JP2014534451A - 歩行診断のためのシューズインソールセンサ及びそれと接触されるシューズインソール基板 - Google Patents

Abstract

シューズインソールセンサは、非導電性材質で形成され、複数の溝がｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にそれぞれ形成される胴部、導電性材質で形成され、第１の高さを有するように溝の中から奇数番目の溝に形成される複数の第１の突出部、及び導電性材質で形成され、第１の高さと相異なった第２の高さを有するように溝の中から偶数番目の溝に形成される複数の第２の突出部を含む。ここで、シューズインソールセンサは低電力で動作し、低費用及び小型で製造されながらも高いデータ解像度を提供することができる。

Description

本発明は、歩行診断のためのシューズインソールに関し、より詳細には歩行診断のためのシューズインソールに備わるシューズインソールセンサ及びシューズインソール基板に関する。

人間の歩行姿勢にはその人間の健康に関連した多くのデータが含まれている。したがって、人間の歩行姿勢を分析可能な歩行データが確保されると、その人に健康に関連したオーダーメード型サービスを提供することができる。これに、近頃、人間の歩行姿勢を分析するため、シューズインソールにセンサを付着することにより、歩行データを抽出しようとする努力が行われている。

しかしながら、人間の歩行姿勢を分析するための従来技術は、ほとんどの高価な高性能センサを基に高いデータ解像度（ｄａｔａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を提供することに偏っていて、実生活に適用するには経済的ではなく、低電力で動作できないという問題点がある。その結果、歩行データの抽出は病院などような限定されたところで行われている。

しかしながら、病院などのような限定された空間で限定された時間内に抽出された歩行データでは人間の歩行姿勢を正確に分析することは困難である。すなわち、人間の歩行姿勢を正確に分析するためには実生活において、長時間にかけて抽出される歩行データが必要である。したがって、低電力で動作し、低費用及び小型で製造することができるシューズインソールが要求される。

韓国特許第１０−２０１１−０１２４９６４号公報 米国特許出願公開第２００３／００９７８７８号明細書 米国特許出願公開第２０１０−０２０１６５０号明細書 韓国登録特許第１０−０７０２６１３号公報

本発明の一目的は、低電力で動作し、低費用及び小型で製造されながらもシューズインソール基板と結合し、高いデータ解像度を提供できるシューズインソールセンサを提供することにある。

本発明の他の目的は、低電力で動作し、低費用及び小型で製造されながらもシューズインソールセンサと結合し、高いデータ解像度を提供できるシューズインソール基板を提供することにある。

ただし、本発明の解決したい課題は、それに対し限定されるのではなく、本発明の思想及び領域から抜け出さない範囲で多様に拡張できるはずである。

本発明の一目的を達成するために、本発明の実施例に係るシューズインソール（ｉｎｓｏｌｅ）センサは、非導電性材質で形成され、複数の溝がｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にそれぞれ形成される胴部、導電性材質で形成され、第１の高さを有するように前記溝の中から奇数番目の溝に形成される複数の第１の突出部、及び導電性材質で形成され、前記第１の高さと相異なった第２の高さを有するように前記溝の中から偶数番目の溝に形成される複数の第２の突出部を含むことができる。

一実施例によると、互いに隣接する前記第１及び第２の突出部は一つのセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作し、前記センシング−ペアは前記第１の高さと前記第２の高さに基づいてデータ解像度（ｄａｔａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を提供することができる。

一実施例によると、前記胴部は円柱（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）の形状を有することができる。
一実施例によると、前記胴部は多角柱（ｐｏｌｙｐｒｉｓｍ）の形状を有することができる。

一実施例によると、前記胴部に形成される前記溝はそれぞれ円柱形状を有することができ、前記第１及び第２の突出部もそれぞれ円柱形状を有することができる。
一実施例によると、前記胴部に形成される前記溝はそれぞれ多角柱形状を有することができ、前記第１及び第２の突出部もそれぞれ多角柱形状を有することができる。

一実施例によると、前記非導電性材質と前記導電性材質はそれぞれ非導電性ゴム材質と導電性ゴム材質に相応することができる。
一実施例によると、前記胴部にはセンシング感度調節のための余分の溝がさらに形成され、前記第１及び第２の突出部の面積は前記溝の面積より小さいこともある。この際、前記余分の溝はエアーフロー（ａｉｒ ｆｌｏｗ）の役割もすることができる。

一実施例によると、センシング感度は前記非導電性ゴム材質と前記導電性ゴム材質の物性、前記胴部に形成された前記余分の溝の全体の体積、及び前記第１の高さと前記第２の高さの中から少なくとも一つ以上によって決定されることができる。

本発明の他の目的を達成するために、本発明の実施例に係るシューズインソール（ｉｎｓｏｌｅ）基板は複数のスイッチング部及び前記スイッチング部のそれぞれに接続される複数の配線部を含み、前記スイッチング部のそれぞれはｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作するｎ個のスイッチを含み、前記配線部のそれぞれは基準電圧を提供する電圧提供線、第１のセンシング信号を伝送する第１の配線、及び第２のセンシング信号を伝送する第２の配線を含むことができる。

一実施例によると、前記電圧提供線は前記ｎ個のスイッチに共通に接続され、前記第１の配線は前記ｎ個のスイッチの中から、第１のスイッチに共通に接続され、前記第２の配線は前記ｎ個のスイッチの中から、第２のスイッチに共通に接続されることができる。

一実施例によると、前記第１のセンシング信号は、前記第１のスイッチの中から少なくとも一つ以上がターンオンされると、前記基準電圧が導通されることにより生成される。
一実施例によると、前記第２のセンシング信号は、前記第２のスイッチの中から少なくとも一つ以上がターンオンされると、前記基準電圧が導通されることにより生成される。

一実施例によると、前記第１のセンシング信号と前記第２のセンシング信号の生成の有無によりデータ解像度（ｄａｔａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が決定されることができる。
一実施例によると、低い圧力（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されると、前記第１のセンシング信号と前記第２のセンシング信号の中から一つの信号のみが生成されることができる。

一実施例によると、高い圧力（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されると、前記第１のセンシング信号と前記第２のセンシング信号のすべてが生成されることができる。

本発明の実施例に係るシューズインソールセンサは色々な方向から圧力が加えられてもセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作する複数の突出部を用い、正確に圧力を検出できるので、低電力で動作し、低費用及び小型で製造されながらもシューズインソール基板と結合し、高いデータ解像度を提供することができる。

本発明の実施例に係るシューズインソール基板は、色々な方向から圧力が加えられてもセンシングペアとして動作する複数のスイッチを用い、正確に圧力を検出できるので、低電力で動作して低費用及び小型で製造されながらもシューズインソールセンサと結合して高いデータ解像度を提供することができる。

ただし、本発明の効果は、それに対し限定されるのではなく、本発明の思想及び領域から抜け出さない範囲で多様に拡張できるはずである。

本発明の実施例に係るシューズインソールセンサを示す図面である。 本発明の実施例に係るシューズインソールセンサを示す図面である。 図１ａのシューズインソールセンサから圧力がかかってくる方向に係るセンシング正確度を説明するための図面である。 図１ａのシューズインソールセンサから圧力がかかってくる方向に係るセンシング正確度を説明するための図面である。 本発明の実施例に係るシューズインソール基板を示す図面である。 図４のシューズインソール基板に備わるスイッチング部を示す図面である。 図５のスイッチング部の動作を説明するための図面である。 本発明の実施例に係るシューズインソールを示す図面である。 図７のシューズインソールに備わるセンシング部を示すブロック図である。 図７のシューズインソールに備わるプロセッシングモジュール部を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る歩行診断システムを示す図面である。

本明細書に開示されている本発明の実施形態に対して、特定の構造的、機能的説明は、単に本発明の実施形態を説明するための目的で例示されたものであり、本発明の実施形態は多様な形態で実施することができ、本発明は、本明細書に説明された実施形態に限定されるものではない。

本発明は多様な変更を加えることができ、種々の形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して本明細書に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想、及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物、代替物を含むと理解すべきである。

本明細書において、第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するのに使用されているが、これらの構成要素がこのような用語によって限定されるものではない。これらの用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使われ、例えば、本発明の権利範囲から逸脱しなければ第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名してもよい。

ある構成要素が他の構成要素に「接続されて」いる、または「接続して」いると言及されている場合には、その他の構成要素に直接的に接続されていたり、接続されていることも意味するが、中間に他の構成要素が存在する場合も含む。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接接続されて」いる、または「直接接続して」いると言及されている場合には、中間に他の構成要素は存在しない。構成要素の間の関係を説明する他の表現、即ち、「〜間に」と「直接〜間に」または「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」等も同様である。

本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用したものであり、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。また、本明細書で、「含む」又は「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又は、これを組み合わせたものが存在するということを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又は、これを組み合わせたものなどの存在又は、付加の可能性を、予め排除するものではない。

また、別に定義しない限り、技術的あるいは科学的用語を含み、本明細書中において使用される全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が、一般的に理解するのと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義される用語と同じ用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有すると理解するべきで、本明細書において明白に定義しない限り、理想的あるいは形式的な意味として解釈してはならない。

以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施の形態の具体例を詳細に説明する。図面中の同一構成要素については同一参照符号を使用し、同一構成要素についての重複した説明は省略する。

図１ａ及び図１ｂは本発明の実施例に係るシューズインソールセンサを示す図面である。
図１ａ及び図１ｂを参照すると、シューズインソールセンサ１００は胴部１１０、第１の突出部１２０及び第２の突出部１４０を含むことができる。この際、図１ａはシューズインソールセンサ１００を上から見下ろした平面図であり、図１ｂはシューズインソールセンサ１００の矢視Ａ−Ａ’方向の断面図である。

胴部１１０は、非導電性材質として形成されることができる。図１ａに示したように、胴部１１０には複数の溝１６０がｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にそれぞれ形成されることができる。この際、前記非導電性材質は非導電性ゴム材質であってもよいが、それに限定されるのではない。すなわち、前記非導電性材質は弾力性を有する非導電性材質の中から要求される条件により多様に選択されることができる。一実施例において、胴部１１０は円柱（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）の形状を有することができる。他の実施例において、胴部１１０は多角柱（ｐｏｌｙｐｒｉｓｍ）の形状を有することができる。図１ａでは胴部１１０が円柱形状を有すると図示されているので、シューズインソールセンサ１００を上から見下ろした形状は円（ｃｉｒｃｌｅ）に相応することができる。反面、胴部１１０が多角柱形状である場合には、シューズインソールセンサ１００を上から見下ろした形状は多角形（ｐｏｌｙｇｏｎ）に相応することができる。一方、図１ａでは胴部１１０に形成される複数の溝１６０もそれぞれ円柱形状を有すると図示されている。ここで、前記溝１６０の内部に形成される第１の突出部１２０及び第２の突出部１４０もそれぞれ円柱形状を有することができる。反面、胴部１１０に形成された複数の溝１６０がそれぞれ多角柱形状を有する場合には、前記溝１６０の内部に形成される第１の突出部１２０及び第２の突出部１４０もそれぞれ多角柱形状を有することができる。

さらに、胴部１１０は、前記溝１６０がｎ角形の頂点に相応する位置にそれぞれ形成されるので、ある方向から圧力が加えられても、高いセンシング正確度を確保することができる。具体的に、ｎ角形は四角形、六角形、八角形、十角形、十二角形などに自由に決定することができる。ただし、ｎ角形が四角形に決定される場合に、シューズインソールセンサ１００のセンシング正確度が多少落ちて、八角形、十角形以上に決定される場合には六角形に決定される場合と比較する時、シューズインソールセンサ１００のセンシング正確度に大差ない。したがって、ｎ角形が六角形に決定される時が費用対比性能が相対的に高いので、ｎ角形は六角形に決定することが望ましい。しかしながら、本発明の権利範囲は六角形にだけ限定されるのではない。一般的に、センシング感度は胴部１１０の非導電性材質（例えば、非導電性ゴム材質）の物性、胴部１１０に形成される余分の溝１７０及び１８０の全体の体積などに影響を受けることができる。したがって、シューズインソールセンサ１００を製造時に胴部１１０を形成する非導電性材質の物性を調節したり、胴部１１０に形成される余分の溝１７０及び１８０の全体の体積を調節することによって、シューズインソールセンサ１００のセンシング感度を調節することができる。一方、前記溝１６０がｎ角形の頂点に相応する位置に形成されると説明したが、これはｎ角形の各辺に相応する位置に前記溝１６０が形成されると解釈されることもできる。

第１の突出部１２０と第２の突出部１４０は、それぞれ導電性材質で形成されることができる。この際、前記導電性材質は導電性ゴム材質であってもよいが、それに限定されるのではない。すなわち、前記導電性材質は柔軟性を有する導電性材質のうちから要求される条件により多様に選択されることができる。図１ａに示したように、第１の突出部１２０は第１の高さを有することができ、胴部１１０に形成される複数の溝１６０のうちの奇数番目の溝１６０に形成されることができる。第２の突出部１４０は第１の高さと相異なった第２の高さを有することができ、胴部１１０に形成される複数の溝１６０のうちの偶数番目の溝１６０に形成されることができる。この際、奇数番目と偶数番目はその基準をどのように設定するかにより変わることができることとして、これは第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が時計回り方向または、反時計回り方向に交互に配置され、胴部１１０の溝１６０に形成されると理解しなければならない。さらに、互いに隣接する第１の突出部１２０と第２の突出部１４０は一つのセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作し、前記センシング−ペアは第１の突出部１２０の高さである第１の高さと第２の突出部１４０の高さである第２の高さに基づいたデータ解像度（ｄａｔａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を提供することができる。図１ｂでは第１の突出部１２０の第１の高さより第２の突出部１４０の第２の高さがさらに大きいと示しているが、第１の突出部１２０の第１の高さが第２の突出部１４０の第２の高さよりさらに大きいこともある。

シューズインソールセンサ１００は、シューズインソール基板（未図示）の上に置かれる。したがって、上部から圧力を加えられる時、シューズインソールセンサ１００がシューズインソール基板上に加圧されることによって、シューズインソールセンサ１００の第１の突出部１２０と第２の突出部１４０がシューズインソール基板の複数のスイッチと接触し、センシング動作が行われる。すなわち、シューズインソールセンサ１００の第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が導電性材質で形成されるので、シューズインソール基板の複数のスイッチをターンオンできる。具体的に、シューズインソールセンサ１００の第１の突出部１２０と第２の突出部１４０はシューズインソール基板の複数のスイッチに相応する位置に置かれ、上部から圧力を加えられ、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が前記スイッチと接触すると、前記スイッチはそれぞれターンオンできる。この際、第１の突出部１２０の第１の高さと第２の突出部１４０の第２の高さが相異なるので、弱い圧力を加えられれば、第２の突出部１４０のみが前記スイッチに接触し、強い圧力を加えられれば、第１の突出部１２０まで前記スイッチに接触することができる。このようなスイッチング動作によってシューズインソールセンサ１００が３段階のデータ解像度を提供できる。実施例に係り、ｎ角形の各辺に互いに相異なった高さを有する複数の突出部（例えば、三つ）があると仮定すれば、シューズインソールセンサ１００は複数段階（例えば、４段階）のデータ解像度を提供することができる。一方、センシング感度は第１の突出部１２０の第１の高さや導電性材質（例えば、導電性ゴム材質）の物性及び第２の突出部１４０の第２の高さや導電性材質の物性などに影響を受けることができる。したがって、第１及び第２の突出部１２０及び１４０を形成する導電性材質の物性を調節したり、第１及び第２の突出部１２０及び１４０の高さをそれぞれ調節することによって、シューズインソールセンサ１００のセンシング感度を調節することができる。

上述のように、互いに隣接する第１の突出部１２０と第２の突出部１４０は一つのセンシングペアとして動作し、前記センシング−ペアは第１の突出部１２０の第１の高さと第２の突出部１４０の第２の高さに基づいたデータ解像度を提供することができる。図１ｂに示したように、胴部１１０の隣接する溝１６０に形成される第１の突出部１２０と第２の突出部１４０は一つのセンシングペアとして動作でき、これらは３段階のデータ解像度を提供することができる。すなわち、前記センシングペアは圧力を加えられなかった状態、弱い圧力を加えられた状態及び強い圧力を加えられた状態を示すセンシングデータを提供するので、３段階のデータ解像度を提供できる。一方、人間の足形や歩行姿勢上、シューズインソールセンサ１００に加えられる圧力は、シューズインソールセンサ１００に垂直した方向に正確に加えられることは困難である。したがって、シューズインソールセンサ１００に加えられる圧力はいずれか一つの方向に傾いた形態で加えられるしかないが、シューズインソールセンサ１００は、ある方向から圧力が加えられても第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が一つのセンシングペアで動作し、高いセンシング正確度を確保することができる。例えば、図１ａに示したように、胴部１１０に六角形形態で六つの溝１６０が形成され、前記溝１６０に三つの第１の突出部１２０と三つの第２の突出部１４０が交互に配置され、形成される場合、六角形の各辺に相応する６方向のうち、いずれの方向に圧力が加えられても、それぞれの方向ごとに隣接する第１の突出部１２０と第２の突出部１４０からなった一つのセンシングペアがその圧力を感知できるので高いセンシング正確度が提供されることができる。

このように、シューズインソールセンサ１００は、圧力がいずれか一つの方向に傾いた形態で加えられても、センシングペアとして動作する第１の突出部１２０と第２の突出部１４０を用いて、正確に圧力を検出することができる。さらに、シューズインソールセンサ１００は第１の突出部１２０と第２の突出部１４０の高さ差を用いて、高いデータ解像度まで提供することができる。それだけでなく、シューズインソール基板に形成される複数のスイッチにシューズインソールセンサ１００の第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が接触または、非接触する方式で、ターンオンまたは、ターンオフさせることによってセンシングデータを生成できるので、従来の高性能のセンサに比べて低電力で動作するだけでなく、低費用及び小型で製造されることができる。その結果、シューズインソールセンサ１００を採用した歩行診断システムは病院などのような限定された空間で、歩行データを抽出した従来の歩行診断システムに比べて、人にシューズを着用させるだけで、実生活で長期間にかけて歩行データを抽出することができるので、人間の歩行姿勢を正確に分析するための十分な歩行データを確保することができる。特に、シューズインソールセンサ１００とシューズインソール基板（未図示）を非常に低い単価で生産することができるので、これらを採用した歩行診断サービスは人々に安くて便利に歩行診断を通じて健康チェックをすることができる。ここで、歩行診断を通じた健康チェックは、普遍化及び大衆化することができる。

図２及び図３は、図１ａのシューズインソールセンサから圧力がかかってくる方向に係るセンシング正確度を説明するための図面である。
図２及び図３を参照すると、図２はシューズインソールセンサ１００において、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が一つのセンシングペアとして動作することを示していて、図３はシューズインソールセンサ１００において、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０からなったセンシングペアの個数に係るセンシング正確度を示している。

胴部１１０に形成される複数の溝１６０が、ｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にそれぞれ形成され、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が前記溝１６０に交互に配置され、形成される場合、シューズインソールセンサ１００において、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０からなったセンシングペアの個数はｎに相応することができる。図２に示したように、胴部１１０に形成される六つの溝１６０が六角形の頂点に相応する位置にそれぞれ形成され、三つの第１の突出部１２０と三つの第２の突出部１４０が前記六つの溝１６０に交互に配置され、形成される場合、シューズインソールセンサ１００において、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０からなったセンシングペアの個数は６に相応することができる。図２において、六つの矢印はシューズインソールセンサ１００に傾いた形態に圧力を加えられる場合を示し、前記六つの矢印に対応し、六つのセンシングペアが動作することができる。

上述のように、人間の足形や歩行姿勢によりシューズインソールセンサ１００に加えられる圧力はシューズインソールセンサ１００に垂直した方向に正確に加えられることは困難である。すなわち、人がシューズインソールセンサ１００を踏んだ時、シューズインソールセンサ１００の全体に同一な圧力を加えられるのではなく、いずれか一つの方向に傾いた形態で加えられてもよい。結局、シューズインソールセンサ１００に加えられる圧力は六つの矢印が示しているように、いずれか一つの方向に傾いた形態で加えられてくるほかはないが、シューズインソールセンサ１００は、圧力がいずれか一つの方向に傾いた形態で加えられても、隣接する第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が一つのセンシングペアで動作するので高いセンシング正確度を確保することができる。この際、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０からなったセンシングペアの個数、すなわち、ｎが増加するほど、シューズインソールセンサ１００は細分化された方向に加えられる圧力により正確に対応することができる。すなわち、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０が増加するほど、シューズインソールセンサ１００は細分化された方向に加えられる圧力により正確に対応することができる。

例えば、胴部１１０に形成される複数の溝１６０が十二角形の頂点に相応する位置にそれぞれ形成され、六つの第１の突出部１２０と六つの第２の突出部１４０が前記１二つの溝１６０に交互に配置され、形成される場合、シューズインソールセンサ１００において、第１の突出部１２０と第２の突出部１４０からなったセンシングペアの個数は１２に相応することができる。この場合、シューズインソールセンサ１００はさらに細分化された１２方向に加えられる圧力に対応することがあるので、６方向に加えられる圧力に対応できる図２に比べて、より高いセンシング正確度を確保することができる。しかしながら、胴部１１０に形成される溝１６０の個数と第１及び第２の突出部１２０及び１４０の個数を増加させると、より高い電力が要求され、シューズインソールセンサ１００のサイズが大きくなって、工程の増加により製造単価が上昇することになるという短所がある。したがって、図３に示したように、ｎが８以上である場合、ｎが６である場合に比べて、センシング正確度に大きい向上を示すことができず、ｎが大きくなるほどセンシング正確度が収斂される傾向を示すので、ｎ角形が六角形に決定される時に費用対比性能が相対的に高い。ここで、ｎ角形は六角形に決定することが望ましいが、本発明の権利範囲は六角形にだけ限定されるのではない。

図４は本発明の実施例に係るシューズインソール基板を示す図面である。
図４を参照すると、シューズインソール基板２００は、複数のスイッチング部２２０及び前記スイッチング部２２０のそれぞれに接続される複数の配線部２４０を含むことができる。一実施例において、シューズインソール基板２００でスイッチング部２２０及び配線部２４０が基板２１０上に印刷される方式で製造されるが、この場合シューズインソール基板２００の製造単価はさらに低くなることができる。一方、本明細書ではシューズインソール基板２００と命名しているが、基板２１０はスイッチング部２００と配線部２４０が印刷、コーティング、転写、エッチングなどの方式で形成されることができるフレキシブル基板、フィルムなどの多様な素材を全部含む概念と解釈しなければならない。

スイッチング部２２０のそれぞれは、ｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作するｎ個のスイッチを含むことができる。例えば、図４に示したように、一つのスイッチング部２００はセンシングペアとして動作する六つのスイッチを含み、六つのスイッチは二つずつセンシングペアとして動作することができる。配線部２４０のそれぞれは基準電圧を提供する電圧提供線、第１のセンシング信号を伝送する第１の配線、及び第２のセンシング信号を伝送する第２の配線を含むことができる。この際、電圧提供線は、ｎ個のスイッチに共通に接続され、第１の配線はｎ個のスイッチの中から第１のスイッチ（例えば、奇数番目のスイッチ）に共通に接続され、第２の配線はｎ個のスイッチの中から第２のスイッチ（例えば、偶数番目のスイッチ）に共通に接続される。このように、一つの配線部２４０は三つの配線を含むことができ、一つのスイッチング部２２０は一つの配線部２４０、すなわち、三つの配線と接続されることができる。例えば、図４に示したように、八つのスイッチング部２２０はそれぞれ八つの配線部２４０と接続されることができる。この際、電圧提供線は共有されることができる。このように、シューズインソール基板２００はシューズインソールセンサ（未図示）との接触動作によって生成される第１のセンシング信号と第２のセンシング信号に基づいてセンシングデータを出力することができるので３段階のデータ解像度を提供することができる。

具体的に、３段階のデータ解像度は第１のセンシング信号と第２のセンシング信号の生成の有無により決定されることができる。この際、第１のセンシング信号は第１のスイッチの中から少なくとも一つ以上のスイッチがターンオンされると、基準電圧が導通されることにより生成される。第２のセンシング信号は第２のスイッチの中から少なくとも一つ以上のスイッチがターンオンされると、基準電圧が導通されることにより生成される。上述のように、シューズインソール基板２００と結合するシューズインソールセンサは高さが相異なった第１の突出部と第２の突出部を含んでいるので、シューズインソール基板２００の第１のスイッチと第２のスイッチをターンオンできる圧力が相異なることになる。その結果、上部から低い圧力（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されると、第１のセンシング信号と第２のセンシング信号の中から一つの信号のみが生成されることができ、上部から高い圧力（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されると、第１のセンシング信号と第２のセンシング信号のすべてが生成されることができる。ここで、第１のセンシング信号と第２のセンシング信号の中から一つの信号のみが生成されると、低い圧力が印加されたと判断することができ、第１のセンシング信号と第２のセンシング信号のすべてが生成されると、高い圧力が印加されたと判断し、第１のセンシング信号と第２のセンシング信号のすべてが生成されなければ、圧力が印加されないと判断することがあるので、シューズインソール基板２００はシューズインソールセンサと結合し、３段階のデータ解像度を提供する。

図５は、図４のシューズインソール基板に備わるスイッチング部を示す図面であり、図６は図５のスイッチング部の動作を説明するための図面である。
図５及び図６を参照すると、スイッチング部２２０はｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にセンシングペアとして動作するｎ個のスイッチを含むことができ、ｎ個のスイッチは二つずつセンシングペアとして動作することができる。例えば、図５に示したように、一つのスイッチング部２００はセンシングペアとして動作する六つのスイッチを含むことができ、六つのスイッチは二つずつセンシングペアとして動作することができる。

一つのスイッチング部２２０は、基準電圧ＶＩＮを提供する電圧提供線、第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１を伝送する第１の配線、及び第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２を伝送する第２の配線を含む一つの配線部２４０と接続されている。図６は図５に図示されたスイッチング部２２０の六つのスイッチの接続関係を具体的に示している。すなわち、電圧提供線を通じて基準電圧ＶＩＮが印加されると、六つのスイッチがターンオンまたは、ターンオフされることによって、第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１及び／または、第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２が生成されることができる。図５及び図６に示したように、電圧提供線は六つのスイッチに共通に接続され、第１の配線は六つのスイッチの中から第１のスイッチ（例えば、偶数番目のスイッチ）に共通に接続され、第２の配線は六つのスイッチの中から第２のスイッチ（例えば、奇数番目のスイッチ）に共通に接続される。その結果、第１のスイッチの中から少なくとも一つ以上のスイッチがターンオンされると、第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１が出力されることができ、第２のスイッチの中から少なくとも一つ以上のスイッチがターンオンされると、第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２が出力されることができる。上述のように、圧力をかけられてくる方向により隣接する第１のスイッチと第２のスイッチがセンシングペアとして動作するので、圧力がいずれか一つの方向に傾いた形態で加えられても、高いセンシング正確度が確保されることができる。例えば、一番目のスイッチと二番目のスイッチがペアとして動作することもでき、二番目のスイッチと三回目のスイッチがペアとして動作することもでき、六回目のスイッチと一番目のスイッチがペアとして動作（すなわち、スイッチが円状に配置されるので、六回目のスイッチと一番目のスイッチは実際に隣接する）することができる。その結果、シューズインソール基板２００はシューズインソールセンサとの接触動作によって生成される第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１と第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２に基づいてセンシングデータを出力できるので、３段階のデータ解像度を提供することができる。

図７は、本発明の実施例に係るシューズインソールを示す図面であり、図８は、図７のシューズインソールに備わるセンシング部を示すブロック図であり、図９は、図７のシューズインソールに備わるプロセッシングモジュール部を示すブロック図である。

図７乃至図９を参照すると、シューズインソール３００は、センシング部３２０とプロセッシングモジュール部３４０を含むことができ、センシング部３２０は、少なくとも一つ以上のシューズインソールセンサ１００とシューズインソール基板２００を含むことができる。ただし、シューズインソールセンサ１００とシューズインソール基板２００に対しては上述したので、それに対する重複する説明は省略する。一方、図７乃至図９には示されてないが、シューズインソール３００はジャイロスコープセンサ、加速センサ、温度センサ、湿度センサ、ＧＰＳ、地磁気センサなどのように追加的なセンサをさらに含むこともできる。

センシング部３２０は、シューズインソールセンサ１００とシューズインソール基板２００の結合に相応する第１のセンシングユニット３２２＿１乃至第８のセンシングユニット３２２＿８を含むことができる。すなわち、シューズインソール基板２００に八つのシューズインソールセンサ１００が結合した場合を示す。ただし、これは一つの例示であり、要求される条件によりシューズインソール基板２００に結合されるシューズインソールセンサ１００の個数は多様に決定することができる。上述のように、シューズインソールセンサ１００とシューズインソール基板２００の結合は３段階のデータ解像度を提供することができるので、第１乃至第８のセンシングユニット３２２＿１〜３２２＿８はそれぞれの第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１及び／または、第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２を生成し、出力することができる。例えば、第１のセンシングユニット３２２＿１の出力ＯＵＴＰＵＴ１は、第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１及び第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２を含み、第２乃至第７のセンシングユニット３２２＿２〜３２２＿５の出力ＯＵＴＰＵＴ２〜ＯＵＴＰＵＴ７は、それぞれの第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１と第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２の中から一つのみを含み、第８のセンシングユニット３２２＿８の出力ＯＵＴＰＵＴ８は第１のセンシング信号ＳＩＧ＿１と第２のセンシング信号ＳＩＧ＿２の全てを含まないと仮定すれば、第１のセンシングユニット３２２＿１が位置した部分には高い圧力を加えられ、第２乃至第７のセンシングユニット３２２＿２〜３２２＿７が位置した部分には低い圧力を加えられ、第８のセンシングユニット３２２＿８が位置した部分には圧力を加えられなかったと判断することができる。このように、センシング部３２０の出力ＯＵＴＰＵＴ１〜ＯＵＴＰＵＴ８は瞬間的に加えられる圧力の位置及びサイズに対する情報を含むことができる。

プロセッシングモジュール部３４０は、データ入力ユニット３４２、エンコーディングユニット３４４、メモリーユニット３４６、送信ユニット３４８及びバッテリユニット３４９を含むことができる。具体的に、データ入力ユニット３４２は、センシング部３２０の出力ＯＵＴＰＵＴ１〜ＯＵＴＰＵＴ８の入力を受け、センシングデータＤＡＴとして出力することができる。エンコーディングユニット３４４は、センシングデータＤＡＴの入力を受け、既設定されたフォーマットでエンコーディングし、エンコーディングされたセンシングデータＥＤＡＴを生成することができる。この際、エンコーディングユニット３４４によってセンシングデータＤＡＴが既設定されたフォーマットでエンコーディングされることによって、センシングデータＤＡＴは、メモリーユニット３４６に効率的に保存されることができ、電力消耗を減少させることができる。したがって、プロセッシングモジュール部３４０には、エンコーディングユニット３２２が備わることが望ましいが、要求される条件により省略されることもできる。メモリーユニット３４６は、エンコーディングされたセンシングデータＥＤＡＴを保存し、既設定されたタイミングにエンコーディングされたセンシングデータＥＤＡＴを送信ユニット３４８を通じて歩行データＴＤＡＴとして出力することができる。例えば、メモリーユニット３４６は、バッテリユニット３４９が充電される時間にエンコーディングされたセンシングデータＥＤＡＴを送信ユニット３４８を通じて歩行データＴＤＡＴとして出力することができる。バッテリユニット３４９は、センシング部３２０とプロセッシングモジュール部３４０に要求される電力を供給することができる。実施例に係り、バッテリユニット３４９は無線で充電される機能を含むことができ、送信ユニット３４８は、多様な有無線通信方式により歩行データＴＤＡＴを外部のサーバなどに伝送することができる。

図１０は本発明の実施例に係る歩行診断システムを示す図面である。
図１０を参照すると、歩行診断システム５００は、本発明の実施例に係るシューズインソール３００を備えたシューズ５２０、中央サーバ５４０及びユーザ端末５６０を含むことができる。ただし、本発明の実施例に係るシューズインソール３００に対しては上述したので、それに対する重複する説明は省略する。

シューズ５２０は、歩行診断サービスを利用するユーザが実生活において、着用するだけで、長時間にかけて歩行データが抽出されるようにする。従来のシューズインソールは高価なセンサを基に高性能のためだけに偏っていたので、価格が高く、低電力で動作させることができなかった。また、ユーザに、従来のシューズインソールと通信できる腕時計などのような通信モジュールを体に持たせることによって歩行データを抽出したので、病院などのような限定された空間で、限定された時間内に行われるほかはなかった。そのため、歩行診断サービスは大衆化及び普遍化することができなかっただけでなく、病院などのような限定された空間で、限定された時間内に抽出された歩行データでは人間の歩行姿勢を正確に分析することが困難であった。反面、シューズ５２０に備わる本発明の実施例に係るシューズインソール３００は非常に低い単価で生成されるシューズインソールセンサ１００とシューズインソール基板２００を含むので、歩行診断システム５００は、人間に安くて便利に歩行診断を通じて健康チェックをすることができる。さらに、歩行診断システム５００ではシューズ５２０の外にはユーザが別途の装置（例えば、腕時計などの形態を有する通信モジュール）を着用しないため、ユーザが歩行診断サービスを利用する上で、特に使用便宜性が最大化されることができる。

中央サーバ５４０は、シューズ５２０から送信される歩行データを保存し、それを専門家集団（例えば、医師、体育専門家、リハビリ専門家、校正専門家、ウォーキング専門家、心理分析家、イメージメーカーなど）または、分析システムを通じて分析を行うことができる。その結果、歩行データに基づいた歩行診断データが生成されることができ、このような歩行診断データはユーザに提供され、歩行診断サービスができる。実施例に係り、中央サーバ５４０は人々の歩行データを受信して保存するので、個々人のプライバシー保護のための暗復号化作業を行うことができる。ユーザ端末５６０は、中央サーバ５４０から歩行診断データを受信することができる。ユーザ端末５６０は、パーソナルコンピュータ、ノートブック、スマートフォン、スマートパッド（例えば、アップルのアイパッド（登録商標）、サムスンのギャラクシータブ）、タブレットなどにより具現され、ユーザがリアルタイムで接続し、自身の歩行診断（例えば、ケガ早期警報、運動量の通知、一人暮しの老人活動量の通知、慢性疾患者運動処方実施の有無の通知など）を確認できるようにする。このように、歩行診断システム５００は、病院などのような限定された空間で、歩行データを抽出した従来の歩行診断システムに比べて、人にシューズを着用させるだけで、実生活で長期間にかけて歩行データを抽出することができるので、人間の歩行姿勢を正確に分析するための十分な歩行データを確保することができる。これにより、歩行診断を通じた健康チェックは普遍化及び大衆化することができる。

以上、本発明の実施例に係るシューズインソールセンサ、シューズインソール基板、シューズインソール及び歩行診断システムに対し、図面を参照して説明したが、上記の説明は例示的なものであり、本発明の技術的思想を抜け出さない範囲において、当該技術分野で通常の知識を持った者によって修正及び変更されるはずである。特に、参照された図面に図示された構造は一つの例示として、本発明の実施例に係るシューズインソールセンサ、シューズインソール基板、シューズインソール及び歩行診断システムの構造がそれに限定されるのではない。

本発明は歩行診断のためのシューズインソールに適用することができる。したがって、本発明は人が着用するシューズの中に歩行診断のためのシューズインソールを装着し、人間の歩行データを抽出し、前記歩行データに基づいて歩行診断を行う歩行診断システムなどに適用することができる。

以上では本発明の実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から抜け出さない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させる可能性があることを理解できるはずである。

１００： シューズインソールセンサ １１０： 胴部
１２０： 第１の突出部 １４０： 第２の突出部
１６０： 溝 １７０、１８０： 余分の溝
２００： シューズインソール基板 ２１０： 基板
２２０： スイッチング部 ２４０： 配線部
３００： シューズインソール ３２０： センシング部
３４０： プロセッシングモジュール部 ５００： 歩行診断システム
５２０： シューズ ５４０： 中央サーバ
５６０： ユーザ端末

Claims (16)

1. 非導電性材質で形成され、複数の溝がｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にそれぞれ形成される胴部と、
   導電性材質で形成され、第１の高さを有するように前記溝の中から奇数番目の溝に形成される複数の第１の突出部と、
   導電性材質で形成され、前記第１の高さと相異なった第２の高さを有するように前記溝の中から偶数番目の溝に形成される複数の第２の突出部と
   を含むシューズインソール（ｉｎｓｏｌｅ）センサ。
2. 互いに隣接する前記第１及び第２の突出部は、一つのセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作し、前記センシング−ペアは前記第１の高さと前記第２の高さに基づいてデータ解像度（ｄａｔａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を提供することを特徴とする請求項１に記載のシューズインソールセンサ。
3. 前記胴部は、円柱（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）の形状を有することを特徴とする請求項２に記載のシューズインソールセンサ。
4. 前記胴部は、多角柱（ｐｏｌｙｐｒｉｓｍ）の形状を有することを特徴とする請求項２に記載のシューズインソールセンサ。
5. 前記胴部に形成される前記溝は、それぞれ円柱形状を有し、前記第１及び第２の突出部もそれぞれ円柱形状を有することを特徴とする請求項２に記載のシューズインソールセンサ。
6. 前記胴部に形成される前記溝は、それぞれ多角柱形状を有し、前記第１及び第２の突出部もそれぞれ多角柱形状を有することを特徴とする請求項２に記載のシューズインソールセンサ。
7. 前記非導電性材質と前記導電性材質は、それぞれ非導電性ゴム材質と導電性ゴム材質に相応することを特徴とする請求項１に記載のシューズインソールセンサ。
8. 前記胴部には、センシング感度調節のための余分の溝がさらに形成され、前記第１及び第２の突出部の面積は前記溝の面積より小さいことを特徴とする請求項７に記載のシューズインソールセンサ。
9. センシング感度は、前記非導電性ゴム材質と前記導電性ゴム材質の物性、前記胴部に形成された前記余分の溝の全体の体積、及び前記第１の高さと前記第２の高さのうちから少なくとも一つ以上によって決定されることを特徴とする請求項８に記載のシューズインソールセンサ。
10. 複数のスイッチング部及び前記スイッチング部のそれぞれに接続される複数の配線部を含むシューズインソール（ｉｎｓｏｌｅ）基板において、
    前記スイッチング部のそれぞれはｎ角形（ただし、ｎは偶数）の頂点に相応する位置にセンシングペア（ｓｅｎｓｉｎｇ ｐａｉｒ）として動作するｎ個のスイッチを含み、
    前記配線部のそれぞれは基準電圧を提供する電圧提供線、第１のセンシング信号を伝送する第１の配線、及び第２のセンシング信号を伝送する第２の配線を含むことを特徴とするシューズインソール基板。
11. 前記電圧提供線は、前記ｎ個のスイッチに共通に接続され、前記第１の配線は、前記ｎ個のスイッチの中から第１のスイッチに共通に接続され、前記第２の配線は、前記ｎ個のスイッチの中から第２のスイッチに共通に接続されることを特徴とする請求項１０に記載のシューズインソール基板。
12. 前記第１のセンシング信号は、前記第１のスイッチの中から少なくとも一つ以上がターンオンされると、前記基準電圧が導通されることにより生成されることを特徴とする請求項１１に記載のシューズインソール基板。
13. 前記第２のセンシング信号は、前記第２のスイッチの中から少なくとも一つ以上がターンオンされると前記基準電圧が導通されることにより生成されることを特徴とする請求項１２に記載のシューズインソール基板。
14. 前記第１のセンシング信号と前記第２のセンシング信号の生成の有無によりデータ解像度（ｄａｔａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が決定されることを特徴とする請求項１３に記載のシューズインソール基板。
15. 低い圧力（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されると、前記第１のセンシング信号と前記第２のセンシング信号の中から一つの信号のみが生成されることを特徴とする請求項１４に記載のシューズインソール基板。
16. 高い圧力（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されると、前記第１のセンシング信号と前記第２のセンシング信号のすべてが生成されることを特徴とする請求項１４に記載のシューズインソール基板。