KR101329310B1 - 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법 - Google Patents

편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정방법을 위한 것으로서, 편마비 장애인의 외회전을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 결과를 기초로 하여, 상기 편마비 장애인에게 외회전에 대한 정보를 제공하는 피드백부;를 포함한다. 상기 감지부는, 상기 감지부에 전원을 공급하는 전원부; 상기 편마비 장애인의 외회전을 감지하는 센서부; 상기 센서부의 감지 결과를 각도 값으로 변환처리하는 처리부; 및 상기 처리부의 처리 결과를, 상기 피드백부로 전송하는 전송부;를 포함한다. 상기 피드백부는, 사용자의 입력에 따라, 피드백 기준을 설정하는 설정부; 상기 피드백부의 정보를 표시하는 디스플레이부; 상기 피드백부의 음성 출력을 위한 스피커부; 상기 전송부와 통신을 위한 수신부; 및 상기 전송부를 통해 받은 데이터로 외회전 보행을 판단하는 피드백처리부;를 포함한다.

Description

편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법{Feedback system and method for toe-out gait correction in Hemiplegia disability}
본 발명은 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 편마비 장애인의 보행 때 발생하는 외회전의 정도에 따라 편마비 장애인에게 시각, 청각, 및 촉각 등의 방법을 이용하여 보행 패턴을 실시간으로 알려줌으로써, 편마비 장애인이 이를 인지하고 정상적인 보행을 위한 의식적인 노력을 함으로써, 재활훈련의 효과를 갖도록 유도하는 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 뇌졸중으로 인한 편마비 장애인은 뇌손상으로 인해 운동 및 감각 신경 통로의 장애가 있어 기립 및 보행 시 비정상적인 행태를 보이는 경우가 많다. 과도한 외회전은 보행 시 안전성을 보장받기 어려워 낙상 등 신체적 위험에 처할 수 있고, 또한 비 장애인의 보행과의 시각적 차이로 인하여 환자들의 심리적 위축감을 가중시키기도 한다.
이러한 편마비 장애인들이 일상생활을 영위하기 위해서는, 지속적인 보행 패턴의 정보와 외회전 보행 시 적당한 피드백(feedback)을 제공받아 재활훈련을 지속적으로 실시하여야 하지만, 현재 대부분의 편마비 환자들에게 제공되는 피드백은 효과가 미미하거나 경제적인 부담이 커서 편마비 환자들이 일상에서 재활훈련을 하는데 있어서 제한적인 현실이었다. 대부분의 편마비 환자들은 병원이나 치료실과 같은 특정한 장소에서 의사나 치료사, 보호자가 함께 보행을 하면서 외회전 보행 시 의사, 치료사 및 보호자로부터 음성을 통한 직접적인 피드백을 받아야 했고, 이러한 점은 편마비 환자들이 일상에서 재활훈련을 하는데 있어서 제한적인 요소로 작용하였다.
그 예로, 현재 국내외적으로 보행 패턴의 정보를 제공해주고 모니터링 해주는 장치가 일부 개발되어 있으나 이들은 모두 고가의 장비이며 치료사나 보호자의 관찰이 필요하거나 보행 패턴을 확인하고 처리하기 위한 설비를 갖춘 특별한 장소가 요구되는 제품들이 대부분이라는 문제점이 있어 다수의 편마비 환자들에게 보급이 사실상 불가하였다.
대한민국 공개 제2008-0094172호
따라서, 본 발명의 목적은 뇌졸중이나 기타 사고로 인한 편마비 장애인에게 높은 빈도로 발생하는 외회전 보행 패턴을 확인하여 휴대용 단말장치에 표시해 주거나 내부로 작용하는 토크 발생기에 신호를 줌으로써 편마비 장애인이 공간적인 제약을 벗어나 일상생활에서 보호자나 치료사의 관찰이 필요없이 지속적인 재활 훈련을 할 수 있도록 저렴한 비용으로 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정방법을 위한 수단으로는 편마비 장애인의 외회전을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 결과를 기초로 하여, 상기 편마비 장애인에게 외회전에 대한 정보를 제공하는 피드백부;를 포함한다.
또한, 상기 감지부는, 상기 감지부에 전원을 공급하는 전원부; 상기 편마비 장애인의 외회전을 감지하는 센서부; 상기 센서부의 감지 결과를 각도 값으로 변환처리하는 처리부; 및 상기 처리부의 처리 결과를, 상기 피드백부로 전송하는 전송부;를 포함한다.
또한, 상기 센서부는, 3축 자이로스코프 및 3축 가속도센서로 이루어지며, 상기 센서부와 상기 처리부 사이에, 상기 센서부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 더 포함한다.
또한, 상기 전송부는, 블루투스 방식으로 전송한다.
또한, 상기 피드백부는, 사용자의 입력에 따라, 피드백 기준을 설정하는 설정부; 상기 피드백부의 정보를 표시하는 디스플레이부; 상기 피드백부의 음성 출력을 위한 스피커부; 및 상기 전송부와 통신을 위한 수신부; 상기 센서부의 외회전 감지 결과를 처리하는 피드백처리부;를 포함한다.
또한, 상기 설정부는, 상기 편마비 장애인의 외회전 각도를 설정하여, 상기 설정된 외회전 각도를 벗어나는 경우 상기 편마비 장애인에게 외회전에 대한 정보를 제공하는 것을 더 포함한다..
또한, 상기 외회전에 대한 정보는, 상기 디스플레이부를 통해서 시각적인 정보를 상기 편마비 장애인에게 제공하거나, 상기 스피커부를 통해서 청각적인 정보를 상기 편마비 장애인에게 제공하는 구성을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 피드백부는, 사용자에게 진동을 제공하는 진동부를 더 포함하고, 상기 외회전에 대한 정보는, 상기 진동부를 통해서 진동 정보를 상기 편마비 장애인에게 제공하는 포함할 수 있다.
또한, 상기 피드백부의 외회전에 대한 정보를 기초로 하여, 내회전이 이루어지게 하는 내회전토크장치를 더 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 보행 훈련 시 개별적 보행 특성에 맞는 언어적 지시를 지속적으로 주기 어려워 보호자나 치료사가 없는 환경이거나, 전문적인 재활훈련원 이외의 공간에서 자체적으로 행하여 짐으로써 기대치 이하의 교정률을 보이던 점을 극복할 수 있다.
이는 편마비 장애인에게서 자주 볼 수 있는 비정상적인 보행 패턴을 편마비 장애인이 소지하고 있는 휴대용 단말기에 실시간으로 표시해 주거나, 촉각 및 청각적인 방법으로 인지할 수 있게 해 줌으로써 자가 교정에 도움이 되고, 동시에 재활 훈련을 할 수 있는 효과가 있다.
또한 3축 자이로스코프 또는 3축 가속도센서를 통해서, 평면 상에서의 각도를 측정하여 외회전을 감지하지만, 입체적으로 z축 방향으로의 각도를 측정하여 발끌림 현상을 감지하는 것도 가능하다.
그리고, 3축 자이로스코프 또는 3축 가속도센서의 감지값을 저장하여, 사후적으로 정상인의 감지값 패턴과 비교함으로써 외회전이나 발끌림 현상에 대한 진단이나 치료에 활용하는 것도 가능하다.
도 1은 편마비 장애인에게서 자주 나타나는 외회전 보행 특성을 보여주는 개략도이며,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치의 전체 구성도,
도 3는 도 1에 도시된 감지부의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 도 1에 도시된 피드백부의 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외회전 보행을 측정하는 알고리즘,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 외회전 보행 교정 장치 알고리즘이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 편마비 장애인에게서 자주 나타나는 외회전 보행 특성을 보여주는 개략도이다.
뇌졸중으로 인한 편마비 환자는 뇌손상으로 인해 운동 및 감각 신경 통로의 장애가 있어, 대다수의 경우에 수의적 운동의 제한을 가져오게 되며, 기립 및 보행시 비정상적인 양식을 취하는 경우가 많다.
이러한 환자들에게는 체간의 비대칭적 자세 및 정렬이상, 골반과 고관절의 비대칭이 보이며, 체중 지지의 편향성은 체간의 불균형을 야기하여 정상적인 보행이 어려운 경우가 빈번하다. 환자들은 체간과 골반의 안정성이 저하되어 골반이 후방경사 되기에 보행 시 유각기에 체 중심이 정중선 후방에 위치하게 되어 마비된 하지가 전방으로 나가는 것을 어렵게 하며 외회전이 증가 되어 있는 것을 볼 수 있다.
또한, 편마비 환자들은 인지 저하 및 하지 수용 감각의 저하가 있는 경우가 있어, 본인 스스로 외회전이 되고 있다는 것을 인식하지 못하는 경우 또한 존재하고 외회전 보행 패턴이 나타나기도 한다.
그러기에 본 발명은 환자가 외회전 보행 시, 이에 대한 교정이 이루어지도록 언어적, 촉각적 지시를 보내어 의식적으로 외회전을 제한하는 학습효과를 거두게 하고, 이러한 것을 반복함으로써 추후 독립보행 시, 비정상적인 보행양식이 습득되어 지속되는 것을 방지할 수 있도록 설계한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치의 전체 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시된 감지부의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 2에 도시된 피드백부(300)의 구성을 나타내는 블록도 이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치 및 교정 방법의 일 실시예인 보행교정장치(100)의 장치적 구성은 감지부(200), 피드백부(300)로 구성되며, 추가적으로 내회전토크장치(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 감지부(200)는 센서부(210), A/D 컨버터(220), 처리부(230), 전송부(240), 전원부(250)를 포함하여 구성된다.
상기 피드백부(300)는 수신부(310), 설정부(320), 디스플레이부(330), 진동부(340), 스피커부(350), 피드백처리부(360)을 포함하여 구성된다.
상기 감지부(200)는 사용 주체가 편마비 환자인 것을 고려해 일상생활에서 보행이나 행동에 장애가 없도록 하반신의 일부분이나 신발 및 보조장치에 부착할 수 있는 초소형 장치의 디자인이고, 정밀한 검출이 가능한 것이 바람직하다. 여기에서 상기 감지부(200)의 구성을 부착하는 위치에 대하여 부연설명하자면, 일반적으로 감지가 가장 잘되는 부분은 발끝이나, 편마비 환자의 상태 및 보행 환경에 따라 부착되는 위치는 바뀔 수 있도록 구성한다.
편마비 환자의 외회전 검출 회로를 구성하는데 있어서, G-sensor를 적용할 수 있다. 이는 센서에 가해지는 물리력을 통해 3차원 축에서의 가속도를 감지하여 이에 대한 정보를 제공하는 역할을 한다. 기계식의 센서와 반도체식을 이용한 두 가지의 형태가 있으나, 현재 소형이면서 정밀한 검출이 가능하여 휴대성이 뛰어난 반도체식이 주로 쓰이고 있다.
이러한 유형의 센서들의 크기와 검출 민감도를 고려하여 보행교정장치(100)에 적합한 것을 선정하여 배치할 수 있다.
또한, 기타 센서의 보조적 적용이 가능하다. 편마비 환자의 양측 발목이나 신발 또는 양 무릎에 적용하여 각 발의 각도를 비교할 수 있는 Compass sensor를 적용할 시 Gyro-compass를 통해 회전 가속도를 확인할 수 있다.
본 발명을 위한 감지부(200)는 ARS 시스템(Attitude Reference System) 방식의 소형 외회전 보행 측정 장치를 이용하는 것이 바람직하다.
3축 자이로스코프나 3축 가속도를 이용하여 보행분석을 하는 장비는 매우 고가여서 개인이 휴대하기 어렵다는 단점을 가지고 있어, 보행이 불편한 편마비 장애인에게 일상생활에서 지속적인 보행 정보를 제공하지 못함으로써 효과적인 발끌림 및 외회전 보행을 교정하는 방안이 되기 어려운 점을 극복하였다.
본 출원의 발명자는, 상기 극복 수단으로서 고정밀 이동형 외회전 보행 피드백(feedback) 장치를 개발하였고, 휴대용 단말기를 통해 지속적인 보행 정보를 제공하고 피드백을 줄 수 있도록 설계했다.
상기 ARS 시스템은 센서부(210)를 구성하는 3축 자이로스코프(211), 3축 가속도(212) 및 처리부(230)에 구성된 Cortex M3 CPU로 이루어져 있어 6개의 3차원 자세 정보(x, y, z, roll, pitch, yaw)를 각각 획득할 수 있도록 제작되었으며, 다른 종류의 센서보다 크기(45 x 35mm)가 작고, 저가라는 장점이 있다.
따라서, 보행 시에 발생하는 외회전을 측정하는데 있어서 정밀도, 경제성 등을 고려할 때 가장 적합한 센서이다.
또한, 외회전 보행 측정장치는 기존의 신발이나 보조기에 적용될 수 있도록 69×50×21mm 크기의 외형을 갖고, ARS로 외회전 보행을 측정하고 외회전 보행 시 피드백을 줄 수 있도록 설계한다. 여기서 상기 보행 측정장치의 크기는 제한된 것이 아니며, ARS, 전원부, 통신부 등의 크기 변경과, 단점 보완하는 것과 같은 성능 개선이 있을 시 변경이 가능하다.
또한, 외장은 발목이나 무릎에 장착할 수 있을 뿐만 아니라 신발 및 보조기 내측에 부착할 수 있도록 고려하여 부착되어 있는 상황이 최대한 외부에서 식별되지 않도록 간결한 외관을 이루도록 설계함이 바람직하다.
또한, 센서의 독립적인 위치 선정을 위해 flexible wire 와 ABS 재질의 외골격을 구성하거나, 벨크로(velcro)를 통한 부착도 고려할 수 있다.
또한, 상기 센서는 센서 특성에 따른 오차를 줄이기 위해 생산과정에서 이미 모든 캘리브레이션을 마친 상태로 출고되어, 다른 3축 자이로스코프나 3축 가속도와 비교하여 주변 환경의 변화에 적은 영향을 미칠 수 있는 것을 선택함이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 센서부(210) 와 처리부(230)사이에는 A/D컨버터(220)이 구성되어있다. 제어모듈에서 입력전원(VIN)의 전기 신호를 인가하며 각 센서에 전기 신호를 주었을 때 순차적으로 전압 차를 읽어 각각의 센서에서 발생하는 전압 신호를 획득할 수 있으며, 이 데이터는 통신을 거쳐 상기 A/D컨버터(220)를 통해 디지털 값(digital value)을 얻을 수 있다.
상기 감지부(200)를 구성하는 전원부(250)를 위한 전원장치로는 충전지 타입으로 경량화된 Li-ion 셀을 사용하고, USB 충전이 가능하도록 개발하거나, 사용자의 편의성을 위해 AAA size의 전지나, Coin shape의 Li 전지 또한 고려할 수 있다.
본 발명의 피드백부(300)에 구성된 설정부(320)는, 상기 편마비 장애인의 외회전 각도를 설정하여, 상기 설정된 외회전 각도를 벗어나는 경우 상기 편마비 장애인에게 외회전에 대한 정보를 제공하는 기능을 할 수 있다. 외회전 각도를 설정하여 그 각도에 따라 피드백의 시점을 변경하는 것으로, 예를 들면, 장애의 정도가 높은 이용자가 피드백을 받는다고 해서 바로 정상적인 보행을 하는 것은 어렵다. 따라서, 점차적인 보행 교정을 얻기 위해서는, 사용 초기에는 피드백 발생 조건이 되는 외회전 보행의 각도를 높게 설정하고 어느 정도 훈련이 되었을 때, 설정값을 점차 낮추어 가면서 최종목표인 정상적인 보행을 유도하는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외회전 보행을 측정하는 알고리즘이다. 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 외회전 보행 교정장치 알고리즘이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 센서부(210)로부터 획득한 신호를 토대로 피드백부(300)로 전송되어 보행 측정 알고리즘에 의해 판단된 외회전 보행의 여부에 따라 실시간으로 피드백을 줌으로써 편마비 환자의 발끌림 현상과 외회전보행을 교정할 수 있도록 유도한다.
세부적으로는, 감지부(200)의 처리부(230)는 A/D컨버터를 통해 받은 데이터를 외회전 보행으로 판단할 수 있는 데이터값으로 변경하여 전송부(240)을 통해 피드백부(300)로 전송하고, 피드백처리부(360)에서 보행 데이터를 도 4의 과정으로 신호처리 한다.
이렇게 처리된 데이터는 상기 감지부(200)에 함께 구성되어 있는 전송부(240)을 이용하여 유선 또는 무선으로 피드백부(300)로 실시간 전송하여 보행 패턴을 디스플레이부(330)에 표시한다.
상기 전송부(240)은 블루투스를 사용하여, 피드백부(300)의 스피커부(350)을 통해 경보음을 발생하거나, 블루투스 이어폰으로 전송하여 외회전 보행의 사실을 알리도록 구성할 수도 있다.
처리부(230) 기록된 데이터의 최대값이 설정부(320)에서 설정한 기준값 이상이 도출되면, 보행 교정 장치를 착용한 편마비 환자가 외회전 보행을 하고 있다고 판단하여 설정부(320)에서 설정한 방식으로 경고 메시지를 나타낸다.
상기 경고 메시지는 편마비 장애인의 장애형태나, 요구하는 경고 메시지 확인 방법이 다를 수 있으므로 시각, 촉각, 청각을 이용할 수 있도록 디스플레이부(330), 진동부(340), 스피커부(350)에 단일 혹은 복합적으로 나타낼 수 있도록 설계한다.
또한, 보행교정장치(100)에 추가적으로 내회전토크장치(400)를 구성할 수 있다. 외회전 보행 패턴을 확인되었을 때 내회전토크장치(400)에 동작 신호를 전송함으로써, 보행에 물리적인 도움을 줄 수 있다.
또한, 피드백부(300)로 이용될 수 있는 스마트폰이나 개인용 휴대 단말장치에 내장된 저장장치나 SD카드 등의 별도의 저장장치에 보행 패턴에 대한 정보를 자동적으로 저장할 수 있도록 구성하여 외회전 보행의 교정 정도를 파악하거나 분석 자료로 사용할 수 있도록 함이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.
100: 보행교정장치 200: 감지부
210: 센서부 211: 3축 자이로스코프
212: 3축 가속도 220: A/D 컨버터
230: 처리부 240: 전송부
250: 전원부 300: 피드백부
310: 수신부 320: 설정부
330: 디스플레이부 340: 진동부
350: 스피커부 360: 피드백처리부
400: 내회전토크장치

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 편마비 장애인의 외회전을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 결과를 기초로 하여, 상기 편마비 장애인에게 외회전에 대한 정보를 제공하는 피드백부;를 포함하되,
    상기 감지부는,
    상기 감지부에 전원을 공급하는 전원부;
    상기 편마비 장애인의 외회전을 감지하는 센서부;
    상기 센서부의 감지 결과를 각도 값으로 변환처리하는 처리부; 및
    상기 처리부의 처리 결과를, 상기 피드백부로 전송하는 전송부;를 포함하는 편마비 장애인의 외회전 보행 교정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    3축 자이로스코프 또는 3축 가속도센서로 이루어지는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부와 상기 처리부 사이에,
    상기 센서부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 더 포함하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송부는, 블루투스 방식으로 전송하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 피드백부는,
    사용자의 입력에 따라, 피드백 기준을 설정하는 설정부;
    상기 피드백부의 정보를 표시하는 디스플레이부;
    상기 피드백부의 음성 출력을 위한 스피커부; 및
    상기 전송부와 통신을 위한 수신부;
    상기 전송부를 통해 받은 데이터로 외회전 보행을 판단하는 피드백처리부;를 포함하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 편마비 장애인의 외회전 각도를 설정하여, 상기 설정된 외회전 각도를 벗어나는 경우 상기 편마비 장애인에게 외회전에 대한 정보를 제공하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 외회전에 대한 정보는,
    상기 디스플레이부를 통해서 시각적인 정보를 상기 편마비 장애인에게 제공하거나,
    상기 스피커부를 통해서 청각적인 정보를 상기 편마비 장애인에게 제공하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피드백부는,
    사용자에게 진동을 제공하는 진동부를 더 포함하고,
    상기 외회전에 대한 정보는,
    상기 진동부를 통해서 진동 정보를 상기 편마비 장애인에게 제공하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 피드백부의 외회전에 대한 정보를 기초로 하여, 내회전이 이루어지게 하는 내회전토크장치를 더 포함하는, 편마비 장애인 외회전 보행 교정 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019138410A1 (en) 2018-01-15 2019-07-18 Blustain Raphi Step analysis device
KR20200017131A (ko) 2018-08-08 2020-02-18 전남대학교산학협력단 상태 분류기 생성 방법 및 이를 이용한 보행상태 판단 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104856838B (zh) * 2015-04-30 2016-12-07 华东理工大学 一种行走助力器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080094172A (ko) * 2007-04-19 2008-10-23 정환덕 보행 교정장치
KR100894895B1 (ko) * 2007-05-21 2009-04-30 연세대학교 산학협력단 운동, 균형 및 보행측정방법 및 치료시스템
KR101053491B1 (ko) 2009-04-07 2011-08-08 (주)휴레브 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템과 방법
KR101071214B1 (ko) * 2009-07-29 2011-10-10 건국대학교 산학협력단 파킨슨병 환자의 각속도 측정을 위한 장치 및 그를 위한 분석 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080094172A (ko) * 2007-04-19 2008-10-23 정환덕 보행 교정장치
KR100894895B1 (ko) * 2007-05-21 2009-04-30 연세대학교 산학협력단 운동, 균형 및 보행측정방법 및 치료시스템
KR101053491B1 (ko) 2009-04-07 2011-08-08 (주)휴레브 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템과 방법
KR101071214B1 (ko) * 2009-07-29 2011-10-10 건국대학교 산학협력단 파킨슨병 환자의 각속도 측정을 위한 장치 및 그를 위한 분석 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019138410A1 (en) 2018-01-15 2019-07-18 Blustain Raphi Step analysis device
EP3740096A4 (en) * 2018-01-15 2021-09-29 Blustain, Raphi STEP ANALYSIS DEVICE
KR20200017131A (ko) 2018-08-08 2020-02-18 전남대학교산학협력단 상태 분류기 생성 방법 및 이를 이용한 보행상태 판단 방법

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