KR101759289B1 - 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있도록 하는 신발장착형 센서팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신발의 내부 상면과 신발 착용자의 발바닥이 이루는 공간 중 어느 일부영역에 대응되는 외형 형상을 가지는 몸체부와, 상기 몸체부에 내장되는 가속도센서, 통신모듈 및 배터리 등의 장치를 포함하며, 상기 신발의 내부 바닥과 신발 착용자의 발바닥 사이의 상기 일부영역에 장착/탈착되는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩에 관한 것이다.

Description

운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩{Smart Sensor Pack for Aquisition of Exercise Information}

본 발명은 어떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있도록 하는, 신발장착형 센서팩에 관한 것이다.

"스마트 패션(의류)"은 1990년대 후반 미국 해군의 지원으로 미국 조지아 공대와 센사텍스 사가 공동으로 최초로 개발하였다. 이 옷은 호흡이나 맥박 같은 생체신호를 측정해 기록하고 무선으로 외부로 전송하여 본인 뿐 아니라 원격지에서도 착용자의 심장박동수와 호흡률, 체온, 칼로리 소모량 등을 모니터링 할 수 있도록 한 것이다.

현대 사회가 급격히 도시화되고 디지털화되면서 육체적 활동이나 운동을 할 시간이나 기회가 점점 줄어들고 있다. 이에 부응하여 운동효과를 높일 목적으로 운동복이나 운동화에 센서를 부착한 예가 있다. 이러한 운동복이나 운동화를 이용함으로써 자동연계된 운동통계에 의해 개인마다 다른 신체적인 조건에 적절한 운동량과 운동방법에 따라 효율적이고 지속적인 운동을 할 수 있도록 하는 것이다.

공개특허 2002-0014005는, 운동량검출 센서를 구비한 신발과, 통신모듈, 신발의 센서로부터 식별정보 및 운동자료를 입력받는 웹서버와, 회원데이터베이스/운동량데이터베이스 등으로 이루어져 있어 회원의 운동통계정보를 제공하여 운동을 관리할 수 있는 시스템을 제시하고 있다. 여기서 각종 센서와 통신모듈은 신발의 내부에 수납되는 안창(Insole)의 전후부에 부착/내장되어 있다(도 1a 참조).

등록특허 10-1120548에는, 신발의 미드솔에 형성된 배터리홀과 수용홈, 수용홈에 삽입되는 센서/컨트롤러, 배터리홀에 삽입되는 배터리 등으로 이루어진 운동정보 감지 신발이 개시되어 있다(도 1b 참조).

공개특허 10-2011-0071727는, 사용자의 발에 의해 가해지는 힘의 변화를 저항값으로 측정하는 필름형 인솔 센서, 사용자의 발의 움직임 변화에 따른 가속도값을 측정하는 가속도 센서 및 저항값 및 상기 가속도값을 이용하여 상기 사용자의 현재 상태 및 운동량을 예측하고, 상기 사용자의 상태 정보 및 운동량 정보를 생성하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 스마트 신발을 개시하고 있다(도 1c 참조).

공개특허 10-2013-0043428는, 센서부와, 배터리와 통신모듈이 내장된 인솔센서에 관한 것이다(도 1d 참조).

한편, 나이키와 애플사는 공동으로 "나이키 플러스"라는 제품을 출시하였는데, 이는 아이폰 등과 무선통신하며 사용자가 러닝 및 조깅 운동시 거리, 칼로리, 시간, 운동량, 속도 등의 정보를 센싱하는 센서팩과, 이 센서팩이 장착되는 장착홀이 형성되어 있는 실질적으로 '전용'인 특수 운동화로 이루어져 있다(도 1e 참조).

그러나 이들 종래기술에 의하면, 각종 운동관련 정보를 감지하는 센서들이 인솔 또는 신발에 고정 장착되어 있거나("나이키 플러스"를 제외한 종래기술), 센서팩이 독립적으로 존재하지만 그를 장착하기 위해 전용의 특수 운동화가 요구된다("나이키 플러스").

센서들이 신발에 고정되어 있는 경우 범용성이 떨어져서 예컨대 신발을 세척하는 경우에 사용이 불가능하게 되며, 인솔에 부착 또는 내장되어 있는 경우 인솔을 세척할 때 전자장치에 손상이 발생할 가능성이 있어 사용상에 제약이 따른다.

"나이키 플러스"의 경우 전용 운동화가 아니더라도 별도의 장착수단(손목밴드 또는 홀더)을 이용하여 손목에 장착하거나 다른 운동화의 임의의 위치에 고정하여 사용할 수는 있다. 그러나 이렇게 사용하는 때에는 노이즈(발의 움직임과 발에 가해지는 충격량에 대한 것 이외의 흔들림)가 많이 발생하여 정확한 운동 관련 정보의 획득이 어렵게 된다.

공개특허 2002-0014005 등록특허 10-1120548 공개특허 10-2011-0071727 공개특허 10-2013-0043428

https://secure-nikeplus.nike.com/plus/

본 발명은 보행하거나 운동할 때 발의 움직임과 이동에 관한 정보를 얻을 수 있는 스마트 운동 시스템에서, 신발(운동화)이나 인솔의 종류나 유무에 관계 없이 적용할 수 있는 신발장착형 센서팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 신발의 내부 상면과 신발 착용자의 발바닥이 이루는 공간 중 어느 일부 영역에 대응되는 외형 형상을 가지는 몸체부와, 상기 몸체부에 내장되는 가속도센서, 통신모듈 및 배터리 등의 장치를 포함하며, 상기 신발의 내부 바닥과 신발 착용자의 발바닥 사이의 상기 일부영역에 장착/탈착되는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩에 관한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 신발의 내부 상부 바닥과 신발 착용자의 발바닥 사이의 공간 일부에 대응되는 외형 형상을 가지는 센서팩을 임의의 신발 내부 상부 바닥과 착용자의 발바닥 사이의 공간에 장착함으로써, 임의의 신발이나 운동화라도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 신발 착용자의 발바닥을 보호하고, 발의 충격을 완화시키기 위해 신발의 내부 상부 바닥에 위에 안착시켜 사용하는 인솔과 신발의 내부 상부 바닥 사이에 본 발명에 의한 센서팩을 장착함으로써 임의의 어떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있게 된다.

도 1a~1e는 종래기술에서 스마트 신발을 위한 인솔 또는 운동화의 예를 보여주는 도면 또는 사진.
도 2는 발바닥의 내측에 내측종아치가 형성되어 있음을 보여주는 사진.
도 3a~3e는 본 발명에 의한 센서팩홀더의 몇가지 예.
도 4a, 4b는 본 발명에 의한 센서팩 위에 인솔을 추가로 안착시킨 측면 및 측면사시 개념도.

이하 첨부된 도면 및 제작예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨된 도면 및 제작예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. 또한 청구범위의 구성요소에 도면부호가 병기되어 있는 경우, 이는 설명 위한 예시적인 것일 뿐 도면부호가 구성요소를 한정하려는 의도가 아님도 명백할 것이다.

전술하였듯이 본 발명은 임의의 신발(구두, 운동화, 등산화 등을 포함함)에 장착하여 사용함으로써 '스마트 신발'로 활용할 수 있는 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩에 관한 것으로서, 운동정보 획득과 통신 등을 위한 장치와, 이를 보호하고 내장하는 몸체부를 포함하고 있다. 도 3a~3e에 본 발명에 의한 센서팩이 아치부에 장착되는 몇 가지 예시적 도면을, 도 4a와 4b에 본 발명에 의한 센서팩 위에 인솔을 추가로 안착시킨 측면 개념도와 측면사시도를 도시하였다. 도 3a는 일례를 상부 외측에서 본 사시도와 하부 내측에서 본 사시도이고, 도 3b는 다른 예를 상부 외측에서 본 사시도와 하부 내측에서 본 사시도이고, 도 3c는 또 다른 예를 하부 내측에서 본 사시도이다. 도 3d는 또 따른 몇 가지 예의 개념적 사시도이고, 도 3e는 목업제작예의 측면사시사진 및 분해사진이다. 도 3a~3e와 도 4a와 4b에서는 운동정보 획득을 위한 장치가 내장된 케이스와 몸체부가 분리 가능한 형태로 된 센서팩을 도시하였는데, 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.

본 발명에서 상기 몸체부의 외형 형상과 크기는, 신발의 내부 상면과 신발 착용자의 발바닥이 이루는 공간 중 어느 일부영역에 대응된다. 여기서 '대응'된다는 것은 상기 공간의 일부영역의 외형과 크기와 같거나 유사함을 의미한다.

본 발명에 의한 센서팩은 내장되는 장치들 때문에 어느 정도의 두께와 폭, 넓이를 가지게 되므로 상기 '일부영역'은 신발의 내부 상면과 신발 착용자의 발바닥 사이의 공간이 큰 부분인 것이 좋다. 따라서 본 발명에서 상기 센서팩 몸체부의 형상과 크기에 대응되는 상기 일부영역은 ① 신발의 내부 상면과 신발 착용자의 발바닥에 오목하게 형성된 아치(도 2 참조) 사이의 공간(편의상 '아치부'라 함)이거나 ② 신발의 내부 상면과 발 뒤꿈치 사이의 공간(편의상 '뒤꿈치부'라 함)인 것이 바람직하다. 도 3a~3c와 도 4a, 4b는 센서팩이 아치부의 좌우 전체공간에 대응되는 형상과 크기인 것을 예시한 것이고, 도 3d는 센서팩이 아치부의 내측(몸 중앙을 향하는 측) 일부 공간에 대응되는 형상과 크기인 것을 예시한 것이다.

상기 센서팩에서 획득된 운동정보는 유무선 통신에 의해 스마트폰 또는 PC와 같은 단말기로 전송되어 소정의 방법으로 가공되어 운동정보를 제공하게 된다.

상기 센서팩(20)에는 최소한 가속도센서, 통신모듈 및 배터리가 내장될 수 있는데, 이외에도 자이로센서, GPS센서 등 다양한 종류의 센서나 장치들이 내장될 수 있을 것이다. 추가되는 센서의 종류나 기능, 무선통신의 방법이나 단말기의 종류, 전송되는 운동정보의 종류, 전송된 운동정보의 가공(처리) 등은 본 발명의 대상이 아니며, 종래 널리 알려진 것이므로 상세한 설명을 생략한다. 본 발명에 의한 센서팩(20)에서, 상기 통신모듈은 무선통신모듈인 것이 바람직하다. 이에 의해 실시간으로 각종 운동정보가 소정의 단말기(예를 들면 스마트폰)로 전송될 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 센서팩(20)을 신발에 적용하여 사용할 때 사용자의 땀이나, 또는 비 때문에 센서팩(20) 내부의 장치가 손상받을 수 있으므로 상기 센서팩(20)은 생활방수가 가능할 정도로 수밀하게 밀폐되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 본 발명에 적용되는 상기 센서팩(20)의 통신모듈은 무선통신모듈이며, 상기 센서팩(20)은 수밀하게 밀폐되도록 제작되는 것이 바람직하다. 이때 센서팩(20)이 개봉 불가능하도록 밀폐될 수도 있고, 배터리 교체를 위해 개봉 가능하도록 밀폐될 수도 있을 것이다. 또 다른 예로, 상기 센서팩(20)은 외부 장비와의 연결을 위한 단자(도시 생략), 예를 들면 USB 단자만이 노출되고 PCB, 통신수단, 센서, 배터리 등 나머지 부분이 센서팩(20) 몸체부에 수밀하게 내장되며, 상기 단자를 밀폐하는 탄성마개를 가지는 것일 수 있다. 이 경우 단자를 통해 배터리를 충전시킬 수 있을 것이다.

본 발명에서 상기 센서팩은 신발에 장착되므로 사용 시에 큰 충격이 가해질 수 있다. 따라서 상기 몸체부는 내장된 장치를 보호할 수 있도록 전체가 경질 플라스틱이나 금속 재질이거나, 내부는 경질재질이고 외부는 연질재질이거나 충분히 두텁게 모두 연질재질로 제작되도록 하는 것이 좋다. 바람직하기로는 내부 장치는 충분히 보호되면서 발에 이물감이 느껴지지 않도록 소재와 형태를 결정해야 할 것이다. 몸체부 소재로 PC(poly carbonate), PP(polyporpylene) 또는 TPU(Thermoplastic polyurethane) 또는 이들의 혼합물과 같은 플라스틱이나 실리콘 등을 채택할 수 있다.

본 발명에 의한 센서팩을 장착하였을 때 사용자의 발바닥에 충격과 부담을 줄 우려가 있다. 따라서 센서팩 몸체부의 상부면에 탄성의 쿠션층(도시 생략)을 두는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 센서팩을 아치부 또는 뒤꿈치 영역에 장착하여 사용할 때 충격이나 밀림에 의해 그 위치가 변할 수 있다. 이렇게 되면 정확한 운동 관련 정보를 얻을 수 없게 된다. 따라서 본 발명에 의한 센서팩 몸체부의 하부면, 즉 신발 내부 바닥과 접하게 되는 면에는 예를 들면 벨크로나 미세 돌출돌기 등과 같은 미끄럼 방지수단(도시 생략)을 두는 것이 바람직하다.

한편, 사용의 편의를 위해 본 발명에 의한 센서팩에서 운동정보 획득을 위한 장치와 몸체부를 분리가능하도록 제작하는 것도 좋다. 즉, 본 발명에 의한 센서팩에서 ① 가속도센서, 통신모듈 및 배터리 등의 장치를 소정 크기와 형상의 케이스에 내장하고, ② 몸체부에는 상기 케이스를 내장하는 수용공간을 형성하는 것이다. 이에 의해 운동정보 획득을 위한 장치를 내장하고 있는 케이스가 몸체부의 수용공간에 탈착가능하도록 삽입된다.

도 3a에서는 케이스(도시 생략)가 삽입되도록 수용공간(11)의 일측이 개구되어 있으며, 수용공간(11)의 저면은 케이스가 이탈되지 않도록 하면서 보호할 수 있도록 부분적으로 개구되어 있다. 도 3b에서는 케이스가 삽입되는 수용공간(11)의 일측만이 개구되어 있으며, 도 3c에서는 케이스(도시 생략)가 삽입되는 수용공간(11)의 측면과 저면이 모두 개구되어 있다. 개구의 위치와 정도는 상황에 따라 적절하게 선택할 수 있을 것이다. 도 3d에서는 케이스가 삽입되는 수용공간(11)의 측면이 개구되어 있는 것과, 뚜껑으로 덮여있는 것이 도시되어 있다. 도 3e의 목업에서는 몸체부의 저면이 개구되어 있고 개구부를 뚜껑으로 닫을 수 있도록 하였다. 도시하지는 않았지만, 삽입된 케이스가 수용공간(11)에서 임의로 이탈되지 않도록 케이스와 수용공간(11)의 대응되는 위치에 홈부-돌출부와 같은 소정의 고정수단(도시 생략)을 각각 형성할 수도 있다. 또한 이때 도시되지는 않았지만, 장착되어 있는 케이스를 손톱 등을 이용하여 용이하게 탈착시킬 수 있도록 개구의 일측면에 탈착용 오목홈을 형성할 수도 있다.

도시된 예에서 본 발명에 의한 센서팩은 신발의 내부 상부 바닥과 신발 착용자의 발바닥 아치가 이루는 공간(아치부)에 대응되는 형상으로 되어 있으며, 높이가 높은 부분에 운동정보 획득을 위한 장치가 내장되거나, 장치가 내장된 케이스가 삽입되는 수용공간(11)이 형성된다. 각 예에서 운동정보 획득을 위한 장치나 수용공간(11)은 아치부의 횡방향으로 형성되어 있지만, 그에 제한되는 것은 아니다.

또한 도시된 예에서는 운동정보 획득을 위한 장치가 내장된 케이스(따라서 수용공간(11))을 긴 직육면체 형상으로 하였지만, 납작한 원형 또는 타원형 원통 형상하는 것도 가능할 것이다. 예를 들면 도 1e에 보여진 나이키 플러스용 센서팩(20)이 장착되도록 그에 대응되는 수용공간(11)이 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 사전에 다양한 사람들을 대상으로 신발의 평평한 내부바닥과 인솔(30)의 아치 사이의 공간(아치부)의 크기를 조사하여 분석한 바, 센서팩에서 운동정보 획득을 위한 장치 또는 케이스 수용공간(11)의 크기는 대략 50×20×10mm 이내인 것이 바람직함을 확인하였다. 그러나 센서팩에 내장되는 PCB, 통신수단의 형태와 부피, 센서의 수와 종류, 배터리의 용량과 크기 등 장치의 크기를 조절하고 최적화함으로써 운동정보 획득을 위한 장치 또는 케이스 수용공간(11)의 크기를, 따라서 센서팩(20)의 크기를 작게 할 수 있을 것이다.

10. 센서팩
11. 운동정보 획득을 위한 장치 12. 몸체부
13. 케이스 14. 수용공간
15. 뚜껑

Claims (7)

1. 신발의 내부 상면과 신발 착용자의 발바닥 아치가 이루는 공간에 대응되는 외형 크기와 형상을 가지며, 하기 케이스의 장착을 위한 수용공간이 형성되어 있는 몸체부와,
   가속도센서, 통신모듈 및 배터리 등의 장치를 내장하는 소정 크기와 형상으로서, 상기 몸체부의 수용공간에 장착탈착되며, 상기 몸체부의 수용공간에 삽입된 후 신발의 아치부에 장착되어 사용될 때 운동정보를 획득하여 실시간으로 소정의 단말기로 전송하는 센서 케이스를
   포함하며 신발 또는 신발 및 인솔과 무관하게 장착탈착되어 활용되는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상부면에는 탄성의 쿠션층이 추가되어 있는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   하부면에는 미끄럼 방지수단이 추가되어 있는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 케이스는,
   외부 장비와의 연결을 위한 단자가 노출되어 있는 수밀형이며,
   상기 단자를 밀폐하는 탄성마개를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩.
   
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체부의 수용공간은 상기 케이스의 장착탈착을 위해 측면 또는 측면과 저면이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는, 운동정보 획득을 위한 스마트 센서팩.
   

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