KR101991466B1 - 보행 데이터 측정 장치 - Google Patents

보행 데이터 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101991466B1
KR101991466B1 KR1020170099723A KR20170099723A KR101991466B1 KR 101991466 B1 KR101991466 B1 KR 101991466B1 KR 1020170099723 A KR1020170099723 A KR 1020170099723A KR 20170099723 A KR20170099723 A KR 20170099723A KR 101991466 B1 KR101991466 B1 KR 101991466B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bending
shoe
walking
bending sensor
control unit
Prior art date
Application number
KR1020170099723A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190015917A (ko
Inventor
차영수
김도익
여준구
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020170099723A priority Critical patent/KR101991466B1/ko
Priority to US15/848,469 priority patent/US10132646B1/en
Publication of KR20190015917A publication Critical patent/KR20190015917A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101991466B1 publication Critical patent/KR101991466B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G01C22/006—Pedometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
    • A61B5/0024—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system for multiple sensor units attached to the patient, e.g. using a body or personal area network
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112—Gait analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6828—Leg
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225—Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은, 신발의 바닥에 설치되고, 사용자의 보행 시 상기 신발 바닥의 구부러짐에 의해 전달되는 벤딩 신호를 센싱하여 전압 신호를 발생시키는 벤딩 센서; 상기 벤딩 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 출력된 전압 신호를 처리하여 보행 파라미터를 도출하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전송된 상기 보행 파라미터를 출력하는 단말기를 포함하고, 상기 벤딩 센서는 상기 신발 바닥의 발 앞꿈치가 닿는 부분 및 발 뒷꿈치가 닿는 부분 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 보행 데이터 측정 장치를 제공한다.

Description

보행 데이터 측정 장치{Measuring Device for Ambulation Data}
본 발명은, 보행자의 발바닥과 비접촉하면서 보행시 신발 하단의 벤딩 신호를 센싱하여 보행 정보의 추출을 가능하게 하는 보행 데이터 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 신발은 발의 보호를 위하여 사용되지만, 근래에는 보행자의 보행 정보를 알 수 있게 하거나 좀 더 편리한 각종 기능성이 부여된 신발들이 출시되고 있다.
이하, 특허문헌 1(한국 실용신안공보 제1994-0002468호)에서는 신발의 중창에 에어펌프를 설치하여 보행시에 자동으로 가압되게 함으로써 이와 연결된 에어스위치가 디지털 표시부에 보행횟수를 표시케 하고 신발의 등판커버, 바닥 및 측면커버 내부에 에어튜브를 내장시켜 보행시 발을 보호할 수 있도록 한 "계수기가 부착된 다목적 신발"에 관한 기술을 공개하고 있다.
그런데, 특허문헌 1의 고안은 그 구성이 아주 복잡하고 단자의 접속에 의한 전기적인 신호로 계수가 진행되는 형태이므로 접촉불량 등에 의해 정확한 계수가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 1에는 전자집계를 위한 인쇄회로기판이 설치되는데, 인쇄회로기판은 발의 바닥에 직접 가압되도록 설치되어 있기에, 발의 지면 디딤에 의한 계속적인 충격에 의해 기능이 저하될 수 있다.
한편, 신발에 센서가 설치되어 보행자의 보행정보를 얻는 종래의 신발 장치들의 경우에도, 센서가 신발 장치 내에서 발 앞꿈치나 뒷꿈치에 의해 직접 접촉되거나 가압되도록 설치되어 있어서 사용 시에 불편하고, 지속적인 충격에 의해 파손이 발생할 수 있다.
한국실용신안공보 제1994-0002468호
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 목적은 센서가 발에 직접 접촉하거나 발에 의해 직접 가압되지 않으면서, 보행 데이터를 측정할 수 있는 보행 데이터 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치는 신발의 바닥에 설치되고, 사용자의 보행 시 상기 신발 바닥의 구부러짐에 의해 전달되는 벤딩 신호를 센싱하여 전압 신호를 발생시키는 벤딩 센서; 상기 벤딩 센서와 전기적으로 연결되고, 상기 출력된 전압 신호를 처리하여 보행 파라미터를 도출하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전송된 상기 보행 파라미터를 출력하는 단말기를 포함하고, 상기 벤딩 센서는 상기 신발 바닥의 발 앞꿈치가 닿는 부분 및 발 뒷꿈치가 닿는 부분 사이에 배치된다.
보행 데이터 측정 장치는 상기 신발에 설치되고, 상기 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 중 하나 이상을 측정 가능하도록 이루어지는 관성 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정된 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 중 하나 이상에 근거하여, 보행자의 위치정보를 더 도출할 수 있다.
보행 데이터 측정 장치는 상기 제어부에 전기적으로 연결되어, 상기 단말기와 무선 통신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 벤딩 센서는 상기 신발의 바닥 내부에 삽입되도록 설치될 수 있다.
상기 벤딩 센서는, 상기 신발의 바닥이 구부러짐에 의해 벤딩 신호를 센싱하여 전압 신호를 출력하도록 이루어지는 압전 소자; 및 상기 압전 소자에 일 면에 설치되고, 상기 제어부에 전기적으로 연결되는 기판을 포함하고, 상기 압전 소자 및 상기 기판은 서로 겹쳐진 형태일 수 있다.
본 발명의 보행 데이터 측정 장치는 벤딩 센서가 신발 바닥의 발 앞꿈치가 닿는 부분 및 발 뒷꿈치가 닿는 부분 사이에 배치되어서, 기존의 발바닥이 접촉센서에 접촉함으로써 발생되는 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치는 벤딩 센서가 발바닥에 접촉하지 않도록 배치되어서, 발바닥에 의해 직접 가압되지 않아 벤딩 센서의 파손이 방지된다.
도 1은 본 발명의 보행 데이터 측정 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 보행 데이터 측정 장치의 일 예를 도시하는 개념도.
도 3은 슬리퍼에 벤딩 센서가 설치된 예를 도시하는 개념도.
도 4는 벤딩 센서를 도시하는 평면도.
도 5는 본 발명의 보행 데이터 측정 장치에 발이 놓여진 예를 도시하는 개념도.
도 6은 t1 내지 t6 에서의 보행자의 보행하는 예를 도시하는 사진.
도 7a는 시간에 따른 벤딩 각도를 나타내는 그래프.
도 7b는 도 7a의 벤딩 각도에 의해 전압을 나타내는 그래프.
도 8a는 보행자의 보행할 때 벤딩 센서가 가압 및 가압 해제되었을 때의 전압을 도시하는 그래프.
도 8b는 출력된 보행 파라미터 값의 예를 도시하는 표.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)에 대하여 서술한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)는 벤딩 센서(10), 제어부(20) 및 단말기(30)를 포함한다.
벤딩 센서(10)는 신발(5)의 바닥에 설치 가능하도록 이루어진다. 벤딩 센서(10)는 사용자의 보행 시에 신발(5)의 바닥에서 구부러짐에 의해 전달되는 벤딩 신호를 센싱하여 전압 신호를 발생시킨다.
특히, 벤딩 센서(10)는 신발(5)의 바닥의 발 앞꿈치(1a)가 닿는 부분(5a) 및 발 뒷꿈치(1b)가 닿는 부분(5b) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 벤딩 센서(10)는 신발(5)의 바닥이 구부러짐에 의해 전달되는 벤딩 신호를 보다 잘 센싱하기 위해 신발(5)의 바닥 내부에 삽입되도록 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)는, 벤딩 센서(10)가 발의 앞꿈치(1a), 뒷꿈치(1b) 및 이들 사이의 아치부에 직접 접촉하지 않는 비접촉구조를 형성하도록 신발(5)에 설치된다. 또한, 벤딩 센서(10)는 발 앞꿈치(1a), 뒷꿈치(1b) 또는 이들 사이의 아치부에 의해 직접 가압되지 않고, 신발(5)의 바닥이 구부러짐에 의해 간접적으로 벤딩 신호를 센싱한다.
도 5에는 신발(5)의 바닥에서 발 앞꿈치(1a)가 닿는 부분(5a) 및 발 뒷꿈치(1b)가 닿는 부분(5a) 사이에 신발(5)의 바닥 내부에서 벤딩 센서(10)가 발 바닥에 비접촉되도록 삽입되는 예가 도시된다.
이러한 구조로 인해, 기존의 발바닥이 센서에 접촉함으로써 발생되는 불편함 및 발바닥에 의해 직접 가압됨으로써 파손될 가능성이 있는 문제를 해결할 수 있게 된다.
본 발명에서 벤딩 센서(10)는 신발(5)의 바닥에 설치되는데, 또한 본 발명에서, 신발(5)은 일예로, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이 슬리퍼일 수 있다. 슬리퍼는 다른 종류의 신발(5)에 비해 착용이 편리하기에, 환자나 노약자가 사용하기 쉽다. 또한, 슬리퍼는 다른 종류의 신발(5)에 비해 하단부의 구부러짐이 크게 일어나기에, 다른 신발(5)에 비해 보다 큰 벤딩 신호를 얻을 수 있어서 용이하게 보행 파라미터를 도출해낼 수 있다. 벤딩 센서(10)의 보다 상세한 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
제어부(20)는 벤딩 센서(10)와 전기적으로 연결되고, 벤딩 센서(10)로부터 출력된 전압신호를 제공받아서 이를 처리함으로써 보행 파라미터를 도출한다.
보행 파라미터는 보행자의 한쪽 발로부터만 얻게되는 한발 데이터, 보행자의 양쪽 발로부터 얻게되는 양발 데이터 및 후술하는 관성 측정부(40)로부터 얻게되는 관성 측정 데이터를 포함할 수 있다.
한발 데이터로는, 걸음 시간 주기(gait cycle time), 스탠스 시간(stance time), 스윙 시간(swing time)을 포함할 수 있다.
걸음 시간 주기는 동일 발의 제1스텝에서 발이 접촉하는 때부터 제2스텝에서 발이 접촉하는 때까지의 시간이다. 스탠스 시간은 발이 지면과 닿아있는 동안의 시간이다. 스윙 시간은 발이 지면으로부터 떨어지는 때부터 다시 발이 지면과 접촉할 때까지의 시간이다.
양발 데이터로는, 스텝 시간(step time), 보행 시간(ambulation time), 한발 지지(single support), 양발 지지(double support) 및 스텝수(number of steps)를 포함할 수 있다.
스텝 시간은 이전 발의 제3스텝에서 발이 접촉하는 때부터 다른 발의 제4스텝에서 접촉하는 때까지의 시간이고, 보행 시간은 첫 발이 접촉하는 때부터 마지막 발이 접촉하는 때까지의 시간이다. 또한, 한발 지지는 한 발이 지면에 닿아있는 시간 비율이고, 양발 지지는 두 발 모두가 지면에 닿아있는 시간 비율이다. 스텝수는 발자국의 수이다.
관성 측정(IMU, Inertial Measurement Unit) 데이터는 스텝 길이(step length), 스트라이드 길이(stride length) 및 보행 속도를 포함할 수 있다.
스텝 길이는 양발에서 이전 발이 지면에 접촉할 때 뒷꿈치 중심으로부터 다른 발이 지면에 접촉할 때 뒷꿈치 중심까지의 거리이고, 스트라이드 길이는 동일 발을 기준으로 두 걸음 사이의 뒷꿈치 사이의 거리이다.
또한, 제어부(20)는 보행자의 위치정보를 더 도출할 수도 있는데, 이에 대하여는 관성 측정부(40)의 설명 부분에서 후술한다.
제어부(20)는 일 예로, 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, Micro Controller Unit)일 수 있다.
단말기(30)는 제어부(20)로부터 전송된 보행 파라미터를 출력한다. 일예로, 단말기(30)는 보행 파라미터를 출력 가능하도록 디스플레이부를 구비할 수 있다. 또한, 단말기(30)는 제어부(20) 또는 벤딩 센서(10)로부터 벤딩 신호, 전압 신호를 제공받을 수 있으며, 이를 디스플레이부를 통해서 출력할 수 있다.
예를 들어, 본 명세서에서 설명하는 단말기(30)는 사용자 등이 소지하고 있는 이동 단말기(핸드폰, 스마트폰, 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook) 등)을 의미할 수 있다.
단말기(30)는 제어부(20)와 유선 또는 무선 통신할 수 있다. 단말기(30)가 제어부(20)와 무선 통신하는 경우, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)는 제어부(20)에 전기적으로 연결되어, 단말기(30)와 무선 통신하는 통신부(50)를 더 포함할 수 있다.
통신부(50)를 통해서 제어부(20)가 단말기(30)와 무선 통신을 수행함으로써, 단말기(30)에 제어부(20)에서 도출된 보행 파라미터, 벤딩 센서(10)의 벤딩 신호, 전압 신호를 단말기(30)로 송신할 수 있게 된다.
이를 위해, 단말기(30)에는 통신부(50)의 송신 신호를 수신할 수 있는 수신부(미도시)가 구비될 수 있다.
본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)는 관성 측정부(40)를 더 포함할 수 있다. 관성 측정부(40)는 신발(5)에 설치될 수 있는데, 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 중 하나 이상을 측정 가능하도록 이루어진다. 또한, 관성 측정부(40)는 제어부(20)에 전기적으로 연결되어서, 제어부(20)에 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 정보를 제공할 수 있으며, 제어부(20)는 제공된 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 정보에 근거하여 보행자의 위치정보를 도출할 수 있다.
한편, 벤딩 센서(10)는 압전 소자(11)와 기판(13)을 포함할 수 있다. 일예로, 도 4에서와 같이, 벤딩 센서(10)는 압전 소자(11)와 기판(13)이 겹쳐진 형태로 이루어질 수 있다.
"압전 소자"는 응력이 작용하여 물리적 변위가 발생하면 그에 대응하여 전기를 발생시키는 소재를 말한다.
본 발명에서, 압전 소자(11)로는 압전 물질 중 가장 유연한 재질을 가지는 것으로 알려진 PVDF(Polyvinylidene fluoride)가 이용된다. 유연한 재질의 압전 소자(11)는 보행자가 보행 시에 발의 앞꿈치 또는 뒷꿈치가 신발(5)의 바닥을 누르며 걷게 되면, 신발(5)은 하방향으로 작용하는 힘과 앞으로 나아가려는 힘을 받음으로써 신발(5)의 바닥이 구부러지게 된다. 이로 인해, 압전 소자(11)는 전기를 생성함으로써, 보행자의 보행에 의한 발에 전달되는 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 에너지 변환기의 역할을 할 수 있다. PVDF 외에도 소정의 유연성을 가지는 다양한 압전 물질이 압전 소자(11)로 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
PVDF 재질의 압전 소자(11)는 에폭시(Epoxy) 등의 접착제를 사용해 밀라(Mylar) 재질의 기판(13)에 접착한다.
압전 소자(11)의 면적이 기판(13)의 면적보다 약간 더 큰 이유는 전극을 압전 소자(11)에 용이하게 부착하기 위한 것이며, 압전 소자(11)의 일단부의 상하면에는 두 개의 전극(미도시)가 각각 부착되며, 각각의 전극에는 전선(15)이 연결된다.
전선(15)은 신발(5)의 바닥에 내설되고 제어부(20)와 연결되어 벤딩 센서(10)와 제어부(20)을 전기적으로 연결시킨다.
도 6 내지 도 8b를 참조하면, 보행자가 보행하는 경우에, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)에 의해 측정된 벤딩 각도, 전압 신호 및 이로 인해 도출된 보행 파라미터 값을 살펴볼 수 있다.
도 6은 t1 내지 t6에서의 보행자가 보행하는 예를 도시하는 사진인데, t1 내지 t6에서의 벤딩 센서(10)가 벤딩되는 각은 도 7a에서, 도 7a에서의 벤딩되는 각에 의한 전압 신호는 도 7b에 도시된다.
한편, 도 8a에는 보행자가 보행할 때 벤딩 센서(10)가 가압 및 가압 해제되는 예가 도시되는데, 좌 1은 좌측발의 앞꿈치, 좌 2는 좌측발의 뒷꿈치, 우 1은 우측발의 앞꿈치, 우 2는 우측발 뒷꿈치를 의미한다. 도 8a를 살펴보면, 보행이 시작되면 우측발의 뒷꿈치 및 앞꿈치, 좌측발의 뒷꿈치 및 앞꿈치가 지면에 닿아 가압되고, 지면으로부터 떨어져서 가압 해제된다.
도 8b를 참조하면, 스텝수 17, 보행시간 9.05초 동안, 보행이 수행되었는데, 스텝시간(L) 0.59초, 스텝시간(R) 0.54초, 걸음 시간 주기(L) 1.12초, 걸음 시간 주기(R) 1.13초, 스윙시간(L) 0.42초, 스윙시간(R) 0.38초, 스탠스시간(L) 0.7초, 스텝시간(R) 0.75초, 한발지지(L) 34.23%, 한발지지(R) 37.26%, 양발지지(L) 28.19%, 양발지지(R) 28.26% 인 보행 파라미터 값의 예가 표로 도시된다.
한편, 본 발명의 보행 데이터 측정 장치(100)는, 보행 정보의 추출을 위한 스마트 슈즈나 병원에서 보행 관찰이 지속적으로 필요한 환자를 위한 모니터링 시스템에 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 보행 데이터 측정 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 보행 데이터 측정 장치
1 : 발 1a:앞꿈치 1b:뒷꿈치
5:신발 5a:앞꿈치 닿는 부분 5b:뒷꿈치 닿는 부분
10:벤딩 센서
20:제어부
30:단말기
40:관성 측정부
50:통신부

Claims (5)

  1. 신발의 바닥에 설치되고, 사용자의 보행 시 상기 신발 바닥의 구부러짐에 의해 전달되는 벤딩 신호를 센싱하여 전압 신호를 발생시키는 벤딩 센서; 및
    상기 벤딩 센서와 전기적으로 연결되고, 출력된 전압 신호를 처리하여 보행 파라미터를 도출하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 전송된 상기 보행 파라미터를 출력하는 단말기를 포함하고,
    상기 벤딩 센서는 상기 신발 바닥의 발 앞꿈치가 닿는 부분 및 발 뒷꿈치가 닿는 부분 사이에 배치되고,
    상기 벤딩 센서는,
    상기 신발의 바닥이 구부러짐에 의해 벤딩 신호를 센싱하여 전압 신호를 출력하도록 이루어지는 압전 소자; 및
    상기 압전 소자에 일 면에 설치되고, 상기 제어부에 전기적으로 연결되는 기판을 포함하고,
    상기 압전 소자 및 상기 기판은 서로 겹쳐진 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보행 데이터 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신발에 설치되고, 상기 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 중 하나 이상을 측정 가능하도록 이루어지는 관성 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 측정된 사용자의 보행 방향, 보행 속도 및 가속도 중 하나 이상에 근거하여, 보행자의 위치정보를 더 도출하는 것을 특징으로 하는 보행 데이터 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부에 전기적으로 연결되어, 상기 단말기와 무선 통신하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 데이터 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벤딩 센서는 상기 신발의 바닥 내부에 삽입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 보행 데이터 측정 장치.
  5. 삭제
KR1020170099723A 2017-08-07 2017-08-07 보행 데이터 측정 장치 KR101991466B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170099723A KR101991466B1 (ko) 2017-08-07 2017-08-07 보행 데이터 측정 장치
US15/848,469 US10132646B1 (en) 2017-08-07 2017-12-20 Measuring device for ambulation data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170099723A KR101991466B1 (ko) 2017-08-07 2017-08-07 보행 데이터 측정 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190015917A KR20190015917A (ko) 2019-02-15
KR101991466B1 true KR101991466B1 (ko) 2019-06-20

Family

ID=64176550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170099723A KR101991466B1 (ko) 2017-08-07 2017-08-07 보행 데이터 측정 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10132646B1 (ko)
KR (1) KR101991466B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210123632A (ko) 2020-04-03 2021-10-14 주식회사 이엠텍 측정 장비 장착용 신발 클립 및 이를 구비하는 신발 장착용 측정 장치
KR20210128788A (ko) 2020-04-17 2021-10-27 주식회사 이엠텍 신발 장착용 측정 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016123433A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社村田製作所 歩行測定用センサおよび履物

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200120A (ja) 1984-03-24 1985-10-09 Matsushita Electric Works Ltd 歩数計数器
KR940002468Y1 (ko) 1991-05-22 1994-04-20 황지순 계수기가 부착된 다목적 신발
EP1843724B1 (en) 2005-02-02 2018-07-25 Össur hf Sensing systems and methods for monitoring gait dynamics
KR101252634B1 (ko) * 2006-04-07 2013-04-09 삼성전자주식회사 보행자세 분석 시스템
US7579946B2 (en) * 2006-04-20 2009-08-25 Nike, Inc. Footwear products including data transmission capabilities
KR100702613B1 (ko) * 2006-05-30 2007-04-03 주식회사 아이손 콘트롤러를 장착한 인공지능신발과 운동량측정방법
US9445720B2 (en) * 2007-02-23 2016-09-20 Smith & Nephew, Inc. Processing sensed accelerometer data for determination of bone healing
US9661894B2 (en) * 2008-02-20 2017-05-30 Nike, Inc. Systems and methods for storing and analyzing golf data, including community and individual golf data collection and storage at a central hub
US9591993B2 (en) * 2008-03-20 2017-03-14 University Of Utah Research Foundation Method and system for analyzing gait and providing real-time feedback on gait asymmetry
US8384551B2 (en) 2008-05-28 2013-02-26 MedHab, LLC Sensor device and method for monitoring physical stresses placed on a user
US8628453B2 (en) * 2008-12-05 2014-01-14 Nike, Inc. Athletic performance monitoring systems and methods in a team sports environment
WO2010088262A2 (en) * 2009-01-27 2010-08-05 University Of Washington Prosthetic limb monitoring system
EP2398383A4 (en) * 2009-02-20 2013-07-03 Univ Colorado Regents ARTICLE BASED BODY WEIGHT MONITOR AND POSITIONING INSTRUCTION, CLASSIFICATION OF BODY ACTIVITIES AND ENERGY CONSUMPTION CALCULATOR
KR101283464B1 (ko) 2009-09-29 2013-07-12 한국전자통신연구원 동작 인식용 신발을 이용한 동작 인식 시스템
KR101263216B1 (ko) * 2009-12-21 2013-05-10 한국전자통신연구원 스마트 신발 및 그 동작 방법
WO2012050908A2 (en) * 2010-09-28 2012-04-19 Orthocare Innovations Llc Computerized orthotic prescription system
EP4138095A1 (en) * 2010-11-10 2023-02-22 Nike Innovate C.V. Systems and methods for time-based athletic activity measurement and display
EP3662829A1 (en) * 2011-02-17 2020-06-10 NIKE Innovate C.V. Footwear having sensor system
US11071344B2 (en) * 2012-02-22 2021-07-27 Nike, Inc. Motorized shoe with gesture control
US20130213147A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-22 Nike, Inc. Footwear Having Sensor System
US10024740B2 (en) * 2013-03-15 2018-07-17 Nike, Inc. System and method for analyzing athletic activity
KR101648270B1 (ko) 2014-11-10 2016-08-16 연세대학교 산학협력단 보행 단계 판정을 위한 발모듈, 이를 이용한 보행 단계 판정 방법, 보행 분석 시스템 및 능동형 보행 보조 장치
US9863823B2 (en) * 2015-02-27 2018-01-09 Bebop Sensors, Inc. Sensor systems integrated with footwear
US9635901B1 (en) * 2015-10-20 2017-05-02 Nike, Inc. Footwear with interchangeable sole structure elements

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016123433A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社村田製作所 歩行測定用センサおよび履物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190015917A (ko) 2019-02-15
US10132646B1 (en) 2018-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI563974B (zh) 矯形感測器裝置
CN103025230B (zh) 用于集成的生物计量监测的袜子
CA3022913C (en) Instrumented orthotic
KR101447652B1 (ko) 신발 인솔, 이를 구비하는 신발 및 걸음걸이 형태 교정 시스템
KR101530225B1 (ko) 나노섬유 웹을 이용한 하이브리드 압력센서가 구비된 스마트 슈즈 시스템
EP2729067A1 (en) Detection of a force on a foot or footwear
KR20150048019A (ko) 압전센서를 적용한 다기능 신발
JP6644298B2 (ja) 歩行データ取得装置および歩行データ取得システム
Martínez-Martí et al. Embedded sensor insole for wireless measurement of gait parameters
KR101991466B1 (ko) 보행 데이터 측정 장치
US11026598B2 (en) Elastic movement sensors and calibration
JP2013233269A (ja) 変位測定機能を有する靴
Cha et al. Gait analysis system based on slippers with flexible piezoelectric sensors
TW201700025A (zh) 可即時評估跌倒風險之鞋墊裝置
Langer et al. Pressure sensitive shoe insoles and socks for rehabilitation applications
JP6547293B2 (ja) 歩行測定用センサおよび履物
Huang et al. A Facile Low-Cost Wireless Self-Powered Footwear System for Monitoring Plantar Pressure
CN113303544A (zh) 鞋垫受力传感器实测数据与理论数据偏差专用测试装置
CN113347899B (zh) 用于鞋类物品的负荷感测装置
KR101415047B1 (ko) 발바닥 압력 측정장치
JP7175098B2 (ja) 圧力測定機器、圧力測定システム、及び圧力測定方法
Iso-Ketola et al. Development of a lower extremity rehabilitation aid utilizing an insole-integrated load sensor matrix and a sole-embedded measurement node
RU2638083C2 (ru) Устройство определения положения точки нулевого момента при ходьбе без сгибания стопы
CN115886391A (zh) 一种智能跑鞋
JP2023109121A (ja) 荷重計測装置、荷重計測装置装着方法、及び荷重指示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right