KR20230132770A - 감각 자극 - Google Patents

Abstract

치료, 훈련 또는 움직임 보조를 위해 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발 또는 발목에 감각 자극을 적용하기 위한 시스템. 시스템은 하나 이상의 센서, 하나 이상의 진동 액추에이터, 데이터 프로세서, 메모리 및 데이터 송수신기를 통합하는 적어도 하나의 신발류 물품을 포함한다. 시스템은 데이터 통신 수단 및 데이터 프로세싱 수단을 포함하는 원격 컴퓨팅 시스템을 추가로 포함한다. 센서는, 교정 단계 동안, 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. 데이터 송수신기는 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 통신 수단을 거쳐, 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 프로세싱 수단을 사용하여, 교정 센서 데이터를 처리하여: 피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하고; 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 하나 이상의 센서에 의해 생성된 추가의 센서 데이터가 속하게 될 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하도록 추가로 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 통신 수단을 거쳐, 센서 데이터 값의 예측된 분포를 데이터 송수신기에 통신하도록 구성된다. 데이터 송수신기는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 저장하도록 구성된다. 그 상에서, 작동 단계 동안, 데이터 프로세서는 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 하나 이상의 센서 데이터로부터의 추가의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우, 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성된다.

Description

감각 자극

본 발명은 치료, 훈련 또는 움직임 보조(movement assistance)를 위해 피험자(subject)의 발을 자극하기 위한 감각 자극을 생성하는 기술에 관한 것이다.

치료 이유를 위해 사람의 발을 진동으로 자극하는 기술은 기술 분야에 알려져 있다[예를 들어 "발에 대한 감각-미만 진동은 넘어지는 노인의 보행 변동성을 감소시킨다(Subsensory vibrations to the feet reduce gait variability in elderly fallers)", 갈리카(Galica) 등 참조].

전형적으로, 이러한 기술은 피험자의 보행 운동학의 특정 양상(aspects)을 모니터링(monitoring)하여 진동 자극이 적용되어야 하는 움직임을 인식한 다음, 관련 진동을 적용하는 것을 포함한다.

이러한 기술은 종종 동작 분석 실험실에서 사용된다. 그러나, 실험실 환경 밖에서도 사용될 수 있는 특정 시스템이 제안되어 있다.

예를 들어, WO2017/023864 에는 피험자의 발에 적용되는 전기적 또는 진동 촉각적 자극을 사용하여 피험자의 보행 운동학을 수정함으로써 무릎 골관절염(knee osteoarthritis)을 완화시키는 시스템이 제안되어 있다.

피험자에 의해 착용되는 신발이나 밴드에 통합되어 피험자의 동작과 연관된 센서 신호를 검출하는 센서 및 프로세서를 포함하는 디바이스가 제안되어 있다. 그러고, 이러한 센서 신호는 프로세서에 의해 처리되어 피험자의 보행 운동학과 연관된 보행 파라미터(gait parameters)를 식별하고 그런 다음 이 보행 파라미터는 감각 자극의 적용을 제어하는 데 사용된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 치료, 훈련 또는 움직임 보조를 위해 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발 또는 발목에 감각 자극을 적용하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 하나 이상의 센서, 하나 이상의 진동 액추에이터(vibration actuators), 데이터 프로세서(data processor), 메모리 및 데이터 송수신기(data transceiver)를 통합하는 적어도 하나의 신발류 물품(item of footwear)을 포함한다. 시스템은 데이터 통신 수단 및 데이터 프로세싱 수단(data processing means)을 포함하는 원격 컴퓨팅 시스템을 추가로 포함한다. 센서는, 교정 단계 동안, 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. 데이터 송수신기는 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 통신 수단을 거쳐, 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 프로세싱 수단을 사용하여, 교정 센서 데이터를 처리하여: 피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하고; 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 하나 이상의 센서에 의해 생성된 추가의 센서 데이터가 속하게 될 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하도록 추가로 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 통신 수단을 거쳐, 센서 데이터 값의 예측된 분포를 데이터 송수신기에 통신하도록 구성된다. 데이터 송수신기는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 저장하도록 구성된다. 그 상에서, 작동 단계 동안, 데이터 프로세서는 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 하나 이상의 센서 데이터로부터의 추가의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우, 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성된다.

선택적으로, 추가의 교정 단계 동안, 센서는 피험자의 그 다음의 움직임(subsequent movement)과 연관된 추가의 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 데이터 송수신기는 추가의 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성된다. 원격 컴퓨팅 시스템은 추가의 교정 센서 데이터를, 데이터 통신 수단을 거쳐, 수신하고, 데이터 프로세싱 수단을 사용하여, 추가의 교정 센서 데이터를 처리하여: 피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 업데이트된(updated) 보행 파라미터를 생성하고; 업데이트된 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 센서 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 하나 이상의 센서에 의해 생성된 추가의 센서 데이터가 속할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 생성하도록 구성되며, 원격 컴퓨팅 시스템은, 데이터 통신 수단을 거쳐, 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 데이터 송수신기에 통신하도록 구성된다. 데이터 송수신기는 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 저장하도록 구성된다. 그 상에서, 추가의 작동 단계 동안 데이터 프로세서는 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 하나 이상의 센서 데이터로부터의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포 내에 속하는 경우, 상기 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성된다.

선택적으로, 데이터 프로세싱 수단은 미리 결정된 간격으로 및/또는 원격 컴퓨팅 시스템으로부터의 업데이트 신호에 응답하여 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 주기적으로 생성하도록 구성된다.

선택적으로, 보행 파라미터는 보행 속력(gait speed), 스텝 속도(step velocity), 스텝 길이(step length), 스윙 시간 변동성(swing time variability), 걸음 길이(stride length), 스텝 폭(step width), 리듬(rhythm), 변동성(variability), 비대칭성(asymmetry), 자세 제어(postural control) 및 걸음 특성(step characteristics) 중 하나 이상을 포함한다.

선택적으로, 하나 이상의 진동 액추에이터는 감각-미만 진동(sub-sensory vibration)을 생성하도록 구성된다.

선택적으로, 신발류 물품은 복수의 진동 액추에이터를 통합한다.

선택적으로, 데이터 프로세서는, 각각의 진동 액추에이터의 포지션에 대응하는 각각의 발 포지션(foot position)에서 피험자의 감각 지각(sensory perception)이 평가되어 그에 의해 피험자의 발에 걸친 감각 지각의 차이를 수용하는 교정 프로세스 동안 결정된 진동 레벨에서 발 자극 진동(foot stimulating vibration)을 생성하도록 각각의 진동 액추에이터를 작동시키도록 구성된다.

선택적으로, 진동 레벨은 미리 결정된 진동 주파수 및/또는 미리 결정된 진동 진폭을 포함한다.

선택적으로, 감각 자극은 촉각 큐잉(tactile cueing)이다.

선택적으로, 하나 이상의 진동 액추에이터는 적어도 하나의 신발류 물품의 밑창(sole) 또는 안창(insole)에 매립된다.

선택적으로, 하나 이상의 진동 액추에이터는, 사용 시에, 진동이 하나 이상의 진동 액추에이터 각각과 피험자의 발을 분리하는 밑창 또는 안창의 중간 부분을 거쳐 피험자의 발에 전달되도록 적어도 하나의 신발류 물품의 밑창 또는 안창에 매립된다.

선택적으로, 하나 이상의 센서, 데이터 프로세서, 메모리 및 데이터 송수신기는 또한 신발류 물품의 밑창 또는 안창에 매립된다.

선택적으로, 센서는 가속도계(accelerometer), 자이로스코프(qyroscope) 및 자력계(magnetometer) 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 관성 측정 유닛을 포함한다.

선택적으로, 센서는 지면과 접촉하는 피험자으로 인해 일어나는 압력 변화를 검출하기 위한 발 압력 센서(foot-pressure sensor), 주위 온도를 검출하기 위한 온도 센서, 대기압을 검출하기 위한 대기압 센서(barometric pressure sensor) 및 사운드 센서(sound sensor) 중 하나 이상을 추가로 포함한다.

선택적으로, 적어도 하나의 신발류 물품은, 신발류 물품에 의해서 움직여진 거리와 연관된 움직임 거리 데이터를 생성하도록 구성된 움직임 거리 추적 수단을 추가로 통합하고, 원격 컴퓨팅 시스템은 움직임 거리 분석 기능을 그 상에서 실행시킨다. 데이터 송수신기는 움직임 거리 분석 데이터를 생성하기 위해서 움직임 거리 분석 기능에 의한 분석을 위해 움직임 거리 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성된다.

선택적으로, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 잠재적인 넘어짐(potential fall)을 피험자에게 경고하기 위한 움직임 보조의 프로그램이고, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는 임박한 넘어짐을 나타내는 이러한 방식으로 피험자의 보행 운동학이 변화하는 경우에 일어나는 것으로 예측된 센서 값의 범위에 대응하고, 상기 데이터 프로세서는 이에 의해 임박한 넘어짐이 검출되는 경우에 감각 자극을 생성하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 작동할 수 있다.

선택적으로, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 보행 동결(gait freeze)의 잠재적 에피소드(potential episode)를 피험자에게 경고하기 위한 치료의 프로그램이며, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는 보행 동결의 임박한 에피소드를 나타내는 이러한 방식으로 피험자의 보행 운동학이 변화하는 경우에 일어나는 것으로 예측된 센서 값의 범위에 대응하고, 상기 데이터 프로세서는 이에 의해 검출된 보행 동결의 임박한 에피소드의 경우에 감각 자극을 생성하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 작동할 수 있다.

선택적으로, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 원하는 움직임 형태로부터 벗어나는 움직임을 피험자에게 경고하기 위한 훈련의 프로그램이고, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는 원하는 움직임 형태가 벗어나 있는 것을 나타내는 이러한 방식으로 피험자의 보행 운동학이 변화하는 경우에 일어나는 것으로 예측된 센서 값의 범위에 대응하며, 상기 데이터 프로세서는 이에 의해 원하는 움직임 형태가 벗어나는 경우에 감각 자극을 생성하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 작동할 수 있다.

선택적으로, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 원하는 움직임 형태에 따른 움직임을 피험자에게 경고하기 위한 훈련의 프로그램이고, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는, 피험자의 보행 운동학이 원하는 움직임 형태가 유지되고 있는 것을 나타내는 경우에 피험자의 움직임에 대응하고, 상기 하나 이상의 진동 액추에이터는 이에 의해 원하는 움직임 형태가 유지되는 경우에 감각 자극을 제공한다.

선택적으로, 적어도 하나의 신발류 물품은 그 내부에 통합된 구성요소에 전원을 공급하기 위한 재충전 가능한 배터리를 포함한다.

선택적으로, 적어도 하나의 신발류 물품은 제1 중족지 관절, 제5 중족지 관절, 발 뒤꿈치, 내측 종방향 아치, 엄지 발가락, 발목 또는 발의 상부 부분 중 하나에서 피험자의 발 포지션을 자극하도록 위치 설정된 단일의 진동 액추에이터를 포함한다.

선택적으로, 적어도 하나의 신발류 물품은 제1 중족지 관절, 제5 중족지 관절, 발 뒤꿈치, 내측 종방향 아치, 엄지 발가락, 발목 및 발의 상부 부분 중 하나 이상에서 피험자의 발 포지션을 자극하도록 위치 설정된 복수의 진동 액추에이터를 포함한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 치료, 훈련 또는 움직임 지원을 위해 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발 또는 발목에 감각 자극을 적용하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 교정 단계 동안: 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 신발류 항목에서 생성하는 단계; 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하는 단계; 원격 컴퓨팅 시스템에서, 교정 센서 데이터를 사용하여, 피험자의 보행 운동학에 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하는 단계; 원격 컴퓨팅 시스템에서, 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우 신발류 물품에서 생성된 추가의 센서 데이터가 속할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예상된 분포를 생성하는 단계; 센서 데이터 값의 예측된 분포를 신발류 물품에 통신하는 단계, 그리고 작동 단계 동안: 신발류 물품에서 생성되는 추가의 센서 데이터를 모니터링하는 단계, 그리고 추가의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우, 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하여 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 시스템에서 사용하기 위해 신발류 물품에 끼워지기 위한 장치(arrangement)가 제공된다. 장치는 하나 이상의 센서, 하나 이상의 진동 액추에이터, 데이터 프로세서, 메모리 및 데이터 송수신기를 포함한다. 센서는, 교정 단계 동안, 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 데이터 송수신기는 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성되고, 상기 데이터 송수신기는 원격 컴퓨팅 시스템으로부터 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 저장하도록 구성된다. 그 상에서, 작동 단계 동안 상기 데이터 프로세서는 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 하나 이상의 센서 데이터로부터의 추가의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우, 상기 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 본 발명의 제3 양태에 따른 장치가 끼워진 신발류 물품이 제공된다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 본 발명의 제4 양태에 따른 좌측 신발류 물품 및 본 발명의 제4 양태에 따른 우측 신발류 물품을 포함하는, 한 쌍의 신발류 물품이 제공된다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 신발류 물품에 통합된 데이터 프로세서 상에서 실행되고 제1 양태에 따른 시스템에서 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 컴퓨터 프로그램은, 데이터 프로세서 상에서 구현될 때, 데이터 프로세서를 제어하여: 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 신발류 물품에서 생성하는 단계; 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하는 단계; 원격 컴퓨팅 시스템으로부터, 신발류 물품에 대한 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하는 단계, 그리고 작동 단계 동안; 신발류 물품에서 생성되는 추가의 센서 데이터를 모니터링하는 단계, 그리고 추가의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포에 속하는 경우, 및 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하여 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 컴퓨터 구현 가능한 명령어(computer implementable instructions)를 포함한다.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 시스템에서 사용하기 위해 원격 컴퓨팅 시스템의 데이터 프로세싱 수단 상에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 컴퓨터 프로그램은, 데이터 프로세싱 수단에서 구현될 때, 데이터 프로세서를 제어하여: 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 수신하는 단계; 교정 센서 데이터를 사용하여, 피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하는 단계; 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 신발류 물품에서 생성된 추가의 센서 데이터가 속할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하는 단계; 및 센서 데이터 값의 예측된 분포를 신발류 물품에 통신하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 컴퓨터 구현 가능한 명령어를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발 또는 발목에 감각 자극을 적용하기 위한 시스템이 최적화된 시스템 아키텍처(architecture)를 갖는 치료 또는 훈련을 목적으로 제공된다.

전형적으로, 복수의 센서, 하나 이상의 진동 액추에이터, 데이터 프로세서 및 대응하는 메모리 및 데이터 송수신기를 각각 포함하는 한 쌍의 신발류 물품이 제공된다. 복수의 센서는 각각의 신발류 물품과 함께 제공되며 피험자의 움직임을 검출하고 연관된 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. 그런 다음 이러한 센서 데이터는 분석을 위해 원격 컴퓨팅 시스템으로 전송되며, 특히 피험자의 보행의 양상을 특성화하기 위해 전송된다. 일단 이러한 방식으로 피험자의 보행이 특성화되면, 원격 컴퓨팅 시스템은, 피험자가 치료 프로그램 또는 훈련 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 이러한 방식으로 움직일 경우 생성될 수 있는 피험자의 보행에 기초하여, 센서 데이터 값을 예측하도록 구성된다. 그런 다음, 이러한 예측된 센서 데이터 값은 각각의 신발류 물품 상의 데이터 프로세서로 다시 통신된다. 각각의 신발류 물품 상의 데이터 프로세서는 복수의 센서에 의해 생성된 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되며, 만일 센서 데이터가 예측된 센서 데이터 값과 부합하는 경우, 데이터 프로세서는 진동 액추에이터(또는 진동 액추에이터들)가 진동하도록 제어할 수 있고 따라서 필요한 감각 자극을 생성할 수 있다.

본 발명의 예에 따르면, 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발에 감각 자극을 생성하는 것과 연관된 보행 특성화 프로세싱 작업은, 프로세서 집약적이지만, 반드시 "실시간"으로 수행될 필요는 없다는 것이 인식되었다.

따라서, 최신 데이터 통신 기술을 사용하면, 이러한 작업은 센서 데이터가 검출되는 장소로부터 떨어져서 원격 컴퓨팅 디바이스(전력 소비 및 프로세서 성능에 대한 제약이 적은 장소) 상에서 수행될 수 있다. 이는, 센서와 함께 위치된 데이터 프로세서의 데이터 프로세싱 요구사항이 감소될 수 있고, 요구되는 것은 오직 센서 신호를 원격 컴퓨팅 시스템에 의해 제공되는 예측된 센서 데이터 값과 일치시켜서 감각 자극이 생성되어야 함을 나타낼 수 있는 것 뿐임을 의미한다.

더욱이, 원격 컴퓨팅 디바이스에서 보행 특성화 프로세싱 작업을 수행함으로써, 센서와 함께 위치된 로컬 데이터 프로세서 상에서 보행 특성화 프로세싱 작업이 수행되는 경우 전형적으로 가능하지 않았을 더욱 복잡한 보행 분석이 수행될 수 있다. 또한, 피험자에 의해 한 쌍으로서 착용된 2개의 신발류 물품으로부터의 센서 데이터는 쉽게 처리되어, 각각의 신발류 물품에 위치된 데이터 프로세서에 의해 개별적으로 그리고 독립적으로 보행 특성화 프로세싱 작업이 수행되었을 경우 가능한 것보다 더 정확하고 상세한 보행 특성화 정보를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 피험자와 관련된 데이터는 임상 환경 외부, 예를 들어 편향되지 않은 조건을 갖는 친숙한 환경에서 수집될 수 있으며, 이는 본질적으로 더 나은 분석 및 연관된 치료로 이어질 가능성이 높다. 본 발명의 실시예에 따르면, 피험자의 보행은 정량적으로, 객관적으로, 그리고 재현 가능한 방식으로 분석될 수 있다. 특정 애플리케이션에서, 치료사가, 예를 들어, 객관적이고 편향되지 않은 방식으로, 환자가 호전되었는지 여부를 결정하는 것이 가능하다.

본 발명의 다양한 추가적인 특징 및 양태는 청구범위에 한정되어 있다.

이제, 본 발명의 실시예는, 유사한 부분에는 대응하는 참조 번호가 제공되어 있는 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로만 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 특정 실시예에 따라 배열된 시스템의 단순화된 개략도를 제공한다.
도 1b는 본 발명의 특정 실시예에 따라 배열된 감각 자극 유닛의 단순화된 개략도를 제공한다.
도 2는 도 1a에 도시된 시스템의 작동을 묘사하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 특정 실시예에 따른 신발류 물품에 끼워지는 감각 자극 유닛의 구성요소의 단순화된 개략도를 제공한다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 센서 유닛의 센서를 묘사하는 단순화된 개략도를 제공한다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예에 따른 추가적인 센서 유닛의 센서를 묘사하는 단순화된 개략도를 제공한다.
도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따른 진동 액추에이터의 위치를 묘사하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 특정 실시예에 따라 수정된 신발 밑창(shoe sole)에의 감각 자극 유닛의 통합을 묘사하는 단순화된 개략도를 제공한다.
도 8은 본 발명의 특정 실시예에 따라, 특히 위치 추적 디바이스를 추가로 포함하는, 신발류 물품에 끼워지는 추가적인 감각 자극 유닛의 구성요소의 단순화된 개략도를 제공한다.
도 9a는 감각 자극 유닛이 피험자의 발목에 감각 자극을 적용하기 위해 신발류 물품에 통합된 본 발명의 실시예를 묘사하는 단순화된 개략도를 제공한다.
도 9b는 감각 자극 유닛이 피험자의 발의 상부 측면에 감각 자극을 적용하기 위해 신발류 물품에 통합된 본 발명의 실시예를 묘사하는 단순화된 개략도를 제공한다.

도 1a는 본 발명의 특정 실시예에 따른 피험자의 발에 감각 자극을 적용하기 위한 시스템의 개략도를 제공한다.

시스템은 제1 신발(101a)과 제2 신발(101b)을 포함하는 한 쌍의 신발(101)에 의해 제공되는 한 쌍의 신발류 물품을 포함한다. 전형적으로, 제1 신발(101a)과 제2 신발(101b)은, 피험자의 오른발과 왼발에 각각 끼워지도록 구성된 것을 제외하고는, 동일하다.

각각의 신발(101a, 101b)의 밑창(102)은 감각 자극 유닛(104)이 그 내에 장착된 공동(103)을 포함한다.

도 1b는 감각 자극 유닛(104)의 구성요소의 보다 자세한 보기를 제공하는 단순화된 개략도를 제공한다.

감각 자극 유닛(104)은 전원 공급 유닛(105), 무선 통신 유닛(106), 데이터 프로세서(107a) 및 대응하는 메모리 유닛(107b), 진동 액추에이터(108) 및 복수의 센서를 포함하는 센서 유닛(109)을 포함한다.

전원 공급 유닛(105)은 기술 분야에서 공지된 바와 같이 적절한 재충전 가능한 배터리에 의해 제공될 수 있다. 배터리는 임의의 적절한 수단에 의해, 예를 들어 적절한 전원 케이블 입력 인터페이스에 의해 또는 무선 충전을 위해 전원 공급 장치에 통합된 유도 코일에 의해 충전될 수 있다.

시스템은 감각 자극 유닛(104)이 이를 통해 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 데이터를 전송하고, 이로부터 데이터를 수신하도록 구성되는 데이터 네트워크(110) 및 무선 기지국(111)을 추가로 포함한다.

특정 예에서, 원격 컴퓨팅 시스템(112)은 하나 이상의 적절하게 프로그래밍된 원격 애플리케이션 서버(programmed remote application servers)에 의해 제공된다. 데이터 네트워크(110)는 컴퓨팅 디바이스들 사이에서 데이터를 전송하기 위한 임의의 적합한 네트워크, 예를 들어 인터넷에 의해 제공될 수 있다. 무선 기지국(111)은 무선 통신 유닛(106)과 호환되는 임의의 적합한 무선 액세스 포인트(wireless access point)에 의해 제공될 수 있으며, 데이터가 데이터 네트워크(110), 예를 들어, 적절하게 연결된 와이파이 라우터(Wi-Fi router)로 통신되거나 이로부터 수신되는 것을 가능하게 하는 데 적합하다. 다른 실시예에서, 무선 기지국(111)은 스마트폰, 유사한 모바일 디바이스, 태블릿, 또는 적절한 통신 기능을 갖는 임의의 다른 디바이스에 의해 제공될 수 있다.

사용 시, 교정 단계 동안, 각각의 신발의 각각의 감각 자극 유닛(104)에 대해, 센서 유닛(109)의 복수의 센서는 신발을 착용할 때 피험자의 움직임을 검출하고 이 움직임과 연관된 대응하는 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. 그런 후, 데이터 프로세서(107a)의 제어 하에서, 이 센서 데이터는 무선 기지국(111) 및 데이터 네트워크(110)를 통해 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 통신된다.

전형적으로, 이 센서 데이터는 선형 가속도 데이터(가속도계에 의해 생성됨), 각속도 데이터(자이로스코프에 의해 생성됨) 및 배향 데이터(자력계에 의해 생성됨) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

원격 컴퓨팅 시스템(112)은 그 상에서 피험자의 보행 운동학의 양상을 특성화하기 위해 각각의 신발(101a, 101b)의 감각 자극 유닛으로부터 센서 데이터를 처리하도록 구성된 보행 특성화 기능(113)을 실행한다. 유리하게는, 각각의 발의 움직임과 관련된 센서 데이터가 독립적으로 생성되기 때문에, 보행 특성화 기능(113)은, 양쪽 신발(101a, 101b)로부터 센서 데이터를 수신함으로써, 피험자의 보행의 양태을 보다 정확하게 특성화할 수 있다.

보행 특성화 기능(113)은 입력으로서 센서 데이터를 수신하는 하나 이상의 보행 특성화 알고리즘을 구현하고, 이로부터 센서 데이터로부터 도출 가능한 피험자의 보행과 연관된 하나 이상의 특정 보행 파라미터를 생성한다. 이러한 센서 데이터를 보행 파라미터로 변환하는 기술은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 사람의 움직임을 모니터링하는 센서에 의해 생성된 센서 데이터의 피크(peaks), 밸리(valleys), 제로/크로싱(zero/crossings)을 사용하여 토우-오프(toe-off) 및 힐-스트라이크(heel-strike) 등의 "보행 이벤트(gait events)"를 식별하는 것은 잘 알려져 있다.

보행 특성화 알고리즘 또는 보행 특성화 알고리즘들에 의해 생성된 보행 파라미터는: 보행 속도, 스텝 속도(step velocity), 스텝 길이(step length), 스윙 시간 변동성(swing time variability), 걸음 길이(stride length), 스텝 폭(step width), 리듬[예컨대, 스텝 시간, 스윙 시간, 스탠스(stance) 시간, 단일 지지, 이중 지지], 변동성(예컨대, 스텝 속도 변동성, 스텝 길이 변동성, 스텝 시간 변동성, 스탠스 시간 변동성), 비대칭성(예컨대, 스윙 시간 비대칭성, 스텝 시간 비대칭성, 스탠스 시간 비대칭성), 자세 제어(예컨대, 스텝 길이 비대칭성), 스텝 특성[예컨대, 스트라이크 각도(strike angle), 최소 발가락 간격], 발 각도[예컨대, 외회각, 스트라이크 각도, 리프트-오프(lift-off) 각도, 각속도], 피크 파라미터(예컨대, 피크 추진력, 피크 제동), 힘/압력 값 및 파워(power) 중 임의의 하나 또는 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 보행 파라미터는 하중 강도, 사이클(cycle) 및 압력 분포 중 하나 이상이 추가로 포함할 수 있다.

원격 컴퓨팅 시스템(112)은 또한 센서 데이터 값 예측 기능(114)을 실행한다. 센서 데이터 값 예측 기능(114)은 보행 특성화 기능(113)으로부터 보행 파라미터를 수신하도록 구성된다. 센서 데이터 값 예측 기능(114)은 원격 컴퓨팅 디바이스에 연결된 프로그램 파라미터 데이터베이스(117)로부터 치료 프로그램, 움직임 보조 프로그램 또는 훈련 프로그램에 의해 지정된 프로그램 파라미터를 수신하도록 추가로 구성된다. 이러한 프로그램 파라미터는 감각 자극의 형태로 개입이 요구되는 경우 피험자의 보행 운동학의 양상이 정상적인 움직임과 어떻게 변경되는 지를 정량화한다.

하나의 보행 파라미터, 보행 파라미터의 조합 또는 모든 보행 파라미터와 치료 프로그램, 움직임 보조 프로그램 또는 훈련 프로그램에 의해 지정된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 피험자의 보행 운동학이 치료 프로그램, 움직임 보조 프로그램 또는 훈련 프로그램에 의해 지정된 파라미터에 따라 자극 진동이 적용되는 것을 필요로 하는 방식으로 변경되는 경우 센서 유닛(109)에 의해 생성되는 센서 데이터 값이 속하게 될 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하도록 구성된다. 센서 값의 분포는 전형적으로 절대 측정 값과 이러한 절대 측정 값의 상대적인 타이밍(relative timings)을 포함한다.

일단 센서 데이터 값 예측 기능(114)이 이러한 방식으로 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하면, 원격 컴퓨팅 시스템(112)은 데이터 네트워크(110) 및 무선 기지국(111)을 통해 센서 데이터 값의 예측된 분포를 감각 자극 유닛에 통신하도록 구성된다.

센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하면, 데이터 프로세서(107a)는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 메모리 유닛(107b)에 저장하도록 구성된다.

데이터 프로세서(107a)는 그 상에서 작동 단계 동안 센서 유닛(109)으로부터 수신된 센서 데이터를 모니터링하고, 센서 유닛(109)에 의해 생성된 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는지 여부를 모니터링하도록 구성된 센서 데이터 모니터링 기능(115)을 실행하고 있다.

센서 데이터 모니터링 기능(115)이 센서 유닛(109)에 의해 생성된 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 것으로 판단하는 경우, 보행 이벤트 검출 신호가 데이터 프로세서(107a) 상에서 또한 실행되는 모터 제어 기능(116)에 통신된다. 센서 데이터 모니터링 기능(115)으로부터 모터 제어 기능(116)으로 통신되는 "보행 이벤트 검출 신호"의 명시는 시스템의 구현에 따라 달라질 것이다. 센서 데이터 모니터링 기능(115) 및 모터 제어 기능(116)이 데이터 프로세서(107a) 상에서 실행되는 소프트웨어 모듈 또는 펌웨어 모듈로서 구현되는 실시예에서, 보행 이벤트 검출 신호는 데이터 프로세서 상에서 실행되는 서로 다른 소프트웨어 구성요소 또는 펌웨어 구성요소가 서로 데이터를 통신하는 알려진 유형의 적절한 데이터 교환(또는 "메시지")의 형태일 수 있다.

그런 다음 모터 제어 기능(116)은 데이터 프로세서(107a)를 제어하여, 보행 이벤트 검출 신호에 기초하여 적절한 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호는 진동 액추에이터(108)로 송신되어 피험자의 발에 적절한 자극이 적용되게 한다.

전형적으로, 진동은 진동 액추에이터(108)와 피험자의 발을 분리하는 밑창의 중간 부분을 거쳐 피험자의 발로 전달된다.

일 예에서, 시스템은 움직임 지원 프로그램에서 적절한 경고 신호를 생성하여 노인이나 기타 취약한 피험자가 넘어질 가능성을 감소시키는 데 사용될 수 있다.

교정 단계 동안, 피험자는 신발을 신고 걸어 다니고 대응하는 교정 센서 데이터가 센서에 의해 생성된다. 이러한 교정 데이터는 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 송신된다.

보행 특성화 기능(113)은 이러한 교정 센서 데이터를 사용하여 보행 시 피험자의 보행 스윙의 타이밍(즉, 피험자가 걸음을 완료하는 데 걸리는 시간)과 관련된 보행 파라미터 데이터를 생성한다.

피험자의 스윙 시간은 전형적으로 간단한 알고리즘을 통해 안정적으로 결정될 수 있으며, 그 값은 지속적으로 업데이트될 수 있다. 스윙 시간 파라미터는 센서 데이터로부터 각각의 발에 대한 "토우-오프" 이벤트와 "힐-스트라이크" 이벤트 사이의 시간 지연을 식별하는 보행 특성화 기능(113)에 의해 생성될 수 있다.

구체적으로, 교정 센서 데이터로부터, 보행 특성화 기능(113)은 발목의 각도 움직임 속도와 연관된 센서 데이터에 피크-검출 알고리즘을 적용함으로써 토우-오프 및 힐-스트라이크 이벤트를 검출하도록 구성된다.

스텝과 연관된 센서 데이터는 전형적으로 토우-오프와 힐-스트라이크의 근방에서 각각, 2 개의 피크를 특징으로 한다. 이 정보를 수직 가속도(토우-오프 시의 리프트-오프 및 힐-스트라이크 시의 충격)와 연관된 센서 데이터와 결합시키는 것은 토-오프 및 힐-스트라이크 이벤트의 실시간 추정치(real-time estimates)가 생성되는 것을 가능하게 한다.

보행 특성화 기능(113)은 교정 센서 데이터로부터 다수의 토우-오프 및 힐-스트라이크 이벤트를 식별하고 복수의 스윙 시간 값을 생성하도록 구성된다.

그런 다음, 보행 특성화 기능(113)은 이 복수의 스윙 시간 값으로부터, 복수의 스윙 시간 값의 평균인 평균 스윙 시간 값을 생성하도록 구성된다.

보행 특성화 기능(113)은, 복수의 스윙 시간 값을 사용하여, 복수의 스윙 시간 값의 평균 스윙 시간 값으로부터 1(one) 표준 편차에 대응하는 시간 값을 계산하도록 추가로 구성된다.

보행 특성화 기능(113)은 평균 스윙 시간 값과 복수의 스윙 시간 값으로부터 계산된 1 표준 편차에 대응하는 시간 값을 포함하는 스윙 시간 보행 파라미터 데이터를 센서 값 예측 기능(114)에 전달하도록 구성된다.

센서 데이터 값 예측 기능(114)은 이러한 스윙 시간 보행 파라미터 데이터를 프로그램 파라미터 데이터베이스(117)에 저장된 움직임 보조 프로그램에 의해 지정된 파라미터에 따라 처리하여, 어떤 면에서는 임박한 넘어짐(imminent fall)을 시사하는, 발생할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 분포를 생성하도록 구성된다.

이 예에서, 프로그램 파라미터는 피험자의 평균 스윙 시간으로부터 얼마간의 표준 편차를 지정하고 넘어짐이 임박한 것으로 예측되는 경우 피험자의 스윙 시간이 그만큼 증가될 것이다.

센서 데이터 값 예측 기능(114)은 프로그램 파라미터 데이터베이스(117)에 지정된 표준 편차에 따라 평균 스윙 시간 보행 파라미터와 표준 편차 시간 파라미터를 처리하여 넘어짐이 임박한 경우 발생할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 분포를 생성한다. 예를 들어, 이러한 센서 값은 토-오프 및 힐-스트라이크 이벤트가 임계값 초과의(above-threshold) 시간 분리를 두고 순차적으로 발생할 경우 발생하는 센서 데이터 값의 분포에 대응한다.

예를 들어, 보행 특성화 기능(113)은 교정 센서 데이터로부터 피험자의 평균 스윙 시간이 700 ms이고, 평균 스윙 시간으로부터 1 표준 편차가 250 ms인 스윙 시간 분포가 있음을 계산할 수 있다. 따라서 보행 특성화 기능(113)으로부터 센서 데이터 값 예측 기능(114)으로 통신되는 보행 파라미터 데이터는 700 ms의 평균 스윙 시간 값과 250 ms의 1 표준 편차에 대응하는 표준 편차 시간 값을 지정할 것이다.

또한, 프로그램 파라미터 데이터베이스(117)는 피험자의 스윙 시간에서 평균 스윙 시간으로부터 2 편차의 임계값 증가가 충족되거나 초과되는 경우, 이는 임박한 넘어짐을 나타내는 것으로 규정하는 프로그램 파라미터 데이터를 포함할 수 있다.

따라서 이 예에서는, 적어도 다음의 보행 스윙 시간이 될 것이다:

이러한 예에서, 센서 데이터 값 예측 기능(114)은 피험자의 스윙 시간이 1200 ms 이상인 경우 발생할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 분포를 생성하도록 구성된다.

그런 다음, 센서 데이터 값의 분포를 포함하는 센서 값 분포 데이터는 각각의 신발의 감각 자극 유닛으로 다시 통신된다.

그런 다음, 작동 단계 동안, 피험자는 신발을 신고 움직인다. 피험자의 보행 스윙 시간이 1200 ms를 초과하도록 변경되는 경우, 센서 데이터 모니터링 기능(115)은 센서 유닛에 의해 생성된 센서 데이터가 임계 보행 스윙 시간 값을 초과한 것을 식별하여 임박한 넘어짐 보행 이벤트 검출 신호를 생성한다.

이러한 임박한 넘어짐 보행 이벤트 검출 신호는 모터 제어 기능(116)으로 통신된다. 모터 제어 기능(116)은, 진동 액추에이터(108)에 의해 수신된 때 진동 액추에이터(108)가, 피험자가 곧 넘어질 수도 있다는 것을 피험자에게 경고하는 대응하는 감각 자극을 생성하게 하는 대응하는 제어 신호를 생성한다.

그러면, 이렇게 경고를 받은 피험자는 넘어질 가능성이 낮아지게 된다.

센서 데이터 모니터링 기능(115)에 의한 스윙 시간과 연관된 센서 데이터의 검출은 전형적으로 통상적인 인간 반응 시간보다 높은 속도로 발생한다. 이러한 방식으로, 피험자는 원활하고 "즉각적인" 피드백(feedback)을 경험하고, 설정된 임계값이 통과되자 마자, 진동이 트리거된다. 전형적으로, 사람의 반응 시간은 0.1 s 미만이므로, 피험자의 보행 스윙 시간을 100 Hz로 검출하는 것은 원활한 작동을 초래할 것이다.

다른 예에서, 시스템은 다발성 경화증이나 파킨슨병과 같은 신경 장애를 앓고 있으며 "보행 동결(gait freeze)"을 경험하는 피험자를 돕기 위한 치료의 프로그램에서 사용될 수 있다.

이러한 예에서, 이전 예와 마찬가지로, 교정 단계 동안, 피험자는 신발을 착용하고 걸어 다니고, 대응하는 교정 센서 데이터는 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 송신된다. 보행 특성화 기능(113)은 이러한 교정 센서 데이터를 사용하여 정상 보행 시 피험자의 보행 스윙 시간과 연관된 스윙 시간 보행 파라미터를 포함하는 보행 파라미터 데이터를 생성한다.

프로그램 파라미터 데이터베이스(117)는, 미리 결정된 기간(예컨대, 60초) 동안 미리 결정된 양(예컨대, 50％) 초과의 평균 스윙 시간의 감소가 임박한 보행 동결을 나타내는 것으로 규정하는 치료 프로그램에 의해 규정된 프로그램 파라미터를 그 내에 저장하고 있다.

센서 데이터 값 예측 기능(114)은 보행 특성화 기능(113)에 의해 식별된 스윙 시간 보행 파라미터를 프로그램 파라미터 데이터베이스(117)에 저장된 치료 프로그램에 의해 규정된 파라미터에 따라 처리하여, 피험자의 평균 스윙 시간이 미리 결정된 기간 동안 미리 결정된 양만큼 감소하는 경우 발생할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예측 분포를 생성한다.

대응하는 센서 값 분포 데이터는 각각의 신발의 감각 자극 유닛으로 다시 통신된다.

그런 다음, 작동 단계 동안, 피험자는 신발을 신고 움직인다.

피험자의 평균 스윙 시간이 임계 시간 동안(예컨대, 60초 이내에) 적어도 임계값(예컨대, 적어도 50％)만큼 감소하여 보행 동결의 임박 에피소드를 나타내는 경우, 센서 데이터 모니터링 기능(115)은 센서 유닛에 의해 생성된 센서 데이터가 임계값 초과의 평균 스윙 시간 감소와 연관된 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속한다는 것을 식별하고 "보행 동결" 임박한 보행 이벤트 검출 신호를 생성한다.

이 "보행 동결" 임박한 보행 이벤트 검출 신호는 모터 제어 기능(116)으로 통신된다. 모터 제어 기능(116)은, 진동 액추에이터(108)에 의해 수신된 때, 진동 액추에이터(108)가 피험자에게 보행을 시작하고 보행 동결을 종료하도록 피험자에게 경고하기 위한 대응하는 감각 자극을 생성하게 하는 대응하는 제어 신호를 생성한다. 그러면, 이렇게 경고를 받은 피험자는 보행 동결의 증상을 겪을 가능성이 낮아질 수 있다.

다른 예에서, 이 시스템은 달리기와 같은 활동을 수행할 때 기술을 향상시키려는 피험자를 돕기 위한 훈련의 프로그램에서 사용될 수 있다.

이러한 예에서, 교정 단계 동안, 피험자는 신발을 신고 움직이고, 특히 원하는 특정 움직임 형태로 움직인다. 대응하는 교정 센서 데이터는 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 송신된다.

보행 특성화 기능(113)은 이러한 교정 센서 데이터를 사용하여 원하는 움직임 형태와 연관된 하나 이상의 보행 파라미터, 예를 들어 스텝 폭 및 스윙 시간을 나타내는 보행 파라미터 데이터를 생성한다.

프로그램 파라미터 데이터베이스(117)는 효과적인 훈련을 위해 피험자가 이러한 보행 파라미터로부터 미리 결정된 양, 예를 들어, 5％ 초과의 이탈을 회피하도록 시도해야 한다는 것을 규정하는 훈련 프로그램에 의해 규정된 프로그램 파라미터를 그 내에 저장한다.

센서 데이터 값 예측 기능(114)은 보행 특성화 기능(113)에 의해 식별된 스윙 시간 보행 파라미터를 움직임 훈련 프로그램에 의해 규정되고 프로그램 파라미터 데이터베이스(117)에 저장된 파라미터에 따라 처리하여, 피험자가 원하는 움직임 형태로부터 규정된 양 만큼 벗어난 경우 발생할 것으로 예측되는 보행 파라미터의 변동(예컨대, 5 ％ 초과의 스윙 시간 및 스텝 폭의 변동)에 대응하는 센서 데이터 값의 예상된 분포를 식별한다.

대응하는 센서 값 분포 데이터는 각각의 신발의 감각 자극 유닛으로 다시 통신된다.

그런 다음, 작동 단계 동안, 피험자는 신발을 신고 움직이며 특히 원하는 움직임 형태를 유지하려고 시도한다.

피험자의 움직임이 훈련 프로그램 파라미터에 의해 규정된 양만큼 원하는 형태로부터 벗어나는 경우, 센서 데이터 모니터링 기능(115)은 센서 유닛에 의해 생성된 센서 데이터가 이 편차와 연관된 예측된 센서 데이터 내에 속하는지를 식별하고 형태 이탈 보행 이벤트 검출 신호를 생성한다.

이러한 형태 이탈 보행 이벤트 검출 신호는 모터 제어 기능(116)으로 통신된다. 모터 제어 기능(116)은, 진동 액추에이터(108)에 의해 수신된 때 진동 액추에이터(108)가, 피험자가 원하는 형태로부터 이탈하였다는 것을 경고하는 대응하는 감각 자극을 생성하게 하는 대응하는 제어 신호를 생성한다.

전형적으로, 보행 이벤트 검출 신호를 수신하는 것에 응답하여, 모터 제어 기능(116)은, 진동 액추에이터(108)에 의해 수신된 때 진동 액추에이터(108)가 피험자의 발에 전달되는 자극 진동을 생성하게 하는 제어 신호를 생성한다.

그러나, 특정 예에서, 보행 이벤트 검출 신호는 모터 제어 기능(116)이, 진동 액추에이터(108)에 의해 수신된 때 진동 액추에이터(108)가 진동 자극의 적용을 중단하도록 하는 제어 신호를 생성하게 한다. 예를 들어, 데이터 프로세서(107a) 및 모터 제어 기능(116)은 피험자(예컨대, 운동선수)에게 그가 원하는 페이스(pace)로 움직이고 있음을 전하는 확인 진동의 규칙적인 시퀀스를 제공하도록 훈련 프로그램에 따라 개별적으로 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 센서 데이터 값의 예측된 분포는 피험자가 원하는 페이스 아래로 떨어지거나 초과할 경우 생성될 센서 값을 나타낼 수 있다. 센서 데이터 값의 이러한 분포에 속하는 센서 데이터에 의해 피험자가 이 페이스 아래로 떨어지거나 초과한 것을 검출하면, 대응하는 페이스 불일치 보행 이벤트 검출 신호가 센서 데이터 모니터링 기능(115)에 의해 생성되어, 모터 제어 기능(116)으로 통신되면, 원하는 페이스가 다시 달성될 때까지 확인 진동의 생성을 중단한다.

프로그램 파라미터 데이터베이스(117)에 저장된 프로그램 파라미터는 제공되고 있는 프로그램의 유형(예컨대, 훈련 프로그램, 치료 프로그램, 또는 움직임 지원 프로그램)에 기초하여 정의된다. 각각의 경우에 프로그램 파라미터는 관련 연구에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 보행 동결의 발생을 완화하거나 감소시키려는 치료 프로그램을 위한 프로그램 파라미터는 부분적으로 이 상태에 대한 연구에서 이 상태를 치료하는 데 효과적이라고 제안하는 것에 기초하여 정의된다.

프로그램 파라미터는 또한 시스템을 사용하고 있을 피험자의 특성에 따라 부분적으로 정의될 수도 있다. 예를 들어, 나이, 체중, 성별, 키 등과 같은 특성. 예를 들어, 피험자의 넘어짐의 가능성을 감소시키는 것을 목표로 하는 움직임 지원을 제공하기 위한 프로그램에서, 임박한 넘어짐을 예측하기 위해 식별되는 스윙 시간의 변화는 피험자의 나이에 따라 달라질 수 있다.

프로그램 파라미터는 또한 부분적으로 피험자와 연관된 과거 데이터에 의해 정의될 수도 있다. 예를 들어, 특정 피험자는 이전에 보행 동결의 에피소드의 발생에 앞서 보행 운동학의 특정 시퀀스를 보였을 수 있다. 이러한 예에서, 프로그램 파라미터는 이러한 보행 운동학을 규정하도록 선택될 수 있다.

도 2는 위에서 설명된 바와 같은 시스템의 작동을 요약한 개략도를 제공한다.

제1 단계(S201)에서, 교정 센서 데이터는 한 쌍의 신발의 양쪽 신발의 감각 자극 유닛으로부터의 센서로부터 원격 컴퓨팅 시스템으로 통신되어 보행 특성화 기능에 의해 처리된다.

제2 단계(S202)에서, 보행 특성화 기능은 교정 센서 데이터를 처리하여 피험자의 보행 운동학에 연관된 하나 이상의 보행 파라미터와 연관된 보행 파라미터 데이터를 생성한다.

제3 단계(S203)에서, 보행 특성화 기능은 보행 파라미터 데이터를 센서 데이터 값 예측 기능에 통신한다.

제4 단계(204)에서, 센서 데이터 값 예측 기능은, 프로그램 파라미터 데이터베이스의 보행 파라미터 데이터 및 프로그램 파라미터 데이터를 사용하여, 피험자의 보행 운동학이 치료의 프로그램, 움직임 보조의 프로그램 또는 훈련의 프로그램에 의해 규정된 파라미터에 따라 자극 진동이 적용되는 것을 필요로 하는 방식으로 변경되는 경우 각각의 신발의 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 데이터가 속하게 되는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성한다.

제5 단계(S205)에서, 센서 값 분포 데이터는 각각의 신발의 데이터 프로세서 상에서 실행되는 센서 데이터 모니터링 기능으로 통신된다.

제6 단계(S206)에서, 각각의 신발에서, 센서 유닛으로부터의 센서 데이터는 센서 데이터 모니터링 기능에 의해 수신된다.

제7 단계(207)에서, 각각의 신발에서, 센서 데이터는 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는지 여부를 결정하기 위해 모니터링된다.

제8 단계(208)에서, 센서 데이터 모니터링 기능이, 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속한다고 판단하는 경우, 보행 이벤트 검출 신호가 모터 제어 기능으로 통신된다.

제9 단계(209)에서, 각각의 신발에서, 보행 이벤트 검출 신호의 수신에 응답하여, 모터 제어 기능은, 이에 응답하여 피험자의 발의 감각 자극을 위한 진동이 생성되는 진동 액추에이터에 통신되는 제어 신호를 생성한다.

특정 예에서, 제1 단계(S201), 제2 단계(S202), 제3 단계(S203), 제4 단계(S204) 및 제5 단계(S205)는 주기적으로 반복된다. 다시 말해, 주기적으로, 업데이트된 교정 센서 데이터가 감각 자극 유닛(104)으로부터 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 송신되어, 보행 특성화 기능(113)이 업데이트된 보행 파라미터를 생성함으로써 피험자의 보행을 주기적으로 재특성화하는 것을 가능하게 하고, 그런 다음 업데이트된 보행 파라미터는 센서 데이터 값 예측 기능(114)이 업데이트된 센서 값 분포 데이터를 생성하는 데 사용되고, 그런 다음 업데이트된 센서 값 분포 데이터는 각각의 신발(101a, 101b)의 데이터 프로세서(107a) 상에서 실행되는 센서 데이터 모니터링 기능(115)에 다시 통신된다. 이러한 업데이트 프로세스는 매일 또는 매시간 등 임의의 적절한 주기로 일어날 수 있다. 특정 예들에서, 업데이트 프로세스는 예를 들어, 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로부터 감각 자극 유닛으로 통신되는 적절한 명령 신호에 기초하여 수동으로 트리거될 수 있다.

유리하게는, 이는 훈련 프로그램, 움직임 지원 프로그램 또는 치료 프로그램이 예를 들어 훈련 프로그램이나 치료 프로그램에 의해 일어나는 변화로 인해 피험자의 보행 운동학이 시간이 지남에 따라 변화함에 따라 계속 효과적으로 조정될 수 있다는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 특정 실시예에 따라 배열된 감각 자극 유닛(104)의 보다 상세한 보기를 제공하는 개략도를 제공한다.

도시된 바와 같이, 감각 자극 유닛(104)은 특정 실시예에서 하나 이상의 재충전 가능한 배터리(105a) 및 무선 충전 유닛을 거쳐 재충전 가능한 배터리(105a)를 충전하기 위한 유도 충전 루프(105b)를 포함하는 전원 공급 유닛(105)을 포함한다.

감각 자극 유닛(104)은 임의의 적절한 프로그래머블 마이크로프로세서(programmable microprocessor) 또는 다른 적절한 데이터 프로세싱 수단, 예를 들어 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array)(FPGA)와 같은 맞춤 설계된 집적 회로에 의해 제공될 수 있는 데이터 프로세서(107a)를 추가로 포함한다.

데이터 프로세서(107a)는 적절한 신호 라인을 거쳐 모터 전원 제어 회로(201)에 연결되고, 이는 추가적인 적절한 신호 라인을 통해 진동 액추에이터(108)에 연결된다.

진동 액추에이터는 전형적으로 모터의 샤프트 상에 편심 장착된 웨이트(weight)를 포함하는 전기 모터에 의해 제공된다. 그러나, 진동 액추에이터는 압전 진동 액추에이터 및 보이스 코일(voice-coil)과 같은 선형 전자기 액추에이터["택터(tactors)"]와 같은 다른 적절한 전기 기계 디바이스에 의해 제공될 수 있다.

센서 유닛(109)은 적절한 신호 라인을 통해 데이터 프로세서(107a)에 연결된다. 센서 유닛(109)은 전형적으로 데이터 프로세서 유닛에 연결되는 가속도계, 자이로스코프 및 자력계를 포함하는 관성 측정 유닛(IMU)에 의해 제공된다.

무선 통신 유닛(106)은 또한 적절한 신호 라인을 거쳐 데이터 프로세서(107a)에 연결된다. 무선 통신 유닛(106)은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 로라(LoRa), NFC, 와이파이(WiFi) 등과 같은 통상적인 무선 프로토콜에 따라 작동하는 임의의 적합한 무선 통신 유닛에 의해 제공될 수 있다. 특정 예에서, 무선 통신 유닛(106)은 가입자 식별 모듈(SIM)을 구비하고 셀룰러 이동 전화 네트워크를 거쳐 데이터 네트워크(110)에 그리고 이로부터 데이터가 전송되는 것을 가능하게 하는 데이터 송수신기에 의해 제공될 수 있다.

감각 자극 유닛(104)의 모든 구성요소는 적절한 전원 라인을 거쳐 전원 공급 유닛(105)에 연결된다.

도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 센서 유닛(109)의 센서를 보다 상세하게 묘사한 개략도를 제공한다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 센서 유닛(109)은 가속도계(401), 자이로스코프(402) 및 자력계(403)를 포함한다. 센서들의 이러한 조합은 전형적으로 보행 속력, 스텝 속도, 스텝 길이, 스윙 시간 변동성, 걸음 길이, 스텝 폭, 리듬(예컨대, 스텝 시간, 스윙 시간, 스탠스 시간, 단일 지지, 이중 지지), 변동성(예컨대, 스텝 속도 변동성, 스텝 길이 변동성, 스텝 시간 변동성, 스탠스 시간 변동성), 비대칭성(예컨대, 스윙 시간 비대칭성, 스텝 시간 비대칭성, 스탠스 시간 비대칭성), 자세 제어(예컨대, 스텝 길이 비대칭), 스텝 특성(스트라이크 각도, 최소 발가락 간격), 발 각도(예컨대, 외회각, 스트라이크 각도, 리프트-오프 각도, 각속도), 피크 추진 및 피크 제동과 같은 피크 파라미터를 포함하는, 피험자의 보행의 양상이 특성화되는 것을 가능하게 하는 피험자의 움직임에 대한 충분한 정보를 제공한다.

특정 실시예에서, 센서 유닛(109)은 하나 이상의 추가적인 센서를 포함할 수 있다.

도 5는 추가적인 센서, 구체적으로 온도 센서(502), 사운드 센서(503), 발 압력 센서(504) 및 대기압 센서(505)를 포함하는, 도 4에 도시된 센서 유닛(109)의 센서를 포함하는 센서 유닛(501)의 추가적인 예를 묘사한 개략도를 제공한다.

사용 시, 온도 센서(502)는 온도를 측정하고 대응하는 온도 데이터를 생성하도록 구성된다. 이러한 온도 데이터는 데이터 프로세서(107a)로 통신된다. 데이터 프로세서(107a)는 시스템이 노출되는 온도 변화로 인해 발생하는 센서 유닛(109)의 출력의 변화[드리프트(drift)]에 대처하기 위해, 필요한 경우, 이 온도 데이터를 사용하여 센서 유닛(109)으로부터의 센서 데이터를 교정하도록 구성된다.

특정 예에서, 데이터 프로세서(107a)는 사운드 센서(503), 발 압력 센서(504) 및 대기압 센서(505)에 의해 생성된 센서 데이터를 추가 기능의 원격 컴퓨팅 시스템으로 통신하도록 무선 통신 유닛(106)을 제어하도록 구성된다.

사용 시, 발 압력 센서(504)는 전형적으로 피험자가 지면과 접촉하여 발생하는 압력 변화가 검출될 수 있도록 위치 설정된다. 예를 들어, 발 압력 센서(504)는, 피험자의 발이 지면과 접촉하는 상이한 접촉 지점에서의 압력이 측정될 수 있도록 수정된 신발 밑창의 베이스(base) 또는 베이스의 일부를 가로질러 위치 설정되도록 구성된 2차원 압력 감지 패드에 의해 제공된다. 발 압력 센서(504)는 압력 데이터를 생성하도록 구성된다. 이러한 압력 데이터는 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 통신된다. 보행 특성화 기능(113)은 보행 파라미터를 생성할 때 압력 데이터를 사용하도록 구성된다. 예를 들어, 보행 특성화 기능(113)은 압력 데이터를 사용하여 피험자의 발이 지면과 접촉하는 시점을 결정하거나, 그리고/또는 피험자의 발의 특정 부위(예를 들어, 볼 및 발 뒤꿈치)가 지면과 접촉하는 시점을 결정하는 데 사용할 수 있다. 피험자의 보행을 분석하는 것과 관련된 추가적인 정보는 피험자가 발 또는 발의 특정 부위로 지면에 접촉하는 충격력과 같은 압력 데이터로부터 결정될 수 있다.

사용 시, 사운드 센서(503)는 피험자의 발의 부위에서 사운드를 검출하고 대응하는 사운드 데이터를 생성하도록 구성된다. 이 사운드 데이터는 원격 컴퓨팅 시스템(112)으로 통신된다. 특정 실시예에서, 보행 특성화 기능은 사운드 데이터를 사용하여 피험자가 움직이고 있는(걷고, 뛰고 있는) 표면의 유형을 분류하고 거기에 기초하여 피험자의 보행 파라미터를 추정하는 데 사용되는 알고리즘을 개선하는 데 사용될 수 있도록 구성된다. 특정 예에서, 사운드 데이터는 피험자의 활동의 유형 또는 장소를 검출하는 데 사용될 수 있다.

사용 시, 대기압 센서(505)는 신발 주변의 대기압을 검출하고 대응하는 대기압 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. 이 대기압 센서 데이터는 특정 실시예에서 대기압 센서로부터 센서 데이터를 수신하여 대응하는 고도 데이터를 생성하도록 구성된 고도 검출 기능을 그 상에서 실행하는 원격 컴퓨팅 시스템으로 다시 통신된다. 이러한 고도 데이터는 예를 들어 운동 프로그램의 일부로 신발을 착용한 상태에서 피험자의 수직 움직임을 추적하는 데 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, 고도 검출 기능은 아래에 더 자세히 설명된 바와 같이 움직임 거리 분석 기능에 통합될 수 있다.

도 1a를 참조하여 설명된 예에서, 원격 컴퓨팅 시스템은 하나 이상의 애플리케이션 서버에 의해 제공되고 데이터 네트워크를 거쳐 원격 디바이스와 감각 자극 유닛 사이에서 데이터가 통신된다. 프로그램 파라미터는 원격 컴퓨팅 시스템에 연결된 프로그램 파라미터 데이터베이스에 저장된다. 숙련자는 이러한 구성요소의 배열이, 본 발명의 실시예에 따른 시스템이 어떻게 배열될 수 있는지에 대한 일 예이고 시스템의 구성요소가 임의의 적절한 대체 방식으로 명시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예를 들어, 다른 구성에서, 원격 컴퓨팅 시스템은 개인용 컴퓨터("PC"), 태블릿 컴퓨터, 스마트폰 또는 유사한 것과 같은 개인용 컴퓨팅 디바이스 및 이러한 디바이스 상에 적절한 메모리에 저장된 프로그램 파라미터에 의해 제공될 수 있다.

특정 실시예들에서, 예를 들어 원격 컴퓨팅 시스템이 개인 컴퓨팅 디바이스에 의해 제공되는 경우, 각각의 감각 자극 유닛과 원격 컴퓨팅 시스템은 적절한 데이터 링크를 거쳐, 즉 도 1a에 도시된 바와 같은 중간 데이터 네트워크 및/또는 중간 기지국 없이, 직접 통신할 수 있다. 예를 들어, 원격 컴퓨팅 시스템과 각각의 감각 자극 유닛은 블루투스, 와이파이 또는 이와 유사한 것과 같은 단거리 무선 프로토콜을 거쳐 서로 데이터를 통신할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 센서 자극 유닛은 (신발류 물품의 밑창에 대한 진동 액추에이터의 위치 설정에 의해서) 피험자의 발의 밑면(아래쪽) 측면(발바닥) 상의 임의의 적절한 부위를 자극하도록 구성될 수 있다.

이러한 부위는 제1 중족지 관절(metatarsophalangeal joint); 제5 중족지 관절; 발뒤꿈치 부위; 엄지 발가락 부위 및 내측 종방향 아치(medial longitudinal arch)를 포함한다. 이들 예시 부위는 도 6에 도시되어 있다. 신발류 물품이 단일의 진동 액추에이터를 통합하는 예에서, 숙련자는 도 6에 도시되지 않은 다른 위치가 가능하다는 것을 인식할 것이지만, 해당 액추에이터는 포지션들 중 임의의 하나의 포지션에 위치 설정될 수 있다.

특정 예에서, 각각의 신발류 물품에는 하나보다 많은 진동 액추에이터가 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 감각 자극 유닛은 진동 액추에이터가 피험자의 발 밑면의 임의의 적절한 조합의 부위에 감각 자극을 제공하도록 위치 설정되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 진동 액추에이터는 제1 중족지 관절의 부위에서 발 포지션을 자극하도록 위치 설정될 수 있고; 제2 진동 액추에이터는 제5 중족지 관절의 부위에서 발 포지션을 자극하도록 위치 설정될 수 있고, 제3 진동 액추에이터는 발 뒤꿈치의 부위에서 발 포지션을 자극하도록 위치 설정될 수 있다. 특정 다른 실시예에서, 제4 진동 액추에이터는 엄지 발가락의 부위에서 발 포지션을 자극하도록 위치 설정될 수 있다.

특정 실시예에서, 진동 액추에이터의 개수 및 진동 액추에이터의 포지션은 피험자에게 제공되는 치료 또는 훈련의 유형에 기초하여 선택될 것이고, 이는 예를 들어, 다른 위치에서의 자극이 다른 환자 그룹에서 다른 반응을 유도할 수 있기 때문이다.

위의 예에서, 발 자극 진동은 피험자가 진동을 의식적으로 인식할 수 있도록 "감각적"일 수 있다. 이는 피험자가 그에 의해서 의식적으로 검출할 수 있는 촉각 자극을 거쳐 "단서(cues)"를 받는 "촉각 큐잉(tactile cuing)"의 예다.

그러나, 특정 예에서, 예를 들어 당뇨병성 신경병증 환자를 위한 치료로서, 또는 넘어짐을 방지하기 위해 또는 발 동결에 대한 응답으로 진동이 적용되고 있는 경우, 피험자가 진동을 의식적으로 인식하지 못할 수 있도록 진동이 감각-미만(sub-sensory)일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 진동이 신경 자극을 생성하여 균형 및 걷기 개선과 같은 원하는 효과를 낼 수 있다. 이러한 예에서, 진동 액추에이터 또는 진동 액추에이터들에 의해 생성되는 발 자극 진동은 (피험자에 의해 의식적으로 검출될 수 없는) 감각-미만 진동이다.

특히 감각-미만 진동이 생성되는 예에서, 각각의 신발류 물품과 연관된 데이터 프로세서는 서로 다른 피험자는 서로 다른 감각 임계치 레벨을 갖고 이들 감각 임계치가 피험자의 발의 서로 다른 영역에 걸쳐서 달라질 것이라는 사실을 고려하여 진동 액추에이터(또는 각각의 진동 액추에이터)에 의해 생성되는 진동을 교정하도록 구성될 수 있다.

이를 가능하게 하기 위해, 각각의 신발류 물품과 연관된 데이터 프로세서는 진동 액추에이터(또는 각각의 진동 액추에이터)를 제어하여 진동 액추에이터가 자극하는 피험자의 발 부위에 대한 피험자의 감각 지각 바로 아래에 있는 진동 레벨이 식별될 때까지 일련의 서로 다른 진동 레벨을 통해 반복적으로 단계별로 행하는 교정 프로세스를 구현하도록 구성될 수 있다. 이 교정 프로세스는 데이터 송수신기 및 적절한 무선 링크를 거쳐 데이터 프로세서에 연결된 외부 디바이스, 예를 들어 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨팅 디바이스와 결합하여 수행될 수 있다.

서로 다른 진동 레벨은 서로 다른 주파수로 진동하는 진동 액추에이터(예를 들어 진동 액추에이터가 모터의 샤프트에 편심 장착된 웨이트를 포함하는 전기 모터에 의해 제공되는 경우), 및/또는 서로 다른 진폭으로 진동하는 진동 액추에이터[예를 들어 진동 액추에이터가 보이스 코일과 같은 선형 전자기 액추에이터("택터")에 의해 제공되는 경우]에 의해 제공될 수 있다.

이러한 방식으로, 교정 프로세스가 완료되면, 진동 레벨(전형적으로 진동 주파수 및/또는 진동 진폭으로 구성됨)이 시스템 작동 동안 사용되는 각각의 진동 액추에이터에 대해 결정될 것이다.

특정 예에서, 각각의 신발류 물품의 데이터 프로세서는 진동 액추에이터(또는 각각의 진동 액추에이터)를 제어하여 "확률적 공명(stochastic resonance)"을 사용하여 발 자극 진동을 생성한다. 이러한 예에서, 발 자극 진동은 무작위 패턴(전형적으로 신경 자극에 더 효과적임)에 따라 생성된다. 예를 들어, 진동 액추에이터는 "온/오프(on/off)" 패턴으로 발 자극 진동을 적용하도록 구성될 수 있으며, "온"과 "오프" 단계 사이의 시간은 0.01초 내지 0.09초에서 무작위로 변경될 수 있다.

특정 예에서, 본 발명의 실시예에 따른 감각 자극 장치는 신발류 물품에 삽입 및 제거될 수 있는 수정된 안창(insole)에 통합될 수 있다. 이러한 실시예의 예가 도 7에 묘사되어 있다. 도 7은 밑창(702)과 갑피(703)를 포함한 통상적인 신발류 물품(701)을 도시하는 단순화된 개략도를 제공한다[밑창(702) 및 갑피(703)는 파선으로 표시되고 투명하게 도시된다]. 제거 가능한 수정된 안창(704)은 진동 발생 장치를 포함하는 조립체(705)와 통합되어 있는 것으로 도시되어 있다.

이해될 수 있는 바와 같이, 제거 가능한 수정된 안창(704)은 신발류 물품(701)으로부터 제거되어 다른 신발류 물품에 배치될 수 있다. 이는, 예를 들어, 수정된 안창(704)이 다수의 피험자의 신발류 또는 동일한 피험자의 다수의 신발류 물품에 사용되는 것을 허용한다. 수정된 안창(704)은, 예를 들어, 위생을 위해, 제1 피험자의 신발류에 사용한 후 제2 피험자의 신발류에 사용하기 전에, 수정된 안창(704)이 세척되는 것을 가능하게 하는 세척 가능한 및/또는 다르게는 소독 가능한 외피를 포함할 수 있다.

도 1a를 참조하여 설명된 예에서, 피험자의 움직임을 검출하고 감각 자극을 적용하는 것과 연관된 모든 구성요소가 단일의 감각 자극 유닛에 통합되어 있다. 그러나, 다른 예에서 이러한 구성요소는 다른 방식으로 신발류 물품과 일체화될 수 있다. 예를 들어, 진동 액추에이터 또는 진동 액추에이터들은 수정된 신발 밑창 또는 수정된 안창에 끼워질 수 있으며, 센서 및 데이터 프로세서와 같은 다른 구성요소는 예를 들어 신발 갑피 또는 신발 혀(tongue)와 같은 신발류 물품의 다른 부분에 통합될 수 있다.

본 발명의 실시예는 임의의 적절한 형태의 신발류와 함께 사용될 수 있다. 이러한 신발류는 운동화(스니커즈), 부츠 및 샌들과 같은 신발을 포함한다. 특정 실시예에서, 진동 발생 장치는 제어된 발목 동작(controlled ankle motion)(CAM) 워킹 부츠["문부츠(moonboots)"]와 같은 특정 의료용 신발류에 통합될 수 있다.

특정 실시예에서, 하나 또는 양쪽 신발의 감각 자극 유닛은 움직임 거리 추적 기능을 구현하도록 구성된다. 움직임 거리 추적 기능은 신발이 움직인 거리를 추적하고 대응하는 움직임 거리 데이터를 생성하도록 구성된다. 그런 후 이러한 움직임 거리 데이터는 움직임 거리 분석 기능에 의한 분석을 위해 데이터 송수신기에 의해 원격 컴퓨팅 시스템으로 다시 통신될 수 있다.

움직임 거리 분석 기능은 움직임 거리 데이터를 분석하여 신발의 움직임과 연관된 움직임 패턴(예를 들어, 총 움직임 거리, 평균 움직임 시간, 설정된 기간 동안의 최대 및 최소 움직임 거리 등)을 결정하고 대응하는 움직임 거리 분석 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 그런 다음 움직임 거리 분석 데이터는 시스템에 의해 제공되고 있는 치료, 움직임 지원 또는 훈련의 프로그램을 최적화하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전문가(예컨대, 의사)는 피험자의 움직임 거리 패턴에 기초하여 프로그램 파라미터 데이터베이스에 저장된 프로그램 파라미터를 수동으로 변경할 수 있다.

움직임 거리 추적 기능은 임의의 적합한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어 움직임 거리 추적 기능은 하나 또는 양쪽 신발의 감각 자극 유닛의 데이터 프로세서 상에서 구현될 수 있고, 감각 자극 유닛에는 위치 추적 디바이스[예컨대, 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS) 수신기, 예를 들어 GPS 수신기]가 추가로 구비될 수 있다. 데이터 프로세서는 위치 추적 디바이스로부터 위치 데이터를 수신하고 이로부터 원격 컴퓨팅 시스템으로 다시 통신되는 움직임 거리 데이터를 생성하도록 구성된다. 다른 예에서, 움직임 추적 기능은 센서 유닛에 의해 수집된 센서 데이터를 사용하고(예를 들어, 피험자가 걸은 걸음 수를 추정함으로써 이동된 총 거리를 추론함) 이로부터 원격 컴퓨팅 시스템으로 다시 통신되는 움직임 거리 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.

도 8은 이러한 목적을 위해 배열된 감각 자극 유닛의 개략도를 제공한다. 도 8은, GPS 수신기와 같은 GNSS 수신기에 의해 제공되는 위치 추적 디바이스(801)를 추가로 포함한다는 점을 제외하면, 도 3을 참조하여 설명된 감각 자극 유닛에 대응하는 감각 자극 장치를 도시한다.

전술된 바와 같이, 특정 실시예에서, 움직임 거리 분석 기능은 고도 검출 기능을 통합할 수 있으므로, 움직임 거리 분석 데이터를 생성할 때 고도와 연관된 움직임 패턴(예를 들어, 주어진 기간 동안 상승 및/또는 하강된 미터 수)도 또한 고려될 수 있다.

특정 실시예에서, 시스템에는 추가적인 목적을 위해 감각 자극이 생성되는 것을 가능하게 하는 추가적인 기능이 제공된다.

예를 들어, 특정 실시예에서, 시스템은 훈련 또는 시험 동안 피험자를 재촉하기 위해 촉각 큐잉을 제공하도록 구성된다.

이러한 재촉(prompting)은 시작, 정지, 회전, 앉기, 일어서기 등과 같은 동작을 수행하도록 피험자를 재촉하는 것을 포함할 수 있다.

이러한 실시예는 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예에서, 원격 컴퓨팅 시스템에는 촉각 큐잉 데이터를 한쪽 또는 양쪽 신발의 센서 유닛에 통신하는 촉각 큐잉 제어 기능이 제공된다.

센서 유닛의 데이터 프로세서는 원격 컴퓨팅 시스템 상에서 실행되는 촉각 큐잉 제어 기능으로부터 수신된 촉각 큐잉 데이터에 응답하여 진동 액추에이터를 제어하기 위한 적절한 제어 신호를 생성하여 촉각 큐잉 진동을 생성하도록 구성된 촉각 큐잉 생성 기능을 그 상에서 실행한다.

이러한 방식으로, 예를 들어, 훈련 또는 치료 세션 동안 피험자가 걷기 시작하고 그런 후 걷기를 멈추고 다시 걷기 시작하는 등을 재촉하는 일련의 촉각 큐잉 진동이 생성될 수 있다.

위에서 설명된 예시적인 실시예에서, 감각 자극 유닛의 진동 액추에이터는 감각 자극이 주로 피험자 발의 밑면(아래쪽 측면), 즉 피험자의 발바닥에 적용되도록 위치 설정 및 구성된다.

그러나, 다른 실시예에서, 감각 자극 유닛은 피험자 발의 다른 부위에 감각 자극을 적용하도록 대체적으로 또는 부가적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 감각 자극 유닛의 진동 액추에이터 또는 진동 액추에이터들이 피험자의 발목 또는 피험자의 발목에 바로 인접한 구역에 감각 자극을 적용하도록 위치 설정 및 구성된다는 점을 제외하고, 위에서 설명된 것에 실질적으로 대응하는 감각 자극 유닛을 통합하는 신발류 물품이 제공된다.

도 9a는 이러한 실시예의 단순화된 개략도를 제공한다. 도 9a는 위에서 설명된 유형의 감각 자극 유닛(902)을 포함하며, 예를 들어 도 3에 묘사된 모든 구성요소를 포함하는 신발류 물품(901a)을 도시한다. 도 9a에서 알 수 있는 바와 같이, 감각 자극 유닛(902)은 사용 동안 피험자의 원위 발목에 감각 자극이 적용될 수 있는 포지션에서 신발류 물품(901a)에 장착된다.

추가적인 실시예에서, 감각 자극 유닛의 진동 액추에이터 또는 진동 액추에이터들이 피험자의 발의 상부(위쪽) 측면에 감각 자극을 적용하도록 위치 설정 및 구성된다는 점을 제외하고, 위에서 설명된 것에 실질적으로 대응하는 감각 자극 유닛을 통합하는 신발류 물품이 제공된다.

도 9b는 이러한 실시예의 단순화된 개략도를 제공한다. 도 9b는 위에서 기술된 유형의 감각 자극 유닛(903)을 포함하며, 예를 들어, 도 3에 묘사된 모든 구성요소를 포함하는 신발류 물품(901b)을 도시한다. 도 9b에서 볼 수 있는 바와 같이, 감각 자극 유닛(902)은 사용 동안 피험자의 발의 상부(위쪽) 측면에 감각 자극이 적용될 수 있는 포지션에서 신발류 물품(901a)에 장착된다.

본 명세서(임의의 첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함함)에 개시된 모든 특징 및/또는 그렇게 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 모든 단계는, 그러한 특징 및/또는 단계 중 적어도 일부가 상호 배타적인 조합을 제외하고, 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 본 명세서(임의의 첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함함)에 개시된 각각의 특징은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 동일하거나, 동등하거나, 또는 유사한 목적을 달성하는 대체적인 특징으로 대체될 수 있다. 따라서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 개시된 각각의 특징은 동등하거나 유사한 특징의 포괄적인 시리즈 중 하나의 예일 뿐이다. 본 발명은 전술한 실시예(들)의 세부 사항으로 한정되지 않는다. 본 발명은 본 명세서(임의의 첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함함)에 개시된 특징 중 임의의 신규한 하나 또는 임의의 신규한 조합, 또는 그렇게 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 단계 중 임의의 신규한 하나 또는 임의의 신규한 조합까지 확장된다.

본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 기술 분야의 숙련자는 문맥 및/또는 애플리케이션에 적절한 경우 복수에서 단수로 및/또는 단수에서 복수로 해석될 수 있다. 다양한 단수/복수 치환은 명확성을 위해 본 명세서에 명시적으로 제시될 수 있다.

기술 분야의 숙련자는 일반적으로 본 명세서, 특히 첨부된 청구범위에 사용된 용어가 일반적으로 "개방적인" 용어로 의도되었음을 이해할 것이다(예컨대, 용어 "포함하는"은 "포함하지만, 이에 국한되지 않는"으로 해석되어야 하고, 용어 "갖는"은 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하고, 용어 "포함한다"는 "포함하지만, 이에 국한되지 않는다"로 해석되어야 한다 등). 기술 분야의 숙련자는 도입된 청구항 기재의 특정한 수가 의도된 경우, 이러한 의도는 청구항에 명백하게 기재될 것이며, 그러한 기재가 없는 경우 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것을 추가로 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 후속의 첨부된 청구범위는 청구항 기재를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 문구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 문구의 사용은, 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 도입 문구와 "a" 또는 "an"과 같은 부정관사를 포함하는 경우에도, 부정관사 "a" 및 "an"에 의한 청구항 기재의 도입이 그러한 도입된 청구항 기재를 포함하는 임의의 특정 청구항을 오직 하나의 그러한 기재를 포함하는 실시에로 제한하는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다(예컨대, "a" 및/또는 "an"은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다); 청구항 기재를 도입하기 위해 사용된 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 추가적으로, 도입된 청구항 개재의 구체적인 수가 명백하게 기재되더라도, 기술 분야의 숙련자는 그러한 기재가 적어도 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예컨대, 다른 수식어가 없는 "두 개의 기재"의 맨 그대로의 기재는 적어도 두 개의 기재 또는 두 개 이상의 기재를 의미한다).

본 개시의 다양한 실시예는 예시의 목적으로 본 명세서에 기술되었으며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니며, 진정한 범위는 후속의 청구범위에 의해 나타내어진다.

Claims (28)

1. 치료, 훈련 또는 움직임 보조를 위해 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발 또는 발목에 감각 자극을 적용하기 위한 시스템으로서,
   상기 시스템은:
   하나 이상의 센서, 하나 이상의 진동 액추에이터, 데이터 프로세서, 메모리 및 데이터 송수신기를 통합하는 적어도 하나의 신발류 물품, 및
   데이터 통신 수단 및 데이터 프로세싱 수단을 포함하는 원격 컴퓨팅 시스템을 포함하고,
   상기 센서는, 교정 단계 동안, 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 데이터 송수신기는 상기 교정 센서 데이터를 상기 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성되고,
   상기 원격 컴퓨팅 시스템은, 상기 데이터 통신 수단을 거쳐, 상기 신발류 물품으로부터 상기 교정 센서 데이터를 수신하고, 그리고
   상기 데이터 프로세싱 수단을 사용하여, 상기 교정 센서 데이터를 처리하여:
   피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하고;
   상기 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 상기 하나 이상의 센서에 의해 생성된 추가의 센서 데이터가 속하게 될 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하도록 구성되며, 상기 원격 컴퓨팅 시스템은, 상기 데이터 통신 수단을 거쳐, 센서 데이터 값의 예측된 분포를 상기 데이터 송수신기에 통신하도록 구성되며,
   상기 데이터 송수신기는 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포를 저장하도록 구성되며, 작동 단계 동안,
   상기 데이터 프로세서는 상기 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터의 추가의 센서 데이터가 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우, 상기 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 상기 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성되는, 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   추가의 교정 단계 동안, 상기 센서는 피험자의 그 다음의 움직임과 연관된 추가의 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 데이터 송수신기는 상기 추가의 교정 센서 데이터를 상기 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성되고, 상기 원격 컴퓨팅 시스템은 상기 추가의 교정 센서 데이터를, 상기 데이터 통신 수단을 거쳐 수신하고, 상기 데이터 프로세싱 수단을 사용하여 상기 추가의 교정 센서 데이터를 처리하여:
   피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 업데이트된 보행 파라미터를 생성하고;
   상기 업데이트된 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 센서 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 상기 하나 이상의 센서에 의해 생성된 상기 추가의 센서 데이터가 속할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 생성하도록 구성되며, 상기 원격 컴퓨팅 시스템은, 상기 데이터 통신 수단을 거쳐, 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 데이터 송수신기에 통신하도록 구성되고,
   상기 데이터 송수신기는 상기 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 상기 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 저장하도록 구성되며, 추가의 작동 단계 동안,
   상기 데이터 프로세서는 상기 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터의 센서 데이터가 상기 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포 내에 속하는 경우, 상기 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 상기 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성되는, 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 데이터 프로세싱 수단은 미리 결정된 간격으로 및/또는 상기 원격 컴퓨팅 시스템으로부터의 업데이트 신호에 응답하여 센서 데이터 값의 업데이트된 예측된 분포를 주기적으로 생성하도록 구성되는, 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보행 파라미터는 보행 속력, 스텝 속도(step velocity), 스텝 길이(step length), 스윙 시간 변동성(swing time variability), 걸음 길이(stride length), 스텝 폭(step width), 리듬(rhythm), 변동성(variability), 비대칭성(asymmetry), 자세 제어(postural control) 및 걸음 특성(step characteristics) 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 진동 액추에이터는 감각-미만 진동(sub-sensory vibration)을 생성하도록 구성되는, 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신발류 물품은 복수의 진동 액추에이터를 통합하는, 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 데이터 프로세서는, 각각의 진동 액추에이터의 포지션에 대응하는 각각의 발 포지션(foot position)에서 피험자의 감각 지각이 평가되어 그에 의해 피험자의 발에 걸친 감각 지각의 차이를 수용하는 교정 프로세스 동안 결정된 진동 레벨에서 발 자극 진동을 생성하도록 각각의 진동 액추에이터를 작동시키도록 구성되는, 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 진동 레벨은 미리 결정된 진동 주파수 및/또는 미리 결정된 진동 진폭을 포함하는, 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 감각 자극은 촉각 큐잉(tactile cueing)인, 시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 진동 액추에이터는 상기 적어도 하나의 신발류 물품의 밑창 또는 안창에 매립되는, 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 진동 액추에이터는, 사용 시에, 진동이 상기 하나 이상의 진동 액추에이터 각각과 피험자의 발을 분리하는 상기 밑창 또는 안창의 중간 부분을 거쳐 피험자의 발에 전달되도록 상기 적어도 하나의 신발류 물품의 밑창 또는 안창에 매립되는, 시스템.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서, 데이터 프로세서, 메모리 및 데이터 송수신기는 또한 신발류 물품의 밑창 또는 안창에 매립되는, 시스템.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 가속도계, 자이로스코프(qyroscope) 및 자력계 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 관성 측정 유닛을 포함하는, 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 센서는 지면과 접촉하는 피험자으로 인해 일어나는 압력 변화를 검출하기 위한 발 압력 센서, 주위 온도를 검출하기 위한 온도 센서, 대기압을 검출하기 위한 대기압 센서 및 사운드 센서 중 하나 이상을 추가로 포함하는, 시스템.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 신발류 물품은, 상기 신발류 물품에 의해서 움직여진 거리와 연관된 움직임 거리 데이터를 생성하도록 구성된 움직임 거리 추적 수단을 추가로 통합하고,
    상기 원격 컴퓨팅 시스템은 움직임 거리 분석 기능을 실행시키고,
    상기 데이터 송수신기는 움직임 거리 분석 데이터를 생성하기 위해서 움직임 거리 분석 기능에 의한 분석을 위해 움직임 거리 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성되는, 시스템.
16. 제1항에 있어서,
    상기 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 잠재적인 넘어짐을 피험자에게 경고하기 위한 움직임 보조의 프로그램이고, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는 임박한 넘어짐을 나타내는 이러한 방식으로 피험자의 보행 운동학이 변화하는 경우에 일어나는 것으로 예측된 센서 값의 범위에 대응하고, 상기 데이터 프로세서는 이에 의해 임박한 넘어짐이 검출되는 경우에 감각 자극을 생성하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 작동할 수 있는, 시스템.
17. 제1항에 있어서,
    상기 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 보행 동결의 잠재적 에피소드(episode)를 피험자에게 경고하기 위한 치료의 프로그램이며, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는 보행 동결의 임박한 에피소드를 나타내는 이러한 방식으로 피험자의 보행 운동학이 변화하는 경우에 일어나는 것으로 예측된 센서 값의 범위에 대응하고, 상기 데이터 프로세서는 이에 의해 검출된 보행 동결의 임박한 에피소드의 경우에 감각 자극을 생성하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 작동할 수 있는, 시스템.
18. 제1항에 있어서,
    상기 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 원하는 움직임 형태로부터 벗어나는 움직임을 피험자에게 경고하기 위한 훈련 프로그램이고, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는 원하는 움직임 형태가 벗어나 있는 것을 나타내는 이러한 방식으로 피험자의 보행 운동학이 변화하는 경우에 일어나는 것으로 예측된 센서 값의 범위에 대응하며, 상기 데이터 프로세서는 이에 의해 원하는 움직임 형태가 벗어나는 경우에 감각 자극을 생성하도록 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 작동할 수 있는, 시스템.
19. 제1항에 있어서,
    상기 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램은 원하는 움직임 형태에 따른 움직임을 피험자에게 경고하기 위한 훈련 프로그램이고, 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포는, 피험자의 보행 운동학이 원하는 움직임 형태가 유지되고 있는 것을 나타내는 경우에 피험자의 움직임에 대응하고, 상기 하나 이상의 진동 액추에이터는 이에 의해 원하는 움직임 형태가 유지되는 경우에 감각 자극을 제공하는, 시스템.
20. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 신발류 물품은 그 내부에 통합된 구성요소에 전원을 공급하기 위한 재충전 가능한 배터리를 포함하는, 시스템.
21. 제1항에 있어서,
    제1 중족지 관절, 제5 중족지 관절, 발 뒤꿈치, 내측 종방향 아치, 엄지 발가락, 발목 또는 발의 상부 부분 중 하나에서 피험자의 발 포지션을 자극하도록 위치 설정된 단일의 진동 액추에이터를 포함하는, 시스템.
22. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 신발류 물품은 제1 중족지 관절, 제5 중족지 관절, 발 뒤꿈치, 내측 종방향 아치, 엄지 발가락, 발목 및 발의 상부 부분 중 하나 이상에서 피험자의 발 포지션을 자극하도록 위치 설정된 복수의 진동 액추에이터를 포함하는, 시스템.
23. 치료, 훈련 또는 움직임 지원을 위해 검출된 보행 운동학에 기초하여 피험자의 발 또는 발목에 감각 자극을 적용하는 방법으로서,
    상기 방법은, 교정 단계 동안:
    신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 신발류 항목에서 생성하는 단계;
    상기 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하는 단계;
    상기 원격 컴퓨팅 시스템에서, 교정 센서 데이터를 사용하여, 피험자의 보행 운동학에 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하는 단계;
    상기 원격 컴퓨팅 시스템에서, 상기 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우 신발류 물품에서 생성된 추가의 센서 데이터가 속할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예상된 분포를 생성하는 단계;
    센서 데이터 값의 예측된 분포를 신발류 물품에 통신하는 단계, 그리고 작동 단계 동안:
    신발류 물품에서 생성되는 추가의 센서 데이터를 모니터링하는 단계, 그리고 상기 추가의 센서 데이터가 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우,
    하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하여 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
24. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 시스템에서 사용하기 위해 신발류 물품에 끼워지기 위한 장치로서,
    상기 장치는 하나 이상의 센서, 하나 이상의 진동 액추에이터, 데이터 프로세서, 메모리 및 데이터 송수신기를 포함하고,
    상기 센서는, 교정 단계 동안, 상기 신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 데이터 송수신기는 상기 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성되고,
    상기 데이터 송수신기는 상기 원격 컴퓨팅 시스템으로부터 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하도록 구성되고, 상기 메모리는 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포를 저장하도록 구성되며, 작동 단계 동안
    상기 데이터 프로세서는 상기 하나 이상의 센서로부터의 추가의 센서 데이터를 모니터링하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 센서 데이터로부터의 추가의 센서 데이터가 센서 데이터 값의 예측된 분포 내에 속하는 경우, 상기 데이터 프로세서는 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하도록 상기 하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하도록 구성되는, 장치.
25. 제24항에 따른 장치가 끼워진 신발류 물품.
26. 제25항에 따른 좌측 신발류 물품 및 제25항에 따른 우측 신발류 물품을 포함하는, 한 쌍의 신발류 물품.
27. 신발류 물품에 통합된 데이터 프로세서 상에서 실행되고 제1항에 따른 시스템에서 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 데이터 프로세서 상에서 구현될 때, 데이터 프로세서를 제어하여:
    신발류 물품을 착용한 피험자의 움직임과 연관된 교정 센서 데이터를 신발류 물품에서 생성하는 단계;
    상기 신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 원격 컴퓨팅 시스템에 통신하는 단계;
    상기 원격 컴퓨팅 시스템으로부터, 상기 신발류 물품에 대한 센서 데이터 값의 예측된 분포를 수신하는 단계, 그리고 작동 단계 동안;
    신발류 물품에서 생성되는 추가의 센서 데이터를 모니터링하는 단계, 그리고 상기 추가의 센서 데이터가 상기 센서 데이터 값의 예측된 분포에 속하는 경우,
    하나 이상의 진동 액추에이터를 제어하여 치료, 훈련 또는 운동 지원의 프로그램에 따라 감각 자극을 제공하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
28. 제1항에 따른 시스템에서 사용하기 위해 원격 컴퓨팅 시스템의 데이터 프로세싱 수단 상에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 데이터 프로세싱 수단에서 구현될 때, 데이터 프로세서를 제어하여:
    신발류 물품으로부터 교정 센서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 교정 센서 데이터를 사용하여, 피험자의 보행 운동학과 연관된 하나 이상의 보행 파라미터를 생성하는 단계;
    상기 보행 파라미터 및 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램과 연관된 하나 이상의 프로그램 파라미터를 사용하여, 치료, 훈련 또는 움직임 보조의 프로그램에 따라 감각 자극이 적용되는 것을 필요로 하는 피험자의 움직임의 경우에 신발류 물품에서 생성된 추가의 센서 데이터가 속할 것으로 예측되는 센서 데이터 값의 예측된 분포를 생성하는 단계; 및
    상기 센서 데이터 값의 예측된 분포를 상기 신발류 물품에 통신하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.