KR102298633B1 - A gait rehabilitation device for home usage and its method - Google Patents

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KR102298633B1
KR102298633B1 KR1020200170445A KR20200170445A KR102298633B1 KR 102298633 B1 KR102298633 B1 KR 102298633B1 KR 1020200170445 A KR1020200170445 A KR 1020200170445A KR 20200170445 A KR20200170445 A KR 20200170445A KR 102298633 B1 KR102298633 B1 KR 102298633B1
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Abstract

The present invention relates to a household gait rehabilitation device and method and, more particularly, to a household gait rehabilitation device and method which a gait trainee can easily use at home. The household gait rehabilitation device comprises: a sensor unit installed on a pedestrian's shoe; a pedestrian mobile device; and a hospital server. Since there is no need for a separate treadmill or camera device, the structure of the household gait rehabilitation device is simple, and is inexpensive. Thus, the household gait rehabilitation device can be used at home.

Description

가정용 보행 재활장치 및 재활방법{A gait rehabilitation device for home usage and its method}A gait rehabilitation device for home usage and its method

본 발명은 가정용 보행 재활장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보행 장애가 있는 보행 훈련자가 가정에서 용이하게 사용할 수 있고, 보행 보조 장치들을 이용하는 보행 훈련자라도 이용이 가능하며, 보행 훈련자가 보행 훈련자의 보행 능력에 적합한 보행 훈련패턴으로 보행훈련을 수행하여 보행훈련 효과를 높일 수 있고, 보행 훈련자의 보행 교정 의욕을 유발하도록 하는 가정용 보행 재활장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a home gait rehabilitation apparatus and method, and more particularly, a gait trainer with a gait disorder can easily use it at home, even a gait trainer using gait assist devices, and the gait trainer The present invention relates to a gait rehabilitation apparatus and method for home use, which can increase the effect of gait training by performing gait training with a gait training pattern suitable for gait ability and induce a gait correcting motivation in gait trainers.

두 다리로 체중을 지지하고 걷는 직립 보행은 인간만이 할 수 있는 고도로 발달된 운동이며, 인간으로서의 생활을 유지하는 기본적인 동작 및 기능이다. 따라서, 교통 사고, 추락 사고, 낙상, 척수손상, 뇌졸중, 근력 감소 등과 같은 다양한 원인으로 직립 보행에 장애가 생기게 되면 신체적 운동의 제약이 생길 뿐만 아니라 사회적 활동에까지 장애가 오며, 더 나아가서는 정신적인 문제까지 생길 수 있다.Upright gait, which supports body weight with two legs, is a highly developed exercise that only humans can do, and is a basic movement and function to maintain life as a human being. Therefore, when an upright walking disorder occurs due to various causes such as a traffic accident, a fall accident, a fall, a spinal cord injury, a stroke, a decrease in muscle strength, etc., not only physical movement is restricted, but also social activity is impaired, and further, mental problems may occur. can

그러므로, 보행 장애가 발생한 환자, 노약자나 재활이 필요한 훈련자의 상황에 적합하게 보행 훈련을 하여 정상 보행이 가능하게 회복시키는 보행 재활장치의 사용이 매우 중요하다.Therefore, it is very important to use a gait rehabilitation apparatus that restores normal gait by gait training suitable for the situation of patients with gait disorders, the elderly, or trainees who need rehabilitation.

그러나, 의료기관이나 재활시설에서 사용되는 재활 및 훈련 장비는 고가이고 시스템이 복잡하여 전문 인력이 지속적으로 관리해야 하므로 이에 따른 유지 비용이 발생하고, 기기의 오작동에 의한 신속한 대처가 어려워 사용자의 사용성이나 접근성이 매우 제한적인 문제가 있다.However, rehabilitation and training equipment used in medical institutions or rehabilitation facilities is expensive and complex, so professional personnel must continuously manage it, which incurs maintenance costs, and it is difficult to quickly respond to malfunctions of the equipment, so users' usability and accessibility There is a very limited problem with this.

또한 최근에 출시되고 있는 보행 재활로봇과 같은 장비들은 사용자가 편리하고 안전하게 보행 재활운동을 할 수 있게 도움을 주지만 상당한 고가의 제품이라 많은 사용자가 구입하여 사용하기에는 경제적 부담이 커질 수 있는 문제점이 있다.In addition, equipment such as gait rehabilitation robots that have been recently released help users to conveniently and safely do gait rehabilitation, but they are very expensive products, so there is a problem that the economic burden may increase for many users to purchase and use.

보행 재활과 관련된 종래 기술로써 한국 공개특허공보 제10-2006-0106907호(선행기술 1, 도 1 참조)는 보행속도에 따라 회전속도가 조절되도록 설치되는 롤러에 의해 회전하는 벨트를 구비한 트래드밀; 보행자의 신체에 부착되어 외부로 신체의 움직임에 대한 신호를 송출하는 신호수단; 상기 신호수단으로부터 데이터를 받아 보행동작을 분석하는 제어부; 및 보행자에게 상기 제어부의 데이터를 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함하는 동작분석을 이용한 보행훈련 장치를 개시하고 있다.As a prior art related to gait rehabilitation, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2006-0106907 (Prior Art 1, see FIG. 1) discloses a treadmill having a belt rotated by rollers installed so that the rotational speed is adjusted according to the walking speed. ; Signal means attached to the pedestrian's body to transmit a signal for the movement of the body to the outside; a control unit receiving data from the signal means and analyzing the gait motion; and a display unit for displaying data of the control unit to a pedestrian; discloses a gait training apparatus using motion analysis including a.

선행기술 1은 보행자의 신체에 모션 캡처를 위한 복수의 마커를 부착하고 이를 카메라가 촬영한 후 보행동작을 분석하여 트래드밀의 벨트 속도를 보행속도에 따라 조절할 수 있지만, 보행자의 모션 캡처로 보행 속도만을 조절할 수 있고, 보행자가 자신의 보행 상태를 파악하기가 용이하지 못하며, 보행자의 양발 균형 여부를 파악하기 곤란하고, 보행기(워커), 바퀴가 달린 보행기, 탁자형 보행기 등과 같은 보행 보조 장치들을 이용하는 보행자의 경우 벨트 속도 조절이 잘못되어 전복 또는 낙상할 위험성이 있으며, 가정에서 선행기술 1의 보행훈련 장치를 사용하기에는 장치가 복잡한 문제가 있다.Prior art 1 attaches a plurality of markers for motion capture to the pedestrian's body and the camera captures them and analyzes the gait motion to adjust the treadmill belt speed according to the walking speed. Pedestrians using walking assistance devices such as walkers (walkers), wheeled walkers, table walkers, etc. In the case of belt speed control, there is a risk of overturning or falling, and the device is complicated to use the gait training device of the prior art 1 at home.

또한, 한국 공개특허공보 제10-2004-0004230호(선행기술 2, 도 2 참조)는 런닝머신을 이용하여 장애자나 재활자가 교정 치료를 하는 경우 모니터를 통해 자신의 보폭, 발모양, 발의 각도 등과 교정을 위해 표시되는 발모양, 보폭, 발의 각도 등을 직접 보면서 교정을 수행할 수 있도록 해주고, 또한 리모컨에 의해 모든 조작이 가능토록 함으로써 수동 조작에 불편함을 느끼는 장애자나 재활치료자가 혼자서도 런닝머신의 조작을 손쉽게 할 수 있도록 한 런닝머신에서 재활 및 교정 장치 및 그 방법을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2004-0004230 (Prior Art 2, see FIG. 2) discloses that when a disabled or rehabilitated person performs orthodontic treatment using a treadmill, his/her stride length, foot shape, foot angle, etc. It allows the person with disabilities or rehabilitation therapists who feel inconvenient to manually operate the treadmill to perform the correction while directly viewing the displayed foot shape, stride length, and angle of the foot for correction. Disclosed are a rehabilitation and correction device and a method thereof on a treadmill so that the operation can be easily performed.

선행기술 2는 보행자가 모니터를 통해 자신의 보폭, 발모양, 발의 각도을 직접 보면서 교정을 수행할 수 있지만, 교정용 발 모양이 사용자의 재활 수준에 적합하게 선정되었는지 검증이 곤란하여 보행 훈련 효과가 반감될 수 있고, 보행기(워커), 바퀴가 달린 보행기, 탁자형 보행기 등과 같은 보행 보조 장치들을 이용하는 보행자의 경우 벨트 속도 조절이 잘못되어 전복 또는 낙상할 위험성이 있으며, 가정에서 선행기술 2의 보행훈련 장치를 사용하기에는 장치가 복잡한 문제가 있고, 보행자가 보행훈련에 대한 관심을 갖거나 보상을 받는 수단이 전혀 없는 문제가 있다.In Prior Art 2, although pedestrians can perform correction while directly viewing their stride length, foot shape, and foot angle through a monitor, it is difficult to verify whether the corrective foot shape is selected appropriately for the user's rehabilitation level, so the gait training effect is halved. In the case of pedestrians using walking assistance devices such as walkers (walkers), wheeled walkers, table walkers, etc., there is a risk of overturning or falling due to incorrect belt speed control. There is a problem that the device is complicated to use, and there is no means for pedestrians to have any interest in walking training or to receive a reward.

따라서, 종래 기술의 문제점들을 해소할 수 있는 신규한 보행 재활장치가 개발될 필요가 매우 크다.Therefore, there is a great need to develop a novel gait rehabilitation apparatus capable of solving the problems of the prior art.

한국 공개특허공보 제10-2006-0106907호(2006.10.12. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2006-0106907 (published on October 12, 2006) 한국 공개특허공보 제10-2004-0004230호(2004.01.13. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2004-0004230 (published on January 13, 2004)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 가정에서 사용이 용이하고 목발, 보행기(워커), 바퀴가 달린 보행기, 탁자형 보행기 등과 같은 보행 보조 장치들을 이용하는 보행자라도 이용이 용이한 가정용 보행 재활장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a home gait rehabilitation device that is easy to use at home and is easy to use even for pedestrians using walking assistance devices such as crutches, walkers (walkers), wheeled walkers, table-type walkers, etc. It is a technical task to provide.

또한 본 발명은 장애자나 재활자와 같은 보행 훈련자의 보행 능력이나 보행 수준을 고려한 보행 패턴을 제시하여 보행 훈련자가 자신의 수준에 적합한 보행훈련을 수행하여 보행훈련 효과를 높이는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention proposes a gait pattern in consideration of the gait ability or gait level of a gait trainer such as a disabled person or a rehabilitator, so that the gait trainer performs gait training suitable for his or her level, thereby increasing the gait training effect.

또한 본 발명은 장애자나 재활자같은 보행 훈련자가 자신의 보행 패턴이나 양발의 보행 균형 상태를 용이하게 파악하고 교정할 수 있는 가정용 보행 재활장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a home gait rehabilitation apparatus that enables gait trainers such as the disabled or rehabilitators to easily grasp and correct their gait pattern or gait balance state of both feet.

또한 본 발명은 장애자나 재활자가 보행훈련에 대한 관심을 갖거나 보상을 받는 수단을 제공하여 보행 의욕을 고취하는 가정용 보행 재활장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a home gait rehabilitation apparatus that encourages walking motivation by providing means for the disabled or rehabilitators to have interest in gait training or to receive compensation.

일실시예에 따른 본 발명은The present invention according to one embodiment

모바일 기기(100), 센서부(200), 병원 서버(300)를 포함하여 구성되는 가정용 보행 재활장치(1000)에 있어서,In the home gait rehabilitation apparatus 1000 configured to include a mobile device 100, a sensor unit 200, and a hospital server 300,

상기 센서부(200)는 보행에 따른 발바닥 압력을 측정하는 족저압력 센서부(210)와, 보행에 따른 발의 움직임 정보를 측정하는 모션 센서부(220)와, 족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 모바일 기기(100)로 근거리 통신에 의하여 송신하는 측정데이터 송신부(230)를 포함하고,The sensor unit 200 includes a plantar pressure sensor unit 210 for measuring plantar pressure according to walking, a motion sensor unit 220 for measuring movement information of the foot according to walking, a plantar pressure sensor unit 210 and motion and a measurement data transmission unit 230 for transmitting the measurement value of the sensor unit 220 to the mobile device 100 through short-distance communication,

상기 모바일 기기(100)는The mobile device 100 is

족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 근거리 통신으로 수신하는 측정데이터 수신부(160);a measurement data receiving unit 160 for receiving the measured values of the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 through short-distance communication;

족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 동기된 시간에 따라 저장하고, 동기화되어 저장된 발바닥 압력 및 발 움직임 정보를 바탕으로 보행 단계별로 발바닥 압력과 발 움직임의 동적 변화를 분석하는 측정 데이터 분석부(110);The measured values of the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 are stored according to the synchronized time, and based on the synchronized and stored plantar pressure and foot movement information, the dynamic change of plantar pressure and foot movement is measured in each step of walking. Measurement data analysis unit 110 to analyze;

상기 측정 데이터 분석부(110)로부터 분석된 발바닥 압력 변화와 발 움직임의 동적 변화에 근거하여 보행 훈련자의 보행 상태를 판단하고, 의사나 재활훈련자가 검증한 훈련용 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이를 연산하는 보행상태 분석부(120);The difference between the gait pattern for training and the actual gait pattern verified by a doctor or rehabilitation trainer is determined by determining the gait state of the gait trainer based on the change in plantar pressure and the dynamic change of the movement of the foot analyzed from the measurement data analysis unit 110 walking state analysis unit 120 to calculate;

상기 보행 상태 분석부(120)로부터 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 받아 시각적 또는 청각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주고, 보행자가 보행훈련의 목표를 달성하면 그 결과를 병원서버(300)로 전송하는 피드백부(130);The gait state analyzer 120 receives information on the gait state of the gait trainer and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern and informs the gait trainer through visual or auditory means, and when the pedestrian achieves the goal of gait training a feedback unit 130 for transmitting the result to the hospital server 300;

상기 피드백부(130)의 시각적 정보를 출력하는 디스플레이부(140);a display unit 140 for outputting visual information of the feedback unit 130;

상기 피드백부(130)의 청각적 정보를 출력하는 스피커부(150);a speaker unit 150 for outputting auditory information of the feedback unit 130;

상기 측정 데이터 분석부(110), 상기 보행 상태 분석부(120) 및 상기 피드백부(130)의 출력 중 적어도 하나를 병원서버(300)로 유무선 네트워크를 통해 전송하는 유무선 네트워크 통신부(170);를 포함하고,Wired/wireless network communication unit 170 for transmitting at least one of the output of the measurement data analysis unit 110, the walking state analysis unit 120, and the feedback unit 130 to the hospital server 300 through a wired/wireless network; including,

상기 병원서버(300)는 상기 모바일 기기(100)로부터 보행 훈련자의 보행 상태, 보행 패턴, 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이, 보행훈련의 목표 달성 중의 적어도 하나에 대한 정보를 받아 처리하고 훈련용 보행패턴을 생성하는 보행 훈련자 관리부(310)와;The hospital server 300 receives and processes information about at least one of the gait trainer's gait state, gait pattern, the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and achievement of the goal of gait training from the mobile device 100, and performs training a gait trainer management unit 310 for generating a gait pattern;

보행 훈련자의 인적기록, 치료기록, 보험기록 중의 적어도 하나를 보관하는 보행 훈련자 데이터 베이스(311)와,A gait trainer database 311 for storing at least one of a personal record, a treatment record, and an insurance record of a gait trainer;

나이, 성별, 신장, 체중별로 구분된 정상인의 보행 패턴을 보관하는 기준 보정패턴 데이터베이스(312)와,A reference correction pattern database 312 that stores the gait pattern of a normal person divided by age, sex, height, and weight;

상기 보행 훈련자 관리부(310)에서 생성된 훈련용 보행패턴을 보행 훈련자별로 보관하는 훈련용 보행패턴 데이터 베이스(313)와,A training gait pattern database 313 for storing the training gait patterns generated by the gait trainer management unit 310 for each gait trainee;

상기 모바일 기기(100)로부터 전송된 보행 훈련자의 보행 상태, 보행 패턴, 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이, 보행훈련의 목표 달성에 대한 정보 중 적어나 하나를 보행 훈련자별로 보관하는 보행훈련 데이터베이스(314)와,A gait training database that stores at least one of the information on the gait trainer's gait state, gait pattern, the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and the goal of gait training transmitted from the mobile device 100 for each gait trainer (314) and

보행훈련자에게 전달할 음성 메시지나 음악, 규칙적인 소리 중의 적어도 하나를 저장하는 메시지 데이터베이스(315)를 포함하는 것이 특징이다.It is characterized by including a message database 315 for storing at least one of a voice message, music, and regular sound to be delivered to the walking trainee.

또한 본 발명의 상기 측정 데이터 분석부(110)는 족저압력 센서부(210)의 발바닥 전체 센서값을 수신하고,In addition, the measurement data analysis unit 110 of the present invention receives the total sensor value of the sole of the plantar pressure sensor unit 210,

수신한 발 압력 측정 데이터 중에서 압력이 일정기간동안 증가하면서 시간에 대한 기울기 증가가 가장 큰 구간을 접지기로 판단하고,Among the received foot pressure measurement data, as the pressure increases for a certain period, the section with the largest increase in the slope with respect to time is determined as the grounding stage,

수신한 발 압력 측정 데이터 중에서 압력이 일정기간동안 감소하면서 시간에 대한 기울기 감소가 가장 큰 구간을 진출기로 판단하는 것을 특징이다.Among the received foot pressure measurement data, as the pressure decreases for a certain period, the section with the greatest decrease in the inclination with respect to time is determined as the advance stage.

또한 본 발명의 상기 측정 데이터 분석부(110)는 입각기 동안의 발바닥 압력중심의 궤적을 구하고, 상기 발바닥 압력중심의 궤적에 의해 보행훈련자가 접지기나 진출기에 발바닥이 지면과 접촉한 위치를 파악할 수 있고, 입각기 동안의 체중이동속도(Wv), 입각기 시간동안 발의 접지력(Ft)을 연산하는 것이 특징이다.In addition, the measurement data analysis unit 110 of the present invention obtains the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot during the stance phase, and by the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot, the walking trainee can grasp the position where the sole of the foot contacts the ground during the grounding phase or advance phase. It is characterized by calculating the weight movement speed (Wv) during the stance phase and the traction force (F t ) of the foot during the stance phase.

또한 본 발명의 상기 보행상태 분석부(120)는 체중이동속도(Wv)에 대한 양발의 균형(Btw), 입각기 시간(St)에 대한 양발의 균형(Bts), 입각기 동안에 양발의 접지력 균형(Bf), 보행패턴과 훈련 보행패턴의 차이에 대하여 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N), 입각기 동안의 체중이동속도와 훈련 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV) 중에 하나 이상의 정보를 연산하여 피드백부(130)로 전달하는 것이 특징이다.In addition, the walking state analysis unit 120 of the present invention includes the balance (Btw) of both feet with respect to the weight movement speed (Wv), the balance of both feet with respect to the stance time (St) (Bts), and the balance of the traction force of both feet during the stance phase (Bf), CoP total error during stance phase (ECoP), CoP error at grounding (ECoP t=1 ), CoP error at entry (ECoP t=N ), stance for the difference between gait pattern and training gait pattern It is characterized in that one or more information among the weight movement speed during the period and the weight movement speed error rate (EWv), the stride error rate (ESR), and the stride speed error rate (ESRV) of the training gait pattern is calculated and transmitted to the feedback unit 130 .

또한 본 발명의 상기 피드백부(130)는 상기 보행 상태 분석부(120)로부터 전달받은 위 정보에 근거하여 보행훈련 결과의 각 항목을 양발 보행 균형수준, 동적 압력상태 및 보행속도 관점으로 그룹화하고 각 그룹의 수준을 단계별로 구분하여 표시하는 것이 특징이다.In addition, the feedback unit 130 of the present invention groups each item of the gait training result into two-leg gait balance level, dynamic pressure state, and gait speed based on the above information received from the gait state analysis unit 120, and each It is characterized in that the level of the group is divided into stages and displayed.

또한 본 발명의 가정용 보행 재활장치(1000)를 사용하는 방법이,In addition, the method of using the home gait rehabilitation apparatus 1000 of the present invention,

단계 1: 보행 훈련자가 모바일기기(100)에 설치된 보행 훈련용 앱을 실행하여 로그인하면, 병원 서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)가 보행 훈련자의 로그인 정보를 바탕으로 보행훈련자 데이터베이스(311)의 인적 정보나 치료이력 정보 및 훈련용 보행패턴 데이터베이스(313)의 이전 훈련용 보행패턴 정보 및 보행훈련 데이터베이스(314)의 이전 보행 훈련 정보를 파악하고, 만일 보행훈련자 관리부(310)가 이전의 보행 훈련 정보를 파악하지 못하면 가정용 보행 재활장치를 새로 세팅하는 세팅 메뉴가 활성화되도록 모바일 기기로 통지하는 단계;Step 1: When the gait trainer runs the gait training app installed on the mobile device 100 and logs in, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 is based on the gait trainer login information of the gait trainer database 311 Human information or treatment history information and previous training gait pattern information of the training gait pattern database 313 and previous gait training information of the gait training database 314 are identified, and if the gait trainer management unit 310 is notifying the mobile device so that a setting menu for newly setting the home gait rehabilitation apparatus is activated if the training information is not grasped;

단계 2: 보행 훈련자가 보행장치 세팅 메뉴를 실행하면, 병원 서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)는 보행훈련자의 인적 정보에 바탕하여 기준 보행패턴 데이터베이스(312)에서 보행훈련자의 연령, 신체 조건과 부합하는 정상인의 보행패턴인 기준 보행패턴을 선정하고, 이를 모바일 기기(100)의 측정 데이터분석부(110) 및 보행상태 분석부(120)로 전송하는 단계;Step 2: When the gait trainer executes the gait device setting menu, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 stores the gait trainer's age and physical condition in the reference gait pattern database 312 based on the gait trainer's personal information. selecting a reference gait pattern that is a gait pattern of a normal person and transmitting it to the measurement data analysis unit 110 and the gait state analysis unit 120 of the mobile device 100;

단계 3: 보행 훈련자가 모바일 기기의 앱을 통해 기준 보행패턴의 수신을 확인한 후, 센서부(200)가 설치된 신발을 신고 보행테스트 시작 메뉴를 실행하면 센서부(200)와 모바일 기기(100)가 서로 연결되어 보행훈련자가 보행 훈련을 실시할 준비가 완료되는 단계;Step 3: After the gait trainer checks the reception of the reference gait pattern through the app of the mobile device, when the sensor unit 200 and the mobile device 100 run the gait test start menu wearing the shoes installed with the sensor unit 200 Steps that are connected to each other, the gait trainer is ready to carry out gait training;

단계 4: 보행 훈련자가 적어도 10m 이상 보행 테스트를 실시한 후 모바일 기기의 앱의 보행 테스트 종료 메뉴를 실행하면, 모바일 기기의 상기 앱은 보행 테스트 동안에 파악된 압력중심 궤적, 체중이동속도(Wv), 체중이동속도(Wv)에 대한 양발의 균형(Btw), 입각기 시간(St)에 대한 양발의 균형(Bts), 입각기에 대한 양발의 접지력 균형(Bf), 보행패턴과 기준 보행패턴의 차이에 대하여 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N), 입각기 동안의 체중이동속도와 기준 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV) 중에 하나 이상의 정보를 병원 서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)로 전송하는 단계;Step 4: If the gait trainer executes the gait test end menu of the app on the mobile device after performing the gait test for at least 10m, the app on the mobile device displays the center of pressure trajectory, weight transfer speed (Wv), and weight detected during the gait test. On the balance of both feet with respect to movement speed (Wv) (Btw), the balance of both feet against the stance phase time (St) (Bts), the balance of the grip force of both feet against the stance phase (Bf), and the difference between the gait pattern and the reference gait pattern Total CoP error (ECoP) during stance phase, CoP error at touchdown (ECoP t=1 ), CoP error at entry point (ECoP t=N ), weight movement speed during stance phase and weight movement speed of reference gait pattern Transmitting one or more of the error rate (EWv), the stride error rate (ESR), and the stride speed error rate (ESRV) to the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300;

단계 5: 보행훈련자 관리부(310)로 전송된 상기 보행 테스트 정보를 바탕으로 보행훈련자에게 적합한 훈련용 보행 패턴이 설정되어 모바일 기기로 전송되고, 설정된 훈련용 보행 패턴은 훈련용 보행패턴 데이터베이스(313)에 저장되며, 상기 훈련용 보행 패턴은 압력중심 궤적, 체중이동속도(Wv), 보폭, 보폭 속도, 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N), 입각기 동안의 체중이동속도와 기준 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV) 중의 하나 이상을 포함하는 단계;Step 5: Based on the gait test information transmitted to the gait trainer management unit 310, a training gait pattern suitable for a gait trainer is set and transmitted to the mobile device, and the set training gait pattern is a training gait pattern database 313 The training gait pattern is the center of pressure trajectory, weight movement speed (Wv), stride length, stride speed, total CoP error during stance phase (ECoP), CoP error at grounding time (ECoP t=1 ), advance Step including one or more of the CoP error at the time point (ECoP t=N ), the weight movement speed during the stance phase and the weight movement speed error rate (EWv), the stride error rate (ESR), and the stride speed error rate (ESRV) of the reference gait pattern ;

단계 6: 보행 훈련자가 다시 보행 훈련 앱에 로그인하면 병원서버의 보행훈련자 관리부(310)는 로그인 정보를 바탕으로 저장된 훈련용 보행패턴을 모바일 기기(100)의 측정 데이터분석부(110) 및 보행상태 분석부(120)로 전송하여 보행훈련자가 보행 훈련을 실시하도록 하는 단계;를 포함하는 것이 특징인 가정용 보행 재활장치(1000)를 사용하는 방법.Step 6: When the gait trainer logs into the gait training app again, the gait trainer management unit 310 of the hospital server compares the stored training gait pattern based on the login information to the measurement data analysis unit 110 of the mobile device 100 and the gait state The method of using the home gait rehabilitation apparatus 1000, characterized in that it includes; transmitting to the analysis unit 120 so that the gait trainee performs gait training.

본 발명은 보행자의 신발에 설치되는 센서부, 보행자의 모바일 기기, 병원 서버로 구성되어 별도의 트레드밀이나 카메라 장치 등이 불필요하여 구성이 간단하고 저렴하여 가정에서 사용할 수 있고, 또한 보행 보조 장치들을 이용하는 보행자라도 가정에서 보행훈련을 혼자서 할 수 있는 효과가 있다.The present invention is composed of a sensor unit installed on a pedestrian's shoe, a pedestrian's mobile device, and a hospital server, so a separate treadmill or camera device is unnecessary, so the configuration is simple and inexpensive, so it can be used at home, and also uses walking assistance devices. There is an effect that even a pedestrian can do gait training alone at home.

또한 본 발명은 보행 훈련을 하기 전에 보행 훈련자의 보행 능력이나 보행 수준을 의사나 재활 훈련자가 고려하여 훈련용 보행 패턴을 제시함으로써 보행 훈련자가 자신의 수준에 적합한 보행훈련을 수행하여 보행훈련 효과가 향상되는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a training gait pattern in consideration of the gait ability or gait level of the gait trainer before the gait training, and the gait training effect is improved by the gait trainer performing gait training suitable for his/her level. has the effect of being

또한 본 발명은 센서부가 보행자의 발 압력, 양발의 동작 정보 등을 실시간으로 감지하고 모바일 기기가 센서부 신호를 실시간으로 처리하여 모바일 기기를 통해 보행자에게 시각적 또는 청각적 수단으로 알려줌으로써 보행자가 자신의 보행 패턴이나 양발의 보행 균형 상태를 용이하게 파악하고 교정할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, the sensor unit detects the pedestrian's foot pressure, motion information of both feet, etc. in real time, and the mobile device processes the sensor unit signal in real time and informs the pedestrian through the mobile device through visual or auditory means, so that the pedestrian can use his/her own It has the effect of easily grasping and correcting the gait pattern or the gait balance of both feet.

또한 본 발명은 보행자가 단계별로 구분된 보행훈련의 목표를 달성하면 보상을 받는 수단을 제공하거나 보행자가 보행훈련하는 과정에서 시각적 또는 청각적 신호를 제공하여 보행훈련에 대한 관심을 고취하는 가정용 보행 재활장치를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a means of receiving a reward when the pedestrian achieves the goal of gait training divided by stages, or provides a visual or auditory signal in the process of gait training for the pedestrian to inspire interest in gait training for home gait rehabilitation It has the effect of providing a device.

도 1은 선행기술 1의 보행훈련 장치에 관한 도면이다.
도 2는 선행기술 2의 보행훈련 장치에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행의 단계를 설명하기 위한 보행 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 보행 재활장치에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 족저압력 센서부(210)에 관한 도면이다.
도 6은 입각기 동안의 발바닥 압력 분포에 관한 설명도면이다.
도 7은 입각기 동안의 발바닥 압력의 동적변화에 관한 설명도면이다.
도 8은 입각기 동안의 발바닥 압력중심의 궤적에 관한 설명도면이다.
도 9는 본 발명의 가정용 보행 재활장치를 사용하는 과정을 설명하는 순서도이다.
1 is a view related to the gait training apparatus of the prior art 1.
Figure 2 is a view related to the gait training apparatus of the prior art 2.
3 is an exemplary gait for explaining the steps of gait according to an embodiment of the present invention.
4 is a view of a home gait rehabilitation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view of the plantar pressure sensor unit 210 according to an embodiment of the present invention.
Fig. 6 is an explanatory view of the pressure distribution on the sole of the foot during the stance phase.
Fig. 7 is an explanatory view of the dynamic change of plantar pressure during the stance phase.
Fig. 8 is an explanatory view of the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot during the stance phase.
9 is a flowchart illustrating a process of using the home gait rehabilitation apparatus of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be understood that the present invention includes various modifications, various forms, and all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

일반적으로 인간의 몸은 신경학적으로 패턴화된 움직임과 관절 고유의 각도에 따른 움직임을 지속적으로 생산하는데, 전신의 패턴화된 움직임을 연속적으로 나타내는 것이 보행이며, 보행, 즉 걸음걸이(gait)는 오래 전부터 신경계 및 근골격계 질환을 겪는 환자의 병적 보행을 분석하기 위해 연구되어 왔다.In general, the human body continuously produces neurologically patterned movements and movements according to the unique angles of the joints. It has been studied for a long time to analyze the pathological gait of patients suffering from neurological and musculoskeletal disorders.

이를 위해 사람이 이족 보행할 때에 일어나는 해부학적 현상들에 대해 많은 연구가 이루어졌으며, 보행 중인 정상인 또는 환자가 다리를 움직이고 발을 딛는 일련의 보행 단계들을 구분하는 연구들이 이루어졌다.To this end, many studies have been conducted on anatomical phenomena that occur when a person walks on two legs, and studies have been conducted to distinguish a series of gait stages in which a normal person or a patient who is walking moves his or her legs and steps.

도 3에 도시된 바와 같이 정상인의 이족 보행의 한 보행 주기(gait cycle)는 크게 입각기(발이 닿는 기간)와 유각기(발이 떨어지는 기간)로 구분할 수 있고, 입각기는 발이 지면을 지지하는 시기로서 보행주기의 60%를 차지하며, 유각기는 발이 지면에서 떨어져 나아가는 시기로서 보행주기의 40%를 차지한다. 또는 보행 주기는 4 단계의 보행 단계들, 즉 접지기(Heel strike phase) 또는 초기 입각기(stance phase), 중간 입각기(Mid-stance phase), 진출기(Toe-off phase), 유각기(Swing phase)로 구분될 수 있다.As shown in Fig. 3, one gait cycle of bipedal gait of a normal person can be largely divided into a stance phase (the period in which the foot touches) and a swing phase (the period in which the foot falls). It accounts for 60% of the gait cycle, and the swing phase is the time when the foot moves off the ground and accounts for 40% of the gait cycle. Alternatively, the gait cycle consists of four gait phases: Heel strike phase or early stance phase, Mid-stance phase, Toe-off phase, and Swing phase. phase) can be distinguished.

보행을 정량적 또는 정성적으로 분석하기 위한 지표로는 분속 걸음수(cadence), 보행 속도(speed), 활보장(stride length), 보장기(step time), 단하지 지지기(single support), 양하기 지지기(double support), 보폭(step width) 등이 있다.Indices for quantitative or qualitative analysis of gait include cadence, gait speed, stride length, step time, single support, and amount. There is a double support, a step width, and the like.

보행 분석 장치 또는 보행 보조 장치에서 사용자의 보행 단계를 식별하기 위한 기법들로서, 다리, 발목, 팔, 허리, 무릎 등에 모션 센서들을 장착하고, 각 부위에서 검출되는 가속도 값들을 분석하여 보행 단계를 식별하는 방식들이 연구되었다.Techniques for identifying a user's gait stage in a gait analysis device or a gait assist device, which are equipped with motion sensors on a leg, ankle, arm, waist, knee, etc. and analyze acceleration values detected in each part to identify the gait phase methods have been studied.

다른 방식으로는, 사용자가 신발을 신은 채로 올라설 수 있도록 고안된 발모듈의 깔창, 즉 사용자의 발바닥에 접촉하는 깔창에 압력 센서를 장착하는 방식들도 연구되고 있다. 이러한 방식에서 사용자가 보행할 때에 발뒤꿈치 부위, 발바닥 부위 및 엄지 발가락 부위에서 깔창에 가하게 되는 압력에 기초하여, 현재 사용자의 발이 뒤꿈치만 딛고 있는지, 발바닥을 딛고 있는지, 발 앞꿈치만 딛고 있는지 또는 발이 지면에서 떨어져 있는지 파악하고, 그에 따라 보행 단계들을 식별할 수 있다.As another method, methods of mounting a pressure sensor on an insole of a foot module designed to allow a user to stand up while wearing shoes, that is, an insole in contact with the user's sole, are also being studied. In this way, based on the pressure applied to the insole in the heel region, the sole region, and the big toe region when the user walks in this way, whether the user's foot is currently on the heel only, the sole of the foot, only the heel, or the foot is on the ground It is possible to identify the distance from the

본 발명의 가정용 보행 재활장치(1000)는 도 4에 도시된 바와 같이 모바일 기기(100), 센서부(200), 병원 서버(300)를 포함하여 구성되는데, 센서부(200)는 인체 보행에 따른 발바닥 압력을 측정하는 족저압력 센서부(210)와, 보행에 따른 발의 움직임 정보를 측정하는 모션 센서부(220)와, 족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 모바일 기기(100)로 근거리 통신에 의하여 송신하는 측정데이터 송신부(230)를 포함한다.The home gait rehabilitation apparatus 1000 of the present invention is configured to include a mobile device 100, a sensor unit 200, and a hospital server 300 as shown in FIG. 4, and the sensor unit 200 is for human walking. The measured values of the plantar pressure sensor unit 210 for measuring the plantar pressure according to the foot pressure, the motion sensor unit 220 for measuring movement information of the foot according to walking, the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 and a measurement data transmitter 230 for transmitting to the mobile device 100 through short-distance communication.

도 5에 도시된 바와 같이 족저압력 센서부(210)는 신발 밑창이나 신발 깔창에 배치된 복수의 압력 센서들을 포함하여 구성되고, 신발 밑창이나 신발 깔창 전체 면적에 적용될 수 있도록 가로세로 배열된 어레이 형태로 설치되어 사용자 발바닥을 통해 가해지는 압력 크기와 압력 분포를 감지하는 구성이다. 또한, 족저압력 센서부(210)의 각 압력센서에 발 폭 방향(x축)과 발 길이방향(y축)으로 X-Y 좌표정보가 할당되어 추후에 압력중심(COP; Center of Pressure) 연산, 체중이동속도 연산 등에 사용된다.As shown in FIG. 5 , the plantar pressure sensor unit 210 is configured to include a plurality of pressure sensors disposed on the shoe sole or shoe insole, and is arranged horizontally and vertically so as to be applied to the entire area of the shoe sole or shoe insole. It is a configuration that detects the pressure magnitude and pressure distribution applied through the user's sole. In addition, XY coordinate information is allocated to each pressure sensor of the plantar pressure sensor unit 210 in the foot width direction (x-axis) and the foot length direction (y-axis), so that the center of pressure (COP) calculation, weight It is used to calculate movement speed.

그리고 상기 족저압력 센서부(210)를 통해 사용자의 체중을 감지할 수 있고, 보행과정에서 족저압력 센서부(210)의 충격력이나 충격량을 통해 운동량을 연산하는데 사용될 수 있다.In addition, the weight of the user may be sensed through the plantar pressure sensor unit 210 , and may be used to calculate the amount of exercise through the impact force or amount of impact of the plantar pressure sensor unit 210 during walking.

또한, 본 발명의 모션 센서부(220)는 가속도센서, 자이로센서, GPS센서 및 지자기 센서를 포함하고, 가속도센서와 자이로센서는 각각 발의 3축(x,y,z) 움직임에 따른 가속도와 발의 3축(x,y,z) 기울기에 따른 각속도를 측정하는 센서로서, 보행 훈련자의 보폭, 보폭속도, 이동거리 등을 연산하고, 또한 족저압력 센서부(210)와 함께 충격력이나 충격량을 좀 더 구체적으로 연산하는 데 사용된다.In addition, the motion sensor unit 220 of the present invention includes an acceleration sensor, a gyro sensor, a GPS sensor and a geomagnetic sensor, and the acceleration sensor and the gyro sensor are the acceleration and gyro sensors according to the three-axis (x, y, z) movement of the foot, respectively. As a sensor for measuring the angular velocity according to the 3-axis (x, y, z) inclination, it calculates the stride length, stride speed, movement distance, etc. of the walking trainee, and also measures the impact force or amount of impact together with the plantar pressure sensor unit 210 . It is used specifically for calculations.

그리고 GPS센서는 가속도센서와 자이로센서로 연산된 보폭, 보폭속도, 이동거리 등을 실제 이동거리를 기반으로 다시 보정하여 사용자에게 정확한 정보를 제공할 수 있게 된다.In addition, the GPS sensor can provide accurate information to the user by re-correcting the stride length, stride speed, and movement distance calculated by the acceleration sensor and the gyro sensor based on the actual movement distance.

본 발명의 모바일 기기(100)는 기기 자체에 설치된 어플리케이션을 통해 신발(100)의 센서에서 감지된 신호를 연산하여 보행 훈련자에게 다양한 정보를 제공해주는 구성으로 휴대폰, 테블릿, 노트북, 증강 현실 디바이스등과 같은 디바이스이며,The mobile device 100 of the present invention is configured to provide various information to a walking trainee by calculating the signal detected by the sensor of the shoe 100 through an application installed in the device itself, such as a mobile phone, tablet, notebook, augmented reality device, etc. It is a device such as

족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 블루투스나 와이파이와 같은 근거리 통신으로 수신하는 측정데이터 수신부(160);a measurement data receiving unit 160 for receiving the measured values of the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 through short-range communication such as Bluetooth or Wi-Fi;

족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 동기된 시간에 따라 저장하고, 동기화되어 저장된 발바닥 압력 및 발 움직임 정보를 바탕으로 보행 단계별로 발바닥 압력과 발 움직임의 동적 변화를 분석하는 측정 데이터 분석부(110);The measured values of the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 are stored according to the synchronized time, and based on the synchronized and stored plantar pressure and foot movement information, the dynamic change of plantar pressure and foot movement is measured in each step of walking. Measurement data analysis unit 110 to analyze;

상기 측정 데이터 분석부(110)로부터 분석된 발바닥 압력 변화와 발 움직임의 동적 변화에 근거하여 보행 훈련자의 보행 상태를 판단하고, 의사나 재활훈련자가 검증한 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이를 연산하는 보행상태 분석부(120);The gait state of the gait trainer is determined based on the change in plantar pressure and the dynamic change of foot movement analyzed from the measurement data analysis unit 110, and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern verified by the doctor or rehabilitation trainer a gait state analysis unit 120 to calculate;

상기 보행 상태 분석부(120)로부터 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 받아 시각적 또는 청각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주고, 보행자가 보행훈련의 목표를 달성하면 그 결과를 병원서버(300)로 전송하며, 보행자에게 시각적 또는 청각적 신호를 제공하여 보행훈련에 대한 관심을 고취하는 피드백부(130);The gait state analyzer 120 receives information on the gait state of the gait trainer and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern and informs the gait trainer through visual or auditory means, and when the pedestrian achieves the goal of gait training a feedback unit 130 that transmits the result to the hospital server 300 and provides a visual or auditory signal to pedestrians to inspire interest in gait training;

상기 피드백부(130)의 시각적 정보를 출력하는 디스플레이부(140);a display unit 140 for outputting visual information of the feedback unit 130;

상기 피드백부(130)의 청각적 정보를 출력하는 스피커부(150);a speaker unit 150 for outputting auditory information of the feedback unit 130;

상기 측정 데이터 분석부(110), 상기 보행 상태 분석부(120) 및 상기 피드백부(130)의 출력 중 적어도 하나를 병원서버(300)로 유무선 네트워크를 통해 전송하는 유무선 네트워크 통신부(170);를 포함한다.Wired/wireless network communication unit 170 for transmitting at least one of the output of the measurement data analysis unit 110, the walking state analysis unit 120, and the feedback unit 130 to the hospital server 300 through a wired/wireless network; include

본 발명의 병원서버(300)는 상기 모바일 기기(100)로부터 보행 훈련자의 보행 상태, 보행 패턴, 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이, 보행훈련의 목표 달성에 대한 정보를 받아 처리하고 훈련용 보행패턴을 생성하는 보행 훈련자 관리부(310)와,The hospital server 300 of the present invention receives and processes information on the gait state of the gait trainer, the gait pattern, the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and the achievement of the goal of gait training from the mobile device 100, and is used for training And a gait trainer management unit 310 to generate a gait pattern;

보행 훈련자의 인적기록, 치료기록, 보험기록 등을 보관하는 보행 훈련자 데이터 베이스(311)와,A gait trainer database 311 for storing personal records, treatment records, insurance records, etc. of the gait trainer;

나이, 성별, 신장, 체중별로 구분된 정상인의 보행 패턴을 보관하는 기준 보정패턴 데이터베이스(312)와,A reference correction pattern database 312 that stores the gait pattern of a normal person divided by age, sex, height, and weight;

상기 보행 훈련자 관리부(310)에서 생성된 훈련용 보행패턴을 보행 훈련자별로 보관하는 훈련용 보행패턴 데이터 베이스(313)와,A training gait pattern database 313 for storing the training gait patterns generated by the gait trainer management unit 310 for each gait trainee;

모바일 기기(100)로부터 전송된 보행 훈련자의 보행 상태, 보행 패턴, 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이, 보행훈련의 목표 달성에 대한 정보 중 적어나 하나를 보행 훈련자별로 보관하는 보행훈련 데이터베이스(314)와,A gait training database that stores at least one of the information on the gait trainer's gait state, gait pattern, the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and the goal of gait training transmitted from the mobile device 100 for each gait trainer ( 314) and

보행훈련자에게 전달할 음성 메시지나 음악, 규칙적인 소리 중의 적어도 하나를 저장하는 메시지 데이터베이스(315)를 포함한다.It includes a message database 315 for storing at least one of a voice message, music, and regular sound to be delivered to the walking trainee.

다음에 본 발명의 모바일 기기(100)의 측정 데이터 분석부(110)에서 발바닥 압력 변화를 분석하는 것에 대하여 상세히 설명한다.Next, analysis of changes in plantar pressure in the measurement data analysis unit 110 of the mobile device 100 of the present invention will be described in detail.

정상인의 보행 단계는 도 3에 도시한 바와 같이 입각기와 유각기로 구분되고, 입각기는 다시 빠르게 뒤꿈치 충돌이 일어나는 접지기, 중간입각기, 말기입각기, 진출기로 구성되어 있으며, 각 단계에서 족저부에 작용하는 압력은 중심이동에 따라 작용 부위가 달라진다.As shown in FIG. 3, the normal person's gait phase is divided into a stance phase and swing phase, and the stance phase is composed of a folding phase, intermediate stance phase, end stance phase, and advance phase in which heel impact occurs again rapidly. The applied pressure varies depending on the center of gravity movement.

도 6은 입각기 중 발바닥에 작용하는 압력을 나타낸 것으로, 검은색 부분이 발바닥에 작용하는 압력을 나타낸다. 도 5는 뒤꿈치에 압력이 작용하기 시작하는 접지기, 체중이 앞쪽으로 이동되면서 압력이 발바닥 전체에 작용하는 중간 입각기, 반대쪽 발이 입각기가 되면서 압력이 발의 앞 부분에 작용하는 말기 입각기, 압력이 발가락 부근에 작용하는 진출기를 잘 설명하고 있다.6 shows the pressure acting on the sole during the stance phase, and the black part shows the pressure acting on the sole. 5 is a folding stage where pressure starts to act on the heel, an intermediate stance phase in which the pressure is applied to the entire sole as the weight is moved forward, a terminal stance phase in which the pressure is applied to the front part of the foot as the opposite foot becomes a stance phase, and the pressure is toe The exit mechanism acting in the vicinity is well explained.

도 7은 정상인의 입각기 동안의 압력크기 변화를 도시하고 있으며, 뒤꿈치에 압력이 작용하기 시작하는 접지기에 발바닥 압력이 증가하기 시작하고 시간에 대한 기울기가 크며, 압력이 발가락 부근에 작용하는 진출기에는 발바닥 압력이 감소하면서 시간에 대한 기울기도 감소하는 것을 나타낸다.7 shows the change in the pressure magnitude during the stance phase of a normal person, the plantar pressure starts to increase in the folding phase when the pressure starts to act on the heel, the slope with time is large, and the pressure is in the advanced phase when the toe is applied. indicates that the slope with respect to time also decreases as the plantar pressure decreases.

발바닥 압력 측정시, 복수의 센서가 설치된 신발을 신고 보행자가 보행을 시작하면, 족저압력 센서부(210)는 해당 발바닥의 압력을 측정하고, 측정된 발바닥 각 부분의 압력 측정값은 측정데이터 송신부(230)에 압력측정 데이터로 전달되고, 압력측정 데이터는 이를 무선 신호로 만들어 모바일 기기(100)의 측정데이터 수신부(160)로 전송한다. 여기서 측정데이터 송수신은 근거리 통신방법으로 블루투스, 지그비, 와이파이 등이 사용된다.When a foot pressure is measured, when a pedestrian starts walking while wearing shoes with a plurality of sensors installed, the plantar pressure sensor unit 210 measures the pressure of the corresponding sole, and the measured pressure measurement value of each part of the sole is transmitted to the measurement data transmitter ( 230), and the pressure measurement data is transmitted to the measurement data receiver 160 of the mobile device 100 by making it a wireless signal. Here, for transmitting and receiving measurement data, Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi, etc. are used as short-range communication methods.

측정데이터 수신부(160)로 족저압력 센서부(210)로부터 수신된 발 압력 측정데이터를 측정데이터 분석부(110)로 전달한다.The measurement data receiving unit 160 transmits the foot pressure measurement data received from the plantar pressure sensor unit 210 to the measurement data analysis unit 110 .

본 발명의 측정 데이터 분석부(110)는 수신한 발 압력 측정 데이터로부터 발바닥이 지면과 밀착되어 중심이 이동되는 입각기에 해당하는 발바닥 압력만을 추출한다. 여기서 수신한 발 압력 측정데이터에는 각각의 센서를 구분하는 센서 위치 및 면적정보와 해당 센서를 이용하여 측정한 압력 데이터가 매핑되어 있다.The measurement data analysis unit 110 of the present invention extracts only the sole pressure corresponding to the stance period in which the center of the foot is in close contact with the ground from the received foot pressure measurement data. In the foot pressure measurement data received here, sensor location and area information that distinguishes each sensor and pressure data measured using the corresponding sensor are mapped.

만일 정상인이라면 측정 데이터 분석부(110)는 접지기를 발 뒷꿈치 부위의 압력 증가와 기울기 증가로 판단하고, 진출기를 발가락 부근의 압력 감소와 기울기 감소로 판별하여 입각기에 해당하는 발바닥 압력만을 추출할 수 있다.If it is a normal person, the measurement data analysis unit 110 determines the folding phase as an increase in pressure and an increase in inclination of the heel region, and determines the advance phase as a decrease in pressure and a decrease in inclination near the toes, and extracts only the plantar pressure corresponding to the stance phase. .

그러나 보행 장애가 있는 보행자의 경우에는 발바닥 측면이나 발가락 부위가 먼저 지면과 접촉할 수 있으므로, 본 발명은 매 샘플링 단계마다 족저압력 센서부(210)의 발바닥 전체 센서값을 측정하고, 측정 데이터 분석부(110)는 수신한 발 압력 측정 데이터 중에서 압력이 일정기간동안 증가하면서 압력 변화, 즉 시간에 대한 기울기 증가가 가장 큰 구간을 접지기로 판단한다.However, in the case of a pedestrian with a walking disorder, since the side of the sole or the toe region may first contact the ground, the present invention measures the total sensor value of the plantar pressure sensor unit 210 at every sampling step, and the measurement data analysis unit ( 110) determines a section in which the pressure change, that is, the slope increase with respect to time, is the largest as the pressure increases for a certain period of time among the received foot pressure measurement data as the grounding unit.

또한 보행 장애가 있는 보행자의 경우에는 발바닥 측면이나 뒷꿈치 부위로 지면을 밀면서 발을 지면과 분리할 수 있으므로, 본 발명은 수신한 발 압력 측정 데이터 중에서 압력이 일정기간동안 감소하면서 압력 변화, 즉 시간에 대한 기울기 감소가 가장 큰 구간을 진출기로 판단한다.In addition, in the case of a pedestrian with a walking disorder, since the foot can be separated from the ground while pushing the ground with the side of the sole or the heel region, the present invention relates to the pressure change, that is, the time The section with the largest slope decrease is judged as the advance stage.

이때 측정 데이터 분석부(110)는 접지기 구간으로부터 접지기가 시작된 시점을 파악할 수 있고, 또한 발바닥에서 접지가 시작된 위치도 각 압력센서의 위치 정보로부터 파악할 수 있다.At this time, the measurement data analysis unit 110 may determine the time when the folding machine started from the grounding machine section, and also the location where the grounding started at the sole of the foot may be determined from the position information of each pressure sensor.

마찬가지로, 진출기의 마지막 시점도 진출기 구간의 마지막 시점으로부터 파악할 수 있고, 또한 발바닥에서 이탈이 시작된 위치도 각 압력센서의 위치 정보로부터 파악할 수 있다.Similarly, the last time point of the advance stage can also be grasped from the last time point of the advance stage section, and the position where the departure started from the sole can also be grasped from the position information of each pressure sensor.

또한 본 발명은 접지기의 접지시점, 진출기의 진출시점을 센서부의 모션센서부(220)가 측정한 지면과 수직한 Z방향 가속도, 속도, 충격력을 더 고려하고, X축과 Y축의 회전각속도, 회전속도를 더 고려하여 파악할 수 있다.In addition, the present invention further considers the Z-direction acceleration, speed, and impact force perpendicular to the ground measured by the motion sensor unit 220 of the sensor unit for the grounding point of the folding machine and the advancing point of the outgoing machine, and the rotational angular velocity of the X and Y axes, It can be determined by considering the rotational speed further.

그리고 목발, 보행기(워커), 바퀴가 달린 보행기, 탁자형 보행기 등과 같은 보행 보조 장치들을 이용하는 보행자도 보행 패턴이 정상인과 달라서 입각기의 접지기나 진출기의 발바닥 위치가 정상인과 차이가 있는데, 이런 경우에도 본 발명은 위에서 설명한 바와 같이 입각기의 접지기나 진출기의 발바닥 위치나 시점을 파악할 수 있다.In addition, pedestrians using walking aids such as crutches, walkers, wheeled walkers, table walkers, etc. have different walking patterns from normal people, so the position of the soles of the foot in the folding phase or advance phase is different from that of a normal person, in this case Even in the present invention, as described above, it is possible to grasp the position or viewpoint of the sole of the grounding phase of the stance phase or the forward phase.

따라서, 본 발명은 정상인만이 아니라 보행이 비정상적인 보행자도 보행 상태나 보행 패턴을 용이하게 파악할 수 있다.Therefore, according to the present invention, not only normal people but also pedestrians with abnormal gait can easily grasp the gait state or gait pattern.

측정 데이터 분석부(110)는 도 6, 7과 같이 입각기 동안의 압력분포, 동적 압력 변동을 파악할 뿐만이 아니라 아래 수식을 이용하여 입각기 동안의 압력중심(COP; Center of Pressure)을 파악할 수 있다.The measurement data analysis unit 110 not only grasps the pressure distribution and dynamic pressure fluctuations during the stance phase as shown in FIGS. 6 and 7 , but also can determine the center of pressure (COP) during the stance phase using the following equation .

Figure 112020132924603-pat00001
(수식 1)
Figure 112020132924603-pat00001
(Formula 1)

Figure 112020132924603-pat00002
(수식 2)
Figure 112020132924603-pat00002
(Equation 2)

여기서 n은 압력센서 총 개수이고, Xi 및 Yi는 i번 압력센서의 X축 및 Y축 위치이며, Pi는 i번 압력센서의 압력측정값이고, COPx 는 X축 방향 압력중심이고, COPy는 Y방향 압력중심이다.where n is the total number of pressure sensors, X i and Y i are the X-axis and Y-axis positions of the i-th pressure sensor, Pi is the pressure measurement value of the i-th pressure sensor, COP x is the center of pressure in the X-axis direction, COP y is the Y-direction center of pressure.

본 발명의 측정 데이터 분석부(110)는 위 수식을 이용하여 매 샘플링마다 COPx 및 COPy을 연산할 수 있으므로 도 8과 같은 입각기 동안의 발바닥 압력중심의 궤적을 구할 수 있다.Since the measurement data analysis unit 110 of the present invention can calculate COP x and COP y for every sampling using the above equation, it is possible to obtain the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot during the stance period as shown in FIG. 8 .

도 8에 의하면 보행자마다 발바닥 압력중심의 궤적이 상이한데, 보행자 1, 2의 경우에는 진출기에 체중이 두 번째 발가락에 주로 가해지는 반면에 보행자 3은 진출기에 체중이 첫 번째 발가락에 주로 가해지는 차이가 있는 것을 알 수 있다.According to FIG. 8 , the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot is different for each pedestrian. In the case of pedestrians 1 and 2, the weight is mainly applied to the second toe in the advancing phase, whereas in pedestrian 3, the weight is mainly applied to the first toe in the advancing phase. It can be seen that there is

이와 같이 발바닥 압력중심의 궤적에 의해 보행자가 접지기나 진출기에 발바닥이 지면과 접촉한 위치를 파악할 수 있고, 입각기 동안에 발바닥의 어느 부위에 주로 체중을 집중하였는지 용이하게 파악할 수 있어, 보행자마다 다른 보행 패턴을 용이하게 알 수 있다.In this way, by the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot, it is possible to grasp the position of the foot of the foot in contact with the ground during the grounding phase or the advance phase, and it is possible to easily grasp which part of the sole of the foot mainly concentrates the weight on during the stance phase, so that each pedestrian has a different gait. The pattern can be easily recognized.

만일 발바닥 압력중심의 궤적을 양발에 대하여 파악하여 대비하면 양발의 보행 균형의 정도를 파악할 수도 있다.If the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot is identified and prepared for both feet, the degree of gait balance of both feet can be grasped.

또한 본 발명의 측정 데이터 분석부(110)는 입각기 동안의 체중이동속도를 아래 수식에 의하여 연산할 수 있다.In addition, the measurement data analysis unit 110 of the present invention may calculate the weight movement speed during the stance phase by the following equation.

Wv=(진출CoPy - 접지CoPy)/St (수식 3)Wv=(Outgoing CoPy - Ground CoPy)/St (Equation 3)

여기서 Wv는 체중이동속도, 진출CoPy는 진출시점의 Y방향 압력중심, 접지CoPy는 접지시점의 Y방향 압력중심, St는 진출시점과 접지시점의 시간간격, 즉 입각기 시간이다.Here, Wv is the weight movement speed, advancing CoPy is the Y-direction center of pressure at the time of advancing, grounding CoPy is the Y-direction center of pressure at the time of touchdown, and St is the time interval between advancing and touching, that is, stance period.

또한 본 발명의 측정 데이터 분석부(110)는 매 샘플링 시간마다 압력센서가 감지한 압력값을 각 압력센서의 면적으로 곱하여 합산하여 아래 수식과 같이 매 샘플링 시간마다의 발의 접지력(Ft)을 산출할 수 있다.In addition, the measurement data analysis unit 110 of the present invention multiplies the pressure value sensed by the pressure sensor at every sampling time by the area of each pressure sensor and sums them up to calculate the grip force (F t ) of the foot at every sampling time as shown in the following equation can do.

Figure 112020132924603-pat00003
(수식 4)
Figure 112020132924603-pat00003
(Equation 4)

여기서 n은 압력센서 총 개수이고, Pi는 i번 압력센서의 압력측정값이고 Ai는 i번 압력센서의 면적이다.Here, n is the total number of pressure sensors, P i is the pressure measurement value of the i-th pressure sensor, and A i is the area of the i-th pressure sensor.

또한 본 발명의 측정 데이터 분석부(110)는 매 샘플링 시간마다의 발의 접지력(Ft)을 입각기 시간동안 합산하여 아래 수식과 같이 보행자가 입각기 동안 발생한 총 접지력(F)을 산출할 수 있다.In addition, the measurement data analysis unit 110 of the present invention may calculate the total traction force (F) generated during the stance period of the pedestrian as shown in the following equation by summing the traction force (F t ) of the foot for every sampling time during the stance period. .

Figure 112020132924603-pat00004
(수식 5)
Figure 112020132924603-pat00004
(Equation 5)

여기서 t는 샘플링 개수이고, N은 입각기동안의 총 샘플링 개수이고, Ft는 t번째 샘플링의 접지력이다.where t is the number of samples, N is the total number of samples during the stance period, and F t is the grip force of the t-th sampling.

본 발명의 측정 데이터 분석부(110)에서 연산된 모든 수치들은 보행 분석부(120) 및 병원서버(300)로 전달된다.All numerical values calculated by the measurement data analysis unit 110 of the present invention are transmitted to the gait analysis unit 120 and the hospital server 300 .

또한 본 발명의 측정 데이터 분석부(110)는 모션 센서부(220)의 속도, 가속도, GPS측정값 등으로부터 보행자의 보폭(한걸음의 거리 ;stride), 보폭속도(한걸음 당 속도), 컨덴스(1분당 보행속도), 이동거리를 연산하여 보행 분석부(120) 및 병원서버(300)로 전달한다.In addition, the measured data analysis unit 110 of the present invention receives the speed, acceleration, GPS measurement value, etc. of the motion sensor unit 220, and the pedestrian's stride length (distance of one step; stride), stride speed (speed per step), condense ( walking speed per minute) and moving distance are calculated and transmitted to the gait analysis unit 120 and the hospital server 300 .

다음에는 본 발명의 모바일 기기(100)의 보행상태 분석부(120)에서 측정 데이터 분석부(110)의 연산값을 이용하여 보행상태나 보행 패턴을 분석하는 것에 대하여 상세히 설명한다.Next, the analysis of the gait state or the gait pattern by the gait state analyzer 120 of the mobile device 100 of the present invention using the calculation value of the measured data analyzer 110 will be described in detail.

본 발명의 보행상태 분석부(120)는 체중이동속도(Wv)를 오른발과 왼발에 대하여 각각 구하여 양발의 균형여부를 시간측면에서 파악할 수 있다.The walking state analysis unit 120 of the present invention may obtain the weight movement speed (Wv) for the right foot and the left foot, respectively, and determine whether both feet are balanced in terms of time.

Btw = 1 - (왼발 Wv/오른발 Wv) (수식 6)Btw = 1 - (Left Wv/Right Wv) (Equation 6)

여기서 수식 6은 양발 중에 오른발이 정상 보행상태에 근접하다는 가정하에 작성된 것으로, 체중이동속도(Wv)에 대한 양발의 균형(Btw)은 0에 근접할수록 양발의 균형이 고르게 유지되는 것이다.Here, Equation 6 is written on the assumption that the right foot is close to the normal gait state among both feet, and the balance of both feet (Btw) with respect to the weight movement speed (Wv) approaches 0, the more evenly the balance of both feet is maintained.

또는 본 발명은 진출시점과 접지시점의 시간간격인 입각기 시간(St)을 오른발과 왼발에 대하여 각각 구하여 양발의 균형여부를 시간측면에서 파악할 수 있다.Alternatively, according to the present invention, the standing period time (St), which is a time interval between the advancing time and the grounding time, is obtained for the right foot and the left foot, respectively, so that the balance of both feet can be grasped in terms of time.

Bts = 1 - (왼발 St/오른발 St) (수식 7)Bts = 1 - (Left Foot St/Right Foot St) (Equation 7)

여기서 수식 7은 양발 중에 오른발이 정상 보행상태에 근접하다는 가정하에 작성된 것으로, 입각기 시간(St)에 대한 양발의 균형(Bts)은 0에 근접할수록 양발의 균형이 고르게 유지되는 것이다.Here, Equation 7 is written on the assumption that the right foot is close to the normal gait state among both feet, and the balance of both feet (Bts) with respect to the stance period time (St) approaches 0, the more evenly the balance of both feet is maintained.

또한 본 발명은 보행자가 입각기 동안 발생한 총 접지력(F)을 오른발과 왼발에 대하여 각각 구하여 양발의 균형여부를 접지력 측면에서 파악할 수 있다.In addition, in the present invention, the total traction force (F) generated during the stance phase of the pedestrian can be obtained for the right foot and the left foot, respectively, so that the balance of both feet can be grasped in terms of traction force.

Bf = 1 - (왼발 F/오른발 F) (수식 8)Bf = 1 - (Left F/R Right F) (Equation 8)

여기서 수식 8은 양발 중에 오른발이 정상 보행상태에 근접하다는 가정하에 작성된 것으로, 입각기에 대한 양발의 접지력 균형(Bf)은 0에 근접할수록 양발의 균형이 고르게 유지되는 것이다.Here, Equation 8 is written on the assumption that the right foot is close to the normal gait state among both feet.

또한 본 발명의 보행상태 분석부(120)는 병원서버(300)로부터 추후 설명할 기준 보행패턴이나 훈련 보행패턴 데이터를 전달받아 센서부(200) 및 측정데이터 분석부(110)에서 파악한 보행 훈련자의 보행패턴 데이터와 대비하여 보행자의 보행 훈련 달성도나 보행 수준을 보행 주기별로 파악한다.In addition, the gait state analysis unit 120 of the present invention receives the reference gait pattern or training gait pattern data to be described later from the hospital server 300 , and the sensor unit 200 and the measurement data analysis unit 110 of the gait trainer In comparison with the gait pattern data, the level of achievement or gait level of pedestrians is identified for each gait cycle.

먼저, 본 발명의 보행상태 분석부(120)는 측정데이터 분석부(110)에서 파악한 압력중심과 기준/훈련 보행패턴의 압력중심과의 오차값을 각 샘플링 단계별로 다음 수식을 이용하여 산출한다.First, the walking state analysis unit 120 of the present invention calculates the error value between the center of pressure determined by the measurement data analysis unit 110 and the center of pressure of the reference/training gait pattern by using the following equation for each sampling step.

ECoPx = TCoPx - CoPx (수식 9)ECoPx = TCoPx - CoPx (Equation 9)

ECoPy = TCoPy - CoPy (수식 10)ECoPy = TCoPy - CoPy (Equation 10)

Figure 112020132924603-pat00005
(수식 11)
Figure 112020132924603-pat00005
(Equation 11)

Figure 112020132924603-pat00006
(수식 12)
Figure 112020132924603-pat00006
(Equation 12)

여기서 ECoPx는 t샘플링 시간에 X방향 CoP 오차, ECoPy는 t샘플링 시간에 Y방향 CoP 오차, ECoPt는 t샘플링 시간에 X방향 CoP 오차와 Y방향 CoP 오차의 벡터합, ECoP는 입각기 동안의 CoP 총오차, N은 총 샘플링수, TCoPx는 t샘플링 시간에 X방향 훈련/기준 CoP, TCoPy는 t샘플링 시간에 Y방향 훈련/기준 CoP, CoPx는 t샘플링 시간에 X방향 CoP, CoPy는 t샘플링 시간에 Y방향 CoP이다.where ECoPx is the X-direction CoP error at t sampling time, ECoPy is the Y-direction CoP error at t sampling time, ECoPt is the vector sum of the X-direction CoP error and the Y-direction CoP error at t sampling time, and ECoP is the total CoP error during the stance period. Error, N is the total number of samples, TCoPx is X-direction training/reference CoP at t sampling time, TCoPy is Y-direction training/reference CoP at t sampling time, CoPx is X-direction CoP at t sampling time, CoPy at t sampling time Y-direction CoP.

본 발명에서 입각기 동안의 CoP 총오차인 ECoP는 적을수록 보행훈련자의 압력중심 궤적이 훈련 보행패턴의 압력중심 궤적과 일치하는 것이다.In the present invention, the smaller the ECoP, which is the total error of CoP during the stance phase, in the present invention, the trajectory of the center of pressure of the gait trainee coincides with the trajectory of the center of pressure of the training gait pattern.

다음에 보행상태 분석부(120)는 접지시점의 CoP 오차를 산출하는데, 이는 수식 11에서 t=1인 경우의 ECoPt=1 수치이다.Next, the walking state analysis unit 120 calculates the CoP error at the grounding point, which is the ECoP t=1 value when t=1 in Equation 11.

다음에 보행상태 분석부(120)는 진출시점의 CoP 오차를 산출하는데, 이는 수식 11에서 t=N인 경우의 ECoPt=N 수치이다.Next, the walking state analysis unit 120 calculates the CoP error at the time of entry, which is the ECoP t=N value when t=N in Equation 11.

ECoPt=1 수치 및 ECoPt=N 수치는 모두 수치가 작을수록 훈련 보행패턴의 접지위치 및 진출위치와 일치하는 것이다.Both the ECoP t=1 value and the ECoP t=N value coincide with the grounding and advancing positions of the training gait pattern as the values are smaller.

또한 본 발명의 보행상태 분석부(120)는 수식 3에서 산출한 입각기 동안의 체중이동속도와 훈련 보행패턴의 체중이동속도 오차를 아래 수식에 의하여 연산할 수 있다.In addition, the walking state analysis unit 120 of the present invention may calculate the weight movement speed during the stance phase calculated in Equation 3 and the weight movement speed error of the training gait pattern by the following equation.

EWv = 1 - (Wv/TWv) (수식 13)EWv = 1 - (Wv/TWv) (Equation 13)

여기서 Wv는 보행훈련자의 체중이동속도, TWv는 훈련 보행패턴의 체중이동속도, EWv는 입각기 동안의 체중이동속도와 훈련 보행패턴의 체중이동속도 오차율이다.Here, Wv is the weight movement speed of the gait trainer, TWv is the weight movement speed of the training gait pattern, and EWv is the weight movement speed during the stance phase and the weight movement speed error rate of the training gait pattern.

또한 본 발명의 보행상태 분석부(120)는 보행훈련자의 보폭, 보폭속도를 훈련 보행패턴의 보폭, 보폭속도와 대비하여 오차를 아래 수식에 의하여 연산할 수 있다.In addition, the walking state analysis unit 120 of the present invention can calculate the error by comparing the stride length and stride speed of the gait trainee with the stride length and stride speed of the training gait pattern by the following equation.

ESR = 1 - (SR/TSR) (수식 14)ESR = 1 - (SR/TSR) (Equation 14)

ESRV = 1 - (SRV/TSRV) (수식 15)ESRV = 1 - (SRV/TSRV) (Equation 15)

여기서 SR는 보행훈련자의 보폭이고, TSR는 훈련 보행패턴의 보폭이ESR은 보폭 오차율, SRV는 보행훈련자의 보폭 속도이고, TSRV는 훈련 보행패턴의 보폭 속도이며, ESRV은 보폭속도 오차율이다.where SR is the stride length of the gait trainer, TSR is the stride length of the training gait pattern, ESR is the stride error rate, SRV is the stride velocity of the gait trainer, TSRV is the stride velocity of the training gait pattern, and ESRV is the stride velocity error rate.

또한 본 발명의 보행상태 분석부(120)는 보행 사이클별로 파악된 보행훈련자의 모든 보행 상태 정보를 피드백부(130) 및 병원서버(300)로 전달한다.In addition, the gait state analysis unit 120 of the present invention transmits all gait state information of the gait trainer identified for each gait cycle to the feedback unit 130 and the hospital server 300 .

다음에는 본 발명의 피드백부(130)에 대하여 상세히 설명한다.Next, the feedback unit 130 of the present invention will be described in detail.

피드백부(130)는 상기 보행 상태 분석부(120)로부터 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 받아 시각적 또는 청각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주고, 보행자가 단계별로 구분된 보행훈련의 목표를 달성하면 그 결과를 병원서버(300)로 전송하며, 보행자가 보행훈련하는 과정에서 보행자가 선호하는 시각적 또는 청각적 신호를 제공하여 보행훈련에 대한 관심을 고취한다.The feedback unit 130 receives information about the gait state of the gait trainer and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern from the gait state analyzer 120 and informs the gait trainer through visual or auditory means, When the goal of gait training divided by

또한 본 발명의 피드백부(130)의 모든 정보가 병원서버(300)로 전달된다.In addition, all information of the feedback unit 130 of the present invention is transmitted to the hospital server (300).

먼저 피드백부(130)가 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 받아 시각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주는 것을 설명한다.First, it will be described that the feedback unit 130 receives information on the gait trainer's gait state and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern and informs the gait trainer through visual means.

본 발명의 피드백부(130)는 디스플레이부(140)에 체중이동속도(Wv)에 대한 양발의 균형(Btw), 입각기 시간(St)에 대한 양발의 균형(Bts), 입각기에 대한 양발의 접지력 균형(Bf)을 표시하여 보행 훈련자의 양발 보행 균형을 체중이동속도, 입각기 시간, 양발 접지력 측면에서 다각적으로 피드백한다. 이를 통하여 보행훈련자는 양발 중에 어느 발에 더 힘이 들어가는지 또는 어느 발이 더 느린지를 정량적으로 인지하여 양발의 접지력이나 이동시간을 일치하도록 노력할 수 있고, 또한 보행 훈련자의 보행패턴을 정량적으로 평가할 수 있어 의사나 재활훈련자가 보행훈련자의 보행 수준을 평가하기 용이하다.The feedback unit 130 of the present invention displays on the display unit 140 the balance (Btw) of both feet with respect to the weight movement speed (Wv), the balance of both feet with respect to the stance time (St) (Bts), and the balance of the feet with respect to the stance period (St). By displaying the traction balance (Bf), the gait trainer's two-leg gait balance is fed back in a variety of ways in terms of weight movement speed, stance period, and traction with both feet. Through this, the gait trainer can quantitatively recognize which foot has more force or which foot is slower among both feet, so that the traction force or movement time of both feet can be matched, and the gait pattern of the gait trainer can be quantitatively evaluated. It is easy for doctors or rehabilitation trainers to evaluate the gait level of gait trainers.

또한, 피드백부(130)는 디스플레이부(140)에 보행 상태 분석부(120)로부터 입각기 동안의 압력중심 궤적을 표시하고, 동시에 보행 훈련자의 보행패턴과 훈련 보행패턴의 차이에 대하여 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N)를 통해 보행훈련자의 보행패턴을 발바닥의 동적 압력 관점에서 피드백한다. 이를 통하여 보행훈련자는 자신의 보행이 보행 단계중에 어느 단계에서 문제가 있는지 시각적으로 확인할 수 있고 또한 보행 훈련자의 보행패턴을 정량적으로 평가할 수 있어 의사나 재활훈련자가 보행훈련자의 보행 수준을 평가하기 용이하다.In addition, the feedback unit 130 displays the trajectory of the center of pressure during the stance phase from the gait state analysis unit 120 on the display unit 140, and at the same time, for the difference between the gait pattern of the gait trainer and the training gait pattern, during the stance phase Through the CoP total error (ECoP), the CoP error at the grounding point (ECoP t=1 ), and the CoP error at the entry point (ECoP t=N ), the gait pattern of the gait trainer is fed back from the viewpoint of the dynamic pressure of the sole. Through this, the gait trainer can visually confirm whether his gait has a problem during the gait phase, and also quantitatively evaluate the gait pattern of the gait trainer, making it easy for doctors or rehabilitation trainers to evaluate the gait level of the gait trainer. .

또한, 피드백부(130)는 디스플레이부(140)에 입각기 동안의 체중이동속도와 훈련 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV)을 표시하므로, 보행 훈련자가 자신의 보행 속도나 보폭 오차를 정량적으로 용이하게 파악하여 보행 속도나 보폭을 개선할 수 있고, 또한 의사나 재활훈련자도 보행훈련자의 보행 수준을 정량적으로 평가하기 용이하다.In addition, the feedback unit 130 displays the weight movement speed error rate (EWv), the stride error rate (ESR), and the stride speed error rate (ESRV) of the weight movement speed during the stance phase and the training gait pattern on the display unit 140, A gait trainer can quantitatively and easily grasp his gait speed or stride error to improve gait speed or stride length, and it is also easy for a doctor or rehabilitation trainer to quantitatively evaluate the gait level of a gait trainer.

이와 같이 피드백부(130)가 상기 보행 상태 분석부(120)로부터 보행 훈련자의 양발 보행 균형수준, 동적 압력상태 및 보행속도 관점에서 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 정량적으로 수치화할 수 있으므로, 이를 근거로 의사나 재활치료사가 보행 훈련자의 훈련 보행패턴을 달성한 수준이나 레벨을 용이하게 파악하여 보행 훈련수준이나 레벨을 수정하기가 용이하다.In this way, the feedback unit 130 quantitatively quantifies information on the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern from the gait state analysis unit 120 in terms of the gait balance level, dynamic pressure state, and gait speed of the walking trainee. Therefore, it is easy to correct the level or level of gait training by easily identifying the level or level at which the doctor or rehabilitation therapist has achieved the training gait pattern of the gait trainer based on this.

또한, 피드백부(130)는 보행 훈련자의 훈련수준에 대한 정량적 수치 정보를 숫자나 문자로 표시할 뿐만 아니라, 각 항목의 오차 수치나 오차율 수치를 단계별로 구분하여 표시할 수 있다.In addition, the feedback unit 130 may display quantitative numerical information on the training level of the walking trainee in numbers or letters, as well as display the error value or error rate value of each item by step.

예를 들어, 각 항목의 오차 수치나 오차율 수치를 “상중하”3단계로 표시하고 오차 수치나 오차율 수치가 가장 적은 “상”단계를 달성하면 칭찬 문구나 격려 문구나 이모티콘을 표시하고, 그 결과를 병원서버(300)로 통지할 수 있다.For example, the error value or error rate value of each item is displayed in three levels of “high, medium, low,” and when the “high” level with the smallest error or error rate is achieved, a compliment or encouragement phrase or emoticon is displayed, and the result is displayed. It may notify the hospital server 300 .

또한 피드백부(130)는 보행훈련 결과의 각 항목을 양발 보행 균형수준, 동적 압력상태 및 보행속도 관점으로 그룹화하여 각 그룹의 수준을 “상중하”와 같이 단계별로 구분하여 표시할 수 있다.In addition, the feedback unit 130 may group each item of the gait training result into two-leg gait balance level, dynamic pressure state, and gait speed point of view, and display the level of each group by dividing it into stages such as “upper, middle and lower”.

다음에 피드백부(130)가 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 받아 청각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주는 것을 설명한다.Next, it will be described that the feedback unit 130 receives information about the gait state of the gait trainer and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and informs the gait trainer through auditory means.

피드백부(130)가 보행 훈련자의 훈련수준에 대한 정량적 수치 정보를 음성으로 통지할 수 있으나, 음성으로 많은 정보를 보행훈련 중에 통지하기 곤란하고 비효율적이므로 피드백부(130)는 보행 훈련자의 정량적 수치 정보 중에 가장 오차나 오차율이 큰 항목을 교정하도록 해당 항목에 대한 교정을 유도하는 청각적 메시지를 발생하고 이를 모바일 기기의 스피커부(150)로 출력할 수 있다.The feedback unit 130 may notify the quantitative numerical information on the training level of the gait trainer by voice, but since it is difficult and inefficient to notify a lot of information by voice during gait training, the feedback unit 130 provides quantitative numerical information of the gait trainer In order to correct the item with the largest error or error rate among them, an audible message for inducing correction of the item may be generated and outputted to the speaker unit 150 of the mobile device.

본 발명에서 청각적 메시지의 출력은 이어폰, 헤드폰, 골전도 이어폰 등과 같은 다른 출력수단으로도 출력될 수 있다.In the present invention, the output of the auditory message may be output to other output means such as earphones, headphones, bone conduction earphones, and the like.

다시 설명하면, 피드백부(130)가 병원서버(300)로 통지한 훈련 정보를 의사나 재활훈련자가 확인한 후 가장 오차나 오차율이 큰 항목을 교정하기에 적합한 메시지를 음성으로 직접 녹음하거나 이미 녹음된 적합한 메시지를 다시 피드백부(130)로 전달한다. 이후에 피드백부(130)는 보행 훈련자의 보행 패턴, 즉 보행사이클이나 보행속도나 보폭속도에 맞춰 메시지를 일정 주기로 반복 발생하여 보행 훈련자가 보행 훈련시에 메시지를 듣고 따라 하도록 유도할 수 있다.In other words, after a doctor or a rehabilitation trainee confirms the training information notified by the feedback unit 130 to the hospital server 300, a message suitable for correcting the item with the largest error or error rate is directly recorded by voice or already recorded. A suitable message is transmitted back to the feedback unit 130 . Thereafter, the feedback unit 130 may repeatedly generate a message at a certain period in accordance with the walking pattern of the gait trainer, that is, the gait cycle, gait speed, or stride speed to induce the gait trainee to listen to and follow the message during gait training.

예를 들어, 보행 훈련자가 보행훈련을 실시하면 매 보행 사이클마다 피드백부(130)가 훈련 결과를 단계별로 구분하여 표시하여 보행 훈련자에게 알려주는데, 피드백부(130)가 오른발 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1)가 가장 나쁘다고 표시하면, 그 결과가 병원서버(300)로 통지되어 보행훈련 데이터베이스에 저장된다.For example, when a gait trainer performs gait training, the feedback unit 130 classifies and displays the training results in stages for every gait cycle and notifies the gait trainer, and the feedback unit 130 displays the CoP error ( If ECoP t = 1 ) is indicated as the worst, the result is notified to the hospital server 300 and stored in the gait training database.

의사나 재활훈련자는 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)로 보행훈련 데이터베이스에 저장된 일정 기간동안의 훈련 결과를 분석하고 보행훈련자의 오른발 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1)가 개선이 요구된다고 판단되면, 의사나 재활훈련자는 보행 훈련자가 오른발의 뒷발을 먼저 지면에 접촉하게 유도하기 위하여 “뒷발”“뒷꿈치”와 같은 음성 메시지를 녹음하거나 이미 저장된 메시지 데이터베이스에서 선택하여 모바일기기의 피드백부(130)로 전송한다.A doctor or a rehabilitation trainer analyzes the training results for a certain period stored in the gait training database with the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300, and the CoP error (ECoP t = 1 ) at the time of grounding of the gait trainer's right foot is improved. If deemed necessary, the doctor or rehabilitation trainer records voice messages such as “rear foot” or “heel” in order to induce the gait trainee to first contact the rear foot of the right foot with the ground, or selects from a previously stored message database and selects the feedback unit of the mobile device. (130).

또는 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)가 피드백부(130)의 훈련 결과를 자동으로 분석하여 개선이 요구되는 항목에 대해 음성 메시지를 이미 녹음된 메시지 데이터에서 선택하여 모바일기기의 피드백부(130)로 전송할 수 있다.Alternatively, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 automatically analyzes the training result of the feedback unit 130 and selects a voice message for the item requiring improvement from the already recorded message data, and the feedback unit of the mobile device It can be transmitted to (130).

모바일 기기의 피드백부(130)는 병원서버(300)에서 전송된 음성 메시지를 저장하고, 이를 보행 훈련자의 보행사이클이나 보행속도나 보폭속도에 맞춰 주기적으로 발생시킨다. 보행 훈련자는 주기적으로 발생하는 “뒷발”“뒷꿈치”와 같은 음성 메시지에 맞춰서 보행을 하는 동시에 음성 메시지를 따라 오른발의 뒷발 또는 뒷꿈치를 먼저 지면과 접촉하도록 노력한다.The feedback unit 130 of the mobile device stores the voice message transmitted from the hospital server 300 and periodically generates it according to the walking cycle, walking speed, or stride speed of the walking trainee. The gait trainee walks according to the periodically occurring voice messages such as “rear foot” and “heel”, while at the same time following the voice message, try to first contact the rear foot or heel of the right foot with the ground.

이때 필요하다면 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)는 보행 훈련자에게 오른발 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1) 개선이 필요하여 음성 메시지를 전송한다는 별도의 안내 메시지를 모바일 기기로 전송하여 디스플레이부(140)로 표시할 수 있다.At this time, if necessary, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 transmits a separate guide message to the mobile device stating that the gait trainer needs to improve the CoP error (ECoP t = 1 ) at the grounding point of the right foot, so that a voice message is transmitted. It can be displayed on the display unit 140 .

또 다른 실시예로 보행 훈련자가 보행훈련을 실시한 결과 피드백부(130)가 체중이동속도 오차율(EWv)이나 보폭속도 오차율(ESRV) 중에 적어도 하나가 나쁘다고 표시하면, 그 결과가 병원서버(300)로 통지되어 보행훈련 데이터베이스에 저장된다.In another embodiment, if the feedback unit 130 indicates that at least one of the weight movement speed error rate (EWv) and the stride speed error rate (ESRV) is bad as a result of the walking trainee performing gait training, the result is sent to the hospital server 300 It is notified and stored in the gait training database.

의사나 재활훈련자는 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)로 보행훈련 데이터베이스에 저장된 일정 기간동안의 훈련 결과를 분석하고 체중이동속도 오차율(EWv)이나 보폭속도 오차율(ESRV) 중에 적어도 하나가 개선이 요구된다고 판단되면, 의사나 재활훈련자는 훈련용 보행패턴의 체중이동속도나 보폭속도와 동일하거나 유사한 비트 템포를 갖는 음악이나 메트로놈과 같은 규칙적인 소리 중의 하나를 메시지 데이터베이스에서 선택하여 모바일기기의 피드백부(130)로 전송한다.A doctor or a rehabilitation trainer analyzes the training results for a certain period stored in the gait training database with the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300, and at least one of weight movement speed error rate (EWv) or stride speed error rate (ESRV) is When it is determined that improvement is required, the doctor or rehabilitation trainer selects from the message database one of regular sounds such as music or metronome with a beat tempo equal to or similar to the weight movement speed or stride speed of the training gait pattern. It is transmitted to the feedback unit 130 .

또는 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)가 훈련용 보행패턴의 체중이동속도나 보폭속도 중에 적어도 하나가 개선이 필요하다고 자동으로 판단하고, 훈련용 보행패턴의 체중이동속도나 보폭속도와 동일하거나 유사한 비트 템포를 갖는 음악이나 메트로놈과 같은 규칙적인 소리 중의 하나를 메시지 데이터베이스에서 선택하여 모바일기기의 피드백부(130)로 전송한다.Or, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 automatically determines that at least one of the weight movement speed or the stride speed of the training gait pattern needs improvement, and the weight movement speed or the stride speed of the training gait pattern and One of regular sounds such as music or metronome having the same or similar beat tempo is selected from the message database and transmitted to the feedback unit 130 of the mobile device.

이후에 보행 훈련자는 모바일 기기의 스피커나 이어폰 등으로 출력되는 음악이나 메트로놈과 같은 규칙적인 소리 중의 하나의 박자나 템포에 맞춰서 보행 훈련을 실시한다.Thereafter, the gait trainer performs gait training according to the beat or tempo of one of regular sounds such as music or a metronome output through a speaker or earphone of a mobile device.

다음에 피드백부(130)가 보행훈련 결과의 각 항목이나 양발 보행 균형수준, 동적 압력상태 및 보행속도로 구분된 각 그룹의 수준을 단계별로 평가하여 보행훈련자가 일정 수준이나 일정 단계 이상을 달성하면 금전적으로 보상하는 것에 대하여 설명한다.Next, when the feedback unit 130 evaluates each item of the gait training result or the level of each group divided by the balance level of walking on both feet, the dynamic pressure state and the gait speed step by step, when the gait trainer achieves a certain level or more than a certain step Explain about financial compensation.

예를 들어, 피드백부(130)가 보행훈련 결과를 양발 보행 균형수준, 동적 압력상태 및 보행속도로 그룹화하여 각 그룹의 수준을 “상중하”3단계로 일정기간동안 평가한 후, 각 그룹의 수준이 모두 “상”단계를 달성하거나 2개 이상의 “상”단계를 달성하면, 피드백부(130)는 그 결과를 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)로 통지한다.For example, after the feedback unit 130 groups the gait training results into two-leg gait balance level, dynamic pressure state, and gait speed, the level of each group is evaluated in three stages of “high, medium, low” for a certain period of time, and then the level of each group When all of these achieve the “upper” stage or two or more “upper” stages are achieved, the feedback unit 130 notifies the result to the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 .

이후에 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)는 그 결과를 보행훈련 데이터베이스에 저장하고, 동시에 보행 훈련자의 인적 정보와 함께 보험회사나 국민건강보험공단과 같은 보험 기관의 서버로 전송한다(사전 동의 받은 것을 전제로 함).Thereafter, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 stores the result in the gait training database, and at the same time transmits it to the server of an insurance institution such as an insurance company or the National Health Insurance Corporation along with the personal information of the gait trainer ( subject to prior consent).

보험기관의 서버는 보행훈련자의 병력이나 치료이력을 파악하고 통지된 보행 훈련결과를 반영하여 보행훈련자의 보험요율을 조정하거나 보험가입 우대가 가능한 상품을 파악하여, 이러한 사항들을 보행훈련자의 모바일 기기로 전송한다.The insurance institution's server identifies the gait trainer's medical history or treatment history, reflects the notified gait training result, adjusts the gait trainer's insurance rate, or identifies products that offer preferential insurance, and sends these details to the gait trainer's mobile device. send.

한편 병원의 의사나 재활훈련자는 보행훈련자 관리부(310)를 통해 보행훈련 결과를 확인하고, 필요하면 보행 훈련자의 훈련 수준이나 단계를 더 높게 조정하거나 훈련 결과가 나쁜 항목을 개선하도록 조정하여 보행 훈련자에게 적합한 훈련용 보행패턴을 직접 또는 자동으로 생성하여 훈련용 보행패턴 데이터베이스에 저장하고 동시에 모바일 기기의 보행상태 분석부(120)로 전송한다.On the other hand, the hospital doctor or rehabilitation trainer checks the gait training result through the gait trainer management unit 310 and, if necessary, adjusts the training level or step of the gait trainee to a higher level or to improve the items with poor training results to provide the gait trainer to the gait trainer. A suitable training gait pattern is directly or automatically generated, stored in a training gait pattern database, and transmitted to the gait state analysis unit 120 of the mobile device at the same time.

다음에는 도 9에 도시된 가정용 보행 재활장치의 사용 과정 순서도에 대하여 설명한다.Next, a flow chart of the use of the home gait rehabilitation apparatus shown in FIG. 9 will be described.

먼저 단계 1에서 보행 훈련자가 모바일기기(100)에 설치된 보행 훈련용 앱을 실행하여 로그인하면, 병원 서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)가 보행 훈련자의 로그인 정보를 바탕으로 보행훈련자 데이터베이스(311)의 인적 정보나 치료이력 정보 및 훈련용 보행패턴 데이터베이스(313)의 이전 훈련용 보행패턴 정보 및 보행훈련 데이터베이스(314)의 이전 보행 훈련 정보를 파악한다.First, in step 1, when the gait trainer executes the gait training app installed in the mobile device 100 and logs in, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 performs the gait trainer database 311 based on the gait trainer login information. ) of human information or treatment history information and previous training gait pattern information of the training gait pattern database 313 and previous gait training information of the gait training database 314 .

만일 보행훈련자 관리부(310)가 이전의 보행 훈련 정보를 파악하지 못하면 보행장치를 새로 세팅하는 세팅 메뉴가 활성화되도록 모바일 기기로 통지한다.If the gait trainer management unit 310 fails to grasp the previous gait training information, it notifies the mobile device so that the setting menu for setting the new walking device is activated.

만일 보행훈련자 관리부(310)가 이전의 보행 훈련 정보를 파악하면 보행훈련 시작 단계 6으로 진행한다.If the gait trainer management unit 310 grasps the previous gait training information, it proceeds to step 6 of the gait training start.

단계 2에서 보행 훈련자가 보행장치 세팅 메뉴를 실행하면, 병원 서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)는 보행훈련자의 인적 정보에 바탕하여 기준 보행패턴 데이터베이스(312)에서 보행훈련자의 연령, 신체 조건과 부합하는 정상인의 보행패턴인 기준 보행패턴을 선정하고, 이를 모바일 기기(100)의 측정 데이터분석부(110) 및 보행상태 분석부(120)로 전송한다.When the gait trainer executes the walking device setting menu in step 2, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 stores the gait trainer's age and physical condition in the reference gait pattern database 312 based on the gait trainer's personal information. A standard gait pattern that is a gait pattern of a normal person corresponding to the gait pattern is selected and transmitted to the measurement data analysis unit 110 and the walking state analysis unit 120 of the mobile device 100 .

여기서 상기 기준 보행패턴은 정상인의 입각기 동안의 압력중심 궤적, 체중이동속도, 입각기 시간, 보폭, 보폭속도 등의 정보를 포함한다.Here, the reference gait pattern includes information such as the trajectory of the center of pressure during the stance phase of the normal person, the weight movement speed, the stance phase time, the stride length, and the stride speed.

다음에, 단계 3에서 보행 훈련자는 모바일 기기의 앱을 통해 기준 보행패턴의 수신을 확인한 후, 센서부(200)가 설치된 신발을 신고 보행테스트 시작 메뉴를 실행한다. 보행테스트 시작 메뉴를 실행하면 센서부(200)와 모바일 기기(100)가 서로 연결되어 보행훈련자가 보행 훈련을 실시할 준비가 완료된다.Next, in step 3, the gait trainer checks the reception of the reference gait pattern through the app of the mobile device, and then puts on the shoes in which the sensor unit 200 is installed and executes the gait test start menu. When the gait test start menu is executed, the sensor unit 200 and the mobile device 100 are connected to each other so that the gait trainer is ready to perform gait training.

다음에 단계 4에서 보행 훈련자가 적어도 10m 이상 보행 테스트를 실시한 후 모바일 기기의 앱의 보행 테스트 종료 메뉴를 실행하면, 모바일 기기의 상기 앱은 보행 테스트 동안에 파악된 압력중심 궤적, 체중이동속도(Wv), 체중이동속도(Wv)에 대한 양발의 균형(Btw), 입각기 시간(St)에 대한 양발의 균형(Bts), 입각기에 대한 양발의 접지력 균형(Bf), 보행패턴과 기준 보행패턴의 차이에 대하여 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N), 입각기 동안의 체중이동속도와 기준 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV) 중에 하나 이상의 정보를 병원 서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)로 전송한다. 이들 정보는 병원 서버(300)의 보행훈련 데이터베이스(314)에 저장된다.Next, in step 4, if the gait trainer executes the gait test end menu of the app on the mobile device after performing the gait test for at least 10 m, the app on the mobile device displays the center of pressure trajectory and weight movement speed (Wv) detected during the gait test. , the balance of both feet against the weight movement speed (Wv) (Btw), the balance of both feet against the stance time (St) (Bts), the balance of the grip force of both feet against the stance phase (Bf), the difference between the gait pattern and the reference gait pattern For , total CoP error (ECoP) during stance phase, CoP error at touchdown (ECoP t=1 ), CoP error at entry point (ECoP t=N ), body weight movement speed during stance phase and body weight of reference gait pattern One or more pieces of information among the movement speed error rate (EWv), the stride error rate (ESR), and the stride speed error rate (ESRV) are transmitted to the walking trainer management unit 310 of the hospital server 300 . These information are stored in the gait training database 314 of the hospital server 300 .

다음에 단계 5에서 병원의 의사나 재활훈련사는 보행 테스트 동안에 파악된 보행훈련자의 보행 패턴이나 정보를 근거로 보행훈련자에게 적합한 훈련용 보행 패턴을 설정하여 모바일 기기로 전송하고, 모바일 기기의 상기 앱은 훈련용 보행 패턴의 수신 확인을 병원서버의 보행훈련자 관리부(310)로 전송한다.Next, in step 5, the hospital doctor or rehabilitation trainer sets a training gait pattern suitable for the gait trainer based on the gait pattern or information of the gait trainer identified during the gait test and transmits it to the mobile device, and the app on the mobile device The confirmation of receipt of the training gait pattern is transmitted to the gait trainer management unit 310 of the hospital server.

여기서 훈련용 보행 패턴은 압력중심 궤적, 체중이동속도(Wv), 보폭, 보폭 속도, 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N), 입각기 동안의 체중이동속도와 기준 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV) 중의 하나 이상을 포함하고, 설정된 훈련용 보행 패턴은 훈련용 보행패턴 데이터베이스(313)에 저장된다.Here, the training gait pattern is the center of pressure trajectory, weight movement speed (Wv), stride length, stride speed, total CoP error during stance phase (ECoP), CoP error at ground contact (ECoP t=1 ), and CoP error at entry point. (ECoP t = N ), including one or more of weight movement speed during stance phase and weight movement speed error rate (EWv), stride error rate (ESR), and stride speed error rate (ESRV) of the reference gait pattern, and set training gait The pattern is stored in the gait pattern database 313 for training.

이후에 단계 6에서 보행 훈련자가 보행 훈련을 실시하기 위하여 다시 보행 훈련 앱에 로그인하면 병원서버의 보행훈련자 관리부(310)는 로그인 정보를 바탕으로 이전에 저장된 훈련용 보행패턴을 모바일 기기(100)의 측정 데이터분석부(110) 및 보행상태 분석부(120)로 전송하고, 보행 훈련 앱이 보행 훈련 시작 메뉴를 활성화하면, 보행 훈련자가 센서부(200)가 설치된 신발을 신고 보행 훈련 시작 메뉴를 실행한다. 보행훈련 시작 메뉴를 실행하면 센서부(200)와 모바일 기기(100)가 서로 연결되어 보행훈련자가 보행 훈련을 실시할 수 있다.After that, in step 6, when the gait trainer logs in to the gait training app again to perform gait training, the gait trainer management unit 310 of the hospital server uses the previously stored training gait pattern on the basis of the login information of the mobile device 100. When the measurement data analysis unit 110 and the gait state analysis unit 120 are transmitted, and the gait training app activates the gait training start menu, the gait trainer wears the sensor unit 200 installed shoes and executes the gait training start menu. do. When the gait training start menu is executed, the sensor unit 200 and the mobile device 100 are connected to each other so that the gait trainer can perform gait training.

다음에, 단계 7에서 보행 훈련자는 보행 훈련을 실행하고 모바일 기기의 측정데이터 분석부(110) 및 보행상태 분석부(120)가 보행 훈련자의 보행 상태나 보행 패턴을 측정 및 분석하여 병원서버 및 피드백부로 전송한다.Next, in step 7, the gait trainer executes gait training, and the measurement data analysis unit 110 and the gait state analysis unit 120 of the mobile device measure and analyze the gait state or gait pattern of the gait trainee to provide feedback to the hospital server and feedback. send to the

다음에 단계 8에서 모바일 기기의 상기 앱이 매 보행 사이클마다 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 보행 훈련 정보를 피드백부(130)에 전달하고, 피드백부는 상기 보행 훈련 정보에 근거하여 보행 훈련자의 훈련 결과를 시각적 또는 청각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주고, 또한 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)로도 전송한다.Next, in step 8, the app of the mobile device transmits the gait training information on the gait state of the gait trainer and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern to the feedback unit 130 at every gait cycle, and the feedback unit transmits the gait Based on the training information, the training result of the gait trainer is notified to the gait trainer by visual or auditory means, and also transmitted to the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 .

다음에 단계 9에서 병원의 의사나 재활훈련자는 보행훈련자 관리부(310)를 통해 보행훈련 결과를 확인한다. 여기서 확인 단계는 보행훈련자 관리부(310)가 모바일 기기의 피드백부로부터 통지된 정보를 바탕으로 자동으로 확인되어 의사나 재활훈련자에게 통지되거나 의사나 재활훈련자가 직접 통지 정보를 확인하여 확인할 수 있다.Next, in step 9, the hospital doctor or rehabilitation trainer checks the gait training result through the gait trainer management unit 310 . In the confirmation step, the walking trainer management unit 310 is automatically confirmed based on the information notified from the feedback unit of the mobile device and notified to a doctor or a rehabilitation trainer, or a doctor or a rehabilitation trainer may directly check and confirm the notification information.

단계 10에서 보행훈련자가 일정 수준 이상의 훈련 목표를 일정기간동안 지속적으로 달성하면 의사나 재활훈련자가 보행 훈련자의 훈련 수준이나 단계를 더 높게 조정하거나 훈련 결과가 나쁜 항목을 개선하도록 훈련용 보행패턴을 직접 조정하거나 또는 보행훈련자 관리부(310)를 통해 자동으로 조정한다. 조정된 훈련용 보행패턴은 훈련용 보행패턴 데이터베이스에 저장되고 동시에 모바일 기기의 측정데이터 분석부(110) 및 보행상태 분석부(120)로 전송한다.In step 10, if the gait trainer consistently achieves the training goal above a certain level for a certain period of time, the doctor or rehabilitation trainer directly adjusts the training gait pattern to a higher level or step of the gait trainer or to improve the items with poor training results. Adjusted or automatically adjusted through the gait trainer management unit (310). The adjusted training gait pattern is stored in the training gait pattern database and transmitted to the measurement data analysis unit 110 and the gait state analysis unit 120 of the mobile device at the same time.

또한 병원서버(300)의 보행훈련자 관리부(310)는 일정 수준 이상의 훈련 목표를 달성한 훈련 결과를 보행 훈련자의 인적 정보와 함께 보험회사나 국민건강보험공단과 같은 보험 기관의 서버로 전송한다(사전 동의 받은 것을 전제로 함).In addition, the gait trainer management unit 310 of the hospital server 300 transmits the training result that has achieved a training goal of a certain level or higher to the server of an insurance institution such as an insurance company or the National Health Insurance Corporation along with the personal information of the gait trainer (in advance). subject to consent).

단계 10에서 훈련용 보행패턴이 조정되면 보행훈련자 관리부(310)는 모바일 기기의 훈련 앱에 이러한 사실을 통보하고, 모바일 기기의 훈련 앱은 조정된 훈련용 보행패턴의 수신 확인 메시지를 보행훈련자 관리부(310)로 전송한다.When the training gait pattern is adjusted in step 10, the gait trainer management unit 310 notifies the training app of the mobile device of this fact, and the training app of the mobile device sends a acknowledgment message of the adjusted training gait pattern to the gait trainer management unit ( 310).

이후에 보행 훈련자는 조정된 훈련용 보행패턴으로 단계 6 내지 단계 8을 반복한다.Thereafter, the gait trainer repeats steps 6 to 8 with the adjusted training gait pattern.

만일 보행훈련자가 일정 수준 이상의 훈련 목표를 달성하지 못하면 기존의 훈련용 보행 패턴을 수정하지 않고 단계 6 내지 단계 8을 다시 반복한다.If the gait trainer does not achieve the training goal of a certain level or more, steps 6 to 8 are repeated again without modifying the existing training gait pattern.

이와 같이 본 발명은 보행자의 신발에 설치되는 센서부, 보행자의 모바일 기기, 병원 서버로 구성되어 별도의 트레드밀이나 카메라 장치 등이 불필요하여 구성이 간단하고 저렴하여 가정에서 사용할 수 있고, 또한 보행 보조 장치들을 이용하는 보행자라도 가정에서 보행훈련을 혼자서 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is composed of a sensor unit installed on a pedestrian's shoe, a pedestrian's mobile device, and a hospital server, so a separate treadmill or camera device is unnecessary, so the configuration is simple and inexpensive, so it can be used at home, and also a walking assistance device There is an effect that even pedestrians who use these are able to do gait training alone at home.

또한 본 발명은 보행 훈련을 하기 전에 보행 훈련자의 보행 능력이나 보행 수준을 의사나 재활 훈련자가 고려하여 훈련용 보행 패턴을 제시함으로써 보행 훈련자가 자신의 수준에 적합한 보행훈련을 수행하여 보행훈련 효과가 향상되는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a training gait pattern in consideration of the gait ability or gait level of the gait trainer before the gait training, and the gait training effect is improved by the gait trainer performing gait training suitable for his/her level. has the effect of being

또한 본 발명은 센서부가 보행자의 발 압력, 양발의 동작 정보 등을 실시간으로 감지하고 모바일 기기가 센서부 신호를 실시간으로 처리하여 모바일 기기를 통해 보행자에게 시각적 또는 청각적 수단으로 알려줌으로써 보행자가 자신의 보행 패턴이나 양발의 보행 균형 상태를 용이하게 파악하고 교정할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, the sensor unit detects the pedestrian's foot pressure, motion information of both feet, etc. in real time, and the mobile device processes the sensor unit signal in real time and informs the pedestrian through the mobile device through visual or auditory means, so that the pedestrian can use his/her own It has the effect of easily grasping and correcting the gait pattern or the gait balance of both feet.

또한 본 발명은 보행자가 보행훈련의 목표를 달성하면 보상을 받는 수단을 제공하거나 보행자가 보행 훈련하는 과정에서 시각적 또는 청각적 신호를 제공하여 보행훈련에 대한 관심을 고취하는 가정용 보행 재활장치를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a means of receiving a reward when the pedestrian achieves the goal of gait training, or provides a home gait rehabilitation device that stimulates interest in gait training by providing a visual or auditory signal in the process of gait training for the pedestrian. It works.

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for the purpose of describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto. It is clear that it can be modified or improved.

100: 모바일 기기 110: 측정데이터 분석부(110)
120: 보행상태 분석부 130: 피드백부
140: 디스플레이부 150: 스피커부
160: 측정데이터 수신부 170: 유무선 네트워크
200: 센서부 210: 족저압력 센서부(210)
220: 모션 센서부 230: 측정데이터 송신부
300: 보행훈련자 관리부 311: 보행훈련자 데이터베이스
312: 기준 보행패턴 데이터베이스 313: 훈련용 보행패턴 데이터베이스
314: 보행훈련 데이터베이스 315: 메시지 데이터베이스
100: mobile device 110: measurement data analysis unit 110
120: walking state analysis unit 130: feedback unit
140: display unit 150: speaker unit
160: measurement data receiving unit 170: wired and wireless network
200: sensor unit 210: plantar pressure sensor unit 210
220: motion sensor unit 230: measurement data transmission unit
300: gait trainer management unit 311: gait trainer database
312: reference gait pattern database 313: gait pattern database for training
314: gait training database 315: message database

Claims (6)

모바일 기기(100), 센서부(200), 병원 서버(300)를 포함하여 구성되는 가정용 보행 재활장치(1000)에 있어서,
상기 센서부(200)는 보행에 따른 발바닥 압력을 측정하는 족저압력 센서부(210)와, 보행에 따른 발의 움직임 정보를 측정하는 모션 센서부(220)와, 족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 모바일 기기(100)로 근거리 통신에 의하여 송신하는 측정데이터 송신부(230)를 포함하고,
상기 모바일 기기(100)는
족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 근거리 통신으로 수신하는 측정데이터 수신부(160);
족저압력 센서부(210)와 모션 센서부(220)의 측정값을 동기된 시간에 따라 저장하고, 동기화되어 저장된 발바닥 압력 및 발 움직임 정보를 바탕으로 보행 단계별로 발바닥 압력과 발 움직임의 동적 변화를 분석하는 측정 데이터 분석부(110);
상기 측정 데이터 분석부(110)로부터 분석된 발바닥 압력 변화와 발 움직임의 동적 변화에 근거하여 보행 훈련자의 보행 상태를 판단하고, 의사나 재활훈련자가 검증한 훈련용 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이를 연산하는 보행상태 분석부(120);
상기 보행 상태 분석부(120)로부터 보행 훈련자의 보행 상태 및 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이에 대한 정보를 받아 시각적 또는 청각적 수단으로 보행 훈련자에게 알려주고, 보행자가 보행훈련의 목표를 달성하면 그 결과를 병원서버(300)로 전송하는 피드백부(130);
상기 피드백부(130)의 시각적 정보를 출력하는 디스플레이부(140);
상기 피드백부(130)의 청각적 정보를 출력하는 스피커부(150);
상기 측정 데이터 분석부(110), 상기 보행 상태 분석부(120) 및 상기 피드백부(130)의 출력 중 적어도 하나를 병원서버(300)로 유무선 네트워크를 통해 전송하는 유무선 네트워크 통신부(170);를 포함하고,
상기 병원서버(300)는 상기 모바일 기기(100)로부터 보행 훈련자의 보행 상태, 보행 패턴, 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이, 보행훈련의 목표 달성 중의 적어도 하나에 대한 정보를 받아 처리하고 훈련용 보행패턴을 생성하는 보행 훈련자 관리부(310)와;
보행 훈련자의 인적기록, 치료기록, 보험기록 중의 적어도 하나를 보관하는 보행 훈련자 데이터 베이스(311)와,
나이, 성별, 신장, 체중별로 구분된 정상인의 보행 패턴을 보관하는 기준 보정패턴 데이터베이스(312)와,
상기 보행 훈련자 관리부(310)에서 생성된 훈련용 보행패턴을 보행 훈련자별로 보관하는 훈련용 보행패턴 데이터 베이스(313)와,
상기 모바일 기기(100)로부터 전송된 보행 훈련자의 보행 상태, 보행 패턴, 훈련 보행패턴과 실제 보행패턴과의 차이, 보행훈련의 목표 달성에 대한 정보 중 적어나 하나를 보행 훈련자별로 보관하는 보행훈련 데이터베이스(314)와,
보행훈련자에게 전달할 음성 메시지나 음악, 규칙적인 소리 중의 적어도 하나를 저장하는 메시지 데이터베이스(315)를 포함하고,
상기 보행상태 분석부(120)는 체중이동속도(Wv)에 대한 양발의 균형(Btw), 입각기 시간(St)에 대한 양발의 균형(Bts), 입각기 동안에 양발의 접지력 균형(Bf), 보행패턴과 훈련 보행패턴의 차이에 대하여 입각기 동안의 CoP 총오차(ECoP), 접지시점의 CoP 오차(ECoPt=1), 진출시점의 CoP 오차(ECoPt=N), 입각기 동안의 체중이동속도와 훈련 보행패턴의 체중이동속도 오차율(EWv), 보폭 오차율(ESR), 보폭속도 오차율(ESRV) 중에 하나 이상의 정보를 연산하여 피드백부(130)로 전달하고,
상기 피드백부(130)는 상기 보행 상태 분석부(120)로부터 전달받은 위 정보에 근거하여 보행훈련 결과를 양발 보행 균형수준, 동적 압력상태 및 보행속도 관점으로 그룹화하고 각 그룹의 수준을 단계별로 구분하여 표시하는 것이 특징인 가정용 보행 재활장치(1000).
In the home gait rehabilitation apparatus 1000 configured to include a mobile device 100, a sensor unit 200, and a hospital server 300,
The sensor unit 200 includes a plantar pressure sensor unit 210 for measuring plantar pressure according to walking, a motion sensor unit 220 for measuring movement information of the foot according to walking, a plantar pressure sensor unit 210 and motion and a measurement data transmission unit 230 for transmitting the measurement value of the sensor unit 220 to the mobile device 100 through short-distance communication,
The mobile device 100 is
a measurement data receiving unit 160 for receiving the measured values of the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 through short-distance communication;
The measured values of the plantar pressure sensor unit 210 and the motion sensor unit 220 are stored according to the synchronized time, and based on the synchronized and stored plantar pressure and foot movement information, the dynamic change of plantar pressure and foot movement is measured in each step of walking. Measurement data analysis unit 110 to analyze;
The difference between the gait pattern for training and the actual gait pattern verified by a doctor or rehabilitation trainer is determined by determining the gait state of the gait trainer based on the change in plantar pressure and the dynamic change of the movement of the foot analyzed from the measurement data analysis unit 110 walking state analysis unit 120 to calculate;
The gait state analyzer 120 receives information on the gait state of the gait trainer and the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern and informs the gait trainer through visual or auditory means, and when the pedestrian achieves the goal of gait training a feedback unit 130 for transmitting the result to the hospital server 300;
a display unit 140 for outputting visual information of the feedback unit 130;
a speaker unit 150 for outputting auditory information of the feedback unit 130;
Wired/wireless network communication unit 170 for transmitting at least one of the output of the measurement data analysis unit 110, the walking state analysis unit 120, and the feedback unit 130 to the hospital server 300 through a wired/wireless network; including,
The hospital server 300 receives and processes information about at least one of the gait trainer's gait state, gait pattern, the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and achievement of the goal of gait training from the mobile device 100, and performs training a gait trainer management unit 310 for generating a gait pattern;
A gait trainer database 311 for storing at least one of a personal record, a treatment record, and an insurance record of a gait trainer;
A reference correction pattern database 312 that stores the gait pattern of a normal person divided by age, sex, height, and weight;
A training gait pattern database 313 for storing the training gait patterns generated by the gait trainer management unit 310 for each gait trainee;
A gait training database that stores at least one of the information on the gait trainer's gait state, gait pattern, the difference between the training gait pattern and the actual gait pattern, and the goal of gait training transmitted from the mobile device 100 for each gait trainer (314) and
Containing a message database 315 for storing at least one of a voice message, music, and regular sound to be delivered to a walking trainee,
The gait state analysis unit 120 includes a balance (Btw) of both feet with respect to a weight movement speed (Wv), a balance (Bts) of both feet with respect to a stance phase time (St), a balance of traction force of both feet during a stance phase (Bf), Regarding the difference between the gait pattern and the training gait pattern, the total CoP error (ECoP) during the stance phase, the CoP error at the grounding point (ECoP t=1 ), the CoP error at the entry point (ECoP t=N ), the body weight during the stance phase One or more information among movement speed and weight movement speed error rate (EWv), stride error rate (ESR), and stride speed error rate (ESRV) of the training gait pattern is calculated and transmitted to the feedback unit 130,
The feedback unit 130 groups the gait training results into two-leg gait balance level, dynamic pressure state, and gait speed perspective based on the above information received from the gait state analysis unit 120, and divides the level of each group into stages. A home gait rehabilitation apparatus 1000 characterized in that it is displayed.
청구항 1에 있어서, 상기 측정 데이터 분석부(110)는 족저압력 센서부(210)의 발바닥 전체 센서값을 수신하고,
수신한 발 압력 측정 데이터 중에서 압력이 일정기간동안 증가하면서 시간에 대한 기울기 증가가 가장 큰 구간을 접지기로 판단하고,
수신한 발 압력 측정 데이터 중에서 압력이 일정기간동안 감소하면서 시간에 대한 기울기 감소가 가장 큰 구간을 진출기로 판단하는 것이 특징인 가정용 보행 재활장치(1000).
The method according to claim 1, wherein the measurement data analysis unit 110 receives the total sensor value of the sole of the plantar pressure sensor unit 210,
Among the received foot pressure measurement data, as the pressure increases for a certain period, the section with the largest increase in the slope with respect to time is determined as the grounding stage,
The home gait rehabilitation apparatus 1000, characterized in that, among the received foot pressure measurement data, a section in which the decrease in inclination with respect to time is the greatest as the pressure decreases for a certain period is determined as the advance stage.
청구항 2에 있어서, 상기 측정 데이터 분석부(110)는 입각기 동안의 발바닥 압력중심의 궤적을 구하고, 상기 발바닥 압력중심의 궤적에 의해 보행훈련자가 접지기나 진출기에 발바닥이 지면과 접촉한 위치를 파악할 수 있고, 입각기 동안의 체중이동속도(Wv), 입각기 시간동안 발의 접지력(Ft)을 연산하는 것이 특징인 가정용 보행 재활장치(1000).The method according to claim 2, wherein the measurement data analysis unit 110 obtains the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot during the stance phase, and the gait trainee grasps the position of the sole in contact with the ground during the grounding or advancing phase by the trajectory of the center of pressure on the sole of the foot. The home gait rehabilitation apparatus 1000, characterized in that it calculates the weight movement speed (Wv) during the stance phase, and the traction force (F t ) of the foot during the stance phase. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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