KR102136171B1 - Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation - Google Patents

Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation Download PDF

Info

Publication number
KR102136171B1
KR102136171B1 KR1020180125212A KR20180125212A KR102136171B1 KR 102136171 B1 KR102136171 B1 KR 102136171B1 KR 1020180125212 A KR1020180125212 A KR 1020180125212A KR 20180125212 A KR20180125212 A KR 20180125212A KR 102136171 B1 KR102136171 B1 KR 102136171B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hip
compressed gas
wearer
airbag
hip airbag
Prior art date
Application number
KR1020180125212A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200044443A (en
Inventor
이진수
이호길
박우연
Original Assignee
(주)위드넥
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 (주)위드넥 filed Critical (주)위드넥
Priority to KR1020180125212A priority Critical patent/KR102136171B1/en
Publication of KR20200044443A publication Critical patent/KR20200044443A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102136171B1 publication Critical patent/KR102136171B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/012Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations inflatable
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A41WEARING APPAREL
    • A41DOUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/015Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with shock-absorbing means
    • A41D13/018Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches with shock-absorbing means inflatable automatically
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A41WEARING APPAREL
    • A41DOUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/0537Buttocks
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116Determining posture transitions
    • A61B5/1117Fall detection
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/30Pressure-pads
    • A61F5/34Pressure pads filled with air or liquid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0181Protectors for articulations
    • A61F2005/0183Hip protectors, e.g. for elderly people

Abstract

본 발명은 하는 낙상으로 인한 부상방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치 및 벨트 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 착용자의 허리를 감싸도록 벨트 형태로 형성된 본체부; 착용자의 자세균형 반사반응을 고려하여 착용자의 낙상위험을 감지하여 낙상 위험 신호를 전달하는 낙상위험 센싱장치부; 상기 낙상위험 신호를 수신하여 상기 힙 에어백부에 압축가스를 주입할 수 있도록 형성되는 압축가스 주입장치부; 및 상기 본체부의 후면에 수납된 상태에서 상기 낙상위험 신호에 따라 압축가스가 주입되면 착용자의 엉덩이를 감싸도록 전개되는 힙 에어백부를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치 및 벨트장치의 작동방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a belt device having a hip airbag for preventing injury due to falling and a method of operating the belt device.
More specifically, the body portion formed in a belt shape to surround the wearer's waist; A fall risk sensing device unit that senses a wearer's fall risk and transmits a fall risk signal in consideration of the wearer's posture balanced reflection reaction; A compressed gas injection unit configured to receive the fall hazard signal and inject compressed gas into the hip airbag; And a hip airbag unit that is deployed to surround the wearer's buttocks when compressed gas is injected according to the fall hazard signal in a state stored in the rear of the main body unit. And a method of operating the belt device.

Description

낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치 및 이에 대한 작동방법 {BELT DEVICE WITH HIP AIRBAG FOR HAZARDOUS REMOVAL AND METHOD OF OPERATION}Belt device equipped with a hip airbag for preventing injuries caused by falls and an operation method therefor {BELT DEVICE WITH HIP AIRBAG FOR HAZARDOUS REMOVAL AND METHOD OF OPERATION}

본 발명은 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치 및 이에 대한 작동 방법에 관한 것으로, 보다 사용자의 엉덩이 후면을 감싸 보호하는 형태의 에어백 구조와 순간적인 에어백 팽창을 위한 압축가스 주입장치로 구성되는 시스템을 구비한 벨트 장치 및 이에 대한 작동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a belt device having a hip airbag for preventing injury due to falls, and a method for operating the same, comprising a structure of an airbag that wraps and protects the back of a user's hips and a compressed gas injection device for instantaneous airbag expansion. The present invention relates to a belt device having a system and an operation method therefor.

낙상은 자신의 의지와 관계없이 갑자기 넘어져서 뼈와 근육 즉 근골격계에 상처를 입는 사고를 말한다. 일상활동 속에서 미끄러짐, 헛딛기, 문턱걸림 등으로 인한 노약자의 낙상 피해가 빈번히 발생한다. Falls are accidents that fall suddenly and irrespective of your will, causing damage to the bones and muscles, the musculoskeletal system. In daily activities, the elderly's fall damage is frequently caused by slipping, slipping, and thresholding.

통상적으로 모든 연령대에서 낙상사고가 발생하지만, 그 중에서도 특히 노인 인구에서 발생률이 높으며 현대 사회에서 노인 인구 비율이 늘고 의료기술이 발전하여 수명이 연장됨에 따라 노인 낙상과 관련된 사고의 발생이 기하급수적으로 늘어나고 있다.Fall accidents usually occur at all ages, but among them, the incidence is particularly high in the elderly population, the proportion of the elderly population in modern society increases, and medical technology advances and the lifespan increases, so the occurrence of accidents related to falls in the elderly increases exponentially. have.

노인의 경우 낙상으로 인한 사망 비율이 타 연령의 10배, 낙상으로 인한 입원비율이 타 연령의 8배 정도에 육박하는 것으로 알려진다. 낙상사고를 당한 다수가 고관절 절상 또는 척추압착골절 등으로 인한 후유증에 시달린다.It is known that in the case of the elderly, the rate of death from falls is about 10 times that of other ages, and the rate of hospitalization due to falls is close to 8 times that of other ages. Many suffered falls and suffer from sequelae due to hip fracture or vertebral compression fracture.

이러한 문제를 해결하기 위하여 아직 보편화되어 있지는 않지만, 힙 에어백 형태의 허리에 착용하는 측방형 에어백으로서 엉덩이 양쪽 후 측방을 보호하는 봉투형 에어백 구조가 기존에 고안되어 낙상충격을 완화하도록 제안되어 왔다.In order to solve this problem, although it has not been generalized, an envelope-type airbag structure that protects the sides on both sides of the buttocks as a lateral airbag worn on the waist in the form of a hip airbag has been previously proposed and has been proposed to alleviate a fall shock.

그러나 실제 낙상으로 인한 고관절 골절(Hip fracture)은 엉덩이 후방에서 작용하는 충격력이 주원인으로서 대퇴골 목부위(대퇴골 경부와 대전자)가 전단파손(Shear failure)된다. 또 주저앉는 유형의 후방 낙하 시, 꼬리뼈로부터 척추 전반에 걸친 압축력이 작용하여 척추압착(Compression fracture) 등이 발생한다.However, hip fracture caused by an actual fall is the main cause of the impact force acting from the back of the hip, and the neck of the femur (the femoral neck and the trochanter) is shear failure. In addition, when the reclining type of the posterior drop occurs, compression force is applied from the tailbone to the entire spine, resulting in compression fracture.

그럼에도 전술한 기존의 측방 힙 에어백은 구조적으로 이러한 고관절 골절과 미추 골절, 그리고 척추 압착을 방지하기 어렵다는 문제가 있다.Nevertheless, the above-described conventional lateral hip airbag has a structural problem that it is difficult to prevent such hip fractures, lumbar fractures, and vertebral compression.

또한 낙상충돌은 넘어짐 전조로부터 충돌순간까지 약 400msec 정도의 짧은 시간 밖에 여유가 없다. 이는 통상 사람이 선자세일 때, 골반에서 지면까지 800mm거리를 자유 낙하하는 시간에 해당한다.In addition, the fall collision can only afford a short time of about 400msec from the tip of the fall to the moment of the collision. This corresponds to the time when a person is free to fall 800 mm distance from the pelvis to the ground when the person is in a standing position.

기존의 공개 특허 제 10-2015-0033616호(명칭: 외골격 디바이스용 에어백)은 하지가 손상된 사람들 중 직립 이동성을 복원하거나 보조하기 위한 외골격들로서 구체적으로는 하나 또는 복수의 에어백이 포함된 전동 외골격들에 관한 기술을 개시한다.Existing published patent No. 10-2015-0033616 (name: airbag for exoskeleton device) is an exoskeleton for restoring or assisting upright mobility among those with damaged lower extremities, specifically for electric exoskeletons containing one or more airbags Disclosed technology.

다만, 낙상을 감지하고 방지장치를 작동하기 위해서는 순간적인 에어백 팽창이 필수적이다. 이에 따라 낙상을 감지하여 판단에 소요되는 시간과 또 에어백의 팽창에 걸리는 시간을 고려하여 기존의 개시된 특허기술의 압축가스 팽창형 구명조끼나, 승마낙상보호 자켓 등보다 빠른 팽창방식이 요구된다.However, in order to detect a fall and operate the prevention device, instantaneous airbag expansion is essential. Accordingly, in consideration of the time required for detecting the fall by detecting the fall and the time taken for the airbag to expand, a faster expansion method is required than the compressed gas inflatable life jacket of the existing disclosed patent technology or a horseback fall protection jacket.

이에 따라 본 발명은 고관절과 척추를 보호할 수 있는 에어백 구조를 가지며, 짧은 순간에 압축가스를 팽창시켜 충격을 완화하도록 고안한 힙 에어백 구조와 시스템에 관한 기술을 제안한다.Accordingly, the present invention has an airbag structure capable of protecting the hip joint and the spine, and proposes a technique for a hip airbag structure and system designed to relieve shock by expanding compressed gas in a short time.

대한민국 공개특허공보 제 10-2015-0033616 호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0033616

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사용자가 일상생활 중에 신체에 착용하여 낙상으로 인한 골절피해를 방지하기 위하도록 하는 힙 에어백을 구비한 벨트 장치 및 벨트 장치의 작동방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a belt device having a hip airbag and a method of operating the belt device to prevent a user from being worn on a body during daily life to prevent fracture damage due to falls. .

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 착용자의 허리를 감싸도록 벨트 형태로 형성된 본체부; 착용자의 자세균형 반사반응을 고려하여 착용자의 낙상위험을 감지하여 낙상 위험 신호를 전달하는 낙상위험 센싱장치부; 상기 낙상위험 신호를 수신하여 상기 힙 에어백부에 압축가스를 주입할 수 있도록 형성되는 압축가스 주입장치부; 및 상기 본체부의 후면에 수납된 상태에서 상기 낙상위험 신호에 따라 압축가스가 주입되면 착용자의 엉덩이를 감싸도록 전개되는 힙 에어백부를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a body portion formed in a belt form to surround the wearer's waist; A fall risk sensing device unit that senses a wearer's fall risk and transmits a fall risk signal in consideration of the wearer's posture balanced reflection reaction; A compressed gas injection unit configured to receive the fall hazard signal and inject compressed gas into the hip airbag; And a hip airbag unit that is deployed to surround the wearer's buttocks when compressed gas is injected according to the fall hazard signal in a state stored in the rear of the main body unit. Provides

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체부는 상기 본체부 양 끝단에 각각 위치하여 상호 결합되도록 형성되는 허리버클부; 상기 허리버클을 상기 본체부와 연결하는 버클 연결부; 낙상위험 신호 및 상기 경보신호를 송출하는 경보용 LED부; 상기 힙 에어백부가 접힌 상태로 수납될 수 있는 빈 공간을 포함하도록 형성되는 힙 에어백 수납박스; 및 상기 힙 에어백 수납 박스의 하부에 위치하여, 상기 힙 에어백 수납박스에 수납된 상기 힙 에어백부가 전개될 수 있도록 하방 개폐식 구조를 갖는 힙 에어백 전면커버를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the main body portion is located at both ends of the main body portion, the waist buckle portion formed to be mutually coupled; A buckle connection portion connecting the waist buckle with the main body portion; A fall danger signal and an alarm LED unit for transmitting the alarm signal; A hip airbag storage box formed to include an empty space in which the hip airbag unit can be stored in a folded state; And located in the lower portion of the hip airbag storage box, it can be characterized in that it comprises a front cover of the hip airbag having a downwardly open and closed structure so that the hip airbag portion accommodated in the hip airbag storage box can be deployed.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 힙 에어백부는 착용자의 신체에 밀착하여 전개되는 하나 이상의 자루형 포켓을 포함하며, 상기 각각의 자루형 포켓은 독립된 구조를 갖는 하나 이상의 공기튜브가 착용자의 신체 형상에 피팅되는 입체형상을 갖도록 봉합되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the hip airbag portion includes one or more sack-type pockets that are deployed in close contact with the wearer's body, and each of the sack-type pockets has one or more air tubes having an independent structure to the shape of the wearer's body. It may be characterized in that it is formed by sealing to have a three-dimensional shape to be fitted.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 각각의 자루형 포켓은 상기 본체부와 직접 연결되어 착용자의 허리 부위를 감싸도록 전개되는 후방중앙 허리튜브 및 착용자의 중앙 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 후방중앙 히프튜브를 포함하는 후방중앙 포켓; 상기 후방중앙 포켓의 좌측에 연결되어 착용자의 좌측 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 좌측후방 포켓; 및 상기 후방중앙 포켓의 우측에 연결되어 착용자의 우측 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 우측후방 포켓을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, each of the bag-like pockets is directly connected to the main body portion, and the rear center waist tube is deployed to surround the wearer's waist and the rear center hip tube is deployed to wrap the wearer's central hip. A rear center pocket comprising a; A left rear pocket connected to the left side of the rear center pocket and deployed to surround a left hip portion of the wearer; And it may be characterized in that it comprises a right rear pocket connected to the right side of the rear center pocket and deployed to surround the wearer's right hip area.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 각각의 공기튜브는 착용자의 엉덩이 부위를 감싸는 내피; 튜브 팽창 시 곡면입체형상을 갖도록 상기 내피보다 넓은 표면적을 갖는 외피; 및 상기 내피와 상기 외피를 연결하도록 재봉되는 측면섬유를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, each of the air tube is an endothelial surrounding the hip portion of the wearer; An outer shell having a larger surface area than the inner shell to have a curved solid shape when the tube is expanded; And side fibers sewn to connect the endothelial and the outer shell.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 측면섬유는 상기 힙 에어백부가 팽창하는 경우, 상기 힙 에어백부가 착용자의 엉덩이 부위 아래 안쪽 및 측면까지 굽어지면서 전개되도록 하는 곡면형상인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the side fibers may be characterized in that when the hip airbag portion expands, the hip airbag portion bends to the inside and side below the hip portion of the wearer to be unfolded and curved.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 외피는 직물소재로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the outer shell may be characterized by being composed of a textile material.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 힙 에어백부는 낙상 위험 신호가 있은 후 소정의 시간이 지난 뒤에 상기 공기튜브의 내부로부터 외부를 향하여 압축가스가 반출되는 가스 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the hip airbag unit may further include a gas outlet through which compressed gas is discharged from the inside of the air tube to the outside after a predetermined time after the danger signal of falling. .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 좌측후방 포켓은 상기 후방중앙 허리튜브와 연결되는 좌측후방 허리인대; 및 상기 후방중앙 히프튜브와 연결되는 좌측후방 히프인대를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the left rear pocket is a left rear waist ligament connected to the rear center waist tube; And a left rear hip ligament connected to the rear center hip tube.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 우측후방 포켓은 상기 후방중앙 허리튜브와 연결되는 우측후방 허리인대; 및 상기 후방중앙 히프튜브와 연결되는 우측후방 히프인대를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the right rear pocket is a right rear waist ligament connected to the rear center waist tube; And a right rear hip ligament connected to the rear center hip tube.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압축가스 주입장치부는 내부에 압축가스 이동 통로를 구비한 트리거 하우징; 상기 낙상위험 신호를 수신하여 상기 압축가스 주입장치부를 제어하는 서브 모터; 상기 힙 에어백부와 일체형으로 제조되어 상기 트리거 하우징과 상기 힙 에어백부를 연결하는 인플레이터; 및 압축가스를 저장하며, 상기 인플레이터의 결합위치와 반대되는 방향에 상기 하우징과 결합되는 압축가스 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the compressed gas injection device unit includes a trigger housing having a compressed gas movement passage therein; A sub-motor that receives the fall danger signal and controls the compressed gas injection device; An inflator formed integrally with the hip airbag unit to connect the trigger housing and the hip airbag unit; And a compressed gas cartridge that stores compressed gas and is coupled to the housing in a direction opposite to the coupling position of the inflator.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 트리거 하우징은 상기 압축가스 주입장치부의 격발을 개시하는 트리거 유닛; 상기 트리거유닛의 이동을 가이드하는 트리거 이동용 구멍; 바늘 구조로 이루어져 상기 압축가스 이동통로 내부에 고정되며, 격발 시 상기 압축가스 카트리지의 마개를 파절하는 격발침; 및 상기 격발침에 상기 압축가스 카트리지 마개를 파절할 수 있는 스프링력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the trigger housing includes a trigger unit that initiates triggering of the compressed gas injection unit; A trigger movement hole for guiding the movement of the trigger unit; It is made of a needle structure is fixed to the inside of the compressed gas movement passage, the percussion needle to break the stopper of the compressed gas cartridge when triggered; And an elastic member that provides a spring force capable of breaking the stopper of the compressed gas cartridge to the percussion needle.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 서브 모터는 상기 낙상위험 신호를 수신하는 신호 전원선; 상기 서브모터를 상기 트리거 하우징과 고정하는 모터 고정대; 및 회전에 의해 상기 트리거 유닛의 격발을 제어하는 회전식 방아쇠를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sub-motor comprises a signal power line for receiving the fall hazard signal; A motor holder fixing the sub-motor with the trigger housing; And it may be characterized in that it comprises a rotary trigger for controlling the triggering of the trigger unit by rotation.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 인플레이터는 상기 하우징에서 상기 힙 에어백부로 갈수록 단면의 크기가 넓어지는 나팔구조로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the inflator may be characterized in that it is formed of a trumpet structure in which the size of a cross section increases from the housing to the hip airbag.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 부상방지용 힙 에어백 벨트 장치의 작동 방법에 있어서, a) 낙상위험 센서장치부가 착용자의 낙상위험을 감지하고 낙상위험 신호를 송신하는 단계; b) 상기 낙상위험 신호를 압축가스 주입장치부가 수신하는 단계; c) 상기 압축가스 주입장치부가 격발되어 힙 에어백부에 압축가스를 주입하는 단계; d) 수납되어 있던 상기 힙 에어백부가 팽창하는 단계; e) 상기 힙 에어백부가 수납박스로부터 개방되어 착용자의 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상방지용 힙 에어백 벨트의 장치 작동 방법을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a method of operating a hip airbag belt device for preventing injury, comprising the steps of: a) a fall risk sensor device detecting a fall risk of a wearer and transmitting a fall risk signal; b) receiving the fall risk signal by the compressed gas injection device; c) the compressed gas injection device is triggered to inject compressed gas into the hip airbag; d) expanding the stored hip airbag unit; e) It provides a method for operating the device of the hip airbag belt for preventing injuries due to falling, comprising the step of opening the hip airbag portion to open the hip from the storage box and cover the hip portion of the wearer.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는 신호 전원선이 상기 낙상위험 신호를 수신하는 단계; 상기 낙상위험 신호에 따라 서브모터가 작동하여 회전식 방아쇠를 회전시키는 단계; 상기 회전식 방아쇠의 회전에 의해 트리거 유닛이 해제되어 트리거 이동용 구멍에 따라 이동하는 단계; 상기 트리거 유닛의 이동에 따라 고정된 격발침이 해제되는 단계; 해제된 상기 격발침이 탄성부재의 스프링력에 의해 격발되는 단계; 격발된 상기 격발침이 상기 압축가스 카트리지의 마개가 파절하는 단계; 상기 압축가스 카트리지의 가스가 인플레이터로 높은 압력으로 주입되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step d) includes: a signal power line receiving the fall risk signal; A sub-motor operating according to the fall hazard signal to rotate the rotary trigger; The trigger unit is released by the rotation of the rotary trigger to move along the trigger movement hole; A step of releasing the fixed percussion needle according to the movement of the trigger unit; The released cocking needle is triggered by the spring force of the elastic member; A step in which the trigger of the compressed gas cartridge is broken by the triggered needle; It may be characterized in that it further comprises the step of injecting the gas of the compressed gas cartridge into the inflator at a high pressure.

본 발명의 실시예에 있어서, f) 상기 힙 에어백부가 전개되고 일정한 시간이 지나면, 가스 배출구를 통해 주입된 압축가스가 상기 에어포켓으로부터 반출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, f) when the hip airbag unit is deployed and a certain time passes, the compressed gas injected through the gas outlet may be further characterized in that it further comprises the step of discharging from the air pocket.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는 사용자의 엉덩이 후면을 감싸도록 보호하는 형태의 에어백 구조를 통해 사용자의 고관절 골절과 미추 골절 및 척추 압착 등을 방지함에 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is to prevent the hip fracture and the backbone fracture of the user and the compression of the spine, etc. through the airbag structure of protecting the user's buttocks.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 또 다른 효과는 순간적인 에어백 팽창을 위한 압축가스 주입장치로 구성된 시스템을 통해 기존의 기술보다 상기 힙 에어백의 빠른 팽창을 유도함에 있다.Another effect of the present invention according to the above configuration is to induce a faster expansion of the hip airbag than the conventional technology through a system composed of a compressed gas injection device for instantaneous airbag expansion.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 벨트 장치를 착용한 사용자의 신체 후편에 대한 예시도이다.
도 1 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 벨트 장치를 착용한 사용자의 신체 측면에 대한 사용상태도이다.
도 2 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 본체부의 정면도이다.
도 2 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 본체부의 내부 투시도이다.
도 3 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 팽창된 힙 에어백부의 정면도이다.
도 3 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 팽창된 힙 에어백부의 측면도이다.
도 4 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 팽창된 힙 에어백부의 정면도이다.
도 4 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 팽창된 힙 에어백부의 측면도이다.
도 5 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 좌측후방 포켓의 전개도이다.
도 5 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 우측후방 포켓의 전개도이다.
도 6 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 후방중앙 포켓의 전개도이다.
도 6 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 인대 섬유의 전개도이다.
도 7 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 압축가스 주입장치부의 정면 투시도이다.
도 7 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 압축가스 주입장치부의 상시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압축가스 주입장치부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 벨트장치에 힙 에어백부가 수납된 상태의 내부 투시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 낙상위험 센싱장치를 착용한 사용자를 도시한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 센서부의 센서좌표계를 도시한 개념도이다.
도 12는 신체에 외부 충격으로 인해 상하체의 동상운동이 있는 경우의 신체 및 벡터적 부호를 도시한 개념도이다.
도 13은 신체에 외부 충격으로 인해 상하체의 이상운동이 있는 경우의 신체 및 벡터적 부호를 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 낙상위험 센싱징치 및 이를 이용한 낙상위험 센싱방법의 블록도이다.
Figure 1 (a) is an exemplary view of the user's body wearing a belt device according to an embodiment of the present invention.
Figure 1 (b) is a state diagram of the user's body side wearing a belt device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 (a) is a front view of the body portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 (b) is an internal perspective view of the body portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (a) is a front view of the inflated hip airbag unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (b) is a side view of the inflated hip airbag unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 (a) is a front view of the inflated hip airbag unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 (b) is a side view of the inflated hip airbag unit according to an embodiment of the present invention.
5 (a) is an exploded view of the left rear pocket according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 (b) is an exploded view of the right rear pocket according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 (a) is an exploded view of the rear center pocket according to an embodiment of the present invention.
6 (b) is an exploded view of a ligament fiber according to an embodiment of the present invention.
7 (a) is a front perspective view of a compressed gas injection device according to an embodiment of the present invention.
7 (b) is a top view of a compressed gas injection device according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a compressed gas injection device according to an embodiment of the present invention.
9 is an internal perspective view of a state in which a hip airbag unit is stored in a belt device according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic diagram showing a user wearing a fall risk sensing device according to an embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram illustrating a sensor coordinate system of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram showing a body and a vector code when there is an upper and lower body frostbite due to an external impact on the body.
13 is a conceptual diagram showing a body and a vector code when there is an abnormal motion of the upper and lower body due to an external impact on the body.
14 is a block diagram of a fall risk sensing method and a fall risk sensing method using the same according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" to another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "It includes the case where it is. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 벨트 장치가 사용자의 신체 후편 및 측면에 착용된 사용상태도를 도시하며, 도 2 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 힙 에어백을 구비한 벨트 장치 장치의 외부구조와 내부구조를 도시한다.1 (a) and (b) respectively shows a state of use of the belt device according to an embodiment of the present invention worn on the back and side of the user's body, and FIGS. 2 (a) and (b) are respectively the present invention. It shows the outer structure and the inner structure of the belt device device having a hip air bag according to an embodiment of the.

본 발명의 일실시예에 따른 힙 에어백을 구비한 벨트장치는 착용자의 허리를 감싸도록 벨트 형태로 형성된 본체부(100); 착용자의 자세균형 반사반응을 고려하여 착용자의 낙상위험을 감지하여 낙상 위험 신호를 전달하는 낙상위험 센싱장치부(400); 상기 낙상위험 신호를 수신하여 상기 힙 에어백부(200)에 압축가스를 주입할 수 있도록 형성되는 압축가스 주입장치부(300); 및 상기 본체부(100)의 후면에 수납된 상태에서 상기 낙상위험 신호에 따라 압축가스가 주입되면 착용자의 엉덩이를 감싸도록 전개되는 힙 에어백부(200)를 구성으로 한다.Belt device having a hip airbag according to an embodiment of the present invention includes a body portion 100 formed in a belt shape to surround the wearer's waist; A fall risk sensing device unit 400 that senses a fall risk of the wearer and transmits a fall risk signal in consideration of the wearer's posture balanced reflection reaction; A compressed gas injection device unit 300 configured to receive the fall hazard signal and inject compressed gas into the hip airbag unit 200; And a hip airbag unit 200 that is deployed to surround a wearer's buttocks when compressed gas is injected according to the fall risk signal in a state stored in the rear of the body unit 100.

상기 본체부(100)는 상기 본체부(100)의 양 끝단에 각각 위치하여 상호 결합되도록 형성되는 허리 버클부(110); 상기 허리버클을 상기 본체부(100)와 연결하는 버클 연결부(120); 낙상위험 신호 및 상기 경보신호를 송출하는 경보용 LED부(130); 상기 힙 에어백부(200)가 접힌 상태로 수납될 수 있는 빈 공간을 포함하도록 형성되는 힙 에어백 수납박스(140); 및 상기 힙 에어백 수납박스(140)의 하부에 위치하여, 상기 힙 에어백 수납박스(140)에 수납된 상기 힙 에어백부(200)가 전개될 수 있도록 하방 개폐식 구조를 갖는 힙 에어백 전면커버(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The main body portion 100 is located at both ends of the main body portion 100, the waist buckle portion 110 is formed to be mutually coupled; A buckle connection portion 120 connecting the waist buckle with the main body portion 100; Fall danger signal and an alarm LED unit 130 for transmitting the alarm signal; A hip airbag storage box 140 formed to include an empty space in which the hip airbag unit 200 can be stored in a folded state; And located in the lower portion of the hip airbag storage box 140, the hip airbag front cover 150 having a downward opening and closing structure so that the hip airbag unit 200 stored in the hip airbag storage box 140 can be deployed It characterized in that it comprises.

상기 본체부(100)는 내부에 상기 낙상위험 센싱장치부(400), 상기 압축가스 주입장치부(300) 및 접힌 상태의 상기 힙 에어백부(200)가 수납된다. 상기 힙 에어백부(200)는 상기 압축가스 주입장치부(300)를 통해 압축가스가 주입되면 착용자의 엉덩이 후방을 감싸면서 팽창하도록 전개된다.The main body 100 is accommodated in the fall risk sensing device 400, the compressed gas injection device 300 and the hip airbag unit 200 in a folded state. When the compressed gas is injected through the compressed gas injection device 300, the hip airbag unit 200 is expanded to wrap around the rear of the wearer's buttocks and expand.

보다 구체적으로 상기 힙 에어백부(200)를 도3 내지 도6를 참고하여 설명한다.More specifically, the hip airbag unit 200 will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 힙 에어백부(200)는 착용자의 고관절과 척추를 효과적으로 보호할 수 있도록, 압축가스 주입 시에 착용자의 신체에 최대한 밀착하여 전개되는 하나 이상의 자루형 포켓으로 구성된다.As shown, the hip airbag unit 200 according to an embodiment of the present invention is one or more sacks that are deployed in close contact with the wearer's body as much as possible when injecting compressed gas to effectively protect the wearer's hip and spine Consists of a pocket.

이 때 상기 각각의 자루형 포켓은 각각 독립된 구조를 갖는 하나 이상의 공기튜브(210)가 봉합되어 형성되는 것을 특징으로 한다. In this case, each of the bag-like pockets is characterized by being formed by sealing one or more air tubes 210 each having an independent structure.

도5 및 도6는 상기 각각의 자루형 포켓 및 인대섬유에 대한 전개도를 도시한다. 상기 각각의 자루형 포켓은 각각 독립된 구조의 2~3개의 공기튜브(210)를 봉합하여 입체형상으로 형성된다.5 and 6 show an exploded view of each of the bag-like pockets and ligament fibers. Each of the bag-like pockets is formed in a three-dimensional shape by sealing 2 to 3 air tubes 210 of an independent structure.

보다 구체적으로 상기 각각의 자루형 포켓은 상기 본체부(100)와 직접 연결되어 착용자의 허리 부위를 감싸도록 전개되는 후방중앙 허리튜브(221) 및 착용자의 중앙 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 후방중앙 히프튜브(222)를 포함하는 후방중앙 포켓(220); 상기 후방중앙 포켓(220)의 좌측에 연결되어 착용자의 좌측 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 좌측후방 포켓(230); 및 상기 후방중앙 포켓(220)의 우측에 연결되어 착용자의 우측 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 우측후방 포켓(240)으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.More specifically, each of the sack-type pockets is directly connected to the main body 100 and is rearwardly developed to surround the wearer's waist and rear centerline waist tube 221 and the wearer's center hip to be developed to cover the wearer's central hip. A rear center pocket 220 including a tube 222; A left rear pocket 230 connected to the left side of the rear center pocket 220 and deployed to surround the left hip portion of the wearer; And connected to the right side of the rear center pocket 220 may be characterized in that it consists of a right rear pocket 240 that is deployed to surround the right hip portion of the wearer.

본 발명의 일실시예에 따라, 상기 좌측후방 포켓(230)은 상기 후방중앙 허리튜브(221)와 연결되는 좌측후방 허리인대(231); 및 상기 후방중앙 히프튜브(222)와 직접 연결되는 좌측후방 히프인대(235)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the left rear pocket 230 includes a left rear waist ligament 231 connected to the rear center waist tube 221; And it may be characterized in that it further comprises a left rear hip ligament (235) directly connected to the rear center hip tube (222).

또한 본 발명의 일실시예에 따라, 상기 우측후방 포켓(240)은 상기 후방중앙 허리튜브(221)와 연결되는 우측후방 허리인대(241); 및 상기 후방중앙 히프튜브(222)와 연결되는 우측후방 히프인대(245)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the right rear pocket 240 includes a right rear waist ligament 241 connected to the rear center waist tube 221; And it may be characterized in that it further comprises a right rear hip ligament (245) connected to the rear center hip tube (222).

상기 각각의 공기튜브(210)는 착용자의 엉덩이 부위를 감싸는 내피(212); 튜브 팽창 시 곡면입체형상을 갖도록 상기 내피(212)보다 넓은 표면적을 갖는 외피(211); 및 상기 내피(212)와 상기 외피(211)를 연결하도록 재봉되는 측면섬유(213)로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Each of the air tubes 210 includes an endothelium 212 surrounding a wearer's buttocks; An outer shell 211 having a larger surface area than the inner shell 212 to have a curved solid shape when the tube is expanded; And a side fiber 213 sewn to connect the inner skin 212 and the outer skin 211.

상기 측면섬유(213)는 상기 힙에어백부(200)의 팽창 시에 안전두께를 형성하여 신체를 감싸는 형태의 에어백 형상을 만드는 역할을 한다. 상기 측면섬유(213)는 신체몸통의 배단면, 힙 단면의 곡선 형태와 팽창시의 두께를 고려하여 약 40~100mm 정도로 설계된다.The side fibers 213 form a safety thickness when the hip airbag portion 200 is expanded, thereby forming an airbag shape in a shape surrounding the body. The side fibers 213 are designed to be about 40 to 100 mm in consideration of the curved shape of the body's torso and hip sections and the thickness at the time of expansion.

또한 상기 측면섬유(213)는 상기 힙 에어백부가 팽창하는 경우, 상기 힙 에어백부(200)가 착용자의 엉덩이 부위 아래 안쪽 및 측면까지 굽어지면서 전개되도록 하는 곡면형상인 것을 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the side fibers 213 may be characterized in that when the hip airbag portion is expanded, the hip airbag portion 200 is curved to be deployed to bend to the inside and side under the hip portion of the wearer.

이 경우 튜브 내압은 2 기압 수준으로서 상기 외피(211)는 팽창 시 부피를 제한하여 고압의 압축가스 주입 시 파손되지 않고 외형을 유지한다. 또한 낙상의 충격을 충분히 흡수할 수 있도록 상기 상기 외피(211)는 직물소재로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the inner pressure of the tube is 2 atm level, and the sheath 211 limits the volume when inflated to maintain its appearance without breaking when injecting compressed gas at high pressure. In addition, the shell 211 may be characterized by being made of a textile material so as to sufficiently absorb the impact of a fall.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 힙 에어백부(200)는 낙상 위험 신호가 있은 후 일정 시간이 지난 뒤에 상기 공기튜브(210)로부터 압축가스가 반출되는 가스 배출구(250)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The hip airbag unit 200 according to an embodiment of the present invention further includes a gas outlet 250 through which compressed gas is discharged from the air tube 210 after a certain time has elapsed after the danger signal of falling. Can be done with

상기 가스 배출구(250)를 통하여, 압축가스가 주입된 후 일정 시간이 지나 뒤에는 자연스럽게 압축가스가 반출되게 되며, 낙상의 충격 흡수 후에 사용자의 기립(起立)이 용이하도록 한다. Through the gas outlet 250, after a certain period of time after the compressed gas is injected, the compressed gas is naturally released, and it is easy for the user to stand up after shock absorption of a fall.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 본체부(100)는 도9에 도시된 바와 같이 상기 힙 에어백부(200)가 수납되어 보관되는 경우, 접힌 상태의 상기 힙 에어백부(200)를 고정하는 에어백 고정띠(160)을 더 포함하여, 상기 힙 에어백부(200)를 조금 더 안정적으로 고정시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the main body portion 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 9, when the hip airbag portion 200 is stored and stored, to secure the hip airbag portion 200 in a folded state The airbag fixing band 160 may be further included to fix the hip airbag unit 200 more stably.

이하 도7 내지 도8를 통하여 보다 구체적인 상기 압축가스 주입장치부(300)에 대해 설명한다. Hereinafter, the compressed gas injection device 300 will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 8.

도7의 (a)와 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 상기 압축가스 주입장치부(300)의 정면 내부도 및 상시도를 개시하며, 도8은 상기 압축가스 주입장치부(300)의 단면도를 각각 개시한다.7(a) and 7(b) disclose a front internal view and a top view of the compressed gas injection device 300 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the compressed gas injection device 300 ), respectively.

상기 압축가스 주입장치부(300)는 내부에 압축가스 이동 통로를 구비한 트리거 하우징(310); 낙상위험 신호를 수신하여 상기 압축가스 주입장치부(300)를 제어하는 서브 모터; 상기 힙 에어백부(200)와 일체형으로 제조되어 상기 트리거 하우징(310)과 힙 에어백부(200)를 연결하는 인플레이터(330); 및 압축가스를 저장하며, 상기 인플레이터(330)의 결합위치와 반대되는 방향에 상기 하우징과 결합되는 압축가스 카트리지(340)를 구성으로 한다.The compressed gas injection device 300 includes a trigger housing 310 having a compressed gas movement passage therein; A sub-motor for receiving the danger signal of falling and controlling the compressed gas injection device 300; An inflator 330 which is integrally manufactured with the hip airbag unit 200 to connect the trigger housing 310 and the hip airbag unit 200; And a compressed gas cartridge 340 that stores compressed gas and is coupled to the housing in a direction opposite to the coupling position of the inflator 330.

전술한 바와 같이 상기 힙 에어백 수납박스(140)는 힙 에어백 전면커버를 갖는 섬유재료박스로 구성되며, 내부에 상기 에어백과 상기 인플레이터(330)가 결합된 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 힙 에어백 수납박스(140)는 재사용이 가능한 구조이다.As described above, the hip airbag storage box 140 is composed of a fiber material box having a front cover of a hip airbag, and the airbag and the inflator 330 may be integrally manufactured. The hip airbag storage box 140 is a reusable structure.

상기 트리거 하우징(310)은 상기 압축가스 주입장치부(300)의 격발을 개시하는 트리거 유닛(311); 상기 트리거유닛의 이동을 가이드 하는 트리거 이동용 구멍(312); 바늘 구조로 이루어져 상기 압축가스 이동통로 내부에 고정되며, 격발 시 상기 압축가스 카트리지(340)의 마개를 파절하는 격발침(313); 및 상기 격발침(313)에 상기 압축가스 카트리지(340) 마개를 파절할 수 있는 스프링력을 제공하는 탄성부재(314)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The trigger housing 310 includes a trigger unit 311 for triggering the compressed gas injection device 300; A trigger movement hole 312 for guiding the movement of the trigger unit; It is made of a needle structure is fixed to the inside of the compressed gas movement passage, the percussion needle 313 to break the stopper of the compressed gas cartridge 340 when triggering; And an elastic member 314 providing a spring force capable of breaking the stopper of the compressed gas cartridge 340 to the trigger needle 313.

상기 서브 모터는 낙상위험 신호를 수신하는 신호 전원선(321); 상기 서브모터(320)를 상기 트리거 하우징(310)과 고정하는 모터 고정대(322); 및 상기 회전에 의해 상기 트리거 유닛(311)의 격발을 제어하는 회전식 방아쇠(323)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The sub-motor includes a signal power line 321 for receiving a fall hazard signal; A motor holder 322 fixing the sub-motor 320 with the trigger housing 310; And it characterized in that it comprises a rotary trigger 323 for controlling the triggering of the trigger unit 311 by the rotation.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 인플레이터(330)는 노즐역할을 할 수 있도록 상기 하우징에서 상기 힙 에어백부(200)로 갈수록 단면의 크기가 넓어지는 유체역학적 나팔구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.The inflator 330 according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is formed of a hydrodynamic trumpet structure in which the size of a cross section increases from the housing to the hip airbag part 200 so as to act as a nozzle.

보다 구체적인 상기 압축가스 주입장치부(300)의 압축가스 주입방법은 하기와 같다. The compressed gas injection method of the more specific compressed gas injection device 300 is as follows.

낙상위험 신호를 수신하여 발생한 상기 서브 모터(320)가 상기 회전식 방아쇠(323)의 회전을 유도하고, 상기 회전식 방아쇠(323)가 상기 트리거 유닛(311)의 이동을 유도함으로써 격발이 개시된다.The triggering is initiated by the sub-motor 320 generated by receiving the fall hazard signal inducing the rotation of the rotary trigger 323 and the rotary trigger 323 inducing the movement of the trigger unit 311.

상기 트리거 유닛(311)은 상기 트리거 이동용 구멍(312)의 가이드에 따라 이동하며, 상기 격발침(313)은 상기 트리거 유닛(311)에 고정되어 함께 이동한다. 상기 탄성부재(314)는 상기 격발침(313)이 상기 압축가스 카트리지(340)의 뚜껑 마개를 파절할 수 있는 스프링력을 제공한다.The trigger unit 311 moves according to the guide of the trigger movement hole 312, and the trigger needle 313 is fixed to the trigger unit 311 and moves together. The elastic member 314 provides a spring force for the percussion needle 313 to break the lid cap of the compressed gas cartridge 340.

이에 따라 주사기 바늘과 같은 구조의 상기 격발침(313)은 직선운동을 하여 상기 압축가스 카트리지(340)의 뚜껑 마개를 파절한다. 이 경우 상기 압축가스 카트리지(340) 내부의 액화 가스는 상기 트리거 하우징(310)의 내부의 압축가스 이동통로를 통해 이동한다.Accordingly, the percussion needle 313 having the same structure as a syringe needle breaks the lid stopper of the compressed gas cartridge 340 by linear motion. In this case, the liquefied gas inside the compressed gas cartridge 340 moves through the compressed gas movement passage inside the trigger housing 310.

상기 액화 가스는 상기 인플레이터(330)에서 가스로 급속팽창하며 수납된 상기 힙 에어백부(200)로 주입된다. 이는 짧은 시간 내에 상기 힙 에어백부(200)를 팽창시킬 수 있는 가장 효율적인 구조이다.The liquefied gas is rapidly expanded with gas in the inflator 330 and injected into the stored hip airbag unit 200. This is the most efficient structure that can inflate the hip airbag unit 200 in a short time.

상기 인플레이터(330)는 액화 가스의 노즐역할을 하도록 유체역학적 나팔구조로 설계된다. 이를 통해 상기 인플레이터(330)는 고압의 액체가 고속으로 이동하여 순간적으로 기화되도록 하는 확산 팽창관 역할을 담당한다.The inflator 330 is designed with a hydrodynamic trumpet structure to act as a nozzle for liquefied gas. Through this, the inflator 330 serves as a diffusion expansion tube that allows high-pressure liquid to move at high speed and vaporize instantaneously.

본 발명의 일실시예는 상기 낙상위험 센싱장치부(400)는 도10에 도시된 바와 착용자의 신체 각 위치에 각속도센서와 가속도센서를 포함하도록 구성되어 낙상 위험 상태를 감지하여 송신하는 센서부(410); 및 상기 센서부(410)에서의 신호를 수신하여 처리하는 제어부(420)를 구성으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the fall risk sensing device 400 is configured to include an angular velocity sensor and an acceleration sensor at each position of the wearer's body as shown in FIG. 10 to detect and transmit a fall risk state ( 410); And a control unit 420 that receives and processes the signal from the sensor unit 410.

상기 센서부(410)는 3축 가속도 센서, 3축 각속도센서 및 지자기센서를 포함하도록 구성되어 착용자의 배꼽아래 CoM 부근에 형성되는 상체센서(411); 3축 가속도센서 및 3축 각속도 센서를 포함하도록 구성되어 착용자의 일측 발목 부근에 형성되는 제1하체센서(412); 및 3축 가속도센서 및 3축 각속도센서를 포함하도록 구성되어 착용자의 반대측 발목 부근에 형성되는 제2하체센서(413)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The sensor unit 410 is configured to include a 3-axis acceleration sensor, a 3-axis angular velocity sensor, and a geomagnetic sensor, an upper body sensor 411 formed near the wearer's belly button near the CoM; A first lower body sensor 412 configured to include a three-axis acceleration sensor and a three-axis angular velocity sensor and formed near one ankle of the wearer; And a second lower body sensor 413 configured to include a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis angular velocity sensor and formed near the ankle on the opposite side of the wearer.

또한 상기 센서부(410)의 각 센서는 착용자의 신체에 태그형 또는 밴드형으로 부착된다. 상기 각 센서는 착용자가 서있는 자세에서 정면을 센서의 x축으로 하고, 지면에서 머리방향을 센서의 z축으로 하고, 측면을 센서의 y축이 되도록 정렬하여 동일한 방위각을 갖도록 정렬되는 것을 특징으로 한다.In addition, each sensor of the sensor unit 410 is attached to the wearer's body in the form of a tag or a band. Each sensor is characterized in that the wearer is aligned to have the same azimuth by aligning the front as the x-axis of the sensor, the head direction as the z-axis of the sensor, and the side as the y-axis of the sensor in the standing position. .

본 발명의 일실시예는 신체의 상하체에 각각 상기 센서부(410)를 배치하여, 상기 센서부(410)를 통하여 충격 시 신체 각부위에 작용하는 임펄스(impulse)적 가속운동과 이때의 신체관절의 반사회전운동을 측정하고, 신체 각 부위의 각속도와 가속도를 관측한다.According to an embodiment of the present invention, the sensor parts 410 are disposed on the upper and lower bodies of the body, and impulse acceleration motions acting on each body part upon impact through the sensor parts 410 and the body joints at this time. Measure the reflected rotational motion and observe the angular velocity and acceleration of each part of the body.

이때, 관측된 각속도 벡터와 가속도 벡터의 벡터곱(cross product)를 반사 가가속도(jerk)로 정의하며, 상기 반사 가가속도(jerk)는 신체 부위에 작용하는 충격과 자세균형을 위해 신체가 반사하는 능력을 반영한다.At this time, the cross product of the observed angular velocity vector and the acceleration vector is defined as the reflected acceleration (jerk), and the reflected acceleration (jerk) is reflected by the body for impact and posture balance acting on the body part. Reflect the ability.

또한 상기 각 신체 부위의 반사 가가속도의 내적(inner product)을 위상지표(phase index)로 정의한다. 상기 위상지표는 3중 스칼라적(triple scalar product) 형태로서, 부호를 통해 동상신호 및 이상신호를 구분하고 크기로서 충격에 대한 대처능력을 종합하여 나타낼 수 있다.In addition, the inner product of the reflected acceleration of each body part is defined as a phase index. The phase indicator is a triple scalar product type, and it is possible to classify an in-phase signal and an abnormal signal through a code and collectively express the ability to cope with an impact as a magnitude.

상기 제어부(420)는 상기 센서부(410)를 통해 관측한 가속도와 각속도를 통하여 상기 각 신체 부위의 반사 가가속도와 상기 위상지표를 도출하여, 우선적으로 상기 위상지표의 부호에 따라, 사용자의 상하체의 반사가 동상운동(in-phased motion)인지, 이상운동(hetero-phased motion)인지 검출한다. The control unit 420 derives the reflected acceleration and the phase index of each body part through the acceleration and angular velocity observed through the sensor unit 410, and preferentially according to the code of the phase indicator, the upper and lower body of the user It detects whether the reflection of is in-phased motion or hetero-phased motion.

보다 구체적으로 상기 제어부(420)는 상기 낙상 센싱 장치의 전원스위치의 신호에 따라 착용자에게 정지상태를 유지를 위한 신호를 송출하는 신호처리기(421); 착용자의 정지상태를 확인하는 신체 정지상태 검출기(422); 착용자의 정지상태가 확인된 경우 중력의 크기를 판단하는 중력감지기(423); 착용자의 초기 자세각을 산출하는 초기 자세각 모듈(424); 및 상기 센서부(410)로부터 받은 신호를 이용하여 현재의 자세각을 산출하는 운동 자세각 모듈(425); 및 산출된 자세각, 가속도, 각속도의 값을 이용하여 착용자의 낙상된 위험 정도를 판별하는 낙상위험 감지모듈(426)을 포함하는 것을 특징으로 한다.More specifically, the control unit 420 includes a signal processor 421 for transmitting a signal for maintaining a stop state to the wearer according to the signal of the power switch of the fall sensing device; A body standstill detector 422 for checking a wearer's standstill; When the wearer's stationary state is confirmed, the gravity sensor 423 determines the magnitude of gravity; An initial attitude angle module 424 for calculating an initial attitude angle of the wearer; And a movement posture angle module 425 for calculating a current posture angle using the signal received from the sensor unit 410; And it characterized in that it comprises a fall risk detection module 426 for determining the degree of risk of the wearer falls using the calculated attitude, acceleration, and angular velocity values.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 낙상위험 센싱장치부(400)의 센서시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이를 위해 센서좌표계로 측정된 센서신호는 3차원 벡터로 아래첨자

Figure 112018103381841-pat00001
를, 관성좌표계 벡터는 아래첨자
Figure 112018103381841-pat00002
를, 벡터 요소는 각 축을 나타내는 아래첨자
Figure 112018103381841-pat00003
,
Figure 112018103381841-pat00004
,
Figure 112018103381841-pat00005
를 붙여 표기한다.Hereinafter, the sensor system of the fall risk sensing device 400 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. To this end, the sensor signal measured by the sensor coordinate system is a subscript as a 3D vector.
Figure 112018103381841-pat00001
And the inertial coordinate system vector is subscript
Figure 112018103381841-pat00002
, Vector elements are subscripts representing each axis
Figure 112018103381841-pat00003
,
Figure 112018103381841-pat00004
,
Figure 112018103381841-pat00005
It is written with.

또 센서 부착위치를 표시하기 위하여 아래첨자

Figure 112018103381841-pat00006
를 붙여 표기한다. 이하
Figure 112018103381841-pat00007
는 상기 상체센서(411)가 부착된 체중심 CoM을,
Figure 112018103381841-pat00008
는 상기 하체 제1센서(412)가 부착된 사용자 일측의 발목 부근 그리고
Figure 112018103381841-pat00009
는 상기 하체 제2센서(413)가 부착된 사용자의 반대측의 발목 부근을 나타낸다. 단 각속도는 좌표계에 무관하므로 아래첨자 S를 생략하여 표시한다. In addition, the subscript is used to indicate the position of the sensor.
Figure 112018103381841-pat00006
It is written with. Below
Figure 112018103381841-pat00007
Body weight CoM is attached to the upper body sensor 411,
Figure 112018103381841-pat00008
The lower first sensor 412 is attached to the user's ankle near the side and
Figure 112018103381841-pat00009
Indicates the vicinity of the ankle on the opposite side of the user to which the lower body second sensor 413 is attached. However, since the angular velocity is independent of the coordinate system, the subscript S is omitted.

도11에 도시된 바와 같이 상기 센서부(410)의 각 센서의 센서좌표계와 관성좌표계(지표에 고정)의 관계는 Roll, Pitch, Yaw 방식의 좌표 회전변환식

Figure 112018103381841-pat00010
을 도입하여 하기의 식 (1)로 표현할 수 있다. 단,
Figure 112018103381841-pat00011
,
Figure 112018103381841-pat00012
등의 간략한 표시이다.As shown in Fig. 11, the relationship between the sensor coordinate system and the inertial coordinate system (fixed to the indicator) of each sensor of the sensor unit 410 is a coordinate rotation conversion formula of Roll, Pitch, Yaw method.
Figure 112018103381841-pat00010
It can be represented by the following formula (1) by introducing. only,
Figure 112018103381841-pat00011
,
Figure 112018103381841-pat00012
It is a brief indication of the back.

Figure 112018103381841-pat00013
(1)
Figure 112018103381841-pat00013
(One)

즉, 각 센서가 측정한 가속도벡터

Figure 112018103381841-pat00014
와 관성좌표계의 가속도벡터
Figure 112018103381841-pat00015
는 다음의 식 (2)로 표현된다.That is, the acceleration vector measured by each sensor
Figure 112018103381841-pat00014
And the acceleration vector of the inertial coordinate system
Figure 112018103381841-pat00015
Is expressed by the following equation (2).

Figure 112018103381841-pat00016
Figure 112018103381841-pat00016

여기서,

Figure 112018103381841-pat00017
는 센서좌표계의 각축에 대해 관성좌표계 축으로 일치시키도록 회전한 값이다. 이 때
Figure 112018103381841-pat00018
는 직교행렬(orthogonal matrix)이므로
Figure 112018103381841-pat00019
가 성립한다. 따라서
Figure 112018103381841-pat00020
를 알면
Figure 112018103381841-pat00021
계산이 가능하고, 다음의 식 (3)을 이용하여 관성좌표계의 가속도 벡터로의 환산이 가능하다.here,
Figure 112018103381841-pat00017
Is the value rotated to coincide with the axis of the inertial coordinate system for each axis of the sensor coordinate system. At this time
Figure 112018103381841-pat00018
Is an orthogonal matrix.
Figure 112018103381841-pat00019
Is established. therefore
Figure 112018103381841-pat00020
Knowing
Figure 112018103381841-pat00021
It is possible to calculate and convert the inertial coordinate system to an acceleration vector using the following equation (3).

Figure 112018103381841-pat00022
Figure 112018103381841-pat00022

본 발명의 일실시예에 따른 낙상위험 센싱장치에 의한 센서시스템은 우선적으로 각 센서 자세각의 초기화 및 가속도를 계산한다.The sensor system using the fall risk sensing device according to an embodiment of the present invention firstly calculates the initialization and acceleration of each sensor posture angle.

보다 구체적으로는 사용자가 착용 초기에 전원 스위치를 ON하고, 양다리를 모으고 서서 신체를 정지시킨 상태에서, 중력을 이용하여 초기 자세각을 산출한다. 상기 식 (1)과 식 (2)로부터 중력

Figure 112018103381841-pat00023
에 의한 센서 자세각 Roll, Pitch 값은 다음의 관계식 (4)로 얻어진다.More specifically, in a state in which the user turns on the power switch at the initial stage of wearing, and the body is stopped by collecting both legs, the initial posture angle is calculated using gravity. Gravity from equations (1) and (2) above
Figure 112018103381841-pat00023
The sensor attitude angle Roll and Pitch values by are obtained by the following relational expression (4).

Figure 112018103381841-pat00024
Figure 112018103381841-pat00025
(4)
Figure 112018103381841-pat00024
Figure 112018103381841-pat00025
(4)

상기 관계식 (4)로부터 하기의 식(5)를 통해 센서 자세각

Figure 112018103381841-pat00026
,
Figure 112018103381841-pat00027
가 계산된다.From the above equation (4) through the following equation (5) sensor attitude angle
Figure 112018103381841-pat00026
,
Figure 112018103381841-pat00027
Is calculated.

Figure 112018103381841-pat00028
Figure 112018103381841-pat00028

한편

Figure 112018103381841-pat00029
는 상기 관계식 (4)에서 얻어지지 못하므로 상기 상체센서(411)에 장착한 지자기센서(e-Compass)로부터 측정한 값을 이용한다. 이때 상기 센서부(410)의 각 센서는 신체 머리방향을 z축으로 정렬시켰기 때문에
Figure 112018103381841-pat00030
는 각 센서마다 동일한 값이 된다(즉,
Figure 112018103381841-pat00031
).Meanwhile
Figure 112018103381841-pat00029
Since is not obtained in the relational expression (4), the value measured from the geomagnetic sensor (e-Compass) mounted on the upper body sensor 411 is used. At this time, since each sensor of the sensor unit 410 aligns the head direction of the body with the z axis,
Figure 112018103381841-pat00030
Is the same value for each sensor (ie,
Figure 112018103381841-pat00031
).

따라서 상기 상체센서(411)의 초기 자세각은 하기의 식 (6)으로부터 얻어진다.Therefore, the initial attitude angle of the upper body sensor 411 is obtained from the following equation (6).

Figure 112018103381841-pat00032
(6)
Figure 112018103381841-pat00032
(6)

사용자의 자세변동이 시작되면, 식(6)의 초기 자세 값에 증분(각속도

Figure 112018103381841-pat00033
의 샘플링시간
Figure 112018103381841-pat00034
간의 적분값)을 더하여, 변화된 현재의 자세각을 산출한다. 이때
Figure 112018103381841-pat00035
는 상기 지자기센서의 신호 값을 직접 읽어 아래
Figure 112018103381841-pat00036
벡터의 z요소에 넣는다.When the user's posture change starts, the initial posture value in Eq. (6) is incremented (angular velocity).
Figure 112018103381841-pat00033
Sampling time
Figure 112018103381841-pat00034
(Integral value of liver) is added to calculate the changed current posture angle. At this time
Figure 112018103381841-pat00035
Read the signal value of the geomagnetic sensor directly below
Figure 112018103381841-pat00036
Put it in the z element of the vector.

Figure 112018103381841-pat00037
(7)
Figure 112018103381841-pat00037
(7)

가속도 센서는 식(4)의 신체자세 정지 시 중력에 의한 가속도벡터

Figure 112018103381841-pat00038
를 제외한, 즉, 현재의 측정값
Figure 112018103381841-pat00039
에서 중력분을 제외한 신호로 보정해 놓는다. 현재의 중력가속도성분은 후술하는 식(11), (12)의 미소변화 관계식과 증분(jerk
Figure 112018103381841-pat00040
의 샘플링시간
Figure 112018103381841-pat00041
간의 적분값)을 적산하는 아래의 관계식으로부터 얻어진다. 이 계산법은 초월함수를 사용하지 않아 계산속도가 빠르다.The acceleration sensor is an acceleration vector due to gravity when the body posture of equation (4) is stopped.
Figure 112018103381841-pat00038
Excluding, that is, the current measured value
Figure 112018103381841-pat00039
It is corrected with a signal excluding gravity. The current gravitational acceleration component is a small change relationship equation (11) and (12) and an increment (jerk)
Figure 112018103381841-pat00040
Sampling time
Figure 112018103381841-pat00041
The integral value of the liver) is obtained from the following relational formula for integrating. This calculation method does not use a transcendental function, so the calculation speed is fast.

Figure 112018103381841-pat00042
Figure 112018103381841-pat00042

Figure 112018103381841-pat00043
Figure 112018103381841-pat00043

Figure 112018103381841-pat00044
=
Figure 112018103381841-pat00045
(8)
Figure 112018103381841-pat00044
=
Figure 112018103381841-pat00045
(8)

이하에서 센서가속도 벡터

Figure 112018103381841-pat00046
는 중력보정값을 의미한다. 한편, 센서좌표계 가속도벡터
Figure 112018103381841-pat00047
와 관성좌표계의 가속도 벡터
Figure 112018103381841-pat00048
의 크기는 동일하다. 즉, 식(2)의 좌표계 변환시 벡터량은 하기 식 (9)와 같다.Sensor acceleration vector below
Figure 112018103381841-pat00046
Means the gravity correction value. Meanwhile, the sensor coordinate system acceleration vector
Figure 112018103381841-pat00047
And inertial coordinate system acceleration vector
Figure 112018103381841-pat00048
The size is the same. That is, the vector amount in the coordinate system transformation of Equation (2) is as shown in Equation (9) below.

Figure 112018103381841-pat00049
(9)
Figure 112018103381841-pat00049
(9)

이 때, 좌표회전변환은

Figure 112018103381841-pat00050
이므로, 좌표변환과 상관없이 두 벡터의 크기는 동일함을 알 수 있다. 이 값은 신체의 가속도가 낙상상태인 지를 판별할 때 활용한다. At this time, the coordinate rotation conversion
Figure 112018103381841-pat00050
Therefore, it can be seen that the sizes of the two vectors are the same regardless of the coordinate transformation. This value is used to determine if the body's acceleration is falling.

이 경우 각각의 자이로 센서의 각속도가 제로, 그리고 식(9)의 결과, 즉 센서좌표계 가속도

Figure 112018103381841-pat00051
가 제로(즉, 관성좌표계 가속도
Figure 112018103381841-pat00052
라면 자세정지로 보고, 초기 자세각을 재산정한다.In this case, the angular velocity of each gyro sensor is zero, and the result of equation (9), that is, the sensor coordinate system acceleration
Figure 112018103381841-pat00051
Is zero (ie, inertial coordinate system acceleration
Figure 112018103381841-pat00052
The ramen is considered as a posture stop, and the initial posture angle is recalculated.

Figure 112018103381841-pat00053
(10)
Figure 112018103381841-pat00053
(10)

급격한 병진외력, 즉 충격에 의해 신체운동이 가속되었다고 할 때, 신체관절 근육은 관절 토오크를 발생시켜 순간적으로 자세균형을 유지하려는 반사반응을 한다. 각속도

Figure 112018103381841-pat00054
는 는 회전외력의 영향도 받지만, 기본적으로 관절의 자동반사제어 토오크를 반영하는 파라미터로 해석된다. 가속도관계 식(2)를 미분하면, 순간적인 가속도 즉, 가가속도(Jerk)
Figure 112018103381841-pat00055
가 얻어진다.When the body movement is accelerated by the sudden external force, that is, the impact, the body joint muscles react to the reflex reaction to instantaneously maintain posture balance by generating joint torque. Angular velocity
Figure 112018103381841-pat00054
Is affected by the external force of rotation, but is basically interpreted as a parameter reflecting the automatic reflection control torque of the joint. When the equation of the acceleration relationship (2) is differentiated, the instantaneous acceleration, that is, the acceleration (Jerk)
Figure 112018103381841-pat00055
Is obtained.

Figure 112018103381841-pat00056
Figure 112018103381841-pat00057
Figure 112018103381841-pat00058
Figure 112018103381841-pat00059
Figure 112018103381841-pat00060
Figure 112018103381841-pat00056
Figure 112018103381841-pat00057
Figure 112018103381841-pat00058
Figure 112018103381841-pat00059
Figure 112018103381841-pat00060

Figure 112018103381841-pat00061
Figure 112018103381841-pat00062
Figure 112018103381841-pat00063
(11)
Figure 112018103381841-pat00061
Figure 112018103381841-pat00062
Figure 112018103381841-pat00063
(11)

Figure 112018103381841-pat00064
,
Figure 112018103381841-pat00065
는 다음과 같은 skew-symmetric matrix이다.only
Figure 112018103381841-pat00064
,
Figure 112018103381841-pat00065
Is the skew-symmetric matrix as follows.

Figure 112018103381841-pat00066
(12)
Figure 112018103381841-pat00066
(12)

여기서 신체 가속도

Figure 112018103381841-pat00067
는 충격이 작용하는 극히 짧은 시간 동안 일정한 가속도 값을 갖는다고 가정할 수 있다. 낙상현상은 충격적이므로 신체의 가속에 대해 이와 같은 가정은 타당하다.
Figure 112018103381841-pat00068
일 때의 신체의 반사에 의한 가가속도(Jerk)를 반사 jerk라고 부르고 다음과 같이 정의한다.Body acceleration here
Figure 112018103381841-pat00067
Can be assumed to have a constant acceleration value for a very short period of time during which the impact is applied. Falling is shocking, so this assumption for body acceleration is valid.
Figure 112018103381841-pat00068
The acceleration (Jerk) caused by the reflection of the body at the time is called the reflection jerk and is defined as follows.

Figure 112018103381841-pat00069
(13)
Figure 112018103381841-pat00069
(13)

상기 반사 가가속도(Jerk)는 외력 가속도의 작용에 대해 관절의 각속도가 자세복원방향으로 움직이는 지, 또 그 크기가 자세균형 한계값 이내인지 판단하는 근거로 활용할 수 있다. 고속 엘리베이터의 경우, 한계 가가속도(limit vertical jerk)는 1.3~2.0 m/s3 정도로 설계된다.The reflected acceleration acceleration (Jerk) can be used as a basis for determining whether the angular velocity of the joint moves in the posture restoration direction for the action of the external force acceleration, and whether the size is within a posture balance limit value. In the case of a high-speed elevator, the limit vertical jerk is designed to be about 1.3 to 2.0 m/s 3 .

신체에 외부 충격으로 인해 상체와 하체가 동일방향 가속도운동을 한다고 할 때, 중심과 양발 중 지지된 하체 발목의 운동에 대한 벡터적, 즉 식 (13)의 반사 가가속도(jerk)는 도 12에 도시된 바와 같은 동일한 부호를 가진다. 역으로, 반사 가가속도(jerk) 부호를 계산한다면 몸체의 일체운동 여부를 검출할 수 있다. (단, 오른손 엄지: 각속도방향(반시계 방향 +), 검지: 가속도방향, 중지: 벡터적의 방향 up +, down -)When the upper body and the lower body are accelerated in the same direction due to external impact on the body, the vector of movement of the supported lower ankle during center and both feet, that is, the reflected acceleration (jerk) of Eq. (13) is shown in FIG. It has the same sign as shown. Conversely, if the reflected acceleration (jerk) code is calculated, it is possible to detect whether the body is integrally moved. (However, right thumb: angular velocity direction (counterclockwise +), index: acceleration direction, middle: vector direction up +, down -)

또 신체는 100msec정도의 시간을 지체하여 충격외란에 대해 자세균형을 회복하려는 자동자세반사(automatic postural response)가 나타난다. 예를 들어, 지면 미끄러짐에 대해 발목은 후방으로 회전하지만 힙관절은 전방으로 굽히려 하여, 체중심 CoM(Center of Mass)을 지속 유지하려 반응한다.In addition, the body exhibits an automatic postural response to recover posture balance against shock disturbance by delaying the time of about 100 msec. For example, in response to ground slippage, the ankle rotates backward, but the hip joint attempts to bend forward, reacting to maintain the center of mass (CoM).

즉 상하체 관절은 각기 이상운동(hetero-phased motion)을 하여 신체균형을 잡게 된다. 도 13에 도시된 바와 같이 이때의 각 반사jerk는 상하체가 서로 다른 부호로 나타나며, 이 벡터적을 이용하면 상하체의 자세반사패턴을 검출할 수 있다.In other words, the upper and lower body joints have a body balance by performing a hetero-phased motion. As illustrated in FIG. 13, the upper and lower bodies are represented by different codes in each reflection jerk at this time, and the vector is used to detect the attitude reflection pattern of the upper and lower bodies.

위와 같은 특성을 종합하여, 운동위상을 감시하는 지표로서, 상하체 반사jerk의 내적 즉, 3중 스칼라적(triple scalar product)을 이용한 위상지표

Figure 112018103381841-pat00070
,
Figure 112018103381841-pat00071
를 하기의 식 (14)와 같이 정의한다. 하체는 양다리로 발목에 센서를 붙이므로 위상지표는 CoM 각각 발목 간의 위상을 나타내며, 위상지표의 부호로서 동상, 이상여부를 판정한다.Synthesizing the above characteristics, as an index to monitor the movement phase, the phase index using the inner product of the upper and lower body reflection jerk, that is, triple scalar product
Figure 112018103381841-pat00070
,
Figure 112018103381841-pat00071
Is defined as Equation (14) below. Since the lower body attaches sensors to the ankles with both legs, the phase indicators indicate the phases between the ankles of each CoM, and it is determined whether a phase is abnormal or not as a sign of the phase indicators.

Figure 112018103381841-pat00072
Figure 112018103381841-pat00073
Figure 112018103381841-pat00072
Figure 112018103381841-pat00073

Figure 112018103381841-pat00074
Figure 112018103381841-pat00075
(14)
Figure 112018103381841-pat00074
Figure 112018103381841-pat00075
(14)

본 발명의 일실시예는 착용자의 나이에 따른 균형감각과 근육반사 반응 등을 고려하여 맞춤형으로 자세각 한계값, 즉 한계 파라미터를 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다. One embodiment of the present invention is characterized in that it is possible to set the posture angle limit value, that is, the limit parameter, in a customized manner in consideration of the balance of the wearer's age and muscle reflex reaction.

이하 각 자세각 한계값의 설정에 대해서 구체적으로 설명한다..Hereinafter, the setting of each posture angle limit value will be described in detail.

전후방 및 측방에 대한 자세 한계값 설정에 대해 설명한다. 정상적인 사람의 경우, 서있는 자세나 앉은 자세이거나 신체를 지지하고 있는 발목 또는 힙(hip)의 자세각이

Figure 112018103381841-pat00076
6.25
Figure 112018103381841-pat00077
Figure 112018103381841-pat00078
6.25
Figure 112018103381841-pat00079
,
Figure 112018103381841-pat00080
이상이면 자세를 복원시키지 못하여 낙상 상태가 초래된다.The setting of posture limit values for front and rear and side will be described. In a normal person, the standing or sitting position or the angle of the ankle or hip supporting the body
Figure 112018103381841-pat00076
6.25
Figure 112018103381841-pat00077
Figure 112018103381841-pat00078
6.25
Figure 112018103381841-pat00079
,
Figure 112018103381841-pat00080
If it is abnormal, the posture cannot be restored, resulting in a fall.

즉,

Figure 112018103381841-pat00081
가 전후방 한계 자세각(limits of posture angle),
Figure 112018103381841-pat00082
가 측방 한계 자세각이다. 고령노인의 경우는 자세균형능력이 저하되어 자세조절 가능한 한계자세각이 좁아진다. 이를 고려하여 사용자의 균형감각 및 근육 반사 등에 대응하도록 낙상 한계자세각을
Figure 112018103381841-pat00083
,
Figure 112018103381841-pat00084
로 설계한다.In other words,
Figure 112018103381841-pat00081
A limit of posture angle,
Figure 112018103381841-pat00082
Is the lateral limit posture angle. In the case of the elderly, the posture balance ability decreases, and the limiting posture angle for posture control is narrowed. In consideration of this, the fall limit posture is adjusted to respond to the user's sense of balance and muscle reflexes.
Figure 112018103381841-pat00083
,
Figure 112018103381841-pat00084
It is designed as.

자세예측을 위한 각속도 한계값 설정에 대해 설명한다. 미끄러짐이나 낙하개시 임펄스 이후 신체의 자세조절 피드백이 가능한 시각은

Figure 112018103381841-pat00085
msec 정도이다. 이 시간 동안 각속도가 계속 증가하여 전방 자세각이
Figure 112018103381841-pat00086
, 측방 자세각이
Figure 112018103381841-pat00087
이 된다면 신체는 조절불능 상태가 된다. Describes the setting of the angular velocity limit for posture prediction. The time at which feedback of body posture can be adjusted after the impulse when slip or fall starts
Figure 112018103381841-pat00085
It is about msec. During this time, the angular velocity continues to increase so that the forward posture angle
Figure 112018103381841-pat00086
Lateral angle
Figure 112018103381841-pat00087
If this happens, the body becomes out of control.

현재의 평형자세(

Figure 112018103381841-pat00088
)가 자세조절 가능한 시간
Figure 112018103381841-pat00089
이후, 자기균형한계 내인지를 다음과 같은 요소벡터의 각속도 평균한계
Figure 112018103381841-pat00090
=
Figure 112018103381841-pat00091
를 이용하여 설정한다.Current equilibrium position (
Figure 112018103381841-pat00088
Time)
Figure 112018103381841-pat00089
Then, whether it is within the self-balancing limit or not, the angular velocity average limit of the following element vectors:
Figure 112018103381841-pat00090
=
Figure 112018103381841-pat00091
Set using.

Figure 112018103381841-pat00092
(15)
Figure 112018103381841-pat00092
(15)

낙하(추락)에 대한 가속도 한계값 설정에 대해 설명한다. 침대, 계단 등에서의 낙하는 중력방향으로 신체는 지지점이 없이 중력가속도로 낙하한다. 중력방향뿐만 아니라 노약자에게는 전후, 좌우의 가속도도 위험한계를 설정할 필요가 있다.Explains how to set the acceleration limit value for falling (falling). The fall on the bed, stairs, etc. in the direction of gravity, the body falls at the gravitational acceleration without a support point. It is necessary to set a dangerous system not only for the direction of gravity, but also for the acceleration of the front and rear and left and right for the elderly.

가속도한계는 관성좌표계 기준이 바람직하지만, 센싱 가속도의 관성좌표계 가속도로의 좌표변환은 삼각함수를 요소로 하는 행렬로서 계산량이 많아 순간적 판별이 중요한 낙상판정에는 비현실적이다. 한편 식(9)에서 보듯이 센서좌표계 가속도 벡터

Figure 112018103381841-pat00093
와 관성좌표계의 가속도 벡터
Figure 112018103381841-pat00094
의 크기는 동일하다. 이를 이용하여 센서좌표계 가속도
Figure 112018103381841-pat00095
를 이용하여 가속도 한계를 설정한다.The acceleration limit is preferably based on the inertial coordinate system, but the coordinate transformation of the sensing acceleration to the inertial coordinate system acceleration is a matrix using trigonometric functions as a factor, which is unrealistic for fall determination, where instantaneous discrimination is important. On the other hand, as shown in equation (9), the sensor coordinate system acceleration vector
Figure 112018103381841-pat00093
And inertial coordinate system acceleration vector
Figure 112018103381841-pat00094
The size is the same. Using this, the sensor coordinate system acceleration
Figure 112018103381841-pat00095
Use to set the acceleration limit.

반사 가가속도(jerk)와 위상지표의 한계값 설정에 대해 설명한다. 고속 엘리베이터의 경우 가가속도(jerk)의 한계는 1.3~2.0 m/s3, 병원환경의 한계는 0.7 m/s3, 인간이 견디기 힘든 가가속도(jerk) 한계는 6.0 m/s3로 알려져 있다.Describes the limit value of the reflected acceleration (jerk) and phase indicator. In the case of high-speed elevators, the limit of acceleration is 1.3~2.0 m/s 3 , the limit of hospital environment is 0.7 m/s 3 , and the limit of acceleration that humans cannot tolerate is 6.0 m/s 3 . .

이를 고려하고 외부가속도에 대한 개개인의 신체 능력을 특성에 맞추어 반사 가가속도(jerk)

Figure 112018103381841-pat00096
, 위상지표의 한계값
Figure 112018103381841-pat00097
를 설정한다.Taking this into consideration and adapting the individual's physical ability to external acceleration to the characteristics, the reflected acceleration (jerk)
Figure 112018103381841-pat00096
, Limit value of phase indicator
Figure 112018103381841-pat00097
To set.

Figure 112018103381841-pat00098
Figure 112018103381841-pat00098

Figure 112018103381841-pat00099
(16)
Figure 112018103381841-pat00099
(16)

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 낙상위험 감지모듈(426)은 착용자의 상하체 운동이 동상운동인지 또는 이상운동인지 여부를 판정하며, 동상운동인 경우에 신체 반응 시간 이후의 자세각이 자기균형 한계 내인지를 예측하여 제1낙상위험을 판정하는 제1낙상위험 감지모듈(427) 및 이상운동인 경우에 착용자의 자동반사 반응이 복원력인지 여부를 예측하여 제2차 낙상위험을 판정하는 제2낙상위험 감지모듈(428)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the fall risk detection module 426 according to an embodiment of the present invention determines whether the wearer's upper and lower body motion is frostbite motion or abnormal motion, and in the case of frostbite motion, the posture angle after the body reaction time A first fall risk detection module 427 that determines whether the first fall risk is predicted by predicting whether it is within the self-balancing limit, and predicts whether the wearer's automatic reflection response is resilience in case of abnormal movement to determine the second fall risk It characterized in that it comprises a second fall risk detection module (428).

상기 제1낙상위험 감지모듈(427)은 산출된 가속도가 가속도 한계값 이내인지 여부 및 산출된 반사 가가속도(jerk)와 위상지표가 한계값 이내인지 여부를 판별하여 착용자의 낙상 상태를 판정하는 것을 특징으로 한다.The first fall risk detection module 427 determines whether the calculated acceleration is within an acceleration limit value and whether the calculated reflected acceleration acceleration (jerk) and the phase index are within the limit value to determine the wearer's fall state. It is characterized by.

상기 제2낙상위험 감지모듈(428)은 산출된 각속도가 각속도 한계값 이내인지 여부 및 산출된 반사 가가속도(jerk)와 위상지표가 한계값 이내인지 여부를 판별하여 착용자의 낙상 상태 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.The second fall risk detection module 428 determines whether the wearer is in a fall state by determining whether the calculated angular velocity is within the angular velocity limit value and whether the calculated reflected acceleration acceleration (jerk) and the phase indicator are within the limit value. It is characterized by.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 제어부(420)는 산출된 각속도가 정지가 되고 산출된 가속도가 중력벡터와 일치하는 경우네는 착용자의 자세정지로 보아 초기 자세각을 재산정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the control unit 420 according to an embodiment of the present invention is characterized in that when the calculated angular velocity is stopped and the calculated acceleration coincides with the gravitational vector, the initial posture angle is recalculated from the wearer's posture stop. Can.

이하 전술한 맞춤형으로 설정한 자세각 한계치에 따라 낙상위험을 판정하는 방식에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of determining a fall risk according to the above-described custom-made threshold angle limit will be described in more detail.

제1낙상위험 판정단계의 경우, 상기 제1낙상위험 감지모듈(427)은 우선적으로 동상신호를 검출한다. 미끄러짐, 낙하는 순간적 빠른 외란으로 그 순간 체중심과 발목관절은 경직되어 마치 고정관절인 것처럼 일체운동을 한다. 이를 검출하기 위하여 위상지표를 이용한다.

Figure 112018103381841-pat00100
또는
Figure 112018103381841-pat00101
부호가 (+)이면, 동상운동(in-phase motion)이다. In the case of the first fall risk determination step, the first fall risk detection module 427 preferentially detects an in-phase signal. At the moment, the slip and fall are instantaneous rapid disturbances, and at that moment, the body weight and the ankle joint are stiffened, and all movements are performed as if it were a fixed joint. Phase indicators are used to detect this.
Figure 112018103381841-pat00100
or
Figure 112018103381841-pat00101
If the sign is (+), it is in-phase motion.

Figure 112018103381841-pat00102
, or
Figure 112018103381841-pat00103
Figure 112018103381841-pat00102
, or
Figure 112018103381841-pat00103

이때 나머지 발목의 운동은 동상일 수도 또는 이상일 수도 있다. 다시 말하면, 지면에 지지된 발과 체중심 CoM의 운동이 동일한 방향으로 나타내면 동상운동이 되며, 이 때 나머지 한발은 자유로운 운동방향을 갖거나 동상일 수도 있다.At this time, the movement of the rest of the ankle may be frostbite or abnormal. In other words, if the motion of the foot supported by the ground and the weight-centered CoM is expressed in the same direction, it becomes a frostbite motion, and the rest of the feet may have a free motion direction or be frostbite.

동상신호가 검출된 경우 1차 낙상위험을 판정한다. 미끄러짐이나 낙하 개시 임펄스 이후 신체의 자세조절 피드백이 가능한 시각은

Figure 112018103381841-pat00104
이다. 현재로부터 시각
Figure 112018103381841-pat00105
에서 자세가 자기균형 한계 내인지를 예측하여 낙상위험을 추정한다.When the frostbite signal is detected, the primary fall risk is determined. The time at which feedback of body posture control is possible after the impulse to start slipping or falling
Figure 112018103381841-pat00104
to be. Time from the present
Figure 112018103381841-pat00105
Estimates the fall risk by predicting whether the posture is within the self-balancing limit.

Figure 112018103381841-pat00106
or
Figure 112018103381841-pat00107
(18)
Figure 112018103381841-pat00106
or
Figure 112018103381841-pat00107
(18)

이때, 운동상태는 '1차 낙상위험(1st Fall Risk Warning)'이다. 더불어 가속도 센서신호로 가속도 한계값을 판정한다. 하기의 식 (19)와 같은 경우 운동상태는 '낙상(Falling Down)'이다.At this time, the exercise state is '1 st Fall Risk Warning'. In addition, the acceleration limit value is determined by the acceleration sensor signal. In the case of Equation (19) below, the exercise state is'Falling Down'.

Figure 112018103381841-pat00108
and
Figure 112018103381841-pat00109
(19)
Figure 112018103381841-pat00108
and
Figure 112018103381841-pat00109
(19)

또한 반사지표 및 위상지표가 한계값인

Figure 112018103381841-pat00110
,
Figure 112018103381841-pat00111
이내 이어야 한다. 하기의 식 (20)과 같은 경우 운동상태는 '낙상(Falling Down)'이다.Also, the reflection and phase indicators are the limit values.
Figure 112018103381841-pat00110
,
Figure 112018103381841-pat00111
Should be within. In the case of Equation (20) below, the exercise state is'Falling Down'.

Figure 112018103381841-pat00112
Figure 112018103381841-pat00112

Figure 112018103381841-pat00113
(20)
Figure 112018103381841-pat00113
(20)

제2낙상위험 판정단계의 경우, 상기 제2낙상위험 감지모듈(428)은 우선적으로 이상신호를 검출한다. 자동반사동작인 이상신호(hetero-phased signal)를 검출한다. 이를 검출하기 위하여 위상지표를 이용한다.

Figure 112018103381841-pat00114
또는
Figure 112018103381841-pat00115
부호가 (-)이면, '자동자세반사' 상태로 판정한다. 하기의 식 (21)과 같은 경우 '이상(hetero-phased motion)'이다In the case of the second fall risk determination step, the second fall risk detection module 428 preferentially detects an abnormal signal. It detects an abnormal signal (auto-reflective action). Phase indicators are used to detect this.
Figure 112018103381841-pat00114
or
Figure 112018103381841-pat00115
If the sign is (-), it is judged as'automatic posture reflection'. In the case of the following equation (21), it is'hetero-phased motion'

Figure 112018103381841-pat00116
and
Figure 112018103381841-pat00117
(21)
Figure 112018103381841-pat00116
and
Figure 112018103381841-pat00117
(21)

이상신호를 검출한 경우 상기 제2낙상위험 감지모듈(428)은 복원력 여부를 검출한다. 중심에 작용하는 슬립 가속력(외란)과 반대부호의 고관절 각가속이 있다면 슬립가속도는 줄어든다. 즉, 이상반사에서는 언제나 하기의 식 (22)를 만족하여야 복원력이 작용한다.When an abnormal signal is detected, the second fall risk detection module 428 detects whether a restoring force is present. If there is a slip acceleration force (disturbance) acting on the center and an angular hip angular acceleration of the opposite sign, the slip acceleration is reduced. That is, in the abnormal reflection, the restoring force works only when the following equation (22) is satisfied.

Figure 112018103381841-pat00118
=
Figure 112018103381841-pat00119
or
Figure 112018103381841-pat00118
=
Figure 112018103381841-pat00119
or

Figure 112018103381841-pat00120
=
Figure 112018103381841-pat00121
(22)
Figure 112018103381841-pat00120
=
Figure 112018103381841-pat00121
(22)

이후 2차 자기균형 상태를 판정한다. 이는 현재 각속도

Figure 112018103381841-pat00122
값이 시각
Figure 112018103381841-pat00123
이전과 각속도 한계값
Figure 112018103381841-pat00124
이하로 예측되어야 한다. 즉 하기의 식 (23)과 같은 경우 운동상태는 '낙상(Falling Down)'이다.Then, the secondary self-balancing state is determined. This is the current angular velocity
Figure 112018103381841-pat00122
Value time
Figure 112018103381841-pat00123
Previous and angular speed limit values
Figure 112018103381841-pat00124
It should be predicted below. That is, in the case of Equation (23) below, the exercise state is'Falling Down'.

Figure 112018103381841-pat00125
(23)
Figure 112018103381841-pat00125
(23)

또한 반사지표, 위상지표가 한계값

Figure 112018103381841-pat00126
,
Figure 112018103381841-pat00127
이내 이어야 한다. 하기의 식 (24)와 같은 경우 운동상태는 '낙상(Falling Down)'이다.Also, the reflection and phase indicators are the limit values.
Figure 112018103381841-pat00126
,
Figure 112018103381841-pat00127
Should be within. In the case of Equation (24) below, the exercise state is'Falling Down'.

Figure 112018103381841-pat00128
Figure 112018103381841-pat00128

Figure 112018103381841-pat00129
(24)
Figure 112018103381841-pat00129
(24)

이후 상기 제어부는 현재

Figure 112018103381841-pat00130
,
Figure 112018103381841-pat00131
,
Figure 112018103381841-pat00132
,
Figure 112018103381841-pat00133
를 읽어 각속도 정지이며, 가속도
Figure 112018103381841-pat00134
가 중력벡터와 일치하면 자세정지로 보고 식 (10)에 의해 초기 자세각을 재산정한다.After that, the control unit is currently
Figure 112018103381841-pat00130
,
Figure 112018103381841-pat00131
,
Figure 112018103381841-pat00132
,
Figure 112018103381841-pat00133
Read the angular velocity stop, acceleration
Figure 112018103381841-pat00134
If is equal to the gravity vector, it is regarded as posture stop and the initial posture angle is recalculated by equation (10).

이에 따라 본 발명의 또 다른 기술적 특징은 본 발명의 일실시예에 따른 낙상위험 센싱장치를 적용한 낙상위험 센싱방법에 있다. Accordingly, another technical feature of the present invention is a fall risk sensing method using a fall risk sensing device according to an embodiment of the present invention.

보다 구체적으로 본 발명의 일실시에에 따른 낙상위험 센싱방법은 a) 한계 파라미터를 설정하여 제어부에 입력하는 단계; b) 정지상태의 착용자에 대하여 초기 자세각을 산출하는 단계; c) 착용자의 움직임에 따라 신체 각 부위에 작용하는 각속도 벡터 및 가속도 벡터를 관측하고 운동 자세각을 산출하여 단계; d) 상기 각속도 벡터와 상기 가속도 벡터를 벡터곱하여 반사 가가속도를 도출하는 단계; e) 착용자의 신체 각 부위의 상기 반사 가가속도를 내적하여 위상지표를 도출하는 단계; f) 상기 반사 가가속도와 상기 위상지표를 종합하여 착용자의 낙상 여부를 판단하는 단계; 및 g) 낙상 위험 상태로 판단되는 경우 최종 낙상 경보를 내보내는 단계를 포함한다.More specifically, the fall risk sensing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: a) setting a limit parameter and inputting it to the control unit; b) calculating an initial posture angle for the stationary wearer; c) observing an angular velocity vector and an acceleration vector acting on each part of the body according to the movement of the wearer and calculating an exercise posture angle; d) deriving a reflected acceleration by multiplying the angular velocity vector and the acceleration vector; e) deriving a phase index by dot producting the reflected acceleration of each part of the wearer's body; f) determining whether the wearer falls by combining the reflected acceleration acceleration and the phase index; And g) issuing a final fall alert if determined to be a fall hazard.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 b) 단계는 상기 낙상위험 센싱장치가 착용자에게 서있는 상태로의 정지신호를 보내는 단계; 착용자의 정지상태를 확인하는 단계; 착용자의 정지상태가 확인된 경우 중력의 크기를 감지하는 단계; 및 초기 자세각을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, step b) sends a stop signal to the wearer while the fall risk sensing device is standing; Checking the wearer's stationary state; Detecting a magnitude of gravity when the wearer's stationary state is confirmed; And calculating the initial posture angle.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 f) 단계는 착용자의 상하체 운동이 동상운동인지 또는 이상운동인지 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 위상지표의 부호가 (+)인 경우에 동상운동으로 판단하며, 상기 위상지표의 부호가 (-)인 경우에 이상운동으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, step f) further includes determining whether the wearer's upper and lower body motion is a frostbite motion or an abnormal motion, and if the sign of the phase indicator is (+), it is determined as a frostbite motion. , If the sign of the phase indicator is (-), it may be characterized as judging by an abnormal motion.

이에 따라 착용자의 상하체 반사회전운동이 동상운동인 경우, 상기 f)단계는 상기 위상지표를 종합하여 신체자세의 예측값이 자세각 한계 이내인지를 여부를 판별하여 1차 낙상위험 상태를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Accordingly, when the wearer's upper and lower body reflex rotation motion is a frostbite motion, step f) synthesizes the phase indicators to determine whether or not the predicted value of body posture is within a posture angle limit, thereby determining a primary fall risk condition. It may be characterized by further including.

이 경우 상기 f) 단계는 착용자의 상하체 반사회전운동이 동상운동인 경우, 산출된 가속도가 가속도 한계값 이내인지 여부를 판별하여 착용자의 낙상 상태를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the step f) may further include determining whether the wearer's fall state is determined by determining whether the calculated acceleration is within an acceleration limit value when the wearer's upper and lower body reflex rotation motion is a frostbite motion. .

또한 상기 f) 단계는 착용자의 상하체 반사회전운동이 동상운동인 경우, 상기 반사 가가속도와 상기 위상지표가 한계값 이내인지 여부를 판별하여 착용자의 낙상 상태를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the f) step further comprises the step of determining whether the wearer's fall state is determined by determining whether the reflected acceleration acceleration and the phase index are within a limit value when the wearer's upper and lower body reflected rotational motion is a frostbite motion. can do.

착용자의 상하체 반사회전운동이 이상인 경우, 상기 f) 단계는 상기 반사 가가속도와 상기 위상지표를 종합하여 착용자 스스로의 자동자세반사가 자세복원 한계 이내인지 여부를 판별하여 2차 낙상위험 상태를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.If the wearer's upper and lower body reflex rotation motion is abnormal, step f) determines whether the wearer's own automatic posture reflection is within the posture restraint limit by combining the reflected acceleration and phase indicators to determine the secondary risk of falls. It may be characterized in that it further comprises a step.

이 경우 상기 f) 단계는 착용자의 상체와 하체의 반사회전운동이 이상운동인 경우, 산출된 각속도가 한계값 이하인지 여부를 판별하여 착용자의 낙상 상태를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the step f) may further include determining whether the wearer's fall state is determined by determining whether the calculated angular velocity is below a threshold value when the wearer's upper and lower body's reflected rotational motion is abnormal. Can.

또한 상기 f) 단계는 착용자의 상체와 하체의 반사회전운동이 이상운동인 경우, 상기 반사 가가속도와 상기 위상지표가 한계값 이하인지 여부를 판별하여 착용자의 낙상 상태를 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step f) further includes determining whether the wearer's fall state is determined by determining whether the reflected acceleration acceleration and the phase index are below a threshold when the wearer's upper and lower body's reflected rotational motion is abnormal. It can be characterized by.

<센서시스템의 신호처리모듈><Signal processing module of sensor system>

도5 와 같이 전장부는 상체 센서(110), 제1 하체센서(120), 제2 하체센서(130) 및 센싱신호를 처리하기 위한 제어부(200)인 낙상위험감지용 신호처리기(signal processor for fall risk)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the electric unit is a signal processor for fall risk detection, which is an upper body sensor 110, a first lower body sensor 120, a second lower body sensor 130, and a control unit 200 for processing a sensing signal. risk).

상체 센서(110)의 일실시예인 상체 센싱Tag는 소형반도체 타입의 3축 가속도계, 3축 자이로 센서로 3개의 가속도, 3개의 각속도를 센싱한

Figure 112018103381841-pat00135
Figure 112018103381841-pat00136
지자기 센서로 방위각(yaw)
Figure 112018103381841-pat00137
를 검출하여 제어기로 전달한다.The upper body sensing tag, which is an embodiment of the upper body sensor 110, is a small-sized semiconductor type 3-axis accelerometer, 3-axis gyro sensor, which senses 3 accelerations and 3 angular speeds.
Figure 112018103381841-pat00135
Figure 112018103381841-pat00136
and Geomagnetic sensor azimuth (yaw)
Figure 112018103381841-pat00137
It detects and delivers it to the controller.

제1 하체센서(120) 및 제2 하체센서 역시 각각 3축 가속도계 및 3축 자이로 센서를 포함하는데, 각각

Figure 112018103381841-pat00138
Figure 112018103381841-pat00139
를 검출하여 제어부(200)로 전달한다. 제어부(200)인 낙상위험감지용 신호처리기(signal processor for fall risk)는 전원스위치가 ON이 되면, 위 신호들을 전달받고, 알람 등 신호로 착용자에게 서있는 자세의 정지상태를 유도한다. 이때 신호처리기(210)인 신체 정지상태 검출기를 작동시켜 식(10)으로 정지하고 있는 지를 판정한다. 정지가 확인되면 신체 정지상태 검출기(220)인 중력 감지기로서 중력크기를 확인하고 초기자세각 모듈(240)은 식(5)로 초기 자세각
Figure 112018103381841-pat00140
,
Figure 112018103381841-pat00141
을 산출한다. 한편 지자기 센서신호로부터 받은
Figure 112018103381841-pat00142
를 이용하여
Figure 112018103381841-pat00143
을 운동자세각 모듈(250)로 보낸다. 운동 자세각 모듈(250)은 식(7)로서 현재의 자세각을 산출한다. 이어서 식(8)로 센서 가속도벡터의 중력분을 보정해 놓는다.The first lower body sensor 120 and the second lower body sensor also include a 3-axis accelerometer and a 3-axis gyro sensor, respectively.
Figure 112018103381841-pat00138
And
Figure 112018103381841-pat00139
It detects and delivers it to the control unit 200. The signal processor for fall risk, which is the control unit 200, receives the above signals when the power switch is turned on, and induces a stop state of the standing posture to the wearer by signals such as an alarm. At this time, it is determined whether or not the signal processor 210 is stopped by operating the body stop state detector (10). When the stop is confirmed, the body stop status detector 220 is a gravity sensor, which checks the magnitude of gravity, and the initial posture angle module 240 uses the equation (5) to determine the initial posture angle.
Figure 112018103381841-pat00140
,
Figure 112018103381841-pat00141
Calculate Meanwhile, received from the geomagnetic sensor signal
Figure 112018103381841-pat00142
Using
Figure 112018103381841-pat00143
Is sent to the exercise attitude module 250. The exercise posture angle module 250 calculates the current posture angle as equation (7). Subsequently, the gravity component of the sensor acceleration vector is corrected by equation (8).

자세각, 가속도, 각속도벡터가 얻어졌기 때문에, 우선 자세균형 한계 자세각으로 현재의 낙상위험 정도를 판정한다. 그리고 식(17)을 이용하여 동상, 이상을 판정하고, 동상이라면 1차 낙상위험 감지모듈(261)로서, 신체가 반응할 정도의 시각

Figure 112018103381841-pat00144
이후 자세가 자기균형 한계 내 인지를 식(18)로 예측하고, 또 식(19)의 가속도 판별식, 식(20)의 반사지표, 위상지표 판별식으로 낙상위험을 판정한다. 한편 2차 낙상위험감지모듈(262)에서 위상지표 식(21)로서 이상을 판별하고, 이상이라면 자동반사반응이 복원력인지 여부를 식(22)로 판단하고, 각속도 한계 식(23), 반사지표, 위상지표 판별식(24)으로 2차 낙상위험을 판정한다. Since the attitude angle, acceleration, and angular velocity vectors were obtained, the current fall risk level is first determined by the attitude balance limit attitude angle. In addition, the frostbite and abnormality are determined using Equation (17), and if the frostbite is the first fall risk detection module 261, the time at which the body reacts.
Figure 112018103381841-pat00144
Then, the attitude is predicted by the equation (18), and the fall risk is determined by the acceleration discriminant of formula (19), the reflection index of the formula (20), and the phase indicator discriminant. On the other hand, the second fall risk detection module 262 determines the abnormality as the phase index expression (21), and if it is abnormal, determines whether the automatic reflection response is resilience (22), the angular velocity limit expression (23), and the reflection index. , The second fall risk is determined by the phase index discriminant (24).

본 발명의 일실시예가 적용된 센서시스템의 구체적인 신호처리 알고리즘은 다음과 같다.The specific signal processing algorithm of the sensor system to which one embodiment of the present invention is applied is as follows.

① 전원 스위치 ON.① Power switch ON.

② 한계 파라미터 SET. set

Figure 112018103381841-pat00145
,
Figure 112018103381841-pat00146
,
Figure 112018103381841-pat00147
Figure 112018103381841-pat00148
,
Figure 112018103381841-pat00149
,
Figure 112018103381841-pat00150
,
Figure 112018103381841-pat00151
Figure 112018103381841-pat00152
② Limit parameter SET. set
Figure 112018103381841-pat00145
,
Figure 112018103381841-pat00146
,
Figure 112018103381841-pat00147
Figure 112018103381841-pat00148
,
Figure 112018103381841-pat00149
,
Figure 112018103381841-pat00150
,
Figure 112018103381841-pat00151
Figure 112018103381841-pat00152

③ 신체정지상태 CHECK. if

Figure 112018103381841-pat00153
then the state is ‘stop’ goto ④, otherwise, send a ‘stop alarm’ and wait until the satisfy to conditions.③ Physical stop status CHECK. if
Figure 112018103381841-pat00153
then the state is'stop' goto ④, otherwise, send a'stop alarm' and wait until the satisfy to conditions.

④ 초기 자세각 CALCULATION.

Figure 112018103381841-pat00154
:Roll
Figure 112018103381841-pat00155
, Pitch
Figure 112018103381841-pat00156
(식(5)), and Yaw
Figure 112018103381841-pat00157
(from e-compass)④ Initial posture angle CALCULATION.
Figure 112018103381841-pat00154
:Roll
Figure 112018103381841-pat00155
, Pitch
Figure 112018103381841-pat00156
(Eq. (5)), and Yaw
Figure 112018103381841-pat00157
(from e-compass)

⑤ 현재 자세각 CALCULATION. 샘플링

Figure 112018103381841-pat00158
에 대해 현재 자세각
Figure 112018103381841-pat00159
(식(7)). Reset
Figure 112018103381841-pat00160
하여 계속 자세각을 갱신⑤ Current posture angle CALCULATION. sampling
Figure 112018103381841-pat00158
About the current posture angle
Figure 112018103381841-pat00159
(Eq. (7)). Reset
Figure 112018103381841-pat00160
Continue to update the posture angle

⑥ 가속도 벡터의 중력보정(GRAVITY CORRECTION).⑥ GRAVITY CORRECTION of acceleration vector.

Figure 112018103381841-pat00161
=
Figure 112018103381841-pat00162
for
Figure 112018103381841-pat00163
(식(8))
Figure 112018103381841-pat00161
=
Figure 112018103381841-pat00162
for
Figure 112018103381841-pat00163
(Eq. (8))

⑦ 위상지표 CHECK. ⑦ Phase indicator CHECK.

if

Figure 112018103381841-pat00164
, or
Figure 112018103381841-pat00165
, then the state is ‘in-phase motion’ goto ⑧, if
Figure 112018103381841-pat00164
, or
Figure 112018103381841-pat00165
, then the state is'in-phase motion' goto ⑧,

if

Figure 112018103381841-pat00166
and
Figure 112018103381841-pat00167
then the state is ‘hetero-phased motion’ goto ⑪if
Figure 112018103381841-pat00166
and
Figure 112018103381841-pat00167
then the state is'hetero-phased motion' goto ⑪

⑧ 1차 자세균형 한계 CHECK.

Figure 112018103381841-pat00168
or
Figure 112018103381841-pat00169
(식(18)), then the state is ‘1st Fall Risk Warning’ and goto
Figure 112018103381841-pat00170
, otherwise goto ⑪⑧ 1st posture balance limit CHECK.
Figure 112018103381841-pat00168
or
Figure 112018103381841-pat00169
(Eq. (18)), then the state is '1st Fall Risk Warning' and goto
Figure 112018103381841-pat00170
, otherwise goto ⑪

⑨ 가속도 위험한계 CHECK. If

Figure 112018103381841-pat00171
and
Figure 112018103381841-pat00172
(식(19)), then the state is ‘Falling Down’ and send a ‘risk alarm’, otherwise, goto ⑪ ⑨ Acceleration dangerous system CHECK. If
Figure 112018103381841-pat00171
and
Figure 112018103381841-pat00172
(Eq. (19)), then the state is'Falling Down' and send a'risk alarm', otherwise, goto ⑪

⑩ 반사jerk, 위상지표 위험한계 CHECK. ⑩ Reflex jerk, phase indicator dangerous system CHECK.

if

Figure 112018103381841-pat00173
then the state is ‘Falling Down’ and send a ‘risk alarm’, otherwise, goto ⑪ if
Figure 112018103381841-pat00173
then the state is'Falling Down' and send a'risk alarm', otherwise, goto ⑪

⑪ 2차 자세균형한계 CHECK. If

Figure 112018103381841-pat00174
Figure 112018103381841-pat00175
, or
Figure 112018103381841-pat00176
, then the state is ‘2nd Fall Risk Warning’, otherwise goto ⑭ ⑪ 2nd posture balance limit CHECK. If
Figure 112018103381841-pat00174
Figure 112018103381841-pat00175
, or
Figure 112018103381841-pat00176
, then the state is '2nd Fall Risk Warning', otherwise goto ⑭

⑫ 각속도 한계 CHECK. if

Figure 112018103381841-pat00177
, then the state is ‘falling down’ and send a ‘risk alarm’⑫ Angular speed limit CHECK. if
Figure 112018103381841-pat00177
, then the state is'falling down' and send a'risk alarm'

⑬ 반사jerk, 위상지표위험한계 CHECK. ⑬ Reflex jerk, phase indicator risk limit CHECK.

if

Figure 112018103381841-pat00178
then the state is ‘Falling Down’ and send a ‘risk alarm’, otherwise, goto ⑭ if
Figure 112018103381841-pat00178
then the state is'Falling Down' and send a'risk alarm', otherwise, goto ⑭

⑭ 신체정지상태 CHECK. Read

Figure 112018103381841-pat00179
if
Figure 112018103381841-pat00180
and
Figure 112018103381841-pat00181
, then the state is ‘stop’ goto ④, otherwise goto ⑤⑭ Physical suspension CHECK. Read
Figure 112018103381841-pat00179
if
Figure 112018103381841-pat00180
and
Figure 112018103381841-pat00181
, then the state is'stop' goto ④, otherwise goto ⑤

이하 본 발명의 또 다른 기술적 특징으로 본 발명의 일실시예에 따른 부상방지용 힙 에어백을 구비한 벨트장치의 작동방법을 설명한다.Hereinafter, as another technical feature of the present invention, a method of operating a belt device having a hip airbag for preventing injury according to an embodiment of the present invention will be described.

보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에 따른 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트장치의 작동방법은 a) 낙상위험 센서장치부가 착용자의 낙상위험을 감지하고 낙상위험 신호를 송신하는 단계; b) 상기 낙상위험 신호를 압축가스 주입장치부(300)가 수신하는 단계; c) 상기 압축가스 주입장치부(300)가 격발되어 힙 에어백부(200)에 압축가스를 주입하는 단계; d) 수납되어 있던 상기 힙 에어백부(200)가 팽창하는 단계; 및 e) 상기 힙 에어백부(200)가 수납박스(140)로부터 개방되어 착용자의 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 단계를 포함한다.More specifically, according to an embodiment of the present invention, a method of operating a belt device having a hip airbag for preventing injury due to a fall includes: a) a fall risk sensor device detecting a fall risk of a wearer and transmitting a fall risk signal; b) the compressed gas injection device 300 receives the fall risk signal; c) the compressed gas injection unit 300 is triggered to inject compressed gas into the hip airbag unit 200; d) expanding the stored hip airbag unit 200; And e) the hip airbag part 200 is opened from the storage box 140 and deployed to cover the wearer's buttocks.

상기 d)단계는 신호 전원선(321)이 상기 낙상위험 신호를 수신하는 단계; 상기 낙상위험 신호에 따라 서브모터(320)가 작동하여 회전식 방아쇠(323)를 회전시키는 단계; 상기 회전식 방아쇠(323)의 회전에 의해 트리거 유닛(311)이 해제되어 트리거 이동용 구멍(312)에 따라 이동하는 단계; 상기 트리거 유닛(311)의 이동에 따라 고정된 격발침(313)이 해제되는 단계; 해제된 상기 격발침(313)이 탄성부재(314)의 스프링력에 의해 격발되는 단계; 격발된 상기 격발침(313)이 상기 압축가스 카트리지(340)의 마개가 파절하는 단계; 상기 압축가스 카트리지(340)의 가스가 인플레이터(330)로 높은 압력으로 주입되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In step d), the signal power line 321 receives the fall risk signal; A sub-motor 320 operating according to the fall danger signal to rotate the rotary trigger 323; The trigger unit 311 is released by the rotation of the rotary trigger 323 and moves according to the trigger movement hole 312; A step of releasing the fixed percussion needle 313 according to the movement of the trigger unit 311; The released trigger needle 313 is triggered by the spring force of the elastic member 314; A step in which the trigger of the compressed gas cartridge 340 is fractured by the triggered needle 313; It may be characterized in that it further comprises the step of injecting the gas of the compressed gas cartridge 340 into the inflator 330 at a high pressure.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 애어백을 구비한 벨트장치의 작동방법은 f) 상기 힙 에어백부(200)가 전개되고 일정한 시간이 지나면, 상기 가스 배출구(250)를 통해 주입된 압축가스가 상기 에어포켓으로부터 반출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, a method of operating a belt device having a hip airbag for preventing injury due to falls according to an embodiment of the present invention f) When the hip airbag unit 200 is deployed and a certain time passes, the gas outlet 250 It may be characterized in that it further comprises the step of carrying out the compressed gas injected through the air pocket.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.

100: 본체부 110: 허리 버클부
120: 버클 연결부 130: 경보용LED부
140: 힙 에어백 수납박스 150: 힙 에어백 전면커버
160: 에어백 고정띠 200: 힙 에어백부
210: 공기튜브 211: 외피
212: 내피 213: 측면섬유
220: 후방중앙 포켓 221: 후방중앙 허리튜브
222: 후방중앙 히프튜브 230: 좌측후방 포켓
231: 좌측후방 허리인대 232: 좌측후방 제1튜브
233: 좌측후방 제2튜브 234: 좌측후방 제3튜브
235: 좌측후방 히프인대 240: 우측후방 포켓
241: 우측후방 허리인대 242: 우측후방 제1튜브
243: 우측후방 제2튜브 244: 우측후방 제3튜브
245: 우측후방 히프인대 250: 가스 배출구
300: 압축가스 주입장치부 310: 트리거 하우징
311: 트리거 유닛 312: 트리거 이동용 구멍
313: 격발침 314: 탄성부재
320: 서브모터 321: 신호 전원선
322: 모터 고정대 323: 회전식 방아쇠
330: 인플레이터 340: 압축가스 카트리지
400: 낙상위험 센싱장치부 410: 센서부
411: 상체센서 412: 제1 하체센서
413: 제2 하체센서 420: 제어부
421: 신호처리기 422: 정지상태 검출기
423: 중력감지기 424: 초기 자세각 모듈
425: 운동 자세각 모듈 426: 낙상위험 감지모듈
427: 제1낙상위험 감지모듈 428: 제2낙상위험 감지모듈
430: 배터리팩
100: body portion 110: waist buckle
120: buckle connection 130: LED for warning
140: hip airbag storage box 150: hip airbag front cover
160: airbag fixing band 200: hip airbag
210: air tube 211: outer shell
212: endothelial 213: side fibers
220: rear center pocket 221: rear center waist tube
222: rear center hip tube 230: left rear pocket
231: left posterior lower ligament 232: left rear first tube
233: left rear second tube 234: left rear third tube
235: left rear hip ligament 240: right rear pocket
241: right posterior lower ligament 242: right rear first tube
243: Right rear second tube 244: Right rear third tube
245: rear right ligament 250: gas outlet
300: compressed gas injection unit 310: trigger housing
311: trigger unit 312: trigger movement hole
313: trigger needle 314: elastic member
320: sub-motor 321: signal power line
322: motor base 323: rotary trigger
330: inflator 340: compressed gas cartridge
400: fall risk sensing device 410: sensor unit
411: upper body sensor 412: first lower body sensor
413: second lower body sensor 420: control unit
421: signal processor 422: stationary detector
423: Gravity sensor 424: Initial posture angle module
425: exercise posture angle module 426: fall risk detection module
427: first fall risk detection module 428: second fall risk detection module
430: battery pack

Claims (17)

착용자의 허리를 감싸도록 벨트 형태로 형성된 본체부;
착용자의 자세균형 반사반응을 고려하여 착용자의 낙상위험을 감지하여 낙상 위험 신호를 전달하는 낙상위험 센싱장치부;
상기 낙상위험 신호를 수신하여 힙 에어백부에 압축가스를 주입할 수 있도록 형성되는 압축가스 주입장치부; 및
상기 본체부의 후면에 수납된 상태에서 상기 낙상위험 신호에 따라 압축가스가 주입되면 착용자의 엉덩이를 감싸도록 전개되는 힙 에어백부를 포함하며,
상기 힙 에어백부는 착용자의 신체에 밀착하여 전개되고, 독립된 구조를 갖는 하나 이상의 공기튜브가 착용자의 신체 형상에 피팅되는 입체형상을 갖도록 봉합되어 형성되는 하나 이상의 자루형 포켓을 포함하며,
상기 각각의 자루형 포켓은,
상기 본체부와 직접 연결되어 착용자의 허리 부위를 감싸도록 전개되는 후방중앙 허리튜브 및 착용자의 중앙 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 후방중앙 히프튜브를 포함하는 후방중앙 포켓;
상기 후방중앙 포켓의 좌측에 연결되어 착용자의 좌측 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되며, 상기 후방중앙 허리튜브와 연결되는 좌측후방 허리인대 및 상기 후방중앙 히프튜브와 연결되는 좌측후방 히프인대를 포함하는 좌측후방 포켓; 및
상기 후방중앙 포켓의 우측에 연결되어 착용자의 우측 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되며, 상기 후방중앙 허리튜브와 연결되는 우측후방 허리인대 및 상기 후방중앙 히프튜브와 연결되는 우측후방 히프인대를 포함하는 우측후방 포켓; 을 포함하는 것을 특징으로 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
The body portion formed in a belt form to surround the wearer's waist;
A fall risk sensing device unit that senses a wearer's fall risk and transmits a fall risk signal in consideration of the wearer's posture balanced reflection reaction;
A compressed gas injection device unit configured to receive the fall hazard signal and inject compressed gas into the hip airbag unit; And
When the compressed gas is injected according to the fall risk signal in a state stored in the rear of the body portion includes a hip airbag portion that is deployed to surround the hip of the wearer,
The hip airbag portion includes one or more bag-shaped pockets that are formed to be closed in close contact with the wearer's body, and have at least one air tube having an independent structure fitted to have a three-dimensional shape fitted to the wearer's body shape,
Each of the bag pockets,
A rear center pocket including a rear center waist tube which is directly connected to the main body and is deployed to surround the wearer's waist, and a rear center hip tube, which is deployed to wrap the wearer's center hip;
Connected to the left side of the rear center pocket and deployed to surround the wearer's left hip area, a left rear waist ligament connected to the rear center waist tube and a left rear hip ligament connected to the rear center hip tube. pocket; And
It is connected to the right side of the rear center pocket and is deployed to surround the wearer's right hip area, and a right rear waist ligament connected to the rear center waist tube and a right rear hip ligament connected to the rear center hip tube. pocket; Belt device having a hip airbag for preventing injury due to falling, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 본체부는
상기 본체부 양 끝단에 각각 위치하여 상호 결합되도록 형성되는 허리버클부;
상기 허리버클을 상기 본체부와 연결하는 버클 연결부;
낙상위험 신호 및 경보신호를 송출하는 경보용 LED부;
상기 힙 에어백부가 접힌 상태로 수납될 수 있는 빈 공간을 포함하도록 형성되는 힙 에어백 수납박스; 및
상기 힙 에어백 수납박스의 하부에 위치하여, 상기 힙 에어백 수납박스에 수납된 상기 힙 에어백부가 전개될 수 있도록 하방 개폐식 구조를 갖는 힙 에어백 전면커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
According to claim 1,
The body portion
Waist buckle parts are formed to be coupled to each other at both ends of the body portion;
A buckle connection portion connecting the waist buckle with the main body portion;
An alarm LED unit that transmits a fall hazard signal and an alarm signal;
A hip airbag storage box formed to include an empty space in which the hip airbag unit can be stored in a folded state; And
Located in the lower portion of the hip airbag storage box, a hip airbag for preventing injury due to a fall, comprising a front cover of a hip airbag having a downwardly retractable structure so that the hip airbag portion stored in the hip airbag storage box can be deployed. Belt device having a.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 각각의 공기튜브는
착용자의 엉덩이 부위를 감싸는 내피;
튜브 팽창 시 곡면입체형상을 갖도록 상기 내피보다 넓은 표면적을 갖는 외피; 및
상기 서로 다른 표면적의 상기 내피와 상기 외피를 연결하도록 재봉되는 측면섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
According to claim 1,
Each air tube is
Endothelium surrounding the wearer's hip area;
An outer shell having a larger surface area than the inner shell to have a curved solid shape when the tube is expanded; And
Belt device with a hip airbag for preventing injury due to falling, characterized in that it comprises a side fiber sewn to connect the inner shell and the outer shell of the different surface areas.
제5항에 있어서,
상기 측면섬유는
상기 힙 에어백부가 팽창하는 경우, 상기 힙 에어백부가 착용자의 엉덩이 부위 아래 안쪽 및 측면까지 굽어지면서 전개되도록 하는 곡면형상인 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
The method of claim 5,
The side fibers
When the hip airbag portion is inflated, the belt device having a hip airbag for preventing injury due to falling, characterized in that the hip airbag portion is curved to be deployed to the inside and side of the wearer's hips to the inside and side.
제5항에 있어서,
상기 외피는 직물소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
The method of claim 5,
The outer shell is a belt device having a hip airbag for preventing injury due to falling, characterized in that it is made of a fabric material.
제1항에 있어서,
상기 힙 에어백부는
낙상 위험 신호가 있은 후 소정의 시간이 지난 뒤에 상기 공기튜브의 내부로부터 외부를 향하여 압축가스가 반출되는 가스 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
According to claim 1,
The hip airbag unit
Belt device with a hip airbag for preventing injury due to falling, further comprising a gas outlet through which compressed gas is discharged from the inside of the air tube to the outside after a predetermined time after the fall danger signal.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압축가스 주입장치부는
내부에 압축가스 이동 통로를 구비한 트리거 하우징;
상기 낙상위험 신호를 수신하여 상기 압축가스 주입장치부를 제어하는 서브 모터;
상기 힙 에어백부와 일체형으로 제조되어 상기 트리거 하우징과 상기 힙 에어백부를 연결하는 인플레이터; 및
압축가스를 저장하며, 상기 인플레이터의 결합위치와 반대되는 방향에 상기 하우징과 결합되는 압축가스 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
According to claim 1,
The compressed gas injection unit
A trigger housing having a compressed gas moving passage therein;
A sub-motor that receives the fall danger signal and controls the compressed gas injection device;
An inflator formed integrally with the hip airbag unit to connect the trigger housing and the hip airbag unit; And
Belt device having a hip airbag for preventing injury due to falling, comprising a compressed gas cartridge that stores compressed gas and is coupled to the housing in a direction opposite to the coupling position of the inflator.
제11항에 있어서,
상기 트리거 하우징은
상기 압축가스 주입장치부의 격발을 개시하는 트리거 유닛;
상기 트리거유닛의 이동을 가이드하는 트리거 이동용 구멍;
바늘 구조로 이루어져 상기 압축가스 이동통로 내부에 고정되며, 격발 시 상기 압축가스 카트리지의 마개를 파절하는 격발침; 및
상기 격발침에 상기 압축가스 카트리지 마개를 파절할 수 있는 스프링력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
The method of claim 11,
The trigger housing
A trigger unit for triggering the compression gas injection device;
A trigger movement hole for guiding the movement of the trigger unit;
It is made of a needle structure is fixed to the inside of the compressed gas movement passage, the percussion needle to break the stopper of the compressed gas cartridge when triggered; And
Belt device with a hip airbag for preventing injury due to falling, characterized in that it comprises an elastic member that provides a spring force capable of breaking the stopper of the compressed gas cartridge to the percussion needle.
제12항에 있어서,
상기 서브 모터는
상기 낙상위험 신호를 수신하는 신호 전원선;
상기 서브모터를 상기 트리거 하우징과 고정하는 모터 고정대; 및
회전에 의해 상기 트리거 유닛의 격발을 제어하는 회전식 방아쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
The method of claim 12,
The sub-motor
A signal power line for receiving the fall hazard signal;
A motor holder fixing the sub-motor with the trigger housing; And
Belt device with a hip airbag for preventing injury due to falling, comprising a rotary trigger that controls the triggering of the trigger unit by rotation.
제12항에 있어서,
상기 인플레이터는 상기 하우징에서 상기 힙 에어백부로 갈수록 단면의 크기가 넓어지는 나팔구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치.
The method of claim 12,
The inflator is a belt device having a hip airbag for preventing injury due to a fall, characterized in that it is formed in a trumpet structure in which the size of the cross section increases from the housing to the hip airbag.
부상방지용 힙 에어백 벨트 장치의 작동 방법에 있어서,
a) 낙상위험 센서장치부가 착용자의 낙상위험을 감지하고 낙상위험 신호를 송신하는 단계;
b) 상기 낙상위험 신호를 압축가스 주입장치부가 수신하는 단계;
c) 상기 압축가스 주입장치부가 격발되어 힙 에어백부에 압축가스를 주입하는 단계;
d) 수납되어 있던 상기 힙 에어백부가 팽창하는 단계;
e) 상기 힙 에어백부가 수납박스로부터 개방되어 착용자의 엉덩이 부위를 감싸도록 전개되는 단계를 포함하며,
상기 힙 에어백을 구비한 벨트 장치는 제1항, 제2항, 제5항 내지 제8항, 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항의 낙상으로 인한 부상 방지용 힙 에어백을 구비한 벨트 장치인 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상방지용 힙 에어백 벨트의 장치 작동 방법.
In the operation method of the hip airbag belt device for preventing injury,
a) the fall risk sensor unit detects a fall risk of the wearer and transmits a fall risk signal;
b) receiving the fall risk signal by the compressed gas injection device;
c) the compressed gas injection device is triggered to inject compressed gas into the hip airbag;
d) expanding the hip airbag unit that has been stored;
e) the hip airbag portion is opened from the storage box and includes a step of being deployed to cover the wearer's buttocks,
The belt device having the hip airbag is a belt device having a hip airbag for preventing injury due to a fall of any one of claims 1, 2, 5 to 8, or 11 to 14. A method of operating the device of the hip airbag belt for preventing injury due to falls.
제15항에 있어서,
상기 d) 단계는,
신호 전원선이 상기 낙상위험 신호를 수신하는 단계;
상기 낙상위험 신호에 따라 서브모터가 작동하여 회전식 방아쇠를 회전시키는 단계;
상기 회전식 방아쇠의 회전에 의해 트리거 유닛이 해제되어 트리거 이동용 구멍에 따라 이동하는 단계;
상기 트리거 유닛의 이동에 따라 고정된 격발침이 해제되는 단계;
해제된 상기 격발침이 탄성부재의 스프링력에 의해 격발되는 단계;
격발된 상기 격발침이 압축가스 카트리지의 마개가 파절하는 단계;
상기 압축가스 카트리지의 가스가 인플레이터로 높은 압력으로 주입되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상방지용 힙 에어백 벨트 장치의 작동 방법.
The method of claim 15,
Step d),
A signal power line receiving the fall hazard signal;
A sub-motor operating according to the fall hazard signal to rotate the rotary trigger;
The trigger unit is released by the rotation of the rotary trigger to move along the trigger movement hole;
A step of releasing the fixed percussion needle according to the movement of the trigger unit;
The released trigger is triggered by the spring force of the elastic member;
A step in which the trigger of the compressed gas cartridge is broken by the triggered needle;
A method of operating a hip airbag belt device for preventing injury due to falls, further comprising the step of injecting gas of the compressed gas cartridge into the inflator at a high pressure.
제15항에 있어서,
f) 상기 힙 에어백부가 전개되고 일정한 시간이 지나면, 가스 배출구를 통해 주입된 압축가스가 에어포켓으로부터 반출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙상으로 인한 부상방지용 힙 에어백 벨트 장치의 작동 방법.
The method of claim 15,
f) A method of operating a hip airbag belt device for preventing injuries due to falls, further comprising a step in which the compressed gas injected through the gas outlet is discharged from the air pocket after a certain time after the hip airbag unit is deployed.
KR1020180125212A 2018-10-19 2018-10-19 Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation KR102136171B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180125212A KR102136171B1 (en) 2018-10-19 2018-10-19 Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180125212A KR102136171B1 (en) 2018-10-19 2018-10-19 Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200044443A KR20200044443A (en) 2020-04-29
KR102136171B1 true KR102136171B1 (en) 2020-07-21

Family

ID=70466754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180125212A KR102136171B1 (en) 2018-10-19 2018-10-19 Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102136171B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102507199B1 (en) 2022-08-16 2023-03-07 (주)에스투엠 Fall prevention belts for railroad vehicle doors
WO2023083591A1 (en) * 2021-11-15 2023-05-19 Autoliv Development Ab Wearable protection device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102562756B1 (en) * 2020-10-30 2023-08-03 한성대학교 산학협력단 A impact control system with negative pressure generator
JP7472841B2 (en) * 2021-03-26 2024-04-23 豊田合成株式会社 Wearable airbag device
CN113384018B (en) * 2021-06-08 2022-09-13 华懋(厦门)新材料科技股份有限公司 Waist airbag formed by weaving at one time
DE102021129767A1 (en) * 2021-11-15 2023-05-17 Autoliv Development Ab Portable protection device
KR102601770B1 (en) * 2021-12-02 2023-11-13 한국생산기술연구원 Bed fall prediction method, and protection apparatus therefor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003455A1 (en) 2000-09-11 2004-01-08 Davidson Maximilian E. System for protection from falls
KR101834781B1 (en) * 2016-04-28 2018-03-06 연세대학교 원주산학협력단 Fall protection airbags

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140005577A1 (en) 2012-06-28 2014-01-02 Amit Goffer Airbag for exoskeleton device
KR102148807B1 (en) * 2013-04-01 2020-08-27 (주)아이엠티 Human body protection apparatus, and system and method for controlling operation thereof
KR20170092196A (en) * 2016-02-03 2017-08-11 경일대학교산학협력단 Potable safety air bag

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003455A1 (en) 2000-09-11 2004-01-08 Davidson Maximilian E. System for protection from falls
KR101834781B1 (en) * 2016-04-28 2018-03-06 연세대학교 원주산학협력단 Fall protection airbags

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023083591A1 (en) * 2021-11-15 2023-05-19 Autoliv Development Ab Wearable protection device
KR102507199B1 (en) 2022-08-16 2023-03-07 (주)에스투엠 Fall prevention belts for railroad vehicle doors

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200044443A (en) 2020-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102136171B1 (en) Belt device with hip airbag for hazardous removal and method of operation
US10149638B2 (en) Method and apparatus for body impact protection
US7017195B2 (en) Air bag inflation device
US9126065B2 (en) Airbag device for the body
Tamura et al. A wearable airbag to prevent fall injuries
US7548168B2 (en) Wearable/portable protection for a body
US7150048B2 (en) Method and apparatus for body impact protection
WO2004056609A9 (en) Inflation control system for inflatable garment
US8059000B2 (en) Wearable/portable protection for a body
US20060049950A1 (en) Fall-sensing systems, hip protector systems, and other protective systems
JP2007260389A (en) Fall inferring device and fall protecting device
WO2019022675A1 (en) Wearable apparatus, method and controller thereof
KR102023355B1 (en) Falling risk sensing device based on the phase change of upper and lower body movement of wearer and falling risk senising method using it
KR20120102434A (en) The air vest which uses the acceleration sensor
WO2017146571A1 (en) Body fall protection system
JP5601117B2 (en) Mobility assistance device and mobility assistance control program
JPH10310919A (en) Protective suit
JP2010022439A (en) Motion detecting multi-joint structure
US6722692B2 (en) Falling shock absorbing device for wheelchair
IT202000016930A1 (en) WEARABLE PROTECTIVE DEVICE
JP6063110B2 (en) Airbag device for human body
JP2000051379A (en) Shock absorbing auxiliary tool for human body
CN110992649A (en) Method for judging falling state in motion
CN116616517A (en) Fall protection system and protection method thereof
KR102422132B1 (en) Fall Prediction Method and Wearable Fall Prediction Device Based Jerk

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant