KR102739744B1 - Smart insole - Google Patents
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Abstract
사용자의 보행 동작으로 가해지는 압력의 크기를 측정하여 보행 패턴 분석을 수행하는 스마트 인솔이 제공된다. 상기 보행 패턴 분석이 가능한 스마트 인솔은, 하부면에 수용 홈이 형성된 베이스 패드; 상기 베이스 패드의 상부에 구비되고, 복수의 전극 셀을 포함하는 메인 기판; 상기 메인 기판의 상부에 부착되고, 전기적인 저항을 갖는 저항 필름; 상기 저항 필름의 상부에 배치되는 인솔 패드; 및 상기 메인 기판과 전기적으로 연결되는 보조 기판;을 포함하고, 상기 보조 기판은, 상기 베이스 패드의 상기 수용 홈에 실장되고, 상기 메인 기판과 상기 저항 필름이 접촉되어 변화하는 저항 값을 출력한다.A smart insole is provided that performs gait pattern analysis by measuring the magnitude of pressure applied by a user's walking motion. The smart insole capable of gait pattern analysis includes: a base pad having a receiving groove formed on a lower surface; a main substrate provided on an upper portion of the base pad and including a plurality of electrode cells; a resistance film attached to an upper portion of the main substrate and having electrical resistance; an insole pad disposed on an upper portion of the resistance film; and an auxiliary substrate electrically connected to the main substrate; wherein the auxiliary substrate is mounted on the receiving groove of the base pad and outputs a resistance value that changes when the main substrate and the resistance film come into contact.
Description
본 발명은 스마트 인솔에 관한 것으로, 특히, 사용자가 가하는 압력을 측정하여 보행 패턴의 분석을 수행할 수 있도록 신발 내부에 구비될 수 있는 스마트 인솔에 관한 것이다.The present invention relates to a smart insole, and more particularly, to a smart insole that can be installed inside a shoe to measure pressure applied by a user and perform analysis of a walking pattern.
보행 패턴은 사람의 신체 활동에 대한 많은 정보를 담고 있어 보행 패턴의 분석은 헬스케어, 스포츠 분석, 행동 분석 등의 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있다. 또한, 동일한 종류의 정상적인 보행에서도 개인에 따라 각각 다른 특성을 나타내기 때문에 보행패턴은 얼굴 인식, 지문 인식 등과 같은 생체 인식 용도로도 사용될 수 있다.Gait patterns contain a lot of information about a person's physical activity, so the analysis of gait patterns can be used in various applications such as healthcare, sports analysis, and behavior analysis. In addition, because the same type of normal gait shows different characteristics depending on the individual, gait patterns can also be used for biometric purposes such as facial recognition and fingerprint recognition.
그동안 생체인식을 위한 보행의 분석들은 주로 비디오 시퀀스로부터의 모션 분석에 의해 이루어져 왔다. 그러나 이러한 방법들은 보행자가 카메라 앞에 홀로 노출되어야 하고 다수의 사람들이 카메라의 각도에 따라 정확도가 달라질 수 있기 때문에 다양한 환경에서 사용자를 인식하기 위한 용도로 사용하기에는 여러 제약이 존재한다.Until now, gait analysis for biometrics has mainly been done by motion analysis from video sequences. However, these methods have several limitations in recognizing users in various environments because the pedestrian must be exposed alone in front of the camera and the accuracy may vary depending on the angle of the camera.
또한, 최근에는 인체의 보행 운동 자체가 특정 인물의 고유 생체적 특징 중 하나로 주목되고 있다. 이와 관련하여 보행 운동에 의해 생기는 진동(음)에 대한 주파수 해석을 수행함으로써 생체적 특징을 추출하고, 해당 추출 결과에 기초하여 개인을 식별하는 개인 식별 장치 등이 제안되고 있다.In addition, the walking movement of the human body itself has recently been recognized as one of the unique biological characteristics of a specific person. In relation to this, a personal identification device that extracts biological characteristics by performing frequency analysis on the vibration (sound) generated by the walking movement and identifies the individual based on the extraction results has been proposed.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 사용자의 보행으로 인해 발바닥에 가해지는 압력의 크기를 측정하여 사용자의 보행 패턴의 분석을 수행할 수 있는 스마트 인솔을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, one embodiment of the present invention provides a smart insole capable of analyzing a user's walking pattern by measuring the amount of pressure applied to the sole of the foot due to the user's walking.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 스마트 인솔이 제공된다. 상기 스마트 인솔은, 하부면에 수용 홈이 형성된 베이스 패드; 상기 베이스 패드의 상부에 구비되고, 복수의 전극 셀을 포함하는 메인 기판; 상기 메인 기판의 상부에 부착되고, 전기적인 저항을 갖는 저항 필름; 상기 저항 필름의 상부에 배치되는 인솔 패드; 및 상기 메인 기판과 전기적으로 연결되는 보조 기판;을 포함하고, 상기 보조 기판은, 상기 베이스 패드의 상기 수용 홈에 실장되고, 상기 메인 기판과 상기 저항 필름이 접촉되어 변화하는 저항 값을 출력한다.According to one aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, a smart insole is provided. The smart insole includes a base pad having a receiving groove formed on a lower surface; a main substrate provided on an upper portion of the base pad and including a plurality of electrode cells; a resistance film attached to an upper portion of the main substrate and having electrical resistance; an insole pad disposed on an upper portion of the resistance film; and an auxiliary substrate electrically connected to the main substrate; wherein the auxiliary substrate is mounted on the receiving groove of the base pad, and outputs a changing resistance value when the main substrate and the resistance film come into contact.
상기 복수의 전극 셀은, 상기 베이스 패드의 길이 방향으로 일정 간격 이격 배치되어 N개의 열(N은 2 이상의 정수)을 형성하고, 각 열 별로 적어도 두 개의 전극 셀이 서로 직렬 연결될 수 있다.The above plurality of electrode cells are arranged at a constant interval in the length direction of the base pad to form N columns (N is an integer greater than or equal to 2), and at least two electrode cells in each column can be connected in series with each other.
상기 복수의 전극 셀 각각은, 양전극과 음전극이 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치되되, 나선형으로 형성될 수 있다.Each of the above plurality of electrode cells may be formed in a spiral shape, with positive and negative electrodes spaced apart from each other at a constant interval.
상기 메인 기판 및 상기 보조 기판 각각은, 플렉서블(flexible)한 소자로 형성될 수 있다.Each of the above main substrate and the above auxiliary substrate can be formed as a flexible element.
상기 베이스 패드와 상기 메인 기판 사이에 구비되는 유동층;을 더 포함하고, 상기 유동층은, 일정 점도 범위를 갖는 유체로 형성되는 외피; 및 상기 외피의 내부를 복수의 영역으로 구분하도록 형성되는 격벽;을 포함하며, 상기 복수의 전극 셀 각각은 상기 격벽과 중첩하지 않되, 상기 복수의 영역 각각과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.The invention further comprises a fluidized bed provided between the base pad and the main substrate, wherein the fluidized bed comprises an outer shell formed of a fluid having a predetermined viscosity range; and a partition wall formed to divide the interior of the outer shell into a plurality of regions; wherein each of the plurality of electrode cells does not overlap with the partition wall, but can be arranged at a position corresponding to each of the plurality of regions.
상기 격벽은, 상기 외피를 구성하는 상기 유체가 서로 인접한 상기 복수의 영역 사이를 이동할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 관통 홀이 형성될 수 있다.The above-mentioned bulkhead may have at least one through hole formed therein so that the fluid constituting the above-mentioned outer shell can move between the plurality of adjacent regions.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔은, 사용자의 보행으로 인해 발바닥에 가해지는 압력의 크기를 측정하여 사용자의 보행 패턴의 분석을 수행하기 위해 신발 안에 삽입될 수 있는 효과가 있다. A smart insole according to one embodiment of the present invention can be inserted into a shoe to measure the amount of pressure applied to the sole of the foot due to the user's walking, thereby analyzing the user's walking pattern.
또, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔은, 사용자의 보행 패턴으로 인해 발바닥으로부터 가해지는 압력이 균일하지 않더라도 정상적으로 압력을 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, a smart insole according to one embodiment of the present invention has the effect of being able to measure pressure normally even if the pressure applied from the sole of the foot is not uniform due to the user's walking pattern.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 인솔의 (a) 단면 전개도 및 (b) 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 기판이 베이스 패드의 상부에 부착된 형태를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층의 내부 구조 중 일부를 나타낸 도이다.Figure 1 is a cross-sectional view (a) and a cross-sectional view (b) of a smart insole according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a form in which a flexible substrate according to one embodiment of the present invention is attached to the upper part of a base pad.
FIG. 3 is a diagram showing part of the internal structure of a fluidized bed according to one embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, in order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 인솔의 (a) 단면 전개도 및 (b) 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 기판이 베이스 패드의 상부에 부착된 형태를 나타낸 도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층의 내부 구조 중 일부를 나타낸 도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view (a) and a cross-sectional view (b) of a smart insole according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a form in which a flexible substrate according to an embodiment of the present invention is attached to an upper portion of a base pad, and FIG. 3 is a diagram showing a part of the internal structure of a fluidized bed according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔(이하, 설명의 편의상 스마트 인솔이라 함)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a smart insole (hereinafter, referred to as a smart insole for convenience of explanation) according to one embodiment of the present invention will be described in detail using FIGS. 1 to 3.
본 발명의 스마트 인솔(1)은 사용자가 신발을 신고 보행 동작을 수행할 때, 사용자의 보행 시 신발 내부에 구비되는 인솔에 가해지는 압력을 측정하고, 이를 이용하여 사용자의 보행 패턴을 분석할 수 있도록 보행과 관련된 정보를 획득하도록 형성될 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 인솔(1)은 도 1에 도시되는 바와 같이 베이스 패드(11), 플렉서블 기판(13), 저항 필름(15) 및 인솔 패드(17)를 포함하도록 형성된다.The smart insole (1) of the present invention can be formed to measure the pressure applied to the insole provided inside the shoe when the user walks while wearing the shoe and performs a walking motion, and to obtain information related to walking so as to analyze the user's walking pattern using the pressure. To this end, the smart insole (1) according to one embodiment of the present invention is formed to include a base pad (11), a flexible substrate (13), a resistance film (15), and an insole pad (17), as illustrated in FIG. 1.
베이스 패드(11)는 신발 안에 삽입 가능한 인솔의 형태로 형성되어 배치된다. 베이스 패드(11)는 상술한 플렉서블 기판(13), 저항 필름(15) 및 인솔 패드(17)가 결합되기 위한 기초 역할을 하기 위해 구비될 수 있다. 이때, 도 1a를 참고하면, 본 발명의 베이스 패드(11)는 하부 일 부분에 후술되는 보조 기판(133)이 삽입될 수 있도록 하부면에 보조 기판 수용 홈(111)이 형성될 수 있으며, 후술되는 메인 기판(131)이 삽입될 수 있도록 상부면이 절개되어 메인 기판 수용 홈(113)이 형성될 수 있다. The base pad (11) is formed and placed in the form of an insole that can be inserted into a shoe. The base pad (11) may be provided to serve as a base for combining the flexible substrate (13), the resistance film (15), and the insole pad (17) described above. At this time, referring to FIG. 1A, the base pad (11) of the present invention may have an auxiliary substrate receiving groove (111) formed on the lower surface so that an auxiliary substrate (133) described later may be inserted into the lower portion thereof, and the upper surface may be cut to form a main substrate receiving groove (113) so that a main substrate (131) described later may be inserted.
도 1에서는 설명의 편의상 베이스 패드(11)의 형태가 상부 및 하부가 절개되는 형태로 형성되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 베이스 패드(11)가 탄성력을 가지는 재질로 형성되어 특별한 하부 기판 수용홈(111) 또는 메인 기판 수용홈(113)이 존재하지 않고 탄성력을 통해 보조 기판(133) 및 메인 기판(131)이 베이스 패드(11)에 일부 실장되는 형태로 형성될 수도 있다.In Fig. 1, for convenience of explanation, the base pad (11) is described as being formed in a form in which the upper and lower portions are cut off. However, in another embodiment of the present invention, the base pad (11) may be formed of an elastic material so that a special lower substrate receiving groove (111) or main substrate receiving groove (113) does not exist, and the auxiliary substrate (133) and the main substrate (131) are partially mounted on the base pad (11) through elasticity.
또, 다른 실시예에서 베이스 패드(11)는 메인 기판(131)이 실장되는 메인 기판 수용 홈(113)이 구비되지 않고, 메인 기판(131)이 베이스 패드(11)의 상부에 부착되는 형태로 형성될 수도 있다.In addition, in another embodiment, the base pad (11) may not be provided with a main substrate receiving groove (113) in which the main substrate (131) is mounted, and may be formed in a form in which the main substrate (131) is attached to the upper portion of the base pad (11).
플렉서블 기판(13)은 베이스 패드(11)의 상부 및 하부에 실장되어 사용자의 보행 동작을 통해 발생하는 압력의 크기를 측정할 수 있도록 형성된다. 플렉서블 기판(13)은 도 2에 도시되는 바와 같이 복수개의 전극 셀(13a)이 기판에 구비되도록 형성될 수 있다.A flexible substrate (13) is formed so as to be mounted on the upper and lower portions of the base pad (11) and to be able to measure the size of pressure generated by the user's walking motion. The flexible substrate (13) can be formed so that a plurality of electrode cells (13a) are provided on the substrate, as shown in Fig. 2.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 기판(13)은 상술한 메인 기판(131)과 보조 기판(133)으로 구분될 수 있다. 메인 기판(131)에는 복수개의 전극 셀(13a)이 구비되어 사용자의 보행을 통해 발생하는 압력을 측정할 수 있으며, 보조 기판(133)은 측정된 값들을 획득하여 사용자 단말기 또는 외부 서버로 측정된 값들을 전송할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a flexible substrate (13) according to one embodiment of the present invention can be divided into the main substrate (131) and the auxiliary substrate (133) described above. The main substrate (131) is provided with a plurality of electrode cells (13a) to measure pressure generated by a user's walking, and the auxiliary substrate (133) can obtain measured values and transmit the measured values to a user terminal or an external server.
메인 기판(131)은 상술한 바와 같이 베이스 패드(11)의 상부에 구비되고, 배이스 패드(11)에 구비되는 메인 기판 수용 홈(113) 내부에 일부 내포되도록 형성될 수 있다. 이를 통해 메인 기판(131)은 메인 기판(131)에 구비되는 복수의 전극 셀(13a)이 사용자의 발바닥과 접할 수 있도록 구비된다.The main substrate (131) is provided on the upper portion of the base pad (11) as described above, and may be formed so as to be partially contained within the main substrate receiving groove (113) provided in the base pad (11). Through this, the main substrate (131) is provided so that a plurality of electrode cells (13a) provided in the main substrate (131) can come into contact with the sole of the user's foot.
보조 기판(133)은 메인 기판(131)의 일 측에 구비되며, 복수의 전극 셀(13a)과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 측정된 값을 외부로 전송할 수 있도록 통신부가 구비되고, 전원 공급을 위한 전원부를 더 포함할 수 있다. 나아가, 보조 기판(133)은 메인 기판(131)으로부터 획득되는 측정 값을 처리하기 위한 제어부를 더 구비할 수도 있다. 제어부는, 복수의 전극 셀(13a)과 연결되는 회로를 이용하여 각 전극 셀(13a)에 고유 순서 인덱스를 부여할 수 있다. 또, 제어부는 메인 기판(131)으로부터 획득되는 측정된 값을 고유 순서 인덱스를 기준으로 배열하고, 이를 분석하여 어느 위치에서 어떤 값이 측정되었는지를 확인함으로써 사용자의 보행 패턴을 분석하도록 형성될 수 있다. 또, 보조 기판(133)은 도 1a에 도시된 바와 같이 메인 기판(131)과의 연결부가 접힘으로써 베이스 패드(11)의 하부에 구비되는 보조 기판 수용 홈(111)에 삽입되어 고정되도록 형성될 수 있다.The auxiliary substrate (133) is provided on one side of the main substrate (131), is formed to be electrically connected to a plurality of electrode cells (13a), is provided with a communication unit to transmit measured values to the outside, and may further include a power unit for supplying power. In addition, the auxiliary substrate (133) may further include a control unit for processing measured values obtained from the main substrate (131). The control unit may assign a unique sequence index to each electrode cell (13a) using a circuit connected to the plurality of electrode cells (13a). In addition, the control unit may be formed to analyze the user's walking pattern by arranging the measured values obtained from the main substrate (131) based on the unique sequence index and analyzing them to determine which values were measured at which locations. In addition, the auxiliary substrate (133) may be formed to be inserted and fixed into an auxiliary substrate receiving groove (111) provided at the lower part of the base pad (11) by folding the connection portion with the main substrate (131) as illustrated in FIG. 1A.
메인 기판(131)과 보조 기판(133)의 연결부는 플렉서블 기판(13)의 일부이며, 따라서 플렉서블한 재질로 형성된다. 이러한 연결부는 본 발명의 스마트 인솔(1)이 신발 안에 삽입 될 때 삽입을 방해하지 않기 위해 도 1의 베이스 패드(11)에 접촉하도록 접힐 수도 있다. 보다 바람직하게는 본 발명의 연결부는 베이스 패드(11)의 측면에 구비되는 연결부 실장홈에 삽입되도록 형성될 수 있으며, 상부로 접히는 경우에는 인솔 패드(17)의 측면에 구비되는 연결부 실장홈에 연결부가 삽입되어 스마트 인솔(1)의 신발 내부로의 삽입이 자연스럽게 수행되도록 할 수도 있다.The connecting portion of the main substrate (131) and the auxiliary substrate (133) is a part of the flexible substrate (13), and is therefore formed of a flexible material. This connecting portion may be folded to contact the base pad (11) of Fig. 1 so as not to interfere with the insertion when the smart insole (1) of the present invention is inserted into a shoe. More preferably, the connecting portion of the present invention may be formed to be inserted into a connecting portion mounting groove provided on a side of the base pad (11), and when folded upward, the connecting portion may be inserted into a connecting portion mounting groove provided on a side of the insole pad (17), so that the insertion of the smart insole (1) into the shoe may be performed naturally.
한편, 메인 기판(131)에 구비되는 복수의 전극 셀(13a)은 스마트 인솔(1)의 크기에 따라 기 설정된 개수가 메인 기판(131)에 포함될 수 있다. 이는, 스마트 인솔(1)이 사용자의 발 크기에 따라 서로 다른 크기로 제작되기 때문이다. 기 설정된 개수의 전극 셀은 N개(여기서, N은 1보다 큰 정수)의 열을 형성하도록 배열될 수 있으며, 각 열 별로 적어도 두 개의 전극 셀이 구비되도록 형성될 수 있다. 이를 통해 본 발명의 스마트 인솔(1)은 사용자의 보행 동작을 통해 획득되는 압력의 크기를 사용자 발바닥의 위치에 따라 획득하도록 하여 추후 사용자의 보행 패턴을 분석할 수 있도록 형성될 수 있다.Meanwhile, a plurality of electrode cells (13a) provided on the main board (131) may be included in a preset number in accordance with the size of the smart insole (1). This is because the smart insole (1) is manufactured in different sizes according to the size of the user's foot. The preset number of electrode cells may be arranged to form N rows (wherein N is an integer greater than 1), and may be formed so that at least two electrode cells are provided for each row. Through this, the smart insole (1) of the present invention may be formed so that the size of the pressure obtained through the user's walking motion may be obtained according to the position of the user's sole, thereby enabling the user's walking pattern to be analyzed later.
또, 전극 셀(13a)은 두 개의 전극선이 서로 기 설정된 거리를 유지하며 나선형으로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 셀(13a)은 두 개의 전극 선으로 형성될 수 있으며 각 전극 선은 특정 위치를 중심점으로 하고 그 중심점을 향하는 나선 형태로 형성될 수 있다. 이때, 전극 선은 서로 접촉하는 경우 전극 셀(13a)의 역할을 수행하기 어렵기 때문에 기 설정된 거리를 서로 유지하도록 형성될 수 있다.In addition, the electrode cell (13a) may be formed in a spiral shape with two electrode lines maintaining a preset distance from each other. As illustrated in FIG. 2, the electrode cell (13a) according to one embodiment of the present invention may be formed with two electrode lines, and each electrode line may be formed in a spiral shape with a specific location as a center point and directed toward the center point. At this time, since it is difficult for the electrode lines to perform the role of the electrode cell (13a) when they are in contact with each other, they may be formed so as to maintain a preset distance from each other.
전극 선은 양극선과 음극선으로 표현될 수 있다. 양극선과 음극선은 상술한 바와 같이 서로 접촉하는 경우 전극 셀(13a)의 역할을 수행하기 어려우며, 이를 위해 양극선과 음극선은 기 설정된 거리를 유지하며 이격되도록 형성될 수 있다.The electrode lines can be expressed as positive and negative wires. As described above, if the positive and negative wires are in contact with each other, it is difficult for them to perform the role of the electrode cell (13a). To this end, the positive and negative wires can be formed to be spaced apart while maintaining a preset distance.
압력의 크기를 획득하고 사용자의 보행 패턴을 분석하기 위해 본 발명의 메인 기판(131)에 구비되는 복수의 전극 셀(13a)은 그 위치에 따라 순서가 결정되고, 그 순서를 측정된 압력의 크기에 포함시키도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 복수의 전극 셀(13a)은 N개의 열을 형성하며, 각 열에도 복수의 전극 셀(13a)이 구비된다. 따라서, 각 전극 셀(13a)은 열번호 및 행번호가 포함될 수 있으며, 전극 셀(13a)에 압력이 가해지면, 각 전극 셀(13a)에 부여된 고유 순서 인덱스인 열번호 및 행번호를 포함하는 압력 크기 값을 생성하고, 해당 값을 보조 기판(133)으로 전달하도록 형성될 수 있다.In order to obtain the magnitude of pressure and analyze the user's walking pattern, a plurality of electrode cells (13a) provided on the main substrate (131) of the present invention may be formed so that the order is determined according to their positions and the order is included in the magnitude of the measured pressure. In one embodiment of the present invention, the plurality of electrode cells (13a) form N columns, and a plurality of electrode cells (13a) are also provided in each column. Accordingly, each electrode cell (13a) may include a column number and a row number, and when pressure is applied to the electrode cell (13a), a pressure magnitude value including the column number and the row number, which are unique order indexes assigned to each electrode cell (13a), is generated, and the value may be formed so as to be transmitted to the auxiliary substrate (133).
본 발명의 스마트 인솔(1)을 구성하는 저항 필름(15)은 플렉서블 기판(13), 보다 상세하게는 메인 기판(131)의 상부에 부착되도록 형성된다. 메인 기판(131)의 상부에 부착되는 저항 필름(15)은 사용자가 보행 동작을 통해 압력을 가하면, 메인 기판(131)에 구비되는 복수의 전극 셀(13a)과 접촉하여 전극 셀(13a)의 저항 값을 변경시키고, 이를 이용하여 전극 셀(13a)에서 압력의 크기를 측정할 수 있도록 형성된다. The resistive film (15) constituting the smart insole (1) of the present invention is formed to be attached to the upper portion of the flexible substrate (13), more specifically, the main substrate (131). The resistive film (15) attached to the upper portion of the main substrate (131) is formed to change the resistance value of the electrode cells (13a) by contacting a plurality of electrode cells (13a) provided on the main substrate (131) when a user applies pressure through a walking motion, thereby allowing the magnitude of the pressure in the electrode cells (13a) to be measured.
하나의 실시예로 설명하면, 전극 셀(13a)은 양극선과 음극선으로 구성된다. 이때, 저항 필름(15)에 압력이 작용하여 저항 필름(15)의 일부가 양극선과 음극선 사이에 접촉하게 되면, 저항 필름(15)을 통해 양극선에서 음극선으로 전류가 흐르게 된다. 전류의 흐름이 발생하면, 보조 기판(133)의 제어부에서는 저항 필름(15)으로부터 가해지는 저항 값의 변화를 이용하여 압력값을 산출할 수 있다.In one embodiment, the electrode cell (13a) is composed of a positive wire and a negative wire. At this time, when pressure is applied to the resistance film (15) and a part of the resistance film (15) comes into contact between the positive wire and the negative wire, current flows from the positive wire to the negative wire through the resistance film (15). When the flow of current occurs, the control unit of the auxiliary substrate (133) can calculate the pressure value by utilizing the change in the resistance value applied from the resistance film (15).
마지막으로, 인솔 패드(17)는 저항 필름(15)의 상부에 부착될 수 있다. 여기서 인솔 패드(17)는 도 1에 도시된 바와 같이 저항 필름(15) 및 메인 기판(131)을 보호하기 위해 하부면이 절개되거나 일정 높이의 천공이 형성되어 저항 필름(15) 및 메인 기판(131)이 삽입되도록 형성될 수 있다. 또, 인솔 패드(17)의 절개 또는 천공이 형성되지 않은 하부면에는 접착부재(도면 미도시)가 베이스 패드(11)의 상부면과 접착되어 내부에 구비되는 메인 기판(131) 및 저항 필름(15)을 보호하도록 형성될 수 있다.Finally, the insole pad (17) may be attached to the upper part of the resistance film (15). Here, the insole pad (17) may be formed so that the lower surface is cut or a hole of a certain height is formed to insert the resistance film (15) and the main substrate (131) as shown in FIG. 1 to protect the resistance film (15) and the main substrate (131). In addition, an adhesive member (not shown in the drawing) may be formed on the lower surface of the insole pad (17) where the cut or hole is not formed to protect the main substrate (131) and the resistance film (15) provided therein by being adhered to the upper surface of the base pad (11).
또, 다른 실시예에서, 인솔 패드(17)는 상술된 보조 기판(133)이 베이스 패드(11)에 삽입되지 않는 경우, 보조 기판(133)이 삽입될 수 있는 홈을 포함하여 형성될 수도 있다.In another embodiment, the insole pad (17) may be formed to include a groove into which the auxiliary substrate (133) can be inserted when the auxiliary substrate (133) described above is not inserted into the base pad (11).
본 발명의 다른 실시예에서 저항 필름(15)과 인솔 패드(17) 사이에는 절연 부재(도면 미도시)가 더 구비될 수도 있다. 본 발명에서 절연 부재는 사용자와 저항 필름(15) 사이에서 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 인체에는 항상 미세 전류가 흐르고 있으며, 이러한 미세 전류가 저항 필름(15)을 통해 전극 셀(13a)로 전달되는 경우 정확한 측정을 획득하지 못하는 문제점이 발생할 여지가 존재한다.In another embodiment of the present invention, an insulating member (not shown in the drawing) may be further provided between the resistance film (15) and the insole pad (17). In the present invention, the insulating member may be provided to prevent current from flowing between the user and the resistance film (15). In more detail, a microcurrent always flows in the human body, and if this microcurrent is transmitted to the electrode cell (13a) through the resistance film (15), there is a possibility that a problem of not being able to obtain accurate measurements may occur.
따라서, 이를 방지하기 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 절연 부재가 상술한 바와 같이 저항 필름(15)과 인솔 패드(17) 사이에 구비될 수 있다. Therefore, to prevent this, in another embodiment of the present invention, an insulating member may be provided between the resistance film (15) and the insole pad (17) as described above.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 유동층(41)이 더 구비될 수 있다. 복수의 전극 셀(13a)은 상술한 바와 같이 행/열을 맞추어 규칙적으로 배열될 수 있으며, 이러한 구조로 인해 유동층(41)을 이용하여 압력 측정을 보다 정확하게 측정할 수 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, a fluidized bed (41) may be further provided as shown in Fig. 3. A plurality of electrode cells (13a) may be arranged regularly in rows and columns as described above, and due to this structure, pressure measurement can be more accurately measured using the fluidized bed (41).
유동층(41)은 사용자의 발바닥 형태나 보행 패턴의 특이성으로 인해 발생할 수 있는 가압차를 보정해주기 위해 구비될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 유동층(41)은 기 설정된 점도 범위를 가지는 유체(415)를 내부에 구비하도록 형성되는 외피(411)와 외피의 내부를 복수의 영역으로 구분하도록 형성되는 격벽(413)을 포함하여 형성될 수 있다.The fluid layer (41) may be provided to compensate for pressure differences that may occur due to the shape of the user's sole or the uniqueness of the walking pattern. As illustrated in Fig. 3a, the fluid layer (41) may be formed to include an outer shell (411) formed to contain a fluid (415) having a preset viscosity range therein, and a partition wall (413) formed to divide the interior of the outer shell into a plurality of regions.
격벽(413)을 통해 구분되는 복수의 영역에는 유체(415)가 구비되며, 유체(415)는 격벽(413)에 형성되는 복수의 홀인 관통홀(413a)을 통해 각 영역 사이를 자유롭게 이동할 수 있다. 관통홀(413a)은 각 영역을 연결해주도록 형성되며, 두 영역을 분리하는 각 격벽(413)에는 적어도 한 개의 관통홀(413a)이 형성될 수 있다.A plurality of regions separated by a partition wall (413) are provided with a fluid (415), and the fluid (415) can freely move between each region through a plurality of through holes (413a) formed in the partition wall (413). The through holes (413a) are formed to connect each region, and at least one through hole (413a) can be formed in each partition wall (413) separating two regions.
상술한 유동층(41)이 베이스 패드(11)와 플렉서블 기판(13) 사이에 부착되는 경우, 유동층(41) 내부의 유체(415)를 이용하면 불균일하게 가해지는 압력을 플렉서블 기판(13)에서 측정할 수 있는 효과가 존재한다.When the fluid layer (41) described above is attached between the base pad (11) and the flexible substrate (13), there is an effect in which the pressure applied unevenly can be measured on the flexible substrate (13) by using the fluid (415) inside the fluid layer (41).
플렉서블 기판(13)은 상술한 메인 기판(131)일 수 있으며, 메인 기판(131)에 구비된 복수의 전극 셀(13a)은 유동층(41)의 각 영역에 1개씩 배치될 수 있다. 복수의 전극 셀(13a)은 격벽과 중첩하지 않게 복수의 영역 각각과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이를 위해 유동층(41)은 메인 기판의 복수의 전극 셀(13a) 사이에 격벽(413)이 구비되도록 형성될 수 있다. The flexible substrate (13) may be the main substrate (131) described above, and the plurality of electrode cells (13a) provided on the main substrate (131) may be arranged one by one in each region of the fluid layer (41). The plurality of electrode cells (13a) may be arranged at positions corresponding to each of the plurality of regions without overlapping with the partition walls. To this end, the fluid layer (41) may be formed such that a partition wall (413) is provided between the plurality of electrode cells (13a) of the main substrate.
플렉서블 기판(13)과 베이스 패드(11) 사이에 유동층(41)이 구비되는 경우, 유동층(41)은 사용자가 지면에 가하는 압력에 대한 보정을 유체의 이동을 통해 수행할 수 있다. When a fluid layer (41) is provided between the flexible substrate (13) and the base pad (11), the fluid layer (41) can perform compensation for the pressure applied to the ground by the user through the movement of fluid.
도 3b는 유동층(41)의 단면도로, 압력이 가해질 때 유체(415)가 이동하는 예시를 나타낸 도이다. 사용자의 발바닥 형태의 특이성에 의해 A 및 C 영역에서는 전극 셀과와 발바닥이 접촉할 수 있지만, B 영역에서는 접촉하지 않을 수 있다. 이로 인해 A 및 C 영역에 접하는 전극 셀에서는 압력이 측정되지만, B 영역에 접하는 전극 셀에서는 압력이 측정되기 어렵고, 따라서 보행 패턴의 분석을 위한 데이터를 획득하기 어렵다는 문제가 발생할 수 있다.Fig. 3b is a cross-sectional view of a fluid layer (41), showing an example of fluid (415) moving when pressure is applied. Due to the unique shape of the user's sole, the sole may come into contact with the electrode cells in areas A and C, but may not come into contact in area B. This may cause a problem in that pressure is measured in the electrode cells in contact with areas A and C, but it is difficult to measure pressure in the electrode cells in contact with area B, and thus it is difficult to obtain data for analyzing a walking pattern.
도 3c의 예시를 참고하면, 사용자가 발바닥에 힘을 가하게 되면 유동층(41) 내부의 유체(415)는 B 영역으로 이동하게 된다. 유체(415)가 격벽(413)을 통과하여 B 영역으로 이동하게 되면, 유입된 유체(415)에 의해 B 영역의 높이가 증가하게 되고, 따라서 발바닥과 B 영역에 접하는 전극 셀이 서로 접하도록 형성될 수 있다. 상술한 유동층(41)의 존재로 인하여 본 발명의 스마트 인솔(1)은, 사용자의 발바닥의 형태와 관련 없이 발바닥을 통해 가해지는 압력을 메인 기판 전체에서 측정이 가능한 효과를 가질 수 있다.Referring to the example of Fig. 3c, when a user applies force to the sole of the foot, the fluid (415) inside the fluid layer (41) moves to the B region. When the fluid (415) passes through the partition wall (413) and moves to the B region, the height of the B region increases due to the introduced fluid (415), and thus the electrode cells in contact with the sole of the foot and the B region can be formed to contact each other. Due to the presence of the fluid layer (41) described above, the smart insole (1) of the present invention can have the effect of measuring the pressure applied through the sole of the foot on the entire main substrate regardless of the shape of the user's sole.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in this specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention will be able to easily suggest other embodiments by adding, changing, deleting, or adding components within the scope of the same spirit, but this will also be considered to fall within the spirit of the present invention.
1: 스마트 인솔
11: 베이스 패 드 13: 플렉서블 기판
13a: 전극 셀 15: 저항 필름
17: 인솔 패드 41: 유동층
111 : 보조 기판 수용 홈 113: 메인 기판 수용 홈
131: 메인 기판 133: 보조 기판
411: 외피 413: 격벽
413a: 관통홀 415: 유체1: Smart Insole
11: Base pad 13: Flexible substrate
13a: Electrode cell 15: Resistance film
17: Insole pad 41: Fluid bed
111: Auxiliary board receiving groove 113: Main board receiving groove
131: Main board 133: Auxiliary board
411: Outer shell 413: Bulkhead
413a: through hole 415: fluid
Claims (6)
상기 베이스 패드의 상부에 구비되고, 복수의 전극 셀을 포함하는 메인 기판;
상기 메인 기판의 상부에 부착되고, 전기적인 저항을 갖는 저항 필름;
상기 저항 필름의 상부에 배치되는 인솔 패드; 및
상기 메인 기판과 전기적으로 연결되는 보조 기판;을 포함하고,
상기 보조 기판은,
상기 베이스 패드의 상기 수용 홈에 실장되고,
상기 메인 기판과 상기 저항 필름이 접촉되어 변화하는 저항 값을 출력하며,
상기 베이스 패드와 상기 메인 기판 사이에 구비되는 유동층;을 더 포함하고,
상기 유동층은,
일정 점도 범위를 갖는 유체로 형성되는 외피; 및
상기 외피의 내부를 복수의 영역으로 구분하도록 형성되는 격벽;을 포함하며,
상기 복수의 전극 셀 각각은 상기 격벽과 중첩하지 않되, 상기 복수의 영역 각각과 대응되는 위치에 배치되는 스마트 인솔.A base pad with a receiving groove formed on the lower surface;
A main substrate provided on the upper part of the base pad and including a plurality of electrode cells;
A resistive film attached to the upper part of the main substrate and having electrical resistance;
an insole pad placed on top of the above resistance film; and
Including an auxiliary substrate electrically connected to the main substrate;
The above auxiliary substrate is,
Mounted in the receiving groove of the above base pad,
The above main board and the above resistance film come into contact to output a changing resistance value,
Further comprising a fluidized bed provided between the base pad and the main substrate;
The above fluidized bed is,
A shell formed of a fluid having a certain viscosity range; and
A partition wall formed to divide the interior of the outer shell into a plurality of regions;
A smart insole in which each of the plurality of electrode cells does not overlap with the partition wall, but is positioned at a position corresponding to each of the plurality of regions.
상기 복수의 전극 셀은,
상기 베이스 패드의 길이 방향으로 일정 간격 이격 배치되어 N개의 열(N은 2 이상의 정수)을 형성하고, 각 열 별로 적어도 두 개의 전극 셀이 서로 직렬 연결되는 스마트 인솔.In paragraph 1,
The above plurality of electrode cells are,
A smart insole in which N columns (N is an integer greater than or equal to 2) are formed by spacing out a predetermined interval in the length direction of the base pad, and at least two electrode cells are connected in series in each column.
상기 복수의 전극 셀 각각은,
양전극과 음전극이 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치되되, 나선형으로 형성되는 스마트 인솔.In the second paragraph,
Each of the above plurality of electrode cells,
A smart insole in which positive and negative electrodes are arranged at equal intervals from each other but formed in a spiral shape.
상기 메인 기판 및 상기 보조 기판 각각은,
플렉서블(flexible)한 소자로 형성되는 스마트 인솔.In paragraph 1,
Each of the above main board and the above auxiliary board,
Smart insole formed with flexible elements.
상기 격벽은,
상기 외피를 구성하는 상기 유체가 서로 인접한 상기 복수의 영역 사이를 이동할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 관통 홀이 형성되는 스마트 인솔.In paragraph 1,
The above bulkhead,
A smart insole having at least one through hole formed inside so that the fluid forming the outer shell can move between the plurality of adjacent regions.
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20241203 Patent event code: PR07011E01D |
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| PG1701 | Publication of correction |