KR20260040887A - 발 데이터를 검출하기 위한 센싱 장치 - Google Patents

발 데이터를 검출하기 위한 센싱 장치

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KR20260040887A
KR20260040887A KR1020240126927A KR20240126927A KR20260040887A KR 20260040887 A KR20260040887 A KR 20260040887A KR 1020240126927 A KR1020240126927 A KR 1020240126927A KR 20240126927 A KR20240126927 A KR 20240126927A KR 20260040887 A KR20260040887 A KR 20260040887A
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지앙 린-이
치 싱-유
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디센트럴라이즈드 바이오테크놀로지 인텔리전스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

발 센서 및 분석 장치는, 안창 내부에 배치되는 압력 센싱 층 및 안창 내부에 설치되는 센싱 모듈을 포함한다. 센싱 모듈은 압력 센싱 층과 전기적으로 결합되어 검출된 전자 신호를 수신하여 처리하는데, 여기서 센싱 모듈은 인덕턴스 코일을 포함하여 배터리에 무선 충전을 수행한다. 압력 센싱 층 및 센싱 모듈은 안창 내부에 일체형으로 형성된다.

Description

발 데이터를 검출하기 위한 센싱 장치{SENSING DEVICE FOR DETECTING FOOT DATA}
본 발명은 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발 센서 및 분석 장치에 관한 것이다.
근래, 전자 기술의 발달로 인해, 정밀 전자 센서의 정확도가 향상됨에 더하여, 기존 사용의 한계를 뛰어넘는 가볍고 휴대가능한 디자인으로 개발되어, 일상적인 신체 활동을 기록하거나 또는 프로 스포츠를 위해 설계된 웨어러블 기술이 빠르게 발전하는 것을 가능하게 하고 있다. 하지만, 근래 개발된 기능은 주로 걸음 수와 보폭의 간단한 계산에 관한 것이다. 실제로, 웨어러블 장치의 센싱 요소는 그 사용 중에 많은 데이터를 캡처할 수 있다. 이러한 감지된 데이터를 어떻게 추가로 분석하고 활용하는지가 미래 웨어러블 기술 개발의 초점이다.
소형화된 전자 센싱 부품은 센서를 신발에 설치하는 것을 가능하게 해주고, 실내 환경을 넘어 실험을 수행할 수 있게 해준다. 또한, 신발의 발바닥 압력을 측정하는 것은 동작 감지에 추가적인 이점을 가져올 수도 있다. 달리기를 예로 들면, 하지가 지면에 닿을 때, 힘판과 같은 기구가 인체에 가해지는 외력을 정확히 측정할 수 있음에도 불구하고, 발바닥 압력만이 발바닥 영역 내 외력의 시간 및 공간 파라미터를 동시에 제공할 수 있다. 예를 들어, 발 바닥의 특정 위치에 작용하는 서로 다른 힘은 서로 다른 의미를 가질 수 있고, 이는 스포츠 부상이나 낙상 가능성을 변경할 수 있다. 획득된 정보는 다른 측정 도구로부터는 획득될 수 없는, 발바닥 압력에 따라 달라진다. 이러한 독특함이 임상 및 스포츠-관련 검출에 있어 발바닥 압력의 중요성을 무시할 수 없게 만든다.
발바닥 압력 분포 데이터는 인체의 보행 패턴을 드러낼 수 있다. 발바닥 압력 분포의 측정은 생체 역학, 재활 의학, 스포츠 훈련, 신발 제작 등의 분야에서 커다란 참고 가치를 갖는다. 현재, 임상적 압력 테스트판과 테스트 벤치 모두 공간적 제약이 있어 착용이 불가능하다.
기존의 발바닥 압력 테스트용 센서는 센싱 장치가 사람의 발에 닿기 때문에, 발 바닥에 자주 닿아 마모되기 쉬워, 장시간 착용 및 테스트에 적합하지 않다.
따라서, 센서가 안창 내부에 내장될 수 있고, 센서와 안창이 생산 중에 일체형으로 형성될 수 있도록 해주는, 발 센서 및 분석 장치를 개발하는 것이 상기의 단점을 더욱 해결할 수 있다.
본 발명의 목적은 발 데이터 또는 정보를 검출하는 발 센싱 장치를 개시하는 데 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 발 데이터 센싱 장치는, 안창 내부에 배치되는 압력 센싱 층 및 안창 내부에 설치되는 센싱 모듈을 포함한다. 센싱 모듈은 압력 센싱 층과 전기적으로 결합되어 검출된 전자 신호를 수신하여 처리하는데, 여기서 센싱 모듈은 인덕턴스 코일을 포함하여 배터리에 무선 충전한다. 일 실시예에 있어서, 압력 센싱 층 및 센싱 모듈은 안창 내부에 일체형으로 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 발 데이터 센싱 장치는 상기 안창 내부에 배치되고 상기 센싱 모듈에 전기적으로 연결되는 적외선 센싱 층을 더 포함하여 상기 적외선 센싱 층에 의해 검출되는 전자 신호를 전송하는데, 상기 적외선 센싱 층은 상기 안창 내부에 일체형으로 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력 센싱 층은 서로 다른 밀도 분포를 갖고 배치되는 복수의 압력 센서를 포함하는데, 상기 복수의 압력 센서는 상기 안창 내 발앞 영역, 측면 아치 영역 및 발뒤꿈치 영역에 배치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력 센싱 층은 복수의 저항성 압력 센서를 포함한다. 소정의 경우에 있어서, 상기 압력 센싱 층 및 상기 적외선 센싱 층은 유연하다. 일 실시예에 있어서, 상기 압력 센싱 층은 서로 다른 밀도 분포를 갖는 복수의용량성 센서를 포함하는데, 상기 복수의 용량성 센서는 상기 안창 내 발앞 영역, 측면 아치 영역 및 발뒤꿈치 영역에 배치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱 모듈은 데이터 수집 및 저장을 제어하는 프로그램 또는 알고리즘을 제공한다. 상기 안창은 속도/거리를 포함하는 정보를 검출하기 위해, 사용자가 걷는 동안의 방향 변화, GPS 데이터, 가속도 출력 데이터, 각도 지향 관련 데이터, 및 각도 지향 변화를 검출하고 또한 상호 참조 및 교정을 위해, 감지된 압력 데이터와 상관시키는 데 사용되는 가속도계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 센싱 모듈은 압력 센싱 층 및 적외선 센싱 층에 의해 감지된 전기적 신호를 수집하고 분석하여 전기적 신호를 대응하는 발 압력 분포 및 혈액 순환 정보로 변환하는 처리 장치를 포함한다. 메모리는 대응하는 발 압력 분포 및 혈액 순환 정보를 저장하기 위해 처리 장치에 결합된다. 무선 데이터 송수신기는 처리 장치에 결합되어 대응하는 발 압력 분포 및 혈액 순환 정보를 외부 전자 장치로 전송한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 압력 센싱 층, 적외선 센싱 층, 처리 장치, 메모리 및 무선 데이터 송수신기에 전력을 제공하는 전력 공급 장치를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 압력 센싱 층은 서로 다른 밀도 분포로 배치되는 복수의 압력 센서를 포함하는데, 복수의 압력 센서는 안창 내 발앞 영역, 측면 아치 영역 및 발뒤꿈치 영역에 배치된다. 센싱 모듈은 데이터 수집 및 데이터 저장을 제어하는 프로그램 또는 알고리즘을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 센싱 모듈은 외부 컴퓨팅 장치, 예를 들어 모바일 장치 또는 다른 전자 장치와 통신하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 무선 데이터 송수신기는 블루투스, WiFi(wireless fidelity), 5G, 6G 통신 장치 또는 이들의 조합을 포함한다. 외부 컴퓨팅 장치는 클라우드 컴퓨팅 장치에 결합되는 엣지 컴퓨팅 장치에 결합된다. 엣지 컴퓨팅은 컴퓨팅 네트워크 아키텍쳐의 한 유형이고, 여기서 계산은 지연 및 대역폭 사용을 감소시키기 위해 가능한 한 데이터 소스에 근접하게 위치된다. 엣지 컴퓨팅은 엔터프라이즈 애플리케이션을 IoT 장치 또는 로컬 엣지 서버와 같은 데이터 소스에 더 근접하게 만든다. 5G, 6G 네트워크 상의 엣지 컴퓨팅과 모바일 엣지 컴퓨팅은 보다 빠르고 더 포괄적인 데이터 분석을 가능하게 해준다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖는 안창의 상면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖는 안창의 측면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖는 안창 내 압력 센서의 분포도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따라 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖는 안창의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 안창 센싱 시스템의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 컴퓨팅 장치와 통신하는 왼쪽 및 오른쪽 안창 센싱 시스템의 기능 블록도이다.
이제 본 발명의 일부 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 한정한다기보다는 예시를 위해 제공되는 것임을 인식해야 한다. 또한, 본 발명은 명시적으로 설명된 것 외에도 광범위한 다른 실시예로 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 기재된 바를 제외하고 명시적으로 한정되지 않는다.
발바닥 압력은 다양한 형태의 움직임 시 발 바닥이 지면에 닿을 때 인체가 받는 단위 면적당 힘을 지칭한다. 발바닥 압력 검출 시스템은 복수의 압력 센싱 요소를 포함한다. 발바닥 압력 파라미터는 측정 과정에서 각 압력 센싱 요소로부터 수집되고 계산된 압력 값에 의해 획득될 수 있다.
현재, 발바닥 압력을 검출하는 데 사용되는 압력 센싱 요소는 크게 두 가지 유형, 즉 용량성 유형과 저항성 유형의 압력 센싱 요소로 나눌 수 있다. 용량성 압력 센싱 요소는 격판을 사용하여 두 개의 전도성 판을 분리한다. 센싱 요소의 격판이 압력에 의해 변형될 때, 격판과 두 전도성 판 사이의 간격이 변하여, 커패시턴스에 있어서의 변화로 귀결되고, 압력의 크기는 커패시턴스에 있어서의 변화를 측정하는 것에 의해 추정될 수 있다.
저항성 압력 센싱 요소는 전도성 폴리머를 포함하고, 전도성 폴리머는 압력 변화에 따라 저항을 변화시킨다. 전도성 폴리머의 전도성 입자는 힘을 가함으로써 접촉하게 될 수 있고, 이로써 센싱 요소를 통과하는 전류가 향상되고 압력이 계산될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖는 안창(10)을 보여준다. 도 1a는 안창(10)의 상면도를 보여준다. 압력 센싱층(12)은 안창 내부에 매립되고, 점선으로 도시되어 있다. 압력 센싱 층(12)은 복수의 압력 센서(12a)를 포함하여 어레이 구성을 형성하고, 개별 압력 센서(12a)는 발 압력이 변할 때 압력 변화 및 위치 분포를 감지하는 센싱 포인트로서 기능한다. 압력 센서(12a)는 배선(24)을 통해 센싱 모듈(16)에 전기적으로 연결된다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 도 1a에 도시된 압력 센서(12a)는 저항성 압력 센싱 요소인데, 전도성 폴리머를 포함하고, 전도성 폴리머는 압력 변화에 따라 저항을 변화시킨다. 전도성 폴리머의 전도성 입자는 힘을 가함으로써 접촉하게 될 수 있고, 이로써 센싱 요소를 통과하는 전류가 향상되고 압력이 계산될 수 있다.
바람직한 다른 일 실시예에 있어서, 도 1a에 도시된 압력 센서(12a)는 용량성 압력 센서인데, 격판을 포함하여 두 개의 전도성 판을 분리한다. 센싱 요소의 격판이 압력에 의해 변형될 때, 격판과 두 전도성 판 사이의 간격이 변하여, 커패시턴스에 있어서의 변화로 귀결되고, 압력의 크기는 커패시턴스에 있어서의 변화를 측정하는 것에 의해 추정될 수 있다.
도 1b는 안창(10)의 측면도이다. 안창(10)의 압력 센싱 층(12)은 샌드위치 센서와 일체형으로 형성된다. 안창(10)은 TPEE(thermoplastic polyester elastomer) 층을 포함할 수 있고, 또한 이와 통합된 아치 지지부(쿠션)(14)을 포함할 수 있다. 센싱 모듈(16)은 안창의 아치 지지부(14)에 내장되어, 복수의 압력 센서의 전자 신호를 수집, 계산, 처리 및 전송하는 데 사용되고, 착용자의 발에의 접촉 및 자극을 방지하거나 또는 최소화할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 센싱 모듈(16)은 일체형 성형 방식으로 안창(10)에 배치되는 유연한 기판에 통합되어 패키징된다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 전체 안창의 압력 센서(미도시)는 발가락 영역(15), 측면 아치 영역(19) 및 발뒤꿈치 영역(20)과 같은, 위치들에 서로 다른 밀도 분포로 구성될 수 있다. 각각의 압력 센서는 배선(22)에 의해 센싱 모듈(16)에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에 있어서, 서로 다른 수와 대응하는 배선(24)을 갖는 압력 센서는 유연한 압력 센싱 장치를 형성하며, 이는 안창의 서로 다른 부분에 배열되어 사용자의 발의 서로 다른 영역(예를 들어, 발가락 영역(15), 측면 아치 영역(19) 및 발뒤꿈치 영역(20) 근처의 위치)의 발 압력 분포를 감지한다. 다시 말하면, 상기의 세 영역의 센싱 밀도는 서로 다르고, 밀도는 작은 데서 큰 데까지 순서로, 즉 발앞 영역(발가락 근처)(15), 측면 아치 영역(19) 및 발뒤꿈치 영역 (20) 순이다. 그 중, 무선 데이터 송수신기(32) 및 기타 전자 부품을 포함하는 센싱 모듈(16)은 안창(10)의 아치 부분의 아치 지지부(14)에 내장된다. 일 실시예에 있어서, 센싱 모듈(16)은 복수의 압력 센싱 장치와 전기적으로 연결되는 연결 단자를 갖는, 인쇄 회로 기판에 의해 통합된 전자 센싱 모듈일 수 있다. 센싱 모듈(16)의 크기는 소형화될 수 있고, 그 두께는 약 3 ~ 4.5 mm(밀리미터) 정도이다.
도 1d는 안창(10)의 단면도이고, 그 하단은 점선 상자 영역에 위치하는 안창(10)의 부분 확대 단면도이다. 도면에는, 개별 압력 센서(12a)가 연결된 대응하는 배선을 갖는 유연한 기판에 배치되어, 개별 압력 센서(12a)가 감지된 신호를 배선을 통해 센싱 모듈(16)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 압력 센싱 층(12)은 유연한 압력 센서(12a) 및 대응하는 배선을 포함한다.
이에 더하여, 안창(10)은 적외선 센서와 일체화되어 사용자 발의 혈액 순환을 검출할 수도 있다. 적외선의 높은 투과율에 기초하여, 적외선 센서는 사람의 피부에 달라붙지 않고 발의 혈액 순환을 검출할 수 있다. 도 1d는 적외선 센싱 층(13)이 유연한 적외선 센서와 배선을 포함하고, 이는 안창(10) 내부에 배치되어 사람의 발에서 방출되는 적외선을 수신하고, 이 구성은 압력 센서와의 상호 간섭을 방지할 수 있음을 보여준다. 일 실시예에 있어서, 적외선 센싱 층(13)은 유연한 배선을 통해 센싱 모듈(16)의 연결 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기의 적외선의 높은 투과율을 통해, 발에 혈액을 전달하는 역할을 담당하는 발등 바깥쪽 동맥이 측정되어, 발등 맥박의 이상 여부를 판단하게 된다.
일 실시예에 있어서, 압력 센싱 층(12), 적외선 센싱 층(13) 및 센싱 모듈(16)은 유연하게 제작될 수 있어, 안창(10)이 사출 성형되는 경우 압력 센싱 층(12), 적외선 센싱 층(13) 및 센싱 모듈(16)은 안창(10) 내부에 일체로 내장될 수 있다. 그 중, 안창(10)은 무선 충전 모드를 채택하여, 전체 안창에 노출되는 구멍이 전혀 없을 수 있고, 안창(10)은 세탁기로 세척될 수 있다.
도 2는 안창 센싱 시스템(30)의 기능 블록도이고, 센싱 모듈을 포함하여 데이터를 무선 데이터 송수신기(TX/RX)(32)를 통해 전송한다. 무선 데이터 송수신기(TX/RX)(32)는 블루투스, WiFi(wireless fidelity), 5G, 6G 통신 장치 또는 이들의 조합을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 데이터 송수신기(TX/RX)(32)는 센싱 모듈(16)과 일체화되어, 당업자라면 무선 데이터 송수신기(TX/RX)(32) 역시 데이터 송/수신을 목적으로 하는 분리된 부품일 수 있음을 이해할 수 있다. 도 2의 예에 있어서, 센싱 모듈(16)은 하나 이상의 원격 시스템으로 데이터를 전송하거나 및/또는 이로부터 데이터를 수신하는 무선 데이터 송수신기(TX/RX)(32)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 무선 데이터 송수신기(TX/RX)(32)는 블루투스, WiFi(wireless fidelity), 5G, 6G 통신 장치 또는 유사한 무선 데이터 송수신기를 포함한다. 센싱 모듈(16)은 연결 단자를 통해 안창 내에 배치되는 복수의 압력 센서(압력 센싱 장치(38)) 및 적외선 센싱 장치(39)와 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 모듈(16)은 또한 처리 장치(34)(하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서와 같은), 메모리(35), 추가 센서(36)(가속도계, 자이로스코프(G-센서), GPS(global positioning system) 센서 등), 및 전력 공급 장치(37)를 포함한다. 전력 공급 모듈(37)은 전기 전력을 압력 센싱 장치, 적외선 장치(39) 및/또는 센싱 시스템의 기타 부품(예를 들어, 처리 장치(34), 메모리(34), 추가 센서(36))로 제공할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 전력 공급 모듈(37)은 재충전가능한 고체 배터리, 인덕션 코일(37a)(외부 무선 충전 시스템과 결합되어 배터리(37)를 무선으로 충전하는) 및 USB 충전 인터페이스를 포함한다. 센싱 모듈(16)은 데이터(예를 들어, 사용자의 발 압력 분포 데이터 또는 지면과 상호작용하는 압력 데이터, 사용자의 발 혈액 순환 상태 등)의 수집 및 저장을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램/알고리즘을 제공할 수 있고, 이러한 프로그램/알고리즘은 저장 및/또는 실행될 수 있음이 인식되어야 한다.
TX/RX 장치(32)는 하나 이상의 센서에 연결될 수 있고, 추가 센서(36)에 의해 생성되는 다양한 다른 파라미터와 관련된 검출 데이터 또는 정보를 전송하거나 또는 제공할 수 있다. 이러한 데이터 또는 정보는 사용자와 관련된 생리학적 데이터, 보수계(pedometer) 유형의 속도 데이터/거리 정보를 포함한다. 가속장치(accelerator)는 가속도계, GPS 데이터, 가속도 출력/데이터, 각도 지향 관련 데이터 및 각도 지향 변화(G-센서에 의해 감지되는)에 의해 검출되는 보행 중 방향 변화를 검출하는 데 사용되고, 이러한 데이터는 메모리에 저장되거나 또는 TX/RX 장치(32)를 통해 원격 컴퓨팅 장치 또는 서버로 전송될 수 있다.
도 2의 실시예에 있어서, 센싱 모듈(16)은 시동 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 즉, 시스템 또는 그 일부가 센싱 모듈(16)에 결합되거나, 안창에 연결되거나, 센싱 모듈(16)의 다른 부분과 분리될 수 있다. 시동 시스템은 센싱 모듈(16)을 선택적으로 시작시키는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센싱 모듈(16)은 하나 이상의 센서에 적용되는 압력 임계치와 같이, 센싱 모듈이 시작되거나 닫히는 것을 가능하게 하는 지정된 모드를 통해 작동될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 센싱 모듈(16)은 버튼을 통해 켜지거나 꺼질 수 있다. 이 실시예 중 어느 하나에 있어서, 센싱 모듈(16)은 소정 기간의 비활성 상태 후에 시스템을 슬립 모드로 전환시킬 수 있는 슬립 모드를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, G-센서는 미리 설정된 시간 내에 활동을 검출하지 못하고, 센싱 모듈(16)은 슬립 모드로 진입하여 전력을 절약할 수 있다.
센싱 모듈(16)은 또한 외부 컴퓨팅 장치, 컴퓨팅 시스템, 모바일 장치(스마트폰, 태블릿 등), 또는 기타 전자 장치일 수 있는, 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다.
도 3은 왼쪽 및 오른쪽 안창 센싱 시스템(30a, 30b)과 외부 컴퓨팅 장치(40) 사이의 통신의 시스템 블록도이다. 왼쪽 및 오른쪽 안창 센싱 시스템(30a, 30b)은 각각 안창의 아치 부분에 내장되는 센싱 모듈(16a,16b)을 포함하는데, 이는 압력 센싱 장치(38a,38b) 및 적외선 센싱 장치(39a,39b)와 전기적으로 연결되어 사용자의 발 압력 분포 및 발의 혈액 순환 데이터를 수신하여 분석하고, 상기의 데이터를 센싱 모듈에 위치하는 TX/RX 장치(32a, 32b)를 통해 원격 컴퓨팅 장치나 서버로 전송한다. 센싱 모듈(16a, 16b) 각각은 처리 장치(하나 이상의 마이크로프로세서와 같은), 메모리, 추가 센서 및 전력 공급 장치(도 2 참조)를 포함한다.
외부 컴퓨팅 장치(40)는 데이터를 전송하고, 데이터를 처리하고 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 전자 장치이다. 일 실시예에 있어서, 컴퓨팅 장치(40)는 휴대용 컴퓨팅 장치 및/또는 고정형 컴퓨팅 장치이다. 휴대용 컴퓨팅 장치는 소셜 네트워크 장치, 게임 장치, 모바일폰, 스마트폰, PDA, 디지털 오디오/비디오 플레이어, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 비디오 게임 컨트롤러 및/또는 컴퓨팅 코어를 포함하는 기타 휴대용 장치일 수 있다. 고정형 컴퓨팅 장치는 개인용 컴퓨터(PC), 컴퓨터 서버, 텔레비전, 프린터, 팩스기, 홈 엔터테인먼트 장치, 비디오 게임 콘솔, 및/또는 컴퓨팅 코어를 포함하는 모든 유형의 가정용 또는 사무실용 컴퓨팅 장치일 수 있다.
외부 컴퓨팅 장치(40)는 컴퓨팅 코어(42), 사용자 인터페이스(43), 인터넷 인터페이스(44), 무선 통신 송수신기(45), 및 저장 장치(46)를 포함한다. 사용자 인터페이스(43)는 하나 이상의 입력 장치(키보드, 터치 스크린, 음성 입력 장치 등과 같은), 하나 이상의 오디오 출력 장치(스피커, 헤드폰 잭 등과 같은), 및/또는 하나 이상의 비디오 출력 장치(비디오 그래픽 디스플레이, 터치 스크린 등과 같은)를 포함한다. 인터넷 인터페이스(44)는 하나 이상의 네트워킹 장치(WLAN(wireless local area network) 장치, 유선 LAN 장치, WWAN(wireless wide area network) 장치 등)을 포함한다. 저장 장치(46)는 플래시 메모리 장치, 하나 이상의 하드 디스크 드라이브, 하나 이상의 SS(solid-sate) 저장 장치, 및/또는 클라우드 메모리를 포함한다.
컴퓨팅 코어(42)는 프로세서(42a) 및 기타 컴퓨팅 코어 구성요소(42b)를 포함한다. 기타 컴퓨팅 코어 구성요소(42b)는 비디오 그래픽 처리 장치, 메모리 컨트롤러, 주 메모리(RAM과 같은), 하나 이상의 입/출력(I/O) 장치 인터페이스 모듈, 입/출력(I/O) 인터페이스, 입/출력(I/O) 컨트롤러, 주변 장치 인터페이스, 하나 이상의 USB 인터페이스 모듈, 하나 이상의 네트워크 인터페이스 모듈, 하나 이상의 메모리 인터페이스 모듈 및/또는 하나 이상의 주변 장치 인터페이스 모듈을 포함한다.
외부 컴퓨팅 장치(40)의 무선 통신 송수신기(45)와 안창 센싱 시스템(30)의 무선 데이터 송수신기(32a, 32b)는 유사한 송수신기 유형(블루투스, WiFi, 5G, 6G 통신 장치 등과 같은)을 갖는다. 무선 데이터 송수신기(32a, 32b)는 무선 통신 송수신기(45)와 직접 통신하여 수집된 데이터를 공유하고 및/또는 각각의 안창 센싱 시스템(30)을 통해 외부 컴퓨팅 장치(40)로부터 명령을 수신한다. 대안적인 예로서, 무선 데이터 송수신기(32a, 32b)는 이 중 하나와 통신하여 데이터를 수집한다. 무선 데이터 송수신기(32a)는 외부 컴퓨팅 장치(40)의 무선 통신 송수신기(45)로 수집된 데이터를 전송한다.
외부 컴퓨팅 장치(40)는 클라우드 컴퓨팅 장치(60)와 결합되는 엣지 컴퓨팅 장치(50)에 결합된다. 엣지 컴퓨팅은 컴퓨팅 네트워크 아키텍처의 한 유형으로, 계산은 지연과 대역폭 사용을 줄이기 위해, 가능한 한 데이터 소스에 근접하게 이동된다. 목표는 데이터 소스에서 멀리 떨어진 중앙집중식 원격 위치(즉, "클라우드")에서 수행되어야 하는 컴퓨팅 양을 줄여, 클라이언트와 서버 간의 장거리 통신 양을 최소화하는 것이다. 엣지 컴퓨팅은 엔터프라이즈 애플리케이션을 IoT 장치 또는 로컬 엣지 서버와 같은 데이터 소스에 더 근접하게 만든다. 데이터에 대한 이러한 근접성은 향상된 응답 시간 및 향상된 대역폭 가용성을 포함하여, 강력한 비즈니스 이점을 제공할 수 있다. 5G 네트워크 상에서의 엣지 컴퓨팅과 모바일 엣지 컴퓨팅은 보다 빠르고 더 포괄적인 데이터 분석을 가능하게 해준다. 이로써, 바람직한 일 실시예에 있어서, 안창 데이터는 5G 또는 6G 네트워크를 사용하여 엣지 컴퓨팅 장치(50) 및/또는 외부 컴퓨팅 장치(40)에 의해 수행된다. 엣지 컴퓨팅 장치(50)에 의해 처리될 수 없는 작업은 클라우드 컴퓨팅 장치(60)로 전송될 것이다.
엣지 컴퓨팅 아키텍처는 데이터 수집을 위한 "장치 계층", 실시간 데이터 처리를 위한 "엣지 계층", 및 안전한 저장과 심층 분석을 담당하는 "클라우드 계층"으로 나눠질 수 있다. 실시예에 있어서, 각 센싱 장치는 내장된 센서를 통해 발 데이터를 수집한다. 예를 들어, 압력 센서는 발의 동적 데이터를 수집한다. "엣지 계층"은 데이터가 생성된 위치와 최근접하게 위치되고, 그 분포는 기존 클라우드 서버보다 더 넓다. 실시간 데이터 처리 및 분석을 수행하여, 지연을 크게 줄일 수 있다. 예를 들어, 엣지 컴퓨팅 장치는 사용자의 발 압력 분포 데이터, 사용자의 발 혈액 순환 상태, 사용자 생리학적 데이터, 속도/거리 정보, 보수계 정보, 위치 위치 정보, 보행, 케이던스, 압력 중심(COP) 및 움직임 정보를 분석할 것이다.
데이터가 더 심층적인 분석을 필요로 한다면, 그 정보는 추가 분석을 위해 "클라우드 계층"에 업로드될 것이다. 엣지 컴퓨팅이 클라우드 컴퓨팅의 병목 현상과 지연 문제를 해결할지라도, "엣지 계층"이 일부 데이터가 더 상세한 분석을 필요로 한다고 판단하면, 더 심층적인 컴퓨팅 및 저장을 위해 데이터를 "클라우드 계층"으로 보낼 것이다. 예를 들어, 사용자의 건강 상태이다.
외부 컴퓨팅 장치(40)는 데이터를 처리하여 다양한 결과를 생성한다. 예를 들어, 외부 컴퓨팅 장치(40)는 착용자의 왼쪽 및 오른쪽 발의 압력 분포, 왼쪽 및 오른쪽 발에 대한 체중 비율, 보행, 케이던스 및 신체 동역학 중 압력 중심(COP)과 같이, 움직임 중 발 압력과 관련된 모든 데이터를 분석할 수 있는, 알고리즘 회로와 결합하여 센싱 시스템(16)으로부터의 데이터를 처리한다.
발 압력 분포는 인체의 움직임에 있어서 중요한 역할을 한다. 인체의 자세와 뼈의 변화는 발 모양과 보행(달리기) 자세에 영향을 받으며, 이는 스포츠의 수행능력과 한계에도 영향을 미친다. 본 발명은 신발에 배치되는 안창을 통해 시간과 공간에 따라 많은 사용자의 발 압력 분포에 대한 파라미터 데이터를 획득하고, 그 데이터를 외부 컴퓨팅 장치(예. 스마트폰, 개인용 컴퓨터, 컴퓨터 서버 등)에 업로드할 수 있는, 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖춘 안창을 제안하는데, 이 데이터를 빅데이터 관련 데이터베이스로서 클라우드 시스템에 계산, 분석 및 저장한다.
또한, 일체형으로 형성되는 샌드위치 센서를 갖는 안창은 또한 적외선 검출 장치를 일체화하여 사용자의 혈액 순환 정보를 동시에 제공할 수도 있다. 과거에는 의료기관이나 스포츠 연구기관만이 데이터 분석을 획득할 수 있었던 한계를 극복하기 위해, 본 발명은 더 많은 스포츠와 더 많은 사용자가 독점적인 움직임이나 동작 분석을 획득하는 것을 용이하게 해준다. 동시에, 다양한 전문 분야에서 데이터 플랫폼을 구축하고 사용하는 것을 가능하게 하여, 다양한 전문가(스포츠, 건강 관리, 신발 제조 등에서와 같이)가 발 압력 성능과의 연계 관계를 구축할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전술한 데이터는 무선으로 전송되고, APP와 결합될 때, 실시간으로 표시될 수 있어, 전술한 데이터를 시각화할 수 있다.
일체형으로 형성된 샌드위치 센서를 갖는 안창에 의해 수집된 전술한 데이터는 보다 다양한 스포츠에 적용될 수 있고, 더 많은 사용자가 독점적인 개인 움직임이나 스포츠 분석을 획득하도록 해준다. 동시에, 다양한 전문 분야에서 데이터 플랫폼의 구축 및 사용을 열어, 다양한 전문 스포츠가 스포츠와 발 압력 성능 간의 연결을 구축하고, 다양한 알고리즘과 앱을 더욱 개발하여, 이로써 인간의 움직임과 자세의 신비를 풀 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서 제안하는 센싱 안창은 무선 충전 모드를 채택하여, 전체 안창에 노출되는 구멍이 전혀 없을 수 있고, 안창을 세탁기로 세척할 수 있다. 게다가, 센싱 모듈과 안창은 사출 성형 시 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예가 상기에서 설명되었지만, 이는 예시의 방식으로 제시된 것이고 한정이 아님이 이해되어야 한다. 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명은 이하의 청구항 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (5)

  1. 발 데이터 센싱 장치에 있어서,
    압력 센서(38);
    상기 압력 센서(38)와 전기적으로 결합되어, 검출된 신호를 수신하는, 센싱 모듈(16);
    상기 센싱 모듈(16)에 전력을 제공하기 위해 무선 충전을 위한 배터리(37)와 결합된, 인덕턴스 코일(37a);를 포함하고 또한
    상기 센싱 모듈(16)은 외부 컴퓨팅 장치(40)로 검출된 신호를 전송하기 위해 무선 송수신기(32)를 포함하고; 상기 무선 송수신기(32)는 블루투스, WiFi(Wireless Fidelity), 5G, 6G 통신 장치를 포함하는,
    발 데이터 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 컴퓨팅 장치(40)는 엣지 컴퓨팅 장치(50) 또는 클라우드 컴퓨팅 장치(60)에 결합되고; 상기 엣지 컴퓨팅 장치(50)는 클라우드 컴퓨팅 장치(60)에 결합되는,
    발 데이터 센싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 센서(38) 및 상기 센싱 모듈(16)은 안창(30)에 형성되고, 상기 압력 센서(38)는 서로 다른 밀도 분포로 배치되는 복수의 센서(12a)를 갖는 압력 센싱 층(12)을 포함하는,
    발 데이터 센싱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱 모듈(16)에 전기적으로 연결되는 적외선 센싱 장치(39)를 더 포함하는,
    발 데이터 센싱 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 가속도계, G 센서, G 센서 또는 이들의 조합을 포함하는 추가 센서(36)를 더 포함하는,
    발 데이터 센싱 장치.
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