KR101244389B1 - 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발 - Google Patents

낙상 감지 모듈이 탑재된 신발 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 보행시 발생할 수 있는 낙상을 감지하고, 낙상시의 현장 상황을 저장 및 전송하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발은, 본체부에 수용되는 발을 지지하는 바닥부, 상기 바닥부의 저면에 구비된 홈에 삽입되어 보행으로 발생되는 움직임을 전기적으로 변환시키는 압전소자, 상기 압전소자에 연결되어 전기에너지를 충전하는 이차전지, 상기 이차전지의 전기에너지를 이용하여, 낙상을 감지하고 신호 처리하여 낙상 상황을 출력하는 감지 모듈, 및 상기 바닥부의 저면에 부착되어 상기 압전소자, 상기 이차전지 및 상기 감지 모듈을 고정시키는 고정판을 포함한다.

Description

낙상 감지 모듈이 탑재된 신발 {SHOES WITH FALL DECETION MODULES}
본 발명은 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 낙상시의 상황을 감지, 저장 및 전송 가능케 하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발에 관한 것이다.
떨어지거나 넘어져서 다치는 것을 낙상(落傷)이라 한다. 낙상은 큰 부상으로 이어질 수 있고, 이러한 상황에서 부상자 자신은 어떠한 조치도 취하지 못할 수 있다.
따라서 낙상시 이러한 상황을 주위에 알려서 사고 후, 민첩하게 도움을 받을 수 있고, 또한 낙상시의 상황 정보를 기록 및 저장하여 사고시 응급 치료에 효과적으로 대처할 필요성이 제기되고 있다. 이를 위하여, 낙상을 감지하고 현장 상황을 기록 및 저장할 수 있는 장치가 요구된다.
본 발명의 목적은 보행시 발생할 수 있는 낙상을 감지하고, 낙상시의 현장 상황을 저장 및 전송하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발은, 본체부에 수용되는 발을 지지하는 바닥부, 상기 바닥부의 저면에 구비된 홈에 삽입되어 보행으로 발생되는 움직임을 전기적으로 변환시키는 압전소자, 상기 압전소자에 연결되어 전기에너지를 충전하는 이차전지, 상기 이차전지의 전기에너지를 이용하여, 낙상을 감지하고 신호 처리하여 낙상 상황을 출력하는 감지 모듈, 및 상기 바닥부의 저면에 부착되어 상기 압전소자, 상기 이차전지 및 상기 감지 모듈을 고정시키는 고정판을 포함한다.
상기 바닥부는, 발의 용천에 대응하는 중앙부, 상기 중앙부의 전방과 후방에 각각 위치하는 전방부와 후방부를 포함하며, 상기 압전소자는 상기 전방부와 상기 후방부 중 적어도 일측에 위치할 수 있다.
상기 압전소자는 유연성을 가지는 압전 재료로 형성될 수 있다. 상기 압전소자는 압전 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 압전 폴리머는 폴리불화비닐리덴(PVDF, Polyvinylidene fluoride)로 형성될 수 있다.
상기 감지 모듈은, 상기 중앙부에 위치할 수 있다.
상기 이차전지는, 파우치로 둘러싸이는 메탈 하이드록사이드(Metal hydroxide) 종류의 전지로 형성될 수 있다.
상기 이차전지는, 외부전원에 선택적으로 연결되어 충전될 수 있다.
상기 감지 모듈은, 낙상을 감지하는 감지부, 상기 감지부에 연결되어 감지 신호를 처리하여 낙상 상황을 저장 및 상황 신호를 전송하는 제어부, 및 상기 제어부에 연결되어 전송되는 상황 신호에 따를 낙상 상황을 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 감지부는, 보행의 가속도를 측정하는 가속도계, 보행의 회전 운동을 측정하는 자이로스코프, 및 보행 경사를 측정하는 경사계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 감지부에서 입력되는 신호를 처리하는 신호처리부, 상기 신호처리부에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부, 및 위치를 확인하는 위성위치확인시스템 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 출력부는, 상기 제어부에 연결되어 상기 제어부의 신호에 따라 경보를 알리는 스피커 및 상기 제어부의 신호에 따라 신호를 송신하는 송신기 중 하나를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 압전소자를 이용하여 보행으로 발생되는 에너지를 이차전지에 저장하고, 이차전지에서 공급되는 전류로 감지 모듈이 작동됨으로써, 낙상을 감지하고, 낙상시의 현장 상황을 저장 및 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 낙상을 감지하여 신호 처리하는 블록도이다.
도 4는 도 3의 감지 모듈의 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 일 실시예에 따른 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발은 본체부(1), 바닥부(2), 압전소자(3), 이차전지(4), 감지 모듈(5) 및 고정판(6)을 포함한다.
본체부(1)는 착용자의 발을 수용하며 용도에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있다. 바닥부(2)는 본체부(1)의 하단에 구비되어 본체부(1)에 수용되는 발을 지지한다.
일 실시예의 낙상 감지 신발은 외출시 착용자와 항상 같이 있는 물건으로써, 별도의 휴대를 필요로 하지 않게 하며, 또한 낙상 감지를 위하여 별도의 에너지를 필요로 하지 않고, 보행시 발생 및 소멸되는 에너지를 이용할 수 있도록 구비된다.
이를 위하여 압전소자(3)가 사용되며, 압전소자(3)는 보행 압력을 전류로 변환시킬 수 있도록 구성된다. 따라서 압전소자(3)는 바닥부(2)의 저면에 구비된 홈(21)에 삽입 설치된다. 압전소자(3)는 보행 압력을 최대한 받을 수 있도록 구비된다.
예를 들면, 바닥부(2)는 착용자 발의 용천에 대응하는 중앙부(22), 중앙부(22)의 전방과 후방에 각각 위치하는 전방부(23)와 후방부(24)를 가진다. 이 경우, 압전소자(3)는 체중에 의한 압력을 주로 받는 전방부(23)나 후방부(24) 또는 양측 모두에 설치될 수 있다. 즉 도시된 바와 같이, 압전소자(3)는 전방부(23)에 구비되는 제1 압전소자(31)와 후방부(24)에 구비되는 제2 압전소자(32)를 포함한다.
착용자의 보행 습관 및 노면의 경사도에 따라 전방부(23)에 강한 압력을 작용시키면 제1 압전소자(31)에서 많은 전류를 발생시키고, 후방부(24)에 강한 압력을 작용시키면 제2 압전소자(32)에 많은 전류를 발생시킬 수 있다. 제1, 제2 압전소자(31, 32)는 착용자의 보행 습관에 따른 전류 발생의 편차를 줄일 수 있다.
압전소자(3)는 바닥부(2)에 구비되므로 보행시 바닥부(2)의 휨에 대응할 수 있도록 유연성을 가지는 압전 재료로 형성될 수 있다. 압전 재료는 압전 효과를 보이는 재료로써 수정, 티탄산 바륨, PZT(PbZrO3과 PbTiO3의 고용체)계의 자기(磁器) 등이 있다. 예를 들면, 압전소자(3)는 압전 폴리머로 형성되며, 압전 폴리머는 폴리불화비닐리덴(PVDF, Polyvinylidene fluoride)로 형성될 수 있다.
이차전지(4)는 압전소자(3)에 연결되어 압전소자(3)에서 발생되는 전류를 충전하도록 구성된다. 이차전지는 재충전이 불가능한 건전지로 대치될 수도 있으나, 이 경우, 건전지를 교체할 수 있는 구성이 필요하다.
또한, 이차전지(4)는 외부전원(41)에 연결될(도 3 참조) 수도 있다. 이 경우, 이차전지(4)는 압전소자(3)에 의하여 충분하지 않게 충전된 경우, 외출 전 외부전원(41)으로 바로 충전될 수 있다.
이차전지(4)는 파우치로 둘러싸이는 메탈 하이드록사이드(Metal hydroxide) 종류의 전지로 형성될 수 있다. 메탈 하이드록사이드(Metal hydroxide) 종류의 전지는 원통형 또는 각형으로 이루어지는 이차전지에 비하여 유연성을 더 가질 수 있다. 즉 이차전지는 공지의 파우치형, 원통형 또는 각형 전지로 이루어질 수 있다.
이차전지(4)는 전기적인 연결을 단축시킬 수 있도록 감지 모듈(5)의 인근에 배치된다. 이차전지(4)는 중앙부(22)에 인접하는 전방부(23)에 구비된 홈(26)에 삽입된다.
감지 모듈(5)은 이차전지(4)의 전류를 이용하여, 낙상을 감지하고 신호 처리하여 낙상 상황을 출력하도록 구성된다. 감지 모듈(5)은 전자 회로로 형성되므로 압전소자(3)와 달리 보행 압력으로부터 보호받을 수 있는 위치에 구비된다. 예를 들면, 감지 모듈(5)은 중앙부(22)에 구비된다. 즉 감지 모듈(5)은 바닥부(2)의 중앙부(22) 홈(27)에 삽입된다.
도 3은 낙상을 감지하여 신호 처리하는 블록도이다. 이상에서 설명한 구성을 신호 처리에 따를 블록도로 설명하면, 제1, 제2 압전소자(31, 32)가 전류를 발생하고, 이차전지(4)는 발생된 전류를 충전하고, 감지 모듈(5)은 이차전지(4)의 전류로 작동된다.
한편, 고정판(6)은 바닥부(2)의 저면에 부착되어 압전소자(3), 이차전지(4) 및 감지 모듈(5)을 바닥부(2)의 홈(21, 26, 27)에 각각 고정시킨다. 고정판(6)은 보행 충격으로부터 압전소자(3) 및 이차전지(4)를 보호할 수 있고 보행 압력을 압전소자(3)로 원활이 전달할 수 있도록 고무판으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 고정판(6)은 바닥부(2)의 저면에 방수 접착제(미도시)로 부착되어, 보행시, 내장된 압전소자(3) 이차전지(4) 및 감지 모듈(5)의 쇼트를 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 감지 모듈의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 감지 모듈(5)은 낙상을 감지하는 감지부(51), 감지부(51)에 연결되어 감지 신호를 처리하여 낙상 상황을 저장 및 상황 신호를 전송하는 제어부(52), 및 제어부(52)에 연결되어 전송되는 상황 신호에 따를 낙상 상황을 출력하는 출력부(53)를 포함한다.
예를 들면, 감지부(51)는 가속도계(accelerometer)(511), 자이로스코프(gyroscope)(512) 및 경사계(inclinometer)(513)를 포함한다. 보행자의 보행 및 낙상시, 가속도계(511)는 보행의 가속도를 측정하고, 자이로스코프는 보행의 회전 운동을 측정하며, 경사계(513)는 보행 경사를 측정한다.
감지부(51)는 가속도계(511), 자이로스코프(512) 및 경사계(513)를 모두 포함할 수 있고, 이 중에서 선택적으로 구비할 수 있으며, 필요에 따라 보행의 상황을 더 감지할 수 있는 센서들을 더 포함할 수도 있다.
제어부(52)는 감지부(51)에서 입력되는 신호를 처리하는 신호처리부(microprocessor)(521), 신호처리부(521)에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부(data storage)(522), 및 착용자의 위치를 확인하는 위치확인시스템(GPS)(523)를 포함한다.
제어부(52)는 데이터 저장부(522)를 선택적으로 구비할 수 있으나, 낙상 후 치료시 참조를 위하여 낙상 상황을 저장할 수 있도록 데이터 저장부(522)를 구비하는 것이 바람직하다.
출력부(53)는 제어부(52)에 연결되어 제어부의 신호에 따라 경보를 알리는 스피커(speaker)(531), 제어부(52)의 신호에 따라 신호를 송신하는 송신기(transmitter)(532)를 포함할 수 있다. 스피커(531)는 인접하여 통행인에게 낙상을 알리어 응급 조치를 받을 수 있게 하고, 송신기(532)는 공간적으로 원거리에 위치하는 가족이나 응급 구조시설의 도움을 받을 수 있게 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1 : 본체부 2 : 바닥부
3 : 압전소자 4 : 이차전지
5 : 감지 모듈 6 : 고정판
21, 26, 27 : 홈 22 : 중앙부
23 : 전방부 24 : 후방부
31, 32 : 제1, 제2 압전소자 41 : 외부전원
51 : 감지부 52 : 제어부
53 : 출력부 511 : 가속도계
512 : 자이로스코프 513 : 경사계
521 : 신호처리부 522 : 데이터 저장부
523 : 위치확인시스템 531 : 스피커
532 : 송신기

Claims (12)

  1. 본체부에 수용되는 발을 지지하는 바닥부;
    상기 바닥부의 저면에 구비된 홈에 삽입되어 보행으로 발생되는 움직임을 전기적으로 변환시키는 압전소자;
    상기 압전소자에 연결되어 전기에너지를 충전하는 이차전지;
    상기 이차전지의 전기에너지를 이용하여, 낙상을 감지하고 신호 처리하여 낙상 상황을 출력하는 감지 모듈; 및
    상기 바닥부의 저면에 부착되어 상기 압전소자, 상기 이차전지 및 상기 감지 모듈을 고정시키는 고정판
    을 포함하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바닥부는,
    발의 용천에 대응하는 중앙부, 상기 중앙부의 전방과 후방에 각각 위치하는 전방부와 후방부를 포함하며,
    상기 압전소자는,
    상기 전방부와 상기 후방부 중 적어도 일측에 위치하는
    낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 압전소자는
    유연성을 가지는 압전 재료로 형성되는
    낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 압전소자는
    압전 폴리머로 형성되는
    낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 압전 폴리머는,
    폴리불화비닐리덴(PVDF, Polyvinylidene fluoride)로 형성되는
    낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 감지 모듈은,
    상기 중앙부에 위치하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 이차전지는,
    파우치로 둘러싸이는 메탈 하이드록사이드(Metal hydroxide) 종류의 전지로 형성되는
    낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이차전지는,
    외부전원에 선택적으로 연결되어 충전 되는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 감지 모듈은,
    낙상을 감지하는 감지부,
    상기 감지부에 연결되어 감지 신호를 처리하여 낙상 상황을 저장 및 상황 신호를 전송하는 제어부, 및
    상기 제어부에 연결되어 전송되는 상황 신호에 따를 낙상 상황을 출력하는 출력부
    를 포함하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    보행의 가속도를 측정하는 가속도계,
    보행의 회전 운동을 측정하는 자이로스코프, 및
    보행 경사를 측정하는 경사계
    중 적어도 하나를 포함하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지부에서 입력되는 신호를 처리하는 신호처리부,
    상기 신호처리부에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부, 및
    위치를 확인하는 위성위치확인시스템
    중 적어도 하나를 포함하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 제어부에 연결되어 상기 제어부의 신호에 따라 경보를 알리는 스피커 및
    상기 제어부의 신호에 따라 신호를 송신하는 송신기
    중 하나를 포함하는 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발.
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