KR102047655B1 - 보행 자극 피드백 기능을 구비하는 깔개 및 이를 구비하는 신발 - Google Patents

보행 자극 피드백 기능을 구비하는 깔개 및 이를 구비하는 신발 Download PDF

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KR102047655B1
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황종석
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Abstract

본 발명은, 낙상을 예방하기 위하여 전기적이나 진동 자극을 인가해 줄 수 있는 깔개 및 신발에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 착용자의 발바닥이 지면에 닿는 압력에 의해 기전력을 발생시키는 압전부 및 상기 발생되는 기전력으로 상기 착용자의 발바닥을 자극시키기 위한 자극부를 포함하는 보행 자극 피드백 깔개에 관한 것이다.

Description

보행 자극 피드백 기능을 구비하는 깔개 및 이를 구비하는 신발{INSOLE HAVING WALKING STIMULUS FEEDBACK AND A SHOE HAVING THE SAME}
본 발명은 착용자의 보행 시 발바닥에 전기적이나 촉각적인 자극을 제공해 줄 수 있는 깔개 및 그 깔개가 적용된 신발에 관한 것이다.
노인들에게는 낙상(falling)으로 인하여 발생할 수 있는 가벼운 부상이라고 하더라도, 생명에 치명적일 수 있다. 노인들은 회복 속도가 늦기 때문에 넘어져서 부러지게 되면 약 6개월에서 1년 동안 침상에만 있게 되는데, 이러한 회복 기간에 사망에 까지 이르는 경우가 상당히 많이 존재한다. 왜냐하면, 병상에만 누워 있게 되면 신체적인 활동이 급격하게 저하되기 때문이다.
이러한 낙상에 의한 골절은, 대부분 대퇴골이나 골반 골절을 수반한다.
이러한 낙상이 발생하는 이유는, 발바닥에 감각 입력이 잘 일어나지 않게 되기 때문이다. 즉, 발바닥의 감각 수용체가 자극을 느끼지 못하거나, 감각 수용체 자체가 문제가 생기기 때문이다. 즉, 노인들 같은 경우에는 발바닥 감각 인지 능력이 떨어지다 보니, 발바닥이 땅에 닿는 느낌을 제대로 받지 못하게 되고, 결국 발을 바닥에 강하게 디디면서 보행을 하게 된다. 이러한 보행 습관은, 단순히 세게 디딤으로서 발목인 무릎 관절에 무리를 줄뿐만 아니라, 보행 패턴을 무너트려 낙상을 유발하는 가장 주요한 원인으로 작용한다.
이에 따라, 노인 등 감각 인지 능력이 부족한 사람에게 바닥 접촉 시 감각 입력을 인가해 줄 수 있는 장치나 방법에 대한 연구가 요구되는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 감각 능력이 저하된 노인들에게 보행 시 지면에 닿는 피드백을 제공해 줄 수 있는 깔개 및 신발을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 착용자의 발바닥이 지면에 닿는 압력에 의해 기전력을 발생시키는 압전부; 및 상기 발생되는 기전력으로 상기 착용자의 발바닥을 자극시키기 위한 자극부를 포함하는, 보행 자극 피드백 깔개를 제공한다.
상기 자극부는, 상기 발생되는 기전력에 기초하여 진동 자극을 발생시킬 수 있다.
진동 자극은, 기설정된 주파수로 진동될 수 있을 것이다.
압전부는, 제 1 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 기전력은 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성될 수 있다.
자극부는, 상기 발생되는 기전력에 기초하여 전기적인 자극을 발생시킬 수 있다.
그리고, 자극부는, 0.05 내지 1.0 mA의 미세 전류 자극일 수 있다.
또한, 상기 자극부는, 상기 착용자의 발에 착용되는 양말 형태로 구비될 수 있다.
이때 양말은, 전도성 섬유로 이루어 질 수 있을 것이다.
그리고, 발생되는 기전력은, 상기 전도성 섬유를 통하여 상기 전기적인 자극을 발생시킬 수 있다.
상기 전도성 섬유는, 제 3 전극과 연결되는 제 1 섬유다발; 및 제 4 전극과 연결되는 제 2 섬유 다발을 포함할 수 있으며,
상기 제 1 전극은 상기 제 3 전극과 접촉하고, 상기 제 2 전극과 상게 제 4 전극과 접촉하여, 상기 기전력이 상기 전도성 섬유로 전달될 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 측면에 따르면, 착용자의 발바닥이 지면에 닿는 압력에 의해 기전력을 발생시키는 압전부, 및 상기 발생되는 기전력으로 상기 착용자의 발바닥을 자극시키기 위한 자극부를 포함하는, 깔개를 구비하는, 보행 자극 피드백 신발을 제공한다.
본 발명에 따른 깔개 및 신발의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 보행에 의해서 발생되는 전력을 이용하여, 감각 능력이 저하된 사람들에게 보행 시 지면에 대한 피드백을 줄 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 압전 소자에 의해 발생되는 전력을 이용하여 보행자의 발을 항균시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 깔개(100)의 블록도를 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 깔개(100)와 그 깔개(100)가 적용된 신발(100')을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압전부(101) 및 자극부(102)의 형태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신발(100')에 형성된 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2) 제 1 예시를 도시하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양말(600)에 형성된 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2) 제 1 예시를 도시하는 도면이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 신발(100')에 형성된 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)의 제 2 예시를 도시하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 양말(600)에 형성된 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2) 제 2 예시를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 깔개몸체(201)에 구비되는 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 11의 깔개몸체(201)에 구비되는 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2) 위치에 대응되는 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2)를 도시하는 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 형성되는 자극 영역의 예시를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 전도성 섬유 구조를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "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" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 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.
특정 주파수를 잘 못듣는 사람에게 해당 주파수대의 백색 소음을 들려주게 되면, 청각 회복에 도움을 줄 수 있다. 그 주파수대를 잘 들을 수 있도록 뇌에서 보상하는 작용이 일어나게 되기 때문이다.
본 발명의 발명가들은 이러한 현상에서 모티브를 얻어 마찬가지로, 특정 주파수대의 진동을 잘 못느끼는 사람에게, 해당 주파수에 대한 지속적인 진동을 제공해 줄 경우, 두뇌에서 해당 주파수에 대한 보상 작용이 일어나게 되어 감각 능력이 회복될 수 있다는 것을 확인하였다.
이에 따라, 본 발명에서는 착용자의 보행 시 지면으로 가해지는 압력을 이용하여 전력을 생산시키고, 그 전력을 이용하여 감각을 피드백해주기 위한 기술을 제안한다.
상술한 바와 같이, 나이가 많은 사람의 경우 가벼운 낙상에도 치명적일 수 있으며, 나이가 많은 사람이 낙상하기 쉬운 이유는, 발바닥에 감각 입력이 잘 일어나지 않게 되기 때문이다.
즉, 발바닥의 감각 수용체가 자극을 느끼지 못하거나, 감각 수용체 자체가 문제가 생기기 때문이다. 즉, 노인들 같은 경우에는 발바닥 감각 인지 능력이 떨어지다 보니, 발바닥이 땅에 닿는 느낌을 제대로 받지 못하게 되고, 결국 발을 바닥에 강하게 디디면서 보행을 하게 된다. 이러한 보행 습관은, 단순히 세게 디딤으로서 발목인 무릎 관절에 무리를 줄뿐만 아니라, 보행 패턴을 무너트려 낙상을 유발하는 가장 주요한 원인으로 작용한다.
따라서, 본 발명에서는, 발바닥이나 발가락 등에 지속적으로 전기적이나 진동 자극을 줄 수 있는 장치 및 방법에 대해서 제안한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 깔개(100)의 블록도를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 깔개(100)는 압전부(101), 제어부(180) 및 자극부(102)를 포함할 수 있다.
압전부(101)란, 기계적 응력을 걸면 전압이 발생하고 반대로 전압을 걸면 일그러짐이 발생하는 수정이나 압전 세라믹스 등을 사용한 소자로, 압력을 가하면 전압이 변화하고(압전 효과), 반대로 전압을 가하면 팽창되거나 수축되는 성질을 가진 소자인 압전소자를 포함할 수 있다. 즉, 이러한 압전부(101)는, 보행자가 보행을 할 때 지면을 누르는 압력으로 기전력을 발생시키고, 그 발생되는 기전력을 이용하여 보행자의 발바닥이나 발 등(이하, 발바닥이라고 통칭함)에 자극을 줄 수 있다.
이러한 압전소자는, 옛날부터 알려져 있는 수정이나 티탄산바륨을 소결한 압전 세라믹도 있지만 본 발명의 실시예들은 이러한 예시에 한정되지 않고, 다양한 형태의 압전 소자에 적용 가능할 수 있다.
제어부(180)란, 깔개(100)의 구성들을 통상적인 방법을 통하여 제어한다. 예를 들어, 압전부(101)를 통하여 생산되는 기전력이 있을 경우, 이것을 자극부(102)에게 전달하도록 제어할 수 있으며, 단순 전달할 수도 있지만, 특정 조건하에 전달하거나 제어 명령과 함께 전달할 수도 있을 것이다. 제어부(180)의 동작에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
자극부(102)는 압전부(101)를 통하여 전력이 생성되면, 그 생성된 전력을 이용하여 보행자에게 줄 수 있는 다양한 피드백 자극을 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 전기적인 자극과 진동적인 자극이 있을 수 있다.
전극들은 신발 내부 또는 양말 상에 인쇄된 금속 또는 카본 페이스트 및 고분자 바인더 조성물로 제조될 수도 있다.
전극들은 다양한 도전물질로 제조될 수 있다. 이러한 물질은, 탄소, 금속(예를 들어, 백금, 팔라듐, 금, 텅스텐, 티타늄 등), 금속계 화합물(예를 들어, 산화물, 염화물 등), 금속합금, 도전성 고분자, 이들의 조합 등을 포함한다. 탄소전극의 특정한 예로는, 유리탄소, 흑연, 다공성 탄소, 나노카본 튜브, 풀러렌이 있다.
전극들은 막(film)의 형태로 된 것일 수도 있다. 도전성 물질의 박막은, 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, 물리 기상 증착, 플라즈마 증착, 화학기상 증착(CVD), 인쇄, 분무, 및 기타 코팅 방법을 포함하는 다양한 방법들에 의해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 탄소- 또는 금속-페이스트계 도전성 물질은, 통상적으로 스크린 인쇄를 사용하여 형성된다. 금속계 전극은, 통상적으로 표준 스퍼터링 또는 CVD 기술을 이용하여 제조된다. 다른 측면들에서, 전극들은, 당해 기술에 공지되어 있듯이, 원하는 금속의 얇은 시트들을 스탬핑하거나 절단함으로써 형성될 수도 있다.
각 전극은 형상과 크기에 있어서 고유할 수 있고, 또는 전극들이 형상과 크기에 있어서 동일할 수도 있다. 임의의 다양한 형상(예를 들어, 직사각형, 원형, 타원형, 무작위 형상 등)을 이용할 수도 있다. 전극의 크기는 이용 가능한 피부영역에 의해 결정된다. 일반적으로, 전극이 클수록 감지영역이 커질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 있어서, 전극들은 필요한 영역 상에 스크린 인쇄될 수도 있다. 전극들은, 스크린 인쇄 가능한 "잉크"를 생성하도록 휘발성 용제와 함께 혼합된, 탄소 페이스트 및 고분자 바인더로 제조될 수도 있다.
그 결과, (일단 휘발성분이 증발되었다면) 스크린 인쇄된 전극들의 두께는, 0.5 내지 100μm, 또는 0.5 내지 50μm, 또는 0.5 내지 20μm, 또는 0.5 내지 10μm, 또는 0.5 내지 1μm이다. 이러한 두께들은, 채택될 수 있는 전술한 나머지 전극들의 유형에 대하여 바람직하다.
대안으로, 전극들은 도전성 섬유들로 형성된 직물 스레드 또는 부직포 스레드로 제조될 수도 있다. 스레드는, 둥근 단면 또는 직사각형 단면을 가질 수 있고, 스크린 인쇄된 전극에 대하여 전술한 바와 동일한 두께를 가질 수도 있다. 스레드는, 지지부가 형성된 물질에 직조될 수도 있다. 다른 대안으로, 전극들은 적층체 구조를 가질 수도 있다. 다시, 이러한 전극들은 스크린 인쇄된 전극들과 동일 한 두께를 갖는다.
리드(lead)는, 전기를 제어기로부터 전극들로 전달하며, 전극쌍의 물질과 동일하거나 다른 물질로 제조될 수 있다. 바람직한 일 측면에서, 리드 역시 스크린 인쇄될 수 있다. 이러한 리드는, 은 또는 은 염화물 페이스트, 및 고분자 바인더로 제조된다. 이 조성물에 휘발성 용제를 첨가하여, 이전에 인쇄된 탄소 리드의 상부에 또는 탄소리드 대신에 스크린 인쇄될 수 있는 "잉크"를 생성한다. 그 결과, (일단 휘발성분이 증발되었다면) 스크린 인쇄된 리드의 두께는, 0.5 내지 100μm, 또는 0.5 내지 50μm, 또는 0.5 내지 20μm, 또는 0.5 내지 10μm, 또는 0.5 내지 1μm이다.
리드들은, 습기가 있을 때 단락되지 않도록 전기적으로 절연된다. 리드들이 스크린 인쇄된 리드들이라면, 절연 코팅이 리드의 상부에 배치되어, 리드를 직접 둘러싸는 지지부와 절연 코팅 간의 밀봉부를 생성하게 된다. 리드들이 스레드 또는 적층체 스트립이라면, 전체 스레드/스트립을, 통합될 지지부 상에 배치하기 전에 절연물질로 코팅할 수도 있다.
일 측면에서, 리드들은, 특정 파장이나 파장들의 범위의 노광에 의해 변할 수 있는 유기 화합물 등의 포토레지스트 물질로 코팅된다. 이물질은, 리드들이 유연한 상태로 유지될 필요가 있으므로, 필연적으로 유연하다. 예시적인 코팅기술로는, 리드들 위에 포토레지스트의 층을 피착하는 기술이 있다. 노광에 의해, 포토레지스트 물질이 화학제에 의한 제거에 덜 민감해진다. 포토레지스트 물질의 층은, 도포된 후, 마스크를 통해 광 또는 기타 전자기 방사에 노출된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 깔개(100)와 그 깔개(100)가 적용된 신발(100')을 도시하는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 깔개(100)는, 그 형상을 이루는 깔개몸체(201)를 포함할 수 있으며, 도 1에서 상술한 구성들은 그 깔개몸체(201) 내부 또는 외부에 구비될 수 있을 것이다.
또한, 이러한 깔개(100)가 신발(100') 내부에 삽입되어 있는 자체 역시 본 발명의 일실시예에 포함될 수 있으며, 신발(100')과 깔개(100)가 별도로 형성되는 경우도 포함하겠지만, 일체로 형성되는 경우 역시 본 발명의 실시예에 포함될 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압전부(101) 및 자극부(102)의 형태를 나타내는 도면이다.
압전부(101)는, 깔개몸체(201) 전체에 형성될 수도 있고, 복수 개의 압전부(101-1, 101-2)가 깔개몸체(201)의 일영역에 형성될 수도 있을 것이다.
도시된 도면에서는 두 개의 압전부(101-1, 101-2)가 구비되고 있지만, 이러한 개수에 한정되는 것은 아니다.
도시된 도면을 참조하면, 보행 시 발바닥에서 가장 압력이 강한 영역에 제 1 및 제 2 압전부(101-1, 101-2)가 형성되어 있다. 이러한 압전부(101)는, 자극부(102)와 연결될 수 있으며, 압전부(101)에서 생성된 기전력이 자극부(102)에 전달될 수 있을 것이다.
자극부(102)는, 전기적인 자극을 인가하기 위한 전기 자극부(102-1) 및 촉각 자극을 인가하기 위한 진동 자극부(102-2)를 포함할 수 있다.
먼저 전기적인 자극을 인가하는 전기 자극부(102-1)의 경우에는, 보행 시 보행자의 발바닥에 접촉할 수 있는 접촉전극을 형성하고, 접촉전극에 기초하여 보행자에게 전기적인 자극을 인가할 수 있을 것이다.
한편, 이러한 전기적은 자극은, 보행자에게 피드백시키기 적합한 전류 세기인 0.05 내지 1.0 mA의 미세 전류 자극일 수 있다. 특히, 이 영역 내의 미세 전류 범위일 경우, 항균 작용을 줄 수 있어 당뇨병 환자의 발바닥 항균 작용을 할 수 있는 장점 역시 존재한다.
진동 자극부(102-2)는, 진동을 발생시킬 수 있는 다양한 형태로 구비될 수 있으며, 일 예시로는 회전체를 회전시키는 모터로 구비될 수 있을 것이다. 제어부(180)는 기설정된 주파수로 진동을 발생시킬 수 있도록 진동 자극부(102-2)를 상기 모터의 회전 속도로 제어시킬 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자극은, 보행자가 착용하는 양말을 통해서 전달될 수 있도록 제안하고자 한다. 즉, 이러한 전기 자극은, 전기 전도성을 갖는 특수 직물(전도성 섬유)로 짜여진 특수 제작 양말을 통하여, 이를 신고 있는 보행자에게 전기 자극을 줄 수 있도록 제안하는 것이다.
특히, 본 발명의 일실시예에서는, 압전부(101)에 의해서 발생되는 기전력은, 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성될 수 있도록 하고, 제 1 및 제 2 전극을 깔개몸체(201)나 신발(100') 내부에 배치시켜 상기 특수 양말에 전달시키도록 제안한다.
또한, 상기 특수 양말 상에도 마찬가지로 제 3 및 제 4 전극을 형성하고, 보행자가 상기 양말을 착용한 상태에서 신발(100')을 신거나 깔개(100) 상에 발을 올렸을 때, 깔개(100)의 제 1 및 제 2 전극과 양말의 제 3 및 제 4 전극이 각각 맞닿아 압전기(101)의 기전력이 양말로 전달될 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 맞닿는 전극에 대해서 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신발(100')에 형성된 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2) 제 1 예시를 도시하는 도면이다.
도시된 도면에 따르면, 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)은 상기 신발(100')의 좌우측면에 형성될 수 있다. 즉 제 1 전극(501-1)은 신발(100')의 좌측면에, 제 2 전극(501-2)은 신발(100')의 우측면에 형성되어 있다.
즉, 상기 압전부(101)에 의해서 형성되는 기전력은, 상기 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2) 양단에 형성될 수 있을 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양말(600)에 형성된 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2) 제 1 예시를 도시하는 도면이다.
상기 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2)은 도 5의 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)에 대응되는 위치에 구비될 수 있을 것이다. 즉, 양말(600)을 신은 채로 신발(100')을 착용했을 때, 제 1 전극(501-1)은 제 3 전극(601-1)과 맞닿을 수 있으며, 제 2 전극(501-2)는 제 4 전극(601-2)와 맞닿을 수 있을 것이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 신발(100')에 형성된 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)의 제 2 예시를 도시하는 도면이다.
도시된 도면에 따르면, 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)은 상기 신발(100')의 전후면에 형성될 수 있다. 즉 제 1 전극(501-1)은 신발(100')의 전면에, 제 2 전극(501-2)은 신발(100')의 후면에 형성되어 있다. 이때 전면이란, 보행자의 발등 부분이고, 후면은 발 뒤꿈치 부분일 수 있다.
즉, 상기 압전부(101)에 의해서 형성되는 기전력은, 상기 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2) 양단에 형성될 수 있을 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 양말(600)에 형성된 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2) 제 2 예시를 도시하는 도면이다.
상기 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2)은 도 8의 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)에 대응되는 위치에 구비될 수 있을 것이다. 즉, 양말(600)을 신은 채로 신발(100')을 착용했을 때, 제 1 전극(501-1)은 제 3 전극(601-1)과 맞닿을 수 있으며, 제 2 전극(501-2)는 제 4 전극(601-2)와 맞닿을 수 있을 것이다.
위 두 예시에서는 신발(100')에 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)이 구비되고 있으나, 이에 한정되지 않고 깔개몸체(201) 상에 구비될 수도 있을 것이다. 이러한 실시예에 대해서 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 깔개몸체(201)에 구비되는 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2)을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 11의 깔개몸체(201)에 구비되는 제 1 및 제 2 전극(501-1, 501-2) 위치에 대응되는 제 3 및 제 4 전극(601-1, 601-2)를 도시하는 도면이다.
즉, 위에서와 같이 양말(600)을 신은 채로 깔개몸체(201) 상에 올라섰을 때, 제 1 전극(501-1)은 제 3 전극(601-1)과 맞닿을 수 있으며, 제 2 전극(501-2)는 제 4 전극(601-2)와 맞닿을 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 발생되는 기전력은 양말의 직물을 형성하는 전도성 섬유를 통하여 상기 전기적인 자극을 발생시킨다.
이러한 전도성 섬유로 구성되는 자극 영역은 양말(600) 전체를 형성할 수도 있지만, 일부 소정 영역에만 형성될 수 있을 것이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 형성되는 자극 영역의 예시를 도시하는 도면이다.
도시된 도면에 따르면, 도 13에서와 같이 발바닥 영역(1301) 및 발가락 영역(1401)에 형성될 수 있다.
발바닥 영역(1301)에 형성되는 전기 자극은, 상술한 바와 같이 보행자의 발바닥이 바닥에 접촉했을 때에만 이루어질 수 있다. 보행자가 보행 시 바닥을 느낄 수 있어야 낙상 효과를 예방할 수 있기 때문이다. 이를 위하여 제어부(180)는, 상기 압전부(101)를 통하여 기전력이 발생되는 순간에만 상기 발바닥 영역(1301)을 자극하도록 제안한다.
더 나아가, 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(180)는, 제 1 압전부(101-1)에 의해서 기전력이 발생 시 제 1 발바닥 영역(1301-1)만을 자극하고, 제 2 압전부(101-2)에 의해서 기전력 발생 시 제 2 발바닥 영역(1301-2)만을 자극하도록 제안한다.
즉, 제 1 압전부(101-1)에서 발생되는 기전력은 이에 대응되는 제 1 발바닥 영역(1301-1)에 제공되고, 제 2 압전부(101-2)에서 발생되는 기전력은 이에 대응되는 제 2 발바닥 영역(1301-2)에 제공하는 것이다.
왜냐하면, 보행자가 보행 자체의 균형을 효과적으로 잡기 위해서는, 발바닥 앞영역이 닿았는지, 뒷영역이 닿았는지 여부가 중요하기 때문이다. 처음 발이 지면에 닿을 때에는 발 뒷영역이 먼저 닿고, 그 후 앞영역이 닿은 다음 발이 떨어질 때쯤에는 앞영역만이 지면에 닿기 때문이다.
즉, 앞뒤 영역을 구분 지어 자극을 준다는 것이다.
더 나아가, 상술한 바와 같이, 미세 전류는 항균 작용을 수행할 수 있기 때문에 발가락 영역(1401)에도 마찬가지로 전기 자극을 줄 수 있다. 이때 미세 전류를 흘려 자극시킬 수 있으며, 그때 미세 전류의 세기는 0.05 내지 1.0 mA일 수 있다.
이하, 도 15를 참조하여, 전도성 섬유의 구조에 대해서 설명한다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 전도성 섬유 구조를 도시한다.
전도성 섬유는 제 3 전극(601-1)과 연결되는 제 1 섬유다발(1501-1) 및 제 4 전극(601-2)과 연결되는 제 2 섬유 다발(1501-2)로 구비될 수 있다.
특히, 상기 제 1 및 제 2 섬유다발(1501-1, 1501-2)은 직물 구조 상에서 서로 평형을 이루도록 구비되어, 서로 단락되지 않도록 구비되면서 사용자에게 전기적 자극이 손쉽게 이루어질 수 있을 것이다.
도 15에서는, 전도성 섬유로 직물이 짜여진 경우를 예시로 설명하였으나, 프린팅 되는 형식으로 전극을 형성하여 보행자의 피부 표면에 자극을 주는 방식 역시 본 발명의 실시예에 포함될 것이다.
이상으로 본 발명에 따른 깔개 및 그것을 사용하는 신발의 실시예를 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.

Claims (12)

  1. 착용자의 발바닥이 지면에 닿는 압력에 의해 기전력을 발생시키는 압전부;
    상기 발생되는 기전력으로 상기 착용자의 발바닥을 자극시키기 위한 자극부; 및
    상기 압전부를 통하여 생산된 기전력으로 상기 자극을 제어하기 위한 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 기전력이 발생된 순간에만 상기 자극을 발생시켜 상기 착용자의 보행 시 발바닥이 바닥에 접촉하는 것을 느끼도록 상기 자극부를 제어하고,
    상기 압전부는 제 1 및 제 2 전극을 포함하고,
    상기 기전력은 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성되며,
    상기 자극부는, 상기 발생되는 기전력에 기초하여 전기적인 자극을 발생시키고, 상기 착용자의 발에 착용되는 양말 형태로 구비되며,
    상기 양말은 전도성 섬유로 이루어지고,
    상기 발생되는 기전력은, 상기 전도성 섬유를 통하여 상기 전기적인 자극을 발생시키며,
    상기 전도성 섬유는, 제 3 전극과 연결되는 제 1 섬유다발 및 제 4 전극과 연결되는 제 2 섬유 다발을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 섬유다발은 직물 구조 상에서 서로 평행하도록 구비되어 서로 단락되지 않은 상태로 사용자에게 자극을 전달하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극은, 착용되는 신발의 발등부분과 발 뒤꿈치 부분에 각각 형성되고,
    상기 제 3 및 제 4 전극은, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각에 대응되는 위치에 형성되며,
    상기 제 1 전극은 상기 제 3 전극과 접촉하고 상기 제 2 전극과 상게 제 4 전극과 접촉하여, 상기 기전력이 상기 전도성 섬유로 전달되며,
    상기 압전부는 사용자의 제 1 발바닥 영역에 구비되는 제 1 압전부 및 제 2 발바닥 영역에 구비되는 제 2 압전부로 구성되고,
    상기 제 1 압전부를 통하여 발생된 기전력은 상기 제 1 발바닥 영역만을 자극하고, 상기 제 2 압전부를 통하여 발생된 기전력은 상기 제 2 발바닥 영역만을 자극하여 앞뒤 영역을 구분지어 자극하는 것을 특징으로 하는,
    보행 자극 피드백 깔개.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자극부는,
    상기 발생되는 기전력에 기초하여 진동 자극을 발생시키는 것을 특징으로 하는,
    보행 자극 피드백 깔개.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 진동 자극은,
    기설정된 주파수로 진동되는 것을 특징으로 하는,
    보행 자극 피드백 깔개.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 자극부는,
    0.05 내지 1.0 mA의 미세 전류 자극인 것을 특징으로 하는,
    보행 자극 피드백 깔개.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 착용자의 발바닥이 지면에 닿는 압력에 의해 기전력을 발생시키는 압전부, 상기 발생되는 기전력으로 상기 착용자의 발바닥을 자극시키기 위한 자극부 및 상기 압전부를 통하여 생산된 기전력으로 상기 자극을 제어하기 위한 제어부를 포함하는, 깔개를 구비하되,
    상기 제어부는 상기 기전력이 발생된 순간에만 상기 자극을 발생시켜 상기 착용자의 보행 시 발바닥이 바닥에 접촉하는 것을 느끼도록 상기 자극부를 제어하고,
    상기 압전부는 제 1 및 제 2 전극을 포함하고,
    상기 기전력은 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성되며,
    상기 자극부는, 상기 발생되는 기전력에 기초하여 전기적인 자극을 발생시키고, 상기 착용자의 발에 착용되는 양말 형태로 구비되며,
    상기 양말은 전도성 섬유로 이루어지고,
    상기 발생되는 기전력은, 상기 전도성 섬유를 통하여 상기 전기적인 자극을 발생시키며,
    상기 전도성 섬유는, 제 3 전극과 연결되는 제 1 섬유다발 및 제 4 전극과 연결되는 제 2 섬유 다발을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 섬유다발은 직물 구조 상에서 서로 평형을 이루도록 구비되어 서로 단락되지 않은 상태로 사용자에게 자극을 전달하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극은, 착용되는 신발의 발등부분과 발 뒤꿈치 부분에 각각 형성되고,
    상기 제 3 및 제 4 전극은, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각에 대응되는 위치에 형성되며,
    상기 제 1 전극은 상기 제 3 전극과 접촉하고 상기 제 2 전극과 상게 제 4 전극과 접촉하여, 상기 기전력이 상기 전도성 섬유로 전달되며,
    상기 압전부는 사용자의 제 1 발바닥 영역에 구비되는 제 1 압전부 및 제 2 발바닥 영역에 구비되는 제 2 압전부로 구성되고,
    상기 제 1 압전부를 통하여 발생된 기전력은 상기 제 1 발바닥 영역만을 자극하고, 상기 제 2 압전부를 통하여 발생된 기전력은 상기 제 2 발바닥 영역만을 자극하여 앞뒤 영역을 구분지어 자극하는 것을 특징으로 하는,
    보행 자극 피드백 신발.
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