KR20110133879A

KR20110133879A - 보행교정, 생체신호검출 및 낙상방지가 가능한 보행보조장치

Info

Publication number: KR20110133879A
Application number: KR1020100053526A
Authority: KR
Inventors: 김영창; 염호준; 김명철
Original assignee: 김영창; 염호준
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-14

Abstract

본 발명은 보행 보조장치에 관한 것으로, 보행시 지팡이의 기울어진 정도에 따라 신체에 자극을 주기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 중력 중심점과 일치되게 중공축 몸체의 내부에 설치되며 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서, 센서에서 출력되는 신호를 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부, 신호 처리부를 통해 들어오는 센서 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 그 산출값의 표시를 위한 표시 제어신호를 출력하며 산출된 각도값에 따른 자극 발생을 위한 자극 제어신호를 출력하는 주제어부, 주제어부의 표시 제어신호에 의해 구동되어 산출값을 표시하는 표시부, 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 산출된 각도값에 따른 자극신호를 발생하는 자극 발생부를 포함하는 보행 보조장치를 제공하여, 보행교정이 가능하게 하고, 사고를 사전에 방지할 수 있게 한다.

Description

보행교정, 생체신호검출 및 낙상방지가 가능한 보행보조장치{A walking stick for detecting walking correction, physiologicl signal and falling down}

본 발명은 보행교정, 생체신호검출 및 낙상방지가 가능한 보행보조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지팡이 등의 보행 보조도구를 이용한 보행 시 보행 보조도구의 기울기에 따른 보행 교정이 이루어지도록 함으로써, 보행중 불균형을 보완하고 낙상여부 및 생체신호를 검출하여 이를 경보하거나 무선 전송할 수 있는 보행교정,생체신호검출 및 낙상방지가 가능한 보행보조장치에 관한 것이다.

일반적으로 병이나 사고 등에 의해 보행이 곤란한 환자 또는 노약자 등은 그 곤란의 정도 등에 따라 지팡이나 목발 등과 같은 보행보조도구로 이용하여 보행을 실시하게 된다. 이러한 보행보조도구들은 통상적으로 선단에 고무재질 등으로 이루어진 미끄럼방지구가 장착되어 있고 말단에 손잡이 등이 장착되어 있다.

그러나 이러한 미끄럼 방지구는 마른 노면이나 타일, 콘트리트 등의 바닥면, 빙면, 경사면 등에서 모두 적절하게 제대로 기능을 발휘하지 못하여 낙상의 위험으로부터 환자나 노약자 들을 온전하게 보호하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또, 야간 외출이나 어두운 장소 등에서 보행할 때에는 발밑이나 행선지의 상황을 파악하기 어렵기 때문에 낮시간의 보행에 비해 상당한 위험을 동반한다는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 빙면 등에서 이용하는 미끄럼방지구로서 일본국 특허공개 제2001-321211호에서는 지팡이 본체의 선단에 그 축방향으로 돌출하는 복수의 부분날인 찍힘날을 갖고, 사용하지 않을 때에는 찍힘날 전체를 보호커버로 덮는 것이 제안되어 있다. 또, 일본국 특허공개 제2000-300317호에서는 상면이 개방된 탄성원통체의 저면부에 복수의 찍힘날을 갖고, 사용시에만 지팡이 본체의 선단에 착탈 자유롭게 끼워맞추어 장착한다는 것이 제안되어 있다.

한편, 야간 등의 어두운 곳에서 보행의 안전을 확보하기 위해 발밑의 상황을 파악하는 도구로서 일본국 특허공개 제2001-252117호에서는 지팡이 본체의 손잡이부 또는 몸통부에 착탈 자유롭게 장착할 수 있는 간이조명등이 제안되어 있다.

그러나, 지팡이 본체의 선단에 미끄럼방지용 찍힘날을 가지고 있는 것이나 착탈 자유롭게 부착되어 있는 경우, 사용하지 않을 때에는 그것을 보호커버로 덮거나 탈착하는데에 시간이 걸리고, 손끝이 떨리는 사람에게는 불편하다. 또, 빙설노면 이외의 장소, 예를 들어 옥내나 지붕이 설치된 아케이드 등, 찍힘날이 불필요한 장소에서는 지팡이 단부의 교체가 순조롭지는 않기 때문에 지팡이를 그대로 들고 들어가야 한다. 그 결과, 바닥면이나 노면에 상처를 내거나, 반대로 찍힘날이 바닥면이나 노면에서 미끄러져서 넘어질 위험성이 생긴다.

또, 야간 등에 발밑을 조명하는 착탈 자유로운 간이조명등은 장착에 시간이 걸리고, 사용하지 않을 때에는 지팡이 본체로부터 조명등 본체가 돌출되어 있기 때문에 지팡이를 기대어 세워놓는 경우 등에는 방해가 되기 쉽다는 문제점이 있었다.

대부분의 노인들은 신체 일부분에 문제를 가지고 있고, 특히 무리한 보행중에 큰 사고를 당하는 경우가 많다. 그러므로 생체신호를 검출하여 이러한 사고를 사전에 방지할 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 보행시 지팡이의 기울어진 정도에 따라 신체에 자극을 주도록 하여 보행 교정이 이루어지도록 하면서 그 기울어진 정도를 표시함으로써 보행자 스스로 보행 불균형을 교정할 수 있도록 한 보행보조장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 지팡이가 쓰러지는 것을 감지하여 낙상 경고음 발생과 동시에 무선통신장치를 통해 미리 네트워크가 형성된 지인에게 낙상 경고용 메세지를 무선 송출할 수 있도록 함으로써 큰 사고를 사전에 방지할 수 있도록 하는 낙상 검출 및 무선 알림이 가능한 보행보조장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 지팡이의 손잡이에서 생체신호를 검출하여 표시할 수 있도록 함으로써 질환별 또는 대상자별 환자의 종류에 따른 정상적인 보행패턴 회복을 위한 재활치료 도구로 사용할 수 있도록 하며, 보행자가 신체 일부의 질병을 가진 상태에서 무리한 보행을 하는 경우 적정 한계를 넘어서기 이전에 경고할 수 있도록 함으로써 큰 사고를 사전에 방지할 수 있는 보행보조장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서, 중력 중심점과 일치되게중공축 몸체의 내부에 설치되며 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 기울기를 측정하는 가속도 센서, 가속도 센서의 측정신호를 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부, 신호 처리부를 통해 들어오는 센서의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 그 산출값의 표시를 위한 표시 제어신호를 출력하며 산출된 각도값에 따른 자극 발생을 위한 자극 제어신호를 출력하는 주제어부, 주제어부의 표시 제어신호에 의해 구동되어 산출값을 표시하는 표시부, 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 산출된 각도값에 따른 자극신호를 발생하는 자극 발생부를 포함하는 보행 보조장치이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태는, 중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서, 중력 중심점과 일치되게 중공축 몸체의 내부에 설치되며 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서, 가속도 센서의 측정신호를 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부, 신호 처리부를 통해 들어오는 센서의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 산출된 각도값에 따른 자극 발생을 위한 자극 제어신호를 출력하며 산출된 각도값을 기설정된 각도값과 비교하여 그 비교 결과에 따른 경보음 및 낙상 경고용 메시지를 송출하기 위한 송출 제어신호를 출력하는 주제어부, 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 산출된 각도값에 따른 자극신호와 함께 경고음을 발생하는 자극 발생부, 주제어부의 송출 제어신호에 의해 구동되어 설정된 휴대전화 또는 서버로 낙상 경고용 메시지를 송출하는 무선 전송부를 포함하는 구성의 보행 보조장치이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서, 보행자의 손가락과 접촉이 가능하도록 손잡이부에 장착되며 보행자의 손가락을 통해 감지되는 생체신호로부터 심장 박동에 관련된 정보를 추출하여 심박수, 혈중산소포화도를 측정하는 PPG 센서, 중력 중심점과 일치되게 중공축 몸체의 내부에 설치되며 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서, 보행시 각 근육에서 발생되는 근전도를 측정하는 근전도 센서, 보행주기를 알려주는 풋 스위치 센서, 각 센서에서 출력되는 신호를 각각 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부, 신호 처리부를 통해 들어오는 센서의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 산출값 및 생체정보 측정값의 표시를 제어하기 위한 표시 제어신호를 출력하며 산출된 각도값 및 검출된 보행정보와 근전도에 따른 자극 발생을 위한 자극 제어신호를 출력하는 주제어부, 주제어부의 표시 제어신호에 의해 구동되어 산출값을 표시하는 표시부, 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 산출된 각도값에 따른 자극신호와 함께 경고음을 발생하는 자극 발생부를 포함하는 구성의 보행 보조장치이다.

본 발명에 의하면, 보행 보조장치가 앞, 뒤, 좌, 우 등으로 기울어져 중력중심점을 벗어나게 될 때, 기울어진 정도에 따라 진동이나 전등(불빛) 및 소리 등의 형태의 자극을 발생시켜 신체에 자극을 주면서 그 기울어진 정도를 표시할 수 있게 되므로, 보행자 스스로의 교정이 가능하도록 하여 지팡이를 이용한 보행 시 나타날 수 있는 보행 불균형을 보완할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 보행 보조장치를 필요로 하는 주대상이 노인이나 허약자들이기 때문에 대부분 신체에 질병을 가지고 있으며 이는 무리한 보행시 치명적인 결과를 가져올 수 있게 되므로, 이에 생체신호를 검출하여 적정 한계를 넘어서기 이전에 경고를 줌으로써 큰 사고를 사전에 방지할 수 있게 된다.

또한 노인이나 허약자들이 쓰러질 경우 이러한 낙상을 감지하고 큰 소리의 경고음을 발생시키거나 무선통신장치를 통해 미리 네트워크가 형성된 지인에게 경고메세지를 보낼 수 있게 되므로, 안전 사고를 사전에 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 보행자의 생체신호를 검출하여 기울기와 함께 표시할 수 있게 되므로 질환별 또는 대상자별 환자의 종류에 따른 정상적인 보행패턴 회복을 위한 재활치료 도구로 활용할 수도 있게 될 것이며, 의료용구의　선진화　및　맞춤형 의료보조기의　질적　향상과　더불어　장애인의　의료서비스　욕구를　충족시킬 수있을　것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 보행 보조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 보행 보조장치의 동작을 위해 내부에 탑재되는 구동회로의 블록도이다.
도 3은 도 2의 PPG 센서의 상세 구성 예를 도시한 측면도와 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 보행 보조장치에서 주제어부에 의해 이루어지는 동작 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 보행 보조장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 보행 보조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 보행 보조장치의 동작을 위해 내부에 탑재되는 구동회로의 블록도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 손잡이부(2)가 구비된 중공축 몸체(1), 보행자의 손가락에 접촉될 수 있도록 손잡이부(2)에 장착되는 PPG 센서(10), 보행주기를 알려주는 풋 스위치 센서(15), 보행시 각 근육에서 발생되는 근전도를 측정하는 근전도 센서(16), 중공축 몸체(1)에 내장되어 기울기를 측정하는 가속도 센서(20), 보행자의 신체에 탈부착될 수 있도록 연결선으로 연장된 기울기 센서(21), 중공축 몸체에 내장되어 각 센서 출력을 각각 신호 처리하는 신호 처리부(30), 전체적인 동작을 제어하는 주제어부(40), 검출된 기울기와 생체신호 검출정보를 표시하는 표시부(50), 자극을 발생하는 자극 발생부(60), 낙상 알림을 위한 무선신호를 송출하는 무선 전송부(70), 및 가속도 센서와 기울기 센서의 출력을 스위칭하는 스위칭부(80)를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명의 한 간단한 형태의 보행 보조장치는, 손잡이부(2)가 있는 중공축 몸체(1), 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서(20), 센서 출력을 신호 처리하는 신호 처리부(30), 전체적인 동작을 제어하는 주제어부(40), 기울기를 표시하는 표시부(50), 자극을 발생하는 자극 발생부(60)로 구성될 수도 있으며, 본 발명의 다른 간단한 형태의 보행 보조장치는, 손잡이부(2)가 있는 중공축 몸체(1), 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서(20), 센서 출력을 신호 처리하는 신호 처리부(30), 전체적인 동작을 제어하는 주제어부(40), 자극을 발생하는 자극 발생부(60), 낙상 알림을 위한 무선신호를 송출하는 무선 전송부(70)로 구성될 수도 있고, 본 발명의 또 다른 간단한 형태의 보행 보조장치는, 손잡이부(2)가 있는 중공축 몸체(1), 생체신호를 측정하는 PPG 센서(10), 중공축 몸체(1)의 기울기를 측정하는 가속도 센서(20), 센서 출력을 신호 처리하는 신호 처리부(30), 전체적인 동작을 제어하는 주제어부(40), 기울기와 생체정보를 표시하는 표시부(50), 자극을 발생하는 자극 발생부(60)로 구성될 수도 있다.

도 3은 도 2의 PPG 센서의 상세 구성 예를 도시한 측면도와 평면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 보행 보조장치에서 주제어부에 의해 이루어지는 동작 흐름도이다.

본 발명의 각 실시 예에서, 몸체(1)는 T 자형 또는 I자형으로 이루어질 수 있으며, 중공축 몸체로 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이 중공축 몸체(1)의 상단에는 손잡이부(2)가 구비되며 고무 재질 등으로 이루어지는 미끄럼 방지부(3)가 중공축 몸체의 하단부에 구비될 수 있다.

PPG 센서(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 보행자의 손가락과 접촉이 가능하도록 손잡이부(2)의 상부 일측에 장착되며, 도 3의 단면도 및 평면도에 도시된 바와 같이 온도 측정을 위한 온도 센서(11)와, 심장 박동에 관련된 심박수 및 혈중산소포화도 측정을 위한 광 검출기(12)와 발광다이오드(13) 및 힘 센서(14)를 조합한 광 투과 및 터치 방식 센서로서, 보행자의 손가락을 통해 감지되는 생체신호로부터 심장 박동에 관련된 심박수, 혈중산소포화도를 측정하여 신호 처리부(30)의 제1증폭/디지털 변환부(31)로 전달한다.

풋 스위치 센서(15)는 보행발생주기를 검출하는 회로로서, 보행주기와 보행속도등을 검출하여 신호 처리부(30)의 제4증폭/디지털 변환부(33)로 전달한다.

근전도센서(16)는 보행시 보행자의 각 근육에서 발생되는 생체신호(근전도신호)로부터 현재 근력과 근피로도 등을 검출하여 신호 처리부(30)의 제4증폭/디지털 변환부(34)로 전달한다.

가속도 센서(20)는 자이로 센서로 구성되어 중공축 몸체(1)의 내부에 중력 중심점과 일치되게 설치되는 것이 바람직하며, 중공축 몸체(1)의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체(1)의 기울기를 측정하고 스위칭부(80)를 통해 신호 처리부(30)의 제2증폭/디지털 변환부(32)로 전달한다.

기울기 센서(21)는 보다 정확한 각도 측정을 위해 설치되는 것으로서, 보행자의 신체에 탈부착될 수 있도록 하기 위해, 전기적인 연결선을 통해 연장된 상태로 중공축 몸체(1)의 외부로 노출되게 설치되며, 중력 중심점에 대한 보행자 신체의 기울어짐 정도를 측정하여 스위칭부(80)를 통해 신호 처리부(30)의 제2증폭/디지털 변환부(32)로 전달한다.

신호 처리부(30)는 주제어부(40)로 전달되기 이전의 PPG 센서(10)의 출력, 가속도 센서(20) 또는 기울기 센서(21)의 출력, 풋 스위치 센서(15)의 출력, 근전도센서(16)의 출력을 각각 증폭 및 디지털 변환하는 제1증폭/디지털 변환부(31) 내지 제4증폭/디지털 변환부(34)로 이루어지며, 상기 각 센서에서 출력되는 신호를 각각 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부(40)로 전달한다.

주제어부(40)는 스위칭부(80)에 스위칭 제어신호를 공급하여 가속도 센서(20)와 기울기 센서(21)의 출력 중의 어느 하나를 스위칭부(80)를 통해 선택할 수 있도록 제어하며, 또한 도 4의 동작 흐름도에 도시된 바와 같이 신호 처리부(30)를 통해 들어오는 가속도 센서(20) 또는 기울기 센서(21)의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하는 단계(S101), 취한 샘플 데이터로부터 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하는 단계(S102-S104), 산출된 각도값 및 측정된 생체신호로부터 추출된 심박수, 혈중산소포화도를 LCD를 통해 표시하도록 표시 제어신호를 출력하고 산출된 각도값 및 검출된 보행정보와 근전도에 따라 자극 발생부(60)의 동작을 제어하기 위한 자극 제어신호를 출력하는 단계(S105), 산출된 각도값을 기설정된 각도값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 낙상 경보음 발생 및 무선 전송부(70)를 통한 송출 제어신호를 출력하는 단계(S106,S107)의 프로세스를 수행한다.

표시부(50)는 주제어부(40)의 표시 제어신호에 의해 구동되어 산출값 및 생체신호 측정값을 LCD를 통해 출력한다.

자극 발생부(60)는 주제어부(40)의 자극 제어신호에 의해 구동되어 한 종류, 또는 그 이상의 자극신호를 발생시킨다. 이 자극 발생부(60)는 중공축 몸체(1)의 기울어진 정도에 따라 그에 비례하는 크기의 진동을 발생하는 진동 발생부(61), 자극의 발생 여부에 따라 빛을 방출하는 발광부(62), 및 낙상 여부를 알리기 위한 경고음을 발생하는 경고음 출력부(63) 중에서 선택되는 어느 하나, 또는 두 개 이상으로 구성 가능하다.

무선 전송부(70)는 주제어부(40)의 송출 제어신호에 의해 구동되어 기설정된 휴대전화 또는 서버로 낙상 경고용 메시지를 무선으로 송출한다.

스위칭부(80)는 가속도 센서(20) 및 기울기 센서(21)의 출력단이 각각 연결되는 두 개의 입력단자와, 외부에서 제공되는 스위칭 제어신호에 의해 스위칭되어 두 입력단자 중의 어느 하나로 접점을 이루는 가변단자로 구성되어, 주제어부(40)에서 제공되는 스위칭 제어신호에 따라 가속도 센서(20)와 기울기 센서(21)의 출력 중의 어느 하나를 선택적으로 신호 처리부(30)로 전달한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 보행 보조장치의 전체적인 동작을 설명한다.

먼저, 본 발명의 보행 보조장치의 손잡이부(2)에 장착된 PPG 센서(10)에 보행자의 손가락을 위치시켜 보행을 실시하게 되면, PPG 센서(10)에서는 온도 센서(11)와 광 검출기(12)와 발광다이오드(13) 및 힘 센서(14)들에 의해 보행자의 손가락을 통해 감지되는 생체신호로부터 심장 박동에 관련된 심박수, 혈중산소포화도를 측정하게 되며, 이렇게 측정된 신호는 신호 처리부(30)의 제1증폭/디지털 변환부(31)에 입력되고, 이곳에서 소정의 레벨로 증폭되고 아날로그 필터링 된 후 디지털값으로 변환되어 주제어부(40)로 전달된다.

풋 스위치 센서(15)에서는 보행주기와 보행속도 등을 측정하게 되며, 근전도센서(16)에서는 보행시 보행자의 각 근육에서 발생되는 생체신호(근전도신호)로부터 현재 근력과 근피로도 등을 측정하여 신호 처리부(30)의 제3 및 제4증폭/디지털 변환부(33,34)로 각각 전달한다.

한편, 가속도 센서(20)에서는 중공축 몸체(1)의 각도가 움직이는 변화로 중공축 몸체(1)의 기울기를 측정하게 되며, 이렇게 측정된 신호는 스위칭부(80)를 통해 신호 처리부(30)의 제2증폭/디지털 변환부(32)로 전달된다. 이때 좀더 정확한 각도를 측정하기 위해 기울기 센서(21)가 사용되며, 이 경우 두 센서의 출력신호, 즉 가속도 센서(20)의 출력과 기울기 센서(21)의 출력은 주제어부(40)에 의해 스위칭동작이 제어되는 하나의 스위칭부(80)를 통해 신호 처리부(30)의 제2증폭/디지털 변환부(32)로 선택적으로 전달된다.

다음으로 신호 처리부(30)에서는 주제어부(40)로 전달되기 이전의 PPG 센서(10)의 출력신호, 가속도 센서(20) 또는 기울기 센서(21)의 출력 중에서 선택된 하나의 출력신호, 풋 스위치 센서(15)의 출력신호, 근전도센서(16)의 출력신호를 제1증폭/디지털 변환부(31) 내지 제4증폭/디지털 변환부(34)에서 각각 소정 레벨로 증폭 및 필터링하고, 디지털신호로 변환하여 주제어부(40)로 전달한다.

따라서 주제어부(40)에서는 PPG 센서(10)로부터 측정된 생체정보, 풋 스위치센서(15)와 근전도 센서(16)에서 측정된 보행정보와 근전도 등을 표시부(50)를 통해 표시함과 아울러, 도 4의 동작 흐름도에 도시된 바와 같이 신호 처리부(30)를 통해 들어오는 가속도 센서(20) 또는 기울기 센서(21)의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여(S101), 가속도(샘플-보정값)와 속도(이전속도+현재 가속값) 및 각도(이전각도+현재각도)를 순차적으로 연산(S102-S104)하고, 그 연산된 각도값은 LCD를 통해 표시(S105)되도록 제어함과 아울러 자극 발생부(60)를 구동하여 현재의 기울기 각도에 따라 자극을 발생(손잡이에 진동을 발생시키거나 빛 방출 또는 소리를 출력)시켜 보행자가 그 기울어진 정도를 진동이나 빛 또는 소리로 느낄 수 있게 한다. 아울러 주제어부(40)에서는 신호 처리부(30)를 통해 들어오는 풋 스위치 센서(15)와 근전도 센서(16)의 보행정보와 근전도 등으로부터 보행자의 건강 상태에 따른 보행 정도를 체크하여, 생체신호 검출결과에 따른 보행 정도의 적정 한계를 넘어서기 이전에 자극 또는 경고음을 발생시켜 줌으로써 큰 사고를 사전에 방지할 수 있게 한다.

또한 주제어부(40)에서는 현재의 각도값이 산출되면 그 산출값을 기설정된 각도값과 비교(S106)하여 그 비교 결과 현재 산출된 각도값이 설정된 각도값보다 크면 알람을 구동시켜 낙상 등의 사고가 발생됨을 알리기 위한 경보음을 출력함과 아울러 무선 전송부(70)를 구동시켜 무선 송출 제어신호를 출력(S107)하여, 기설정된 휴대폰이나 서버 등으로 무선신호를 송출하여 가족의 휴대폰과 응급센터 등으로 사고정보, 위치정보 등을 보낼 수 있게 된다.

1 : 중공축 몸체 2 : 손잡이부
3 : 미끄럼 방지부 10 : PPG 센서
11 : 온도 센서 12 : 광 검출기
13 : 발광다이오드 14 : 힘 센서
15 : 풋 스위치 센서 16 : 근전도 센서
20 : 가속도 센서 21 : 기울기 센서
30 : 신호 처리부 31-34 : 증폭/디지털 변환부
40 : 주제어부 50 : 표시부
60 : 자극 발생부 61 : 진동 발생부
62 : 발광부 63 : 경고음 출력부
70 : 무선 전송부 80 : 스위칭부

Claims

중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서,
중력 중심점과 일치되게 상기 중공축 몸체의 내부에 설치되며, 상기 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서;
상기 센서에서 출력되는 신호를 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부;
상기 신호 처리부를 통해 들어오는 센서 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 그 산출값의 표시를 위한 표시 제어신호를 출력하며 상기 산출된 각도값에 따른 자극을 발생시키기 위한 자극 제어신호를 출력하는 주제어부;
상기 주제어부의 표시 제어신호에 의해 구동되어 상기 산출값을 표시하는 표시부; 및,
상기 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 상기 산출된 각도값에 따른 자극신호를 발생하는 자극 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서,
중력 중심점과 일치되게 상기 중공축 몸체의 내부에 설치되며, 상기 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서;
상기 센서에서 출력되는 신호를 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부;
상기 신호 처리부를 통해 들어오는 센서의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 산출된 각도값에 따른 자극을 발생시키기 위한 자극 제어신호를 출력하며 상기 산출된 각도값을 기설정된 각도값과 비교하여 그 비교 결과에 따른 경보음 및 낙상 경고용 메시지를 송출하기 위한 제어신호를 출력하는 주제어부;
상기 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 상기 산출된 각도값에 따른 자극신호와 함께 경고음을 발생하는 자극 발생부; 및,
상기 주제어부의 송출 제어신호에 의해 구동되어 설정된 휴대전화 또는 서버로 낙상 경고용 메시지를 송출하는 무선 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서,
보행자의 손가락과 접촉이 가능하도록 상기 손잡이부에 장착되며, 보행자의 손가락을 통해 감지되는 생체신호로부터 심장 박동에 관련된 정보를 추출하여 심박수, 혈중산소포화도를 측정하는 PPG 센서;
보행시 각 근육에서 발생되는 근전도를 측정하는 근전도 센서;
보행주기를 측정하는 풋 스위치 센서;
중력 중심점과 일치되게 상기 중공축 몸체의 내부에 설치되며, 상기 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서;
상기 각 센서의 출력신호를 각각 증폭 및 필터링하고 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부;
상기 신호 처리부를 통해 들어오는 센서의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 상기 산출된 각도값 및 생체정보측정값의 표시를 제어하기 위한 표시 제어신호를 출력하고 산출된 각도값 및 검출된 보행정보와 근전도에 따른 자극 발생을 위한 자극 제어신호를 출력하는 주제어부;
상기 주제어부의 표시 제어신호에 의해 구동되어 상기 산출값 및 생체정보 측정값을 표시하는 표시부; 및,
상기 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 상기 산출된 각도값에 따른 자극신호와 함께 경고음을 발생하는 자극 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
보행자의 신체에 탈부착 가능하도록 상기 중공축 몸체의 외부로 노출되게 설치되며, 중력 중심점에 대한 보행자의 신체의 기울어짐 정도를 측정하여 신호처리부로 전달하는 기울기 센서;
주제어부에서 제공되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 가속도 센서와 기울기 센서의 출력 중의 어느 하나를 선택적으로 신호 처리부로 전달하는 스위칭부를 더 포함하고,
상기 주제어부는 상기 신호 처리부로 입력되는 가속도 센서와 기울기 센서의 출력 선택하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 스위칭부로 출력하는 것을 특징으로 하는 보행 보조장치.
중공축으로 이루어진 몸체의 상단에 손잡이부가 구비된 보행보조장치에 있어서,
보행자의 손가락과 접촉이 가능하도록 상기 손잡이부에 장착되며, 보행자의 손가락을 통해 감지되는 생체신호로부터 심장 박동에 관련된 정보를 추출하여 심박수, 혈중산소포화도를 측정하는 PPG 센서;
중력 중심점과 일치되게 상기 중공축 몸체의 내부에 설치되며, 상기 중공축 몸체의 각도가 움직이는 변화를 검출하여 중공축 몸체의 기울기를 측정하는 가속도 센서;
보행시 각 근육에서 발생되는 근전도를 측정하는 근전도 센서;
보행주기를 측정하는 풋 스위치 센서;
보행자의 신체에 탈부착될 수 있도록 구성되며, 전기적인 연결선을 통해 연장된 상태로 상기 중공축 몸체의 외부로 노출되게 설치되어 중력 중심점에 대한 보행자 신체의 기울어짐 정도를 측정하는 기울기 센서;
상기 각 센서에서 출력되는 신호를 각각 증폭하고 필터링하여 디지털 변환하여 주제어부로 전달하는 신호 처리부;
주제어부에서 제공되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 가속도 센서와 기울기 센서의 출력 중의 어느 하나를 선택적으로 신호 처리부로 전달하는 스위칭부;
상기 스위칭부에 스위칭 제어신호를 공급하며, 상기 신호 처리부를 통해 들어오는 가속도 센서 또는 기울기 센서의 출력으로부터 샘플 데이터를 취하여 가속도와 속도 및 각도를 순차적으로 산출하고 그 산출값 및 생체신호로부터 추출된 심박수, 혈중산소포화도의 표시를 위한 표시 제어신호를 출력하며 산출된 각도값 및 검출된 보행정보와 근전도에 따른 자극 발생을 위한 자극 제어신호를 출력하고, 상기 산출된 각도값을 기설정된 각도값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 경보음 출력 및 무선 전송부의 동작을 제어하기 위한 자극 제어신호 및 송출 제어신호를 출력하는 주제어부;
상기 주제어부의 표시 제어신호에 의해 구동되어 상기 산출값 및 생체정보측정값을 출력하는 표시부;
상기 주제어부의 자극 제어신호에 의해 구동되어 한 종류, 또는 그 이상의 자극신호를 발생하는 자극 발생부; 및
상기 주제어부의 송출 제어신호에 의해 구동되어 설정된 휴대전화 또는 서버로 낙상 경고용 메시지를 송출하는 무선 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
제1항 내지 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자극 발생부는,
상기 자극 제어신호에 의해 구동되어 상기 중공축 몸체의 기울어진 정도에 따라 그에 비례하는 크기의 진동을 발생하는 진동 발생부;
상기 자극 제어신호에 의해 구동되어 빛을 방출하는 발광부; 및,
상기 자극 제어신호에 의해 구동되어 경고음을 발생하는 경고음 출력부; 중에서 선택되는 어느 하나, 또는 두 개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.