirm their safety, including their daily health status, via the Internet connection.
Since this care system uses well-used technology-based hardware such as strain sensors and processing software, a highly reliable system can be constructed at low cost, and the obtained data can be used to derive analysis results using software. By adopting this method, it is highly customizable and maintainable.

起立補助型スマート手すり装置の例を示す図The figure which shows the example of the standing assist type smart handrail device 把持方向センサの例を示す図The figure which shows the example of the gripping direction sensor 各センサの検知データの送信系を示す図The figure which shows the transmission system of the detection data of each sensor 荷重センサの例を示す図The figure which shows the example of the load sensor 荷重センサの例を示す図The figure which shows the example of the load sensor 起立動作取得手段を従来例と比較して説明する図The figure explaining the standing motion acquisition means in comparison with the conventional example. 本発明による起立動作取得の例を示す図The figure which shows the example of the standing motion acquisition by this invention 起立動作と運動能力を説明する図Diagram explaining standing movement and athletic ability 転倒を推定する説明図Explanatory diagram for estimating falls 起立動作観察・分析手法システムの例を示す図Diagram showing an example of a standing motion observation / analysis method system 起立動作観察・分析手法フロー図Standing motion observation / analysis method flow chart 起立動作・分析・支援システムを形成するネットワークシステムの例を示す図。The figure which shows the example of the network system which forms the standing operation / analysis / support system. システムを活用した実用化・事業化イメージImage of commercialization and commercialization utilizing the system ユーザー端末の表示イメージを示す図Diagram showing the display image of the user terminal

本発明は、ベッドからの起き上がりや歩行に不安を覚えた高齢者等に、起立や歩行の障害の程度を日常的に把握できるように、各種のセンサを設けた起立補助型スマート手すり装置であり、この起立補助型スマート手すり装置から得られたデータをもとに、生活自立度(筋力バランス)を評価する起立動作観察・分析システム、その評価を家族や施設などの関係者に送付する起立動作・分析・支援システムである。
本発明は、ベッドサイドに置いた起立補助型スマート手すり装置を利用して、高齢者等が起き上がる動作を行ったときに手すりに生ずる力の方向と大きさ、および、床面にかかる荷重の大きさ、分布などを日々継続して取得することにより、立ち上がり動作の変化を観察して、見守りと必要な対処方法の提示に役立てるものである。
The present invention is a standing-assisted smart handrail device provided with various sensors so that elderly people who are anxious about getting up from the bed or walking can grasp the degree of standing or walking obstacles on a daily basis. , A standing motion observation / analysis system that evaluates the degree of independence in life (muscle strength balance) based on the data obtained from this standing assist type smart handrail device, and a standing motion that sends the evaluation to related parties such as family members and facilities.・ Analysis / support system.
According to the present invention, the direction and magnitude of the force generated on the handrail and the magnitude of the load applied to the floor surface when an elderly person or the like performs a rising motion by using a standing assist type smart handrail device placed on the bedside. By continuously acquiring the distribution, etc. on a daily basis, it is possible to observe changes in the rising motion and use it for watching over and presenting necessary coping methods.

<起立補助型スマート手すり装置の例>
本発明の例について、図を参照して説明する。
図1に起立補助型スマート手すり装置の例を示す。
起立補助型スマート手すり装置10の基本構造は、底板51の左右に支柱52、52を取り付け、支柱52の上部に手すり部1を設けている。支柱52の基部は高さが調整できるように調整手段を設けることができる。支柱52の上部に水平バー11を有する手すり部1を装着している。支柱52の中間部には水平の中間バー53を設けている。本発明では手すり部1に手すりを把持したときにかかる負荷を計測するセンサを設けているので、手すり部1を支柱に対して装着するタイプとしている。
<Example of standing-assisted smart handrail device>
An example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a standing assist type smart handrail device.
The basic structure of the standing assist type smart handrail device 10 is that the columns 52 and 52 are attached to the left and right sides of the bottom plate 51, and the handrail portion 1 is provided on the upper part of the columns 52. The base of the support column 52 may be provided with adjusting means so that the height can be adjusted. A handrail portion 1 having a horizontal bar 11 is attached to the upper portion of the support column 52. A horizontal intermediate bar 53 is provided at the intermediate portion of the support column 52. In the present invention, since the handrail portion 1 is provided with a sensor for measuring the load applied when the handrail is gripped, the handrail portion 1 is attached to the support column.

図2に手すり部1に設けた把持方向センサの例を示す。
利用者が手すり部1を掴んで立ち上がり動作を行ったときに、手すり部1にかかる力を3方向に分割して計測するセンサが設けられている。
図2(a)は、起立補助型スマート手すり装置10の全体図を示し、図2(b)は、手すり部1のセンサ配置例を示している。
手すり部1には、利用者が立ち上がろうとして手すりを掴んで入れた力の大きさとその方向を上下(F1)、前後(F2)、左右(F3)に分割して計測する方向センサ3を設置している。方向センサ3は、それぞれの単方向の力を計測する上下方向センサ31、前後方向センサ32、左右方向センサ33を配置する。前後方向センサ32は、立ち上がる際の体を手すりに引き付ける力の方向のロードセルを左右(前後方向センサ32a、32b)に配置して、測定精度上げている。
方向センサ3は、ひずみセンサであるロードセル型センサが適している。ロードセル型センサは、多くの実績をもつ安定したセンサであり、信頼性の高いセンサである。利用者が、手すりを掴んで、引き寄せて、押し下げて、体を立ち上げようとする一連の動作における力の分布を3方向に分割して、それぞれの方向ごとに計測する。
手すり部1の上部の水平バー11には把持力と把持位置を計測できるように荷重センサ2を設けてある。
各センサの検知データの送信系について、図3に示す。
起立補助型スマート手すり装置10の上部の荷重センサ2は、手すり装置端末に電源供給を兼ねて通信 ポートに有線接続されている。4つのセンサの計測データを中継するゲージアンプは、2個を一組として、手すり装置の左右の支柱に取り付けられている。荷重センサおよびゲージアンプの電源は、手すり装置端末に入力される電力から供給される。これらの装置は、手すりを上下させてもケーブルに影響が出ないように起立補助型スマート手すり装置10の手すり部分に取り付けられている。
FIG. 2 shows an example of a gripping direction sensor provided on the handrail portion 1.
A sensor is provided that measures the force applied to the handrail portion 1 by dividing it in three directions when the user grabs the handrail portion 1 and performs a standing up operation.
FIG. 2A shows an overall view of the standing assist type smart handrail device 10, and FIG. 2B shows an example of arranging the sensor of the handrail portion 1.
In the handrail section 1, a direction sensor 3 is installed to measure the magnitude and direction of the force applied by the user by grasping the handrail to stand up by dividing it into vertical (F1), front-back (F2), and left-right (F3). doing. The direction sensor 3 is arranged with a vertical sensor 31, a front-rear sensor 32, and a left-right sensor 33 that measure the respective unidirectional forces. In the front-rear direction sensor 32, load cells in the direction of the force that attracts the body to the handrail when standing up are arranged on the left and right (front-rear direction sensors 32a and 32b) to improve the measurement accuracy.
As the direction sensor 3, a load cell type sensor, which is a strain sensor, is suitable. The load cell type sensor is a stable sensor with many achievements and is a highly reliable sensor. The distribution of the force in a series of movements in which the user grabs the handrail, pulls it, pushes it down, and tries to raise the body is divided into three directions and measured in each direction.
A load sensor 2 is provided on the horizontal bar 11 above the handrail portion 1 so that the gripping force and the gripping position can be measured.
The transmission system of the detection data of each sensor is shown in FIG.
The load sensor 2 on the upper part of the standing assist type smart handrail device 10 is wiredly connected to the communication port to supply power to the handrail device terminal. Gauge amplifiers that relay the measurement data of the four sensors are attached to the left and right columns of the handrail device as a set of two. The power of the load sensor and the gauge amplifier is supplied from the electric power input to the handrail device terminal. These devices are attached to the handrail portion of the standing assist type smart handrail device 10 so that the cable is not affected even if the handrail is moved up and down.

図4に荷重センサ2の例を示す。(a)は荷重センサの2の配置図を示し、(b)はくし形電極の模式図を示し、(c)は感圧導電性電極の模式図を示し、(d)は、層構成の例を示す。
荷重センサ2は、感圧性導電ゴム21に多数の静電容量センサ21aを取り付けて、利用者が掴んだことを検知する。さらに、荷重センサ2には、くし形に分割されたくし形電極22が配置されていて、把持箇所24の位置が検知されるようにしてある。図示では把持位置24はくし形電極22c、22dの位置となりタッチセンサコントローラ25で位置が特定される。くし形電極に変えてマトリックス電極を使用して、把持箇所24を感知することもできる。
把持箇所24が水平バー11の中央からずれることによって、左右に配置された前後方向センサ32a、32bで検知される力の大きさ異なるが、把持位置を検出することによって、前後方向に働いた力を補正して計測することができる。
感圧性導電性電極21はゴム弾性を有し、抵抗値を測定する。ゴムにかかった圧力に応じて抵抗値が変わるので、手すりにつけて握力(荷重)が測定できる。
次のマトリックス電極23(図3(b)参照)は、感圧導電性ゴムの抵抗値を測定する。ゴムにかかった圧力に応じて抵抗値が変わるので、手すりを握った握力(荷重)が測定可能である。
これらの電極を上下に積層して荷重センサ2を構成した例を(d)に示す。
上層からくし形電極22、感圧性導電性ゴム電極21、マトリックス電極23の順に積層している。くし形電極22は接触を測定するセンサの役割を果たす。マトリックス電極23では、感圧性導電性ゴム電極21の抵抗値を測定するモノで、感圧導電性ゴム21にかかった圧力に応じて抵抗値が変わる、手すりを握った握力(荷重)が測定可能となる。
FIG. 4 shows an example of the load sensor 2. (A) shows a layout diagram of 2 of the load sensor, (b) shows a schematic diagram of a comb-shaped electrode, (c) shows a schematic diagram of a pressure-sensitive conductive electrode, and (d) is an example of a layer structure. Is shown.
The load sensor 2 attaches a large number of capacitance sensors 21a to the pressure-sensitive conductive rubber 21 and detects that the user has grasped it. Further, the load sensor 2 is provided with a comb-shaped electrode 22 divided into a comb shape so that the position of the gripping portion 24 can be detected. In the figure, the gripping position 24 is the position of the comb-shaped electrodes 22c and 22d, and the position is specified by the touch sensor controller 25. The gripping point 24 can also be sensed by using a matrix electrode instead of the comb electrode.
The magnitude of the force detected by the front-rear direction sensors 32a and 32b arranged on the left and right differs due to the deviation of the gripping portion 24 from the center of the horizontal bar 11, but the force exerted in the front-rear direction by detecting the gripping position. Can be corrected and measured.
The pressure-sensitive conductive electrode 21 has rubber elasticity and measures the resistance value. Since the resistance value changes according to the pressure applied to the rubber, the grip strength (load) can be measured by attaching it to the handrail.
The next matrix electrode 23 (see FIG. 3B) measures the resistance value of the pressure-sensitive conductive rubber. Since the resistance value changes according to the pressure applied to the rubber, the grip strength (load) of gripping the handrail can be measured.
An example in which these electrodes are laminated one above the other to form the load sensor 2 is shown in (d).
The comb-shaped electrode 22, the pressure-sensitive conductive rubber electrode 21, and the matrix electrode 23 are laminated in this order from the upper layer. The comb electrode 22 acts as a sensor for measuring contact. The matrix electrode 23 measures the resistance value of the pressure-sensitive conductive rubber electrode 21, and can measure the gripping force (load) of holding the handrail whose resistance value changes according to the pressure applied to the pressure-sensitive conductive rubber 21. It becomes.

これらのセンサはいずれも使用実績が多く、信頼性が高く安定したセンサである。
荷重センサには、手すりなどに取り付け手すりにかかる荷重を計測するためのデバイスである「スマートグリップ」を使用する。例えば、図3(b)に示すように、アンプ・A/D コンバータなどを備え、感圧導電性ゴムとマトリックス電極で構成されたセンサで発生した電圧を計測し、WiFi搭載マイコン を用いてその計測データを外部に送信するIoTデバイスとなっている。
All of these sensors have a long history of use and are highly reliable and stable sensors.
For the load sensor, a "smart grip", which is a device attached to a handrail or the like and used to measure the load applied to the handrail, is used. For example, as shown in FIG. 3B, it is equipped with an amplifier, A / D converter, etc., measures the voltage generated by a sensor composed of pressure-sensitive conductive rubber and matrix electrodes, and uses a WiFi-equipped microcomputer to measure the voltage. It is an IoT device that sends measurement data to the outside.

計測された電圧値は、荷重センサ内に搭載されたWiFi搭載マイコン を介して、Raspberry Pi Zero Wに送信される。起立補助型スマート手すり装置に搭載されたロードセルは、ゲージアンプ35に接続されている。ゲージアンプからはロードセルのひずみゲージの抵抗に印加された電圧がA/D変換されたデジタルデータとして出力される。
Raspberry Pi Zero WのGPIOピンを使用して、ゲージアンプの出力値を取得する。ロードセル端子には、Sensorcon and Control Co.,LtdのSC601-120kg(図3(c)参照)を使用することができる。
The measured voltage value is transmitted to the Raspberry Pi Zero W via the WiFi-equipped microcomputer mounted in the load sensor. The load cell mounted on the standing assist type smart handrail device is connected to the gauge amplifier 35. The voltage applied to the resistance of the strain gauge of the load cell is output from the gauge amplifier as A / D converted digital data.
Use the GPIO pin of Raspberry Pi Zero W to get the output value of the gauge amplifier. For the load cell terminal, SC601-120 kg (see FIG. 3C) of Sensorcon and Control Co., Ltd. can be used.

図5に、起き上がるときの起立補助型スマート手すり装置10の底板51にかかる体重と荷重位置を計測する足荷重センサの例を示す。
底板51の表面には、例えば72mmメッシュにひずみセンサ61を配置する。ひずみセンサ61の表面には可撓性のあるタイル62がかぶせてある。
本例では、一つのメッシュには、ハーフブリッジのひずみケージを4つ設けて、一つのメッシュにかかった荷重を計測している。
このメッシュ状に配置されたひずみセンサ61によって、足をついた位置と、荷重分布を計測することができる。
FIG. 5 shows an example of a foot load sensor that measures the body weight and the load position applied to the bottom plate 51 of the standing assist type smart handrail device 10 when getting up.
On the surface of the bottom plate 51, for example, a strain sensor 61 is arranged on a 72 mm mesh. A flexible tile 62 is placed on the surface of the strain sensor 61.
In this example, four strain cages of half bridges are provided on one mesh, and the load applied to one mesh is measured.
The strain sensor 61 arranged in a mesh shape can measure the position where the foot is attached and the load distribution.

<起立動作観察・分析システム>
図1〜図5に本例に示す起立補助型スマート手すり装置10の基本構成が示された。本例では、この起立補助型スマート手すり装置10を用いて、利用者がベッドから起き上がる一連の動作を計測する。次に、この計測した起立動作の観察・分析について説明する。
<Standing motion observation / analysis system>
1 to 5 show the basic configuration of the standing assist type smart handrail device 10 shown in this example. In this example, the standing assist type smart handrail device 10 is used to measure a series of movements of the user getting up from the bed. Next, the observation and analysis of the measured standing motion will be described.

最初に、起立動作取得手段を従来例と比較して図6を利用して説明する。
従来手法を(a)に示す。
従来手法では、被験者の体の各所に多数の電極を取り付け、周囲にモーションキャプチャや表面筋電計、床反力計などを配置して、被験者にベッドから起き上がる動作をしてもらい、その様子を各センサや計測機器で計測してデータを取得する。筋シナジーの抽出にはヒトの身体に筋電位センサを貼って筋活動を計測する必要があり、1名の計測に1時間以上かかる。
このような、計測機器などを配置して計測を行うので、病院などの施設で準備して計測を行う必要があり、日常的にデータを取得することはできない。
これに対して起立補助型スマート手すり装置10を使用した本例の手法(b)では、被験者にはセンサが取り付けられておらず、日ごろ使用する手すりをもって立ち上がる動作をするだけで、その動作に伴うデータを取得することができ、そのデータに基づいて被験者の身体機能を推定することができる。
本例の手法では、起き上がり動作を、例えば、前屈、離床、伸展、安定化の4つの事象に分けて、被験者の筋シナジーを分析して評価する。これは、起き上がり動作が、手足の筋力のほかに、腹筋、背筋等各種の筋が分解された動作に伴って、それぞれ分担して総合力となって発揮されると考えていることによる。
本発明では、起立動作をいくつかの事象に分割して、被験者のデータを分析し、被験者の固有の表示を求め、経時データを分析して、経時変化を取得することにより、その変化から、弱化した筋力等を把握する。
First, the standing motion acquisition means will be described with reference to FIG. 6 in comparison with the conventional example.
The conventional method is shown in (a).
In the conventional method, a large number of electrodes are attached to various parts of the subject's body, motion capture, surface electromyography, floor reaction force meter, etc. are placed around the subject, and the subject is asked to get up from the bed. Data is acquired by measuring with each sensor or measuring device. In order to extract muscle synergies, it is necessary to attach a myoelectric potential sensor to the human body to measure muscle activity, and it takes one hour or more to measure one person.
Since such measuring instruments are arranged for measurement, it is necessary to prepare and measure at a facility such as a hospital, and it is not possible to acquire data on a daily basis.
On the other hand, in the method (b) of this example using the standing assist type smart handrail device 10, the subject is not equipped with a sensor, and only the movement of standing up with the handrail that is used on a daily basis accompanies the movement. Data can be acquired and the physical function of the subject can be estimated based on the data.
In the method of this example, the rising motion is divided into four events, for example, forward bending, getting out of bed, extension, and stabilization, and the muscle synergy of the subject is analyzed and evaluated. This is because it is thought that the rising motion is exerted as a total force by sharing the muscle strength of the limbs as well as the abdominal muscles, the back muscles, and other muscles that are decomposed.
In the present invention, the standing motion is divided into several events, the subject's data is analyzed, the subject's unique display is obtained, the temporal data is analyzed, and the temporal change is acquired. Understand weakened muscle strength.

<基本動作分析の例>
図6に、本例で計測する起立動作に伴う4動作について模式的に説明する。
起立動作は日常動作の起点となる重要な動作であり、ヒトの起立動作は複数の筋の協働動作であり、バランスも必要となる。本発明では、起立動作を4つの筋協調(筋シナジー)に注目した。4つの筋シナジーは前屈、離床、全身の伸展、姿勢の制御の運動を担い、その筋シナジーを起立補助型スマート手すり装置に装着したセンサで検知しようとするものである。
加齢に伴い、筋力や感覚機能が衰えると、筋シナジーの活動が適切に調整出来ず、活動タイミングが長くなったり、ピークタイミングが変化し、運動機能が低下してしまう。このように、筋シナジーの変化をとらえて、ヒトの身体機能を分析し評価することができる。
具体的には本発明では、例えばヒトが前屈や離床の動作を担う筋シナジーが弱った時に、ヒトはそれを補償するように手すりを使って身体を前方に移動したり、上方に押し上げる動作など変化することに注目し、手すりにかかる力から筋シナジーの変化を推定できる。これをもとに、本発明では、1. 運動中の力を計測する手すりを製作し、2. 力情報から筋シナジーを同定する方法を提案し、3. 高齢者における身体機能の評価実験を行い、4. 安価で簡便に計測するセンサを提供する。
<Example of basic motion analysis>
FIG. 6 schematically describes the four movements associated with the standing movement measured in this example.
Standing movement is an important movement that is the starting point of daily movement, and human standing movement is a collaborative movement of multiple muscles, and balance is also required. In the present invention, the standing motion is focused on four muscle coordinations (muscle synergies). The four muscle synergies are responsible for forward bending, getting out of bed, stretching the whole body, and controlling posture, and try to detect the muscle synergies with a sensor attached to a standing assist type smart handrail device.
When muscle strength and sensory function decline with aging, muscle synergy activity cannot be adjusted appropriately, activity timing becomes longer, peak timing changes, and motor function declines. In this way, it is possible to analyze and evaluate human physical function by capturing changes in muscle synergies.
Specifically, in the present invention, for example, when a human has weakened muscle synergies responsible for forward bending and getting out of bed, the human uses a handrail to move the body forward or push upward to compensate for the weakened muscle synergy. Focusing on such changes, changes in muscle synergies can be estimated from the force applied to the handrail. Based on this, in the present invention, 1. a handrail for measuring force during exercise is manufactured, 2. a method for identifying muscle synergies from force information is proposed, and 3. an experiment for evaluating physical function in the elderly is conducted. 4. Provide an inexpensive and easy-to-measure sensor.

図7に、本発明による起立動作取得について模式的に説明する。
ベッドからの起立動作を上述したように、1.上体の屈伸動作、2.離床動作、3.全身の伸展動作、4.姿勢の安定化動作の4つの動作に分解して検討している。
最初の動作である、1.上体の屈伸動作では、手すりを掴んで、手すりを引っ張ってベッドサイドに座る動作になる。この時は、前後方向に大きな力(図2のF2)が働くことになる。
2.の離床動作では、足に体重をのせながら、腰を浮かせる動作になり、手すりに寄りかかりながら身体を押し上げる動作になるので、図2のF1が大きくなる。この状態では、しっかり足に体重が乗り切らず、状態も屈伸の途中なので姿勢としては不安定で、各種の筋力のバランスが必要である。
3.の全身の伸展では、体重が足に乗り、体を垂直に起き上がらせる動作である。この動作では身体を押し上げる動作になるので、図2のF1が大きくなる。
4.の姿勢の安定化では、直立状態になるが、前後にふらつくことがあると、前後方向の検出力が大きくなる。直立した状態を保つので、各種の筋を使用する必要がある。
FIG. 7 schematically describes the acquisition of the standing motion according to the present invention.
As described above, the standing up motion from the bed is examined by breaking it down into four motions: 1. flexion and extension of the upper body, 2. getting out of bed, 3. extension of the whole body, and 4. stabilization of posture. ..
In the first movement, 1. Bending and stretching movement of the upper body, the movement is to grab the handrail, pull the handrail, and sit on the bedside. At this time, a large force (F2 in FIG. 2) acts in the front-rear direction.
In the action of getting out of bed in 2., the action of lifting the waist while putting the weight on the legs is performed, and the action of pushing up the body while leaning against the handrail is performed, so that F1 in FIG. 2 becomes large. In this state, the weight cannot be firmly overcome on the legs, and the state is in the middle of bending and stretching, so the posture is unstable and various muscle strengths need to be balanced.
3. 3. In the extension of the whole body, the weight is put on the legs and the body is raised vertically. In this movement, the body is pushed up, so that F1 in FIG. 2 becomes large.
4. When the posture is stabilized, it becomes an upright state, but if it staggers back and forth, the detection force in the front and back direction becomes large. It is necessary to use various muscles to keep it upright.

この4動作において、手すりに働く力は、上体の前屈1と姿勢の安定化4で水平の力(主に前後方向)が大きくなり、離床動作2と全身の伸展3では垂直の力(上下の力)が大きくなる。
筋シナジーでは、それぞれの動作で各種の筋を使いこなして動作する必要がある。筋肉の付き具合や筋肉の活用度合いなどの違いから個々人の個性が現れるので、その個性を把握して、経時変化を取得することにより、変化を検知し、分析して評価することができる。
本発明では、これらの動作分析と経過観察によって、高齢者等の被験者の筋力や筋バランスの変化を分析して評価して情報を提供する。さらには、トレーニングのアドバイスや介護業務のアドバイスを行う。
In these four movements, the force acting on the handrail increases the horizontal force (mainly in the front-back direction) due to the forward bending 1 of the upper body and the stabilization 4 of the posture, and the vertical force (mainly in the front-back direction) in the getting-out movement 2 and the extension 3 of the whole body. Vertical force) increases.
In muscle synergy, it is necessary to master various muscles in each movement. Since the individuality of each individual appears from the difference in the degree of muscle attachment and the degree of muscle utilization, it is possible to detect, analyze and evaluate the change by grasping the individuality and acquiring the change with time.
In the present invention, changes in muscle strength and muscle balance of subjects such as the elderly are analyzed and evaluated by these motion analyzes and follow-ups to provide information. In addition, we provide training advice and nursing care advice.

<起立動作と運動能力>
図8に起立動作と運動能力を説明する。被験者Mが起立補助型スマート手すり装置10の手すり部1を掴んで立ち上がろうとしている状態を模示 している。起立補助型スマート手すり装置10に装着してある各センサの検知データから次の被験者の姿勢や運動能力を推定する。
(a)手すり・底板に取り付けられたひずみゲージから重心位置・回転中心を推定。
(b)手すり・底板に取り付けられたひずみゲージの計測データと人の運動学モデルから姿勢を推定する。
(c)手すりを引く力、重心の変移等から運動能力の変化を推定。
(d)運動能力の低下の兆候を感知したら運動するように警告を発する。
(e)姿勢の変化から,筋力が低下している部位を特定し,適切な運動をアドバイスする。
<Standing motion and athletic ability>
FIG. 8 illustrates the standing motion and the athletic ability. It illustrates a state in which subject M is about to stand up by grasping the handrail portion 1 of the standing assist type smart handrail device 10. The posture and athletic ability of the next subject are estimated from the detection data of each sensor attached to the standing assist type smart handrail device 10.
(A) Estimate the position of the center of gravity and the center of rotation from the strain gauge attached to the handrail / bottom plate.
(B) The posture is estimated from the measurement data of the strain gauge attached to the handrail / bottom plate and the human kinematics model.
(C) Estimate the change in athletic ability from the force of pulling the handrail, the change of the center of gravity, etc.
(D) Warn to exercise when it senses signs of decreased athletic performance.
(E) From the change in posture, identify the part where muscle strength is weakened and give advice on appropriate exercise.

<転倒を推定>
起立補助型スマート手すり装置10では、転倒などの異常事態を検知することができる。図9を用いて転倒を推定する説明を行う。
(a)荷重の時間変化から、後ろ転倒を推定することが可能である。後ろ側に転倒した被験者M1の場合、底板51に乗っていた体重が、転倒によって急減するので、ひずみゲージ61の計測値の変化で判定することが可能となる。また、側倒も同様である。
(b)前のめりに転倒した被験者M2は、底板51にも体重が残るが、手すり部1にも体重が乗ることになるので、荷重センサ2で検知される値が大きくなり、底板のひずみゲージ61と荷重センサ2に荷重が分布することになるので前側に転倒したことが推定できる。
(c)転倒を検知したら家族などにメール・Twitterなどでメッセージを発信して転倒を知らせたり,Skypeを起動し遠隔地にいる家族との音声通話を起動したりすることも可能となる。
<Estimate a fall>
The standing assist type smart handrail device 10 can detect an abnormal situation such as a fall. The fall estimation will be described with reference to FIG.
(A) It is possible to estimate the backward fall from the time change of the load. In the case of the subject M1 who has fallen to the rear side, the weight on the bottom plate 51 is suddenly reduced by the fall, so that it is possible to judge by the change of the measured value of the strain gauge 61. The same applies to sideways.
(B) The subject M2 who has fallen forward leans forward, and the weight remains on the bottom plate 51, but the weight is also carried on the handrail portion 1, so that the value detected by the load sensor 2 becomes large, and the strain gauge 61 on the bottom plate becomes large. Since the load is distributed to the load sensor 2, it can be estimated that the load sensor 2 has fallen to the front side.
(C) When a fall is detected, it is possible to send a message to family members by e-mail, Twitter, etc. to notify them of the fall, or to start Skype and start a voice call with a family member in a remote place.

以上、本発明の起立動作観察・分析手法について説明した。この手法を用いた起立動作観察・分析システム20を図10に示す。
起立動作観察・分析システム20は、例えば、起立補助型スマート手すり装置10、送信端末81、サーバ(クラウド)8、分析等アプリ82、端末83、ディスプレイ84などで構成される。
起立補助型スマート手すり装置10で取得されたデータは送信端末81を経由して、サーバ8に送られる。サーバ機能はクラウドに置くこともできる。サーバ8では、受信したデータを保存用に加工して、データベースに保存する。蓄積されたデータに分析ソフト等のアプリ82を適用して、家族や施設などに設置されている端末83に送信し、ディスプレイ84等に表示する。
端末83の利用者は、ディスプレイの表示をみて、高齢者の変化を読み取って、必要な対応をとることとなる。
The standing motion observation / analysis method of the present invention has been described above. FIG. 10 shows a standing motion observation / analysis system 20 using this method.
The standing motion observation / analysis system 20 is composed of, for example, a standing assist type smart handrail device 10, a transmitting terminal 81, a server (cloud) 8, an analysis application 82, a terminal 83, a display 84, and the like.
The data acquired by the standing assist type smart handrail device 10 is sent to the server 8 via the transmitting terminal 81. The server function can also be placed in the cloud. The server 8 processes the received data for storage and stores it in the database. An application 82 such as analysis software is applied to the accumulated data, transmitted to a terminal 83 installed in a family or facility, and displayed on a display 84 or the like.
The user of the terminal 83 looks at the display and reads the changes of the elderly and takes necessary measures.

起立補助型スマート手すり装置10で計測されたデータの送信フローを図11に示す。
起立補助型スマート手すり装置10には、ロードセル4台と荷重センサが搭載されている。
ステップ101:初期化
初期化では、主に以下の処理が実行される。
(ア) シリアルポートのオープン:シリアルポートは、荷重センサ内のマイコンとの通信を行うため、通信速度、データ形式(ビット数、パリティの有無、ストップビット数)などの設定を行う。
(イ) I/O ポート機能設定:ひずみゲージアンプに使用するGPIO 機能の入出力を設定する。具体的には、データ線(HX_DATx)は入力、クロック線(HX_CLKx)は出力に設定される。
(ウ) 荷重センサの初期化:あらかじめ設定した回数A/D変換を行い、オフセット値を決定する。
(エ) ひずみゲージの初期化:最初に、データ線の状態を監視せずに、25クロックを送り、アンプ内のゲインを128倍に設定する。あらかじめ設定した回数A/D変換を行い、オフセット値を決定する。

ステップ102: センサ読み込み
以下の処理を実行する。
(ア) 現在値として格納しているデータを過去値として別変数に格納する。
(イ) 現在時刻を取得し時刻データ変数に格納する。
(ウ) 荷重センサ・ゲージアンプからデジタルデータを読み込み現在値の変数に格納する。

ステップ103: センサ値比較
過去値と現在値の比較を実施し、変化の有無を確認する。値の変化がない場合は、センサ読み込みが再度実行される。変化がある場合は、次の処理を実行する。

ステップ104: データ成形
サーバに送るために、時刻データ変数、荷重センサ・ゲージアンプのA/D変換値から送信データ列を生成する。

ステップ105: データ送信
データをサーバに送信する。送信プロトコルには、MQTT をベースとしたものが採用されている。

ステップ106: 送信正常終了
データの送信が正常に終了したことを確認したら、センサ読み込みに処理を戻す。異常終了が感知された場合は、例外処理を実施する。

ステップ107: 通信異常対応
データ送信が失敗した場合、再送処理を実行する。一定回数送信に失敗した場合、ログの異常終了をログに出力し、プログラムを終了する。
FIG. 11 shows a transmission flow of data measured by the standing assist type smart handrail device 10.
The standing assist type smart handrail device 10 is equipped with four load cells and a load sensor.
Step 101: Initialization In the initialization, the following processes are mainly executed.
(A) Opening the serial port: Since the serial port communicates with the microcomputer in the load sensor, the communication speed, data format (number of bits, presence / absence of parity, number of stop bits), etc. are set.
(B) I / O port function setting: Set the input / output of the GPIO function used for the strain gauge amplifier. Specifically, the data line (HX_DATx) is set to the input, and the clock line (HX_CLKx) is set to the output.
(C) Initialization of load sensor: Perform A / D conversion a preset number of times to determine the offset value.
(D) Initialization of strain gauge: First, 25 clocks are sent and the gain in the amplifier is set to 128 times without monitoring the state of the data line. Perform A / D conversion a preset number of times to determine the offset value.

Step 102: Read sensor The following process is executed.
(A) Store the data stored as the current value in another variable as the past value.
(B) Acquire the current time and store it in the time data variable.
(C) Read digital data from the load sensor / gauge amplifier and store it in the variable of the current value.

Step 103: Sensor value comparison The past value and the current value are compared, and the presence or absence of change is confirmed. If there is no change in the value, the sensor read is executed again. If there is a change, perform the following processing.

Step 104: Generate a transmission data string from time data variables and A / D conversion values of the load sensor / gauge amplifier for sending to the data shaping server.

Step 105: Data transmission Data is transmitted to the server. The transmission protocol is based on MQTT.

Step 106: Normal end of transmission After confirming that the transmission of data has been completed normally, the process returns to sensor reading. If an abnormal termination is detected, exception handling is performed.

Step 107: If the communication error response data transmission fails, the retransmission process is executed. If transmission fails a certain number of times, the abnormal termination of the log is output to the log and the program is terminated.

<起立動作分析・支援システム>
本発明は、起立補助型スマート手すり装置10とその計測データを蓄積し、分析するCPUとディスプレイをセットにして、利用者が居住する住宅で利用することもできる他、本発明では、さらに通信ネットワークを利用した各種施設等と連携した起立動作・分析・支援システム30を構成する。図12に起立動作分析・支援システム30を形成するネットワークシステム30Aを示す。
ネットワークシステム30Aは、インターネットなどの通信ネットワーク75に、起立補助型スマート手すり装置端末71(「発信器)(以下「手すり端末」)、起立補助型スマート手すりの利用者端末72(在宅、サ高住などの高齢者等)、支援施設端末73(病院、介護施設等)、後見者端末74(家族等)、サーバ8(クラウド)、提携施設端末76などがつながっている。
この起立動作・分析・支援システム30を形成するネットワークシステム30Aは、図10に示す起立動作観察・分析システム20の端末83を各種の関係者の端末をネットワークでつないで、有機的なサービスができるようにしたシステムである。多数の手すり端末71と病院や介護施設、家族などの後見者などとつながって、緊急連絡や必要な介護サービスを提供しようとするものである。さらに、リハビリやフィットネス、レストランなど生活の維持、向上となる各種の施設ともつながり、高齢者等の社会性の維持、向上をはかることができるシステムである。
<Standing motion analysis / support system>
The present invention can be used in a house where a user lives by combining a standing assist type smart handrail device 10 and a CPU and a display for accumulating and analyzing measurement data thereof as a set. The standing operation / analysis / support system 30 is configured in cooperation with various facilities and the like using the above. FIG. 12 shows a network system 30A forming the standing motion analysis / support system 30.
The network system 30A is connected to a communication network 75 such as the Internet, a standing assist type smart handrail device terminal 71 (“transmitter” (hereinafter, “handrail terminal”), and a standing assist type smart handrail user terminal 72 (at home, server high residence). (Elderly people, etc.), support facility terminals 73 (hospitals, nursing homes, etc.), guardian terminals 74 (family, etc.), servers 8 (cloud), affiliated facility terminals 76, etc. are connected.
The network system 30A forming the standing motion / analysis / support system 30 can provide an organic service by connecting the terminals 83 of the standing motion observation / analysis system 20 shown in FIG. 10 to the terminals of various related parties via a network. It is a system like this. It is intended to provide emergency contact and necessary long-term care services by connecting a large number of handrail terminals 71 with guardians of hospitals, long-term care facilities, and family members. Furthermore, it is a system that can maintain and improve the sociality of the elderly, etc. by connecting to various facilities that maintain and improve their lives, such as rehabilitation, fitness, and restaurants.

この起立動作・分析・支援システム30を活用した支援事業例を図13に示す。
この図では、起立補助型スマート手すり装置10を利用する高齢者は自宅のほか介護施設などにもいる設定となっている。
手すり端末71で計測された情報はクラウド(サーバ)8に送られ、起立動作を分析し評価するアプリ82を用いて分析して評価した情報を家族等端末74や病院や介護施設等端末73が入手することとなる。さらに、保険、レストラン、トレーニングジム、ドラッグストア、福祉機器レンタルなどの各種の施設や設備と家族などが提携サービス契約を結ぶことにより、各種のサービスが提供できるようになる。
FIG. 13 shows an example of a support project utilizing the standing motion / analysis / support system 30.
In this figure, the elderly people who use the standing assist type smart handrail device 10 are set to be in a nursing care facility as well as at home.
The information measured by the handrail terminal 71 is sent to the cloud (server) 8, and the information analyzed and evaluated using the application 82 that analyzes and evaluates the standing motion is analyzed and evaluated by the family terminal 74 and the hospital or nursing facility terminal 73. You will get it. Furthermore, various services can be provided by concluding a partnership service contract with various facilities and equipment such as insurance, restaurants, training gyms, drug stores, and welfare equipment rentals.

分析・評価及び各種サービスに関する表示の例を図14に示す。
高齢者等の利用者端末72は日常的に家族等端末74と連絡がとれ、高齢者団体や介護施設のサービス案内、提携しているストアなどのサービス案内を受けることができる。
一方、起立補助型スマート手すり装置10から得られたデータは、当日データ85、短期分析結果86、長期分析結果87のような形で出力される。
当日データ85によれば、その日の立ち上がり回数などが把握でき、多ければ、不自由なく起立でき、その回数が減ってくれば、体力が弱っているなどと推測できるようになる。短期分析結果86では、短期間の体調の変化が観察され、長期分析結果87では、体調変化のトレンドが把握でき、対策の計画に役立てることができる。
FIG. 14 shows an example of analysis / evaluation and display related to various services.
The user terminal 72 for the elderly and the like can be in contact with the terminal 74 for the family and the like on a daily basis, and can receive service information for elderly groups and nursing care facilities, and service information for affiliated stores.
On the other hand, the data obtained from the standing assist type smart handrail device 10 is output in the form of the day data 85, the short-term analysis result 86, and the long-term analysis result 87.
According to the data 85 on the day, it is possible to grasp the number of times of standing up on that day, and if there are many, it is possible to stand up without any inconvenience, and if the number of times decreases, it can be inferred that the physical strength is weakened. In the short-term analysis result 86, a short-term change in physical condition is observed, and in the long-term analysis result 87, the trend of the physical condition change can be grasped, which can be useful for planning countermeasures.

10:起立補助型スマート手すり装置
20:起立動作観察・分析システム
30:起立動作・分析・支援システム

1:手すり部
11:水平バー
2、3:起立動作検知センサ
2:荷重センサ
21:感圧性導電性ゴム電極
22:くし形電極
23:マトリックス電極
24:把持箇所
25:タッチセンサコントローラ
29:データ発信機

3:荷重方向センサ
31:上下方向センサ
32:前後方向センサ
33:左右方向センサ
34:ロードセル型センサ
35:ゲージアンプ
4:起立動作分析・評価装置

51:底板
52:支柱
53:中間バー

6:体重センサ
61:ひずみゲージ

71:起立補助型スマート手すり装置端末(手すり端末)
72:手すりの利用者端末
73:支援施設端末(病院、介護施設等)
74:後見者端末(家族等)
75:通信ネットワーク
76:提携施設

8:サーバ(クラウド)
81:送信端末
82:分析等アプリ
83:端末
84:ディスプレイ
85:当日データ
86:短期分析結果
87:長期分析結果
10: Standing assist type smart handrail device 20: Standing motion observation / analysis system 30: Standing motion / analysis / support system

1: Handrail 11: Horizontal bars 2, 3: Standing motion detection sensor 2: Load sensor 21: Pressure-sensitive conductive rubber electrode 22: Comb electrode 23: Matrix electrode 24: Gripping point 25: Touch sensor controller 29: Data transmission Machine

3: Load direction sensor 31: Vertical direction sensor 32: Front-back direction sensor 33: Left-right direction sensor 34: Load cell type sensor 35: Gauge amplifier 4: Standing motion analysis / evaluation device

51: Bottom plate 52: Support 53: Intermediate bar

6: Weight sensor 61: Strain gauge

71: Standing assist type smart handrail device terminal (handrail terminal)
72: Handrail user terminal 73: Support facility terminal (hospital, long-term care facility, etc.)
74: Guardian terminal (family, etc.)
75: Communication network 76: Affiliated facilities

8: Server (cloud)
81: Transmission terminal 82: Analysis application 83: Terminal 84: Display 85: Same-day data 86: Short-term analysis result 87: Long-term analysis result

Claims (6)

起立動作検知センサとデータ発信機を装着した起立補助型スマート手すり装置。 A standing assist type smart handrail device equipped with a standing motion detection sensor and a data transmitter. 起立動作検知センサを備えた手すり部と、起立動作分析・評価装置と、を備え、
起立動作検知センサは、手すり部を把持した時に加わる荷重を検知する、荷重センサと荷重(把持力)の方向を検知する荷重方向センサであり、
起立動作分析・評価装置は、各検知センサで検知されたデータに基づいて、利用者の起立動作を分析し、評価することを特徴とする起立補助型スマート手すり装置。
It is equipped with a handrail part equipped with a standing motion detection sensor and a standing motion analysis / evaluation device.
The standing motion detection sensor is a load sensor that detects the load applied when the handrail is gripped, and a load direction sensor that detects the direction of the load (grip force).
The standing motion analysis / evaluation device is a standing assist type smart handrail device characterized by analyzing and evaluating the standing motion of a user based on the data detected by each detection sensor.
荷重センサは、手すり部の水平バーに取り付けられた感圧導電性ゴムとマトリックス電極で構成された把持位置を感知する荷重センサであり、
荷重方向センサは、手すりに加わる上下、前後、左右の3方向のそれぞれの力を計測するロードセル型センサであることを特徴とする請求項1記載の起立補助型スマート手すり装置。
The load sensor is a load sensor that detects the gripping position composed of pressure-sensitive conductive rubber and matrix electrodes attached to the horizontal bar of the handrail.
The standing assist type smart handrail device according to claim 1, wherein the load direction sensor is a load cell type sensor that measures the force applied to the handrail in each of the three directions of up / down, front / back, and left / right.
起立補助型スマート手すり装置は、底板と、該底板に立設された支柱と、該支柱に取り付けられた手すり部とを有し、
底板には、体重センサが一体に設けられており、体重センサはメッシュ状に配置された底板にひずみゲージが設けられており、
底板ひずみゲージの検知データに基づいて、重心位置と回転中心を求めて、起立動作を分析し、評価する要素の一つとすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の起立補助型スマート手すり装置。
The standing assist type smart handrail device has a bottom plate, a support column erected on the bottom plate, and a handrail portion attached to the support column.
A weight sensor is integrally provided on the bottom plate, and the weight sensor is provided with a strain gauge on the bottom plate arranged in a mesh shape.
The standing assist according to any one of claims 1 to 3, wherein the position of the center of gravity and the center of rotation are obtained based on the detection data of the bottom plate strain gauge, and the standing motion is analyzed and used as one of the elements to be evaluated. Type smart handrail device.
請求項1〜4のいずれかに記載された起立補助型スマート手すり装置から得られる把持検知データをデータベースに保管し、時系列に利用者の起立動作を分析して、利用者の生活自立度を評価することを特徴とする起立動作観察・分析システム。 The grip detection data obtained from the standing assist type smart handrail device according to any one of claims 1 to 4 is stored in a database, and the standing motion of the user is analyzed in chronological order to determine the degree of independence of the user's life. An upright motion observation / analysis system characterized by evaluation. 請求項1〜4のいずれかに記載された起立補助型スマート手すり装置端末、手すりの利用者端末、支援施設端末、後見者端末、サーバを通信ネットワークにつないだ起立動作分析・支援システムであって、
手すり装置端末は、把持データをサーバに送り、
サーバは、把持データを蓄積し、把持検知データに基づいて利用者の生活自立度を評価し、その評価を後見者端末、支援施設端末、利用者端末へ送付することを特徴とする、起立動作分析・支援システム。
The standing operation analysis / support system in which the standing assist type smart handrail device terminal, the handrail user terminal, the support facility terminal, the guardian terminal, and the server are connected to the communication network according to any one of claims 1 to 4. ,
The handrail device terminal sends the gripping data to the server and
The server accumulates gripping data, evaluates the degree of independence of the user's life based on the gripping detection data, and sends the evaluation to the guardian terminal, the support facility terminal, and the user terminal. Analysis / support system.
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