KR20160057876A - 교체형 스마트 인솔을 포함하는 운동정보 획득 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있도록 하는, 센서팩 수용공간을 가지는 힐컵 또는 인솔에 관한 것으로 보다 상세하게는, 신발 착용자의 발바닥을 보호하고, 발의 충격을 완화시키기 위해 신발의 내부 상부 바닥에 위에 안착시켜 사용하는, 아치부가 형성된 경질 재질의 지지층으로 이루어진 힐컵 또는 상기 힐컵의 상면에 쿠션층부가 결합된 인솔에 있어서, 상기 지지층의 아치부에 최소한 가속도센서, 통신모듈 및 배터리를 포함하는 센서팩이 탈부착 가능하게 장착되는 수용공간이 형성되어 있는 힐컵 또는 인솔에 관한 것이다.

Description

센서팩 수용공간을 가지는 힐컵 또는 인솔{Heel Cup or Insole with Space for Sensor Pack}

본 발명은 어떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있도록 하는, 센서팩 수용공간을 가지는 힐컵 또는 인솔에 관한 것이다.

"스마트 패션(의류)"은 1990년대 후반 미국 해군의 지원으로 미국 조지아 공대와 센사텍스 사가 공동으로 최초로 개발하였다. 이 옷은 호흡이나 맥박 같은 생체신호를 측정해 기록하고 무선으로 외부로 전송하여 본인 뿐 아니라 원격지에서도 착용자의 심장박동수와 호흡률, 체온, 칼로리 소모량 등을 모니터링 할 수 있도록 한 것이다.

현대 사회가 급격히 도시화되고 디지털화되면서 육체적 활동이나 운동을 할 시간이나 기회가 점점 줄어들고 있다. 이에 부응하여 운동효과를 높일 목적으로 운동복이나 운동화에 센서를 부착한 예가 있다. 이러한 운동복이나 운동화를 이용함으로써 자동연계된 운동통계에 의해 개인마다 다른 신체적인 조건에 적절한 운동량과 운동방법에 따라 효율적이고 지속적인 운동을 할 수 있도록 하는 것이다.

공개특허 2002-0014005는, 운동량검출 센서를 구비한 신발과, 통신모듈, 신발의 센서로부터 식별정보 및 운동자료를 입력받는 웹서버와, 회원데이터베이스/운동량데이터베이스 등으로 이루어져 있어 회원의 운동통계정보를 제공하여 운동을 관리할 수 있는 시스템을 제시하고 있다. 여기서 각종 센서와 통신모듈은 신발의 내부에 수납되는 안창(Insole)의 전,후부에 부착/내장되어 있다(도 1a 참조).

등록특허 10-1120548에는, 신발의 미드솔에 형성된 배터리홀과 수용홈, 수용홈에 삽입되는 센서/컨트롤러, 배터리홀에 삽입되는 배터리 등으로 이루어진 운동정보 감지 신발이 개시되어 있다(도 1b 참조).

공개특허 10-2011-0071727는, 사용자의 발에 의해 가해지는 힘의 변화를 저항값으로 측정하는 필름형 인솔 센서, 사용자의 발의 움직임 변화에 따른 가속도값을 측정하는 가속도 센서 및 저항값 및 상기 가속도값을 이용하여 상기 사용자의 현재 상태 및 운동량을 예측하고, 상기 사용자의 상태 정보 및 운동량 정보를 생성하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 스마트 신발을 개시하고 있다(도 1c 참조).

공개특허 10-2013-0043428는, 센서부와, 배터리와 통신모듈이 내장된 인솔센서에 관한 것이다(도 1d 참조).

한편, 나이키와 애플사는 공동으로 "나이키 플러스"라는 제품을 출시하였는데, 이는 아이폰 등과 무선통신하며 사용자가 러닝 및 조깅 운동시 거리, 칼로리, 시간, 운동량, 속도 등의 정보를 센싱하는 센서팩과, 이 센서팩이 장착되는 장착홀이 형성되어 있는 실질적으로 '전용'인 특수 운동화로 이루어져 있다(도 1e 참조).

그러나 이들 종래기술에 의하면, 각종 운동관련 정보를 감지하는 센서들이 인솔 또는 신발에 고정 장착되어 있거나("나이키 플러스"를 제외한 종래기술), 센서팩이 독립적으로 존재하지만 그를 장착하기 위해 전용의 특수 운동화가 요구된다.

센서들이 신발에 고정되어 있는 경우 범용성이 떨어져서 예컨대 신발을 세척하는 경우에 사용이 불가능하게 되며, 인솔에 부착 또는 내장되어 있는 경우 인솔을 세척할 때 전자장치에 손상이 발생할 가능성이 있어 사용상에 제약이 따른다.

"나이키 플러스"의 경우 전용 운동화가 아니더라도 별도의 장착수단(손목밴드 또는 홀더)을 이용하여 손목에 장착하거나 다른 운동화의 임의의 위치에 고정하여 사용할 수는 있다. 그러나 이렇게 사용하는 때에는 노이즈(발의 움직임과 발에 가해지는 충격량에 대한 것 이외의 흔들림)가 많이 발생하여 정확한 운동관련 정보의 획득이 어렵게 된다.

공개특허 2002-0014005 등록특허 10-1120548 공개특허 10-2011-0071727 공개특허 10-2013-0043428

https://secure-nikeplus.nike.com/plus/

본 발명은 보행하거나 운동할 때 발의 움직임과 이동에 관한 정보를 얻을 수 있는 스마트 운동 시스템에서, 어떤 신발(운동화)에도 제약 없이 적용할 수 있으며, 인솔을 자유롭게 세척할 수 있는, 센서가 분리가능한 인솔을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 본 발명은 운동할 때 발의 움직임에 관한 정보를 얻을 수 있는 스마트 운동 시스템에서, 분리 가능한 인솔-센서팩 세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 신발 착용자의 발바닥을 보호하고, 발의 충격을 완화시키기 위해 신발의 내부 상부 바닥에 위에 안착시켜 사용하는, 아치부가 형성된 경질 재질의 지지층으로 이루어진 힐컵 또는 상기 힐컵의 상면에 쿠션층부가 결합된 인솔에 있어서, 상기 지지층의 아치부에 최소한 가속도센서, 통신모듈 및 배터리를 포함하는 센서팩이 탈부착 가능하게 장착되는 수용공간이 형성되어 있는 힐컵 또는 인솔에 관한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 힐컵 또는 인솔의 아치부에 수용공간이 있어 이곳에 대응되는 센서팩을 자유롭게 장착-탈착할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의한 힐컵 또는 인솔과 센서팩만 있으면 어떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 떠한 신발이나 운동화도 소위 '스마트 신발 또는 운동화'로 활용할 수 있도록 하는 힐컵/인솔-센서팩 세트를 제공하게 된다.

도 1a~1e는 종래기술에서 스마트 신발을 위한 인솔 또는 운동화의 예를 보여주는 도면 또는 사진.
도 2a는 발바닥의 내측에 내측종아치가 형성되어 있음을 보여주는 사진.
도 2b는 기능성 인솔의 예를 보여주는 사진.
도 3은 본 발명에 의한 단순한 인솔의 예를 보여주는 도면.
도 4a는 본 발명에 의한 힐컵 제작예에서 부품을 분해한 상태의 사진.
도 4b는 도 4a의 수용공간에 대응되는 센서팩의 케이스 제작예 사진.
도 4c는 조립이 완료된 본 발명에 의한 힐컵 제작예 사진.

이하 첨부된 도면 및 제작예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨된 도면 및 제작예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. 또한 청구범위의 구성요소에 도면부호가 병기되어 있는 경우, 이는 설명 위한 예시적인 것일 뿐 도면부호가 구성요소를 한정하려는 의도가 아님도 명백할 것이다.

신발은 기본적으로는 발의 움직임을 제한하는 구조로 만들어져 있는데, 신발 착용자의 발바닥을 보호하고, 걷거나 서있을 때 발의 충격을 완화시키기 위해 신발의 안쪽 바닥에 인솔(10)(insole; 깔창)을 사용하는 것이 일반화되어 있다.

발바닥의 내측에는 내측종아치(medical longitudinal arch)가 오목하게 형성(도 2a 참조)되어 있는데, 최근에는 이러한 발의 구조를 반영한 소위 기능성 인솔(10)이 알려져 있다. 기능성 인솔(10)은 보행시 상대적으로 움직이지 않는 발꿈치와 발 뒤쪽 양측면 및 중앙 안쪽의 아치를 안정적으로 고정하도록 아치부(도 2b에서 타원으로 표시한 부분)가 형성된 비교적 경질 소재의 힐컵(11)(heel cup)과, 그 상면에 결합되어 있는 쿠션층부(12)로 구성된다(도 2b 참조). 힐컵(11)만으로 최종제품이 될 수도 있고, 힐컵(11)을 소재로 인솔(10)을 제조할 수도 있으므로 이하에서는 "힐컵(11) 또는 인솔(10)"을 지칭할 때 경우에 따라서는 단순히 인솔(10)로 칭하기로 한다.

힐컵(11)은 발 뒤꿈치에서 보행 시 발에서 접히는 부위인 볼 부위까지만 형성될 수도 있고, 힐컵(11)의 중앙에는 보행시 발꿈치에 가해지는 충격을 흡수하기 위한 힐쿠션부가 있을 수 있다. 쿠션층부(12)는 보통 합성수지재의 쿠션재층(12a)과 그의 상면에 접착된 인조피혁이나 비닐지 또는 섬유 재질의 커버재층(12b)으로 되어 있다. 이외에도 기능성을 증대시키기 위해 각종 재질과 형상의 패드가 추가되는 경우도 있다.

본 발명은 신발의 평평한 내부바닥과 인솔(10)의 아치부 사이의 공간을 활용함으로써 가능하게 된 것이다.

전술하였듯이 본 발명은, 아치부에 센서팩(20) 수용공간(13)이 형성되어 있는 힐컵(11) 또는 인솔(10)에 관한 것이다. 따라서 센서팩(20)과 수용공간(13)은 서로 상응하는 형상이 된다. 이때 상기 센서팩(20)에는 최소한 가속도센서, 통신모듈 및 배터리가 내장되어 있다. 본 발명은 센서팩(20)의 기능 자체에 관한 것이 아니므로 센서팩(20)에 이외의 다른 센서나 장치들이 내장될 수 있을 것이다. 본 발명에 의한 인솔(10)에 적용되는 상기 센서팩(20)에서, 상기 통신모듈은 무선통신모듈인 것이 바람직하다. 이에 의해 실시간으로 각종 운동정보가 소정의 단말기(예를 들면 휴대폰)로 전송될 수 있는 것이다. 한편, 본 발명에 의한 인솔(10)에 적용되는 상기 센서팩(20)에는 자이로센서 등 다양한 종류의 센서가 추가될 수 있다.

추가되는 센서의 종류나 기능, 무선통신의 방법이나 단말기의 종류, 전송되는 운동정보의 종류, 전송된 운동정보의 가공(처리) 등은 본 발명의 대상이 아니며, 종래 널리 알려진 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 상기 수용공간(13)과 센서팩(20)의 구체적 형상은 다양하게 선택할 수 있을 것이지만, 사전에 다양한 사람들을 대상으로 신발의 평평한 내부바닥과 인솔(10)의 아치부 사이의 공간의 크기를 조사한 바, 수용공간(13)의 크기 즉, 센서팩(20)의 크기는 대략 25×15×8mm 이내인 것이 바람직함을 확인하였다. 도 3에 단순한, 따라서 바람직한 납작한 타원형 원통 형상 및 직사각형통 형상의 수용공간(13)(따라서 센서팩(20)도 타원형 원통 형상 또는 직사각형통 형상)을 가지는 인솔(10)의 예를 도시하였다. 예를 들면 도 1e에 보여진 나이키 플러스용 센서팩(20)이 장착되도록 그에 대응되는 수용공간(13)이 형성될 수도 있을 것이다.

본 발명에 의한 인솔(10)에서, 상기 수용공간(13)은 인솔(10)의 저면 또는 내측면의 전부 또는 일부가 개구(14)되어 있다. 도 3에는 수용공간(13)의 저면만 개구(14)된 것과, 저면과 내측면이 개구(14)된 것을 예시하였다. 이때 도시되지는 않았지만, 장착되어 있는 센서팩(20)을 손톱 등을 이용하여 용이하게 탈착시킬 수 있도록 개구(14)의 일측면에 탈착용 오목홈을 형성할 수도 있다.

장착된 센서팩(20)을 보호하기 위하여, 도 3에는 도시되지는 않았지만, 상기 수용공간(13)에 장착되어 개구(14)된 영역을 덮어 수용공간(13)을 폐쇄하는 마개(15)가 추가되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 의한 인솔(10)에 소정의 센서팩(20)을 장착하여 신발(운동화, 등산화 등)에 적용하여 사용할 때 사용자의 땀이나, 또는 비 때문에 상기 수용공간(13)에 수분이 침입할 수 있다. 이에 의해 센서팩(20)이 손상받을 수 있으므로 상기 센서팩(20)은 생활방수가 가능할 정도로 수밀하게 밀폐되어 있는 것이 바람직하다.

예를 들면 본 발명에 적용되는 상기 센서팩(20)의 통신모듈은 무선통신모듈이며, 상기 센서팩(20)은 수밀하게 밀폐되도록 제작되는 것이 바람직하다. 이때 센서팩(20)이 개봉 불가능하도록 밀폐될 수도 있고, 배터리 교체를 위해 개봉 가능하도록 밀폐될 수도 있을 것이다.

또 다른 예로, 상기 센서팩(20)은 외부 장비와의 연결을 위한 단자(도시 생략), 예를 들면 USB 단자만이 노출되고 PCB, 센서, 배터리 등 나머지 부분이 센서팩케이스(21)에 수밀하게 내장되며, 상기 단자를 밀폐하는 탄성마개(22)를 가지는 것일 수 있다. 이 경우 단자를 통해 배터리를 충전시킬 수 있을 것이다. 또한 이러한 예에서도 센서팩(20)의 통신모듈은 무선통신모듈인 것이 바람직하다. 무선통신모듈이 아닌 경우는 운동정보를 임시저장하는 소정의 저장장치가 내장되어 있어 단자를 통해 정보를 단말기로 전송시킬 수 있을 것이다.

한편, 수용공간(13)의 마개(15)가 있는 경우에 센서팩(20)을 보다 잘 보호하기 위하여, 상기 마개(15)는 상기 수용공간(13)을 수밀하게 밀폐할 수 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 (A) 앞에서 설명한 본 발명에 의한 힐컵(11) 또는 인솔(10);과 (B) 상기 힐컵(11) 또는 인솔(10)의 수용공간(13)에 대응되는 센서팩(20);을 포함하는 힐컵(11)/인솔(10)-센서팩(20) 세트에 관한 것이다.

[제작예]

25×15×8mm 크기의 직사각형통 형상의 수용공간(13)을 가지는 본 발명에 의한 힐컵(11)을 예시적으로 제작하였다.

경질재질을 원료로 하여 힐컵(11)을 사출하였다. 도 4a에 힐컵(11) 사출 예를, 도 4b에 힐컵(11) 수용공간(13)에 대응되는 센서팩(20)의 센서팩케이스(21) 제작예의 조립/밀봉전 사진(뒤집은 상태임)을 각각 첨부하였다. 제작예에서는 TPU(Thermoplastic polyurethane)을 사용하였으나, 이외에도 PC(poly carbonate)나 PP(polyporpylene) 계열의 경질 플라스틱 수지를 사용할 수도 있을 것이다. 다만 힐컵(11) 수용공간(13)을 밀폐하는 마개(15)와 센서팩(20)의 단자를 밀폐하는 탄성마개(22)는 수밀해야할 특성상 고무와 같이 탄성재질의 것을 선택하였다.

도 4a에 힐컵(11) 사출물에서 상기 수용공간(13)은 힐컵(11)의 아치부에, 그 저면(뒤집은 사진인 도 4a에서는 상면)이 힐컵(11)의 최저면 바닥과 같은 평면상이 있기 때문에 사용자가 착용하더라도 특별한 이물감을 느낄 수 없다. 제작예에서는 수용공간(13)과 주변이 단차가 있지만 필요하다면 이 단차를 두지 않는 것도 가능하다.

제작예에서는 수용공간(13)의 개구(14)가 힐컵(11)의 내측면에 형성되는 것으로 설계하였는데, 사출의 특성상 일체로 제작하기 어려워 저면폐쇄판(16)을 별도로 사출하였다. 또한 제작예에서는 센서팩(20)을 탄성적으로 장착시켰다가 탈착시키는 탄성스토퍼(17)를 상기 수용공간(13)의 일측에 추가로 설치되도록 설계하였다.

탄성스토퍼(17)와 마개(15)를 수용공간(13)의 일측에 각각 조립(장착; 도 4a에서 적색 화살표 참조)한 다음 저면폐쇄판(16)을 덮고 초음파융착 등의 방법으로 수밀하게 결합하여 조립이 완료된다. 이렇게 조립이 완료된 본 발명에 의한 힐컵(11) 제작예를 통상의 힐컵(11)과 함께 보여주는 사진을 도 4c에 첨부하였다.

이렇게 제작된 반제품 상태의 힐컵(11)에 소정의 쿠션층부(12)를 추가하면 본 발명에 의한 인솔(10)이 된다. 사용자는 본 발명에 의한 인솔(10)에서 마개(15)를 열고 수용공간(13)에 그에 대응되는 센서팩(20)을 넣고 마개(15)를 닫은 다음 임의의 신발에 장착하여 사용하게 된다.

10. 인솔
11. 힐컵
12. 쿠션층부 12a. 쿠션재층 12b. 커버재층
13. 수용공간 14. 개구 15. 마개
16. 저면폐쇄판 17. 탄성스토퍼
20. 센서팩 21. 센서팩 케이스 22. 탄성마개

Claims (7)

1. 신발 착용자의 발바닥을 보호하고, 발의 충격을 완화시키기 위해 신발의 내부 상부 바닥에 위에 안착시켜 사용하는, 아치부가 형성된 경질 재질의 지지층으로 이루어진 힐컵(11) 또는 상기 힐컵(11)의 상면에 쿠션층부(12)가 결합된 인솔(10)에 있어서,
   상기 지지층의 아치부에 가속도센서, 통신모듈 및 배터리를 포함하는 센서팩(20)이 탈부착 가능하게 장착되는 수용공간(13)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 힐컵(11) 또는 인솔(10).
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용공간(13)은 힐컵(11) 또는 인솔(10)의 저면 또는 내측면의 전부 또는 일부가 개구(14)되어 있는 것을 특징으로 하는 힐컵(11) 또는 인솔(10).
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 수용공간(13)에 장착되어 개구(14)된 영역을 덮어 수용공간(13)을 폐쇄하는 마개(15)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 힐컵(11) 또는 인솔(10).
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수용공간(13)의 일측에는 장착되는 센서팩(20)을 탄성적으로 장착시켰다가 탈착시키는 탄성스토퍼(17)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 힐컵(11) 또는 인솔(10).
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 센서팩(20)의 통신모듈은 무선통신모듈이며,
   상기 센서팩(20)은 수밀하게 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 힐컵(11) 또는 인솔(10).
   
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 센서팩(20)은 외부 장비와의 연결을 위한 단자가 장착되어 있는 수밀형이며,
   상기 단자를 밀폐하는 탄성마개(22)를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 힐컵(11) 또는 인솔(10).
   
7. (A) 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 의한 힐컵(11) 또는 인솔(10);과
   (B) 상기 힐컵(11) 또는 인솔(10)의 수용공간(13)에 대응되는 센서팩(20);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 힐컵(11)/인솔(10)-센서팩(20) 세트.

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