第十四組 肌力訓練機器人+APP

創新智慧健康醫療服務創業計畫書

 

題目:銀髮族肌力訓練智慧機器人

組別:第14組

組長:405570240 醫資三 林昱彤

組員:404470479 營養四 鍾佩璇

組員:406262620 資工二 秦嘉珮

組員:406261456 資工二 施惇富

 

衛教網站

https://iris861219.wixsite.com/sarcopenia 

 

目次

壹、計畫緣起

1-1 動機

1-2 問題和需求分析

1-3 調查分析

1-4 市場分析

貳、計畫內容

2-1 解決方案

2-2 功能設計

2-3 核心技術

2-4 服務模式

Note: 位置(時間、空間)+ 上下游關聯

 

 

計畫緣起

1-1 動機

高齡化社會肌少症對健康的影響

2018年3月65歲以上高齡化的比率已超過14%,我國正式邁入高齡社會。老年人往往因器官生理功能因衰老退化,如味覺感受遲緩、咀嚼能力下降,甚至吞嚥困難,導致攝攝食量減少,進而影響營養狀況;同時,「肌少症」是老年失能的兇手,特徵是持續且全身普遍的骨骼肌重量及功能減少,伴隨可能造成失能、生活品質下降,甚至是生活無法自理以及死亡風險增加。

 

1-2 問題和需求分析

全國各縣市跌倒(落)死亡率概況

資料來源:衛生福利部統處

有文獻指出,成年人在40歲之後,肌肉質量平均每十年減少8%,70歲後流失速度加快,每十年減少15% ( Grimby G et al., 1983) 而大腿的肌力,在40歲之後,每十年下降10-15%,70歲後則是每十年下降25-40% (Kim HJ et al., 2013)。 肌少症不僅會造成年長者許多臨床預後不良,同時影響老人走路時的狀況,增加跌倒的機會,可能失去獨立自主的能力。除了肌少症所產生的問題,長者體脂肪的增加,也是罹患慢性疾病的危險因子,而此現象增加人民醫療保健系統的需求,導致醫療保健成本日趨龐大。

根據研究顯示,在台灣,年齡65歲以上罹患肌少症長者的盛行率約為3.9%~7.3% (Wu IC et al., 2014)。目前對肌少症的治療與介入以阻抗性運動加上營養補充被視為有效且有證據的方法 ( Levine  ME et al., 2016),因此,本產品以一般老人為服務對象,外骨骼機器人運作原理,是由生理感測器感測使用者髖關節與膝關節的動作變化,透過人工智慧分析與判斷啟動伺服馬達與減速機,輸出精準的動力輔助以協助使用者完成動作,配合使用者步態以保障安全性。藉由感測系統與圖像辨識給與老人個別化的營養建議與運動訓練課程。

 

1-3 調查分析

目前已有類似產品上市,以下列舉:

(1) AWN-03

 

Panasonic「AWN-03」型機械外骨骼,可為勞工朋友減輕作業時背部及腰部的負擔。只要將AWN-03穿在身上,就能有效降低15公斤的負重壓力,可大幅提昇工作效能。

三個主要特色:其一是自動輔助功能,它能夠偵測使用者的動作,當你彎腰、提起重物時,會向馬達傳遞訊號,主動提供輔助力量,降低負擔。其二,AWN-03非常易於穿戴,無須他人幫忙,可自行快速著裝。其三,它的電池續航力優秀,充滿電後能持續提供8小時作業所需的電力。

 

(2) Self-Reliance Support Robot

 松下公司(Panasonic Corporation)的機器人技術提供「更美好的生活」,輔助老年人獨立行走移動的的機械裝置,提供老年人應付日常生活所需的移動能力。

 

(3) 中國研發: 穿戴式外骨骼助力機器人

 

內部應用的技術包括,「人機協同智慧傳感控制技術」、「人體運動適應性承載機構設計技術」、「輕小高效液壓驅動技術」等核心關鍵技術,中美競爭的水準又更加逼近。

 

(4) ATOUN MODEL Y

 

日本製造商推出外骨骼讓使用者搬運重物時,減輕腰背的負擔。MODEL Y 以「人字型」設計,大幅減少外骨骼與使用者身體的接觸面積,提升通風度,即使建築、農業等需要長時間工作的使用者,使用時都不會過於悶熱。MODEL Y 內建自動偵測功能,會根據使用者的動作,提供抬起及放下等動作的輔助。使用者步行時,外骨骼也會自行關閉輔助功能,以免阻礙使用者移動。

 

1-4 市場分析

 

熱愛滑雪的玩家,每到難得的雪季,總會恨不得無時無刻都待在雪場,一不注意就可能對關節和肌肉造成負擔。為此,美國公司 Roam Robotics 正在開發一款滑雪用外骨骼「Ski Exoskeleton」,簡單的外骨骼一裝,就可以讓你滑更遠、更輕鬆。

Ski Exoskeleton 屬於下肢型外骨骼,主要支撐著膝蓋、大腿等部分,跟一般外骨骼相比,顯得較為輕量,並不會對滑雪動作造成特別的妨礙。

 

▲Ski Exoskeleton 屬於下肢型外骨骼。(影片/取自 YouTube,若遭移除請見諒)

外骨骼上的感測器和軟體能夠感測使用者的意圖,並透過位於膝蓋旁的空氣驅動器自動調節關節的扭矩,從而有效地模仿四頭肌,減輕對身體的負擔。另外,外骨骼的輔助程度、手動、自動等設定也可以透過專用 APP 進行調整。

▲可以透過專用 APP 進行調整。

舉例來說,下坡時外骨骼會瞬間分析轉彎角度和力量輸入的程度,並給予適當的支撐,以免給雙腳帶來負擔。如此一來,玩家更舒適地進行長距離的滑行,或挑戰困難的地形。

Roam Robotics 從 2015 年開始獲得相關補助,開始下肢型輔具的研發,2017 年起進入滑雪輔助裝置領域。

目前 Ski Exoskeleton 為世界第一款專為滑雪用途開發的外骨骼,現可於官網進行預定,不過價格尚未確定,約會落在 2000~2500 美元(約新台幣 6、7 萬元),預計於2019 年 1 月上市。

(https://www.limitlessiq.com/news/post/view/id/4174/?fbclid=IwAR0nM4CIvoc...)

貳、計畫內容

2-1 解決方案

  • 透過生裡感測,輔助使用者完成動作
  • 輸入基本資料,規劃肌力訓練課程
  • 飲食資紀錄,提供個人化營養建議
  • 容易操作、更輕量
  • 整體成本降低

2-2 功能設計

圖像裡可能有文字

沒有自動替代文字。

  • 飲食紀錄以及資訊

    每天使用拍照方式或是文字紀錄,可以知道是否有攝取足夠的營養。

  • 每日熱量平衡表                                                                                                                              藉由cofit幫你計算獲取熱量、消耗熱量,以及獲取營養分配圖。

圖像裡可能有一或多人

  • 運動紀錄及教學:

          使用者可利用穿戴裝置輔助身體進行運動,運動教學使用影片及計數器,結束後將記錄直接輸入。

  • 每月總結:

           將紀錄做統整,計算攝取熱量以及消耗熱量。

  •  App註冊及使用流程

 

沒有自動替代文字。

 

2-3 核心技術

  預防勝於治療。

  透過簡易的步態監測APP或是運動手環,利用三軸加速度傳感器探測,將數據傳回並分析,可關注運動狀態,同時亦可提醒一些會長時間靜坐不動的族群起身運動。屆時將會與診所醫院之病歷資料作整合,在APP上利用AI完成營養分析與飲食及運動規劃,方便院方與用戶長期關注及監測,可省下兩者來往時間成本與金錢,達到預防與監控的效果。

                                     

  罹患肌少症的用戶,經院方的診斷後可藉由「下肢外骨骼機器人」來進行復健。

  緯創醫療與加拿大B-TEMIA合作,在台大進行臨床研發的「智慧動力式外骨骼機器人」,易操作、重量輕、低成本,具有很大的未來。此款機器人重量輕,以輕量化至6.8公斤,且可協助完成多種肢體動作,如老人爬樓梯沒力、爬山沒力也都能使用此款輔具協助。

          

       

   有別於其他款智慧機器人是輔助如脊髓損傷的全癱瘓者,智慧型動力式下肢外骨骼機器人適用於下肢無力、並非完全不能動的患者,除了行走之外,也能帶動患者坐下、站起來,此外像是爬樓梯、爬山等,都能輔助帶動。

  不過,機器人輔具通常價格高昂,未來若希望全面普及,售價將是關鍵,或可考慮租借等方式,讓病人更有機會使用。

特色:

  1. 可因應個人不同需求來編排

  2. 可記錄飲食與病歷

  3. 介紹簡易的運動教學與資訊

  4. 更輕量化

  5. 成本更低

 

2-4 服務模式

商機:

   希望APP能讓老人預防肌少症。現代人手機不離身,長久坐玩手機,也沒有固定的運動時間,透過APP能提醒您做運動活化肌肉,並搭配app裡的紀錄功能,能追蹤自我身體狀況,裝置裡也含有關於肌少症的資訊,也可以透過飲食改變來預防肌肉流失。不光是提供一班老年人使用,平時會忘記運動、久坐辦公室的上班族、需要記錄健康狀況的各種年齡層的民眾都能使用。

獲利模式:

   我們設置的app為免費下載使用,使用方面也不會增加須付費的功能,只要民眾願意使用我們的app就足夠。在頁面的下方空白處能找廣告廠商刊登廣告,我們將持續關注各種隨時能透過手機就能測量身體數據的發明產品,之後再做改良,邀請廠商合作設置一個頁面販賣相關產品,以獲得利潤。

服務流程:

   民眾能夠於google play或是app store下載程式,進入app註冊並登入會員,首次登入將會請您先輸入身體狀況基本資料,之後即可開始使用各項功能。

服務模式:

  • 提供老人或需要的人們預防肌少症的方法與資訊,以及教導和提醒他們做運動,可以使用app紀錄功能檢視自己的生活。
  • 如果有需要,可以適時提供醫生關於病人的平時健康狀況。
  • 定期更新最新資訊,有購買相關產品需求能參考廣告欄。