KR102201831B1 - 웨어러블 보행안전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨어러블 보행안전 장치에 관한 것으로서, 유연한 재질로 이루어지며, 공기가 주입될 수 있는 챔버를 구비하는 슈트 본체; 상기 챔버에 공기를 주입하는 공기 주입기; 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 낙상을 감지하는 낙상감지 센서; 및 상기 낙상감지 센서가 사용자의 낙상을 감지하면, 상기 공기 주입기가 상기 챔버에 공기를 주입하도록 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 착용성이 우수하면서도 낙상시 사용자를 효과적으로 보호해주는 것이 가능하다.

Description

웨어러블 보행안전 장치{Wearable apparatus for walking safety}
본 발명은 웨어러블 보행안전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 위험 상태를 감지하여 사용자를 보호하는 것이 가능한 웨어러블 보행안전 장치에 관한 것이다.
우리나라가 고령화 사회로 진입함에 따라 고령화에 따른 문제들이 대두되고 있다.
이러한 문제들 중 낙상 사고는 매년 고령자의 21.0%에서 발생하며 70세 이상의 고령자에게는 약 25%, 80세 이상의 고령자에게는 약 50%에서 발생할 정도로 빈번하게 발생한다.
이뿐만 아니라 낙상 사고 발생시 젊은 사람들에게는 손목 부상과 같은 상대적으로 가벼운 부상이 발생하는 경우가 많지만 고령자들에게는 허리, 엉덩이뼈, 대퇴골 부상과 같은 큰 부상이 발생하는 경우가 많으며, 이에 따라 고령자의 낙상 사고는 72% 정도가 병원 치료로 이어지고, 47.4% 정도에서는 후유증을 남기게 된다.
따라서, 최근에는 낙상 사고를 방지하거나 낙상 사고에 의해 큰 부상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 수단에 관한 개발이 많이 진행되고 있다.
예를 들어, 등록번호 제10-1099521호의 '웨어러블 로봇보행 슈트'에서는 고령자나 환자가 몸에 착용함으로써 보행을 보다 안정적으로 할 수 있는 장치를 제안하고 있다.
그런데 상기 종래기술에 의한 장치는 대부분이 경질 재료로 이루어지기 때문에 착용시 오히려 일생 생활이나 보행에 불편함을 줄 수 있다.
KR 10-1099521 B1
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 착용 중에도 고령자의 일상생활을 방해하지 않는 웨어러블 보행안전 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 유연한 재질로 이루어지며, 공기가 주입될 수 있는 챔버를 구비하는 슈트 본체; 상기 챔버에 공기를 주입하는 공기 주입기; 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 낙상을 감지하는 낙상감지 센서; 및 상기 낙상감지 센서가 사용자의 낙상을 감지하면, 상기 공기 주입기가 상기 챔버에 공기를 주입하도록 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치에 의해 달성된다.
상기 챔버는 상기 슈트 본체 상에서 다수 개가 분산되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 슈트 본체는, 상기 챔버들을 연결하며 유연한 재질로 이루어지는 연결 스트링을 포함할 수 있다.
상기 챔버는 공기가 주입되면 팽창하여 서로 인접하도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 챔버는 사용자의 둔부, 무릎, 발목, 및 무릎 주변부를 감싸는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 슈트 본체는, 사용자의 관절을 감싸는 위치에 형성되는 것으로서, 토러스(torus) 형상의 조인트 가이드와 상기 조인트 가이드 중심에 배치되며 상기 공기 주입기에 의해 공기가 주입되면 팽창하여 상기 조인트 가이드에 밀착되는 샤프트 튜브를 구비하는 조인트 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 낙상감지 센서는 유연한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 낙상감지 센서는 사용자의 발목 부분에 배치되는 관성 측정 센서일 수 있다.
상기 낙상감지 센서는 사용자의 양 발바닥 부분에 배치되는 압력 측정 센서일 수 있다.
상기 낙상감지 센서는 사용자의 허리 부분에 배치되는 자세 측정 센서일 수 있다.
상기 낙상감지 센서는 사용자의 양 무릎 부분에 배치되는 각도 측정 센서일 수 있다.
본 발명의 웨어러블 보행안전 장치에 의하면, 평소에는 사용자가 장치를 착용한 상태에서도 자유롭게 움직이는 것이 가능하고, 낙상할 위험에 처하거나 낙상이 발생한 경우에는 사용자의 근력을 보강하여 사용자가 넘어지는 것 자체를 방지하거나 넘어진 경우에도 큰 보상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 웨어러블 보행안전 장치를 구성하는 슈트 본체에서 챔버가 다수 개 구비되는 경우, 상기한 효과를 보다 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 보행안전 장치를 구성하는 낙상감지 센서는 낙상이 발생 여부를 정확하게 감지하여 본 발명의 웨어러블 보행안전 장치가 사용자의 보행 상태에 따라 정확하게 동작하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치에서 챔버가 다수 개 구비되는 경우에 관한 설명도,
도 3은 본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치를 구성하는 연결 스트링에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치를 구성하는 조인트 부재에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치(1)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치(1)는 슈트 본체(10), 공기 주입기(20), 낙상감지 센서(30) 및 제어부(40)를 포함하여 이루어진다.
슈트 본체(10)는 유연한 재질로 이루어지며 바지 형상으로 이루어져 사용자가 착용할 수 있고, 공기가 주입될 수 있는 챔버(11)를 구비한다. 챔버(11)는 슈트 본체(10)에서 사용자가 낙상했을 때 쉽게 다칠 수 있는 둔부, 무릎, 발목 및 무릎 주변부를 감싸도록 형성되는 것이 바람직하다.
공기 주입기(20)는 챔버(11)에 공기를 주입한다. 공기 주입기(20)는 예를 들어, 소형 공기 펌프로 이루어질 수 있으며, 사용자의 허리 부분에 착용할 수 있도록 형성된다.
낙상감지 센서(30)는 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 낙상을 감지하는 역할을 한다. 낙상감지 센서(30)는 연성회로기판 등으로 이루어져 슈트 본체(10)와 마찬가지로 유연하게 형성되는 것이, 사용자의 움직임을 방해하지 않는 측면에서 바람직하다.
그리고 제어부(40)는 낙상감지 센서(30)에서의 정보에 따라 공기 주입기(20)를 작동시키게 된다. 보다 구체적으로, 제어부(40)는 낙상감지 센서(30)가 사용자의 낙상을 감지하였을 때 공기 주입기(20)가 챔버(11)에 공기를 주입하도록 제어한다.
이에 따라, 평소에는 슈트 본체(10)의 챔버(11) 내에 공기가 주입되어 있지 않아 사용자가 슈트 본체(10)를 착용한 상태에서도 자유롭게 움직이는 것이 가능하고, 낙상할 위험에 처하거나 낙상이 발생한 경우에는 챔버(11) 내에 공기가 주입되어 챔버(11) 내부 공기의 압력에 의해 슈트 본체(10)가 팽팽해지게 되므로 사용자의 근력을 보강하여 넘어지는 것 자체를 방지하거나 넘어진 경우에도 사용자가 위험한 자세로 넘어지게 되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 챔버(11)가 쿠션의 역할을 하여 사용자가 넘어진 경우에도 큰 부상이 발생하게 되는 것을 방지할 수 있다.
챔버(11)는 슈트 본체(10) 상에서 다수 개가 분산되어 형성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 챔버(11) 내에 공기가 주입된 후에도 슈트 본체(10)의 형상이 크게 변화되지 않으므로 사용자가 움직이는 데 큰 불편함을 주지 않고, 신체의 각 부분에 적합하게 챔버(11)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 낙상했을 때 바닥 등에 부딪혀 큰 충격이 발생할 수 있는 둔부나 무릎에는 상대적으로 큰 공간을 가지는 챔버(11)를 형성하여 낙상시 챔버(11)가 완충 작용을 효과적으로 할 수 있도록 하고, 낙상시 꺾일 수 있는 발목이나 무릎 주변부에는 작은 공간을 가지는 챔버(11)를 촘촘하게 배치하여 관절 주변부의 근육을 보강하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 작은 챔버(11)를 촘촘하게 배치하면 챔버(11)에 공기가 주입되었을 때 챔버(11)들이 팽창하면서 서로 밀착되어, 챔버(11)들이 강도를 가지는 하나의 부재와 같이 거동하게 된다.
또한, 관절 주변부에 작은 챔버(11)를 촘촘하게 배치하면 챔버(11)에 공기가 채워진 상태에서도 움직이는 데 큰 불편함이 없다.
다수 개의 챔버(11)는 하나의 공기 주입기(20)에 의해 공기를 공급받을 수 있도록 서로 연통하여 형성된다.
슈트 본체(10)가 다수 개의 챔버(11)를 구비하는 경우, 슈트 본체(10)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 챔버(11)들을 연결하는 유연한 재질의 연결 스트링(12)을 더 포함할 수 있다.
연결 스트링(12)은 챔버(11)들이 일정한 배치관계를 가질 수 있도록 연결하여, 챔버(11) 내에 공기가 주입되었을 때 팽창된 챔버(11)들이 서로 인접한 상태로 위치할 수 있도록 한다.
따라서, 다수 개의 챔버(11)가 낙상시 사용자의 신체를 보다 안전하게 보호해줄 수 있다.
슈트 본체(10)는 사용자의 관절을 감싸는 위치에서 관절의 회전축과 동일한 회전축을 가지는 조인트 부재(13)를 더 구비할 수 있다.
조인트 부재(13)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 토러스(torus) 형상으로 이루어지는 조인트 가이드(13a)와 상기 조인트 가이드(13a) 중심에 배치되는 샤프트 튜브(13b)를 구비한다. 챔버(11)에 공기가 주입될 때 상기 샤프트 튜브(13b)에도 공기 주입기(20)에 의해 공기가 주입될 수 있다.
이러한 조인트 부재(13)는 평소에는 도 4의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 샤프트 튜브(13b)가 빈 상태로 위치하여 샤프트 튜브(13b)가 조인트 부재(13)와 접하지 않으므로 샤프트 튜브(13b)가 자유롭게 회전할 수 있고, 낙상시에는 도 4의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 샤프트 튜브(13b)가 주입된 공기게 의해 팽창하여 조인트 가이드(13a)에 밀착되므로 샤프트 튜브(13b)의 회전시 조인트 가이드(13a)와 마찰하게 된다. 따라서, 낙상시 조인트 부재(13)가 관절 부분을 보강해주는 것이 가능하다.
조인트 부재(13)의 회전 동작을 방해하지 않도록, 조인트 부재(13)는 챔버(11)와 상하로만 접하고 좌우로는 접하지 않는 것이 바람직하다.
낙상감지 센서(30)는 사용자의 발목 부분에 배치되는 관성 측정 센서일 수 있다.
예를 들어, 사용자가 지면의 돌출물에 걸리면 발의 가속도가 갑작스럽게 감소하게 되고 사용자가 넘어지면 발의 가속도가 갑작스럽게 증가할 수 있는데, 관성 측정 센서는 발의 가속도 변화를 측정하여 사용자가 낙상할 위험에 처하거나 낙상하고 있는 것을 감지할 수 있다.
이에 따라, 관성 측정 센서의 측정값이 급격하게 변화하는 경우, 제어부(40)가 공기 주입기(20)를 동작하게 할 수 있다.
낙상감지 센서(30)는 사용자의 양 발바닥 부분에 배치되는 압력 측정 센서일 수 있다.
예를 들어, 사용자가 낙상하면서 사용자의 양 발이 지면에서 떨어지는 경우, 양 발 모두에는 지면 반력이 가해지지 않으므로 각 압력 측정 센서에서 측정되는 압력값은 0이 된다.
따라서, 각 압력 측정 센서의 측정값이 0인 경우, 제어부(40)가 공기 주입기(20)를 동작하게 할 수 있다.
낙상감지 센서(30)는 사용자의 허리 부분에 배치되는 자세 측정 센서일 수 있다.
사용자가 일반적인 보행을 하고 있을 때에는 허리 부분의 자세가 일정한 범위 내에서 변화하지만, 낙상이 발생하는 도중에는 평소와는 다른 자세를 취하게 된다.
따라서, 자세 측정 센서의 측정값이 일정 범위를 초과하는 경우, 제어부(40)가 공기 주입기(20)를 동작하게 할 수 있다.
낙상감지 센서(30)는 사용자의 양 무릎 부분에 배치되는 각도 측정 센서일 수 있다.
사용자가 일반적인 보행을 하고 있을 때에는 양 무릎의 관절 각도가 번갈아가면서 일정한 값을 가지게 되지만, 낙상이 발생하는 도중에는 양 무릎의 관절 각도 변화 정도가 평소와 달라지게 된다.
따라서, 각도 측정 센서 값의 변화 정도가 일정 범위를 벗어나는 경우, 제어부(40)가 공기 주입기(20)를 동작하게 할 수 있다.
상기한 낙상감지 센서(30)들은 본 발명의 웨어러블 보행안전 장치(1)에 2가지 이상 구비되어 낙상 감지의 정확성을 높여줄 수 있다.
제어부(40)는 단순히 낙상할 위험에 처한 경우와 낙상 도중인 경우를 구분하여 공기 주입기(20)를 동작하게 할 수 있다.
예를 들어, 단순히 사용자가 낙상할 위험에 처하면서 관성 측정 센서에서 측정한 발의 가속도가 갑작스럽게 줄어든 경우에는 제어부(40)가 발목이나 무릎 주변부의 챔버(11)에 공기를 주입하여 근력을 보강해주도록 하고, 사용자가 낙상하게 되어 각 압력 측정 센서에서 측정값이 0인 경우에는 제어부(40)가 둔부나 무릎을 감싸는 챔버(11)에 공기를 주입하여 완충 작용을 하도록 할 수 있다.
본 발명에 의한 웨어러블 보행안전 장치(1)는 상기한 것과 같은 구성될 외에도 공기 주입기(20) 등에 동력을 제공하는 배터리, 낙상이 발생한 것을 원격으로 알려주는 알람부 등을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 웨어러블 보행안전 장치
10 : 슈트 본체 11 : 챔버
12 : 연결 스트링 13 : 조인트 부재
13a : 조인트 가이드 13b : 샤프트 튜브
20 : 공기 주입기 30 : 낙상감지 센서
40 : 제어부

Claims (11)

  1. 유연한 재질로 이루어지며, 공기가 주입될 수 있는 챔버를 구비하는 슈트 본체;
    상기 챔버에 공기를 주입하는 공기 주입기;
    사용자의 신체에 부착되어 사용자의 낙상을 감지하는 낙상감지 센서; 및
    상기 낙상감지 센서가 사용자의 낙상을 감지하면, 상기 공기 주입기가 상기 챔버에 공기를 주입하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 챔버는 상기 슈트 본체 상에서 다수 개가 분산되어 형성되고,
    상기 슈트 본체는, 상기 챔버들을 연결하며 유연한 재질로 이루어지는 연결 스트링을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 공기가 주입되면 팽창하여 서로 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 사용자의 둔부, 무릎, 발목, 및 무릎 주변부를 감싸는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  6. 유연한 재질로 이루어지며, 공기가 주입될 수 있는 챔버를 구비하는 슈트 본체;
    상기 챔버에 공기를 주입하는 공기 주입기;
    사용자의 신체에 부착되어 사용자의 낙상을 감지하는 낙상감지 센서; 및
    상기 낙상감지 센서가 사용자의 낙상을 감지하면, 상기 공기 주입기가 상기 챔버에 공기를 주입하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 슈트 본체는,
    사용자의 관절을 감싸는 위치에 형성되는 것으로서, 토러스(torus) 형상의 조인트 가이드와 상기 조인트 가이드 중심에 배치되며 상기 공기 주입기에 의해 공기가 주입되면 팽창하여 상기 조인트 가이드에 밀착되는 샤프트 튜브를 구비하는 조인트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 낙상감지 센서는 유연한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 낙상감지 센서는 사용자의 발목 부분에 배치되는 관성 측정 센서인 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 낙상감지 센서는 사용자의 양 발바닥 부분에 배치되는 압력 측정 센서인 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 낙상감지 센서는 사용자의 허리 부분에 배치되는 자세 측정 센서인 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 낙상감지 센서는 사용자의 양 무릎 부분에 배치되는 각도 측정 센서인 것을 특징으로 하는 웨어러블 보행안전 장치.
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