KR20210054445A - 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발 - Google Patents

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Abstract

본체부; 상기 본체부의 하부에 결합되며 내부에 센서모듈이 수납되는 바닥창부; 상기 바닥창부의 상면에 안착되며, 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 측정하는 움직임추정부가 설치되는 깔창부; 및 상기 본체부 및 상기 바닥창부 중 어느 하나에 배치되며, 무선 신호를 송수신하는 근거리통신모듈;을 포함하는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발을 제공한다.

Description

낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발{SHOES FOR FALL ACCIDENT PREVENTION AND WALK CORRECTING}
본 발명은 센서를 사용하여 사용자에 대한 걸음 동작, 걸음 상태를 측정하고 이를 통해 사용자에 대한 낙상, 걸음 동작에 대한 교정 정보를 제공하는 신발에 관한 것이다.
최근 인구의 고령화, 각 종 사고 등의 발생으로 신체의 거동이 불편한 사람이 증가하였다. 또한, 계절적 요인으로 겨울철 내린 눈이 얼어 빙판길을 이룬 경우 낙상 사고의 위험이 증가할 수 있다. 이는 신발에 충분한 마찰력을 제공하여 낙상 사고를 어느 정도 예방할 수 있다. 하지만, 낙상 사고가 발생한 경우, 이를 보호자, 의료기관 등에 알리는 등의 기능을 할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 사용자는 신발을 착용한 상태에서 자신의 걸음 동작이 올바른지, 걸음 동작에 따라 착용한 신발이 적정한지 등을 모니터링하여 보다 이를 교정하고자 하는 니즈가 있었다.
선행문헌을 살펴보면, 이런 문제점을 해결하기 위한 다양한 신발 등이 제안 공개되었으나, 낙상 위험에 대한 예측, 감지에 대한 오류가 빈번하고 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술은 자신의 걸음 동작에 대한 교정과 함께 적합한 신발을 선택하기 위해 높은 비용이 발생하는 등 다양한 문제점이 있었다.
대한민국 공개실용신안 제20-2018-0002406호 대한민국 등록특허 제10-1244389호 (2013. 3. 11. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1179618호 (2012. 8. 29. 등록)
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 정확하게 측정할 수 있으며, 낙상 판단에 대한 높은 신뢰도를 제공할 수 있는 낙상 사고 방지 및 걸음걸이 교정용 신발을 제공하고자 한다.
또한, 사용자의 걸음 동작에 적합한 신발을 제공하여 사용자의 걸음 동작에 대한 교정 효과를 제공하고자 한다. 또한, 낙상 사고가 발생하는 경우에도 의료기관 등에 즉각적인 알림이 가능하도록 한다. 또한, 제품 생산성을 향상시키고, 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 신발을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 본체부; 상기 본체부의 하부에 결합되며 내부에 센서모듈이 수납되는 바닥창부; 상기 바닥창부의 상면에 안착되며, 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 측정하는 움직임추정부가 설치되는 깔창부; 및 상기 본체부 및 상기 바닥창부 중 어느 하나에 배치되며, 무선 신호를 송수신하는 근거리통신모듈;을 포함하는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발을 제공한다.
상기 깔창부는 사용자의 발바닥에 대응되는 모양이고, 상기 움직임추정부는 상기 깔창부의 하면에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 움직임추정부는 사용자의 발바닥 앞쪽이 위치하는 제1센서영역; 발바닥 뒤쪽이 위치하는 제2센서영역; 및 상기 제1센서영역과 상기 제2센서영역 사이에서, 발바닥의 아치 부분이 위치하지 않는 제3센서영역;을 포함하며, 상기 제1센서영역 내지 제3센서영역에는 각각 적어도 하나 이상의 압력센서가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 깔창부의 하면에는 사용자의 엄지발가락이 위치하는 개소에 대응하여 사용자의 자세 변화를 감지하는 자세감지센서부가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 센서모듈은 인쇄회로기판 위에 배치되며, 상기 센서모듈은 사용자의 발 움직임에 대한 3축(X축, Y축 및 Z축) 방향의 속도 변화를 측정하는 가속도센서; 및 3축 방향의 각속도 변화를 측정하는 자이로센서;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 센서모듈, 상기 움직임추정부 및 상기 자세감지센서부에서 각각 수신되는 신호를 연산하여 사용자의 낙상 여부를 판단하는 낙상판단부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 사고 방지 및 걸음걸이 교정용 신발은 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 정확하게 측정할 수 있으며, 낙상 판단에 대한 높은 신뢰도를 제공할 수 있다.
또한, 사용자의 걸음 동작에 적합한 신발을 제공하여 사용자의 걸음 동작에 대한 교정 효과를 제공할 수 있다. 또한, 낙상 사고가 발생하는 경우에도 의료기관 등에 즉각적인 알림이 가능하다. 또한, 제품 생산성을 향상시키고, 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 신발을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 사고 방지 및 걸음걸이 교정용 신발에 대한 사시도.
도 2는 도 1의 교정용 신발에 대한 구성요소 사이의 관계를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 교정용 신발에 대한 분해 사시도.
도 4는 도 3의 깔창부에 대한 저면 사시도.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 사고 방지 및 걸음걸이 교정용 신발에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 교정용 신발에 대한 구성요소 사이의 관계를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 교정용 신발에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 깔창부에 대한 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발(1000)은 본체부(100), 바닥창부(200), 센서모듈(700), 깔창부(300), 움직임추정부(500), 자세감지센서부(600), 근거리통신모듈(400), 낙상판단부(800), 전원부(미도시) 등을 포함할 수 있다.
신발(1000)은 예를 들어, 운동화, 구두, 스니커즈, 캔버스화, 샌들, 슬리퍼 등을 포함할 수 있다. 본체부(100)는 발을 감싸는 형상으로 이루어지며, 외부 충격 등을 완화하여 사용자의 발을 보호한다. 본체부(100)는 합성소재나 가죽 등의 재질로 형성된다. 이와 달리, 본체부(100)는 착용에 따른 신축성과 통기성을 위해 메쉬 소재로 형성될 수 있다. 또한, 본체부(100)는 끈 형태의 신발끈이 관통되는 복수 개의 통공이 형성될 수 있다. 본체부(100)는 하부가 개구되며, 본체부(100)는 바닥창부(200)와 결합되어 신발(1000)의 전체적 형상이 완성된다.
바닥창부(200)는 본체부(100)의 하부에 결합되며 내부에 센서모듈(700)이 수납된다. 이를 위해, 바닥창부(200)에는 센서모듈(700)이 수납되는 수납공간부(210)가 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신발(1000)은 사용자가 높은 위치에서 떨어지거나, 일상적 보행 과정에서 부주의 등 사고에 의해 넘어지는 낙상 사건을 감지할 수 있다. 센서모듈(700)은 사용자의 낙상 여부를 판단할 때, 고려해야 할 하나의 정보를 제공한다. 구체적으로, 센서모듈(700)은 인쇄회로기판(710) 위에 배치되며, 센서모듈(700)은 사용자의 발 움직임에 대한 3축(X축, Y축 및 Z축) 방향의 속도 변화를 측정하는 가속도센서(720) 및 3축 방향의 각속도 변화를 측정하는 자이로센서(730)를 포함한다. 센서모듈(700)은 신발(1000) 내에 배치되며, 배터리 형태의 전원부와 전기적으로 연결되어, 전력을 공급받을 수 있다.
여기서, 수납공간부는 사용자의 발 부분에 대한 무게중심이 위치하는 곳에 형성된다. 이를 통해, 센서모듈(700)은 사용자의 발 움직임에 대한 정확한 측정이 가능하다. 수납공간부(210)는 바닥창부(200)의 중앙 위치에 형성되는 안착홈의 형태일 수 있다. 센서모듈(700)은 안착홈에 역방향으로 끼움 결합되어 안착홈을 덮는 구조일 수 있다.
바닥창부(200)는 충격 흡수성, 경량성, 내구성, 쿠션 회복성 등이 우수한 합성수지 재질(예를 들어 폴리우레탄 등)로 형성되며, 지면과 접촉되는 바닥면에는 미끄럼을 방지하는 기능이 형성되어 있다.
깔창부(300)는 바닥창부(200)의 상면에 안착되며, 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 측정하는 움직임추정부(500)가 설치된다. 깔창부(300)는 사용자의 발바닥에 대응되는 모양일 수 있다. 그 결과, 사용자는 신발(1000)을 착용한 상태에서, 외부 충격이 가해지더라도 깔창부(300)를 통해 이를 완화시킬 수 있다. 여기서, 움직임추정부(500)는 깔창부(300)의 하면에 형성된다. 움직임추정부(500)는 사용자의 발바닥 앞쪽이 위치하는 제1센서영역(510), 발바닥 뒤쪽이 위치하는 제2센서영역(520) 및 상기 제1센서영역(510)과 상기 제2센서영역(520) 사이에서, 발바닥의 아치 부분이 위치하지 않는 제3센서영역(530)을 포함하며, 제1센서영역(510) 내지 제3센서영역(530)에는 각각 적어도 하나 이상의 압력센서(550)가 배치된다.
움직임추정부(500)는 복수 개의 압력센서(550)를 통해 각 위치에서 압력을 측정한 후 이를 통해 깔창부(300)에 가해지는 압력 분포도를 통해 걸음 동작에서 발의 움직임을 추정할 수 있다. 압력 분포도는 압력의 세기에 따른 색상의 차이 등을 통해 나타낼 수 있다. 여기서, 압력센서(550)는 이미 공지된 통상적인 수단 중 어느 하나의 형태로 구현될 수 있다.
제1센서영역(510) 내지 제3센서영역(530)은 깔창부(300)의 하면에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 제1센서영역(510)에는 균등하게 4분할하는 4개의 각 영역에 하나의 압력센서(550)가 배치될 수 있다. 또한, 제2센서영역(520)에는 3개의 압력센서(550)가 예를 들어, 삼각형 모양으로 배치될 수 있다. 제1센서영역(510)가 제2센서영역(520)에는 사용자의 체중에 의한 하중이 집중적으로 분포되는 부분이다. 한편, 제3센서영역(530)에서 압력센서(550)는 발바닥에 의한 하중이 전달되는 부분에 배치된다. 제3센서영역(530)을 내측영역과 외측영역으로 양분하였을 때, 압력센서(550)는 외측영역에 배치된다.
움직임추정부(500)는 발의 움직임에 대한 추정을 통해 사용자의 걸음 동작을 모니터링할 수 있다. 또한, 움직임추정부(500)는 압력 분포도를 통해 사용자의 걸음 동작에서 반복적으로 발생되는 나쁜 걸음 동작을 센싱할 수 있다. 한편, 깔창부(300)의 하면에는 제1센서영역(510) 내지 제3센서영역(530)이 포켓 형태로 구분 형성될 수 있다. 이와 달리, 깔창부(300)의 하면에는 제1센서영역(510) 내지 제3센서영역(530)이 탈부착 가능한 부착면의 형태로 구분 형성될 수 있다. 여기서, 압력센서(550)는 전술한 전원부와 전기적으로 연결되어, 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 자세감지센서부(600)는 사용자의 발의 움직임에 따른 생체 정보를 수집할 수 있다. 이를 위해, 깔창부(300)의 하면에는 사용자의 엄지발가락이 위치하는 개소에 대응하여 사용자의 자세 변화를 감지하는 자세감지센서부(600)가 배치되는 것이 바람직하다. 자세감지센서부(600)는 예를 들어, 생체센서일 수 있다. 생체센서는 얇은 패치형으로 사용자의 심박수, 호흡수 등을 측정할 수 있다. 자세감지센서부(600)는 생체센서를 통한 측정 신호가 미약한 경우, 이를 증폭할 수 있다.
자세감지센서부(600)는 사용자가 낙상 등으로 사용자의 생체 신호가 급격하게 변동하는 경우 즉, 낙상과 관련되는 신호를 추출하여 낙상 파형을 생성할 수 있다. 자세감지센서부(600)는 낙상 파형을 예를 들어, 일정 시간 간격으로 생성할 수 있다. 여기서, 자세감지센서부(600)는 전술한 전원부와 전기적으로 연결되어, 전력을 공급받을 수 있다.
자세감지센서부(600)는 사용자의 개인 정보에 따라 그 위치가 달라질 수 있다. 자세감지센서부(600)는 탈부착 가능한 형태로 사용자에 따라 발가락의 위치를 달리하여 부착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신발(1000)은 낙상 여부에 대한 보다 정확한 판단을 위해 낙상판단부(800)를 더 포함할 수 있다. 낙상판단부(800)는 센서모듈(700), 움직임추정부(500) 및 자세감지센서부(600)에서 각각 수신되는 신호를 연산하여 사용자의 낙상 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 예를 들어, 자세감지센서부(600)를 통해 낙상 신호가 수신되더라도, 센서모듈(700)을 통해 발의 움직임에 대한 급격한 변화 등이 측정되지 않는 경우, 낙상판단부(800)는 낙상으로 판단할 수 없다.
낙상판단부(800)는 센서모듈(700), 움직임추정부(500) 및 자세감지센서부(600)에서 각각 낙상 신호를 수신한 경우 낙상으로 판단할 수 있다. 또한, 낙상판단부(800)는 자세감지센서부(600)를 통해 낙상 신호를 복수 회 반복 수신하는 경우, 일단 낙상 위험으로 판단하고 주의에 해당되는 주의신호를 생성할 수 있다. 또한, 낙상판단부(800)는 주의신호가 일정 시간 지속되는 경우, 경고에 해당되는 경고신호를 생성할 수 있다. 여기서, 주의신호, 경고신호는 근거리통신모듈(400)을 통해 미리 설정되는 수신부(보호자 등)로 송신될 수 있다. 한편, 낙상판단부(800)는 낙상 여부를 낙상 확률, 낙상 등급 등 보다 구체화된 정보로 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신발(1000)은 전용 앱을 통해, 근거리통신모듈(400)을 통해 전송되는 각 종 무선 신호에 따른 정보를 편리하게 활용할 수 있다. 근거리통신모듈(400)은 본체부(100) 및 바닥창부(200) 중 어느 하나에 배치되며, 무선 신호를 송수신한다. 근거리통신모듈(400)은 센서모듈(700), 움직임추정부(500), 자세감지센서부(600), 낙상판단부(800)와 전기적으로 연결되어 있다. 근거리통신모듈(400)은 와이파이, 블루투스, 지그비 등 무선 통신 네트워크를 사용하여 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, 무선 신호는 예를 들어, 사용자의 단말기(2000) 예를 들어, 스마트폰으로 전송될 수 있다. 이 때, 사용자는 전용 앱을 통해 미리 지정된 보호자의 스마트폰, 응급기관의 지정서버 등에 동일 내용의 무선 신호를 전송될 수 있다.
여기서, 근거리통신모듈(400)은 전술한 전원부와 전기적으로 연결되어, 전력을 공급받을 수 있다. 한편, 근거리통신모듈(400)은 본체부(100) 중 특히 후방 뒤꿈치부에 위치하며, 뒤꿈치부는 포켓 구조로 형성될 수 있다. 또한, 센서모듈(700)에는 사용자의 위치 정보를 제공할 수 있는 GPS센서(740)를 더 포함할 수 있다. GPS센서(740)는 사용자의 위치 좌표를 실시간 제공할 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예는 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 정확하게 측정할 수 있으며, 낙상 판단에 대한 높은 신뢰도를 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 걸음 동작에 적합한 신발(1000)을 제공하여 사용자의 걸음 동작에 대한 교정 효과를 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 보호자, 응급기관 등은 사용자의 낙상 사고에 대해 즉각적인 인식이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 사고 방지 및 걸음걸이 교정용 신발은 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 정확하게 측정할 수 있으며, 낙상 판단에 대한 높은 신뢰도를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100 : 본체부 200 : 바닥창부
300 : 깔창부 400 : 근거리통신모듈
500 : 움직임추정부 510 : 제1센서영역
520 : 제2센서영역 530 : 제3센서영역
550 : 압력센서 600 : 자세감지센서부
700 : 센서모듈 710 : 인쇄회로기판
720 : 가속도센서 730 : 자이로센서
740 : GPS센서 800 : 낙상판단부
1000 : 신발 2000 : 단말기

Claims (6)

  1. 본체부;
    상기 본체부의 하부에 결합되며 내부에 센서모듈이 수납되는 바닥창부;
    상기 바닥창부의 상면에 안착되며, 걸음 동작에 따른 발의 움직임을 측정하는 움직임추정부가 설치되는 깔창부; 및
    상기 본체부 및 상기 바닥창부 중 어느 하나에 배치되며, 무선 신호를 송수신하는 근거리통신모듈;을 포함하는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 깔창부는 사용자의 발바닥에 대응되는 모양이고,
    상기 움직임추정부는 상기 깔창부의 하면에 형성되는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 움직임추정부는
    사용자의 발바닥 앞쪽이 위치하는 제1센서영역;
    발바닥 뒤쪽이 위치하는 제2센서영역; 및
    상기 제1센서영역과 상기 제2센서영역 사이에서, 발바닥의 아치 부분이 위치하지 않는 제3센서영역;을 포함하며,
    상기 제1센서영역 내지 제3센서영역에는 각각 적어도 하나 이상의 압력센서가 배치되는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 깔창부의 하면에는 사용자의 엄지발가락이 위치하는 개소에 대응하여 사용자의 자세 변화를 감지하는 자세감지센서부가 배치되는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서모듈은 인쇄회로기판 위에 배치되며,
    상기 센서모듈은 사용자의 발 움직임에 대한 3축(X축, Y축 및 Z축) 방향의 속도 변화를 측정하는 가속도센서; 및
    3축 방향의 각속도 변화를 측정하는 자이로센서;를 포함하는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서모듈, 상기 움직임추정부 및 상기 자세감지센서부에서 각각 수신되는 신호를 연산하여 사용자의 낙상 여부를 판단하는 낙상판단부;를 더 포함하는 낙상 사고 방지 및 걸음 걸이 교정용 신발.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101179618B1 (ko) 2011-05-04 2012-09-05 삼덕통상 주식회사 운동량측정과 낙상검출 및 마사지효과를 가지는 고령자신발
KR101244389B1 (ko) 2011-11-01 2013-03-18 주식회사 이디 낙상 감지 모듈이 탑재된 신발
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KR20180002406U (ko) 2017-02-01 2018-08-09 울산과학대학교 산학협력단 낙상 방지용 신발

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