WO2024063321A1 - 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법 및 그 시스템 - Google Patents

스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법 및 그 시스템 Download PDF

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WO2024063321A1
WO2024063321A1 PCT/KR2023/011416 KR2023011416W WO2024063321A1 WO 2024063321 A1 WO2024063321 A1 WO 2024063321A1 KR 2023011416 W KR2023011416 W KR 2023011416W WO 2024063321 A1 WO2024063321 A1 WO 2024063321A1
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WO
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smart insole
user
pressure
reference value
smart
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PCT/KR2023/011416
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English (en)
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Inventor
강경훈
Original Assignee
솔티드 주식회사
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    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B7/00—Footwear with health or hygienic arrangements
    • A43B7/14—Footwear with health or hygienic arrangements with foot-supporting parts
    • A43B7/1405—Footwear with health or hygienic arrangements with foot-supporting parts with pads or holes on one or more locations, or having an anatomical or curved form
    • A43B7/1455—Footwear with health or hygienic arrangements with foot-supporting parts with pads or holes on one or more locations, or having an anatomical or curved form with special properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb

Definitions

  • the present invention relates to a method and system for providing a smart insole-based partial weight bearing walking guide. More specifically, it relates to a method for determining optimal partial weight bearing using a smart insole and providing a walking rehabilitation guide accordingly.
  • Smart insoles are equipped with pressure sensors to analyze the user's health status by measuring plantar pressure naturally input during the user's walking process.
  • smart insoles have the advantage of being able to easily identify body asymmetry or imbalance by comparing the difference in plantar pressure between both feet, so they are widely used to analyze the user's health status.
  • this training system only follows a patterned gait cycle instead of a guide for walking based on patient-customized reference values for partial weight-bearing walking, so there is a risk of worsening injuries in the area to be rehabilitated. Furthermore, it also has a limitation in that it cannot automatically determine the reference value for partial weight-bearing walking.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a partial weight-bearing walking guide method using a smart insole system.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for determining the partial weight bearing reference value that should be applied to the injured area for users performing rehabilitation, and a smart insole system that performs this.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of determining a reference value of partial weight bearing and a smart insole system that performs the same, considering the rehabilitation progress of a user performing gait rehabilitation.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is a method of outputting and analyzing the log of the partial weight load value measured through a smart insole system during gait rehabilitation through a user interface in conjunction with a computing device, and a smart insole that performs this. providing a system.
  • a method of providing a smart insole-based partial weight bearing walking guide includes the steps of receiving a user's body weight pressure through a first smart insole and providing a second smart insole to the input user. setting a reference value determined based on the body weight pressure; receiving a partial weight bearing pressure of the user through the second smart insole; and the partial body weight bearing pressure is within a preset threshold range based on the reference value. If it belongs to, it may include outputting an alarm through at least one of the first smart insole and the second smart insole.
  • the step of receiving the user's body weight pressure through the first smart insole includes at least one input to the first smart insole by the user's walking in a gait monitoring mode set from a gait rehabilitation analysis device.
  • the step of extracting a maximum pressure value, and the step of setting a reference value determined based on the input body weight pressure of the user sets a first reference value determined based on the extracted maximum pressure value. May include a receiving step.
  • the step of outputting the alarm may include, when the number of times the partial weight bearing pressure falls within the threshold range exceeds a preset number, through at least one of the first smart insole and the second smart insole. It may include the step of outputting vibration.
  • the step of outputting the vibration includes measuring the number of steps taken by the user while walking during a preset time using at least one of the first smart insole and the second smart insole, and the steps of measuring the number of steps taken by the user while walking. It may include dividing the number of times into predetermined sections and outputting vibration when the preset number of times is exceeded during a first section among the divided sections.
  • the step of receiving the user's body weight pressure through the first smart insole includes receiving a lower pressure value compared to the extracted maximum pressure value more than a preset number of times, and the second smart insole ,
  • the step of setting the reference value determined based on the user's body weight pressure input may include the step of receiving an updated second reference value based on the underpressure value input more than the preset number of times.
  • the step of setting an updated second reference value based on the under-pressure value includes, after the under-pressure value is input, the maximum pressure value through the first smart insole for a preset time.
  • the step of changing the second reference value to the first reference value may be included.
  • the smart insole-based partial weight bearing walking guide method measures the number of steps taken by the user while walking for a preset time using at least one of the first smart insole and the second smart insole.
  • the preset number of times is based on learning about the pressure value measured at a first time point and the pressure value measured at a second time point different from the first time point in a plurality of smart insole pairs, gait rehabilitation analysis It can be determined by the device.
  • the step of receiving, by the second smart insole, a reference value determined based on the user's input body weight pressure, when the first reference value exceeds a preset time based on the date on which it was set may include setting an updated second reference value based on the length of the exceeded time.
  • the step of extracting the maximum pressure value includes recording an image while the user is walking in a gait monitoring mode set by the gait rehabilitation analysis device and matching the recorded image to the user's gait. It may include storing a body weight pressure value input to the first smart insole during a step and extracting a maximum pressure value among the stored body weight pressure values.
  • the method of providing a partial weight bearing walking guide may include outputting the user's partial weight bearing pressure value input to the second smart insole through a gait rehabilitation analysis device, the output The step may include extracting steps in which the partial weight bearing pressure value falls within a preset threshold range while the user is walking, and displaying identification processing for the extracted steps.
  • a system for providing a smart insole-based partial weight bearing walking guide according to another embodiment of the present invention to solve the above problem includes a first smart insole that receives the user's body weight pressure and a standard determined based on the input user's body weight pressure.
  • the second smart insole receives a set value and the user's partial weight bearing pressure input to the second smart insole falls within a preset threshold range based on the set reference value, the first smart insole and the second smart insole It may include a gait rehabilitation analysis device that controls to output an alarm through at least one of the following.
  • a smart insole partial weight-bearing walking is guided quantitatively based on numbers without relying on the patient's senses. This prevents the user from walking with a load that has a negative impact on rehabilitation, which can be expected to shorten the rehabilitation process and improve the rehabilitation effect.
  • the partial weight bearing value which is the standard for rehabilitation walking
  • the partial weight bearing value can be automatically updated according to the user's rehabilitation achievement or recovery level. Accordingly, convenience is provided in that the user does not have to separately verify rehabilitation improvement according to the recovery level and set a changed partial weight load standard value on the smart insole.
  • the log of the partial weight bearing walking rehabilitation process is output and analyzed through a computing device such as a linked mobile terminal, so that it is easy to determine whether the user complies with the partial weight bearing standard value and the degree of improvement in rehabilitation. There are advantages to judging.
  • Figure 1 is an exemplary diagram of a smart insole-based partial weight-bearing walking guide providing system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exemplary diagram of a smart insole according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary diagram of a gait rehabilitation analysis device referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figure 4 is a flowchart of a method for providing a smart insole-based partial weight bearing walking guide according to another embodiment of the present invention.
  • Figures 5 and 6 are examples to explain the walking monitoring mode referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figure 7 is an example diagram illustrating the partial weight load input to the smart insole on both feet while walking, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figures 8 and 9 are examples for explaining a method of determining a partial weight bearing reference value while walking, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figure 10 is an example diagram for explaining a method of learning measurement values of a smart insole pair, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figure 11 is an example of a walking section division method for determining compliance with the partial weight bearing standard value while walking, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figure 12 is an example of a user interface for gait rehabilitation analysis results, referenced in some embodiments of the present invention.
  • the smart insole-based partial weight-bearing walking guide providing system may be abbreviated as a guide providing system
  • the smart insole-based partial weight-bearing walking guide providing method may be abbreviated as a guide providing method.
  • the smart insole may be called a partial weight-bearing walking guide device in that it outputs an alarm to guide walking rehabilitation.
  • Figure 1 is an exemplary diagram of a smart insole-based partial weight-bearing walking guide providing system according to an embodiment of the present invention.
  • the guide providing system 10 may include one or more smart insoles 100, a gait rehabilitation analysis device 200, and a partial weight bearing determination device 300.
  • the smart insole 100, the gait rehabilitation analysis device 200, and the partial weight load determination device 300 are computing devices capable of wired and wireless communication through the network 50.
  • the network 50 supports connections that are widely known in the technical field to which the present invention belongs, including wired and wireless communications.
  • the smart insole 100 is a wearable device that matches both feet of the user and may include at least one of a left and right smart insole.
  • the smart insole 100 has a pressure sensor inside, can detect pressure input while the user is walking, and can transmit the sensed pressure value to the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the smart insole 100 may output an alarm using a built-in output means when a pressure exceeding a preset reference value is detected.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 is a device that monitors the user's gait rehabilitation based on the user's weight load or partial weight load pressure value measured by the smart insole 100.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may photograph the user's gait rehabilitation process and record a gait rehabilitation log.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 provides a user interface according to the gait monitoring mode referred to in some embodiments of the present invention.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may generate a reference value for the user's partial weight bearing walking guide and set the generated reference value in the smart insole 100.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may control an alarm to be output through the smart insole 100 when a pressure value higher than the partial weight load is measured in the smart insole 100.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may output its own alarm.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may be a mobile terminal device, but the embodiment of the present invention is not limited thereto, and may be at least one of a wearable device such as a smart watch, as well as a stationary computing device such as a server device. It may be a computing device including a.
  • the smart insole 100 performs detection and output operations under the control of the gait rehabilitation analysis device 200
  • the smart insole 100 functions as a kind of client device
  • the gait rehabilitation analysis device 200 functions as a server device.
  • the partial weight bearing determination device 300 provides an appropriate partial weight bearing value to a user in need of gait rehabilitation. Specifically, the partial weight load determination device 300 may calculate a predetermined partial weight load value based on the user's weight load value.
  • the partial weight load determining device 300 may transmit the calculated partial weight load to the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the partial weight load determining device 300 may directly transmit the calculated partial weight load to the smart insole 100 and/or set it as a reference value.
  • the partial weight bearing determination device 300 may be a terminal of a medical institution that determines an appropriate partial weight bearing value, but the embodiment of the present invention is not limited thereto. In particular, unlike shown in FIG. 1, the partial weight bearing determination device 300 The device 300 may be configured to be integrated with the gait rehabilitation analysis device 200.
  • Figure 2 is an exemplary diagram of a smart insole according to another embodiment of the present invention.
  • the smart insole 100 may include a communication unit 110, a sensor unit 120, an output unit 130, and a control unit 140.
  • the communication unit 110 supports wired and wireless communication of the smart insole 100. Additionally, the communication unit 100 may support various short-distance communication methods such as Bluetooth and ZigBee in addition to the Internet, which is a public communication network.
  • the communication unit 100 may be provided with an external connection terminal to provide connection with the gait rehabilitation analysis device 200 and/or the partial weight load determination device 300. To this end, the communication unit 100 may be configured to include at least one of a communication module and a connection terminal well known in the technical field of the present invention.
  • the sensor unit 120 is provided with at least one pressure sensor and senses the pressure applied to the smart insole 100.
  • pressure sensors are placed across various areas of the smart insole 100, and can measure the pressure of each placement area through electrical connection.
  • the output unit 130 includes a vibration module and can output vibration when the pressure measured by the sensor unit 120 exceeds a reference value.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this, and the output unit 130 may support various types of output, such as audio output.
  • the control unit 140 controls the functions and operations of each component of the smart insole 100.
  • the control unit 140 uses a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processor Unit), MCU (Micro Controller Unit), AP (Application Processor), or any type of processor well known in the art of the present invention. It can be configured to include.
  • CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processor Unit
  • MCU Micro Controller Unit
  • AP Application Processor
  • control unit 140 may set a reference value through the communication unit 110. Additionally, the control unit 140 may compare the pressure measured by the sensor unit 120 with a set reference value. The control unit 140 may generate a control command according to the comparison or transmit the comparison result to an external device through the communication unit 110. Additionally, the control unit 140 may control the alarm output of the output unit 130 according to the comparison.
  • FIG 3 is an exemplary diagram of a gait rehabilitation analysis device referred to in some embodiments of the present invention.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 includes one or more processors 201, a network interface 202 that communicates with the smart insole 100 and/or the partial weight load determination device 300, and a processor 201.
  • a memory 203 that loads a computer program executed by, a storage 204 that stores the computer program, and one or more software 205 and a display unit 206 stored in the storage 204. can do.
  • the processor 201 controls the overall operation of each component of the riding experience providing device 100.
  • the processor 101 may be configured to include a Central Processing Unit (CPU), Micro Processor Unit (MPU), Micro Controller Unit (MCU), Application Processor (AP), or any type of processor well known in the art of the present invention. You can. Additionally, the processor 201 may perform operations on at least one application or program to execute methods according to embodiments of the present invention.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may include one or more processors.
  • the network interface 202 supports wired and wireless Internet communication of the gait rehabilitation analysis device 200. Additionally, the network interface 202 may support various communication methods in addition to the Internet, which is a public communication network. Additionally, the network interface 202 may provide connection to external devices. To this end, the network interface 202 may be configured to include at least one of a communication module and a connection terminal well known in the technical field of the present invention.
  • the external device may be the smart insole 100 and/or the partial weight load determination device 300.
  • the network interface 202 may form an interface with an artificial neural network well known in the technical field to which the present invention pertains.
  • the memory 203 stores various data, instructions and/or information. Memory 203 may load one or more programs 205 from storage 204 to execute embodiments of the present invention.
  • the memory 203 in FIG. 3 may be RAM, for example.
  • Storage 204 may non-temporarily store the one or more programs 205, reference values, and user personal information.
  • gait rehabilitation analysis software 205 is shown as an example of the one or more programs 205.
  • the gait rehabilitation analysis software 205 may also be referred to as a gait rehabilitation analysis program.
  • the storage 204 is a non-volatile memory such as Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable ROM (EPROM), Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), flash memory, a hard disk, a removable disk, or a device well known in the art to which the present invention pertains. It may be configured to include any known type of computer-readable recording medium.
  • ROM Read Only Memory
  • EPROM Erasable Programmable ROM
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable ROM
  • flash memory a hard disk, a removable disk, or a device well known in the art to which the present invention pertains. It may be configured to include any known type of computer-readable recording medium.
  • the gait rehabilitation analysis software 205 may provide a user interface for the gait rehabilitation analysis device 200 to record a gait log generated by the user's gait and analyze and visualize the gait log.
  • the gait rehabilitation analysis software 205 may include a machine learning model for generating and providing a user-customized partial weight bearing reference value.
  • the machine learning model may include an artificial neural network, and a plurality of artificial neural networks may be stored or accessed through the network interface 202.
  • the display unit 206 outputs an interface for the walking monitoring mode according to an embodiment of the present invention.
  • the display unit 206 may include a touch panel and function as an output unit that receives user input through touch input and outputs various interfaces as images.
  • the display unit 106 outputs a user interface for gait rehabilitation analysis, and this user interface can display the log of gait rehabilitation as a graph for each schedule, and variously determines whether the standard value of each step during walking is exceeded. It can also be expressed by identifying it.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 is capable of performing a partial weight bearing determination method, and within this range, It may function as a partial weight bearing determination device 300.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may perform learning to determine partial weight bearing through the plurality of artificial neural networks described above.
  • the walking rehabilitation analysis device 200 learns the time elapsed since the user's injury such as surgery, the number of rehabilitation participations, the rehabilitation period, and the change in load measured through the smart insole 100, thereby determining the appropriate partial weight for each period and situation.
  • a load value can be generated and provided to the smart insole 100 as a reference value.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for providing a smart insole-based partial weight bearing walking guide according to another embodiment of the present invention.
  • each step in FIG. 4 is performed by the guide providing system 10 including the smart insole 100.
  • each step may be executed under the control of the control unit 140 of the smart insole 100 and the processor 201 of the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the smart insole 100 includes a first smart insole and a second smart insole, where the first smart insole is an insole built into or inserted into a shoe worn on a normal foot without injury, and the second smart insole is , an insole that is built into or inserted into shoes worn by a user who needs rehabilitation due to a foot or leg injury.
  • the guide providing system 10 can receive the user's weight pressure through the first smart insole (S10).
  • the guide providing system 10 may determine a partial weight load reference value based on the user's body weight pressure input to the first smart insole.
  • the guide providing method determines the effective range of load as a partial body weight load reference value, and the guide providing system 10 may set the determined reference value to the second smart insole. (S20).
  • the guide providing system 10 may determine a predetermined ratio of the pressure input to the first smart insole as the partial weight load reference value. In other words, since the entire body weight is applied to the normal foot when walking, the reference value can be determined as a predetermined ratio of load based on the pressure on the normal foot.
  • the maximum pressure among the pressures on a normal foot can be used as a reference to determine the standard value. This is to allow the maximum load within the effective range for smooth walking rehabilitation. The use of maximum pressure also helps prevent unnecessary frequent alarms.
  • the predetermined ratio may be determined by an expert such as a doctor in consideration of the user's degree of injury, progress of surgery, health condition, etc.
  • the predetermined ratio may be determined by pre-stored quantitative numerical data matched to the user's injury degree, surgical progress, and health status.
  • the predetermined ratio is based on the quantitative evaluation score for the user's injury degree, surgical progress, and health status, other patient data of similar gender and age as the user, the degree of injury, and accumulated data related to the type of surgery. It can be decided based on learning, and after the initial decision, it can be changed based on the achievement of gait rehabilitation.
  • Figures 5 and 6 are examples to explain the walking monitoring mode referred to in some embodiments of the present invention.
  • Figure 7 is an example diagram illustrating the partial weight load input to the smart insole on both feet while walking, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 of the guide providing system 10 may record an image while the user is walking in a gait monitoring mode.
  • the walking pressure is measured by the first smart insole 101 when the left foot is normal, and the walking pressure is measured by the second smart insole 102 when the right foot is subject to rehabilitation.
  • FIG. 5 a case where the gait rehabilitation analysis device 200 is provided with a photographing means 210 is illustrated, but the embodiment of the present invention is not limited to this, and the photographing means 210 may be an independent device.
  • the user's walking 501 is recorded by the photographing means 210.
  • the pressure applied to the left foot by walking 501 is measured through the first smart insole 101, and the gait rehabilitation analysis device 200 matches the measured left foot pressure with the recorded image. You can save it.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 can extract the maximum pressure value from the body weight pressure values input and stored in the first smart insole 101.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may measure and store the body weight pressure input to the user's second smart insole 102 while walking 501 .
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may record various gait logs 502 and gait cycles 503, and may determine the degree of the user's injury or the achievement of gait rehabilitation based on these.
  • the movement direction of the first smart insole and the second smart insole are shown, and as an example of the gait cycle 503, the stride length of the second smart insole is shown.
  • the interval between the first smart insole and the second smart insole steps is exemplified.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may output the user's partial weight bearing pressure value input to the second smart insole 102. Specifically, while the user is walking, steps in which the partial weight bearing pressure value falls within a preset threshold range compared to the reference value may be extracted, and identification processing for this may be displayed through the display unit.
  • a user interface 610 for setting a weight load reference value and a user interface 620 for determining a measurement object of partial load are shown. It has been done. That is, the user can set a reference value for partial weight bearing through the interface 610 and set whether the foot to be measured for partial weight bearing is the left foot or the right foot through the interface 620.
  • the start of recording of the user's walking may be input through the user interface 620.
  • the user walks using crutches/assist devices for a certain distance or time while wearing the smart insoles 101 and 102, and as the start of recording is input, the gait rehabilitation analysis device 200 records it.
  • an expert determines the user's surgical condition, inputs the weight to be applied to the surgical site as a predetermined percentage (%) through the user interface 610, and inputs the weight to be applied to the surgical site into the gait rehabilitation analysis device 200. You can proceed with recording. At this time, the gait rehabilitation analysis device 200 stores pressure data of the smart insoles 101 and 102 during recording and can additionally store images as needed.
  • the pressure of the normal area while the user is walking may be measured through the first smart insole 101, and the pressure of the rehabilitation area may be measured through the second smart insole 102.
  • the pressure value input for a total of 5 steps is displayed, and appears as the maximum pressure value 710 measured through the first smart insole 101.
  • the guide providing system 10 and/or the gait rehabilitation analysis device 200 may extract the maximum pressure value among at least one body weight pressure input to the first smart insole 101 as the user walks. Additionally, the guide providing system 10 and/or the gait rehabilitation analysis device 200 may determine a partial weight bearing reference value based on the extracted maximum pressure value.
  • the reference value will be referred to as the first reference value since it is the reference value determined for initial gait rehabilitation.
  • the second smart insole 102 may be set to a first reference value determined based on the extracted maximum pressure value.
  • the guide providing system 10 may receive the user's partial weight bearing pressure through the second smart insole (S30). Since the entire body weight is not carried when walking on the injured area, the partial weight bearing pressure is input to the second smart insole 102 and measured.
  • At least one of the first smart insole 101 and the second smart insole 102 may output an alarm (S40) ).
  • the threshold range may be set to a range that is greater than or equal to the first reference value.
  • the threshold range may be determined as a range from a value as small as a preset first size relative to the first reference value to a value as large as a preset second size relative to the first reference value.
  • the output alarm may be output differentially based on the difference between the first reference value and the partial weight load input.
  • the intensity of vibration, duration, type and size of sound, etc. may be output differently.
  • the first smart insole 101 or the second smart insole 102 may generate an alarm generation request message and transmit it to the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 is a mobile terminal device carried by the user, such as a smart phone or smart watch, an alarm may be output through the gait rehabilitation analysis device 200.
  • At least one of the smart insoles 101 and 102 may output vibration when the number of times the partial weight bearing pressure falls within the critical range exceeds a preset number of times.
  • the determination of the partial weight load reference value and the alarm output example have been described. If the user undergoes surgery, the injury may recover naturally over time or may be alleviated through repeated walking rehabilitation. In this case, the pressure value applied to both feet changes, and during gait rehabilitation, the partial weight load standard value also needs to be changed and applied.
  • Figures 8 and 9 are examples for explaining a method of determining a partial weight bearing reference value while walking, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • the graph 800 represents the level of pressure and reference value applied to the smart insole 101 and 102, and reflects a walking rehabilitation section that has been performed multiple times while the postoperative time (t) has passed.
  • the pressure level 801 of the first smart insole 101 is maintained at a certain level.
  • the reference value 802 is also maintained at a certain level, and the pressure level 803 of the second smart insole 102 is maintained below the reference value 802. Accordingly, an alarm through the smart insole will not be output in the first walking rehabilitation section.
  • the reference value of the first walking rehabilitation section can be viewed as the first reference value.
  • the pressure level 801 of the first smart insole 101 tends to decrease.
  • the first reference value is maintained without being updated.
  • the reason why the pressure level 802 decreases is because the user walks without putting all of his/her weight on it, which may reflect environmental factors in the second walking rehabilitation section. Alternatively, the user's injury may have recovered and there may be no discomfort in walking even if all of the body weight is not placed on the normal area.
  • the guide providing system 10 when the pressure level 801 receives an under-pressure value compared to the extracted maximum pressure value more than a preset number of times, the guide providing system 10 generates a first level based on the under-pressure value input more than a preset number of times.
  • the reference value can be updated to the second reference value. Additionally, the guide providing system 10 may set the updated second reference value to the second smart insole 102.
  • the guide providing system 10 may not update the first reference value.
  • the guide providing system 10 may monitor changes in the pressure level 803 of the second smart insole 102 to verify recovery from the user's injury.
  • the pressure level 801 tends to decrease in the second walking rehabilitation section, that is, when an under-pressure value is input more than a preset number of times and the pressure level 803 gradually increases, a guide is provided.
  • the system 10 may detect that the distribution of pressure generated during the user's walking process is being rebalanced, and update the first reference value to the second reference value based on this.
  • the second reference value is also maintained at a certain level.
  • the guide providing system 10 may decide to renew the reference value.
  • the pressure level 801 is maintained, but only a slight increase in the pressure level 803 may have a negative effect on rehabilitation in a situation where a load exceeding the partial weight load standard value is applied, so the guide providing system 10 The standard value determined for renewal may be re-adjusted and returned.
  • the guide providing system 10 can readjust the reference value.
  • the pressure level (801) decreases and the pressure level (803) rises based on the reference value (802) in the fourth walking rehabilitation section, and the area where the two pressure level values meet ( Area 810 indicates that the pressure level of both feet is at the same level, indicating that the injury has been recovered through rehabilitation.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 extracts the maximum pressure value and (S902), and based on this, a partial weight load reference value is generated (S903).
  • the generated reference value is set in the second smart insole 102, and the second smart insole 102 detects the pressure (S904) and transmits it to the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 and the first and second smart insoles 101 and 102 may determine whether to output an alarm (S905).
  • the first smart insole 101 detects a change in the pressure value measured over a threshold and/or a preset period (number of times) (S906) and transmits the pressure value log to the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may first update the reference value (S907) in the manner referred to in the description of FIG. 8.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may request information on the pressure value measured from the second smart insole 102 after the first update (S907).
  • the second smart insole 102 may extract a log of the measured pressure value in response to the request (S908) and transmit it to the gait rehabilitation analysis device 200.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may update the reference value for the second time (S909).
  • the first updated reference value may be returned to the original reference value based on the pressure value log transmitted from the second smart insole 102.
  • the guide providing system 10 may update the reference value based on the cumulative number of steps taken or the passage of time.
  • the guide providing system 10 may measure the number of steps taken by the user while walking during a preset time. As time passes, if the measured number of steps is accumulated and exceeds a preset number, the first reference value may be updated to the second reference value based on the exceeded number of steps.
  • the guide providing system 10 may update the first reference value to the second reference value based on the length of the exceeded time.
  • Figure 10 is an example diagram for explaining a method of learning measurement values of a smart insole pair, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • the walking rehabilitation analysis device 200 may receive the measured pressure values of both feet from the nth smart insole 910.
  • data 1001 may include log data of the pressure value of the first smart insole pair and log data reflecting the number of gait rehabilitation times, elapsed time, and changes in reference values.
  • the pressure value of the first smart insole pair means the pressure value of each smart insole of both feet forming the first user's pair.
  • Data 1002 is data of a second user and includes the same type of data as data 1001.
  • Data 100n is nth user data.
  • FIG. 9 a case where the gait rehabilitation analysis device 200 receives the pressure value of another smart insole is explained, and in FIG. 10, instead of the gait rehabilitation analysis device 200 of FIG. 9, the partial weight load determination device 300 is used. was shown. According to an embodiment of the present invention, device 200 and device 300 may be integrated to form one device.
  • the partial weight load determination device 300 may collect data 1001, 1002, and 100n through a learning unit, learn each data at a first time point, and learn data at a second time point.
  • the learning unit may be configured to include a data learning model widely known in the technical field to which the present invention pertains, and learns the correlation between the pressure value of the smart insole pair and the number of walking rehabilitation times and elapsed time.
  • the changing reference value log of each data (1001, 1002, 100n) is learned together through the learning unit.
  • the guide providing system 10 updates the reference value as it detects a change in the pressure value measured over a preset period (number of times), where the partial weight load determination device 300
  • the preset number of times may be determined based on the learning results of the learning unit. That is, the partial weight load determination device 300 includes a reference value determination unit and can determine the number of under-value measurements that serve as a standard for updating the reference value.
  • Figure 11 is an example of a walking section division method for determining compliance with the partial weight bearing standard value while walking, which is referred to in some embodiments of the present invention.
  • the guide providing system 10 can control the smart insole to output an alarm under predetermined conditions.
  • the number of steps taken by the user while walking during a preset time may be measured from at least one of the first smart insole and the second smart insole.
  • the guide providing system 10 may divide the number of steps into predetermined sections 1101, 1102, and 1103.
  • the first section 1101 is one step.
  • the guide providing system 10 may output vibration when the partial weight bearing pressure value within the critical range is measured even for one step.
  • the second section 1102 is three steps.
  • the guide providing system 10 can be controlled to output vibration when the partial weight bearing pressure value of two of the three steps that are preset falls within the critical range is measured.
  • the third section 1103 is five steps.
  • the guide providing system 10 may be controlled not to output vibration when a partial weight load pressure value that falls within a preset threshold range of less than three steps out of five steps is measured.
  • Figure 12 is an example of a user interface for gait rehabilitation analysis results, referenced in some embodiments of the present invention.
  • the gait rehabilitation analysis device 200 may graphically represent the degree and number of times the partial weight bearing reference value is exceeded during the gait rehabilitation process.
  • the decision and/or calculation methods of the control unit 140 and/or the processor 201 are used to execute a computer program implemented in computer-readable code. It can be performed by:
  • the computer program can be transmitted from a first computing device to a second computing device through a network such as the Internet, installed on the second computing device, and thereby used on the second computing device.
  • the first computing device and the second computing device include both server devices, stationary computing devices such as desktop PCs, and mobile computing devices such as laptops, smartphones, and tablet PCs.

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Abstract

스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법 및 그 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계와 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계와 상기 제2 스마트 인솔을 통해 상기 사용자의 부분 체중 부하 압력을 입력 받는 단계와 상기 부분 체중 부하 압력이, 상기 기준 값을 기초로 미리 설정된 임계 범위에 속하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 알람을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법 및 그 시스템
본 발명은 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 스마트 인솔을 이용한 최적 부분 체중 부하 결정 및 그에 따른 보행 재활 가이드 제공 방법에 관한 것이다.
스마트 인솔은 압력 센서를 구비하여 사용자의 보행 과정에서 자연스럽게 입력되는 족저압을 측정함으로써, 사용자의 건강 상태를 분석한다. 특히, 스마트 인솔은, 입력되는 양 발의 족저압 차이를 비교함으로써 신체 비대칭 내지 불균형 상태를 손쉽게 파악할 수 있는 장점이 있어 사용자의 건강 상태 분석에 널리 활용되고 있다.
근자에는 스마트 인솔을 이용하여, 다리를 다친 환자 또는 근육 퇴화 노령자에게 보행 주기를 가이드 함으로써 재활을 돕는 훈련 시스템까지 제공되고 있다.
그러나, 이 같은 훈련 시스템은, 부분 체중 부하 보행을 위한 환자 맞춤형 기준 값 기반의 보행을 가이드 대신 패턴화된 보행 주기만을 추종하도록 함으로써, 재활 대상 부위 부상이 악화될 염려가 있다. 나아가, 부분 체중 부하 보행을 위한 기준 값을 자동으로 결정할 수 없는 한계점도 가진다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 스마트 인솔 시스템을 이용하여 부분 체중 부하 보행 가이드 방법을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 재활을 수행하는 사용자에게, 부상부위에 적용되어야 하는 부분 체중 부하 기준 값을 결정하는 방법 및 이를 수행하는 스마트 인솔 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 보행 재활을 수행하는 사용자의 재활 진척도를 고려하여, 부분 체중 부하의 기준 값을 결정하는 방법 및 이를 수행하는 스마트 인솔 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 컴퓨팅 디바이스와 연동하여, 보행 재활 중 스마트 인솔 시스템을 통해 측정되는 부분 체중 부하 값의 로그를 사용자 인터페이스를 통해 출력 및 분석하는 방법 및 이를 수행하는 스마트 인솔 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계와 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계와 상기 제2 스마트 인솔을 통해 상기 사용자의 부분 체중 부하 압력을 입력 받는 단계와 상기 부분 체중 부하 압력이, 상기 기준 값을 기초로 미리 설정된 임계 범위에 속하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 알람을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계는, 보행 재활 분석 장치로부터 설정된 보행 모니터링 모드에서, 상기 사용자의 보행에 의해 상기 제1 스마트 인솔에 입력되는 적어도 하나의 체중 압력 중, 최대 압력 값을 추출하는 단계를 포함하고, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는, 상기 추출된 최대 압력 값을 기초로 결정된 제1 기준 값을 설정 받는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 알람을 출력하는 단계는, 상기 부분 체중 부하 압력이 상기 임계 범위에 속하는 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 진동을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진동을 출력하는 단계는, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 이용하여, 미리 설정된 시간 동안 상기 사용자의 보행에 의한 발걸음 횟수를 측정하는 단계와 상기 발걸음 횟수를 소정의 구간으로 분할하는 단계와 상기 분할된 구간 중 제1 구간 동안 상기 미리 설정된 횟수가 초과되는 경우, 진동을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계는, 상기 추출된 최대 압력 값 대비 과소 압력 값을 미리 설정된 횟수 이상 입력 받는 단계를 포함하고, 상기 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는, 상기 미리 설정된 횟수 이상 입력된 과소 압력 값을 기준으로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 과소 압력 값을 기준으로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계는, 상기 과소 압력 값이 입력된 후, 미리 설정된 시간 동안 상기 제1 스마트 인솔을 통해 상기 최대 압력 값 기준 미리 설정된 범위 내에 속하는 사용자의 체중 압력 값이 입력되는 경우, 상기 제2 기준 값을 상기 제1 기준 값으로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 이용하여, 미리 설정된 시간 동안 상기 사용자의 보행에 의한 발걸음 횟수를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는, 상기 발걸음 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하는 경우, 상기 초과된 횟수를 기준으로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 미리 설정된 횟수는, 복수의 스마트 인솔 쌍에서 제1 시점에 측정된 압력 값 및 상기 제1 시점과 다른 제2 시점에 측정된 압력 값에 대한 학습을 기초로, 보행 재활 분석 장치에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는, 상기 제1 기준 값을 설정 받은 날짜 기준으로 미리 설정된 시간을 초과하는 경우, 상기 초과된 시간의 길이를 기초로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최대 압력 값을 추출하는 단계는, 상기 보행 재활 분석 장치로부터 설정된 보행 모니터링 모드에서 상기 사용자의 보행 중 영상을 녹화하는 단계와 상기 녹화된 영상과 매칭하여, 상기 사용자의 보행에 의한 발걸음 중 상기 제1 스마트 인솔에 입력되는 체중 압력 값을 저장하는 단계와 상기 저장된 체중 압력 값 중 최대 압력 값을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은, 보행 재활 분석 장치를 통해, 상기 제2 스마트 인솔에 입력되는 상기 사용자의 부분 체중 부하 압력 값을 출력하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 출력하는 단계는, 상기 사용자의 보행 중, 상기 부분 체중 부하 압력 값이 미리 설정된 임계 범위에 속하는 발걸음을 추출하는 단계와 상기 추출된 발걸음에 대한 식별처리를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 시스템은, 사용자의 체중 압력을 입력 받는 제1 스마트 인솔과 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 제2 스마트 인솔과 상기 제2 스마트 인솔에 입력되는 사용자의 부분 체중 부하 압력이 상기 설정된 기준 값을 기초로 미리 설정된 임계 범위에 속하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 알람을 출력하도록 제어하는 보행 재활 분석 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부분 체중 부하 보행 재활을 수행 중인 사용자의 재활 부위에 적합한 부하의 발걸음이 가이드 되는 효과가 있다. 구체적으로, 스마트 인솔을 이용해 환자의 감에 의지하지 않고 정량적이 수치 기반의 부분 체중 부하 보행이 가이드 된다. 이로써 사용자가 재활에 부정적인 영향을 주는 부하로 보행하지 않게 되어, 재활과정의 단축 및 재활효과 개선을 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 재활 성취도 또는 회복 수준에 맞춰 재활 보행의 기준이 되는 부분 체중 부하 값을 자동으로 갱신할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 별도로 회복 수준에 맞춰 재활 개선도를 검증하고 스마트 인솔에 변경된 부분 체중 부하 기준 값을 설정해주지 않아도 되는 편의가 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부분 체중 부하 보행 재활 과정의 로그를 연계된 모바일 단말과 같은 컴퓨팅 장치를 통해 출력하고 분석함으로써, 사용자의 부분 체중 부하 기준 값 준수 여부 및 재활 개선도를 손쉽게 판단할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 인솔의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 재활 분석 장치의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법의 순서도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 보행 모니터링 모드를 설명하기 위한 예시이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 보행 중 양 발 스마트 인솔에 입력되는 부분 체중 부하를 설명하는 예시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 중 부분 체중 부하 기준 값 결정 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 스마트 인솔 쌍의 측정 값 학습 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 중 부분 체중 부하 기준 값 준수여부를 판단하기 위한 보행 구간 분할 방법의 예시이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 재활 분석 결과에 대한 사용자 인터페이스의 예시이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 본 명세서에서, 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 시스템은, 가이드 제공 시스템으로 약칭될 수 있으며, 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은, 가이드 제공 방법으로 약칭될 수도 있다. 한편, 스마트 인솔은, 보행 재활을 가이드하는 알람을 출력하는 점에서, 부분 체중 부하 보행 가이드 장치로 칭해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 시스템의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 가이드 제공 시스템(10)은, 하나 이상의 스마트 인솔(100)와 보행 재활 분석 장치(200) 및 부분 체중 부하 결정 장치(300)를 포함할 수 있다.
스마트 인솔(100)와 보행 재활 분석 장치(200) 및 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 네트워크(50)를 통해 유무선 통신이 가능한 컴퓨팅 장치이다. 네트워크(50)는 유무선 통신을 포함한 본 발명이 속한 기술분야에서 널리 알려진 방식의 연결을 지원한다.
일 실시예에 따르면, 스마트 인솔(100)은 사용자의 양 발에 매칭되는 웨어러블 디바이스로서, 좌측 및 우측 스마트 인솔 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 스마트 인솔(100)은 내부에 압력 센서를 구비하여, 사용자의 보행 중 입력되는 압력을 감지할 수 있으며, 감지된 압력 값을 보행 재활 분석 장치(200)에 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 스마트 인솔(100)은 미리 설정된 기준 값을 초과하는 압력이 감지되는 경우, 내장된 출력 수단을 이용하여 알람을 출력할 수 있다.
보행 재활 분석 장치(200)는, 스마트 인솔(100)에서 측정되는 사용자 체중 부하 또는 부분 체중 부하 압력 값을 기초로 사용자의 보행 재활을 모니터링하는 장치이다.
일 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 장치(200)는 사용자의 보행 재활 과정을 촬영하고, 보행 재활 로그를 기록할 수 있다.
또한, 보행 재활 분석 장치(200)는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 보행 모니터링 모드에 따른 사용자 인터페이스를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 장치(200)는 사용자의 부분 체중 부하 보행 가이드를 위한 기준 값을 생성하고 스마트 인솔(100)에 생성된 기준 값을 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 장치(200)는, 스마트 인솔(100)에서 부분 체중 부하 보다 높은 압력 값이 측정되면, 스마트 인솔(100)을 통해 알람이 출력되도록 제어할 수 있다. 또는, 스마트 인솔(100)로부터 수신된 알람 출력 요청에 따라, 보행 재활 분석 장치(200)가 자체적인 알람을 출력할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 장치(200)는 모바일 단말 장치일 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 스마트 워치 등 웨어러블 장치뿐만 아니라, 서버 장치와 같은 고정식 컴퓨팅 장치 중 적어도 하나를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다.
상기와 같이, 스마트 인솔(100)이 보행 재활 분석 장치(200)의 제어에 의해 감지 및 출력 동작을 수행한다는 점에서, 스마트 인솔(100)은 일종의 클라이언트 장치로 기능하고, 보행 재활 분석 장치(200)는 서버 장치로 기능한다.
부분 체중 부하 결정 장치(300)는 보행 재활이 필요한 사용자에게 적정 부분 체중 부하 값을 제공한다. 구체적으로, 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 사용자의 체중 부하 값을 기초로, 소정의 부분 체중 부하 값을 연산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 연산된 부분 체중 부하를 보행 재활 분석 장치(200)에 전달할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 연산된 부분 체중 부하를 스마트 인솔(100)에 직접 전달 및/또는 기준 값으로 설정할 수 있다.
상기 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 적정 부분 체중 부하 값을 결정하는 의료기관의 단말일 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 특히, 도 1에 도시된 바와 달리, 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 보행 재활 분석 장치(200)와 통합되어 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 인솔의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 스마트 인솔(100)은, 통신부(110), 센서부(120), 출력부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 스마트 인솔(100)의 유무선 통신을 지원한다. 또한, 통신부(100)는 공중 통신망인 인터넷 외에, 블루투스, 지그비 등 다양한 근거리 통신 방식을 지원할 수도 있다. 통신부(100)는 외부 접속 단자를 구비하여 보행 재활 분석 장치(200) 및/또는 부분 체중 부하 결정 장치(300) 와의 연결을 제공할 수도 있다. 이를 위해, 통신부(100)는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈 및 접속 단자 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서부(120)는 적어도 하나의 압력센서를 구비하여, 스마트 인솔(100)에 가해지는 압력을 센싱한다. 특히, 압력센서는 스마트 인솔(100)의 다양한 영역에 걸쳐 배치되고, 전기적 연결을 통해 각 배치 영역의 압력을 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 출력부(130)는 진동모듈을 포함하여 구성되며, 센서부(120)에서 측정되는 압력이 기준 값을 초과하는 경우, 진동을 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 출력부(130)는 음향 출력 등 다양한 형태의 출력을 지원할 수 있다.
제어부(140)는 스마트 인솔(100)의 각 구성요소의 기능과 동작을 제어한다. 이를 위해, 제어부(140)는, CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), AP(Application Processor) 또는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 통신부(110)를 통해 기준 값을 설정발을 수 있다. 또한, 제어부(140)는 센서부(120)에서 측정된 압력과 설정된 기준 값을 비교할 수 있다. 제어부(140)는 상기 비교에 따른 제어 명령을 생성하거나, 비교 결과를 통신부(110)를 통해 외부 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 상기 비교에 따른 출력부(130)의 알람 출력을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 재활 분석 장치의 예시도이다.
도 3을 참조하면, 보행 재활 분석 장치(200)는, 하나 이상의 프로세서(201), 스마트 인솔(100) 및/또는 부분 체중 부하 결정 장치(300)와 통신하는 네트워크 인터페이스(202), 프로세서(201)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드(load)하는 메모리(203)와, 컴퓨터 프로그램을 저장하는 스토리지(204) 및 상기 스토리지(204)에 저장된 하나 이상의 소프트웨어(205) 및 디스플레이부(206)를 포함할 수 있다.
프로세서(201)는 라이딩 경험 제공 장치(100)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(101)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), AP(Application Processor) 또는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(201)는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 보행 재활 분석 장치(200)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있다.
네트워크 인터페이스(202)는 보행 재활 분석 장치(200)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 네트워크 인터페이스(202)는 공중 통신망인 인터넷 외에 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 또한, 네트워크 인터페이스(202)는 외부 디바이스와의 연결을 제공할 수도 있다. 이를 위해, 네트워크 인터페이스(202)는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈 및 접속 단자 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 외부 디바이스는, 스마트 인솔(100) 및/또는 부분 체중 부하 결정 장치(300)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크 인터페이스(202)는 본 발명이 속한 기술분야에서 널리 알려진 인공 신경망과 인터페이스를 형성할 수도 있다.
메모리(203)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(203)는 본 발명의 실시예들을 실행하기 위하여 스토리지(204)로부터 하나 이상의 프로그램(205)을 로드(load)할 수 있다. 도 3에서 메모리(203)는 예를 들어 RAM일 수 있다.
스토리지(204)는 상기 하나 이상의 프로그램(205), 기준 값, 사용자 개인 정보를 비임시적으로 저장할 수 있다. 도 3에서 상기 하나 이상의 프로그램(205)의 예시로 보행 재활 분석 소프트웨어(205)가 도시되었다. 보행 재활 분석 소프트웨어(205)는, 보행 재활 분석 프로그램으로 칭해질 수도 있다.
스토리지(204)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.
보행 재활 분석 소프트웨어(205)는 본 발명의 실시예에 따라, 보행 재활 분석 장치(200)가 사용자의 보행에 의해 생성된 보행 로그를 기록하고 이를 분석 및 시각화하기 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 소프트웨어(205)는 사용자 맞춤형 부분 체중 부하 기준 값을 생성 및 제공하기 위한 기계 학습 모델을 포함할 수 있다. 여기에서, 기계 학습 모델은, 인공 신경망을 포함할 수 있으며, 복수개의 인공 신경망을 저장하거나, 네트워크 인터페이스(202)를 통해 접근할 수 있다.
디스플레이부(206)는, 본 발명의 실시예에 따른 보행 모니터링 모드의 인터페이스를 출력한다. 일 예로, 디스플레이부(206)는 터치패널을 구비하여, 터치입력으로 사용자 입력을 수신하고, 각종 인터페이스를 영상으로 출력하는 출력부로 기능할 수도 있다.
또한, 디스플레이부(106)는, 보행 재활 분석을 위한 사용자 인터페이스를 출력하며, 이 같은 사용자 인터페이스는 보행 재활의 로그를 일정 별 그래프로 표출할 수 있으며, 보행 중 각 발걸음의 기준 값 초과여부를 다양하게 식별처리 하여 표현할 수도 있다.
도 3에서, 보행 재활 분석 장치(200)의 구성이 설명되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 장치(200)는 부분 체중 부하 결정 방법을 수행할 수 있으며, 이러한 범위 내에서, 부분 체중 부하 결정 장치(300)로서 기능할 수 있다.
일 예로, 보행 재활 분석 장치(200)는 상술한 복수개의 인공 신경망을 통해 부분 체중 부하 결정을 위한 학습을 수행할 수 있다. 이 경우, 보행 재활 분석 장치(200)는 사용자의 수술 등 부상 이후 경과 시간, 재활 참여 횟수, 재활 기간, 스마트 인솔(100)을 통해 측정되는 부하 변화를 학습함으로써, 시기 별, 상황 별 적정 부분 체중 부하 값을 생성하고 이를 기준 값으로 스마트 인솔(100)에 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법의 순서도이다. 이하, 도 4의 각 단계는, 스마트 인솔(100)을 포함하는 가이드 제공 시스템(10)에 의해 수행된다. 구체적으로, 스마트 인솔(100)의 제어부(140) 및 보행 재활 분석 장치(200)의 프로세서(201)의 제어 하에 각 단계가 실행될 수 있다.
여기에서, 스마트 인솔(100)은 제1 스마트 인솔 및 제2 스마트 인솔을 포함하며, 제1 스마트 인솔은, 부상이 없는 정상 발에 신겨지는 신발에 내장 또는 삽입되는 인솔이며, 제2 스마트 인솔은, 발이나 다리 부상이 발생하여 재활이 요구되는 사용자의 발에 신겨지는 신발에 내장 또는 삽입되는 인솔이다.
가이드 제공 시스템(10)은 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받을 수 있다(S10).
다음으로, 가이드 제공 시스템(10)은, 제1 스마트 인솔에 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 부분 체중 부하 기준 값을 결정할 수 있다.
사용자의 양 발 보행 재활 중 부상 부위에 일정 수준 이상의 부하가 가해지는 경우, 재활 효과가 반감되고 부상이 심화될 수 있다. 이에 따라 부상 부위에는 재활에 유효한 범위의 부하만이 가해질 필요가 있으나, 사용자가 보행 재활 중에 이러한 유효한 범위를 스스로 감지하고 부하를 제어하는 것은 매우 어렵다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 가이드 제공 방법은, 상기 유효한 범위의 부하를, 부분 체중 부하 기준 값으로 결정하고, 가이드 제공 시스템(10)은 상기 결정된 기준 값을 제2 스마트 인솔에 설정할 수 있다(S20).
일 실시예에 따르면, 가이드 제공 시스템(10)은, 제1 스마트 인솔에 입력된 압력의 소정 비율을 부분 체중 부하 기준 값으로 결정할 수 있다. 즉, 정상 발은 보행 시 전체 체중이 가해지게 되므로, 기준 값은 정상적인 발에 실리는 압력을 기준으로 소정 비율의 부하로 결정될 수 있다.
이 때, 정상적인 발에 실리는 압력 중 최대 압력을 기준 값을 결정하기 위한 레퍼런스로 활용할 수 있다. 원활한 보행 재활을 위해 유효한 범위의 부하를 최대 값으로 허용하기 위함이다. 최대 압력의 이용은, 불필요하게 잦은 알람이 출력되는 것을 방지하는 데에도 도움이 된다.
일 예로, 상기 소정의 비율은, 사용자의 부상 정도, 수술 경과, 건강 상태 등을 고려하여 의사 등 전문가에 의해 결정될 수 있다.
다른 예로, 상기 소정의 비율은, 사용자의 부상 정도, 수술 경과, 건강 상태에 매칭된 미리 저장된 정량적인 수치 데이터로 결정될 수도 있다.
또 다른 예로, 상기 소정의 비율은, 사용자의 부상 정도, 수술 경과, 건강 상태에 대한 정량적인 평가 점수를 기초로, 사용자와 유사한 성별, 나이의 다른 환자 데이터, 부상의 정도, 수술 종류 관련 누적 데이터 기반의 학습으로 결정될 수 있으며, 최초 결정 후, 보행 재활 성취도를 기초로 가변될 수도 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 기준 값 결정 방법을 다시 한번 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 보행 모니터링 모드를 설명하기 위한 예시이다. 도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 보행 중 양 발 스마트 인솔에 입력되는 부분 체중 부하를 설명하는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 가이드 제공 시스템(10)의 보행 재활 분석 장치(200)는 보행 모니터링 모드에서 상기 사용자의 보행 중 영상을 녹화할 수 있다. 이하, 왼 발이 정상으로 제1 스마트 인솔(101)에 의해 보행 압력이 측정되고, 오른 발이 재활 대상으로 제2 스마트 인솔(102)에 의해 보행 압력이 측정된다.
도 5에서 보행 재활 분석 장치(200)가 촬영 수단(210)을 구비한 경우가 예시되었으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 촬영 수단(210)은 독립적인 장치일 수도 있다.
촬영 수단(210)에 의해, 사용자의 보행(501)이 녹화된다.
이 때, 제1 스마트 인솔(101)을 통해, 보행(501)에 의하여 왼 발에 가해지는 압력이 측정되고, 보행 재활 분석 장치(200)는 상기 측정된 왼 발 압력을 상기 녹화된 영상과 매칭하여 저장할 수 있다.
특히, 보행 재활 분석 장치(200)는 제1 스마트 인솔(101)에 입력되어 저장된 체중 압력 값 중, 최대 압력 값을 추출할 수 있다.
한편, 보행 재활 분석 장치(200)는 보행(501)에 의해 사용자의 제2 스마트 인솔(102)에 입력되는 체중 압력을 측정 및 저장할 수도 있다.
보행 재활 분석 장치(200)는 다양한 보행 로그(502) 및 보행 주기(503)를 기록할 수 있으며, 이를 기초로 사용자 부상의 정도 또는 보행 재활의 성취도를 판단할 수도 있다.
각 스마트 인솔에서 측정되는 압력 값 외에, 보행 로그(502)의 예시로, 제1 스마트 인솔 및 제2 스마트 인솔의 이동 방향이 도시되었고, 보행 주기(503)의 예시로, 제2 스마트 인솔의 보폭, 제1 스마트 인솔과 제2 스마트 인솔 걸음의 간격이 예시되었다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 보행 재활 분석 장치(200)는, 제2 스마트 인솔(102)에 입력되는 사용자의 부분 체중 부하 압력 값을 출력할 수 있다. 구체적으로, 사용자의 보행 중, 부분 체중 부하 압력 값이 기준 값 대비 미리 설정된 임계 범위에 속하는 발걸음을 추출될 수 있으며, 이에 대한 식별처리가 디스플레이부를 통해 표시될 수 있다.
도 6을 참조하면, 보행 재활 분석 장치(200)로부터 설정된 보행 모니터링 모드에서, 체중 부하 기준 값을 설정하기 위한 사용자 인터페이스(610)와 부분 부하의 측정 대상을 결정하기 위한 사용자 인터페이스(620)가 도시되었다. 즉, 사용자는, 인터페이스(610)를 통해, 부분 체중 부하의 기준 값을 설정받고, 인터페이스(620)을 통해, 부분 체중 부하의 측정 대상 발이 왼발인지 오른 발인지를 설정할 수 있다.
상기 사용자 인터페이스(620)를 통해 사용자의 보행에 대한 녹화 개시가 입력될 수 있다. 사용자는 스마트 인솔(101, 102)를 신은 상태에서 일정 거리 혹은 시간 목발/보조장치를 이용하여 보행 진행하고, 상기 녹화 개시가 입력됨에 따라, 보행 재활 분석 장치(200)는 이를 녹화한다.
일 실시예에 따르면, 의사 등 전문가는 사용자의 수술 상태를 판단 후 수술 부위에 가해져야 할 체중을 소정의 비율(%)로 사용자 인터페이스(610)을 통해 입력하고, 보행 재활 분석 장치(200)에 의한 녹화를 진행할 수 있다. 이때, 보행 재활 분석 장치(200)는 녹화 중, 스마트 인솔(101, 102)의 압력 데이터를 저장하고 영상은 필요에 따라 추가로 저장할 수 있다.
도 7을 참조하면, 사용자의 보행 중 정상부위 압력이 제1 스마트 인솔(101)을 통해 측정되고, 재활 부위의 압력이 제2 스마트 인솔(102)을 통해 측정될 수 있다. 그래프(700)에서, 보행 모니터링 모드에서, 총 5 걸음 동안 입력되는 압력 값이 표시되었으며, 제1 스마트 인솔(101)을 통해 측정되는 최대 압력 값(710)으로 나타났다.
가이드 제공 시스템(10) 및/또는 보행 재활 분석 장치(200)는 사용자의 보행에 의해 제1 스마트 인솔(101)에 입력되는 적어도 하나의 체중 압력 중, 최대 압력 값을 추출할 수 있다. 또한, 가이드 제공 시스템(10) 및/또는 보행 재활 분석 장치(200)는 추출된 최대 압력 값을 기초로 부분 체중 부하 기준 값을 결정할 수 있다. 상기 기준 값은, 최초 보행 재활을 위하여 결정된 기준 값인 점에서 제1 기준 값으로 칭하기로 한다.
이에 따라, 도 4의 단계(S20)에서, 제2 스마트 인솔(102)은 추출된 최대 압력 값을 기초로 결정된 제1 기준 값을 설정 받을 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 가이드 제공 시스템(10)은, 제2 스마트 인솔을 통해 사용자의 부분 체중 부하 압력을 입력 받을 수 있다(S30). 부상 부위의 걸음에는 전체 체중이 실리지 않기 때문에 부분 체중 부하 압력이 제2 스마트 인솔(102)에 입력되고 측정된다.
입력된 부분 체중 부하 압력이, 제1 기준 값을 기초로 미리 설정된 임계 범위에 속하는 경우, 제1 스마트 인솔(101) 및 제2 스마트 인솔(102) 중 적어도 하나는 알람을 출력할 수 있다(S40).
일 예로, 임계 범위는 제1 기준 값의 이상이 되는 범위로 설정될 수 있다.
다른 예로, 임계 범위는, 제1 기준 값 기준 미리 설정된 제1 크기만큼 작은 값부터 제1 기준 값 대비 미리 설정된 제2 크기만큼 큰 값까지의 범위로 결정될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 출력되는 알람은 제1 기준 값과 입력되는 부분 체중 부하 입력의 차이를 기초로 차등적으로 출력될 수도 있다. 예를 들어, 진동의 세기, 지속 시간, 음향의 종류, 크기 등이 달리 출력될 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 스마트 인솔(101) 또는 제2 스마트 인솔(102)은 알람 발생 요청 메시지를 생성하고, 이를 보행 재활 분석 장치(200)에 전달할 수도 있다. 보행 재활 분석 장치(200)가 스마트 폰 또는 스마트 워치와 같이 사용자가 소지하는 모바일 단말 장치인 경우, 알람이 보행 재활 분석 장치(200)를 통해 출력될 수도 있다.
일 실시예에서, 스마트 인솔(101, 102) 중 적어도 하나는, 부분 체중 부하 압력이 임계 범위에 속하는 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하는 경우, 진동을 출력할 수 있다.
구체적으로, 소정의 걸음 횟수를 카운트 하고 그 중 임계 범위에 속하는 횟수의 비율에 따라, 또는 절대적으로 설정된 횟수를 초과하는 경우, 연속적으로 임계 범위에 속하는 횟수가 설정된 횟수를 초과하는 경우 등 다양한 알람 설정이 적용될 수 있다.
지금까지 부분 체중 부하 기준 값의 결정 및 알람 출력 실시예에 대하여 설명하였다. 사용자가 수술한 경우, 시간이 경과함에 따라 자연적으로 회복되거나, 거듭되는 보행 재활을 통해 부상이 완화되는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 양 발에 가해지는 압력 값이 변화하게 되고, 보행 재활 시, 부분 체중 부하 기준 값 역시 변경 적용될 필요가 있다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 부분 체중 부하 기준 값의 변경 방법에 대하여 설명한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 중 부분 체중 부하 기준 값 결정 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 8에서, 그래프(800)는 스마트 인솔(101, 102)에 가해지는 압력 및 기준 값의 레벨을 표현하며, 수술 후 시간(t)가 경과하는 동안 복수 회 진행된 보행 재활 구간을 반영한다.
그래프(800)을 참조하면, 제1 보행 재활 구간에서, 제1 스마트 인솔(101)의 압력 레벨(801)이 일정 수준으로 유지된다. 이때, 기준 값(802) 역시 일정 수준으로 유지되며, 제2 스마트 인솔(102)의 압력 레벨(803)은 기준 값(802) 이하로 유지되고 있다. 이에 따라, 제1 보행 재활 구간에서 스마트 인솔을 통한 알람은 출력되지 않을 것이다. 제1 보행 재활 구간의 기준 값을 제1 기준 값으로 볼 수 있다.
다음으로 제2 보행 재활 구간에서, 제1 스마트 인솔(101)의 압력 레벨(801)이 감소하는 경향을 보인다. 제1 기준 값은 갱신되지 않고 유지되고 있다.
압력 레벨(802)가 감소하는 이유는, 사용자가 체중을 전부 실지 않고 보행하는 것으로, 제2 보행 재활 구간의 환경적 요인이 반영된 것일 수 있다. 또는 사용자의 부상이 회복되어 체중을 정상 부위에 전부 실지 않아도 보행의 불편이 없는 상태일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가이드 제공 시스템(10)은 압력 레벨(801)이 추출된 최대 압력 값 대비 과소 압력 값을 미리 설정된 횟수 이상 입력 받으면, 미리 설정된 횟수 이상 입력된 과소 압력 값을 기준으로 제1 기준 값을 제2 기준 값으로 갱신할 수 있다. 또한, 가이드 제공 시스템(10)는, 갱신된 제2 기준 값을 제2 스마트 인솔(102)에 설정할 수 있다.
다른 실시예에서, 제2 보행 재활 구간의 환경적 요인으로 일시적인 압력 레벨(802) 저하인 경우를 고려하여, 가이드 제공 시스템(10)은 제1 기준 값을 갱신하지 않을 수 있다.
가이드 제공 시스템(10)은, 사용자의 부상 회복을 검증하기 위해, 제2 스마트 인솔(102)의 압력 레벨(803) 변화를 모니터링할 수 있다.
그래프(800)에서 보듯이, 제2 보행 재활 구간에서 압력 레벨(801)이 감소하는 경향, 즉, 미리 설정된 횟수 이상 과소 압력 값이 입력되고, 압력 레벨(803)이 서서히 상승하는 경우, 가이드 제공 시스템(10)은, 사용자 보행 과정에서 발생하는 압력의 배분이 리밸런싱되고 있음을 감지하고, 이를 기초로 제1 기준 값을 제2 기준 값으로 갱신할 수 있다.
다음으로, 제3 보행 재활 구간에서 일정 수준으로 압력 레벨(801)이 유지되는 동안, 제2 기준 값 역시 일정 수준 유지된다.
이때, 일정 수준 소폭 상승하는 압력 레벨(803)을 감지하고, 가이드 제공 시스템(10)은 기준 값 재갱신을 결정할 수 있다.
또는, 압력 레벨(801)은 유지되는데, 압력 레벨(803)만 소폭 상승하는 것은, 부분 체중 부하 기준 값 이상의 부하가 가해지는 상황으로 재활에 나쁜 영향을 줄 수 있으므로, 가이드 제공 시스템(10)은 상기 재갱신 결정한 기준 값을 다시 조정하여 되돌릴 수도 있다.
즉, 제1 스마트 인솔(101)을 통해 과소 압력 값이 입력된 후, 미리 설정된 시간 동안 상기 제1 스마트 인솔을 통해, 최대 압력 값 기준 미리 설정된 범위 내에 속하는 사용자의 체중 압력 값이 입력되거나, 제2 스마트 인솔을 통해 기준 값의 임계 범위에 속하거나 초과하는 압력 값이 입력되는 경우, 가이드 제공 시스템(10)은 기준 값을 다시 조정할 수 있다.
다시, 그래프(800)를 참조하면, 제4 보행 재활 구간에서 기준 값(802)을 기준으로 압력 레벨((801)은 하강하고, 압력 레벨(803)은 상승하여 두 압력 레벨 값이 만나는 영역(810)이 표현되었다. 영역(810)은 양 발의 압력 레벨이 동일한 수준에 있는 것으로 재활을 통해 부상이 회복되었음을 나타낸다.
가이드 제공 시스템(10)의 기준 값 갱신을 다시 한번 설명한다.
도 9를 참조하면, 제1 스마트 인솔(101)에서 압력을 감지(S901)하고, 보행 재활 분석 장치(200)로 압력 값을 전송하면, 보행 재활 분석 장치(200)가 최대 압력 값을 추출하여(S902), 이를 기초로 부분 체중 부하 기준 값을 생성한다(S903).
생성된 기준 값은 제2 스마트 인솔(102)에 설정되고, 제2 스마트 인솔(102)은 압력을 감지하여(S904), 보행 재활 분석 장치(200)에 전달한다.
일 실시예에서, 보행 재활 분석 장치(200), 제1 및 제2 스마트 인솔(101, 102)는 알람 출력여부를 결정할 수 있다(S905).
제1 스마트 인솔(101)이 임계치 및/또는 미리 설정된 기간(횟수) 이상 측정되는 압력 값의 변화를 감지(S906)하고, 압력 값 로그를 보행 재활 분석 장치(200)에 전달한다.
보행 재활 분석 장치(200) 도 8에 대한 설명에서 참조된 방식으로 기준 값을 제1 갱신(S907)할 수 있다.
다른 실시예에서, 보행 재활 분석 장치(200)는 제1 갱신(S907) 후, 제2 스마트 인솔(102)에 측정된 압력 값 정보를 요청할 수 있다.
제2 스마트 인솔(102)은, 상기 요청에 응답하여 측정된 압력 값의 로그를 추출(S908)하고, 이를 보행 재활 분석 장치(200)에 전달할 수 있다.
제2 스마트 인솔(102)로부터 전달받은 압력 값 로그를 기초로, 보행 재활 분석 장치(200)는 기준 값을 제2 갱신할 수 있다(S909). 또는 상기 제2 스마트 인솔(102)로부터 전달된 압력 값 로그를 기초로, 제1 갱신된 기준 값을 다시 원래 기준 값으로 되돌릴 수도 있다.
또 다른 실시예로, 가이드 제공 시스템(10)은, 누적 보행 횟수 또는 시간의 경과를 기초로, 기준 값을 갱신할 수도 있다.
일 예로, 제1 스마트 인솔 및 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 이용하여, 가이드 제공 시스템(10)은 미리 설정된 시간 동안 사용자의 보행에 의한 발걸음 횟수를 측정할 수 있다. 시간이 경과되어, 측정된 발걸음 횟수가 누적되어 미리 설정된 횟수를 초과하는 경우, 초과된 횟수를 기준으로 제1 기준 값을 제2 기준 값으로 갱신할 수도 있다.
다른 예로, 가이드 제공 시스템(10)은 제1 기준 값을 설정 받은 날짜 기준으로 미리 설정된 시간을 초과하는 경우, 초과된 시간의 길이를 기초로 제1 기준 값을 제2 기준 값으로 갱신할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 스마트 인솔 쌍의 측정 값 학습 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 보행 재활 분석 장치(200)는 제n 스마트 인솔(910)로부터 양발의 측정 압력 값을 수신할 수 있다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 데이터(1001)은 제1 스마트 인솔 쌍의 압력 값 로그 데이터와 보행 재활 횟수, 경과 시간, 기준 값 변화를 반영하는 로그 데이터를 포함할 수 있다. 이때, 제1 스마트 인솔 쌍의 압력 값은, 제1 사용자의 쌍을 이루는 양 발 스마트 인솔 각각의 압력 값을 의미한다.
데이터(1002)는, 제2 사용자의 데이터로서, 데이터(1001)과 동일한 종류의 데이터를 포함한다. 데이터(100n)은, 제n 사용자 데이터이다.
도 9에서, 보행 재활 분석 장치(200)가 다른 스마트 인솔의 압력 값을 수신하는 경우를 설명하였으며, 도 10에서는 도 9의 보행 재활 분석 장치(200) 대신, 부분 체중 부하 결정 장치(300)가 도시되었다. 본 발명의 실시예에 따르면 장치(200)과 장치(300)은 통합되어 하나의 장치로 구성될 수 있다.
부분 체중 부하 결정 장치(300)는 학습부를 통해 데이터(1001, 1002, 100n)을 수집하여, 제1 시점의 각 데이터를 학습하고, 제2 시점의 데이터를 학습할 수 있다. 상기 학습부는, 본 발명이 속한 기술 분야에서 널리 알려진 데이터 학습 모델을 포함하여 구성될 수 있으며, 스마트 인솔 쌍의 압력 값과 보행 재활 횟수 및 경과 시간 간의 상관 관계를 학습한다. 또한, 학습부를 통해 각 데이터(1001, 1002, 100n)의 변경되는 기준 값 로그를 함께 학습한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가이드 제공 시스템(10)은, 미리 설정된 기간(횟수) 이상 측정되는 압력 값의 변화를 감지함에 따라, 기준 값을 갱신하는데, 여기에서 부분 체중 부하 결정 장치(300)가 미리 설정된 횟수를 상기 학습부의 학습 결과를 바탕으로 결정할 수 있다. 즉, 부분 체중 부하 결정 장치(300)는 기준 값 결정부를 구비하여, 기준 값 갱신의 기준이 되는 과소 값 측정 횟수를 결정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 중 부분 체중 부하 기준 값 준수여부를 판단하기 위한 보행 구간 분할 방법의 예시이다.
사용자의 보행 재활 과정에서, 기준 값을 초과하는 임계범위에 속하는 발걸음이 소정의 구간에 집중되는 경우, 재활 과정의 문제가 아닌, 보행 재활 환경의 문제일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지형 등 보행 재활 환경을 고려하여, 가이드 제공 시스템(10)은 소정의 조건에서 알람이 출력되도록 스마트 인솔을 제어할 수 있다.
보행 로그(1100)와 같이, 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나로부터, 미리 설정된 시간 동안 사용자의 보행에 의한 발걸음 횟수가 측정될 수 있다.
가이드 제공 시스템(10)은, 발걸음 횟수를 소정의 구간(1101, 1102, 1103)으로 분할할 수 있다.
분할된 구간 중 제1 구간(1101)은 한 걸음이다.
가이드 제공 시스템(10)은 한 걸음이라도 임계 범위에 속하는 부분 체중 부하 압력 값이 측정되면, 진동을 출력할 수 있다.
분할된 구간 중, 제2 구간(1102)은 세 걸음이다.
가이드 제공 시스템(10)은 세 걸음 중, 미리 설정된 두 걸음이 임계 범위에 속하는 부분 체중 부하 압력 값이 측정되면, 진동을 출력하도록 제어할 수 있다.
분할된 구간 중, 제3 구간(1103)은 다섯 걸음이다.
가이드 제공 시스템(10)은 다섯 걸음 중, 미리 설정된 세 걸음 미만 임계 범위에 속하는 부분 체중 부하 압력 값이 측정되면, 진동을 출력하지 않도록 제어할 수 있다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 보행 재활 분석 결과에 대한 사용자 인터페이스의 예시이다.
도 12를 참조하면, 보행 재활 분석 장치(200)는 보행 재활 과정에서 부분 체중 부하 기준 값을 초과한 정도 및 횟수를 그래프로 표현할 수 있다.
지금까지 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140) 및/또는 프로세서(201)의 결정 및/또는 연산 방법들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현된 컴퓨터프로그램의 실행에 의하여 수행될 수 있다. 상기 컴퓨터프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 제1 컴퓨팅 장치로부터 제2 컴퓨팅 장치에 송신되어 상기 제2 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 제2 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다. 상기 제1 컴퓨팅 장치 및 상기 제2 컴퓨팅 장치는, 서버 장치, 데스크탑 PC와 같은 고정식 컴퓨팅 장치, 노트북, 스마트폰, 태블릿 피씨와 같은 모바일 컴퓨팅 장치를 모두 포함한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법에 있어서,
    제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계;
    제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계;
    상기 제2 스마트 인솔을 통해 상기 사용자의 부분 체중 부하 압력을 입력 받는 단계; 및
    상기 부분 체중 부하 압력이, 상기 기준 값을 기초로 미리 설정된 임계 범위에 속하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 알람을 출력하는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계는,
    보행 재활 분석 장치로부터 설정된 보행 모니터링 모드에서, 상기 사용자의 보행에 의해 상기 제1 스마트 인솔에 입력되는 적어도 하나의 체중 압력 중, 최대 압력 값을 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는,
    상기 추출된 최대 압력 값을 기초로 결정된 제1 기준 값을 설정 받는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 알람을 출력하는 단계는,
    상기 부분 체중 부하 압력이 상기 임계 범위에 속하는 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 진동을 출력하는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 진동을 출력하는 단계는,
    상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 이용하여, 미리 설정된 시간 동안 상기 사용자의 보행에 의한 발걸음 횟수를 측정하는 단계;
    상기 발걸음 횟수를 소정의 구간으로 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 구간 중 제1 구간 동안 상기 미리 설정된 횟수가 초과되는 경우, 진동을 출력하는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 스마트 인솔을 통해 사용자의 체중 압력을 입력 받는 단계는,
    상기 추출된 최대 압력 값 대비 과소 압력 값을 미리 설정된 횟수 이상 입력 받는 단계를 포함하고,
    상기 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는,
    상기 미리 설정된 횟수 이상 입력된 과소 압력 값을 기준으로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 과소 압력 값을 기준으로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계는,
    상기 과소 압력 값이 입력된 후, 미리 설정된 시간 동안 상기 제1 스마트 인솔을 통해 상기 최대 압력 값 기준 미리 설정된 범위 내에 속하는 사용자의 체중 압력 값이 입력되는 경우, 상기 제2 기준 값을 상기 제1 기준 값으로 변경하는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은,
    상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 이용하여, 미리 설정된 시간 동안 상기 사용자의 보행에 의한 발걸음 횟수를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는,
    상기 발걸음 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하는 경우, 상기 초과된 횟수를 기준으로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 미리 설정된 횟수는,
    복수의 스마트 인솔 쌍에서 제1 시점에 측정된 압력 값 및 상기 제1 시점과 다른 제2 시점에 측정된 압력 값에 대한 학습을 기초로, 보행 재활 분석 장치에 의해 결정되는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 스마트 인솔이, 상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 단계는,
    상기 제1 기준 값을 설정 받은 날짜 기준으로 미리 설정된 시간을 초과하는 경우, 상기 초과된 시간의 길이를 기초로 갱신된 제2 기준 값을 설정 받는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 최대 압력 값을 추출하는 단계는,
    상기 보행 재활 분석 장치로부터 설정된 보행 모니터링 모드에서 상기 사용자의 보행 중 영상을 녹화하는 단계;
    상기 녹화된 영상과 매칭하여, 상기 사용자의 보행에 의한 발걸음 중 상기 제1 스마트 인솔에 입력되는 체중 압력 값을 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 체중 압력 값 중 최대 압력 값을 추출하는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법은,
    보행 재활 분석 장치를 통해, 상기 제2 스마트 인솔에 입력되는 상기 사용자의 부분 체중 부하 압력 값을 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 출력하는 단계는,
    상기 사용자의 보행 중, 상기 부분 체중 부하 압력 값이 미리 설정된 임계 범위에 속하는 발걸음을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 발걸음에 대한 식별처리를 표시하는 단계를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 방법.
  12. 스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 시스템으로서,
    사용자의 체중 압력을 입력 받는 제1 스마트 인솔;
    상기 입력된 사용자의 체중 압력을 기초로 결정된 기준 값을 설정 받는 제2 스마트 인솔; 및
    상기 제2 스마트 인솔에 입력되는 사용자의 부분 체중 부하 압력이 상기 설정된 기준 값을 기초로 미리 설정된 임계 범위에 속하는 경우, 상기 제1 스마트 인솔 및 상기 제2 스마트 인솔 중 적어도 하나를 통해 알람을 출력하도록 제어하는 보행 재활 분석 장치를 포함하는,
    스마트 인솔 기반 부분 체중 부하 보행 가이드 제공 시스템.
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