JP3214206U

JP3214206U - 発電機能及びｇｐｓ機能付き杖

Info

Publication number: JP3214206U
Application number: JP2017004695U
Authority: JP
Inventors: 秀憲大西
Original assignee: 株式会社テクノスジャパン
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2027-10-16

Abstract

【課題】自己発電機能を有し、杖の現在位置情報を携帯端末に提供する機能、及び杖の携行者に異常が発生したと判断した場合に、携帯端末に警報を送信する機能を有する杖を提供する。【解決手段】石突き棒で地面を押圧することで発電する自己発電手段８と、発電された電力を蓄電する蓄電手段５と、移動体通信回路３及びＧＰＳ回路２と、３次元加速度センサ７と、制御回路６とを含んで構成されている発電機能及びＧＰＳ機能付き杖１である。自己発電手段は、螺旋状コイルと棒状磁石を備え、石突き部１３が地面を押圧する度に、螺旋状コイルの中空部を棒状磁石が上下動することで、螺旋状コイルに電力が発生する誘導発電方式であり、棒状磁石の上下動を増大させる運動拡大機構９が設けられている。【選択図】図１

Description

本考案は、自己発電機能を有しており、杖の現在位置情報を介護者等の携帯端末に提供する機能、及び杖の携行者に異常が発生したと判断した場合に、前記介護者等の携帯端末に警報を送信する機能を有する杖に関する。

従来、杖の位置を常時監視して、杖の使用者の現在位置を常時簡単に判定することで、捜索者の現場への到着を手助けできるＧＰＳ機能を有した杖が開示されている(特許文献1参照。)。また、杖が振られたとき叉は押されたときに電気を発生する発電装置を備えた杖（特許文献２参照。）や、電気二重層キャパシタを内蔵させて構成することにより、急速充電機能を持たせた杖であって、該杖に、スタンド型の充電アダプタが付属している急速充電型外出用ステッキが開示されている（特許文献３参照。）。

特開２００７−１６７４７３号公報特開２００７−０００２６１号公報特開２００６−１９８３７０号公報

特許文献１に開示された杖はＧＰＳ機能を有しているが、乾電池を使用しているので、杖の使用中に電池切れによりＧＰＳ機能が使えなくなるという問題があった。また、特許文献２及び３に開示の杖は、電磁誘導方式等による発電機能を有しており、杖の石突きで地面を１回押圧する度に、コイル内を磁性体が上下に１往復するように構成されている。しかしながら、高齢者や身体障害者は歩行速度が遅く、杖の石突きで地面を押圧する回数が少ないので、十分な発電力を得ることができないという問題があった。

本考案は、前記課題を解決するために成されたものであり、効率的な発電機能を有したＧＰＳ機能付き杖を提供することを目的としている。

本考案の請求項１に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖は、杖の中空軸部に内設されており、石突き部で地面を押圧することにより発電する自己発電手段と、該自己発電手段で発電された電力を蓄電する蓄電手段と、前記電力により制御される移動体通信回路及びＧＰＳ回路と、３次元加速度センサと、前記各手段及び回路を制御する制御回路とを含んで構成されている。

本考案の請求項２に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖は、自己発電手段は、螺旋状コイルと棒状の磁石体を備え、前記杖の石突き部が地面を押圧する度に、前記螺旋状コイルの中空部を前記棒状の磁石体が上下動することで、前記螺旋状コイルに電力が発生する誘導発電方式であり、前記棒状の磁石体の上下動を増大させる、運動拡大機構が設けられている。

本考案の請求項３に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖は、蓄電手段は充電回路に接続された蓄電池であり、前記自己発電手段で発電した電力を蓄電する。

本考案の請求項４に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖は、移動体通信手段及びＧＰＳ手段は、杖の現在位置情報を介護者等の携帯端末に常時提供する機能、及び杖の動作を３次元加速度センサで計測し、前記杖の動作がなくなった時間が閾値を超えたときに、前記杖の携行者に異常が発生したと判断して、前記介護者等の携帯端末に警報を送信する機能を有している。

本考案の請求項５に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖は、杖立て兼用のスタンド型充電器が付属している。

本考案の杖は、ＧＰＳモジュールと移動体通信モジュールを有しているので、杖の現在位置を予め登録した可搬型又は固定型の端末から、杖の使用者の現在位置を常時確認することができる。また、杖の動きを３次元加速度センサで計測し、前記杖の動作がなくなった時間が閾値を超えたときに、前記杖の携行者に異常が発生したと判断して、前記介護者等の携帯端末に警報を送信することができる。これにより、杖携行者の居場所確認、早期発見が可能となる
本考案の杖は、石突き部が地面に当接叉は押圧する度に、螺旋状コイルの中空部を棒状の磁石体が上下動することで、螺旋状コイルに電力が発生する誘導発電方式を有しているので、杖の使用中に蓄電池が電池切れすることがない。また、螺旋状コイルの中空部を棒状の磁石体が上下動する回数及び振幅を増大させる運動拡大機構が設けられているので、より短時間で充電することができ、蓄電池が電池切れすることがない。
本考案の杖は、杖立て兼用のスタンド型充電器が付属しているので、該杖立て兼用のスタンド型充電器に杖を挿入しておけば、蓄電池に充電することができる。これにより、電池切れの不安なく、安心して携行することができる。

本考案に係る杖の正面図である。本考案に係る杖のブロック図である。本考案の発電部の原理を示したものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。本考案に係る運動拡大機構の実施形態の一例を示す説明図である本考案に係る運動拡大機構の他の実施形態を示す説明図である本考案に係る運動拡大機構の他の実施形態を示す説明図である本考案に係る杖立て兼用のスタンド型充電器を示す断面図である。

以下、本考案の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお。同一部材は同一符号を付与している。
図１において、杖１は、木、炭素繊維、アルミニウム、チタン、スチール等が用いられている。杖１は使用者が握り締めて保持する把持部１１と、該把持部１１から下方に延伸した中空軸部１２より構成されており、該中空軸部１２の下端には石付き１３が設けられている。前記把持部１１は、使用者が手で握り易いように曲線形状としているが、各指が当接する下側部分を凹凸形状としてもよい。

中空軸部１２には、把持部１１側から石突き１３に向かって、ＧＰＳモジュール２、移動体通信モジュール３、蓄電池４、充電回路５、制御回路６、３次元加速度センサ７、発電部８、運動拡大機構９が内蔵されている。

図２において、ＧＰＳモジュール２（位置検出手段）とは、地球規模・測位システム（グローバル・ポジショニング・システム）であり、複数の衛星からの電波を受信アンテナ（図示しない）で受信して現在位置を測位し、杖１の現在位置を移動体通信モジュール３により基地局に無線通信することで、杖１の携行者の現在位置を知ることができる。

移動体通信モジュール３は、ＳＩＭカード３１を含んでおり、ＧＰＳモジュール２で得た杖１の現在位置を付属の送信アンテナ３２から送信するものであり、予め登録した可搬型又は固定型の端末から、杖１の携行者の現在位置を常時確認することができる。

３次元加速度センサ７は、略直径１ｍｍ×長さ２〜３ｍｍのセンサであり、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸をもち、杖１の動きをデータとして検知することができる。本考案の杖１では、何らかのアクシデントで杖１の動作が停止した時間が閾値を超えた時に、予め登録した可搬型又は固定型の端末にアラーム信号で知らせるものである。前記閾値は、１０分以下が好ましく、より好ましくは３〜５分である。なお、閾値は最大９０分まで設定変更が可能である。なお、図示しないが、ブザー叉はスピーカを設けて警告音を出力させるようにし、杖１の周囲の人に異常を報知するようにしてもよい。

蓄電池４はリチウムイオン電池であり、発電部８または図７に示す杖立て兼用のスタンド型充電器４１で充電された電力は、充電回路５を介して蓄電池４に蓄電される。前記蓄電池４は、蓄電された電力を、各モジュール及び各回路に供給する。制御回路６は、前記各モジュール及び各回路を制御するためのものである。

図３において、中空軸部の内部周面に螺旋状に巻き付けられたコイルＣと、該コイルＣの内側を軸方向に移動可能に挿入された棒状の磁石体Ｍが設けられている。杖の石突きが地面に当接叉は押圧すると、前記磁石体Ｍが前記コイルＣ内を上下動する。これによりコイル端子に交流の起電力が発生する。この起電力を直流に整流して蓄電池に蓄電する。

図４〜図６は、発電部８の磁石体Ｍの上下動回数、及び上下動振幅を増加させるための運動拡大機構９，９ａ、９ｂであり、杖１の中空軸部１２に装着されている。

図４において、中空軸部１２の下端部に運動拡大機構９が設けられている。該運動拡大機構９は、石突き棒体９１、ピニオン９２、押し棒９３及び伸縮バネ９４を含んで構成されている。石突き棒体９１は、石突き棒９９とラック１００が一体的に形成されている。該石突き棒体９１は杖１の中空軸部１２の内面に固設された円板９５の中心孔に遊嵌されて立設している。石突き棒体９１には、その下部と円板９５の間にバネ９６が外嵌されており、該バネ９６の下端面は石突き棒９９に固設されている。

ピニオン９２は、前記ラック１００と常時噛合状態であり、中空軸部１２の内面に架設した支持軸（図示しない）に軸支されている。ピニオン９２の上部には該ピニオン９２の歯の外周面で支持された押し棒９３が設けられている、該押し棒９３の上端には、振幅バネ９４を上下に摺動する円板９３ａが固設されている。

前記円板９３ａの上部には、前記石突き棒体９１の上下動を増幅させる伸縮バネ９４が設置されており、該伸縮バネ９４が、磁石体Ｍを上下動させるように構成されている。

このように構成された運動拡大機構９について、図４を参照しながら、その作動手順を説明する。携行者が歩行時等に杖１の石突き棒９９を地面に当接叉は押圧すると、石突き棒９９が石突き１３底面まで押し上げられ、該杖１が地面から離れると、前記杖１の石突き棒９９はバネ９６の反発力により石突き１３の底面から押し出される。これを繰り返すことにより、石突き棒体９１が上下動するため、ラック１００と常時噛合状態にあるピニオン９２が正転逆転を繰り返す。
これにより、該ピニオン９２の歯の外周面で支持されている押し棒９３が、歯先と歯面の間を往復して上下動を繰り返えす。該押し棒９３の上下動に連動して、伸縮バネ９４が大きく振幅を繰り返して磁石体Ｍが連続的にコイルＣ内を上下動し、これにより起電力が発生する。

図５において、中空軸部１２の下端部に運動拡大機構９ａが設けられている。該運動拡大機構９ａは、石突き棒体９１、Ｌ形レバー９７及び伸縮バネ９４を含んで構成されている。石突き棒体９１は、石突き棒９９とラック１００が一体的に形成されている。該石突き棒体９１は、杖１の中空軸部１２の内面に固設された円板９５の中心孔に遊嵌されて立設している。該石突き棒９９は、その下部と円板９５の間にバネ９６が外嵌されており、該バネ９６の下端面は石突き棒９９に固設されている。

Ｌ形レバー９７は、支持軸（図示しない）を支点として短尺部９７ａと長尺部９７ｂが９０度以上の角度で一体的に形成されている。また、短尺部：長尺部の長さ比率は１：２.５〜１：３.５が好ましく、より好ましくは１：３である。
前記Ｌ形レバー９７は、前記ラック１００と常時噛合状態で中空軸部１２の内面に架設した前記支持軸に軸支されており、前記Ｌ形レバー９７の上部には伸縮バネ９４を上下に摺動する円板９３ａが設けられている。

このように構成された運動拡大機構９ａについて、図５を参照しながら、その作動手順を説明する。携行者が歩行時等に杖１の石突き棒９９を地面に当接叉は押圧すると、該石突き棒９９が石突き１３の底面まで押し上げられる。該杖１が地面から離れると、前記杖１の石突き棒９９はバネ９６の反発力により石突き１３の底面から押し出される。これを繰り返すことで、石突き棒体９１が上下動するため、ラック１００に係止されているＬ形レバー９７の短尺側９７ａ及び長尺側９７ｂが円弧を描くように上下動を繰り返す。ここで、短尺側９７ａの動作角度よりも長尺側９７ｂの動作角度が大きくなるように形成されている。
これにより、該Ｌ形レバー９７の上下動に連動して、伸縮バネ９４が大きく振幅を繰り返して磁石体Ｍが連続的にコイルＣ内を上下動し、これにより起電力が発生する。

図６において、中空軸部１２の下端部に運動拡大機構９ｂが設けられている。該運動拡大機構９ｂは、石突き棒体９１、直線レバー９８及び伸縮バネ９４を含んで構成されている。石突き棒体９１は、石突き棒９９とラック１００が一体的に形成されている。該石突き棒体９１は杖１の中空軸部１２の内面に固設された円板９５の中心孔に遊嵌されて立設している。石突き棒９９には、その下部と円板９５の間にバネ９６が外嵌されており、該バネ９６の下端面は石突き棒９１に固設されている。

直線レバー９８は、支持軸（図示しない）を支点として短尺部９８ａと長尺部９８ｂが一体的に形成されている。また、短尺部：長尺部の長さ比率は１:２.５〜１:３.５が好ましく、より好ましくは１:３である
直線レバー９８は、前記ラック１００と常時噛合状態で、中空軸部１２の内面に設置した円板９３ａを支持している。

このように構成された運動拡大機構９ｂについて、図６を参照しながら、その作動手順を説明する。携行者が歩行時等に杖１の石突き棒９９を地面に当接叉は押圧すると、該石突き棒９９が石突き１３の底面まで押し上げられる。該杖１が地面から離れると、前記杖１の石突き棒９９はバネ９６の反発力により石突き１３の底面から押し出される。これを繰り返すことで、石突き棒体９１が上下動するため、ラック１００と常時噛合状態で設置されている直線レバー９８の短尺側９８ａ及び長尺側９８ｂが円弧を描くように上下動を繰り返す。ここで、短尺側９８ａの動作角度よりも長尺側９８ｂの動作角度が大きくなるように形成されている。
これにより、該直線レバー９８の上下動に連動して、伸縮バネ９４が大きく振幅を繰り返して磁石体Ｍが連続的にコイルＣ内を上下動し、これにより起電力が発生する。

図７において、杖立て兼用のスタンド型充電器４１は、杖１を立てて収納可能な円筒部４２と、該円筒部４２を自立させる台座４３と、電磁結合により杖１に設けられた蓄電池４を充電する送電コイル４４と、ＡＣ電源コード４６より構成されている。
前記円筒部４２は、杖１を挿入した時に、把持部１１が円筒部４２の上端より露出するように形成されている。また、円筒部４２の底部には、石突き棒９９の先端を挿入可能な凹部４７が形成されており、該凹部４７の外周部に送電コイル４４が設置されている。該送電コイル４４の端子にはＡＣ電源コード４６が接続されており、その先端には家庭用電源コンセントに挿入するプラグ４８が接続されている。
一方、杖１の下端に設けられた石突き１３には、前記送電コイル４４と対向する位置に受電コイル４５が設けられている。これにより、ＡＣ電源コンセントがある屋内、例えば、玄関に杖立て兼用のスタンド型充電器４１を設置しておけば、前記杖１を杖立て兼用のスタンド型充電器４１に挿入するだけで、充電することができる。

本考案は、上記のように構成されているので、老人や身体不自由者だけでなく、杖を必要とする人々が広く利用することができる。

１杖
１１把持部
１２中空軸部
１３石突き
２ＧＰＳモジュール
３移動体通信モジュール
３１ＳＩＭカード
３２送信アンテナ
４蓄電池
４１スタンド型充電器
４２円筒部
４３台座
４４送電コイル
４５受電コイル
４６ＡＣ電源アダプタ
４７凹部
４８プラグ
５充電回路
６制御回路
７３次元加速度センサ
８発電部
９，９ａ，９ｂ運動拡大機構
９１石突き棒体
９２ピニオン
９３押し棒
９３ａ円板
９４伸縮バネ
９５円板
９６バネ
９７Ｌ形レバー
９７ａ、９８ａ短尺部
９７ｂ、９８ｂ長尺部
９８直線レバー
９９石突き棒
１００ラック

Claims

杖の中空軸部に内設されており、
石突き部で地面を押圧することにより発電する自己発電手段と、
該自己発電手段で発電された電力を蓄電する蓄電手段と
前記電力により制御される移動体通信回路及びＧＰＳ回路と、
３次元加速度センサと、
前記各手段及び回路を制御する制御回路と
を含んで構成されていることを特徴とする、発電機能及びＧＰＳ機能付き杖。
前記自己発電手段は、螺旋状コイルと磁石体を備え、前記杖の石突き部が地面を押圧する度に、前記螺旋状コイルの中空部を前記磁石体が上下動することで、前記螺旋状コイルに電力が発生する誘導発電方式であり、
前記磁石体の上下動を増大させる、運動拡大機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖。
前記蓄電手段は充電回路に接続された蓄電池であり、前記自己発電手段で発電した電力を蓄電することを特徴とする請求項１叉は２に記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖。
前記移動体通信手段及びＧＰＳ手段は、杖の現在位置情報を介護者等の携帯端末に常時提供する機能、及び杖の動作を３次元加速度センサで計測し、前記杖の動作がなくなった時間が閾値を超えたときに、前記杖の携行者に異常が発生したと判断して、前記介護者等の携帯端末に警報を送信する機能を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖。
前記杖には、杖立て兼用のスタンド型充電器が付属していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の発電機能及びＧＰＳ機能付き杖。