KR20210156540A - 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필름형 웨어러블 압전센서를 인솔에 부착하여 발바닥 압력 분포를 모니터링하며, 별도의 발전장치 없이 압전센서를 이용, 발전/충전이 동시에 가능한 일체형 ESS 기능의 제품 개발을 통해 기 제품대비 오랜 전원사용 기능을 가질 수 있다. 또한, 이를 통해, 발바닥의 압력 데이터(Foot Sole Pressure Data)를 측정하여 걸음걸이 습관 분석, 양발의 밸런스, 발의 퇴행성 등 생체신호를 파악 및 분석하고, 발 관련 질환(무지외반, 하지정맥, 족저근막염, 관절염, 척추 측만증 등)으로 인한 만성질환, 잠재적 체형 불균형(휜다리, 짝다리)에 대한 진단, 교정 및 처방 기능을 통해, 최종적으로는 “개인의 건강지표 측정, 분석 및 진단”을 위한 “개인 맞춤형 헬스케어를 위한 플랫폼”을 제공한다.
Description
본 발명은 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템에 관한 것이다. 특히 이러한 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템을 이용하여 사용자의 보행에 비정상적 패턴이 있는 경우 사용자에게 알림을 주는 시스템에 관한 것이다.
비만도 증가와 잘못된 학습자세로 유발된 불균형한 보행패턴을 가진 아동 및 청소년의 수가 급증하고 또한 고령사회로 진입하면서 건강한 삶에 대한 관심과 수요가 증가하며 병력의 유무에 상관없이 다양한 연령대의 일반인들이 바른 보행 자세를 위한 관심과 보편적 의료 서비스에 대한 관심과 기대 수준이 높아진 상황이다.
이와 관련, 오자걸음, 팔자걸음, 평발, 요족 등에 대한 일반적 교정 수요가 급증함을 물론, 청소년층 사이에서도 체증 증가 및 편향된 체중분배로 “발의 아치(종아치, 횡아치)”가 무너져 척추 질환, 발목관절염과 같은 노인성 만성질환이 발생하는 사례가 증가하는 추세임. 이에, 보행패턴, 척추 밸런스 등의 생체신호를 모니터링하고 이를 보편적이고도 정확히 진단할 수 있는 기능의 "웨어러블 디바이스를 활용한 헬스케어 서비스”에 관한 의료산업 수요가 매우 높다.
지금까지 대부분의 보행분석은 의사의 경험에 근거하여 육안으로 판단하거나 모션캡쳐 장비를 사용하고 있으며, 이는 전문 의료인에 의한 데이터 분석이 필요하고 장비가 고가이기 때문에 몇몇 대형병원 등에서만 운영이 가능하였다.
따라서, 의료지식에 근거한 정확한 보행분석 시스템이 시장에서의 가격 경쟁력 갖추어 개발된다면 중·소형 재활병원 또는 스포츠센터 등에서도 상당한 수요가 발생할 것으로 예상되며, 개인 스스로 자가진단을 통해 안정된 걸음걸이로의 유도, 건강한 생활 유지에 기여함과 동시에 걸음걸이 재활 등의 즉각적인 활용이 가능할 것으로 기대된다.
본 발명은 내구성이 확보되고 센싱 정보에 대한 정확성이 확보되며, 신발 착용시 이질감이 없이 편하면서 별도의 전원 공급 없이 자가 충전 등으로 자체 발전에 의해 사용이 가능한 인솔을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 이러한 인솔을 이용하여 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템은, 복수개의 압력 센서부; 전력 저장부; 및 통신부를 포함하는 인솔; 및 제어부; 통신부; 표시부; 입력부; 및 저장부를 포함하고, 보행 패턴 분석 어플리케이션이 설치된 사용자 단말기를 포함하고, 상기 압력 센서부는 플렉서블 압전 소자 구조체로 이루어지며, 상기 플렉서블 압전 소자 구조체는 하부 전극; 압전 세라믹; 및 상부 전극으로 이루어진 압전 세라믹 모듈을 복수개 포함하고, 상기 복수개의 압력 센서부는 보행시 각각 압력 센서부의 압전 세라믹 모듈로부터 압력 데이터를 측정하고, 측정값은 통신부를 통해 사용자 단말기의 통신부로 전달되며, 이에 의해 상기 표시부를 통해 사용자가 자신의 보행 패턴을 확인하며, 상기 복수개의 압력 센서부는 보행시 각각 압력 센서부의 압전 세라믹 모듈에 의해 전기 에너지가 발생되어 별도의 전원 없이 작동되며 남는 전기 에너지는 전력 저장부에 저장된다.
상기 플렉서블 압전 소자 구조체는, 하부 전극; 압전 세라믹; 및 상부 전극으로 이루어진 압전 세라믹 모듈을 복수개 포함하고, 상기 복수개의 상기 압전 세라믹 모듈이 동일 평면 상에 배치되며, 상기 압전 세라믹 모듈 간에는 비전도성 접착제로 절연되어 연결되어 있으며, 상기 압전 세라믹 모듈의 하부에는 상기 압전 세라믹 모듈의 하부 전극을 서로 연결시키기 위한 하부 전극층이 존재하고, 상기 압전 세라믹 모듈의 상부에는 상기 압전 세라믹 모듈의 상부 전극을 서로 연결시키기 위한 상부 전극층이 존재하며, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층을 보호하는 패키징 필름을 포함한다.
상기 압전 세라믹 모듈의 압전 세라믹은 상하 방향으로 분극(polarization)이 되어 있다.
상기 복수개의 상기 압전 세라믹 모듈은 동일 평면 상에서 격자 형태로 배열되어 있다.
상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층은 전극 와이어들로 이루어지고, 상기 전극 와이어들은 메쉬(mesh) 형태를 이루고 있다.
상기 복수개의 압력 센서부의 상기 복수개의 압전 세라믹 모듈은 사용자가 보행시 각각에서 발생되는 압력 데이터를 측정하고, 상기 사용자 단말기는 상기 인솔에 배치된 모든 압전 세라믹 모듈로부터 측정되는 압력 데이터를 실시간으로 수신하며, 상기 수신된 압력 데이터를 분석하여 사용자의 보행 패턴을 실시간으로 분석하여 상기 표시부를 통해 표시한다.
상기 저장부는 발의 압력 데이터에 따른 보행 패턴을 저장하고 있고, 상기 저장된 보행 패턴과 실시간으로 분석된 사용자의 보행 패턴을 비교하여 사용자의 보행 패턴이 미리 저장된 비정상 보행 패턴과의 유사도가 미리 정해진 유사도를 넘는 경우 사용자에게 경고를 알린다.
상기 사용자 단말기는 경고를 알린 이후 비정상 보행 패턴을 고치기 위한 교정 방법을 제시한다.
상기 사용자 단말기는 GPS 모듈을 추가로 포함하고, 상기 GPS 모듈을 이용해 비정상 보행 패턴을 교정할 수 있는 주변의 의료기관을 추천한다.
본 발명은 내구성이 확보되고 센싱 정보에 대한 정확성이 확보되며, 신발 착용시 이질감이 없이 편하면서 별도의 전원 공급 없이 자가 충전 등으로 자체 발전에 의해 사용이 가능한 인솔을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이러한 스마트 인솔을 이용하여 개인의 보행 패턴에 대한 분석 및 알림이 가능하고, 이를 이용해 개인의 건강 지표 측정, 분석 및 진단 그리고 개인형 맞춤형 헬스케어를 위한 플랫폼을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템의 구성도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 분석 알고리즘의 순서도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템의 구성도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 분석 알고리즘의 순서도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 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, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
신발의 구조는 크게 Upper와 Sole로 나뉘어지며, Upper란 피혁이나 인조 섬유로 구성된 신발의 윗부분이며 Sole은 바닥면과 접지되는 탄성체이다. Sole은 다시 Insole(안창), Midsole(중창), Outsole(겉창)로 구성되어지고, Insole은 발과 직접 접촉하는 부위이며 Outsole은 직접 바닥에 접하는 부분이며 주로 고무로 구성된 소재임. 인솔(Insole)은 신발 착용 시 사람의 발바닥과 직접 접촉되어 신발의 보행 안정성, 쿠션에 의한 충격 완화 등 착용감을 높이기 위한 필수 구성품으로 인솔의 품질 정도가 신발의 착용감을 결정하게 되므로 인솔의 품질이 신발 전체의 품질을 결정함. 인솔의 모양은 인체 공학적 구조 설계로 착용감 향상을 기대할 수 있다. 소재로는 EVA foam(70% 이상), PU sponge, Latex foam이 주재료로 사용되고 있고, 일반적으로 EVA sponge, Latex foam, PU sponge들을 원료로 부직포와 합포를 하여 일정한 온도와 압력에서 Molding을 실시하는 방식으로 제조하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 도시한다. 본 발명은 스마트 인솔을 이용하여 개인의 보행 패턴에 대한 분석 및 알림이 가능하고, 이를 이용해 개인의 건강 지표 측정, 분석 및 진단 그리고 개인형 맞춤형 헬스케어를 위한 플랫폼을 제공한다.
도 1에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔은 인솔 본체(100); 및 인솔에 배치된 복수개의 압력 센서부(200)를 포함한다.
인솔 본체(100)는 신발의 바닥에 삽입되는 부분으로써 인솔의 모양은 인체 공학적으로 설계되어 착용감을 향상시킨다. 소재로는 EVA foam(70% 이상), PU sponge, Latex foam이 주재료로 사용되고 있고, 일반적으로 EVA sponge, Latex foam, PU sponge들을 원료로 부직포와 합포를 하여 일정한 온도와 압력에서 Molding을 실시하는 방식으로 제조된다.
압력 센서부(200)는 복수개 배치될 수 있으며, 바람직하게는 발바닥 전체에서 어느 부위에서 압력 신호가 크게 나오는지 확인하기 위해 다수개가 넓게 인솔 전체에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 압력 센서부는 압전 소자 구조체로 이루어지며, 따라서 압력 그 자체를 센싱할 뿐더러 동시에 압전 효과에 의한 자가 발전을 이용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템의 구성도를 도시한다.
도 2에서 보는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템은, 인솔 및 사용자 단말기를 포함한다.
인솔은 복수개의 압력 센서부; 전력 저장부; 및 통신부를 포함한다.
압력 센서부는 플렉서블 압전 소자 구조체로 이루어진다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈의 사시도를 도시하고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈의 단면도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 모듈은 하부전극; 압전 세라믹; 및 상부 전극으로 이루어진다.
플렉서블 압전 소자 모듈은 도 3에서 보는 것처럼, 하부 전극(12); 압전 세라믹(10); 및 상부 전극(14)으로 이루어져 있고, 그 단면 모습은 도 4와 같다.
하부 전극(12) 및 상부 전극(14)은 전극으로 이용 가능한 물질이면 어떠한 것이든지 가능하며, 예를 들어 Cu, Ag, Au, Al, CNT, Graphene, ITO 등이 이용될 수 있다.
압전 세라믹(10)은 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 Pb(Zr,Ti)O3계 압전산화물, 비납계(Pb-free) 압전 세라믹 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체는 이러한 도 3에서 도시된 압전 소자 모듈 복수개가 동일 평면상에 배치된 것이 이용되며 구체적인 설명은 아래에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체의 사시도를 도시한다.
도 5에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체는, 복수개의 압전 세라믹 모듈; 압전 세라믹 모듈들을 연결시키는 접착제; 하부 전극층; 상부 전극층; 및 패키징 필름을 포함한다.
압전 세라믹 모듈에 대해서는 위에서 이미 도 3 및 4를 참고하여 설명하였다. 이러한 복수개의 압전 세라믹 모듈은 동일 평면 상에 배치된다.
접착제(20)는 복수개의 압전 세라믹 모듈을 서로 연결시킴과 동시에 비전도성을 띠는 재질을 이용하여 절연시키는 역할을 한다. 이러한 접착제(20)는 엑폭시가 이용되는 것이 바람직하나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 5에서 도시된 것처럼, 접착제(20)는 압전 세라믹 모듈의 측면을 서로 연결시키도록 접착되어 있으며, 이에 의해 복수개의 압전 세라믹 모듈들은 상부 전극 및 하부 전극은 동일 평면상에 배치된 채로 상부 및 하부 전극은 각각 외부로 노출되어 있으며, 접착제에 의해 그 측면들이 모두 연결되어 있게 된다. 즉, 복수개의 압전 세라믹 모듈은 동일 평면 상에서 격자 형태로 배열된다.
압전 세라믹 모듈의 하부에는 하부 전극들(12)을 서로 연결시키기 위한 하부 전극층(30)이 배치되고, 압전 세라믹 모듈의 상부에는 상부 전극들(14)을 서로 연결시키기 위한 상부 전극층(40)이 배치된다.
하부 전극층(30) 및 상부 전극층(40)은 전극 물질로 이용 가능한 것이면 어떠한 것도 이용 가능하며, 예를 들어 Cu, Ag, Au, Al, nano/micro conducting nano/micro wire, CNT, ITO, 그래핀 등이 이용될 수 있다.
도 5에서는 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(40)이 평면 형태로 배치되어 있지만, 플렉서블한 성질을 더욱 확보하기 위해서는 도 6과 같은 구조를 갖는 것이 바람직하다. 특히 ITO와 같이 투명한 특성을 갖지만 플렉서블한 성질이 떨어지는 재질의 경우에는 도 6과 같이 와이어 형태로 전극을 배치함으로써 플렉서블한 성질을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 플렉서블 압전 소자 구조체의 사시도를 도시한다. 도 6은 도 5와 모두 동일하지만, 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(40)이 와이어 형태로 이루어진 실시예로서, 더욱 플렉서블한 특성을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.
도 6에서 도시된 것처럼, 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(40)은 전극 와이어들로 이루어지며, 이들은 메쉬 형태로 배치됨으로써 각각의 압전 세라믹 모듈을 모두 연결할 수 있는 형태를 갖게 된다.
패키징 필름(50)은 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(40)을 덮도록 배치되며, 고분자 재질로 이루어지는 것이 일반적이다. 예를 들어 폴리이미드(PI) 필름이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 압전 세라믹 모듈의 압전 세라믹은 상부 전극 및 하부 전극을 포함하고 있으며, 외부 기계적 힘에 의해 변형이 발생되는 형태를 갖고 있다.
따라서, 각각의 압전 세라믹의 분극 방향은 평면 방향에 수직으로 상부 전극 및 하부 전극을 향해 상하 방향으로 분극되어 있다.
한편, 복수개의 압력 센서부는 보행시 각각 압력 센서부의 압전 세라믹 모듈에 의해 전기 에너지가 발생되어 별도의 전원 없이 작동되며 남는 전기 에너지는 전력 저장부에 저장될 수 있다. 전력 저장부는 전력을 저장할 수 있는 것이면 무엇이든 가능하며 특별한 제한은 없다.
통신부는 추후 설명한 사용자 단말기와의 통신을 가능하게 하는 통신부로서, 서로 데이터의 송수신이 가능하다면 어떠한 통신 장치라도 무방하다.
사용자 단말기는 제어부; 통신부; 표시부; 입력부; 및 저장부를 포함한다. 또한, 사용자 단말기에는 보행 패턴 분석 어플리케이션이 설치되어 있어야 한다. 이러한 어플리케이션을 다운로드 하여 사용자 단말기에 설치함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템에 접속하여 정보를 송수신할 수 있게 된다.
통신부는 정보 등을 통신 가능한 유선 또는 무선의 통신 장치를 의미하는 것으로, 이에 대한 특별한 제한은 없다. 저장부는 데이터를 저장할 수 있는 공간으로써 데이터의 저장이 가능한 어떠한 매체도 가능하며 이에 대한 특별한 제한은 없다. 제어부는 사용자 단말기를 전체적으로 제어하는 부분을 의미한다. 표시부는 외부로 표시가 가능한 수단으로써 디스플레이 또는 스피커 등이 될 수 있으며 이에 대한 특별한 제한은 없다. 입력부는 사용자가 입력이 가능한 어떠한 수단이라도 가능하다.
본 발명에서는 복수개의 압력 센서부가 사용자가 보행시 각각의 압력 센서부의 압전 세라믹 모듈로부터 압력 데이터를 측정하게 되고, 측정된 측정값은 통신부를 통해 사용자 단말기의 통신부로 전달되며, 이에 의해 표시부를 통해 사용자가 자신의 보행 패턴의 확인이 가능하다.
복수개의 압력 센서부의 상기 복수개의 압전 세라믹 모듈은 사용자가 보행시 각각에서 발생되는 압력 데이터를 측정하고, 사용자 단말기는 인솔에 배치된 모든 압전 세라믹 모듈로부터 측정되는 압력 데이터를 실시간으로 수신하며, 수신된 압력 데이터를 분석하여 사용자의 보행 패턴을 실시간으로 분석하여 표시부를 통해 표시한다.
한편, 저장부에는 발의 압력 데이터에 따른 보행 패턴을 저장하고 있다. 예를 들어, 팔자다리, 틀어진 발, 평발, 유연성 요족 등에 대한 보행 패턴을 저장하고 있을 수 있다.
이렇게 저장된 비정상 보행패턴과 실시간으로 분석된 사용자의 보행 패턴을 비교하여 사용자의 보행 패턴이 미리 저장된 비정상 보행 패턴과의 유사도가 미리 정해진 유사도를 넘는 경우 사용자에게 경고를 알리게 된다. 경고는 화면으로 알리거나 또는 소리로 알려줄 수도 있다.
또한, 사용자 단말기는 경고를 알린 이후 비정상 보행 패턴을 고치기 위한 교정 방법을 사용자에게 제시할 수 있다. 분석된 “발의 압력 Type별”로 개인 맞춤형 건강 가이드라인 처방을 제공할 수 있다.
한편, 사용자 단말기는 GPS 모듈을 추가로 포함할 수 있다. GPS 모듈은 GPS위성으로부터 송신되는 위성신호를 수신받아 이에 대응하는 위치정보를 생성시켜 준다. 이러한 GPS 모듈을 이용해 비정상 보행 패턴을 교정할 수 있는 주변의 의료기관을 추천하게 된다. 따라서, 사용자는 근처의 가까운 의료 기관에 가서 진단을 받고 보행 패턴에 대한 교정을 받을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 분석 알고리즘의 순서도를 도시한다.
도 7에서처럼, 사용자가 보행을 시작하면서 압력 측정을 시작하게 되고, 이에 따라 각각의 압력 센서부에서 족저압을 측정하게 되며, 측정된 족저압을 기초로 비정상 보행 패턴과 비교를 하고, 비정상 보행패턴과의 유사도를 비교하여 일정 수치 이상일 경우 비정상 보행 패턴으로 결정하고 사용자에게 알림을 주며, 비정상 보행 패턴이 아닐 경우, 다시 족저압 측정 단계로 돌아가서 사용자가 측정 중단을 하거나 비정상 보행패턴이 나올 때까지 무한 루프로 돌아가게 된다.
본 발명은 필름형 웨어러블 압전센서를 인솔에 부착하여 발바닥 압력 분포를 모니터링하며, 별도의 발전장치 없이 압전센서를 이용, 발전/충전이 동시에 가능한 일체형 ESS 기능의 제품 개발을 통해 기 제품대비 오랜 전원사용 기능을 가질 수 있다. 또한, 이를 통해, 발바닥의 압력 데이터(Foot Sole Pressure Data)를 측정하여 걸음걸이 습관 분석, 양발의 밸런스, 발의 퇴행성 등 생체신호를 파악 및 분석하고, 발 관련 질환(무지외반, 하지정맥, 족저근막염, 관절염, 척추 측만증 등)으로 인한 만성질환, 잠재적 체형 불균형(휜다리, 짝다리)에 대한 진단, 교정 및 처방 기능을 통해, 최종적으로는 “개인의 건강지표 측정, 분석 및 진단”을 위한 “개인 맞춤형 헬스케어를 위한 플랫폼”을 제공한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (9)
- 복수개의 압력 센서부; 전력 저장부; 및 통신부를 포함하는 인솔; 및
제어부; 통신부; 표시부; 입력부; 및 저장부를 포함하고, 보행 패턴 분석 어플리케이션이 설치된 사용자 단말기를 포함하고,
상기 압력 센서부는 플렉서블 압전 소자 구조체로 이루어지며,
상기 플렉서블 압전 소자 구조체는 하부 전극; 압전 세라믹; 및 상부 전극으로 이루어진 압전 세라믹 모듈을 복수개 포함하고,
상기 복수개의 압력 센서부는 보행시 각각 압력 센서부의 압전 세라믹 모듈로부터 압력 데이터를 측정하고, 측정값은 통신부를 통해 사용자 단말기의 통신부로 전달되며, 이에 의해 상기 표시부를 통해 사용자가 자신의 보행 패턴을 확인하며,
상기 복수개의 압력 센서부는 보행시 각각 압력 센서부의 압전 세라믹 모듈에 의해 전기 에너지가 발생되어 별도의 전원 없이 작동되며 남는 전기 에너지는 전력 저장부에 저장되는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플렉서블 압전 소자 구조체는,
하부 전극; 압전 세라믹; 및 상부 전극으로 이루어진 압전 세라믹 모듈을 복수개 포함하고,
상기 복수개의 상기 압전 세라믹 모듈이 동일 평면 상에 배치되며,
상기 압전 세라믹 모듈 간에는 비전도성 접착제로 절연되어 연결되어 있으며,
상기 압전 세라믹 모듈의 하부에는 상기 압전 세라믹 모듈의 하부 전극을 서로 연결시키기 위한 하부 전극층이 존재하고,
상기 압전 세라믹 모듈의 상부에는 상기 압전 세라믹 모듈의 상부 전극을 서로 연결시키기 위한 상부 전극층이 존재하며,
상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층을 보호하는 패키징 필름을 포함하는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 압전 세라믹 모듈의 압전 세라믹은 상하 방향으로 분극(polarization)이 되어 있는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수개의 상기 압전 세라믹 모듈은 동일 평면 상에서 격자 형태로 배열되어 있는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층은 전극 와이어들로 이루어지고, 상기 전극 와이어들은 메쉬(mesh) 형태를 이루고 있는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 압력 센서부의 상기 복수개의 압전 세라믹 모듈은 사용자가 보행시 각각에서 발생되는 압력 데이터를 측정하고,
상기 사용자 단말기는 상기 인솔에 배치된 모든 압전 세라믹 모듈로부터 측정되는 압력 데이터를 실시간으로 수신하며,
상기 수신된 압력 데이터를 분석하여 사용자의 보행 패턴을 실시간으로 분석하여 상기 표시부를 통해 표시하는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 저장부는 발의 압력 데이터에 따른 보행 패턴을 저장하고 있고,
상기 저장된 보행 패턴과 실시간으로 분석된 사용자의 보행 패턴을 비교하여 사용자의 보행 패턴이 미리 저장된 비정상 보행 패턴과의 유사도가 미리 정해진 유사도를 넘는 경우 사용자에게 경고를 알리는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 사용자 단말기는 경고를 알린 이후 비정상 보행 패턴을 고치기 위한 교정 방법을 제시하는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 사용자 단말기는 GPS 모듈을 추가로 포함하고,
상기 GPS 모듈을 이용해 비정상 보행 패턴을 교정할 수 있는 주변의 의료기관을 추천하는,
인솔을 이용한 보행 패턴 분석 시스템.
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