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모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템과 방법

  • 기술번호 : KST2015125403
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템 및 방법에 관한 것으로, 다양한 모션센서의 출력 곡선으로부터 정상인과 편마비 환자의 보행 주기를 검출하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 피험자의 몸에 부착되는 근전도 센서와 다수 개의 모션 센서로 구성되며, 피험자의 움직임 및 보행에 따라 각 센서에서 발생되는 센서의 신호를 검출하는 센서부; 상기 센서 신호를 얻기 위한 동작 전원을 각 센서로 공급하며, 각 센서와 전기적으로 연결된 다수의 시스템 연결포트를 구비하여 각 센서 신호를 시스템 연결포트를 통해 외부 시스템으로 실시간 전달하는 신호 입출력부; 상기 신호 입출력부에서 전달된 센서 신호의 전처리 및 주파수 분석과 필터링을 실시하여 발의 수직방향 움직임에 따른 수직속도곡선을 형성하고, 상기 수직속도곡선 상의 하나 이상의 특징 정점으로부터 발뒤축접지(HS)와 발가락들림(TO)을 각각 검출하여 정상인과 편마비 환자 각각의 보행주기를 검출하는 보행주기 검출부; 를 포함하는 모션센서를 이용한 보행주기 검출시스템 및 방법을 제공하여, 보행 보조 FES에 적용할 수 있게 한다 모션 센서, 보행주기 검출, 보행보조 FES
Int. CL A61B 5/11 (2006.01) A61B 5/103 (2006.01)
CPC A61B 5/112(2013.01)A61B 5/112(2013.01)A61B 5/112(2013.01)A61B 5/112(2013.01)A61B 5/112(2013.01)A61B 5/112(2013.01)
출원번호/일자 1020090029902 (2009.04.07)
출원인 연세대학교 산학협력단, (주)휴레브
등록번호/일자 10-1053491-0000 (2011.07.27)
공개번호/일자 10-2010-0111460 (2010.10.15) 문서열기
공고번호/일자 (20110808) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2009.04.09)
심사청구항수 26

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 연세대학교 산학협력단 대한민국 서울특별시 서대문구
2 (주)휴레브 대한민국 강원도 원주시 문막

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김영호 대한민국 강원 원주시 명
2 박선우 대한민국 강원도 원주시
3 손량희 대한민국 서울특별시 영등포구
4 류기홍 대한민국 강원도 원주시 문막

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 민혜정 대한민국 서울특별시 송파구 오금로 **, ***호(방이동, 잠실리시온)(스텔라국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 (주)휴레브 대한민국 강원도 원주시 문막
2 연세대학교 원주산학협력단 강원도 원주시
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2009.04.07 수리 (Accepted) 1-1-2009-0208725-18
2 보정요구서
Request for Amendment		 2009.04.08 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2009-0023690-63
3 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)		 2009.04.09 수리 (Accepted) 1-1-2009-0214223-07
4 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2009.04.09 수리 (Accepted) 1-1-2009-0214176-48
5 보정요구서
Request for Amendment		 2009.04.09 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2009-0024057-50
6 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2009.04.10 수리 (Accepted) 1-1-2009-0216546-85
7 보정요구서
Request for Amendment		 2009.04.10 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2009-0024438-42
8 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2009.04.13 수리 (Accepted) 1-1-2009-0220564-46
9 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2010.06.16 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
10 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2010.07.16 수리 (Accepted) 9-1-2010-0045462-59
11 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2010.11.10 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2010-0509049-59
12 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2011.01.10 수리 (Accepted) 1-1-2011-0016450-13
13 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.02.10 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0094008-63
14 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.02.10 수리 (Accepted) 1-1-2011-0094001-44
15 등록결정서
Decision to grant		 2011.04.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0224444-64
16 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2011.07.27 수리 (Accepted) 1-1-2011-0579809-15
17 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2011.12.15 수리 (Accepted) 4-1-2011-5252006-10
18 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2013-5062749-37
19 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.06.24 수리 (Accepted) 4-1-2013-5088566-87
20 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.07.08 수리 (Accepted) 4-1-2013-0030441-58
21 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.09.17 수리 (Accepted) 4-1-2013-5126372-18
22 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.09.25 수리 (Accepted) 4-1-2014-5114224-78
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
피험자의 몸에 부착되는 근전도 센서와 다수 개의 모션 센서로 구성되며, 피험자의 움직임 및 보행에 따라 각 센서에서 발생되는 센서의 신호를 검출하는 센서부; 상기 센서 신호를 얻기 위한 동작 전원을 각 센서로 공급하며, 각 센서와 전기적으로 연결된 다수의 시스템 연결포트를 구비하여 각 센서 신호를 시스템 연결포트를 통해 외부 시스템으로 실시간 전달하는 신호 입출력부; 상기 신호 입출력부에서 전달된 센서 신호의 전처리 및 주파수 분석과 필터링을 실시하여 발의 수직방향 움직임에 따른 수직속도곡선을 형성하고, 상기 수직속도곡선 상의 하나 이상의 특징 정점으로부터 발뒤축접지(HS)와 발가락들림(TO)을 각각 검출하여 정상인과 편마비 환자 각각의 보행주기를 검출하는 보행주기 검출부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
2 2
보행주기 측정을 위한 3차원 공간을 제공하며, 상기 3차원 공간 내에 피험자의 보행에 따른 지면 반발력 및 피험자의 움직임에 따른 영상 측정을 위한 적어도 하나의 카메라가 설치되는 보행 측정부; 상기 보행 측정부의 각 장비에서 측정되는 데이터들을 수집하여 피험자의 보행과 움직임에 대한 3차원 동작분석을 실시하고, 그 3차원 동작분석 결과 및 정상인과 편마비 환자 각각의 보행에 대한 마커의 궤적 데이터를 얻어 정상인과 편마비 환자 각각에 대한 기준 보행주기를 검출하는 3차원 동작분석 시스템부; 피험자의 몸에 부착되는 근전도 센서와 다수 개의 모션 센서로 구성되며, 피험자의 움직임 및 보행에 따라 각 센서에서 발생되는 센서의 신호를 검출하는 센서부; 상기 센서 신호를 얻기 위한 동작 전원을 각 센서로 공급하며, 각 센서와 전기적으로 연결된 다수의 시스템 연결포트를 구비하여 각 센서 신호를 시스템 연결포트를 통해 외부 시스템으로 실시간 전달하는 신호 입출력부; 상기 신호 입출력부에서 전달된 센서 신호의 전처리 및 주파수 분석과 필터링을 실시하여 발의 수직방향 움직임에 따른 수직속도곡선을 형성하고, 상기 수직속도곡선 상의 하나 이상의 특징 정점으로부터 발뒤축접지(HS)와 발가락들림(TO)을 각각 검출하여 정상인과 편마비 환자 각각의 보행주기를 검출하는 보행주기 검출부; 상기 3차원 동작분석 시스템부를 통해 검출된 정상인과 편마비 환자 각각에 대한 기준 보행주기와, 상기 보행주기 검출부를 통해 검출된 정상인과 편마비 환자 각각에 대한 보행주기의 타당성 확인 및 FES 적용 가능성 확인을 위한 유효성 검증을 실시하는 센서 검증/설정부;를 포함하고, 상기 센서부와 신호 입출력부와 보행 측정부의 각 장비 및 3차원 동작분석 시스템부는 상기 센서 검증/설정부에 의해 동기화되어 구성되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
3 3
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행주기 검출부는, 상기 센서부의 각 센서에서 검출되는 아날로그 신호를 120Hz의 샘플링률(sampling rate)로 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
4 4
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모션 센서는, 보행주기 검출을 위한 적어도 하나 이상의 기울기 센서와, 적어도 하나 이상의 자이로 센서와, 적어도 하나 이상의 가속도 센서로 조합되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
5 5
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모션 센서는, 전극 패드에 부착할 수 있도록 하드웨어 필터를 내장한 필름형 PCB로 구성하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
6 6
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 입출력부는, 각 센서의 동작 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 센서부에 구비되는 각 센서로의 전기적인 연결을 위한 하나 이상의 센서 연결포트를 제공하는 센서 연결부; 상기 센서 연결부와 내부적으로 연결되며, 상기 보행주기 검출부의 전기적인 연결을 위한 하나 이상의 시스템 연결포트를 제공하는 시스템 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
7 7
제6항에 있어서, 상기 신호 입출력부는, 상기 센서 연결포트와 각 센서를 전기적으로 연결하는 각각의 전기선을 포획하며, 각각의 전기선을 릴 방식으로 감거나 풀기 위한 릴 장치;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
8 8
제2항에 있어서, 상기 보행 측정부는, 3차원 공간의 바닥에 설치되어 피험자의 보행에 따른 지면 반발력을 측정하는 다수 개의 힘측정판; 3차원 공간 내부에서 보행하는 피험자의 몸에 부착되는 다수 개의 반사 마커; 3차원 공간의 상부에 설치되며, 상기 다수개의 반사마커에 적외선으르 조사하고, 상기 반사마커에서 반사되는 적외선을 수집하여 피험자의 움직임에 따른 적외선 영상을 측정하는 적외선 카메라; 3차원 공간 내의 피험자의 움직임 영상을 촬영하는 이동 카메라;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
9 9
제8항에 있어서, 상기 센서 검증/설정부는, 상기 적외선 카메라와 센서부의 각 센서들의 아날로그 신호를 120Hz의 샘플링률(sampling rate)로 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
10 10
제2항에 있어서, 상기 모션 센서는, 피험자의 대퇴, 무릎관절, 정강뼈, 발목관절의 가쪽복사뼈, 둘째 중족골두, 발뒤꿈치를 포함하는 다수 위치에 부착된 다수의 반사 마커와 함께 부착되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
11 11
제4항에 있어서, 상기 기울기 센서는, 정상인의 경우 우측 무릎관절 마커에서 하방 10cm 밑, 편마비 환자의 경우 환측 무릎관절 마커에서 하방 10cm 밑에 부착되고, 보행 진행 방향이 음(negative)의 방향으로 설정되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
12 12
제4항에 있어서, 상기 자이로 센서는, 정상인의 경우 우측 발뒤꿈치 마커 위, 편마비 환자의 경우 환측의 발뒤꿈치 마커 위에 부착되고, 시계방향의 회전동작이 양(positive)의 방향으로 설정되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
13 13
제4항에 있어서, 상기 가속도 센서는, 정상인의 경우 우측 기울기 센서 부착위치 밑, 편마비 환자의 경우 환측 기울기센서 부착위치 밑에 부착되고, 보행 진행방향(X축), 내측방향(Z축), 아랫방향(Y축)이 양의 방향으로 설정되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
14 14
제10항에 있어서, 상기 신호 입출력부는, 상기 센서부의 모션 센서가 부착된 쪽의 대퇴부에 부착 고정되는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출시스템
15 15
기울기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서를 포함하는 모션 센서로부터 피험자의 보행 및 움직임에 따른 센서 출력 곡선을 수집하여 보행주기를 검출하는 시스템에서의 보행주기 검출방법에 있어서, 각 모션 센서들로부터 검출되는, 정상인과 편마비 환자 각각의 보행에 대한 센서 출력신호를 주파수 분석하여 차단 주파수를 선정하고, 그 차단 주파수로 2차 저역통과필터링하여 정상인과 편마비 환자 각각의 보행주기를 검출하는 보행주기 검출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
16 16
3차원 동작분석 시스템부를 포함하고, 기울기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서를 포함하는 모션 센서로부터 피험자의 보행 및 움직임에 따른 센서 출력 곡선을 수집하여 보행주기를 검출하는 시스템에서의 보행주기 검출방법에 있어서, 3차원 동작분석 시스템부를 통해 얻은, 정상인과 편마비 환자 각각의 보행에 대한 마커의 궤적 데이터를 FVA(foot velocity algorithm)에 적용하여 정상인과 편마비 환자 각각에 대한 기준 보행주기를 검출하는 기준 보행주기 검출단계; 각 모션 센서들로부터 검출되는, 정상인과 편마비 환자 각각의 보행에 대한 출력신호를 주파수 분석하여 차단 주파수를 선정하고, 그 차단 주파수로 2차 저역통과필터링하여 정상인과 편마비 환자 각각의 보행에 대한, 센서를 이용한 보행주기를 검출하는 보행주기 검출단계; 상기 FVA에 의해 검출된 기준 보행주기와 센서를 통해 검출된 보행주기와의 시간적 차이를 구하여, 센서를 통해 검출된 보행주기값의 타당성을 확인하는 타당성 확인단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
17 17
제16항에 있어서, 상기 타당성 확인단계에서 타당성 확인된 편마비 환자의 보행에 대한, 센서를 통해 검출된 보행주기값의 적용 가능성을 확인하기 위해 유효성을 검증하는 유효성 검증단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
18 18
제15항 또는 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 기울기 센서를 통해 획득한 정상인의 보행곡선으로부터, 가장 큰 양의 정점으로 TO를 검출하고 그 다음에 발생하는 음의 정점으로 HS를 검출하여, 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
19 19
제15항 또는 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 자이로 센서를 통해 획득한 정상인의 보행곡선으로부터, 음의 정점 이후에 발생하는 첫 번째 양의 정점으로 HS를 검출하고 세 번째 양의 정점으로 TO를 검출하여, 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
20 20
제15항 또는 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 가속도 센서를 통해 획득한 정상인의 보행곡선으로부터, 전후방향의 경우 두 개의 양의 정점 중 첫 번째 양의 정점으로 HS를 검출하고 두 번째 양의 정점으로 TO를 검출하여 전후방향에 대한 기준 보행주기를 검출하며, 내외방향의 경우 가장 큰 음의 정점으로 HS를 검출하고 두 개의 양의 정점 중 두 번째 양의 정점으로 TO를 검출하여 내외방향에 대한 기준 보행주기를 검출하며, 상하방향의 경우 가장 큰 양의 정점 후에 발생하는 작은 음의 정점 중 두 번째 음의 정점으로 HS를 검출하고 가장 큰 양의 정점으로 TO를 검출하여 상하방향에 대한 기준 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
21 21
제15항 또는 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 유사한 분속수를 가진 환자들이 동일한 그룹에 속하도록 각각의 편마비 환자들을 그룹핑하여, 서로 다른 분속수를 가진 하나 이상의 제1환자군 및 제2환자군을 형성하고, 각각의 환자군에 대한 편마비 환자의 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
22 22
제21항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 기울기 센서를 통해 획득한, 임의의 환자군에 속하는 편마비 환자의 보행곡선으로부터, 음의 정점으로 HS를 검출하고 양의 정점으로 TO를 검출하여, 해당 환자군의 편마비 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
23 23
제21항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 자이로 센서를 통해 획득한, 임의의 환자군에 속하는 편마비 환자의 보행곡선으로부터, 중앙의 폭이 넓은 음의 굴곡을 중심으로 하여 그 직전에 생기는 양의 정점으로 HS를 검출하고, 그 직후에 생기는 음의 정점으로 TO를 검출하여, 해당 환자군의 편마비 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
24 24
제21항에 있어서, 상기 보행주기 검출단계는, 가속도 센서를 통해 획득한, 임의의 환자군에 속하는 편마비 환자의 보행곡선으로부터, 전후방향의 경우 양의 정점으로 HS를 검출하고 양의 정점 직전에 발생하는 가장 큰 음의 정점으로 TO를 검출하여 전후방향에 대한 해당 환자군의 편마비 보행주기를 검출하며, 내외방향의 경우 가장 큰 음의 정점 후에 발생하는 양의 정점으로 HS를 검출하고 그 양의 정점 후에 발생하는 두 번째 큰 음의 정점으로 TO를 검출하여 내외방향에 대한 해당 환자군의 편마비 보행주기를 검출하며, 상하방향의 경우 기준 전압 부근의 평평한 부분을 중심으로 그 직전에 발생하는 음의 정점으로 HS를 검출하고 그 직후에 발생하는 음의 정점으로 TO를 검출하여 상하방향에 대한 해당 환자군의 편마비 보행주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
25 25
제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타당성 확인단계는, 기준보행주기 검출단계에서 검출된 기준 보행주기와 보행주기 검출단계에서 검출된 센서를 이용한 보행주기와의 비교결과로 얻은 시간적 차이를 Bland-Altman polt 방법을 통해 그 타당성을 확인하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
26 26
제17항에 있어서, 상기 유효성 검증단계는, 센서를 통해 얻은 보행주기값의 유효성 검증을 위해, 정상인의 보행에서 얻어진 기준보행주기값과의 시간적 차이 중 가장 큰 시간적 차이를 유효오차범위로 선정하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 보행주기 검출방법
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1 교육과학기술부 연세대학교 산학협력단 지역혁신인력양성 마비환자의 근기능 및 근력 회복을 위한 무선, 맞춤형 전기자극 재활치료기기 개발
2 보건복지부 연세대학교 산학협력단 보건의료연구개발사업 연세의료기기개발촉진센터