KR101774810B1 - 보행 보정 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행 보정 장치에 관한 것으로서, 상기 보행 보정 장치는 발의 발꿈치 부분에 인가되는 압력값을 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 제1 압력 감지부, 발의 발볼 부분에 인가되는 압력값을 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 제2 압력 감지부, 보행 시 발의 뒤틀림 크기를 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 흔들림 감지부, 그리고 저장부에 저장되어 있는 동작 모드를 판정하고, 판정된 동작 모드에 따라 제1 및 제2 압력 감지부 중 적어도 하나에서 출력되는 감지 신호에 의해 판정된 압력값이 적어도 하나의 기준값보다 이상이고, 흔들림 감지부에서 출력되는 흔들림 크기가 상기 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함된 경우, 발의 보행 상태를 정상 상태로 판정하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

보행 보정 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR NOTIFYING WALKING CONDITION}

본 발명은 보행 보정 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

산업의 발달과 함께 소득 수준이 향상됨에 따라 기본적인 의식주 문제는 해결이 되었으나, 오히려 스트레스, 성인병 및 비만 등 건강에 관한 문제가 사회 문제로까지 대두되고 있다.

한편, 최근에는 웰빙(Wellbeing) 시대가 도래되어 전국민 차원에서 건강에 대한 관심이 증대되고 있고, 이에 따라 운동 및 자세 교정에 대한 관심이 높아져 보행 자세 역시 주요 관심사로 떠오르고 있다.

사람의 보행은 무게 중심을 몸 전방으로 이동시키는 것에서부터 시작된다. 따라서, 사람은 이동할 때 신체 일부 무게를 자신의 앞에 두어 무게 중심의 위치를 앞으로 이동하고 보행한다. 보행 시 신체의 일부분을 자신의 무게 중심 앞에 둘 때 다리를 들어올리고 상체는 꼿꼿이 펴는 것이 가장 이상적이다. 그러나 일반적으로 보행 속도가 빠르거나, 하지의 근력이 부족한 사람들은 머리를 앞에 내놓게 된다.

머리가 앞으로 나오면 자연스럽게 등이 굽게 되어 근골격계 질환이 발생하게 된다.

또한, 뇌졸증 환자와 같이 신체의 움직임을 정상적으로 제어할 수 없는 환자나 장애인의 경우 좌우 비대칭 보행이 이루어져, 정상인에 비해 낙상 위험과 근골격계 질환의 발생 위험이 크게 증가한다.

따라서, 이런 환자나 장애인일 경우, 별도의 재활 장치를 이용하여 보행 자세를 교정하는 재활 운동을 시행하게 된다.

하지만, 재활 장비의 비용이 고가이므로, 개인적으로 가정에서 설치할 수 없어 재활 운동을 위해서는 별도의 재활 치료 기관을 이용해야 하므로, 보행이 자유롭지 못하는 사용자의 불편함이 가중된다.

더욱이, 재활 훈련을 하는 치료자가 정확하게 자신의 보행 동작이 행해지고 있는지를 알 수 없어, 재활 효과가 떨어지는 문제가 발생하였다.

또한, 재활 장비가 설치된 공간이 제한된 공간이므로, 정상적인 보행과 같은 이동 훈련이 어렵고, 재활 장치가 설치된 공간에서만 재활 치료가 행해진다는 불편함이 있다.

한국 등록실용신안 제20-0357901호(공고일자: 2004년 7월 30일, 발명의 명칭: 보행교정용 신발)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 장소에 관계없이 보행 동작이 이루어져 사용자의 보행 재활 운동의 효율을 높이기 위한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 보행 보정 장치는 발의 발꿈치 부분에 인가되는 압력값을 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 제1 압력 감지부, 발의 발볼 부분에 인가되는 압력값을 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 제2 압력 감지부, 보행 시 발의 뒤틀림 크기를 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 흔들림 감지부, 동작 모드, 동작 모드를 위한 적어도 하나의 기준값, 기준 설정 흔들림 범위가 저장되어 있는 저장부, 그리고 상기 제1 및 제2 압력 감지부, 상기 흔들림 감지부 및 상기 저장부와 연결되어 있고, 상기 저장부에 저장되어 있는 동작 모드를 판정하고, 판정된 동작 모드에 따라 상기 제1 및 제2 압력 감지부 중 적어도 하나에서 출력되는 감지 신호에 의해 판정된 압력값이 상기 적어도 하나의 기준값보다 이상이고, 상기 흔들림 감지부에서 출력되는 흔들림 크기가 상기 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함된 경우, 발의 보행 상태를 정상 상태로 판정하는 제어 유닛을 포함한다.

상기 동작 모드는 제1 내지 제3 동작 모드 중 하나이고, 상기 기준값은 적어도 하나의 기준값을 포함하며, 상기 제어 유닛은 동작 모드가 상기 제1 동작 모드일 때, 상기 제1 압력 감지부에서 출력되는 감지 신호만을 판독하여 상기 발꿈치 부분에 가해지는 압력값을 판정하고, 판정된 상기 압력값이 기준값 이상일 경우, 상기 발에 가해지는 압력의 상태를 정상 상태로 판정하고, 동작 모드가 상기 제2 동작 모드일 때, 상기 제2 압력 감지부에서 출력되는 감지 신호만을 판독하여 상기 발볼 부분에 가해지는 압력값을 판정하고, 판정된 상기 압력값이 기준값 이상일 경우, 상기 발에 가해지는 압력의 상태를 정상 상태로 판정하고, 동작 모드가 상기 제3 동작 모드일 때, 상기 제1 및 제2 압력 감지부의 감지 신호의 입력 순서에 의해 제1 압력 감지부에 의한 압력 감지가 먼저 행해지고 제2 압력 감지부에 의한 압력 감지가 후에 행해지고, 상기 제1 및 제2 압력 감지부에서 각각 출력되는 감지 신호를 판독하여 상기 발꿈치 부분에 가해지는 압력값과 상기 발볼 부분에 가해지는 압력값을 각각 판정하고, 상기 발꿈치 부분에 가해지는 압력값이 제1 기준값보다 크고 상기 발볼 부분에 가해지는 압력값이 제2 기준값보다 클 때 상기 발에 가해지는 압력의 상태를 정상 상태로 판정하는 것이 좋다.

상기 제1 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 발꿈치 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지고, 상기 제2 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 발볼 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지며, 상기 제3 동작 모드일 때의 상기 제1 및 제2 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 각각 가해지는 압력값에 따라 정해지는 것이 바람직하다.

상기 제1 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발꿈치 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지는 최종 목표 압력값 이하이고, 상기 제2 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발볼 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지는 최종 목표 압력값 이하이며, 상기 제3 동작 모드일 때의 제1 및 제2 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 각각 가해지는 압력값에 따라 정해지는 제1 및 제2 최종 목표 압력값 이하인 것이 좋다.

상기 제어 유닛에 연결된 동작모드 설정 스위치를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 동작모드 설정 스위치에서 출력되는 신호를 판독하여 상기 동작모드 설정 스위치가 설정 시간 내에 동작 상태로 전환되면, 제1 및 제2 압력 감지부에서 설정 시간 동안 출력되는 감지 신호를 이용하여 재활 운동이 필요한 발의 발꿈치 부분에 가해지는 제1 평균 압력값과 재활 운동이 필요한 발의 발볼 부분에 가해지는 제2 평균 압력값을 판정하고, 상기 제2 평균 압력값이 '0'일 때 동작 모드를 제1 동작 모드로 판정하고, 상기 제1 평균 압력값이 '0'일 때 동작 모드를 제2 동작 모드로 판정하며, 상기 제1 및 제2 평균 압력값이 모드 '0'을 초과하고, 압력 감지 순서가 제1 압력 감지부에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부에 의해 압력이 감지된 상태가 아니거나 압력 감지 순서가 제1 압력 감지부에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부에 의해 압력이 감지된 상태라도 제1 및 2 압력 감지부에 의해 각각 감지된 제1 및 제2 평균 압력값이 제1 및 제2 최종 목표 압력값 이하일 경우, 동작 모드를 제3 동작 모드로 판정할 수 있다.

상기 제1 및 제2 최종 목표 압력값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 각각 가해지는 압력값에 따라 정해지는 것이 바람직하다.

상기 특징에 따른 보행 보정 장치는 보행 시 보행 속도를 감지하여 감지 신호를 출력하는 가속도 감지부를 더 포함할 수 있고, 상기 저장부는 복수의 걸음 속도 단계, 각 걸음 속도 단계에 대응하는 기준 걸음 속도 범위, 그리고 복수의 걸음 속도 단계 중에서 선택된 현재 걸음 속도 단계를 저장하며, 상기 제어 유닛은 상기 가속도 감지부에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 보행 시 보행 속도를 판정하고, 상기 저장부에 저장되어 있는 현재 걸음 속도 단계를 이용하여 해당하는 기준 걸음 속도 범위를 판정하여 판정된 보행 속도와 비교하고, 판정된 보행 속도가 상기 기준 걸음 속도 범위 내에 포함될 경우, 보행 상태를 정상 상태로 판정할 수 있다.

상기 특징에 따른 보행 보정 장치는 발 형상의 삽입 공간을 구비하는 갑피부, 그리고 상기 갑피부의 하부에 위치하고 상기 발의 발꿈치 부분에 대응하는 뒷부분에 제1 압력 감지부가 장착되고 상기 발의 발볼 부분에 대응하는 앞부분에 상기 제2 압력 감지부가 장착되는 밑창부를 더 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 다른 특징에 따른 보행 보정 장치의 제어 방법은 저장부에 저장되어 있는 동작 모드를 판정하는 단계, 판정된 동작 모드에 따라 제1 압력 감지부 및 제2 압력 감지부 중 적어도 하나에서 출력되는 감지 신호를 판독하여 발꿈치 부분 및 발볼 부분 중 적어도 하나에 가해지는 압력값을 판정하는 단계, 판정된 압력값이 상기 적어도 하나의 기준값 이상인지를 판단하는 단계, 판정된 압력값이 상기 적어도 하나의 기준값 이상인 경우, 흔들림 감지부에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 보행 시 발의 흔들림 크기를 판정하는 단계, 판정된 발의 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함되는지 판단하는 단계, 그리고 판정된 발의 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함된 경우, 발의 보행 상태를 정상 상태로 판정하는 단계를 포함한다.

상기 특징에 따른 보행 보정 장치의 제어 방법은 가속도 감지부에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 보행 시 보행 속도를 판정하는 단계, 저장부에 저장되어 있는 현재 걸음 속도 단계를 이용하여 해당하는 기준 걸음 속도 범위를 판정하여 판정된 보행 속도와 비교하는 단계, 그리고 판정된 보행 속도가 상기 기준 걸음 속도 범위 내에 포함될 경우, 보행 상태를 정상 상태로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 특징에 따르면, 신발 형태로 보행 보정 장치가 이루어져 있어, 신발 대신 착용하여 자신의 보행 상태를 점검하게 되므로, 사용이 편리하고 별도의 설치 공간이 불필요하다.

또한, 원하는 부분에 대한 압력 상태를 정확히 판정하여 원하는 부분에 대한 보행 보정 훈련을 행할 수 있으므로 훈련의 효과가 향상되고, 이로 인해, 정상 상태로의 걸음걸이도 좀더 신속하게 행해져 자신의 보행 상태를 정상 상태로 바꾸게 된다.

도 1의 (a)와 (b)는 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치에 대한 도면으로서, (a)는 사시도이고 (b)는 저면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치의 블럭도이다.
도 3a 내지 도 3c 및 도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치의 동작 순서도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치의 동작 모드가 제1 또는 제2 동작 모드일 때 상태 알림부의 동작 시기를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치의 동작 모드가 제3 동작 모드일 때 상태 알림부의 동작 시기를 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접속되어" 있다거나 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속되어 있거나 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 접속되어" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치 및 그 제어 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 보행 보정 장치(100)는 도 1의 (a)와 (b)에 도시한 것처럼, 사용자가 신고 벗을 수 있는 신발 형태로 이루어져 있어, 발 형상의 삽입 공간을 구비하여 사용자의 발이 삽입되는 갑피부(10)와 갑피부(10) 하부에서 갑피부(10)와 접하게 위치하는 밑창부(20)를 구비한다.

갑피부(10)는 삽입 공간에 삽입된 발을 감싸고 있으며, 비, 바람, 먼지, 충격 등과 같이 외부 환경으로부터 발을 보호하고, 삽입 공간에 삽입된 발의 위치를 안정적으로 고정시켜 도보 중 사고를 예방할 수 있도록 한다.

이러한 갑피부(10)에는 사용자의 착용 동작이나 벗음 동작이 좀더 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 적어도 하나의 여밈부(11)가 존재한다.

각 여밈부(11)는 갑피부(10)에서 사용자의 발등 부분과 대응되는 부분에 세로 방향(즉 발등에서 발바닥 쪽으로 연장하는 방향)으로 나란히 이격되게 위치하고, 벨크로(Velcro)를 이용하여 갑피부(10)의 해당 부분과의 잠금 동작이 이루어질 수 있도록 한다.

이러한 갑피부(10)는 직물, 천연 가죽, 인조 가죽, 나일론(nylon) 등과 같은 하나 이상의 소재로 이루어져 있다.

밑창부(20)는 갑피부(10)와 바로 접해있는 안창과 안창과 접해 있으며 통행로에 직접 접하는 겉창을 구비한다.

안창은 충격 흡수 기능과 발을 안정적으로 잡아 주는 기능을 수행한다.

이러한 안창은 가볍고, 신축성이 강하며, 충격 흡수력이 좋은 재료로 이루어져 있다.

예를 들어, 안창은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate), 파일론(phylon), 폴리우레탄(polyurethane)로 이루어질 수 있다.

겉창은 신발의 제일 밑부분에 위치하는 것으로서, 땅이나 아스팔트 등과 같은 통행로에 직접 닿는 부분이다.

따라서, 겉창은 미끄러짐을 방지하고 마찰력에 강해, 마모가 잘 되지 않아야 된다.

이러한 겉창의 재료로는 고무, 폴리우레탄(ploy urethane), 에틸렌 비닐 아세테이트 등이 사용된다.

이처럼 본 예의 보행 보정 장치가 신발 형태로 이루어져 있으므로, 사용자는 본 장치를 용이하게 착용한 후 자신의 보행 상태를 점검하게 된다.

사용자의 보행 상태를 점검하기 위해, 본 예의 보행 보정 장치(100)는 시작 스위치(31), 종료 스위치(32), 동작 모드 판정 스위치(33), 보행 보정 장치(100)로 인가되는 압력의 크기(즉, 압력값)에 따라 해당하는 상태의 압력 감지 신호를 출력하는 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42), 보행 보정 장치(100)의 갑피부(10)에 부착되어 있는 흔들림 감지부(43), 보행 보정 장치(100)의 갑피부(10)에 부착되어 있는 가속도 감지부(44), 시작 스위치(31), 종료 스위치(32), 동작모드 설정 스위치(33) 및 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42), 흔들림 감지부(43) 및 가속도 감지부(44)에 연결되어 있는 동작 제어부(50), 그리고 동작 제어부(50)에 연결되어 있는 상태 알림부(60), 동작 제어부(50)에 연결되어 있는 표시부(70), 동작 제어부(50)에 연결되어 있는 인터페이스부(80), 그리고 이들 구성요소(31-33, 41-44, 50-80)에 연결되어 있는 전원부(90)를 구비한다.

시작 스위치(31)는 사용자의 동작에 따라 동작 상태(예, 온 상태 또는 오프상태)가 변경되어 보행 보정 장치(100)의 동작을 시작하는 해당 상태의 동작 시작 신호를 출력하고, 종료 스위치(32)는 사용자의 동작에 따라 동작 상태(예, 온 상태 또는 오프 상태)가 변경되어 보행 보정 장치(100)의 동작을 종료하는 해당 상태의 동작 종료 신호를 출력한다.

동작모드 설정 스위치(33)는 사용자의 보행 상태를 판정하고 판정된 보행상태에 따라 해당하는 동작 모드와 각 해당 기준값을 설정하기 위한 스위치이다.

이러한 동작모드 설정 스위치(33) 역시 사용자의 동작에 따라 동작 상태(예, 온 상태 또는 오프 상태)가 변경되어 해당 동작 상태에 대응하는 전기 신호를 출력한다.

본 예의 경우, 동작 모드는 발꿈치와 그 주변 부위인 발꿈치 부분에 가해지는 압력값을 판정하는 모드인 발꿈치 압력 크기 감지 모드(예, 제1 동작 모드), 발볼과 그 주변 부위인 발볼 부분에 가해지는 압력값을 판정하는 모드인 발볼 압력크기 감지 모드(예, 제2 동작 모드) 및 발볼 부분과 발꿈치 부분에 가해지는 압력값을 판정하는 발바닥 압력크기 감지 모드(예, 제3 동작 모드)를 구비한다.

이때, 제1 동작 모드는 사용자 발바닥의 발볼 부분 쪽으로 몸무게 이동이 불완전하여, 사용자의 보행 시 발꿈치 닿기는 가능하지만 발볼 부분 쪽으로의 몸무게 이동이 불완전한 경우에 해당되며, 제2 동작 모드는 사용자 발꿈치로 몸무게 이동이 불완전하여 발볼 부분만 지면에 닿고 발꿈치가 지면에 닿지 않아 발꿈치 쪽으로의 몸무게 이동이 불완전한 경우에 해당된다.

또한, 제3 동작 모드는 사용자의 발꿈치 부분과 발볼 부분이 모두 지면에 닿지만, 지면에 가해지는 압력의 상태가 정상적이지 못한 경우에 해당된다.

본 예의 경우, 이러한 동작 모드는 동작 제어부(50)의 제어 동작에 따라 사용자의 보행 상태가 자동으로 판정된다.

이들 스위치(31-33)는 갑피부(10)에 위치할 수 있다.

제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)는 도 1의 (b)에 도시한 것처럼 밑창부(20)의 안창 내에 장착되어 있다.

제1 압력 감지부(41)는 밑창부(20)의 뒷부분(21)에 장착되어 발꿈치 부분에 가해지는 압력값을 감지하여 해당 상태의 압력 감지 신호(예, 제1 압력 감지 신호)를 출력한다.

제2 압력 감지부(42)는 밑창부(20)의 앞부분(22)에 장착되어 발볼 부분에 가해지는 압력값을 감지하여 해당 상태의 압력 감지 신호(예, 제2 압력 감지 신호)를 출력한다.

따라서, 본 예에서, 밑창부(20)의 뒷부분(21)은 발꿈치 부분에 대응되는 부분이고 밑창부(20)의 앞부분(22)은 발볼 부분에 대응되는 부분이다.

흔들림 감지부(43)는 이미 설명한 것처럼 갑피부(10)에 장착되며, 보행 보정 장치(100)의 착용하고 보행 시 보행 보정 장치(100) 즉, 발의 흔들림 크기(즉, 뒤틀림 정도)를 감지하여 해당 상태의 흔들림 감지 신호를 출력한다. 이러한 흔들림 감지부(43)는 자이로 센서(gyro sensor)일 수 있다.

가속도 감지부(44)는 보행 보정 장치(100)의 착용한 사용자의 보행 속도를 감지하기 위한 것으로 보행 시의 가속도를 감지해 해당 상태의 가속도 감지 신호를 출력한다.

동작 제어부(50)는 입력 신호를 이용하여 제어 동작을 실시하는 제어 유닛(51), 제어 유닛(51)과 연결되어 있는 메모리(memory)와 같은 저장부(52) 및 제어 유닛(51)과 연결되어 있는 타이머(timer)(53)를 구비하고 있다.

이러한 동작 제어부(50)의 제어 유닛(51)은 제1 및 제2 압력 감지부(31, 32)로부터 인가되는 제1 및 제2 압력 감지 신호를 각각 판정하여 사용자의 보행 상태, 즉, 걸음걸이 상태를 판정하여 치료 모드인 동작 모드와 기준값을 판정하고, 판정된 동작 모드에 맞게 사용자의 걸음걸이(즉, 걸음 걸이 형태와 발의 뒤틀림 정도)가 행해질 경우 상태 알림부(60)를 구동시켜, 사용자가 방금 행한 자신의 걸음걸이가 해당 동작 모드에 적합한 상태로 행해진 정상 상태임을 알려준다.

또한, 동작 제어부(50)의 제어 유닛(51)은 가속도 감지부(44)로부터 인가되는 가속도 감지 신호를 이용하여 사용자의 걸음걸이 속도가 이미 설정되어 있는 걸음걸이 속도 범위에 속하는 상태인지를 판정한다.

저장부(52)는 제어 유닛(51)에 의해 판정된 사용자의 동작 모드와 상태 알림부(60)를 동작시키기 위한 기준값, 즉 해당 동작 모드에 해당하는 걸음걸이가 행해질 때 발꿈치 부분과 발볼 부분 중 적어도 하나에 가해져야 하는 압력 기준값을 저장하고 있다.

또한, 저장부(52)는 미리 정해져 있는 복수의 걸음 속도 단계에 해당하는 기준 걸음 속도 범위(즉, 기준 걸음 속도의 상한값과 하한값)의 값과 보행을 행할 때 발생하는 발의 기준 뒤틀림 정도(즉, 기준 설정 흔들림 범위)이 저장되어 있다.

걸음 속도 단계는 복수의 단계로 나뉘어져 있고, 각 단계마다 정해져 있는 기준 걸음 속도 범위는 서로 상이하다. 예를 들어, 제1 단계에서 제5 단계로 걸음 속도 단계가 정해져 있을 경우, 제1 단계는 가장 느린 속도의 범위이고 제5 단계는 가장 빠른 속도의 범위일 수 있다.

따라서, 도시하지 않은 별도의 설정 스위치 등을 이용하여 사용자 또는 의사나 간호사와 같은 의료인에 의해 현재 사용자의 보행 속도에 따라서 복수의 걸음 속도 단계 중에서 해당하는 걸음 속도 단계가 정해진다.

타이머(53)는 제어 유닛(51)에 연결되어 제어 유닛(51)의 제어 동작에 따라 시간을 계수하여 해당 상태의 신호를 제어 유닛(51)으로 전달한다.

상태 알림부(60)는 사용자의 걸음걸이 상태와 걸음 속도 또는 발의 흔들림 크기가 설정된 해당 동작 모드에 적합하게 정상적으로 행해졌을 경우 사용자가 인지할 수 있도록 하는 동작 상태 알림부로서, 동작 제어부(50)의 제어 유닛(51)에 연결되어 제어 유닛(51)으로부터 출력되는 제어 신호에 따라 정해진 소리를 출력하거나 빛을 발생시키는 것으로서, 부저(buzzer)나 스피커(speaker), 또는 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등으로 이루어질 수 있다.

표시부(70)는 제어 유닛(51)과 연결되어 있고, 제어 유닛(51)에서 출력되는 정보를 출력하여, 사용자에게 필요한 정보를 제공한다.

본 예에서, 표시부(70)로 출력되는 데이터의 한 예는 최종 목표 압력값, 현재의 기준값, 현재의 동작 모드일 수 있다.

인터페이스부(80)는 보행 보정 장치(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다.

인터페이스부(80)는 외부 기기로부터 데이터를 전송 받거나 전원을 공급받아 보행 보정 장치(100) 내부의 해당 구성 요소에 전달하거나 보행 보정 장치(100) 내부의 데이터를 외부 기기로 전송하도록 한다.

예를 들어, 유선 또는 무선 헤드셋 포트(headset port), 외부 충전기 포트, 유선 또는 무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 오디오 입력 및 출력 포트(audio input and output) 포트 및 비디오 입력 및 출력 포트(video input and output port), 이어폰 포트(earphone port) 등이 인터페이스부(80)에 포함될 수 있다.

전원부(90)는 보행 보정 장치(100)의 동작에 필요한 적어도 하나의 전압을 생성하여 공급하는 장치로서, 1차 전지 또는 2차 전지와 같은 휴대용 배터리(battery)를 이용할 수 있다.

본 예에서, 동작 제어부(50), 상태 알림부(60), 인터페이스부(80) 및 전원부(90)는 역시 갑피부(10)에 위치할 수 있다.

이때, 전원부(90)는 외부로 노출되어 사용자에 의한 입력 동작과 휴대용 배터리의 교체 동작을 행할 수 있도록 한다. 또한, 상태 알림부(60) 역시 적어도 일부가 외부에 노출되어 사용자가 좀더 용이하게 발생하는 소리나 빛을 감지할 수 있도록 한다.

반면, 동작 제어부(50)는 전체가 갑피부(10)속에 내장되어 갑피부(10)에 의해 외부 환경이나 충격으로부터 동작 제어부(50)가 보호될 수 있도록 한다.

본 예에서, 저장부(52)와 타이머(53)는 동작 제어부(40) 내에 위치하지만, 이와는 달리 대안적인 예에서 동작 제어부(40) 외부에 동작 제어부(40)와 별개의 구성요소로 장착될 수 있다.

다음, 도 3a 내지 도 3c, 그리고 도 4를 참고로 하여, 이러한 구조를 갖는 보행 보정 장치의 제어 방법을 설명한다.

먼저, 전원 스위치(미도시)의 동작에 의해 전원부(90)가 동작하여 보행 보정 장치(100)의 동작에 필요한 전원이 공급되면 보행 보정 장치(100)의 동작이 시작되어 동작 제어부(50)가 동작한다(S10).

다음, 제어 유닛(51)은 시작 스위치(31)에서 출력되는 신호를 판독하여 시작 스위치(31)가 동작 상태(예, 온 상태)인지를 판단한다(S11, S12).

시작 스위치(31)가 동작 상태로 판정되면, 제어 유닛(51)은 동작모드 설정 스위치(33)에서 출력되는 신호를 판독하여 타이머(53)에 의해 계수된 설정 시간 내에 동작모드 설정 스위치(33)가 비동작 상태(예, 오프 상태)에서 동작 상태(예, 온 상태)로 전환되었는지 판단한다(S13-S15).

동작모드 설정 스위치(33)가 설정 시간 내에 온 상태로 전환된 상태로 판정되면, 제어 유닛(51)은 사용자의 걸음 상태에 맞는 동작 모드와 기준값을 새롭게 판정하기 위한 동작 상태로 판단한다.

따라서, 제어 유닛(51)은 사용자에 맞는 동작 모드와 기준값을 설정하기 위한 동작을 실시한다.

하지만, 설정 시간 내에 동작모드 설정 스위치(33)가 동작 상태로 전환되지 않을 경우(S15), 제어 유닛(51)은 새롭게 동작 모드와 기준값을 설정하는 대신 이미 저장부(52)에 저장되어 있는 동작 모드와 기준값을 이용하는 상태로 판정한다.

따라서, 제어 유닛(51)는 저장부(52)에 저장되어 있는 데이터를 판독하여 저장부(52)에 저장되어 있는 이미 설정된 동작 모드와 기준값을 현재의 동작 모드와 현재의 기준값으로 판정한다(S16).

그런 다음, 판정된 동작과 기준값에 따른 사용자의 보행 상태를 판정하는 동작을 실시한다(S20).

다시 단계(S14)로 넘어가 동작모드 설정 스위치(33)의 온 동작으로 인해, 제어 유닛(51)의 동작 상태가 동작 모드와 기준값을 설정하기 위한 동작 상태일 경우, 제어 유닛(51)은 먼저 상태 알림부(60)로 제1 알림 신호를 출력하여 재활 운동이 불필요한 정상 상태의 발에 인가되는 압력을 측정하는 동작을 안내한다.

따라서, 사용자는 상태 알림부(60)에서 제1 알림 신호에 대응하는 안내 메시지가 출력되거나 발광 다이오드가 점등되면, 재활 운동이 필요 없는 정상 상태의 발에 보행 보정 장치를 착용한 후 걷기 동작을 실시한다.

따라서, 제어 유닛(51)은 정상 상태의 발에 인가되는 압력 상태를 판정하기 위해, 제1 알림 신호를 출력한 후 설정 시간 동안 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에서 출력되는 신호를 판독하여 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에 의해 감지된 압력값을 각각 판정한다(S18, S19).

이때, 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에 의해 각각 감지되는 압력 감지 횟수는 적어도 한번이다.

이로 인해, 제어 유닛(51)은 정상 상태의 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 가해지는 압력값을 판정한다.

그런 다음, 제어 유닛(51)은 설정 시간 동안 제1 압력 감지부(41)에 의해 적어도 한번 판정된 정상 상태의 발의 발꿈치 부분의 압력의 평균을 산출하고 또한 설정 시간 동안 제2 압력 감지부(42)에 의해 적어도 한번 판정된 정상 상태의 발의 발볼 부분의 압력의 평균을 판정하여(S110), 정상 상태의 발의 발꿈치 부분의 압력값에 대한 평균값을 정상 상태의 발의 발꿈치 부분에 대한 최종 목표 압력값(예, 제1 최종 목표 압력값)으로 판정하고 정상 상태의 발의 발볼 부분의 압력값에 대한 평균값을 정상 상태의 발의 발볼 부분에 대한 최종 목표 압력값(예, 제2 최종 목표 압력값)으로 판정한 후 저장부(52)에 저장한다(S111).

이처럼, 정상 상태의 발에 가해지는 압력을 이용하여 발꿈치 부분과 발볼 부분에 대한 최종 목표 압력값이 정해지면, 제어 유닛(52)은 상태 알림부(60)로 제2 알림 신호를 출력하여(S112), 재활 운동이 필요한 비정상 상태의 발에 인가되는 압력을 이용하여 기준값을 설정하는 동작을 안내한다.

따라서, 사용자는 상태 알림부(60)를 통해 제2 알림 신호에 대응하는 안내 메시지가 출력되거나 발광 다이오드가 점등되면, 비정상 상태의 발에 보행 보정 장치(100)를 착용한 후 걷기 동작을 실시한다.

다음, 제2 알림 신호의 출력이 완료되면(S112), 제어 유닛(51)은 비정상 상태의 발에 인가되는 압력 상태를 판정하기 위해, 설정 시간 동안 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에서 출력되는 신호를 판독하여 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에 의해 감지된 압력값을 각각 판정한다(S113, S114).

이 경우에도, 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에 의해 각각 감지되는 압력 감지 횟수는 적어도 한번이다.

이로 인해, 제어 유닛(51)은 비정상 상태의 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 가해지는 압력값을 판정한다.

그런 다음, 제어 유닛(51)은 설정 시간 동안 제1 압력 감지부(41)에 의해 적어도 한번 판정된 비정상 상태의 발의 발꿈치 부분의 압력값에 대한 평균 압력값을 산출하고 또한 설정 시간 동안 제2 압력 감지부(42)에 의해 적어도 한번 판정된 비정상 상태의 발의 발볼 부분의 압력의 평균을 판정하여, 비정상 상태의 발의 발꿈치 부분에 가해지는 압력값의 평균값(예, 제1 평균 압력값)과 비정상 상태의 발의 발볼 부분에 가해지는 압력값의 평균 압력값(예, 제2 평균 압력값)을 각 산출한다(S115).

다음, 제어 유닛(51)은 설정 시간 동안 판정된 압력값을 이용하여 사용자의 동작 모드를 판정한다.

예를 들어, 설정 시간 동안 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42) 중에서 제1 압력 감지부(41)에 의해서만 압력이 감지되고 제2 압력 감지부(41)에 의한 압력 감지가 행해지지 않을 경우, 즉, 사용자의 보행 상태가 발꿈치 부분만을 이용하여 걸음걸이가 행해질 경우, 제2 압력 감지부(42)에 의해 판정되는 제2 평균 압력값의 크기는 '0'이 된다.

따라서, 이런 상태일 경우, 제어 유닛(51)는 현재 이용자의 동작 모드를 제1 동작 모드로 설정하고, 산출된 제1 평균 압력값보다 설정비율(예, 5% 내지 10%)만큼 큰 압력값을 제1 동작 모드에 대한 기준값으로 설정한다.

반면, 설정 시간 동안 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42) 중에서 제2 압력 감지부(42)에 의해서만 압력이 감지되고 제1 압력 감지부(41)에 의한 압력 감지가 행해지지 않아 사용자의 보행 상태가 발볼 부분만을 이용하여 걸음걸이가 행해질 경우, 제1 압력 감지부(41)에 의해 판정되는 제1 평균 압력값의 크기는 '0'이 된다.

따라서, 이런 상태일 경우, 제어 유닛(51)은 현재 이용자의 동작 모드를 제2 동작 모드로 설정하고, 산출된 제1 평균 압력값보다 설정 비율(예, 5% 내지 10%)만큼 큰 압력값을 제2 동작 모드에 대한 기준값으로 설정한다.

하지만, 설정 시간 동안 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42) 모두에 의해 압력이 감지되어, 제1 평균 압력값과 제2 평균 압력값이 모드 '0'을 초과하지만, 압력 감지 순서가 제1 압력 감지부(41)에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부(42)에 의해 압력이 감지된 상태가 아니거나(즉, 제2 압력 감지부(42)에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제1 압력 감지부(41)에 의해 압력이 감지된 상태 일 때거나), 압력 감지 순서가 제1 압력 감지부(41)에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부(42)에 의해 압력이 감지된 상태라도 제1 및 2 압력 감지부(41 42)에 의해 각각 감지된 제1 및 제2 평균 압력값이 제1 및 제2 최종 목표 압력값 이하일 경우, 제어 유닛(51)은 제3 동작 모드로 판정한다.

이때, 발꿈치 부분을 위한 기준값(예, 제1 기준값)과 발볼 부분을 위한 기준값(예, 제2 기준값)은 이미 설명한 것과 유사하게 산출된 발꿈치 부분에 대한 제1 평균 압력값과 발볼 부분에 대한 제2 평균 압력값보다 각각 설정비율(예, 5% 내지 10%)만큼 큰 압력값으로 설정한다.

하지만, 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에 의해 감지된 압력의 감지 순서가 제1 압력 감지부(41)→제2 압력 감지부(42)이고, 제1 압력 감지부(41)의 평균 압력값과 제2 압력 감지부(42)의 평균 압력값이 각각 제1 및 제2 최종 목표 압력값 이상일 경우, 제어 유닛(51)은 재활 운동을 위한 해당 발의 보행 상태를 정상 상태로 판정한다. 따라서, 이럴 경우, 제어 유닛(51)은 표시부(70)를 통해 현재의 정상 상태를 사용자에게 알려준 후 리턴 단계로 넘어간다.

이러한 과정을 통해, 현재 사용자의 보행 상태에 해당하는 동작 모드와 기준값이 정해지면, 제어 유닛(51)은 설정된 기준값과 최종 목표 압력값을 비교하여, 설정된 기준값이 최종 목표 압력값을 초과하는지 판정한다(S117).

따라서, 설정된 기준값이 최종 목표 압력값을 초과할 경우, 제어 유닛(51)은 설정된 기준값을 최종 목표 압력값으로 재설정하여(S118) 판정된 동작 모드와 그에 따른 기준값을 저장부(52)에 저장한다(S119).

하지만, 설정된 기준값이 최종 목표 압력값 이하일 경우, 제어 유닛(51)은 단계(S26)에서 판정된 동작 모드와 기준값을 저장부(52)에 저장한다(S119).

본 예의 경우, 최종 목표 압력값을 측정하기 전과 동작 모드 및 기준값을 설정하기 전에 제1 알림 신호와 제2 알림 신호를 출력하는 단계(S17, S112)가 존재하지만, 이러한 단계(S17, S112)는 생략될 수 있다.

이러한 단계(S17, S112)가 생략될 경우, 제어 유닛(51)은 제1 및 제2 알림 신호를 출력하는 단계(S17, S112) 없이 곧바로 설정된 시간 동안 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에서 출력되는 신호를 판독할 수 있다.

또한, 별도의 측정 시작 스위치를 이용하여 최종 목표 압력값의 측정 동작을 제어할 경우, 제어 유닛(51)은 측정 시작 스위치가 동작될 경우 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에서 출력되는 신호를 판독하여 최종 목표 압력값을 설정하고, 또한, 동작 모드 및 기준값을 설정할 수 있다.

이처럼 동작모드 설정 스위치(33)의 동작에 의해 사용자에 최종 목표 압력값, 동작 모드 및 기준값이 정해지면, 제어 유닛(51)은 설정된 동작 모드에 따른 사용자의 재활 동작을 실행한다.

따라서, 제어 유닛(51)은 단계(S116, S16)에 의해 판정되어 저장부(52)에 저장되어 있는 동작 모드가 제1 동작 모드(S20)일 때 제1 압력 감지부(41)에서 출력되는 신호를 판독하여(S21) 제1 압력 감지부(41)에 의해 감지된 발꿈치 부분에 가해지는 압력인 제1 압력값을 판정한다(S22).

그런 다음, 제어 유닛(51)은 판정된 제1 압력값이 저장부(52)에 의해 저장되어 있는 기준값 이상인지를 판단한다(S23).

판정된 제1 압력값이 기준값 이상일 경우, 흔들림 감지부(43)에서 출력되는 신호를 판독하여(S24), 보행 시 발의 회전량, 즉 좌우 방향으로 흔들리는 발의 흔들림 크기를 판정한다(S25).

그런 다음, 제어 유닛(51)은 판정된 발의 흔들림 크기를 저장부(52)에 저장되어 있는 기준 흔들림 범위(즉, 기준 설정 흔들림 범위)와 비교하여, 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함되는지 판단한다(S26). 저장부(52)에 저장된 기준 설정 흔들림 범위는 정상 상태로 보행할 때 해당 발이 좌우 방향으로 흔들리게 되는 범위이다.

제어 유닛(51)은 판정된 발의 흔들림 크기를 저장부(52)에 저장되어 있는 기준 설정 흔들림 범위 범에 속할 경우(S26), 정상적으로 사용자의 보행 동작이 행해지고 있음을 알리는 동작 상태 알림 신호를 상태 알림부(60)로 출력한다(S27).

이때, 제어 유닛(51)은 표시부(70)로 신호를 출력하여 현재의 최종 목표 압력값, 현재 판정된 제1 압력값 및 기준값, 현재 흔들림 크기 및 기준 설정 흔들림 범위를 표시할 수 있다.

따라서, 상태 알림부(60)는 제어 유닛(51)에서 출력되는 신호에 의해 동작하여 설정된 시간 동안 정해진 소리나 빛을 출력하여, 현재 행해진 사용자의 걸음 동작에 의해 설정 부위인 발꿈치 부분에 가해지는 압력값이 기준값 이상임을 알 수 있도록 한다. 이로 인해, 사용자는 계속해서 기준값 이상의 압력이 발꿈치 부분에 가해질 수 있는 걸음걸이를 행하여 해당 부위의 보행 압력 능력을 강화시키는 재활 운동을 수행하게 되고 또한, 발의 흔들림 크기 역시 정상 상태를 유지하도록 해당 발에 힘을 가하게 되므로, 정상 상태의 보행 동작을 행하기 위해 노력하게 된다.

그런 다음, 제어 유닛(51)은 종료 스위치(32)에서 출력되는 신호를 출력하여 종료 스위치(32)가 사용자에 의해 동작 상태(예, 온 상태)로 전환되었는지 판단한다(S28, S29).

따라서 종료 스위치(32)가 온 상태가 되면, 제어 유닛(51)은 리턴 단계(S100)로 넘어가 재활 동작을 종료하고, 그렇지 않을 경우 제어 유닛(51)은 단계(S31)로 넘어가 계속해서 제1 동작 모드에 따른 재활 동작을 수행하게 된다.

하지만, 단계(S23)와 단계(S26)에서, 판정된 제1 압력값이 기준값 미만이거나 판정된 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위를 벗어나게 된 경우, 제어 유닛(51)은 현재 사용자에 의해 행해진 보행 상태를 비정상 상태로 판정하여, 단계(S28)로 넘어가 종료 스위치가 동작되었는지를 판단한다.

하지만, 단계(S116, S16)에 의해 판정되어 저장부(52)에 저장되어 있는 동작 모드가 제2 동작 모드일 때(S30), 제어 유닛(51)은 제2 압력 감지부(42)에서 출력되는 신호를 판독하여(S31) 제2 압력 감지부(41)에 의해 감지된 발볼 부분에 가해지는 압력인 제2 압력값을 판정한다(S32).그런 다음, 제어 유닛(51)은 판정된 제2 압력값이 저장부(52)에 의해 저장되어 있는 기준값 이상인지를 판단한다(S33).

판정된 제2 압력값이 기준값 이상일 경우, 이미 설명한 단계(S24-S26)의 동작과 동일하게 흔들림 감지부(43)에서 출력되는 신호를 판독하여 발의 흔들림 크기를 판정하고, 판정된 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함되는지 판단한다(S34-S36).

따라서, 발의 현재 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함된 경우, 제어 유닛(51)은 상태 알림부(60)로 정상 동작 상태 알림 신호를 출력한다(S37). 이 경우에도 제어 유닛(51)은 표시부(70)로 신호를 출력하여 현재의 최종 목표 압력값, 현재 판정된 제1 압력값 및 기준값, 현재 흔들림 크기 및 기준 설정 흔들림 범위를 표시할 수 있다. 따라서, 상태 알림부(60)는 제어 유닛(51)에서 출력되는 신호에 의해 동작하여 설정된 시간 동안 정해진 소리나 빛을 출력하여, 현재 행해진 사용자의 걸음 동작에 의해 설정 부위인 발볼 부분에 가해지는 압력값이 기준값 이상임을 알 수 있도록 한다. 이로 인해, 사용자는 계속해서 기준값 이상의 압력이 발볼 부분에 가해질 수 있는 걸음걸이를 행하여 해당 부위의 보행 압력 능력을 강화시키는 재활 운동을 수행하게 된다.

이러한 제2 동작 모드는 단계(S28, S29)를 참고로 하여 설명한 것처럼, 사용자에 의해 종료 스위치(32)가 동작될 때까지 행해진다(S38, S39).

또한, 단계(S33)와 단계(S36)에서, 판정된 제2 압력값이 기준값 미만이거나 판정된 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위를 벗어나게 된 경우, 제어 유닛(51)은 현재 사용자에 의해 행해진 보행 상태를 비정상 상태로 판정하여, 단계(S38)로 넘어가 종료 스위치가 동작되었는지를 판단한다.

따라서, 동작 모드가 제1 또는 제2 동작 모드일 경우, 도 5에 도시한 것처럼, 제1 압력 감지부(41)에 의해 출력되는 제1 압력 감지 신호(sg1) 또는 제2 압력 감지 신호(sg2)에 의해 판정된 압력값이 해당 기준값(ref1, 또는 ref2) 이상일 때 상태 알림부(60)는 동작하게 된다.

또한, 저장부(52)에 의해 저장된 동작 모드가 제3 동작 모드일 때(S40), 제어 유닛(51)은 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에서 출력되는 감지 신호를 판독하여 발꿈치 부분에 가해지는 압력값인 제1 압력값과 발볼 부분에 가해지는 압력값인 제2 압력값을 판정한다(S41, S42).

그런 다음, 제어 유닛(51)은 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)에서 출력되는 감지 신호의 입력 순서를 이용하여 재활이 필요한 비정상 상태의 발의 착지 순서에 따른 사용자의 보행 패턴을 판정한다.

따라서, 제어 유닛(51)은 제1 및 제2 압력 감지부(41, 42)의 감지 신호의 입력 순서에 의해 발볼 부분보다 발꿈치 부분이 먼저 착지되어 제1 압력 감지부(41)에 의한 압력 감지가 먼저 행해지고 제2 압력 감지부(42)에 의한 압력 감지가 나중에 행해졌는지 판단한다(S43).

이때, 대안적인 예에서, 제어 유닛(51)은 추가로 제1 압력 감지부(41)에 의해 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부(42)에 의해 압력이 감지되기까지의 시간 간격인 착지 간격 즉, 제1 압력 감지부(41)에 의해 압력 감지 시점 후 제2 압력 감지부(42)에 의한 압력 감지 시점이 정해진 시간 범위 내에 존재하는지를 판정할 수 있다.

발의 착지 순서가 발꿈치 부분에서부터 발볼 부분 쪽으로 이루어질 경우, 또는 발꿈치 부분에서부터 발볼 부분 쪽으로 이루어지고 발꿈치 부분과 발볼 부분의 착지 간격이 설정 시간 범위 내에 존재할 경우, 제어 유닛(51)은 제1 압력 감지부(41)에 의해 판정된 제1 압력값이 제1 기준값 이상인지를 판정하고, 또한 제2 압력 감지부(42)에 의해 판정된 제2 압력값이 제2 기준값 이상인지를 판정한다(S44).

제1 압력 감지부(41)에 의해 판정된 제1 압력값이 제1 기준값 이상이고 제2 압력 감지부(42)에 의해 판정된 제2 압력값이 제2 기준값 이상일 경우, 제어 유닛(51)은 이미 설명한 것처럼, 흔들림 감지부(43)에서 출력되는 신호를 판독하여(S45), 발의 흔들림 크기를 판정한다(S46).

판정된 발의 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위에 속하면(S47), 제어 유닛(51)은 정상적으로 사용자의 보행 동작이 행해지고 있음을 알리는 동작 상태 알림 신호를 상태 알림부(60)로 출력한다(S48).

이로 인해, 보행 보정 장치(100)의 사용자는 자신이 행한 보행 동작이 정상적으로 이루어져 있음을 알게 되어, 정상 상태의 보행 동작을 행하기 위해 노력하게 된다.

또한, 제어 유닛(51)은 표시부(70)로 신호를 출력하여 현재의 최종 목표 압력값, 현재 판정된 제1 및 제2 압력값 및 제1 및 제2 기준값, 현재 흔들림 크기 및 기준 설정 흔들림 범위를 표시할 수 있다.

따라서, 동작 모드가 제3 동작 모드일 경우, 도 6에 도시한 것처럼, 제1 압력 감지부(41)에 의해 출력되는 제1 압력 감지 신호(sg1)와 제2 압력 감지 신호(sg2)가 서로 중복되고, 각각의 압력 감지 신호에 의해 판정된 압력값이 각각 제1 기준값(ref1)과 제2 기준값(ref2) 이상일 때 상태 알림부(60)는 동작하게 된다.

그런 다음, 제어 유닛(51)은 종료 스위치(32)에서 출력되는 신호를 출력하여 종료 스위치(32)가 사용자에 의해 동작 상태(예, 온 상태)로 전환되었는지 판단한다(S49, S410).

따라서 종료 스위치(32)가 온 상태가 되면, 제어 유닛(51)은 리턴 단계(S100)로 넘어가 재활 동작을 종료하고, 그렇지 않을 경우 제어 유닛(51)은 단계(S22)로 넘어가 계속해서 보행 재활 동작을 수행하게 된다.

하지만, 단계(S43)에서 판정된 사용자의 착지 순서가 발꿈치 부분부터 발볼 부분으로 행해지지 않을 경우, 또는 단계(S44)에서 판정된 각 제1 및 제2 압력값이 각각 제1 및 제2 기준값 미만일 경우, 제어 유닛(51)은 현재 사용자에 의해 행해진 보행 상태를 비정상 상태로 판정한다.

또한, 단계(S47)에서 흔들림 감지부(43)의 출력 신호를 이용하여 판정된 발의 흔들림 크기가 기준 설정 흔들림 범위를 벗어나게 된 경우에도 제어 유닛(51)은 현재 사용자에 의해 행해진 보행 상태를 비정상 상태로 판정한다.

이처럼, 사용자에 의해 현재 행해진 보행 동작이 정상적으로 보행 동작이 아닌 상태로 판정되면, 제어 유닛(51)은 상태 알림부(60)를 구동시키지 않고 단계(S31)로 넘어가 종료 스위치(32)가 동작되었는지의 여부를 판단하게 된다.

이와 같이, 본 예의 경우, 보행 시의 착지 순서뿐만 아니라, 착지 시 발의 회전 정도, 즉, 좌우 방향으로의 흔들림 크기를 고려하여 정상적인 보행 여부를 판정하게 되므로, 사용자에게 좀더 안정적이고 정상적인 보행 상태를 연습할 수 있도록 하므로, 보행 동작의 재활 효과가 크게 향상된다.

다음, 도 4를 이용하여 가속도 감지부(44)를 이용한 동작 제어부(50)의 제어 유닛(51)의 동작을 설명한다.

도 4에 도시한 제어 유닛(51)의 동작은 도 3a 및 도 3b에 도시한 제어 유닛(51)의 동작과 별개의 루틴(routine)으로 행해질 수 있다.

시작 스위치(31)의 동작에 의해 제어 유닛(51)의 동작이 시작되어 해당 루틴을 실행하게 되면(S50), 제어 유닛(51)는 가속도 감지부(44)에서 출력되는 가속도 감지 신호를 판독하여 사용자의 현재 행해진 보행 동작 시 걸음 속도(즉, 현재 걸음 속도)를 판정한 후 저장부(52)에 저장한다(S51, S52).

그런 다음, 제어 유닛(51)은 저장부(52)에 저장되어 있는 정보를 이용하여 복수의 걸음 속도 단계 중에서 미리 정해져 있는 걸음 속도 단계(즉, 현재 걸음 속도 단계)를 판정한다(S53).

이미 설명한 것처럼, 현재 걸음 속도는 사용자 또는 의료인에 의해 사용자의 현재 보행 상태 등을 고려하여 별도의 설정 스위치 등을 이용하여 설정될 수 있다. 사용자가 변경될 경우 보행 상태가 변경될 경우 설정 스위치 등을 조작하여 현재 걸음 속도 단계는 변경 가능하다.

다음, 제어 유닛(51)는 저장부(52)에 저장되어 있는 데이터를 이용해 판정된 현재 검을 속도 단계에 대응하는 기준 걸음 속도 범위를 판정한다(S54).

이와 같이, 현재 걸음 속도 단계에 대응하는 기준 걸음 속도 범위가 판정되면, 제어 유닛(51)은 단계(S52)에서 판정된 걸음 속도와 판정된 현재 걸음 속도 단계에 해당하는 기준 걸음 속도 범위에 속하는지를 판단한다(S55).

현재 걸음 속도가 기준 걸음 속도 범위 내에 속한 경우, 제어 유닛(51)은 저장부(52)에 저장되어 있는 현재 걸음 속도 단계에 적합하게 사용자의 보행이 행해진 상태로 판정한다.

따라서, 제어 유닛(51)은 상태 알림부(60)를 구동시켜 현재의 보행 속도가 정상 상태임을 알 수 있도록 해, 사용자가 현재의 보행 속도로 보행 동작을 실행하여 재활 운동을 실행할 수 있도록 한다.

하지만, 현재 걸음 속도가 기준 걸음 속도 범위를 벗어날 경우, 제어 유닛(51)은 정해져 있는 현재 걸음 속도 단계에 적합하지 않는 상태, 즉 사용자의 현재 발이나 다리의 상태에 적합하지 않는 상태로, 사용자의 현재 상태에 맞지 않게 너무 빨리 걷거나 너무 느리게 걷게 되어 사용자의 발이나 다리 상태를 악화시키거나 재활 효과가 발휘되지 않는 상태로 판정한다.

따라서, 제어 유닛(51)은 상태 알림부(60)를 구동시키지 않고 단계(S51)로 넘어가므로, 사용자는 자신이 방금 전에 행한 보행 동작의 걸음 속도가 정해져 있는 현재 걸음 속도 단계에 맞지 않는 상태임을 확인하여 걸음 속도를 변경하게 된다.

보행보정 장치(100)는 갑피부(10)에 부착되는 별도의 표시부를 추가로 구비할 수 있고, 이 경우 제어 유닛(51)은 현재 걸음 속도가 설정된 기준 걸음 속도에 맞지 않을 경우 현재 행한 보행 속도가 기준 걸음 속도 범위를 초과하여 너무 빠른 상태인지 아니면 기준 걸음 속도 범위에 미치지 못하여 너무 느린지를 표시부를 통해 표시하여 사용자에게 알려줄 수 있다.

이런 경우, 사용자는 표시부에 표시되는 정보를 이용하여 자신의 걸음 속도를 증가시키거나 감소시켜 자신의 상태에 맞는 걸음 속도를 행할 수 있도록 해 재활 효과를 발휘할 수 있도록 한다.

이러한 가속도 감지부(44)를 이용한 제어 유닛(51)의 동작은 사용자에 의해 종료 스위치(32)가 동작되기 전까지 반복된다.

본 예에 따른 보행 보정 장치는 사용자의 왼발 또는 오른발에 각각 신발 대용으로 착용하여 해당 발의 설정 부위에 기준값 이상의 압력이 가해질 수 있도록 하는 재활 운동을 실시하므로, 정상 보행을 위한 적정 압력이 부족한 부분에 대한 집중적인 재활 동작이 이루어진다.

이때, 정상 상태의 발에 가해지는 압력값을 이용하여 최종 목표 압력값을 설정하고, 현재 재활 운동이 필요한 발의 압력 상태를 이용하여 기준값이 정해지므로 사용자의 몸 상태에 따른 적절한 재활 운동이 행해진다. 또한, 자신의 재활 동작이 정상 상태로 행해질 경우, 상태 알림부(60)를 통해 즉각적으로 알려주므로 사용자의 재활 의지가 향상되어 재활 동작의 효율이 증가한다.

더욱이, 보행 보정 장치(100)를 이용하여 발이나 다리의 재활 동작을 실시할 경우, 착지순서와 발의 흔들림 크기와 같은 보행 상태뿐만 아니라 보행 속도를 고려하여 사용자에게 재활을 위한 정확한 보행 방식을 알려주게 되므로, 사용자의 재활 효율은 향상된다.

또한, 본 예의 발 근육 재활 장치는 신발 형태로 이루어져 있어, 신발 대신 본 예의 보행 보정 장치를 착용한 후 사용하면 되면, 사용이 간편하여 사용자의 만족도가 증가하고, 보행 보정 장치를 설치해야 할 별도의 공간 역시 불필요하므로, 사용자의 만족도는 더욱 향상된다.

본 예의 경우, 흔들림 감지부(43)와 가속도 감지부(44) 중 하나는 생략될 수 있고, 이 경우, 생략된 감지부를 이용하여 행해지는 제어 유닛(51)의 동작 역시 생략된다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 갑피부 20: 밑창부
21: 밑창부의 뒷부분 22: 밑창부의 앞부분
31: 시작 스위치 32: 종료 스위치
33: 동작모드 설정 스위치 41, 42: 압력 감지부
43: 흔들림 감지부 44: 가속도 감지부
50: 동작 제어부 51: 제어 유닛
52: 저장부 53: 타이머
60: 상태 알림부 70: 표시부
80: 인터페이스부 90: 전원부

Claims (10)

1. 발의 발꿈치 부분에 인가되는 압력값을 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 제1 압력 감지부,
   발의 발볼 부분에 인가되는 압력값을 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 제2 압력 감지부,
   보행 시 발의 뒤틀림 크기를 감지하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 흔들림 감지부,
   동작 모드, 동작 모드를 위한 적어도 하나의 기준값, 기준 설정 흔들림 범위가 저장되어 있는 저장부, 그리고
   상기 제1 및 제2 압력 감지부, 상기 흔들림 감지부 및 상기 저장부와 연결되어 있고, 상기 저장부에 저장되어 있는 동작 모드를 판정하고, 판정된 동작 모드에 따라 상기 제1 및 제2 압력 감지부 중 적어도 하나에서 출력되는 감지 신호에 의해 판정된 압력값이 상기 적어도 하나의 기준값보다 이상이고, 상기 흔들림 감지부에서 출력되는 흔들림 크기가 상기 기준 설정 흔들림 범위 내에 포함된 경우, 발의 보행 상태를 정상 상태로 판정하는 제어 유닛을 포함하고,
   상기 동작 모드는 제1 내지 제3 동작 모드 중 하나이고, 상기 기준값은 적어도 하나의 기준값을 포함하며,
   상기 제어 유닛은,
   동작 모드가 상기 제1 동작 모드일 때, 상기 제1 압력 감지부에서 출력되는 감지 신호만을 판독하여 상기 발꿈치 부분에 가해지는 압력값을 판정하고, 판정된 상기 압력값이 기준값 이상일 경우, 상기 발에 가해지는 압력의 상태를 정상 상태로 판정하고,
   동작 모드가 상기 제2 동작 모드일 때, 상기 제2 압력 감지부에서 출력되는 감지 신호만을 판독하여 상기 발볼 부분에 가해지는 압력값을 판정하고, 판정된 상기 압력값이 기준값 이상일 경우, 상기 발에 가해지는 압력의 상태를 정상 상태로 판정하고,
   동작 모드가 상기 제3 동작 모드일 때, 상기 제1 및 제2 압력 감지부의 감지 신호의 입력 순서에 의해 제1 압력 감지부에 의한 압력 감지가 먼저 행해지고 제2 압력 감지부에 의한 압력 감지가 후에 행해지고, 상기 제1 및 제2 압력 감지부에서 각각 출력되는 감지 신호를 판독하여 상기 발꿈치 부분에 가해지는 압력값과 상기 발볼 부분에 가해지는 압력값을 각각 판정하고, 상기 발꿈치 부분에 가해지는 압력값이 제1 기준값보다 크고 상기 발볼 부분에 가해지는 압력값이 제2 기준값보다 클 때 상기 발에 가해지는 압력의 상태를 정상 상태로 판정하는
   보행 보정 장치.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 제1 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 발꿈치 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지고,
   상기 제2 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 발볼 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지며,
   상기 제3 동작 모드일 때의 상기 제1 및 제2 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 각각 가해지는 압력값에 따라 정해지는
   보행 보정 장치.
4. 제3항에서,
   상기 제1 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발꿈치 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지는 최종 목표 압력값 이하이고,
   상기 제2 동작 모드일 때의 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발볼 부분에 가해지는 압력값에 따라 정해지는 최종 목표 압력값 이하이며,
   상기 제3 동작 모드일 때의 제1 및 제2 기준값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 각각 가해지는 압력값에 따라 정해지는 제1 및 제2 최종 목표 압력값 이하인
   보행 보정 장치.
5. 제1항에서,
   상기 제어 유닛에 연결된 동작모드 설정 스위치를 더 포함하고,
   상기 제어 유닛은,
   상기 동작모드 설정 스위치에서 출력되는 신호를 판독하여 상기 동작모드 설정 스위치가 설정 시간 내에 동작 상태로 전환되면, 제1 및 제2 압력 감지부에서 설정 시간 동안 출력되는 감지 신호를 이용하여 재활 운동이 필요한 발의 발꿈치 부분에 가해지는 제1 평균 압력값과 재활 운동이 필요한 발의 발볼 부분에 가해지는 제2 평균 압력값을 판정하고,
   상기 제2 평균 압력값이 '0'일 때 동작 모드를 제1 동작 모드로 판정하고,
   상기 제1 평균 압력값이 '0'일 때 동작 모드를 제2 동작 모드로 판정하며,
   상기 제1 및 제2 평균 압력값이 모드 '0'을 초과하고, 압력 감지 순서가 제1 압력 감지부에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부에 의해 압력이 감지된 상태가 아니거나 압력 감지 순서가 제1 압력 감지부에 의해 먼저 압력이 감지된 후 제2 압력 감지부에 의해 압력이 감지된 상태라도 제1 및 2 압력 감지부에 의해 각각 감지된 제1 및 제2 평균 압력값이 제1 및 제2 최종 목표 압력값 이하일 경우, 동작 모드를 제3 동작 모드로 판정하는
   보행 보정 장치.
6. 제5항에서,
   상기 제1 및 제2 최종 목표 압력값은 재활 운동이 필요한 발의 반대편 발의 발꿈치 부분과 발볼 부분에 각각 가해지는 압력값에 따라 정해지는 보행 보정 장치.
7. 제1항에서,
   보행 시 보행 속도를 감지하여 감지 신호를 출력하는 가속도 감지부
   를 더 포함하고,
   상기 저장부는 복수의 걸음 속도 단계, 각 걸음 속도 단계에 대응하는 기준 걸음 속도 범위, 그리고 복수의 걸음 속도 단계 중에서 선택된 현재 걸음 속도 단계를 저장하고 있고,
   상기 제어 유닛은 상기 가속도 감지부에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 보행 시 보행 속도를 판정하고, 상기 저장부에 저장되어 있는 현재 걸음 속도 단계를 이용하여 해당하는 기준 걸음 속도 범위를 판정하여 판정된 보행 속도와 비교하고, 판정된 보행 속도가 상기 기준 걸음 속도 범위 내에 포함될 경우, 보행 상태를 정상 상태로 판정하는
   보행 보정 장치.
8. 제1항에서,
   발 형상의 삽입 공간을 구비하는 갑피부, 그리고
   상기 갑피부의 하부에 위치하고 상기 발의 발꿈치 부분에 대응하는 뒷부분에 제1 압력 감지부가 장착되고 상기 발의 발볼 부분에 대응하는 앞부분에 상기 제2 압력 감지부가 장착되는 밑창부
   를 더 포함하는 보행 보정 장치.
9. 삭제
10. 삭제

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