KR20210082031A - 보행 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보행 측정 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템은, 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 인체에 장착되고, 인체의 움직임을 측정하는 하나 이상의 동작측정 모듈; 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자가 착용하는 신발에 삽입되고, 상기 사용자의 족압을 측정하여 신호를 출력하는 족압측정 모듈; 및 상기 족압측정 모듈에서 측정된 신호를 수신하여 데이터로 가공하는 데이터 처리 모듈을 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 동작측정 모듈을 통해 측정된 인체의 보행 상태 정보와, 족압측정 모듈을 통해 측정된 족압에 대한 정보를 이용하여 보행 시 양발의 균형 상태 및 척추의 운동 상태를 이용하여 인체의 동작균형 상태를 측정할 수 있다.

Description

보행 측정 시스템{WALKING MEASUREMENT SYSTEM}
본 발명은 보행 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 인체 동작과 족압을 측정하여 보행 시 사용자의 균형 상태를 측정할 수 있는 보행 측정 시스템에 관한 것이다.
건강관리에 대한 관심이 높아짐에 따라 올바른 보행을 통해 건강을 향상시키기 위한 다양한 제품들이 개발되는 추세이다. 이러한 제품들은 ICT 기술과 융합되어 사용자의 보행 데이터를 기록하고, 기록된 보행 데이터를 이용하여 사용자의 보행 건강 및 척추 건강 상태를 관리할 수 있다.
이러한 종래의 제품은 영상을 측정하는 방식과 보행측정 신발을 이용하는 방식이 있다. 이 중 영상측정 방식은 스포츠센터나 건강검진센터 등에 설치된 런닝머신에서 사용자가 보행하는 것을 사용자의 전후방이나 좌우측에 설치된 카메라로 촬영하여 보행 시 신체균형 상태를 분석하는 방식이다. 그리고 보행측정 신발을 이용하는 방식은, 신발에 삽입된 관성 센서 등을 이용하여 3차원 각도를 측정하여 보행상태를 분석하는 방식이다.
영상측정 방식을 이용한 보행 분석은, 카메라가 설치된 장소에서 이루어져야 하므로, 매번 해당 장소를 사용자가 방문하는 경우에만 분석을 수행할 수 있는 불편한 문제가 있다.
또한, 보행측정 신발을 이용하는 방식은, 발의 움직임만으로 보행을 측정하기 때문에 인체의 움직임에 대한 분석을 수행하지 않아 인체의 균형 상태에 대한 분석이 어려운 문제가 있다. 이때, 보행측정 신발을 이용하는 방식에서, 사용자의 발에 대한 이동궤적에 대응되는 패턴을 측정하여 보행을 분석하여 보행 시 척추상태를 기준으로 보행상태를 추정하는 경우가 있다. 그런데 이 경우, 골방 상단에 해당되는 척추의 움직임이 둔화된 척추질환 등에 대한 경우를 고려하지 않고, 발의 움직임만을 분석하기 때문에 사용자의 인체 균형 상태가 정확하게 분석되기 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1226742호 (2013. 01. 25.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 사용자의 인체 균형 상태를 정확하게 분석하기 위해 사용자 인체의 척추 움직임과 족압을 측정할 수 있는 보행 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템은, 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 인체에 장착되고, 인체의 움직임을 측정하는 하나 이상의 동작측정 모듈; 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자가 착용하는 신발에 삽입되고, 상기 사용자의 족압을 측정하여 신호를 출력하는 족압측정 모듈; 및 상기 족압측정 모듈에서 측정된 신호를 수신하여 데이터로 가공하는 데이터 처리 모듈을 포함할 수 있다.
하나 이상의 동작측정 모듈은, 상기 인체의 움직임을 측정하는 관성센서부; 상기 관성센서부에서 측정된 데이터를 외부로 전송하는 통신부; 및 상기 관성센서부에서 측정된 데이터를 외부로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 관성센서부는, 상기 사용자가 보행할 때 직진하는 동안의 인체 움직임을 측정하는 가속도 센서, 상기 사용자가 보행할 때 회전하는 동안의 인체 움직임을 측정하는 각속도 센서 및 상기 사용자가 보행할 때 인체 움직임의 방향성을 측정하는 지자기센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 족압측정 모듈은, 상기 신발의 길이 방향으로 배치된 제1 전극부; 상기 제1 전극부의 일면에 배치되고, 전기적인 저항을 갖는 저항필름; 및 상기 저항필름의 일면에 배치되며, 상기 제1 전극부와 다른 방향으로 배치된 제2 전극부를 포함할 수 있다.
상기 족압측정 모듈은, 상기 제1 전극부를 보호하기 위해 상기 제1 전극부의 타면에 배치된 상부 인솔부; 및 상기 제2 전극부를 보호하기 위해 상기 제2 전극부의 일면에 배치된 하부 인솔부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부는 상기 신발의 길이 방향으로 배치되고 소정의 간격으로 이격되어 배치된 복수 개의 제1 전도섬유 전극을 포함하고, 상기 제2 전극부는 복수 개의 상기 제1 전도섬유 전극과 다른 방향으로 배치되며 소정의 간격으로 이격되어 배치된 복수 개의 제2 전도섬유 전극을 포함할 수 있다.
복수의 제1 전도섬유 전극 및 복수의 제2 전도섬유 전극은 수직하게 배치될 수 있다.
상기 저항필름은 소정의 두께를 가지며, 외부에서 가해진 압력에 의해 두께가 얇아질수록 전기적인 저항의 크기가 작아질 수 있다.
상기 데이터 처리 모듈은, 상기 족압측정 모듈에 전원을 공급하는 전원공급부; 외부와 통신하는 통신기; 및 상기 족압측정 모듈에서 출력된 신호를 수신하고 수신된 신호를 족압에 대한 데이터로 가공하며, 상기 통신기를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 전원공급부, 통신기 및 제어기 중 하나 이상은 상기 신발에 설치될 수 있다.
상기 동작측정 모듈은, 상기 인체의 발목, 종아리, 허벅지 및 허리 중 어느 하나 이상에 장착될 수 있다.
하나 이상의 상기 동작측정 모듈에서 측정된 데이터 및 상기 데이터 처리 모듈에서 가공된 족압에 대한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하는 서버를 더 포함할 수 있다.
상기 서버는, 상기 데이터 처리 모듈에서 수신된 족압에 대한 데이터를 이용하여 상기 사용자의 족압을 시각적으로 가공할 수 있다.
상기 서버는, 하나 이상의 상기 동작측정 모듈에서 측정된 데이터를 이용하여 발목의 움직임, 무릎의 움직임 및 허리의 움직임 중 어느 하나 이상에 대한 데이터를 분석할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템은, 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 인체에 장착되고, 인체의 움직임을 측정하는 하나 이상의 동작측정 모듈; 및 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 족압을 측정하는 족압측정 모듈을 포함할 수 있다.
하나 이상의 상기 동작측정 모듈에서 측정된 데이터 및 상기 족압측정 모듈에서 측정된 족압에 대한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하는 서버를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 동작측정 모듈을 통해 측정된 인체의 보행 상태 정보와, 족압측정 모듈을 통해 측정된 족압에 대한 정보를 이용하여 보행 시 양발의 균형 상태 및 척추의 운동 상태를 이용하여 인체의 동작균형 상태를 측정할 수 있다.
또한, 보행이 올바른 보행자의 하체 움직임을 측정한 데이터를 통해 보행 패턴을 분석하고, 분석된 결과를 보행이 잘못되거나 불편한 보행자의 데이터와 비교하여 올바른 보행상태를 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템의 동작측정 모듈을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작측정 모듈이 인체에 설치되는 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작측정 모듈을 이용하여 보행과정에서 처추의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작측정 모듈이 인체에 설치되는 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 장치의 족압측정 모듈을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 족압측정 모듈에 압력이 인가되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 족압측정 모듈의 족압 측정 원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 족압측정 모듈에서 측정된 족압 분포를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템의 데이터 처리 모듈을 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일시시예에 따른 족압측정 모듈이 신발에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 다음의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명이 명료해지도록 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 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 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 측정 시스템(100)은, 사용자 인체의 동작과 족압을 측정하여 사용자의 보행에 대한 인체의 동작 균형 상태를 측정할 수 있다. 이를 위해 본 실시예에 따른 보행 측정 시스템(100)은 동작측정 모듈(110), 족압측정 모듈(120) 및 신발모듈을 포함한다.
동작측정 모듈(110)은, 인체에 부착하여, 인체의 동작을 측정하기 위해 구비되며, 각종 센서들을 포함하여 인체의 동작을 측정한다.
본 실시예에서, 동작측정 모듈(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 허리 설치위치(60) 및 발목 설치위치(31, 32)에 설치될 수 있다. 그에 따라 사용자의 허리 움직임과 발목 움직임을 측정할 수 있다. 도 3에 도시된 도면은 인체의 움직임을 측정하기 위해 인체에 동작측정 모듈(110)이 기본적으로 설치되는 위치를 표시한 것이다. 즉, 본 실시예에서, 기본적으로 인체의 움직임을 분석하기 위해 허리와 발목의 움직임을 측정할 필요가 있다.
사용자의 보행 과정은 유각기와 입각기로 구성된다. 유각기는 하체가 허공에서 이동하는 움직임이고, 입각기는 발이 지면에 닿을 때의 움직임이다. 이러한 유각기는 보행 과정에서 약 40% 정도이고, 입각기는 보행 과정에서 약 60% 정도이다. 이러한 사용자의 보행 과정에서 허리의 움직임을 측정하여 보행 시 척추의 움직임을 고려할 수 있다. 따라서 사용자의 허리 설치위치(60)에 동작측정 모듈(110)이 설치된 상태에서, 보행 시의 유각기 및 입각기의 반복에 따라 척추 각도를 측정하는데, 하지가 전방으로 이동하는 동안 상체가 전방으로 이동한다. 보행하는 동안 척추는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같은 수직선을 기준으로, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 척추가 +각도로 전방으로 기우는 구간과 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 척추가 ??각도로 후방으로 기우는 구간이 반복하여 동작할 수 있다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 동작측정 모듈(110)을 인체의 발목 설치위치(31, 32), 종아리 설치위치(41, 42), 허벅지 설치위치(51,52) 및 허리 설치위치(60)에 각각 설치할 수 있다. 따라서 총 7개의 동작측정 모듈(110)을 인체에 설치한 상태에서, 사용자의 발목, 종아리, 허벅지 및 허리의 움직임을 측정할 수 있다. 따라서 허벅지 설치위치(51,52) 및 허리 설치위치(60)에서 동작측정 모듈(110)이 측정한 정보를 바탕으로 골반의 움직임을 산출할 수 있고, 이를 바탕으로 골반 각도를 계산할 수 있다.
또한, 동작측정 모듈(110)이 사용자의 종아리 설치위치(41, 42) 및 허벅지 설치위치(51,52)에 설치되어 사용자의 종아리 및 허벅지 움직임을 측정하면 무릎의 움직임을 산출할 수 있고, 이를 바탕으로 무릎 각도를 계산할 수 있다.
그리고 동작측정 모듈(110)이 사용자의 발목 설치위치(31, 32) 및 종아리 설치위치(41, 42)에 설치되어 사용자의 발목 및 종아리 움직임을 측정하면 발목의 움직임을 산출할 수 있고, 이를 바탕으로 발목 각도를 계산할 수 있다.
상기와 같이, 동작측정 모듈(110)을 발목 설치위치(31, 32), 종아리 설치위치(41, 42), 허벅지 설치위치(51,52) 및 허리 설치위치(60)에 각각 설치하여 인체의 움직임을 3차원으로 측정할 수 있다. 그리고 그와 동시에 인체의 발목, 무릎 및 허리의 각도 변화량을 산출할 수 있다.
본 실시예에서, 복수 개의 동작측정 모듈(110)은 발목 설치위치(31, 32), 종아리 설치위치(41, 42), 허벅지 설치위치(51,52) 및 허리 설치위치(60)에 각각 밴드 등을 이용하여 인체에 부착할 수 있다.
상기와 같은, 동작측정 모듈(110)은 관성센서부(112), 통신부(114), 통신 안테나(116) 및 제어부(118)를 포함한다.
관성센서부(112)는, 사용자가 보행할 때 인체의 움직임을 측정하기 위해 구비되며, 가속도 센서, 각속도 센서 및 지자기 센서 등을 포함한다. 가속도 센서는, 보행 시 직진하는 동안의 인체 움직임을 측정하고, 각속도 센서는 보행 시 회전구간에서 인체 움직임을 측정한다. 그리고 지자기 센서는 인체 움직임의 방향성을 측정한다.
따라서 관성센서부(112)에 포함된 가속도 센서, 각속도 센서 및 지자기 센서 등을 이용하여 인체가 보행할 때의 움직임을 측정할 수 있다.
통신부(114)는 관성센서부(112)에서 측정된 데이터를 외부에 설치된 서버(200)로 전송한다. 본 실시예에서 통신부(114)는 이동통신망이나 wifi 망을 통해 통신할 수 있으며, 또한 인터넷망을 통해 서버(200)와 통신할 수 있다.
통신 안테나(116)는 통신부(114)와 연결되며, 통신부(114)가 무선으로 통신할 수 있도록 신호를 송수신하기 위해 구비된다.
제어부(118)는 관성센서부(112)에서 측정된 데이터가 통신부(114)를 통해 외부로 전송되도록 관성센서부(112) 및 통신부(114)를 제어한다. 이러한 제어부(118)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서, 동작측정 모듈(110)은 인쇄회로기판 상에 각종 전자부품들을 이용하여 제작할 수 있는데, 인쇄회로기판의 일면에 통신부(114), 통신 안테나(116) 및 제어부(118)가 배치되도록 하고 PCB의 타면에 관성센서부(112)가 배치되도록 제작할 수 있다. 이렇게 동작측정 모듈(110)을 제작함으로써, 동작측정 모듈의 크기를 소형화할 수 있다.
족압측정 모듈(120)은 사용자가 착용하는 신발의 내부에 설치할 수 있도록 인솔 형상을 가질 수 있고, 사용자의 족압을 측정하기 위해 구비된다. 이러한 족압측정 장치는, 상부 인솔부(121), 제1 전극부(123), 저항필름(125), 제2 전극부(127) 및 하부 인솔부(129)를 포함한다.
상부 인솔부(121) 및 하부 인솔부(129)는 신발 내에 설치되는 인솔의 형상을 가질 수 있다. 상부 인솔부(121)는 일면에 배치된 제1 전극부(123)를 보호하기 위해 구비되며, 하부 인솔부(129)는 타면에 배치된 제2 전극부(127)를 보호하기 위해 구비된다. 상부 인솔부(121) 및 하부 인솔부(129)는 섬유 재질을 가질 수 있다.
이때, 상부 인솔부(121)와 하부 인솔부(129)는 각각 테두리 부분이 접촉되어 접착될 수 있다. 따라서 상부 인솔부(121)와 하부 인솔부(129)의 사이에 소정의 공간이 형성될 수 있고, 상부 인솔부(121) 및 하부 인솔부(129) 사이의 공간은 밀폐될 수 있다.
그리고 필요에 따라 하부 인솔부(129)는 상부 인솔부(121)보다 두껍게 형성될 수 있다.
제1 전극부(123)는 상부 인솔부(121)의 일면에 배치되고, 상부 인솔부(121)의 길이 방향으로 소정의 길이를 가지는 복수 개의 제1 전도섬유 전극(123a)을 포함한다. 복수 개의 제1 전도섬유 전극(123a)은 소정의 너비를 가지며, 서로 소정의 간격을 가지도록 나란하게 배치될 수 있다.
저항필름(125)은 제1 전극부(123) 및 제2 전극부(127)의 사이에 배치되며, 상부 인솔부(121) 및 하부 인솔부(129)와 유사한 형상을 가지도록 형성된다. 본 실시예에서, 저항필름(125)은 상부 인솔부(121) 및 하부 인솔부(129)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 저항필름(125)은 소정의 전기적 저항을 가질 수 있다. 이때, 저항필름(125)은 소정의 두께를 가지는데, 외부에서 압력이 가해지면 저항필름(125)의 두께가 얇아질 수 있다. 그에 따라 저항필름(125)의 두께가 얇아질수록 저항필름(125)이 갖는 전기적인 저항이 작아질 수 있다.
제2 전극부(127)는 하부 인솔부(129)의 타면에 배치되며, 하부 인솔부(129)와 저항필름(125) 사이에 배치된다. 제2 전극부(127)는 복수 개의 제2 전도섬유 전극(127a)을 포함한다. 복수 개의 제2 전도섬유 전극(127a)은 소정의 너비와 길이를 가지며, 서로 이격된 상태로 나란하게 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 제2 전도섬유 전극(127a)은 복수 개의 제1 전도섬유 전극(123a)과 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 전도섬유 전극들(123a, 123b), 저항필름(125) 및 제2 전도섬유 전극(127a, 127b)이 배치된 상태에서, 제1 전도섬유 전극들(123a, 123b) 중 어느 하나의 상부에서 소정의 압력이 가해지면, 제1 전도섬유 전극(123a)과 제2 전도섬유 전극(127a)의 사이에 배치된 저항필름(125)의 두께가 얇아질 수 있다. 그에 따라 저항필름(125)의 두께가 얇아짐에 따라 저항필름(125)의 전기적인 저항이 작아져 제1 전도섬유 전극(123a)에서 제2 전도섬유 전극(127a) 측으로 전류가 흐를 수 있다. 즉, 외부의 압력이 없는 경우, 제1 전도섬유 전극(123a)과 제2 전도섬유 전극(127a) 사이는 저항필름(125)에 의해 전류가 흐르지 않지만, 저항필름(125)의 전기적인 저항이 작아지는 경우에 제1 전도섬유 전극(123a)에서 제2 전도섬유 전극(127a)으로 전류가 흐를 수 있다.
저항필름(125)은 외부 압력에 의해 저항필름(125)의 두께가 얇아지면, 해당 위치의 전기적인 저항이 작아지고, 외부 압력이 커질수록 해당 위치의 전기 저항이 작아질 수 있다. 따라서 외부 압력이 작용된 위치에서 제1 전도섬유 전극(123a)과 제2 전도섬유 전극(127a) 사이에 흐르는 전류는 커질 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 전도섬유 전극(123a)과 제2 전도섬유 전극(127a)의 사이에 배치된 저항필름(125)은 일종의 가변저항 역할을 할 수 있다.
따라서 족압측정 모듈(120)은 사용자에 의해 족압에 대한 전류값을 출력하는데, 이러한 전류값을 전기적인 신호로 출력할 수 있다.
상기와 같이, 제1 전극부(123), 저항필름(125) 및 제2 전극부(127)를 통해 측정된 사용자의 족압은 도 9에 도시된 바와 같이, 나타날 수 있다. 이때, 족압은 파란색으로 표시된 부분이 족압이 측정되지 않은 부분이며, 녹색에서 노란색으로 갈수록 족압이 커지며, 붉은색으로 표시된 부분의 족압이 가장 큰 부분인 것으로 표시될 수 있다.
데이터 처리 모듈(130)은 족압측정 모듈(120)에서 전기신호를 수신하고, 수신된 전기신호를 외부에 배치된 서버(200)로 전송한다. 그리고 데이터 처리 모듈(130)은 족압측정 모듈(120)에 전원을 공급할 수 있다. 이러한 데이터 처리 모듈(130)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 전원스위치(131), 배터리(133), 충전 단자(135), 통신기(137) 및 제어기(139)를 포함한다. 그리고 이러한 데이터 처리 모듈(130)은 도 11에 도시된 바와 같이, 신발에 설치될 수 있다.
전원스위치(131)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 신발의 외부에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 전원스위치(131)는 신발의 굽에 배치된 것으로 도시하였지만, 전원스위치(131)의 위치는 필요에 따라 달라질 수 있다. 전원스위치(131)는, 사용자가 데이터 처리 모듈(130)의 전원을 온-오프할 수 있고, 족압측정 모듈(120)로 공급되는 전원도 함께 온-오프할 수 있다.
배터리(133)는 신발의 내부에 포함되고, 신발의 굽 내부에 배치될 수 있다. 배터리(133)는 데이터 처리 모듈(130)에 전원을 공급하고, 또한, 족압측정 모듈(120)에 전원을 공급할 수 있는 전원공급부이다. 본 실시예에서, 배터리(133)는 충전 및 방전될 수 있는 2차전지가 이용될 수 있다.
충전 단자(135)는 배터리(133)를 충전하기 위해 구비되며, 신발의 외부에 배치될 수 있다. 충전 단자(135)는 외부 전원을 배터리(133)에 공급하기 위해 구비되며, USB 등과 같은 인터페이스를 가질 수 있다.
통신기(137)는 신발의 내부에 설치되며, 제어기(139)에서 전송된 데이터를 외부에 배치된 서버(200)로 전송할 수 있다. 통신기(137)는 이동통신망이나 wifi 망을 통해 통신할 수 있으며, 또한, 인터넷망을 통해 서버(200)와 통신할 수 있다.
제어기(139)는 배터리(133)의 전원을 족압측정 모듈(120)로 전송하도록 제어하고, 족압측정 모듈(120)의 제1 전도섬유 전극(123a) 및 제2 전도섬유 전극(127a)에 흐르는 전류의 전류값에 대한 전기적인 신호를 수신하여 수신된 전기 신호를 이용하여 족압측정 모듈(120)에서 측정된 족압을 산정한다. 또한, 제어기(139)는 산정된 족압에 대한 데이터를 외부에 배치된 서버(200)로 전송하기 위해 통신기(137)를 제어할 수 있다.
이러한 제어기(139)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서, 족압측정 모듈(120)은 인솔 형상을 갖고 신발에 삽입되어 족압에 대한 신호를 출력하고, 데이터 처리 모듈(130)이 족압측정 모듈(120)에서 출력된 신호를 족압에 대한 데이터로 산정하는 것에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 데이터 처리 모듈(130)이 생략되고, 족압측정 모듈(120)에 배터리, 통신부 및 제어부가 더 포함될 수 있으며, 족압측정 모듈(120)에서 족압에 대한 데이터를 산정하고, 산정된 데이터를 서버로 전송하도록 구성될 수 있다.
서버(200)는 동작측정 모듈(110) 및 데이터 처리 모듈(130)과 통신을 통해 동작측정 모듈(110) 및 데이터 처리 모듈(130)에서 수신된 데이터를 이용하여 인체의 보행 시 인체의 움직임과 족압을 분석한다.
즉, 서버(200)는, 인체의 발목 설치위치(31, 32), 종아리 설치위치(41, 42), 허벅지 설치위치(51,52) 및 허리 설치위치(60)에 장착된 복수 개의 동작측정 모듈(110)로부터 각 위치에 대한 움직임에 대한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 이용하여 골반의 움직임, 무릎의 움직임 및 발목의 움직임을 분석할 수 있다. 또한, 서버(200)는, 복수 개의 동작측정 모듈(110)에서 수신된 데이터를 바탕으로 인체의 보행 시 골반 각도, 무릎 각도 및 발목 각도를 각각 산정할 수 있다.
따라서 서버(200)는 분석되고 산정된 데이터를 바탕으로 인체의 움직임을 3차원적으로 분석할 수 있다.
또한, 서버(200)는, 데이터 처리 모듈(130)에서 수신된 데이터를 바탕으로 사용자의 족압을 분석할 수 있다. 즉, 족압측정 모듈(120)에서 측정된 전류에 대한 데이터가 데이터 처리 모듈(130)로 전송되고, 데이터 처리 모듈(130)에서 서버(200)로 전송된다. 따라서 서버(200)는 수신된 전류에 데이터를 이용하여 도 9에 도시된 바와 같이, 사용자의 족압 분포를 시각적으로 가공할 수 있으며, 또한, 사용자가 보행 시 족압 분포의 변화를 시각적으로 가공할 수 있다.
그리고 서버(200)는 복수 개의 동작측정 모듈(110)에서 측정된 데이터와 족압측정 모듈(120)에서 측정된 데이터를 바탕으로 사용자가 보행할 때 인체의 움직임과 족압을 이용하여 보행 시 인체(상지 및 하지)의 동작 균형 상태를 분석할 수 있다. 또한, 사용자의 보행 상태에 대한 패턴을 분석할 수 있다.
서버(200)는 복수 개의 동작측정 모듈(110)에서 측정된 데이터와 족압측정 모듈(120)에서 측정된 데이터를 기준 값과 비교하여 보행 중 허리 동작 등의 올바름을 분석할 수 있다. 즉, 서버(200)는 보행이 바른 보행자의 데이터를 기준 값으로 설정하고, 사용자의 데이터를 비교하여 사용자의 보행이 교정되는 정도를 제시할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 보행 측정 시스템
110: 동작측정 모듈
112: 관성센서부
114: 통신부
116: 통신 안테나
118: 제어부
31, 32: 발목 설치위치
41, 42: 종아리 설치위치
51, 52: 허벅지 설치위치
60: 허리 설치위치
120: 족압측정 모듈
121: 상부 인솔부
123: 제1 전극부
123a, 123b: 제1 전도섬유 전극
125: 저항필름
127: 제2 전극부
127a, 127b: 제2 전도섬유 전극
129: 하부 인솔부
130: 데이터 처리 모듈
131: 전원스위치
133: 배터리
135: 충전 단자
137: 통신기
139: 제어기
200: 서버

Claims (15)

  1. 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 인체에 장착되고, 인체의 움직임을 측정하는 하나 이상의 동작측정 모듈;
    상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자가 착용하는 신발에 삽입되고, 상기 사용자의 족압을 측정하여 신호를 출력하는 족압측정 모듈; 및
    상기 족압측정 모듈에서 측정된 신호를 수신하여 데이터로 가공하는 데이터 처리 모듈을 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 동작측정 모듈은,
    상기 인체의 움직임을 측정하는 관성센서부;
    상기 관성센서부에서 측정된 데이터를 외부로 전송하는 통신부; 및
    상기 관성센서부에서 측정된 데이터를 외부로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 관성센서부는,
    상기 사용자가 보행할 때 직진하는 동안의 인체 움직임을 측정하는 가속도 센서, 상기 사용자가 보행할 때 회전하는 동안의 인체 움직임을 측정하는 각속도 센서 및 상기 사용자가 보행할 때 인체 움직임의 방향성을 측정하는 지자기센서 중 어느 하나 이상을 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 족압측정 모듈은,
    상기 신발의 길이 방향으로 배치된 제1 전극부;
    상기 제1 전극부의 일면에 배치되고, 전기적인 저항을 갖는 저항필름; 및
    상기 저항필름의 일면에 배치되며, 상기 제1 전극부와 다른 방향으로 배치된 제2 전극부를 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 족압측정 모듈은,
    상기 제1 전극부를 보호하기 위해 상기 제1 전극부의 타면에 배치된 상부 인솔부; 및
    상기 제2 전극부를 보호하기 위해 상기 제2 전극부의 일면에 배치된 하부 인솔부를 더 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전극부는 상기 신발의 길이 방향으로 배치되고 소정의 간격으로 이격되어 배치된 복수 개의 제1 전도섬유 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극부는 복수 개의 상기 제1 전도섬유 전극과 다른 방향으로 배치되며 소정의 간격으로 이격되어 배치된 복수 개의 제2 전도섬유 전극을 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    복수의 제1 전도섬유 전극 및 복수의 제2 전도섬유 전극은 수직하게 배치된,
    보행 측정 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항필름은 소정의 두께를 가지며, 외부에서 가해진 압력에 의해 두께가 얇아질수록 전기적인 저항의 크기가 작아지는,
    보행 측정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 모듈은,
    상기 족압측정 모듈에 전원을 공급하는 전원공급부;
    외부와 통신하는 통신기; 및
    상기 족압측정 모듈에서 출력된 신호를 수신하고 수신된 신호를 족압에 대한 데이터로 가공하며, 상기 통신기를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 전원공급부, 통신기 및 제어기 중 하나 이상은 상기 신발에 설치된,
    보행 측정 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작측정 모듈은, 상기 인체의 발목, 종아리, 허벅지 및 허리 중 어느 하나 이상에 장착된,
    보행 측정 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 동작측정 모듈에서 측정된 데이터 및 상기 데이터 처리 모듈에서 가공된 족압에 대한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하는 서버를 더 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 서버는, 상기 데이터 처리 모듈에서 수신된 족압에 대한 데이터를 이용하여 상기 사용자의 족압을 시각적으로 가공하는,
    보행 측정 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 서버는, 하나 이상의 상기 동작측정 모듈에서 측정된 데이터를 이용하여 발목의 움직임, 무릎의 움직임 및 허리의 움직임 중 어느 하나 이상에 대한 데이터를 분석하는,
    보행 측정 시스템.
  14. 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 인체에 장착되고, 인체의 움직임을 측정하는 하나 이상의 동작측정 모듈; 및
    상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하기 위해 상기 사용자의 족압을 측정하는 족압측정 모듈을 포함하는,
    보행 측정 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 동작측정 모듈에서 측정된 데이터 및 상기 족압측정 모듈에서 측정된 족압에 대한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 상기 사용자의 보행 시 움직임을 분석하는 서버를 더 포함하는,
    보행 측정 시스템.
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