KR20180057261A - 저가형 족부압력분포 스캐너 및 이를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 족저압을 측정하는 족저압 분포 측정기(100)와, 측정된 족저압을 디스플레이할 수 있는 소프트웨어로 이루어지는 저가형 족부압력분포 스캐너에 있어서, 상기 족저압 분포 측정기(100)는 압력분포를 측정하는 압력분포 측정모듈(110)과; 상기 압력분포 측정모듈의 접촉저항을 체크하는 접점보드와; 순차적으로 A/D 변환하여 고속으로 읽어낼 수 있는 제어보드; 로 이루어지는 것으로,
본 발명은 재활의료분야 등에서 사용되는 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포에 대한 정보만 획득하며, 저비용을 사용함에 따라 구매측의 부담을 감소시키고 업체의 수요를 증가시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

저가형 족부압력분포 스캐너 및 이를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법 { Low-cost foot pressure distribution scanner, and displaying method for plantar pressure distribution data by measured through the scanner }

본 발명은 저가형 족부압력분포 스캐너 및 이를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 재활의료분야 등에서 사용되는 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포에 대한 정보만 획득하며, 저비용을 사용함에 따라 구매측의 부담을 감소시키고 업체의 수요를 증가시킬 수 있는 저가형 족부압력분포 스캐너 및 이를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 접촉압력 측정센서를 사용한 족저압 측정관련 스캐너는 다양하게 개발되어 상용화되고 있다.

상기 족저압 측정관련 스캐너는 재활환자의 기립훈련, 보행훈련, 하지재활훈련 등을 시행할 때 족부변형에 의한 자세불안정으로 재활훈련의 효율이 떨어져 Ÿ‡지, 베게 등의 부가적인 보형물을 사용하거나, 발판(Foot plate)의 각도를 조절할 수 있게 제작하고 있다.

그리고 상기 접촉압력 측정센서를 사용한 족저압 측정관련 스캐너를 통해 압력에 대한 절대값 정보를 제공하고 있다.

그리고 현재의 재활의료분야 등의 환자의 자세유지나 변형을 통해 치료하는 운동치료 분야에서는 정적 족저압을 측정하여 사용한다.

상기 정적 족저압은 신체의 무게중심과 양 발의 무게중심을 통해 기능적, 해부학적 다리길이차이, 발목의 상태에 따른 자세불안정성 등을 통해 측정하는 것이다.

상기 족저압 분포만 측정해도 충분하나, 족저압 분포만 측정하는 제품이 없어 족저압 측정기나 족저면의 접촉형상을 가상(visual)으로 측정하는 장비를 사용하고 있으며, 이러한 고가의 장비로 인해 관련 업체들의 부담으로 작용한다.

하지만, 운동치료 분야에서 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포에 대한 정보를 활용하므로 압력에 대한 절대값 정보가 전혀 필요 없다.

즉, 재활의료기기에 대한 요구(needs)가 발생하고 있으나, 과도한 비용으로 인해 제품 판매가격보다 더 큰 원가부담이 발생하여 해당 기술을 적용하지 못하고 있다.

종래기술로서 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0041903호의 족저압 측정 시스템 및 방법에는, 족저압의 신호를 검출하는, 다수의 행과 다수의 열의 센서 어레이로 이루어진 센서부를 구비하되, 센서부 위에는 매트형의 측정플레이트가 장착되어 있는 족저압 측정기; 상기 족저압 측정기로부터 수신된 족저압 신호들에서, 발바닥을 세로 중앙선으로 좌우로 양분하거나 또는 가로 중앙선으로 상하로 양분함으로써 구분된, 발바닥 섹션 내의 압력을 총 합산하여, 상기 발바닥 섹션 족저압으로서, 디스플레이부로 출력하거나 메모리에 저장하는, 분석부; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 족저압 측정 시스템이라고 기재되어 있다.

다른 종래기술로서 등록특허공고 등록번호 제10-1248293호의 신발 밑창 및 이를 이용한 족저압 측정 장치와 방법에는, 족저압 값을 측정하는 다수개의 압전 소자들이 마련된 압전 소자층; 상기 압전 소자가 측정한 족저압을 외부로 전송하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상측에 배치되며 상기 각 압전 소자에 매칭되는 영역에 제1 홀이 형성되고 상기 압전 소자가 측정한 족저압 값을 상기 제1 플레이트에 전달하는 제2 플레이트; 상기 제2 플레이트 상측에 배치되며 상기 압전 소자에 매칭되는 영역에 제2 홀이 형성되어 상기 각 압전 소자가 삽입되는 제3플레이트; 상기 제3 플레이트 및 상기 압전 소자들을 덮는 제4 플레이트; 를 포함하는 신발 밑창이라고 기재되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술에는 재활의료분야 등에서 사용되는 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포를 얻기 위해 고가의 장비들을 사용함으로써 실제 목적보다 과도한 사양의 제품을 고비용으로 사용하고 있으며, 필요없는 압력에 대한 절대값 정보를 얻게되어 재활의료 분야에 특화되지 못하는 단점이 있었다.

본 발명 저가형 족부압력분포 스캐너 및 이를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법를 통하여, 재활의료분야 등에서 사용되는 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포에 대한 정보만 획득하며, 저비용을 사용함에 따라 구매측의 부담을 감소시키고 업체의 수요를 증가시킬 수 있는 저가형 족부압력분포 스캐너 및 이를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 족저압을 측정하는 족저압 분포 측정기(100)와, 측정된 족저압을 디스플레이할 수 있는 소프트웨어로 이루어지는 저가형 족부압력분포 스캐너에 있어서, 상기 족저압 분포 측정기(100)는 압력분포를 측정하는 압력분포 측정모듈(110)과; 상기 압력분포 측정모듈의 접촉저항을 체크하는 접점보드와; 순차적으로 A/D 변환하여 고속으로 읽어낼 수 있는 제어보드; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명의 저가형 족부압력분포 스캐너를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법은 저가형 족부압력분포 스캐너의 소프트웨어가 저가형 족부압력분포 스캐너의 족저압 분포 측정기(100)를 통하여 획득된 족저압 분포 데이터를 각 셀의 위치에 맞게 매핑하는 매핑단계; 상기 매핑된 각 셀의 위치에 맞게 전자기기의 디스플레이에 압력 세기를 차별된 색상으로 나타내는 출력단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 재활의료분야 등에서 사용되는 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포에 대한 정보만 획득하며, 저비용을 사용함에 따라 구매측의 부담을 감소시키고 업체의 수요를 증가시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 족저압 분포 측정기를 신발 내부에 삽입한 실시도
도 2는 본 발명 족저압 분포 측정기를 통해 출력되는 디스플레이 실시도
도 3은 본 발명을 발목관절변형환자에게 적용하는 개념도
도 4는 본 발명의 전도성 고무 셀(cell) 개념도
도 5는 본 발명의 실리콘 커버와 결합된 전도성 고무 셀(cell)을 나타나는 사시도
도 6은 본 발명의 전도성 고무가 형성된 압력분포 측정모듈을 나타내는 도면
도 7은 본 발명 압력분포 측정모듈에서 전면의 전극 PCB(좌)와 후면의 전압변환회로(우)를 나타내는 실시도
도 8은 본 발명 제어보드 회로도
도 9는 본 발명 소프트웨어를 통해 전자기기의 디스플레이에 출력되는 실시도

본 발명은 족저압을 측정하는 족저압 분포 측정기(100)와, 측정된 족저압을 디스플레이할 수 있는 소프트웨어로 이루어지는 저가형 족부압력분포 스캐너에 있어서,

상기 족저압 분포 측정기(100)는 압력분포를 측정하는 압력분포 측정모듈(110)과; 상기 압력분포 측정모듈의 접촉저항을 체크하는 접점보드와; 순차적으로 A/D 변환하여 고속으로 읽어낼 수 있는 제어보드; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력분포 측정모듈(110)은 다수 개의 전도성 고무 셀(111-2)로 형성된 어레이 시트(111)와, 상기 어레이 시트(111)의 상면에 접합된 실리콘 패드(112)와, 상기 어레이 시트(111)의 하면에 각각의 전도성 고무 셀(111-2)과 접점을 유지하기 위해 부착된 전극 PCB(113)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 어레이 시트(111)는 단일 모듈로 제작할 수 있게 실리콘 커버(111-1)를 사용하며, 상기 실리콘 커버(111-1)의 각 전도성 고무 셀(111-2)을 삽입한 후, 몰딩하여 사출하되, 인서트 사출방식을 통해 이중사출하여 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명의 저가형 족부압력분포 스캐너를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법은 저가형 족부압력분포 스캐너의 소프트웨어가 저가형 족부압력분포 스캐너의 족저압 분포 측정기(100)를 통하여 획득된 족저압 분포 데이터를 각 셀의 위치에 맞게 매핑하는 매핑단계; 상기 매핑된 각 셀의 위치에 맞게 전자기기의 디스플레이에 압력 세기를 차별된 색상으로 나타내는 출력단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 족저압 분포 측정기를 신발 내부에 삽입한 실시도, 도 2는 본 발명 족저압 분포 측정기를 통해 출력되는 디스플레이 실시도, 도 3은 본 발명을 발목관절변형환자에게 적용하는 개념도, 도 4는 본 발명의 전도성 고무 셀(cell) 개념도, 도 5는 본 발명의 실리콘 커버와 결합된 전도성 고무 셀(cell)을 나타나는 사시도, 도 6은 본 발명의 전도성 고무가 형성된 압력분포 측정모듈을 나타내는 도면, 도 7은 본 발명 압력분포 측정모듈에서 전면의 전극 PCB(좌)와 후면의 전압변환회로(우)를 나타내는 실시도, 도 8은 본 발명 제어보드 회로도, 도 9는 본 발명 소프트웨어를 통해 전자기기의 디스플레이에 출력되는 실시도이다.

본 발명에 대해 구체적으로 기술하면, 본 발명은 족저압을 측정하는 족저압 분포 측정기(100)와, 측정된 족저압을 디스플레이할 수 있는 소프트웨어로 이루어진다.

상기 족저압 분포 측정기(100)는 압력분포를 측정하는 압력분포 측정모듈(110)과; 상기 압력분포 측정모듈의 접촉저항을 체크하는 접점보드와; 순차적으로 A/D 변환하여 고속으로 읽어낼 수 있는 제어보드; 로 이루어진다.

상기 족저압 분포 측정기는 전도성 고무의 압력팽창에 의한 저항성분 변화량을 통해 양 발의 족저압 분포를 측정할 수 있는 것으로, 종래의 스캐너에서 측정되는 절대압력 값을 측정하지 않는다.

이때, 상기 족 저압 측정은 정적 족저압 측정, 동적 족저압 측정으로 나눌 수 있다.

상기 동적 족저압 측정은 신발 내부에 삽입되는 깔창(Insole) 형태로 다수 개의 센서어레이로 구성된 모듈로 각 센서의 측정값을 외부에서 읽어서 족 저압의 분포를 측정하는 것이며, 상기 정적 족저압 측정은 족부변형, 근 골격계질환, 기타 재활훈련 등의 자세교정에 사용되기 위해 압력센서가 구비된 판(Plate)에서 측정하는 것이다.

즉, 상기 본 발명의 족저압 분포 측정기는 전도성 고무를 사용한 저비용으로 비용문제로 인해 활용할 수 없었던 분야에 활용기회를 제공하고, 맞춤형 깔창(insole) 제작에 사용되는 고비용의 족저압 측정기기를 대체할 수 있는 것이다.

상기 족저압 분포 측정기는 전도성 고무의 탄성을 활용하여 압력에 의해 변하는 단면적에 따른 저항성분의 변화량을 측정할 수 있다.

그러므로 상기 족저압 분포 측정기를 통해 측정한 데이터를 통해 디스플레이에 전체적인 압력분포를 나타낼 수 있는 것이다.

상기 압력분포 측정모듈(110)은 다수 개의 전도성 고무 셀(111-2)로 형성된 어레이 시트(111)와, 상기 어레이 시트(111)의 상면에 접합된 실리콘 패드(112)와, 상기 어레이 시트(111)의 하면에 각각의 전도성 고무 셀(111-2)과 접점을 유지하기 위해 부착된 전극 PCB(113)로 이루어지는 것이다.

그리고 상기 어레이 시트(111)는 단일 모듈로 제작할 수 있게 실리콘 커버(111-1)를 사용하며, 상기 실리콘 커버(111-1)의 각 전도성 고무 셀(111-2)을 삽입한 후, 몰딩하여 사출하되, 인서트 사출방식을 통해 이중사출하여 제작된 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 어레이 시트에 힘이 가해지고, 상기 어레이 시트는 일정한 비율로 팽창 수축하는 고무의 최적 탄성률과 저항(resistance)을 가지는 것이다.

그리고 상기 전극 PCB는 일반적인 PCB 제작공정을 활용하여 전극 PCB 형태로 제작한 것이며, 저항(Resistance) 성분을 전압으로 변환시키기 위해 전압변환회로(113)가 내장되고, PCB artwork를 통해 거버(gerber)를 생성할 수 있는 것이다.

그리고 상기 전극 PCB는 어레이 시트와 동일한 크기 및 접점의 위치를 가지도록 제작된다.

상기 접점보드는 다수 개의 압력분포 측정모듈의 접촉저항을 체크하는 것이다.

상기 제어보드는 데이터를 획득하기 위해 사용된다.

상기 제어보드를 통해 데이터 즉, 최소 350개의 압력측정 cell 들의 값을 빠른 속도로 읽어내기 위해서 vertical line과 horizontal line을 순차적으로 읽은 후, cell address를 정확하게 확인한다.

상기 제어보드는 MCU로는 32비트 고속연산이 가능한 ARM Cortex기반의 NUVOTON 사의 M0516 시리즈를 사용하여 고속의 데이터 처리능력과 A/D변환속도를 가지는 것이다.

한편, 상기 소프트웨어는 PC, 스마트폰 등의 전자기기에 설치되며, 상기 전자기기는 제어부, 저장소, 디스플레이가 구비된 것이다.

즉, 상기 전자기기에 설치된 소프트웨어는 족저압 분포 측정기(100)의 제어보드에서 획득된 데이터를 바탕으로 족저압의 전체적인 압력분포를 측정하여 전자기기의 디스플레이를 통해 측정자에게 시각적으로 보여줄 수 있는 것이다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 소프트웨어는 족저압 분포 측정기(100)를 통하여 획득된 족저압 분포 데이터를 각 셀의 위치에 맞게 매핑하고, 상기 매핑된 각 셀의 위치에 맞게 전자기기의 디스플레이에 압력 세기를 나타내는 것이다.

그리고 표준모델을 제시하여 측정값과 비교하여 출력부인 디스플레이에 표시함으로써 사용자가 자신의 보행을 표준모델과 비교하여 자신의 보행이 적절한지를 판단할 수 있다.

보행 표준모델은 성별, 나이, 행동별로 각각 또는 복합적으로 만들어진다.

상기 표준모델은 전자기기의 저장소에 미리 저장되어 있으며 제어부가 불러내어 측정값과 비교하여 표시한다.

상기 표준모델은 A, B, C로 표시된다.

이때, 상기 성별은 남자와 여자로 구분되며, 상기 나이는 10대,20대,30대 등 10년 단위로 구분되며, 상기 행동은 보행, 운동, 사무실용 등으로 구분된다.

예를 들면, 27세의 여성이 보행하는 경우에 자신의 성별, 나이, 행동을 외부 전자기기와 연결된 입력부를 통해 입력하면, 제어부는 획득된 족저압 분포 데이터를 통해 획득한 모델과, 성별은 여자, 나이는 20대, 행동은 보행인 표준모델을 선택하여 비교하여 디스플레이에 나타내는 것이다.

예를들면, 상기 전자기기의 디스플레이에 각각의 픽셀의 위치에 매칭되는 해당 압력세기에 따라 파란색, 초록색, 노란색, 주황색, 빨간색 순으로 차별된 색상이 나타나게 되는 것이다.

특히, 전체적인 압력분포에서 최소 압력세기, 최대 압력세기를 획득하여, 최소 압력세기와 최대 압력세기를 20%씩 5개의 범위로 나누고, 해당 픽셀에 매칭된 색상은 최소 압력세기에 가까운 범위부터 1번째는 파란색, 2번째는 초록색, 3번째는 노란색, 4번째는 주황색, 마지막인 5번째는 빨간색이 되는 것이다.

일반적으로 재활 의료 분야에서 사용되는 측정기는 족저면의 압력분포에 대한 정보를 활용하여 압력에 대한 절대값 정보가 필요하나, 본 발명에서는 정적 족저압 측정하여 기존제품들에서 제공하는 압력에 대한 절대값 정보가 필요가 없다.

즉, 상기 본 발명은 족저압의 절대압력 값이 필요 없는 족저압 분포정보만을 활용하는 B2B 시장 등의 족저압 사용분야에 적용가능하며, 상기 재활 의료기기의 환자 자세확인모듈에 적용하여 효과적인 재활훈련을 실시 가능할 수 있어 재활훈련을 통한 치료효과를 증대시킨다.

또한, 본 발명은 의료기기뿐만 아니라, 신발 깔창 안에 구비하는 등 다양한 분야에 이용할 수 있다.

따라서 본 발명은 재활의료분야 등에서 사용되는 정적 족저압 측정 시, 족저면의 압력분포에 대한 정보만 획득하며, 저비용을 사용함에 따라 구매측의 부담을 감소시키고 업체의 수요를 증가시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

100 : 족저압 분포 측정기
110 : 압력분포 측정모듈
111 : 어레이 시트 111-1 : 실리콘 커버 111-2 : 전도성 고무 셀
112 : 실리콘 패드
113 : 전극 PCB 113-1 : 전압변환회로

Claims (4)

1. 족저압을 측정하는 족저압 분포 측정기(100)와, 측정된 족저압을 디스플레이할 수 있는 소프트웨어로 이루어지는 저가형 족부압력분포 스캐너에 있어서,
   상기 족저압 분포 측정기(100)는 압력분포를 측정하는 압력분포 측정모듈(110)과; 상기 압력분포 측정모듈의 접촉저항을 체크하는 접점보드와; 순차적으로 A/D 변환하여 고속으로 읽어낼 수 있는 제어보드; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저가형 족부압력분포 스캐너
2. 제 1항에 있어서, 상기 압력분포 측정모듈(110)은 다수 개의 전도성 고무 셀(111-2)로 형성된 어레이 시트(111)와, 상기 어레이 시트(111)의 상면에 접합된 실리콘 패드(112)와, 상기 어레이 시트(111)의 하면에 각각의 전도성 고무 셀(111-2)과 접점을 유지하기 위해 부착된 전극 PCB(113)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저가형 족부압력분포 스캐너
3. 제 2항에 있어서, 상기 어레이 시트(111)는 단일 모듈로 제작할 수 있게 실리콘 커버(111-1)를 사용하며, 상기 실리콘 커버(111-1)의 각 전도성 고무 셀(111-2)을 삽입한 후, 몰딩하여 사출하되, 인서트 사출방식을 통해 이중사출하여 제작된 것을 특징으로 하는 저가형 족부압력분포 스캐너
4. 저가형 족부압력분포 스캐너의 소프트웨어가 저가형 족부압력분포 스캐너의 족저압 분포 측정기(100)를 통하여 획득된 족저압 분포 데이터를 각 셀의 위치에 맞게 매핑하는 매핑단계; 상기 매핑된 각 셀의 위치에 맞게 전자기기의 디스플레이에 압력 세기를 차별된 색상으로 나타내는 출력단계; 로 이루어지는 저가형 족부압력분포 스캐너를 통해 측정된 족저압 분포 데이터를 디스플레이에 출력하는 방법

Images