KR102535806B1

KR102535806B1 - Wearable sensing apparatus for gait analysis

Info

Publication number: KR102535806B1
Application number: KR1020210056042A
Authority: KR
Inventors: 안범모; 남동우
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2023-05-26
Also published as: KR20220148658A

Abstract

본 발명은, 감지 과정에서 센서 구조체가 가압되거나 미끄러지는 형상이 방지될 수 있는 웨어러블(wearable) 감지 장치로서, 끈 형상으로 형성되고 양 단에 서로 맞물리는 형상의 버클부가 형성되는 상단 고정부, 상기 상단 고정부에 관통되는 하우징, 상기 하우징의 일 측에 결합되고 상기 상단 고정부의 관통 방향과 다른 방향으로 연장되는 센서 구조체 및 상기 센서 구조체의 일 단과 결합되고 기 설정된 고정 대상에 탈착 가능하게 설치되는 클립을 포함하고, 상기 센서 구조체의 서로 다른 유연 전극 간 정전 용량 변화로서 상기 센서 구조체의 신축량을 측정하는 웨어러블 감지 장치를 개시한다.The present invention is a wearable sensing device capable of preventing a sensor structure from being pressed or slipped during a sensing process, which is formed in a string shape and has an upper fixing portion formed with a buckle portion interlocking with each other at both ends, the A housing passing through the upper fixing portion, a sensor structure coupled to one side of the housing and extending in a direction different from the penetrating direction of the upper fixing portion, and a sensor structure coupled to one end of the sensor structure and detachably installed to a predetermined fixing target Disclosed is a wearable sensing device including a clip and measuring an amount of expansion and contraction of the sensor structure as a change in capacitance between different flexible electrodes of the sensor structure.

Description

Wearable sensing apparatus {Wearable sensing apparatus for gait analysis}

본 발명은 웨어러블(wearable) 감지 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 감지 과정에서 센서 구조체가 가압되거나 미끄러지는 현상이 방지될 수 있는 웨어러블 감지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable sensing device, and more particularly, to a wearable sensing device capable of preventing a sensor structure from being pressed or slipped during a sensing process.

웨어러블(wearable) 감지 장치란, 신체에 착용될 수 있으며 특정 대상을 분석하거나 특정 물리량을 측정할 수 있는 기구를 의미한다. 웨어러블 감지 장치는 사용자의 다양한 신체 부위에 착용될 수 있다. 그 중에서, 보행 분석용 웨어러블 감지 장치는, 사용자의 다리에 착용되어 보행 과정을 분석하는 기구를 의미한다.A wearable sensing device refers to a device that can be worn on the body and can analyze a specific object or measure a specific physical quantity. A wearable sensing device may be worn on various body parts of a user. Among them, a wearable sensing device for gait analysis refers to a device worn on a user's leg to analyze a gait process.

통상의 보행 분석용 웨어러블 감지 장치는 정전 용량 센서에 의해 보행을 분석한다. 웨어러블 감지 장치는 사용자의 다리 관절에 인접하게 부착되어, 보행 과정에서 신장되거나 수축된다. 상기 과정에서, 정전 용량 센서는 웨어러블 감지 장치의 신축량에 따른 정전 용량 변화를 감지한다. 이를 토대로, 정전 용량 센서는 웨어러블 감지 장치의 신축을 감지할 수 있다.A typical wearable sensing device for gait analysis analyzes gait by means of a capacitive sensor. The wearable sensing device is attached adjacent to a leg joint of a user and is stretched or contracted during walking. In the above process, the capacitance sensor detects a change in capacitance according to the amount of stretching of the wearable sensing device. Based on this, the capacitance sensor can detect the stretching of the wearable sensing device.

그러나, 종래의 웨어러블 감지 장치는 보행 과정에서 신발에 의해 가압되거나, 사용자의 다리에 대하여 미끄러지는 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 감지 장치의 초기 길이가 축소되어 보행 분석에 오류가 발생되는 등의 문제가 야기될 수 있다. 즉, 보행 분석의 신뢰도가 저하될 가능성이 있다.However, a conventional wearable sensing device may be pressed by shoes or slip on the user's leg during walking. Accordingly, the initial length of the wearable sensing device may be reduced, causing problems such as an error in gait analysis. That is, there is a possibility that the reliability of the gait analysis is lowered.

따라서, 보행 과정에서 신발에 의해 가압되거나 사용자의 다리에 대하여 미끄러지는 현상이 방지될 수 있는 웨어러블 감지 장치의 개발이 고려될 수 있다.Therefore, it may be considered to develop a wearable sensing device capable of preventing a phenomenon of being pressed by shoes or slipping on a user's leg during walking.

한국등록특허공보 제10-2201831호는 웨어러블 보행 안전 장치를 개시한다. 구체적으로, 사용자의 하지에 부착되어 사용자의 낙상 시 낙상 감지 센서에 의해 사용자를 효과적으로 보호하는 웨어러블 보행 안전 장치를 개시한다.Korean Patent Registration No. 10-2201831 discloses a wearable walking safety device. Specifically, a wearable walking safety device that is attached to the user's lower extremity and effectively protects the user by a fall detection sensor when the user falls is disclosed.

그런데, 이러한 유형의 웨어러블 보행 안전 장치는 사용자의 하지에 부착되는 센서가 보행 과정에서 사용자의 하지에 대하여 미끄러지는 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라, 안정적인 센서 작동에 어려움이 있다.However, in this type of wearable walking safety device, a sensor attached to the user's lower extremities may slip against the user's lower extremities during walking. Accordingly, it is difficult to stably operate the sensor.

한국등록특허공보 제10-0746504호는 보행 센서가 구비된 신발을 개시한다. 구체적으로, 깔창에 구비되는 보행 센서에 가해지는 압력에 의해 보행 횟수가 계산될 수 있는 신발을 개시한다.Korean Patent Registration No. 10-0746504 discloses a shoe equipped with a gait sensor. Specifically, a shoe in which the number of steps can be counted by pressure applied to a gait sensor provided in an insole is disclosed.

그런데, 이러한 유형의 보행 센서는 신발과 일체로 형성되는 바 기존의 의복에 착용되는 데 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 보행 센서가 신축량 변화가 아닌 압력 변화에 의존하는 바, 보행 횟수 외의 특성이 측정되기 위하여 별도의 부재가 요구된다.However, since this type of gait sensor is integrally formed with shoes, it is difficult to wear it on existing clothes. In addition, since the gait sensor depends on a change in pressure rather than a change in the amount of stretching, a separate member is required to measure characteristics other than the number of steps.

한국등록특허공보 제10-2201831호 (2021.01.13.)Korean Registered Patent Publication No. 10-2201831 (2021.01.13.) 한국등록특허공보 제10-0746504호 (2007.07.31.)Korea Patent Registration No. 10-0746504 (2007.07.31.)

본 발명의 일 목적은, 보다 안정적으로 사용자의 보행을 분석할 수 있는 웨어러블(wearable) 감지 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a wearable sensing device capable of more stably analyzing a user's gait.

본 발명의 다른 일 목적은, 기존의 의복에 용이하게 착용될 수 있는 웨어러블 감지 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wearable sensing device that can be easily worn on existing clothes.

본 발명의 또 다른 일 목적은, 센서 구조체의 유연 전극의 임의 이탈이 방지될 수 있는 웨어러블 감지 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wearable sensing device capable of preventing arbitrary detachment of a flexible electrode of a sensor structure.

본 발명의 또 다른 일 목적은, 센서 구조체가 하우징에 견고하게 고정될 수 있는 웨어러블 감지 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wearable sensing device in which a sensor structure can be firmly fixed to a housing.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블(wearable) 감지 장치는, 사용자가 착용 가능한 웨어러블(wearable) 감지 장치로서, 끈 형상으로 형성되고, 양 단에 서로 맞물리는 형상의 버클부가 형성되는 상단 고정부; 상기 상단 고정부에 관통되는 하우징; 및 상기 하우징의 일 측에 결합되고, 상기 상단 고정부의 관통 방향과 다른 방향으로 연장되는 센서 구조체를 포함하되, 상기 센서 구조체는, 각각 상기 다른 방향으로 연장되고, 서로 다른 유연 전극과 결합되는 두 개의 전도성 천을 포함하고, 상기 서로 다른 유연 전극 간 정전 용량 변화로서 상기 센서 구조체의 신축량을 측정한다.In order to achieve the above object, a wearable sensing device according to an embodiment of the present invention is a wearable sensing device that can be worn by a user, and is formed in the shape of a string, and has buckle portions interlocking with each other at both ends. a top fixing part formed; a housing passing through the upper fixing part; and a sensor structure coupled to one side of the housing and extending in a direction different from the penetration direction of the upper fixing part, wherein the sensor structure extends in the different directions, respectively, and is coupled to different flexible electrodes. It includes two conductive fabrics, and the amount of expansion and contraction of the sensor structure is measured as a change in capacitance between the different flexible electrodes.

또한, 상기 센서 구조체는, 상기 두 개의 전도성 천 사이에 배치되는 유전층; 상기 전도성 천의 일 단에 부착되는 비전도성 천을 포함하고, 상기 전도성 천과 반대되는 상기 비전도성 천의 일 단은, 기 설정된 고정 대상에 탈착 가능하게 설치되는 클립과 결합될 수 있다.In addition, the sensor structure may include a dielectric layer disposed between the two conductive fabrics; It includes a non-conductive cloth attached to one end of the conductive cloth, and one end of the non-conductive cloth opposite to the conductive cloth may be combined with a clip detachably installed on a predetermined fixing target.

또한, 상기 센서 구조체의 일 단에는, 상기 하우징을 향하는 방향으로 연장되고, 연장 방향에서 그 단면적이 상기 센서 구조체의 단면적보다 크게 형성되는 하우징 장착부가 결합되고, 상기 센서 구조체를 향하는 상기 하우징의 일 측에는, 상기 하우징 장착부와 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 하우징 장착부와 맞물리며 결합되는 걸림 홈이 함몰 형성될 수 있다.In addition, a housing mounting portion extending in a direction toward the housing and having a cross-sectional area larger than that of the sensor structure in the extension direction is coupled to one end of the sensor structure, and on one side of the housing facing the sensor structure. , It is formed in a shape corresponding to the housing mounting portion, and a locking groove engaged and coupled to the housing mounting portion may be recessed.

또한, 상기 유전층의 일 단에는, 상기 하우징 장착부를 향해 연장되는 유전층 핑거가 돌출 형성되고, 상기 하우징 장착부의 일 측에는, 상기 유전층 핑거와 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 유전층 핑거와 맞물리며 결합되는 함몰부가 형성될 수 있다.In addition, at one end of the dielectric layer, a dielectric layer finger extending toward the housing mounting portion protrudes, and at one side of the housing mounting portion, a depression formed in a shape corresponding to the dielectric layer finger and engaged with the dielectric layer finger is formed. can be formed

또한, 상기 하우징 장착부는, 상기 유전층의 경도보다 높은 경도로 형성될 수 있다.Also, the housing mounting portion may be formed with a hardness higher than that of the dielectric layer.

또한, 상기 유연 전극은, 상기 하우징을 향하는 상기 전도성 천의 일 단과 결합되고, 상기 하우징 장착부에 적어도 일부가 감싸지도록 형성될 수 있다.In addition, the flexible electrode may be coupled to one end of the conductive cloth facing the housing, and at least partially wrapped around the housing mounting portion.

또한, 상기 상단 고정부는, 상기 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부를 감싸며 신축성 소재로 제작되고, 상기 클립은, 상기 사용자의 신발 또는 양말에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the upper fixing part may be made of an elastic material while wrapping at least a portion of the user's calf and ankle, and the clip may be detachably installed on the user's shoes or socks.

또한, 상기 센서 구조체가 상기 사용자의 아킬레스 건에 대응되는 위치에 장착되어, 보행 시 발목 및 발의 발등굽힘(Dorsiflexion) 또는 발바닥굽힘(Plantarflexion)에 따른 신축량을 측정할 수 있다.In addition, the sensor structure may be mounted at a position corresponding to the user's Achilles tendon, so that an amount of extension according to dorsiflexion or plantarflexion of the ankle and foot during walking may be measured.

또한, 상기 센서 구조체가 상기 사용자의 족부의 내측(medial)을 향하는 면에 장착되어, 발목의 내전(Inversion) 및 외전(Eversion)에 따른 신축량을 측정할 수 있다.In addition, the sensor structure may be mounted on a surface facing the medial side of the user's foot to measure the amount of extension according to inversion and eversion of the ankle.

또한, 상기 하우징을 향하는 상기 전도성 천의 일 단에는, 상기 하우징의 중심부를 향해 연장되는 돌출부가 형성되고, 상기 유연 전극은, 상기 돌출부의 일 측에 부착될 수 있다.In addition, a protrusion extending toward a central portion of the housing may be formed at one end of the conductive cloth facing the housing, and the flexible electrode may be attached to one side of the protrusion.

또한, 상기 센서 구조체는, 상기 유연 전극을 사이에 두고 상기 돌출부와 결합되어, 상기 유연 전극을 상기 돌출부에 밀착시키는 전극 고정 클램프를 포함할 수 있다.In addition, the sensor structure may include an electrode fixing clamp coupled to the protruding portion with the flexible electrode interposed therebetween to bring the flexible electrode into close contact with the protruding portion.

또한, 상기 하우징은, 내부 공간에 신호 처리부가 내장되고, 상기 유연 전극은, 상기 내부 공간에서 상기 신호 처리부와 전기적으로 연결되도록 결합될 수 있다.In addition, the housing may include a signal processing unit built into an internal space, and the flexible electrode may be coupled to be electrically connected to the signal processing unit in the internal space.

또한, 상기 상단 고정부는, 그 길이가 조절될 수 있다.In addition, the top fixing part, the length can be adjusted.

본 발명의 다양한 효과 중, 상술한 해결 수단을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.Among the various effects of the present invention, effects that can be obtained through the above-described solution are as follows.

먼저, 웨어러블 감지 장치가 상단 고정부 및 하단 고정부에 의해 사용자의 다리에 착용된다.First, a wearable sensing device is worn on a user's leg by means of an upper fixing part and a lower fixing part.

상단 고정부는 끈 형상으로 형성되고, 양 단에 서로 맞물리는 형상의 버클부가 형성된다. 또한, 상단 고정부는 종아리 및 발목의 적어도 일부를 감싸며 신축성 소재로 제작된다. 하단 고정부는 기 설정된 고정 대상에 탈착 가능하게 설치되는 클립이 구비된다. 구체적으로, 클립은 사용자의 신발 또는 양말에 탈착 가능하게 설치된다.The upper fixing portion is formed in a string shape, and both ends are formed with buckle portions of a shape that engages with each other. In addition, the upper fixing part surrounds at least a portion of the calf and ankle and is made of an elastic material. The lower fixing part is provided with a clip that is detachably installed to a predetermined fixing target. Specifically, the clip is detachably installed on the user's shoes or socks.

따라서, 보행 과정에서 센서 구조체가 신발에 의해 가압되거나 사용자의 다리에 대하여 미끄러지는 현상이 방지될 수 있다. 이에 따라, 센서 구조체의 초기 길이가 축소되는 문제가 해결될 수 있다. 결과적으로, 사용자의 보행이 보다 안정적으로 분석될 수 있다.Accordingly, a phenomenon in which the sensor structure is pressed by a shoe or slipped against a user's leg during walking can be prevented. Accordingly, the problem of reducing the initial length of the sensor structure can be solved. As a result, the user's gait can be analyzed more reliably.

또한, 상단 고정부가 바지 등 의복 위에 배치될 수 있고, 하단 고정부가 신발 외부에 설치될 수 있다. 즉, 상단 고정부 및 하단 고정부가 실제 의복 위에 설치될 수 있다.In addition, the upper fixing part may be disposed on clothing such as pants, and the lower fixing part may be installed outside the shoe. That is, the upper fixing part and the lower fixing part may be installed on the actual garment.

이에 따라, 웨어러블 감지 장치가 기존의 의복에 용이하게 착용될 수 있다. 더 나아가, 발목 관절의 구조와 신발로 인한 웨어러블 감지 장치의 착용 제한 문제가 해결될 수 있다.Accordingly, the wearable sensing device can be easily worn on existing clothes. Furthermore, the problem of limiting wearing of the wearable sensing device due to the structure of the ankle joint and shoes can be solved.

또한, 센서 구조체는 두 개의 전도성 천이 구비된다. 전도성 천의 일 단에는, 하우징의 중심부를 향해 연장되는 돌출부가 형성된다. 돌출부의 일 측에는 유연 전극이 부착된다. 이때, 유연 전극은 유연 전극을 사이에 두고 돌출부와 결합되는 전극 고정 클램프에 의해, 돌출부에 밀착될 수 있다.Additionally, the sensor structure is provided with two conductive fabrics. At one end of the conductive fabric, a protrusion extending toward the center of the housing is formed. A flexible electrode is attached to one side of the protrusion. At this time, the flexible electrode may be in close contact with the protruding portion by an electrode fixing clamp coupled to the protruding portion with the flexible electrode interposed therebetween.

따라서, 센서 구조체의 유연 전극의 임의 이탈이 방지될 수 있다. 즉, 유연 전극이 안정적으로 형성될 수 있다. 더 나아가, 유연 전극의 이탈에 따른 신호 수신 오류 문제가 방지될 수 있다.Thus, any detachment of the flexible electrode of the sensor structure can be prevented. That is, a flexible electrode can be stably formed. Furthermore, a signal reception error problem due to separation of the flexible electrode can be prevented.

또한, 센서 구조체의 일 단에는 하우징 장착부가 결합된다. 하우징 장착부는 유전층 핑거와 대응되는 형상의 함몰부가 형성되어, 유전층 핑거와 맞물리며 결합된다. 또한, 하우징 장착부는 유전층의 경도보다 높은 경도로 형성된다.In addition, a housing mounting portion is coupled to one end of the sensor structure. The housing mounting portion is formed with a recessed portion having a shape corresponding to the dielectric layer finger, and is engaged and coupled with the dielectric layer finger. In addition, the housing mounting portion is formed with a hardness higher than that of the dielectric layer.

하우징 장착부는 연장 방향에서 그 단면적이 센서 구조체의 단면적보다 크게 형성된다. 하우징 장착부는 하우징의 걸림 홈과 결합되어, 하우징에 대하여 고정될 수 있다.The housing mounting portion has a cross-sectional area larger than that of the sensor structure in the extension direction. The housing mounting portion may be coupled to the locking groove of the housing and fixed with respect to the housing.

따라서, 유전층을 포함한 센서 구조체가 하우징에 견고하게 고정될 수 있다. 더 나아가, 하우징 내부의 신호 처리부와 센서 구조체가 보다 안정적으로 결합될 수 있다.Thus, the sensor structure including the dielectric layer can be firmly fixed to the housing. Furthermore, the signal processing unit and the sensor structure inside the housing may be more stably coupled.

도 1은 사용자의 다리에 착용된 상태의 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블(wearable) 감지 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 감지 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 웨어러블 감지 장치에 구비되는 하우징을 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 2의 웨어러블 감지 장치의 A-A 단면을 도시하는 정단면도이다.
도 5는 도 2의 웨어러블 감지 장치에 구비되는 하단 고정부 및 센서 구조체를 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 5의 센서 구조체에 구비되는 전도성 천, 유연 전극 및 전극 고정 클램프를 도시하는 분해사시도이다.
도 7은 도 5의 센서 구조체에 구비되는 하우징 장착부, 전도성 천 및 유전층을 도시하는 분해사시도이다.
도 8은 도 2의 웨어러블 센서 장치에 구비되는 하우징의 하단 고정부 결합공 및 센서 구조체의 하우징 장착부를 도시하는 정단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 감지 장치에 의해 사용자의 보행이 분석되는 과정을 도시하는 순서도이다.1 is a schematic diagram showing a wearable sensing device according to an embodiment of the present invention in a state worn on a user's leg.
2 is a perspective view illustrating a wearable sensing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a housing included in the wearable sensing device of FIG. 2 .
FIG. 4 is a front cross-sectional view illustrating a cross section AA of the wearable sensing device of FIG. 2 .
FIG. 5 is a perspective view illustrating a lower fixing part and a sensor structure provided in the wearable sensing device of FIG. 2 .
FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a conductive cloth, a flexible electrode, and an electrode fixing clamp provided in the sensor structure of FIG. 5 .
FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a housing mounting portion, a conductive cloth, and a dielectric layer provided in the sensor structure of FIG. 5 .
FIG. 8 is a front cross-sectional view illustrating a lower fixing part coupling hole of a housing provided in the wearable sensor device of FIG. 2 and a housing mounting part of a sensor structure.
9 is a flowchart illustrating a process of analyzing a user's gait by a wearable sensing device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블(wearable) 감지 장치를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a wearable sensing device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, descriptions of some components may be omitted to clarify the characteristics of the present invention.

본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In this specification, the same reference numerals are given to the same components even in different embodiments, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical ideas disclosed in this specification are not limited by the accompanying drawings.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르기 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

이하의 설명에서 사용되는 "상측", "하측", 좌측", 우측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 도 2 및 도 3에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.The terms "upper", "lower", left", right", "front side" and "rear side" used in the following description will be understood with reference to the coordinate system shown in FIGS. 2 and 3 .

이하에서는, 도 1 내지 도 2를 참조하여 웨어러블 감지 장치(1)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the wearable sensing device 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

웨어러블 감지 장치(1)는 사용자의 다양한 신체 부위에 착용될 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)는 사용자의 다리에 착용되어, 보행을 분석한다. 웨어러블 감지 장치(1)는 사용자의 보행 외에도 다양한 특성을 분석할 수 있으며, 웨어러블 감지 장치의 착용 위치는 사용자의 다리가 아닌 신체가 될 수 있다.The wearable sensing device 1 may be worn on various body parts of the user. In one embodiment, the wearable sensing device 1 is worn on a user's leg and analyzes gait. The wearable sensing device 1 may analyze various characteristics other than the user's gait, and the wearing position of the wearable sensing device may be the user's body instead of legs.

이하에서는, 사용자의 다리에 착용된 웨어러블 감지 장치(1)를 중심으로 본 발명에 따른 웨어러블 감지 장치(1)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the wearable sensing device 1 according to the present invention will be described with a focus on the wearable sensing device 1 worn on the user's leg.

웨어러블 감지 장치(1)는 종아리 및 발목의 적어도 일부를 감싸도록 형성된다. 또한, 웨어러블 감지 장치(1)는 신발 또는 양말에 탈착 가능하게 설치된다.The wearable sensing device 1 is formed to cover at least a portion of the calf and ankle. In addition, the wearable sensing device 1 is detachably installed on shoes or socks.

사용자에 착용된 웨어러블 감지 장치(1)는 정전 용량의 변화를 통해 웨어러블 감지 장치(1)의 신축량을 측정하고, 이를 토대로 사용자의 보행을 분석한다.The wearable sensing device 1 worn by the user measures the amount of expansion and contraction of the wearable sensing device 1 through a change in capacitance, and analyzes the user's gait based on the measured amount.

일 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)는 사용자의 아킬레스 건에 대응되는 위치에 장착된다. 상기 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)는 보행 시 발목 및 발의 발등굽힘(Dorsiflexion) 또는 발바닥굽힘(Plantarflexion)에 따른 신축량을 측정한다.In one embodiment, the wearable sensing device 1 is mounted at a position corresponding to the user's Achilles tendon. In the above embodiment, the wearable sensing device 1 measures the amount of extension according to dorsiflexion or plantarflexion of the ankle and foot during walking.

다른 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)는 사용자의 족부의 내측(medial)을 향하는 면에 장착된다. 상기 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)는 발목의 내전(Inversion) 및 외전(Eversion)에 따른 신축량을 측정한다.In another embodiment, the wearable sensing device 1 is mounted on the medial side of the user's foot. In the above embodiment, the wearable sensing device 1 measures the amount of extension according to inversion and eversion of the ankle.

도시된 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)는 상단 고정부(10), 하우징(20), 신호 처리부(30), 하단 고정부(40) 및 센서 구조체(50)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the wearable sensing device 1 includes an upper fixing part 10, a housing 20, a signal processing part 30, a lower fixing part 40, and a sensor structure 50.

이하에서는, 도 2 내지 도 3을 참조하여 상단 고정부(10) 및 하우징(20)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the upper fixing part 10 and the housing 20 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .

상단 고정부(10)는 웨어러블 감지 장치(1)의 일 단을 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부에 고정시킨다.The upper fixing part 10 fixes one end of the wearable sensing device 1 to at least a part of the user's calf and ankle.

도시된 실시 예에서, 상단 고정부(10)는 스트랩(110) 및 버클부(120)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the upper fixing part 10 includes a strap 110 and a buckle part 120.

스트랩(110)은 일 방향으로 연장되는 끈 형상으로 형성된다.The strap 110 is formed in a string shape extending in one direction.

스트랩(110)은 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부를 감싸도록 배치된다. 일 실시 예에서, 스트랩(110)은 의복 위에서 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부를 감싸도록 배치된다.The strap 110 is disposed to surround at least a portion of the user's calf and ankle. In one embodiment, the strap 110 is disposed to wrap at least a portion of the user's calf and ankle on the garment.

일 실시 예에서, 스트랩(110)은 신축성 소재로 형성된다. 예를 들어, 스트랩(110)은 합성 고무 소재로 형성될 수 있다.In one embodiment, strap 110 is formed of an elastic material. For example, the strap 110 may be formed of a synthetic rubber material.

다른 실시 예에서, 스트랩(110)은 착용 대상 및 설치 위치에 따라 그 길이가 조절될 수 있다.In another embodiment, the length of the strap 110 may be adjusted according to the wearer and the installation location.

스트랩(110)의 양 단에는 버클부(120)가 결합된다.Buckle parts 120 are coupled to both ends of the strap 110 .

버클부(120)는 스트랩(110)을 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부에 고정시키고, 스트랩(110)의 임의 이탈을 방지한다.The buckle part 120 fixes the strap 110 to at least a part of the user's calf and ankle, and prevents the strap 110 from coming off.

버클부(120)는 스트랩(110)의 양 단에 배치된다. 즉, 버클부(120)는 적어도 두 개 이상의 구성 요소로 이루어진다.The buckle part 120 is disposed at both ends of the strap 110 . That is, the buckle part 120 is composed of at least two or more components.

도시된 실시 예에서, 버클부(120)는 제1 버클(121) 및 제2 버클(122)을 포함한다.In the illustrated embodiment, the buckle portion 120 includes a first buckle 121 and a second buckle 122.

제1 버클(121) 및 제2 버클(122)은 각각 스트랩(110)의 좌측 단부 및 우측 단부와 결합된다.The first buckle 121 and the second buckle 122 are coupled to the left and right ends of the strap 110, respectively.

제1 버클(121)은 요철부가 구비된다. 또한, 제2 버클(122)은 상기 요철부와 대응되는 형상의 결합공이 형성된다. 즉, 제1 버클(121) 및 제2 버클(122)은 서로 대응되는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 제1 버클(121) 및 제2 버클(122)은 서로 맞물리며 결합될 수 있다.The first buckle 121 is provided with a concave-convex portion. In addition, the second buckle 122 is formed with a coupling hole having a shape corresponding to the concave-convex portion. That is, the first buckle 121 and the second buckle 122 are formed to correspond to each other. Accordingly, the first buckle 121 and the second buckle 122 may be engaged and coupled to each other.

구체적으로, 제1 버클(121)의 요철부가 제2 버클(122)의 결합공에 삽입되면, 제1 버클(121) 및 제2 버클(122)은 서로 결합된다. 또한, 서로 결합된 제1 버클(121) 및 제2 버클(122)은 외력이 가해지지 않는 한 임의로 분리되지 않는다. 따라서, 스트랩(110)을 포함한 상단 고정부(10)가 사용자의 다리에서 임의로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.Specifically, when the uneven portion of the first buckle 121 is inserted into the coupling hole of the second buckle 122, the first buckle 121 and the second buckle 122 are coupled to each other. In addition, the first buckle 121 and the second buckle 122 coupled to each other are not arbitrarily separated unless an external force is applied. Thus, the upper fixing part 10 including the strap 110 can be prevented from being arbitrarily separated from the user's leg.

상단 고정부(10)는 하우징(20)에 관통 결합된다.The upper fixing part 10 is coupled through the housing 20 .

하우징(20)은 내부에 다양한 구성 요소가 내장될 수 있는 공간이 형성된다.The housing 20 has a space in which various components can be embedded.

하우징(20)은 만곡되며 좌우 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 형성된다.The housing 20 is formed in a column shape that is curved and extends in the left and right directions.

하우징(20)의 좌측 및 우측은 상단 고정부(10)에 관통된다. 즉, 하우징(20)은 상단 고정부(10)에 좌우 방향으로 관통된다. 구체적으로, 하우징(20)은 상단 고정부(10)의 스트랩(110)에 관통된다.The left and right sides of the housing 20 pass through the top fixing part 10 . That is, the housing 20 penetrates the top fixing part 10 in the left and right directions. Specifically, the housing 20 passes through the strap 110 of the upper fixing part 10 .

일 실시 예에서, 하우징(20)은 유연한 재질로 형성된다. 예를 들어, 하우징(20)은 연질 플라스틱으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 하우징(20)은 착용 위치에 대응되는 형상으로 변형될 수 있다.In one embodiment, the housing 20 is formed of a flexible material. For example, the housing 20 may be formed of soft plastic. Accordingly, the housing 20 may be deformed into a shape corresponding to the wearing position.

도시된 실시 예에서, 하우징(20)은 하우징 측면부(210) 및 하우징 저면부(220)로 구분될 수 있다.In the illustrated embodiment, the housing 20 may be divided into a housing side portion 210 and a housing bottom portion 220 .

하우징 측면부(210) 및 하우징 저면부(220)는 각각 하우징(20)의 좌우측 및 하측 외관을 형성한다.The housing side portion 210 and the housing bottom portion 220 form left and right and lower exteriors of the housing 20, respectively.

하우징 측면부(210)에는 상단 고정부 관통공(211)이 형성된다.An upper fixing part through hole 211 is formed in the housing side part 210 .

상단 고정부 관통공(211)은 상단 고정부(10)가 하우징(20)과 결합되는 부분이다.The upper fixing part through hole 211 is a part where the upper fixing part 10 is coupled to the housing 20 .

일 실시 예에서, 상단 고정부 관통공(211)은 하우징 측면부(210)의 중심부에 위치된다.In one embodiment, the upper fixing part through hole 211 is located in the center of the housing side part 210.

상단 고정부 관통공(211)은 상단 고정부(10)의 스트랩(110)과 대응되는 형상으로 형성된다. 예를 들어, 스트랩(110)의 좌우 방향에서의 단면적이 사각형으로 형성되는 경우, 상단 고정부 관통공(211)의 좌우 방향에서의 단면적 또한 사각형으로 형성된다.The upper fixing part through hole 211 is formed in a shape corresponding to the strap 110 of the upper fixing part 10 . For example, when the cross-sectional area of the strap 110 in the left-right direction is formed in a rectangular shape, the cross-sectional area in the left-right direction of the upper fixing part through hole 211 is also formed in a rectangular shape.

또한, 상단 고정부 관통공(211)의 단면적은 스트랩(110)의 단면적과 동일하거나 그보다 작게 형성된다.In addition, the cross-sectional area of the upper fixing part through-hole 211 is equal to or smaller than the cross-sectional area of the strap 110 .

하우징 저면부(220)에는 하단 고정부 결합공(221)이 형성된다.A bottom fixing part coupling hole 221 is formed in the housing bottom part 220 .

하단 고정부 결합공(221)은 후술하는 하단 고정부(40)가 하우징(20)에 장착되는 부분이다.The lower fixing part coupling hole 221 is a part where the lower fixing part 40, which will be described later, is mounted on the housing 20.

일 실시 예에서, 하단 고정부 결합공(221)은 하우징 저면부(220)의 중심부에 위치된다.In one embodiment, the lower fixing part coupling hole 221 is located in the center of the housing bottom part 220.

하단 고정부 결합공(221)은 상하 방향으로 관통되어 형성된다.The lower fixing part coupling hole 221 is formed to penetrate in the vertical direction.

하단 고정부 결합공(221)의 일 측에는 걸림 홈(221a)이 함몰 형성된다.At one side of the lower fixing part coupling hole 221, a locking groove 221a is recessed.

걸림 홈(221a)은 후술하는 하우징 장착부(410)가 맞물리며 결합된다. 이에 대한 상세한 설명은 하우징 장착부(410)와 함께 후술한다.The locking groove 221a is engaged and coupled to a housing mounting portion 410 to be described later. A detailed description thereof will be described later along with the housing mounting portion 410 .

하우징(20)의 내부에는 신호 처리부(30)가 내장된다.A signal processing unit 30 is built into the housing 20 .

이하에서는, 도 4를 참조하여 신호 처리부(30)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the signal processing unit 30 will be described with reference to FIG. 4 .

신호 처리부(30)는 웨어러블 감지 장치(1)의 정전 용량 변화 데이터를 수신하여 전기 신호로 변환한 뒤, 이를 외부로 출력한다.The signal processing unit 30 receives the capacitance change data of the wearable sensing device 1, converts it into an electrical signal, and outputs it to the outside.

신호 처리부(30)는 하우징(20)의 내부 공간에 위치된다. 일 실시 예에서, 신호 처리부(30)는 하우징(20)의 중심부에 위치된다.The signal processing unit 30 is located in the inner space of the housing 20 . In one embodiment, the signal processing unit 30 is located in the center of the housing 20.

신호 처리부(30)는 하우징(20)의 내부 공간보다 작은 부피로 형성된다.The signal processing unit 30 is formed with a smaller volume than the inner space of the housing 20 .

신호 처리부(30)의 일 측에는 하단 고정부(40) 및 센서 구조체(50)가 결합된다.On one side of the signal processing unit 30, the lower fixing unit 40 and the sensor structure 50 are coupled.

이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조하여 하단 고정부(40) 및 센서 구조체(50)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the lower fixing part 40 and the sensor structure 50 will be described with reference to FIGS. 5 to 8 .

하단 고정부(40)는 웨어러블 감지 장치(1)의 타 단을 사용자의 신발 또는 양말에 고정시킨다.The lower fixing part 40 fixes the other end of the wearable sensing device 1 to the user's shoes or socks.

도시된 실시 예에서, 하단 고정부(40)는 하우징 장착부(410) 및 클립(420)을 포함한다.In the illustrated embodiment, the lower fixing part 40 includes a housing mounting part 410 and a clip 420.

하우징 장착부(410)는 하우징(20)으로부터 하단 고정부(40)의 임의 이탈을 방지한다.The housing mounting part 410 prevents any separation of the lower fixing part 40 from the housing 20 .

하우징 장착부(410)는 하우징(20)을 향하는 방향으로 연장된다. 이때, 하우징 장착부(410)는 연장 방향에서의 단면적이 센서 구조체(50)의 단면적보다 크게 형성된다.The housing mounting portion 410 extends in a direction toward the housing 20 . At this time, the housing mounting portion 410 has a cross-sectional area in the extension direction larger than that of the sensor structure 50 .

하우징 장착부(410)는 하우징(20)의 걸림 홈(221a)과 대응되는 형상으로 형성된다. 걸림 홈(221a)은 하우징(20)의 하단 고정부 결합공(221)의 일 측에 함몰 형성된다. 이에 따라, 하우징 장착부(410)는 걸림 홈(221a)에 맞물리며 결합될 수 있다. 따라서, 걸림 홈(221a)에 삽입된 하우징 장착부(410)가 하우징(20)에 견고하게 고정될 수 있다.The housing mounting portion 410 is formed in a shape corresponding to the locking groove 221a of the housing 20 . The locking groove 221a is recessed on one side of the lower fixing part coupling hole 221 of the housing 20 . Accordingly, the housing mounting portion 410 may be engaged and coupled to the locking groove 221a. Thus, the housing mounting portion 410 inserted into the locking groove 221a can be firmly fixed to the housing 20 .

하단 고정부(40)는 클립(420)에 의해 사용자의 신발 또는 양말에 설치된다.The lower fixing part 40 is installed on the user's shoes or socks by the clip 420.

클립(420)은 웨어러블 감지 장치(1)의 기 설정된 고정 대상에 탈착 가능하게 설치된다. 일 실시 예에서, 클립(420)은 사용자의 신발 또는 양말에 탈착 가능하게 설치된다.The clip 420 is detachably installed on a predetermined fixing target of the wearable sensing device 1 . In one embodiment, the clip 420 is detachably installed on the user's shoes or socks.

클립(420)은 웨어러블 감지 장치(1)의 하단부에 위치된다. 이에 따라, 웨어러블 감지 장치(1)는 그 하단부가 사용자의 신발 또는 양말과 인접되도록 설치될 수 있다.The clip 420 is positioned at the lower end of the wearable sensing device 1 . Accordingly, the wearable sensing device 1 may be installed so that its lower end is adjacent to the user's shoes or socks.

일 실시 예에서, 클립(420)은 금속 재질로 형성된다.In one embodiment, the clip 420 is formed of a metal material.

도시된 실시 예에서, 클립(420)은 고리(421) 및 홀드부(422)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the clip 420 includes a ring 421 and a holding portion 422.

고리(421)는 클립(420)과 후술하는 센서 구조체(50)의 연결 매개체로서 기능한다.The ring 421 serves as a connection medium between the clip 420 and the sensor structure 50 to be described later.

고리(421)는 다각형 또는 원형의 고리(421) 형상으로 형성된다.The ring 421 is formed in a polygonal or circular ring 421 shape.

고리(421)의 일 측에는 홀드부(422)가 결합된다. 도시된 실시 예에서, 고리(421)의 하측에는 홀드부(422)가 결합된다.A holding part 422 is coupled to one side of the ring 421 . In the illustrated embodiment, the holding portion 422 is coupled to the lower side of the ring 421.

홀드부(422)는 클립(420)이 사용자의 신발 또는 양말에 직접적으로 설치되는 부분이다.The holding part 422 is a part where the clip 420 is directly installed on the user's shoes or socks.

홀드부(422)는 그 끝이 두 가닥으로 분리되어 형성된다. 상기 두 가닥은 외력에 의해 서로를 향해 가까워지거나, 서로 반대되는 방향으로 멀어지는 방향으로 운동될 수 있다.The holding part 422 is formed by separating its end into two strands. The two strands may be moved toward each other by an external force or moved away from each other in opposite directions.

상기 두 가닥 사이에는 사용자의 신발 또는 양말이 위치될 수 있다. 상기 두 가닥이 사용자의 신발 또는 양말을 사이에 두고 서로를 향해 가까워지는 방향으로 운동되면, 홀드부(422)가 사용자의 신발 또는 양말에 고정될 수 있다. 반대로, 상기 두 가닥이 서로 반대되는 방향으로 운동되면, 홀드부(422)가 사용자의 신발 또는 양말로부터 분리될 수 있다.A user's shoes or socks may be positioned between the two strands. When the two strands move toward each other with the user's shoes or socks interposed therebetween, the holding part 422 may be fixed to the user's shoes or socks. Conversely, if the two strands are moved in opposite directions, the holding part 422 may be separated from the user's shoes or socks.

홀드부(422)가 사용자의 신발 또는 양말에 고정됨에 따라, 클립(420)이 사용자의 신발 또는 양말에 고정될 수 있다. 따라서, 보행 과정에서 웨어러블 감지 장치(1)가 신발에 의해 가압되거나 사용자의 다리에 대하여 미끄러지는 현상이 방지될 수 있다.As the holder 422 is fixed to the user's shoes or socks, the clip 420 may be fixed to the user's shoes or socks. Accordingly, a phenomenon in which the wearable sensing device 1 is pressed by a shoe or slipped against a user's leg during walking can be prevented.

이에 따라, 웨어러블 감지 장치(1)의 초기 길이가 축소되는 문제 또한 해결될 수 있다. 결과적으로, 사용자의 보행이 보다 안정적으로 분석될 수 있다.Accordingly, the problem of reducing the initial length of the wearable sensing device 1 can also be solved. As a result, the user's gait can be analyzed more reliably.

또한, 웨어러블 감지 장치(1)가 상단 고정부(10) 및 하단 고정부(40)에 의해 사용자의 실제 의복 위에 설치될 수 있다. 따라서, 웨어러블 감지 장치(1)가 기존의 의복에 용이하게 착용될 수 있다. 더 나아가, 발목 관절의 구조와 신발로 인한 웨어러블 감지 장치(1)의 착용 제한 문제가 해결될 수 있다.Also, the wearable sensing device 1 may be installed on the user's actual clothes by the upper fixing part 10 and the lower fixing part 40 . Therefore, the wearable sensing device 1 can be easily worn on existing clothes. Furthermore, the problem of limiting wearing of the wearable sensing device 1 due to the structure of the ankle joint and shoes can be solved.

하우징 장착부(410)와 클립(420) 사이에는 센서 구조체(50)가 배치된다.A sensor structure 50 is disposed between the housing mounting portion 410 and the clip 420 .

센서 구조체(50)는 정전 용량 변화를 검출하여, 웨어러블 감지 장치(1)의 신축량을 측정한다.The sensor structure 50 measures the amount of expansion and contraction of the wearable sensing device 1 by detecting the capacitance change.

센서 구조체(50)의 일 측은 하우징 장착부(410)와, 타 측은 클립(420)과 결합된다. 즉, 센서 구조체(50)는 하우징 장착부(410)와 클립(420) 사이에 배치되어, 하우징 장착부(410) 및 클립(420)과 각각 결합된다. 도시된 실시 예에서, 센서 구조체(50)의 상측은 하우징 장착부(410)와, 하측은 클립(420)과 결합된다.One side of the sensor structure 50 is coupled to the housing mounting portion 410 and the other side to the clip 420 . That is, the sensor structure 50 is disposed between the housing mounting portion 410 and the clip 420, and coupled to the housing mounting portion 410 and the clip 420, respectively. In the illustrated embodiment, the upper side of the sensor structure 50 is coupled to the housing mounting portion 410 and the lower side to the clip 420 .

센서 구조체(50)는 하우징(20)의 하측에 위치된다. 또한, 센서 구조체(50)는 하우징(20) 내부의 신호 처리부(30)와 전기적으로 연결되도록 결합된다.The sensor structure 50 is located on the lower side of the housing 20 . In addition, the sensor structure 50 is coupled to be electrically connected to the signal processing unit 30 inside the housing 20 .

센서 구조체(50)는 일 방향으로 연장된다. 상기 연장 방향은 상단 고정부(10)의 관통 방향과 다른 방향이다. 도시된 실시 예에서, 상기 연장 방향은 상하 방향이다.The sensor structure 50 extends in one direction. The extension direction is different from the penetration direction of the upper fixing part 10 . In the illustrated embodiment, the extension direction is a vertical direction.

센서 구조체(50)는 사용자의 동작에 따라 신장되거나 수축될 수 있다.The sensor structure 50 may be extended or contracted according to a user's motion.

센서 구조체(50)는 정전 용량 변화를 감지하고, 이를 토대로 신축량을 측정한다.The sensor structure 50 detects the change in capacitance and measures the amount of expansion or contraction based on this.

일 실시 예에서, 센서 구조체(50)는 사용자의 아킬레스 건에 대응되는 위치에 장착된다. 상기 실시 예에서, 센서 구조체(50)는 사용자의 발목 및 발의 발등굽힘(Dorsiflexion) 또는 발바닥굽힘(Plantarflexion)에 따른 신축량을 측정한다.In one embodiment, the sensor structure 50 is mounted at a position corresponding to the user's Achilles tendon. In the above embodiment, the sensor structure 50 measures the amount of extension according to dorsiflexion or plantarflexion of the user's ankle and foot.

다른 실시 예에서, 센서 구조체(50)는 사용자의 족부의 내측(medial)을 향하는 면에 장착된다. 상기 실시 예에서, 센서 구조체(50)는 발목의 내전(Inversion) 및 외전(Eversion)에 따른 신축량을 측정한다.In another embodiment, sensor structure 50 is mounted on the medial side of a user's foot. In the above embodiment, the sensor structure 50 measures the amount of extension according to the inversion and abduction of the ankle.

도시된 실시 예에서, 센서 구조체(50)는 비전도성 천(510), 전도성 천(520), 유연 전극(530), 전극 고정 클램프(540) 및 유전층(550)을 포함한다.In the illustrated embodiment, the sensor structure 50 includes a non-conductive fabric 510, a conductive fabric 520, a flexible electrode 530, an electrode fixing clamp 540 and a dielectric layer 550.

비전도성 천(510)은 클립(420)과 센서 구조체(50)가 서로 통전되지 않도록, 클립(420)과 센서 구조체(50)를 전기적으로 절연한다.The non-conductive fabric 510 electrically insulates the clip 420 and the sensor structure 50 so that the clip 420 and the sensor structure 50 are not electrically connected to each other.

비전도성 천(510)은 클립(420)을 향하는 센서 구조체(50)의 일 단에 위치된다.Non-conductive fabric 510 is placed on one end of sensor structure 50 facing clip 420 .

비전도성 천(510)은 클립(420)과 결합된다. 일 실시 예에서, 비전도성 천(510)은 클립(420)의 고리(421)와 결합된다. 상기 실시 예에서, 비전도성 천(510)은 고리(421)의 일부를 감싸도록 배치된다. 이에 따라, 클립(420)이 센서 구조체(50)와 결합되고, 센서 구조체(50)에서 임의로 분리되지 않는다.Non-conductive fabric 510 is coupled with clip 420 . In one embodiment, the non-conductive fabric 510 is coupled with the loop 421 of the clip 420. In this embodiment, the non-conductive fabric 510 is disposed to cover a portion of the ring 421. Accordingly, the clip 420 is coupled to the sensor structure 50 and is not arbitrarily separated from the sensor structure 50 .

비전도성 천(510)은 전기 부도체 소재로 형성된다. 예를 들어, 비전도성 천(510)은 유리 섬유 소재로 형성될 수 있다.The non-conductive fabric 510 is made of an electrical non-conductive material. For example, the non-conductive fabric 510 may be formed of a glass fiber material.

클립(420)과 반대되는 비전도성 천(510)의 일 단에는 전도성 천(520)이 결합된다.A conductive cloth 520 is coupled to one end of the non-conductive cloth 510 opposite to the clip 420 .

전도성 천(520)은 센서 구조체(50)에 전기장을 발생시킨다.Conductive fabric 520 generates an electric field in sensor structure 50 .

전도성 천(520)은 판 형상으로 형성된다. 전도성 천(520)은 비전도성 천(510)으로부터 하우징 장착부(410)를 향하여 연장된다. 도시된 실시 예에서, 전도성 천(520)은 상하 방향으로 연장된다.The conductive cloth 520 is formed in a plate shape. Conductive fabric 520 extends from non-conductive fabric 510 toward housing mount 410 . In the illustrated embodiment, the conductive fabric 520 extends vertically.

전도성 천(520)의 일 측 단부는 비전도성 천(510)에 의해 감싸지도록 배치된다. 일 실시 예에서, 전도성 천(520)의 하측 단부는 그 외측면의 일부가 비전도성 천(510)에 의해 덮인다.One end of the conductive fabric 520 is disposed to be wrapped by the non-conductive fabric 510 . In one embodiment, the lower end of the conductive fabric 520 is partially covered by the non-conductive fabric 510 on its outer side.

전도성 천(520)의 타 측 단부에는 하우징 장착부(410)가 결합된다.The housing mounting portion 410 is coupled to the other end of the conductive fabric 520 .

전도성 천(520)은 복수 개 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 전도성 천(520)은 두 개 구비된다. 상기 실시 예에서, 두 개의 전도성 천(520)은 하나의 비전도성 천(510)과 결합된다. 또한, 두 개의 전도성 천(520)은 모두 클립(420)과 이격되도록 배치된다. 이는 센서 구조체(50)와 클립(420) 간 통전을 방지하기 위함이다.A plurality of conductive fabrics 520 may be provided. In the illustrated embodiment, two conductive fabrics 520 are provided. In this embodiment, two conductive fabrics 520 are combined with one non-conductive fabric 510. In addition, both of the two conductive fabrics 520 are disposed to be spaced apart from the clip 420 . This is to prevent conduction between the sensor structure 50 and the clip 420 .

전도성 천(520)은 도체 소재로 형성된다. 예를 들어, 전도성 천(520)은 탄소 등의 전도성 물질이 혼합된 섬유로 형성될 수 있다.The conductive cloth 520 is made of a conductive material. For example, the conductive cloth 520 may be formed of a fiber mixed with a conductive material such as carbon.

도시된 실시 예에서, 전도성 천(520)에는 돌출부(521)가 구비된다.In the illustrated embodiment, the conductive fabric 520 is provided with protrusions 521 .

돌출부(521)는 후술하는 유연 전극(530)의 부착 공간을 제공한다.The protrusion 521 provides an attachment space for a flexible electrode 530 to be described later.

돌출부(521)는 하우징(20)을 향하는 전도성 천(520)의 일 단에 형성된다. 돌출부(521)는 전도성 천(520)의 상기 일 단에서 하우징(20)의 중심부를 향하여 연장된다. 일 실시 예에서, 돌출부(521)는 하우징 장착부(410)의 외측면을 따라 연장된다.The protrusion 521 is formed on one end of the conductive fabric 520 facing the housing 20 . The protrusion 521 extends from the one end of the conductive fabric 520 toward the center of the housing 20 . In one embodiment, the protrusion 521 extends along the outer surface of the housing mounting portion 410 .

돌출부(521)의 일 측에는 유연 전극(530)이 부착된다.A flexible electrode 530 is attached to one side of the protrusion 521 .

유연 전극(530)은 센서 구조체(50)의 전류가 유입 또는 유출되는 부분이다.The flexible electrode 530 is a part of the sensor structure 50 through which current flows in or out.

유연 전극(530)은 하우징(20)을 향하는 전도성 천(520)의 일 단과 결합된다. 구체적으로, 유연 전극(530)은 전도성 천(520)의 돌출부(521)에 부착된다. 일 실시 예에서, 유연 전극(530)은 하우징 장착부(410)에 의해 적어도 일부가 감싸지도록 형성된다. 즉, 유연 전극(530)의 일부가 하우징 장착부(410)에 매립된다.The flexible electrode 530 is coupled with one end of the conductive cloth 520 facing the housing 20 . Specifically, the flexible electrode 530 is attached to the protrusion 521 of the conductive cloth 520 . In one embodiment, the flexible electrode 530 is formed such that at least a portion thereof is surrounded by the housing mounting portion 410 . That is, a part of the flexible electrode 530 is buried in the housing mounting portion 410 .

유연 전극(530)은 판 형상으로 형성된다. 또한, 유연 전극(530)은 하우징(20) 내부의 신호 처리부(30)를 향하여 연장된다.The flexible electrode 530 is formed in a plate shape. In addition, the flexible electrode 530 extends toward the signal processing unit 30 inside the housing 20 .

도시된 실시 예에서, 유연 전극(530)은 그 폭이 돌출부(521)의 폭보다 작게 형성된다. 반면에, 유연 전극(530)의 길이는 돌출부(521)의 길이보다 크게 형성된다.In the illustrated embodiment, the flexible electrode 530 has a width smaller than that of the protrusion 521 . On the other hand, the length of the flexible electrode 530 is greater than the length of the protruding portion 521 .

유연 전극(530)은 하우징(20)의 내부 공간에서 신호 처리부(30)와 전기적으로 연결되도록 결합된다. 이에 따라, 신호 처리부(30)와 센서 구조체(50)가 전기적으로 연결될 수 있다.The flexible electrode 530 is coupled to be electrically connected to the signal processing unit 30 in the inner space of the housing 20 . Accordingly, the signal processing unit 30 and the sensor structure 50 may be electrically connected.

유연 전극(530)은 복수 개 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 유연 전극(530)은 두 개 구비된다. 두 개의 서로 다른 유연 전극(530)은 두 개의 서로 다른 전도성 천(520)에 각각 결합된다.A plurality of flexible electrodes 530 may be provided. In the illustrated embodiment, two flexible electrodes 530 are provided. Two different flexible electrodes 530 are coupled to two different conductive fabrics 520, respectively.

센서 구조체(50)가 신축 시에는 서로 다른 유연 전극(530) 간 정전 용량이 변화되는 바, 이를 통해 센서 구조체(50)의 신축량이 측정될 수 있다.When the sensor structure 50 is stretched, the capacitance between the different flexible electrodes 530 is changed, through which the amount of stretch of the sensor structure 50 can be measured.

유연 전극(530)은 플렉시블(flexible)한 전기 전도성 소재로 형성된다.The flexible electrode 530 is formed of a flexible electrically conductive material.

전도성 천(520)과 반대되는 유연 전극(530)의 일 측에는 전극 고정 클램프(540)가 결합된다.An electrode fixing clamp 540 is coupled to one side of the flexible electrode 530 opposite to the conductive cloth 520 .

전극 고정 클램프(540)는 유연 전극(530)을 전도성 천(520)의 돌출부(521)에 밀착시키는 역할을 한다.The electrode fixing clamp 540 serves to adhere the flexible electrode 530 to the protruding portion 521 of the conductive cloth 520.

전극 고정 클램프(540)는 유연 전극(530)의 일 면과 인접하게 배치된다. 또한, 전극 고정 클램프(540)는 유연 전극(530)을 사이에 두고 전도성 천(520)의 돌출부(521)와 결합된다.The electrode fixing clamp 540 is disposed adjacent to one surface of the flexible electrode 530 . In addition, the electrode fixing clamp 540 is combined with the protrusion 521 of the conductive cloth 520 with the flexible electrode 530 interposed therebetween.

일 실시 예에서, 유연 전극(530)을 향하는 전극 고정 클램프(540)의 일 면에는 돌기가 돌출 형성된다. 상기 돌기에 의해, 유연 전극(530)과 전도성 천(520)이 보다 더 밀착될 수 있다.In one embodiment, a protrusion is formed on one side of the electrode fixing clamp 540 facing the flexible electrode 530. Due to the protrusion, the flexible electrode 530 and the conductive cloth 520 may come into closer contact.

따라서, 유연 전극(530)의 임의 이탈이 방지될 수 있다. 즉, 유연 전극(530)이 안정적으로 형성될 수 있다. 더 나아가, 유연 전극(530)의 이탈에 따른 신호 수신 오류 문제가 방지될 수 있다.Thus, any detachment of the flexible electrode 530 can be prevented. That is, the flexible electrode 530 can be stably formed. Furthermore, a signal reception error problem due to separation of the flexible electrode 530 can be prevented.

서로 다른 유연 전극(530)과 결합된 두 개의 전도성 천(520) 사이에는 유전층(550)이 위치된다.A dielectric layer 550 is positioned between two conductive fabrics 520 coupled with different flexible electrodes 530 .

유전층(550)은 유전체(dielectric substance)로 이루어진다.The dielectric layer 550 is made of a dielectric substance.

유전층(550)은 일 방향으로 연장되는 판 형상으로 형성된다. 상기 연장 방향은 전도성 천(520)의 연장 방향과 동일하다.The dielectric layer 550 is formed in a plate shape extending in one direction. The extension direction is the same as the extension direction of the conductive fabric 520 .

유전층(550)은 양 측에 서로 다른 전도성 천(520)이 결합된다. 즉, 두 개의 전도성 천(520)은 유전층(550)을 사이에 두고 적층된다.Different conductive fabrics 520 are coupled to both sides of the dielectric layer 550 . That is, the two conductive fabrics 520 are stacked with the dielectric layer 550 therebetween.

하우징(20)을 향하는 유전층(550)의 일 측에는 하우징 장착부(410)가 결합된다. 구체적으로, 유전층(550)의 유전층 핑거(551)가 하우징 장착부(410)와 결합된다.A housing mounting portion 410 is coupled to one side of the dielectric layer 550 facing the housing 20 . Specifically, the dielectric layer finger 551 of the dielectric layer 550 is coupled to the housing mounting portion 410 .

유전층 핑거(551)는 하우징(20)을 향하는 유전층(550)의 일 측에 위치된다.A dielectric layer finger 551 is located on one side of the dielectric layer 550 facing the housing 20 .

유전층 핑거(551)는 유전층(550)의 상기 일 측에서부터 하우징 장착부(410)를 향해 돌출 형성된다. 즉, 유전층 핑거(551)는 하우징 장착부(410)를 향해 연장된다.The dielectric layer finger 551 protrudes from the one side of the dielectric layer 550 toward the housing mounting portion 410 . That is, the dielectric layer finger 551 extends toward the housing mounting portion 410 .

유전층 핑거(551)는 복수 개 구비될 수 있다.A plurality of dielectric layer fingers 551 may be provided.

하우징 장착부(410)에는 유전층 핑거(551)와 대응되는 형상의 함몰부(411)가 형성된다. 이에 따라, 유전층 핑거(551)가 하우징 장착부(410)의 함몰부(411)와 맞물리며 결합될 수 있다. 상기 함몰부(411)는 유전층(550)을 향하는 하우징 장착부(410)의 일 측에 형성된다. 또한, 상기 함몰부(411)는 복수 개 구비될 수 있으나, 그 개수는 유전층 핑거(551)의 개수와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.A depression 411 having a shape corresponding to the dielectric layer finger 551 is formed in the housing mounting portion 410 . Accordingly, the dielectric layer finger 551 may engage and be coupled to the recessed portion 411 of the housing mounting portion 410 . The recessed portion 411 is formed on one side of the housing mounting portion 410 facing the dielectric layer 550 . In addition, a plurality of recesses 411 may be provided, but the number is preferably the same as the number of fingers 551 in the dielectric layer.

또한, 유전층 핑거(551)는 하우징 장착부(410)의 경도보다 낮은 경도로 형성된다. 이에 따라, 유전층(550)을 포함한 센서 구조체(50)가 하우징(20)에 견고하게 고정될 수 있다. 더 나아가, 하우징(20) 내부의 신호 처리부(30)와 센서 구조체(50)가 보다 안정적으로 결합될 수 있다.In addition, the dielectric layer finger 551 is formed with a hardness lower than that of the housing mounting portion 410 . Accordingly, the sensor structure 50 including the dielectric layer 550 may be firmly fixed to the housing 20 . Furthermore, the signal processing unit 30 inside the housing 20 and the sensor structure 50 may be more stably coupled.

이상으로, 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 감지 장치(1)의 구조 및 구성 요소에 대하여 설명하였다.In the above, the structure and components of the wearable sensing device 1 according to the embodiment of the present invention have been described.

이하에서는, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 감지 장치(1)에 의해 사용자의 보행이 분석되는 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a process of analyzing a user's gait by the wearable sensing device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 .

도시된 실시 예에서, 웨어러블 감지 장치(1)에 의해 사용자의 보행이 분석되는 과정은 사용자가 웨어러블 감지 장치(1)를 착용한 상태로 보행하는 단계(S100), 센서 구조체(50)가 신장되거나 수축되는 단계(S200), 서로 다른 유연 전극(530) 간 정전 용량이 변화되는 단계(S300), 신호 처리부(30)가 정전 용량 변화 데이터를 수신하는 단계(S400), 신호 처리부(30)가 수신 데이터를 전기 신호로 변환하는 단계(S500), 신호 처리부(30)가 상기 전기 신호를 외부로 출력하는 단계(S600) 및 외부에서 센서 구조체(50)의 신장 또는 수축을 감지하는 단계(S700)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the process of analyzing the user's gait by the wearable sensing device 1 includes the step of the user walking while wearing the wearable sensing device 1 (S100), the sensor structure 50 being stretched or Shrinking step (S200), changing capacitance between different flexible electrodes 530 (S300), signal processing unit 30 receiving capacitance change data (S400), signal processing unit 30 receiving Converting data into an electrical signal (S500), the signal processing unit 30 outputting the electrical signal to the outside (S600), and detecting the extension or contraction of the sensor structure 50 from the outside (S700). include

우선, 사용자가 웨어러블 감지 장치(1)를 착용한 상태로 보행하는 단계(S100)에 대하여 설명한다.First, a step (S100) of the user walking while wearing the wearable sensing device 1 will be described.

보행의 분석을 위하여, 웨어러블 감지 장치(1)가 사용자에 착용되어야 한다. 구체적으로, 웨어러블 감지 장치(1)가 사용자의 다리에 착용되어야 한다.For gait analysis, the wearable sensing device 1 must be worn by the user. Specifically, the wearable sensing device 1 should be worn on a user's leg.

먼저, 웨어러블 감지 장치(1)의 상단 고정부(10)가 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부에 장착된다. 상단 고정부(10)의 스트랩(110)이 사용자의 종아리 및 발목의 적어도 일부를 감싸도록 배치되고, 버클부(120)가 결합되며 상단 고정부(10)의 임의 이탈을 방지한다.First, the upper fixing part 10 of the wearable sensing device 1 is mounted on at least a part of the user's calf and ankle. The strap 110 of the upper fixing part 10 is disposed to surround at least a part of the user's calf and ankle, and the buckle part 120 is coupled to prevent any separation of the upper fixing part 10.

다음으로, 웨어러블 감지 장치(1)의 클립(420)이 사용자의 신발 또는 양말에 결합된다. 구체적으로, 클립(420)의 홀드부(422)가 사용자의 신발 또는 양말에 결합된다.Next, the clip 420 of the wearable sensing device 1 is coupled to the user's shoes or socks. Specifically, the holding portion 422 of the clip 420 is coupled to the user's shoes or socks.

웨어러블 감지 장치(1)가 사용자의 다리에 착용되면, 보행 동작이 진행된다.When the wearable sensing device 1 is worn on the user's leg, a walking motion is performed.

이후, 보행 동작에 의해 센서 구조체(50)가 신장되거나 수축되는 단계(S200)가 수행된다.Thereafter, a step (S200) of extending or contracting the sensor structure 50 by the walking motion is performed.

센서 구조체(50)는 플렉시블한 소재로 형성되는 바, 보행 과정에서 신장되거나 수축된다. 구체적으로, 센서 구조체(50)는 사용자의 발목 및 발의 발등굽힘(Dorsiflexion) 또는 발바닥굽힘(Plantarflexion), 발목의 내전(Inversion) 및 외전(Eversion)에 따라 신축될 수 있다.The sensor structure 50 is formed of a flexible material and is stretched or contracted during walking. Specifically, the sensor structure 50 may be stretched and contracted according to dorsiflexion or plantarflexion of the user's ankle and foot, inversion and eversion of the ankle.

센서 구조체(50)가 신축됨에 따라, 센서 구조체(50)의 서로 다른 유연 전극(530) 간 정전 용량이 변화되는 단계(S300)가 진행된다.As the sensor structure 50 is stretched and contracted, a step (S300) of changing the capacitance between the different flexible electrodes 530 of the sensor structure 50 proceeds.

센서 구조체(50)의 서로 다른 유연 전극(530)은, 센서 구조체(50)의 신축 정도에 따라 그 정전 용량이 변화된다. 상기 정전 용량 변화는 데이터 형태로 신호 처리부(30)로 송신된다.The capacitance of the different flexible electrodes 530 of the sensor structure 50 varies according to the extent of stretching of the sensor structure 50 . The capacitance change is transmitted to the signal processing unit 30 in the form of data.

이후, 웨어러블 감지 장치(1)는, 신호 처리부(30)가 정전 용량 변화 데이터를 수신하는 단계(S400), 신호 처리부(30)가 수신 데이터를 전기 신호로 변환하는 단계(S500) 및 신호 처리부(30)가 상기 전기 신호를 외부로 출력하는 단계(S600)를 순차적으로 거치며 센서 구조체(50)의 신축량을 계산한다.Thereafter, the wearable sensing device 1 includes a step in which the signal processing unit 30 receives capacitance change data (S400), a step in which the signal processing unit 30 converts the received data into an electrical signal (S500), and a signal processing unit ( 30) sequentially goes through the step of outputting the electrical signal to the outside (S600) and calculates the amount of expansion and contraction of the sensor structure 50.

최종적으로, 외부에서 센서 구조체(50)의 신장 또는 수축을 감지하는 단계(S700)에 도달되면, 외부에서 센서 구조체(50)의 신축량을 토대로 보행을 분석한다.Finally, when the step of detecting the extension or contraction of the sensor structure 50 from the outside (S700) is reached, the gait is analyzed based on the amount of expansion and contraction of the sensor structure 50 from the outside.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 예들의 구성에 한정되는 것이 아니다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiments.

또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.In addition, the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below.

더 나아가, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.Furthermore, the above embodiments may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made.

1: 웨어러블(wearable) 감지 장치
10: 상단 고정부
110: 스트랩
120: 버클부
121: 제1 버클
122: 제2 버클
20: 하우징
210: 하우징 측면부
211: 상단 고정부 관통공
220: 하우징 저면부
221: 하단 고정부 결합공
221a: 걸림 홈
30: 신호 처리부
40: 하단 고정부
410: 하우징 장착부
411: 함몰부
420: 클립
421: 고리
422: 홀드부
50: 센서 구조체
510: 비전도성 천
520: 전도성 천
521: 돌출부
530: 유연 전극
540: 전극 고정 클램프
550: 유전층
551: 유전층 핑거1: wearable sensing device
10: upper fixing part
110: strap
120: buckle part
121: first buckle
122: second buckle
20: housing
210: housing side part
211: top fixing through hole
220: housing bottom part
221: lower fixing hole
221a: catch groove
30: signal processing unit
40: lower fixing part
410: housing mounting part
411: depression
420: clip
421: ring
422: hold unit
50: sensor structure
510: non-conductive cloth
520: conductive cloth
521: protrusion
530: flexible electrode
540: electrode fixing clamp
550: dielectric layer
551: dielectric layer finger

Claims

As a wearable sensing device that can be worn by a user,
An upper fixing part formed in a string shape, having buckle parts interlocking with each other at both ends, and made of an elastic material to surround at least a part of the user's calf and ankle;
a housing passing through the upper fixing part; and
A sensor structure coupled to one side of the housing and extending in a direction different from the penetration direction of the upper fixing part,
The sensor structure,
two conductive fabrics each extending in the different directions and coupled to different flexible electrodes;
a dielectric layer disposed between the two conductive fabrics; and
A non-conductive cloth attached to one end of the conductive cloth and coupled with a clip detachably installed on a predetermined fixing target at an opposite end of the conductive cloth,
Measuring the amount of expansion and contraction of the sensor structure as a capacitance change between the different flexible electrodes,
The clip is
It is detachably installed on the user's shoes or socks,
which can be used during the user's walking,
wearable sensing device.

delete

According to claim 1,
At one end of the sensor structure,
A housing mounting portion extending in a direction toward the housing and having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the sensor structure in the extending direction is coupled;
On one side of the housing facing the sensor structure,
It is formed in a shape corresponding to the housing mounting portion, and a locking groove engaged with and coupled to the housing mounting portion is recessed.
wearable sensing device.

According to claim 3,
At one end of the dielectric layer,
A dielectric layer finger extending toward the housing mounting portion protrudes,
On one side of the housing mounting portion,
Formed in a shape corresponding to the dielectric layer finger, a depression portion engaged with and coupled to the dielectric layer finger is formed.
Wearable sensing device.

According to claim 3,
The housing mounting part,
Formed with a hardness higher than the hardness of the dielectric layer,
Wearable sensing device.

According to claim 3,
The flexible electrode,
Combined with one end of the conductive cloth facing the housing and formed to wrap at least a portion of the housing mounting portion,
Wearable sensing device.

delete

According to claim 1,
The sensor structure is mounted at a position corresponding to the Achilles tendon of the user to measure the amount of extension according to dorsiflexion or plantarflexion of the ankle and foot during walking,
Wearable sensing device.

According to claim 1,
The sensor structure is mounted on the medial side of the user's foot to measure the amount of extension according to the inversion and abduction of the ankle,
Wearable sensing device.

According to claim 1,
At one end of the conductive cloth facing the housing,
A protrusion extending toward the center of the housing is formed,
The flexible electrode,
Attached to one side of the protrusion,
Wearable sensing device.

According to claim 10,
The sensor structure,
An electrode fixing clamp coupled to the protrusion with the flexible electrode interposed therebetween to bring the flexible electrode into close contact with the protrusion,
Wearable sensing device.

According to claim 10,
the housing,
The signal processing unit is built into the inner space,
The flexible electrode,
coupled to be electrically connected to the signal processing unit in the inner space;
Wearable sensing device.

According to claim 1,
The upper fixing part,
whose length can be adjusted,
Wearable sensing device.