KR101229244B1 - Rehabilitation training system with functional electrical stimulation based on steady-state visually evoked potentials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 뇌파 신호를 이용한 뇌-컴퓨터 융합기술 기반의 재활훈련 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정상태 시각유발전위(SSVEP)를 검출하여 기능적 전기자극기를 원격 제어함으로써 척수손상 환자들이 자신의 의지에 따라 능동적으로 재활훈련을 실시할 수 있도록 하는 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템은, 관절 운동 또는 근육운동을 지시하는 다수의 표적신호를 디스플레이하는 표적신호 표시부; 뇌파 계측용 전극부를 구비하여, 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때의 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부; 상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부; 상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여, 주파수 분석을 통해, 상기 다수의 표적신호 중에서 피검자가 주시하고 있는 표적신호를 판별하고, 판별된 표적신호에 따라 관절 운동 또는 근육운동을 위한 자극제어신호를 생성하는 주제어부; 관절 또는 근육에 장착된 기능적 전기자극기를 구비하여, 상기 주제어부로부터의 자극제어신호에 의해, 기능적 전기자극기를 구동하는 무선 전기자극부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a rehabilitation system based on brain-computer convergence technology using EEG signals, and more particularly, to detect spinal cord injury patients (SSVEP) and to remotely control functional electric stimulators so that patients with spinal cord injury can The present invention relates to an SSVEP-based functional electrical stimulation rehabilitation system that enables active rehabilitation.
Functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention, the target signal display unit for displaying a plurality of target signals indicating the joint movement or muscle movement; An electroencephalogram detection unit including an electroencephalogram measurement electrode unit to detect an EEG signal when the subject observes one of the plurality of target signals and amplify the detected EEG signal; An EEG signal collecting unit for converting and collecting EEG signals output from the EEG detection unit into digital signals; Receiving an EEG signal output from the EEG signal collection unit, and through the frequency analysis, to determine the target signal that the subject is watching from the plurality of target signals, according to the determined target signal for stimulation for joint or muscle movement A main controller for generating a control signal; And a wireless electric stimulator having a functional electric stimulator mounted on a joint or muscle, and driving a functional electric stimulator by a stimulus control signal from the main controller.

Description

안정상태 시각유발전위 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템{Rehabilitation training system with functional electrical stimulation based on steady-state visually evoked potentials }Rehabilitation training system with functional electrical stimulation based on steady-state visually evoked potentials}

본 발명은 뇌파 신호를 이용한 뇌-컴퓨터 융합기술(Brain Computer Interface, 이하는 'BCI'라 칭함) 기반의 재활훈련 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정상태 시각유발전위(Steady-state Visually Evoked Potentials: 이하는 'SSVEP'라 칭함)를 검출하여 기능적 전기자극기를 원격 제어함으로써 척수손상 환자들이 자신의 의지에 따라 능동적으로 재활훈련을 실시할 수 있도록 하는 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a rehabilitation system based on brain computer interface (BCI) based on EEG signals, and more particularly, to a steady-state visually evoked potential. : It refers to SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system that detects 'SSVEP') and remotely controls functional electric stimulator so that patients with spinal cord injury can actively perform rehabilitation according to their will. .

일반적으로 척수 손상(Spinal Cord Injury, SCI) 환자는 신경계의 합병증으로 경직현상이 있게 되며, 심한 경직의 경우 마비된 사지의 근육들이 자신의 의지로는 조절 불가능하게 되어 일상 생활에 많은 지장을 초래하게 되므로 자극의 제거, 적절한 자세 및 관절운동, 냉치료, 전기자극치료, 반사억제운동 등의 물리치료, 약물치료, 신경차단주사, 수술 등의 치료를 필요로 한다. 특히 물리치료를 이용한 재활치료시 관절 구축 예방을 위해 견관절 외전과 고관절 신전, 족관절 중립위를 유지하도록 적절한 자세를 취하고, 관절 운동과 근육 신장 운동 등의 재활훈련을 필요로 하며 이러한 재활훈련은 자기 의지에 의해 능동적으로 실시하는 경우 훈련 효과가 높다고 보고된 바 있다In general, patients with spinal cord injury (SCI) have stiffness due to complications of the nervous system, and in severe stiffness, the muscles of the paralyzed limbs become uncontrollable by their own will, causing a lot of problems in daily life. Therefore, it is necessary to remove stimulation, proper posture and joint movement, cold treatment, electrical stimulation treatment, reflex control exercise, physical therapy, drug treatment, nerve block injection, surgery and the like. In particular, physical rehabilitation using physical therapy requires proper posture to maintain shoulder abduction, hip extension, and ankle joint neutrality, and requires rehabilitation exercises such as joint exercise and muscle stretching exercise. Has been reported to have high training effectiveness

그러나 실제로 동작에 제한이 있는 환자들에게 있어서 이러한 재활훈련은 사지마비로 의지 전달이 어려운 환자들에게 쉽지 않은 일이 되기 때문에 대부분의 경우 물리치료사나 작업치료사들에 의해 수동적으로 이루어지게 된다.In practice, however, in patients with limited movement, rehabilitation is not easy for patients who have difficulty in delivering limbs due to quadriplegia. In most cases, it is passively performed by physiotherapists or occupational therapists.

최근에는 환자의 의도를 파악하여 능동적인 관절 운동 및 근육 운동이 가능하도록 센서 및 생체신호를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 뇌전도(Electroencephalography: 이하는 'EEG'라 칭함)를 이용하여 사람과 컴퓨터 간의 통신을 가능하게 하는 BCI는 1970년대 이후 많은 응용분야에 적용되고 있으며, 현재는 재활의학 분야에서도 활발한 연구들이 진행되고 있다.Recently, researches using sensors and bio signals have been actively conducted to understand the intentions of patients and enable active joint movement and muscle movement. Among them, BCI, which enables communication between humans and computers using electroencephalography (hereinafter referred to as 'EEG'), has been applied to many applications since the 1970s, and active research is being conducted in the field of rehabilitation medicine. have.

특히, 움직임 상상 훈련(Motion Imagery Training: MIT)은 말초신경계의 자극 또는 억제를 통해 중추신경계의 변화를 가져오는 일반적인 치료와는 다르게 특정 움직임이나 작업을 상상하는 훈련으로서 중추신경계의 능동적인 활동을 유발시킬 수 있으며, 환자의 운동 기능 향상과 대뇌 피질의 가소성에 의미있는 변화가 관찰되고 있다.In particular, motion imagery training (MIT) is a training that imagines specific movements or tasks, unlike general treatments that bring about changes in the central nervous system through stimulation or inhibition of the peripheral nervous system. Significant changes have been observed in improving the motor function and plasticity of the cerebral cortex.

그러나 이러한 움직임 상상 훈련은 환자에게 적용하기까지 훈련기간이 길고 정확도가 떨어진다는 단점이 있었다.However, this movement imagination training has a disadvantage of long training period and low accuracy until it is applied to the patient.

한편, 뇌의 후두엽(occipital Lobe)에 있는 시각피질이라 하는 시각중추에서는 눈으로 들어온 시각정보가 도착하면 사물의 위치, 모양, 운동상태를 분석하여 신경세포에 SSVEP를 발생시키게 된다. 이 SSVEP는 특정 주파수를 가진 외부의 시각적 자극에 대한 자연반응신호로서, 3.5Hz에서 75Hz의 주파수 범위를 갖는 외부의 시각적 자극에 대하여 그 시각적 자극과 같은 주파수로 뇌의 후두엽 영역에서 전기적으로 발생되는 활동전위이다. 이러한 SSVEP를 BCI 기반의 재활훈련에 이용하는 경우 시각자극에 따른 자연 반응을 이용하는 것으로 훈련 시간이 짧고 정확도가 높은 장점이 있는 것으로 알려져 있다.On the other hand, in the visual center called the visual cortex in the occipital lobe of the brain, when the visual information arrives into the eye, SSVEP is generated in the nerve cells by analyzing the position, shape, and motion state of the object. This SSVEP is a natural response signal to an external visual stimulus with a specific frequency, which is generated electrically in the occipital region of the brain at the same frequency as the visual stimulus for an external visual stimulus with a frequency range of 3.5 Hz to 75 Hz. It is a potential. When SSVEP is used for BCI-based rehabilitation training, it is known that the natural response according to visual stimulation has a short training time and high accuracy.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 시각적 자극에 의해 신경세포에서 발생되는 활동전위인 SSVEP를 이용하여 척수손상 환자들이 자신의 의지에 따라 능동적으로 재활훈련을 실시할 수 있도록 함으로써 뇌파 신호를 이용한 BCI 기반의 재활훈련의 문제점을 개선할 수 있는 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention, BCI using the EEG signal by allowing patients with spinal cord injury to actively perform rehabilitation according to their will by using SSVEP, which is an action potential generated in nerve cells by visual stimulation It is to provide a functional electric stimulation rehabilitation system based on SSVEP that can improve the problems of rehabilitation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 일 실시 형태는, 관절 운동 또는 근육운동을 지시하는 다수의 표적신호를 디스플레이하는 표적신호 표시부; 뇌파 계측용 전극부를 구비하여, 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때의 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부; 상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부; 상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여, 주파수 분석을 통해, 상기 다수의 표적신호 중에서 피검자가 주시하고 있는 표적신호를 판별하고, 판별된 표적신호에 따라 관절 운동 또는 근육운동을 위한 자극제어신호를 생성하는 주제어부; 관절 또는 근육에 장착된 기능적 전기자극기를 구비하여, 상기 주제어부로부터의 자극제어신호에 의해, 기능적 전기자극기를 구동하는 무선 전기자극부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.One embodiment of the functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention for achieving the above object, the target signal display unit for displaying a plurality of target signals indicative of joint movement or muscle movement; An electroencephalogram detection unit including an electroencephalogram measurement electrode unit to detect an EEG signal when the subject observes one of the plurality of target signals and amplify the detected EEG signal; An EEG signal collecting unit for converting and collecting EEG signals output from the EEG detection unit into digital signals; Receiving an EEG signal output from the EEG signal collection unit, and through the frequency analysis, to determine the target signal that the subject is watching from the plurality of target signals, according to the determined target signal for stimulation for joint or muscle movement A main controller for generating a control signal; And a wireless electric stimulator having a functional electric stimulator mounted on a joint or muscle, and driving a functional electric stimulator by a stimulus control signal from the main controller.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 또 다른 실시 형태는, 뇌파 계측용 전극부를 구비하여 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부, 상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부, 상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여 주파수 분석을 하는 주제어부를 포함하는 전기자극 재활훈련 시스템에 있어서, 관절 굽힘운동을 지시하는 표적신호와 관절의 폄운동을 지시하는 표적신호를 디스플레이하되, 관절 굽힘운동을 지시하는 표적신호와 관절의 폄운동을 지시하는 표적신호는 서로 다른 주파수로 깜박이도록 이루어진 표적신호 표시부를 더 구비하며, 상기 주제어부는 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때 검출된 뇌파신호의 주파수 분석을 행하여, 관절 굽힘운동을 지시하는 표적신호와 관절의 폄운동을 지시하는 표적신호 중 피검자가 주시한 표적신호를 선별하고, 선별된 표적신호에 따른 자극제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.Another embodiment of the functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention for achieving the above object is an electroencephalogram detection unit for detecting an EEG signal and amplifying the detected EEG signal having an electrode unit for measuring EEG, outputted from the EEG detection unit In the electrical stimulation rehabilitation training system including an electroencephal signal collecting unit for converting the brain wave signal to a digital signal and collecting, and a main control unit for receiving the brain wave signal output from the brain wave signal collecting unit for frequency analysis, instructing the joint bending motion The target signal and the target signal for indicating the motion of the joint to display the target signal, the target signal for indicating the joint bending motion and the target signal for indicating the motion of the joint further comprises a target signal display unit configured to blink at different frequencies, The main control unit subjects one target signal of the plurality of target signals. Frequency analysis of the detected EEG signals is performed to select a target signal watched by the subject from the target signal indicating the joint bending movement and the target movement of the joint, and the stimulus control signal according to the selected target signal. It characterized in that to generate.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 또 다른 실시 형태는, 뇌파 계측용 전극부를 구비하여 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부, 상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부, 상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여 주파수 분석을 하는 주제어부를 포함하는 전기자극 재활훈련 시스템에 있어서, 근육 수축운동을 지시하는 표적신호와 근육 이완운동을 지시하는 표적신호를 디스플레이하되, 근육 수축운동을 지시하는 표적신호와 근육 이완운동을 지시하는 표적신호는 서로 다른 주파수로 깜박이도록 이루어진 표적신호 표시부를 더 구비하며, 상기 주제어부는 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때 검출된 뇌파신호의 주파수 분석을 행하여, 근육 수축운동을 지시하는 표적신호와 근육 이완운동을 지시하는 표적신호 중 피검자가 주시한 표적신호를 선별하고, 선별된 표적신호에 따른 자극제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.Another embodiment of the functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention for achieving the above object is an electroencephalogram detection unit for detecting an EEG signal and amplifying the detected EEG signal having an electrode unit for measuring EEG, outputted from the EEG detection unit In the electrical stimulation rehabilitation training system including an electroencephal signal collecting unit for converting the brain wave signal to a digital signal and collecting, and a main control unit for receiving the brain wave signal output from the brain wave signal collecting unit for frequency analysis, instructing the muscle contraction movement And displaying a target signal and a target signal indicative of the muscle relaxation movement, wherein the target signal indicative of the muscle contraction movement and the target signal indicative of the muscle relaxation movement further include a target signal display configured to blink at different frequencies. The subject gives one target signal of the plurality of target signals. Frequency analysis of the detected EEG signals is performed to select a target signal watched by the subject from the target signal indicating the muscle contraction movement and the target signal indicating the muscle relaxation movement, and the stimulus control signal according to the selected target signal. It is characterized by generating.

상기 주제어부로부터의 자극제어신호에 의해, 관절 굽힘운동 또는 관절의 폄운동, 근육 수축운동 또는 근육 이완운동을 유도하도록 자극전류를 흘리는 기능적 전기자극기를 포함한다.And a functional electric stimulator for causing a stimulation current to be induced by the stimulus control signal from the main controller to induce a joint bending motion or a contraction motion, a muscle contraction motion, or a muscle relaxation motion of the joint.

상기 뇌파 계측용 전극부는 다수 개의 신호 전극과 기준 전극을 포함하여 이루어지되, 상기 뇌파 계측용 전극부는 국제 10-20 전극 배치법에 따라 피검자의 두피의 POZ, PO3, PO4, OZ, O1, O2에 부착하고, 기준 전극은 A1, A2에 부착된다.The electroencephalogram measurement electrode part includes a plurality of signal electrodes and a reference electrode, wherein the electroencephalogram measurement electrode part is attached to POZ, PO3, PO4, OZ, O1, O2 of the scalp of the subject according to the international 10-20 electrode placement method. The reference electrode is attached to A1 and A2.

상기 뇌파 검출부는 상기 뇌파 계측용 전극부에서 검출된 신호를 증폭하고 필터링하는 신호전처리부를 포함하며, 상기 신호전처리부는 뇌파의 잡음 제거를 위한 필터링을 위해 5~30Hz 주파수대역의 대역통과필터를 포함한다.The EEG detector includes a signal preprocessor for amplifying and filtering a signal detected by the EEG measurement electrode unit, and the signal preprocessor includes a band pass filter of a frequency band of 5 to 30 Hz for filtering to remove noise of the EEG. .

상기 주제어부는 뇌파신호수집부로부터의 데이터를 수신하여 푸리에 변환을 통한 주파수계열 파워스펙트럼을 구하고, 파워 스펙트럼 값이 상대적으로 큰 값을 표적신호의 주파수로 판별하도록 이루어진다.The main control unit receives data from the EEG signal collection unit to obtain a frequency-based power spectrum through Fourier transform, and to determine a relatively large value of the power spectrum as the frequency of the target signal.

블루투스를 이용하여 자극제어신호를 주제어부로부터 기능적 전기자극기로 무선 전송한다.Using Bluetooth, the stimulus control signal is wirelessly transmitted from the main control part to the functional electric stimulator.

상기 표적신호 표시부는 하나 이상의 시각유발전위 발생용의 표적신호를 디스플레이하는 표시 영역을 구비하며, 각각의 표시 영역에는 서로 다른 주파수로 깜박거리도록 구동되는 체스판 무늬의 시각유발전위 발생용의 표적신호를 구비하며, 상기 표적신호 표시부의 표적신호를 깜박거리도록 구동되는 상기 주파수는 3.5Hz에서 75Hz의 주파수 범위내의 주파수인 것을 특징으로 한다.The target signal display unit includes a display area for displaying at least one target signal for generating a visual potential, and each display area has a target signal for generating a chessboard patterned visual potential for driving at different frequencies. And the frequency driven to blink the target signal of the target signal display unit is a frequency within a frequency range of 3.5 Hz to 75 Hz.

본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템은 무선 전기자극부 및 표적신호 표시부의 조절을 위한 다수의 키를 구비하는 키입력부, 상기 주제어부에서 출력되는 자극 제어신호를 무선 전기자극부로 무선 전송하는 무선 송신부를 더 구비한다.The functional electric stimulation rehabilitation training system of the present invention includes a key input unit having a plurality of keys for adjusting the wireless electric stimulation unit and the target signal display unit, and a wireless transmission unit for wirelessly transmitting the stimulus control signal output from the main control unit to the wireless electric stimulation unit. It is further provided.

상기 무선 전기자극부는, 상기 무선 송신부를 통해 수신된 자극 제어신호를 상기 기능적 전기자극기에 전달하는 무선 수신부를 더 구비한다.The wireless electric stimulator further includes a wireless receiver for transmitting a stimulus control signal received through the wireless transmitter to the functional electric stimulator.

상기 기능적 전기자극기는, 전기자극용 전류의 주파수와 펄스 폭을 조절하여 자극 강도를 가변시킬 수 있는 자극강도 가변체계로 구성된다.The functional electric stimulator is composed of a stimulus intensity variable system that can change the stimulus intensity by adjusting the frequency and pulse width of the electric stimulation current.

본 발명에 의하면, 훈련 기간이 짧고 정확도가 높은 SSVEP를 이용한 BCI 기반의 기능적 전기자극을 통해 자신의 의지에 따라 능동적으로 관절 운동과 근육 운동이 가능하게 되므로, 기능적 전기자극 치료를 통한 말초신경계 훈련과 함께 뇌 반응 기반의 재활훈련으로 상지 또는 하지 기능 회복에 큰 변화를 가져올 수 있게 될 것이다.According to the present invention, since the BCI-based functional electric stimulation using SSVEP with a short training period and high accuracy enables active joint movement and muscle movement according to the will of the user, peripheral nervous system training through functional electric stimulation treatment and Together, brain response-based rehabilitation will bring about significant changes in upper limb or lower limb function.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에서 체스판 무늬로 구성된 시각유발전위 발생용 표적신호의 예시화면이다.
도 3은 본 발명에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 적용하여 후두엽에서의 뇌파 계측 상태를 예시한 참고사진이다.
도 4a는 본 발명의 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 신호전처리부에서 출력된 7Hz 동기화된 뇌파의 일예이다.
도 4b는 도 4a의 뇌파를 주파수 분석하여 파워스펙트럼을 구한 일예이다.
도 4c는 도 4a의 뇌파에 의해 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 구동하여 손목 굽힘 운동시 손목 관절각도의 측정결과의 일예이다.
도 5a는 본 발명의 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 신호전처리부에서 출력된 9Hz 동기화된 뇌파의 일예이다.
도 5b는 도 5a의 뇌파를 주파수 분석하여 파워스펙트럼을 구한 일예이다.
도 5c는 도 5a의 뇌파에 의해 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 구동하여 손목의 폄 운동시 손목 관절각도의 측정결과의 일예이다.
도 6은 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에서 표적신호의 주파수가 3~20Hz까지 순차적으로 증가시의 뇌파를 분석한 일예이다.
도 7은 국제 10-20 전극배치도이다.
1 is a block diagram of an SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary screen of the target signal generation for visual oil potential generation consisting of chessboard pattern in the SSVEP-based functional electrical stimulation rehabilitation system according to the present invention.
Figure 3 is a reference picture illustrating the EEG measurement state in the occipital lobe by applying a functional electric stimulation rehabilitation training system based on SSVEP according to the present invention.
Figure 4a is an example of 7Hz synchronized brain waves output from the signal preprocessor of the SSVEP-based functional electrical stimulation rehabilitation system of the present invention.
Figure 4b is an example of obtaining the power spectrum by frequency analysis of the brain waves of Figure 4a.
Figure 4c is an example of the measurement results of the wrist joint angle during wrist bending exercise by driving the functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention by the brain wave of Figure 4a.
Figure 5a is an example of the 9Hz synchronized brain waves output from the signal preprocessor of the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention.
FIG. 5B is an example of obtaining power spectrum by frequency analysis of the EEG of FIG. 5A.
Figure 5c is an example of the measurement results of the wrist joint angle during wrist movement of the wrist by driving the functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention by the brain waves of Figure 5a.
Figure 6 is an example of analyzing the EEG when the frequency of the target signal sequentially increased to 3 ~ 20Hz in the functional electric stimulation rehabilitation training system of the present invention.
7 is an international 10-20 electrode arrangement diagram.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to describe its invention in the best possible way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, since the embodiments shown in the specification and the configuration shown in the drawings is only one of the most preferred embodiment of the present invention, it is understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of the present application shall.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에서 체스판 무늬로 구성된 시각유발전위 발생용 표적신호의 예시화면이고, 도 3은 본 발명에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에서 후두엽에서의 뇌파 계측을 위해 전극을 부착한 상태를 예시한 참고사진으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 형태는 뇌파 검출부(10), 뇌파신호수집부(20), 주제어부(31), 무선송신부(32), 무선수신부(33), 기능적 전기자극기(34), 를 포함하여 구성되며, 다른 실시 형태로는 표적신호 표시부(40), 키입력부(50)를 더 포함하여 구성된다.1 is a block diagram of an SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a visual oil power generation consisting of a chessboard pattern in the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system according to the present invention 3 is an exemplary screen of a target signal for generation, and FIG. 3 is a reference picture illustrating a state in which an electrode is attached for EEG measurement in the occipital lobe in an SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation training system according to the present invention. As described above, one embodiment of the present invention includes an EEG detecting unit 10, an EEG signal collecting unit 20, a main control unit 31, a wireless transmitting unit 32, a wireless receiving unit 33, a functional electric stimulator 34, and the like. In another embodiment, the target signal display unit 40 and the key input unit 50 are further included.

뇌파 검출부(10)는 두피 및 피질에 부착 가능한 다수 개의 뇌파 계측용 전극부(미도시) 및 신호전처리부(미도시)로 이루어진다. The EEG detecting unit 10 includes a plurality of EEG measurement electrodes (not shown) and a signal preprocessor (not shown) that can be attached to the scalp and the cortex.

뇌파 계측용 전극부는 다수 개의 신호 전극과 기준 전극을 포함한다. 뇌파 계측용 전극은 접시전극 또는 일회용 접착전극 등을 사용할 수 있으며, 뇌파 계측용 전극은 도 7에 예시된 바와 같이 국제 10-20 전극 배치법에 따라 피검자의 두피의 POZ, PO3, PO4, OZ, O1, O2에 부착하고, 기준 전극은 A1, A2(양쪽 귀볼 또는 귀밑)에 부착한다. 즉, 이들 전극은 도 3에 예시된 바와 같이 후두엽에 부착되며 신경계에서 뇌신경 사이에 신호가 전달될 때 발생되는 전기의 흐름을 측정하여 뇌파를 검출한다.The electrode unit for measuring EEG includes a plurality of signal electrodes and a reference electrode. Electroencephalogram measurement electrode may be a dish electrode or a disposable adhesive electrode, etc., the electroencephalogram measurement electrode is POZ, PO3, PO4, OZ, O1 of the scalp of the subject according to the international 10-20 electrode placement method as illustrated in FIG. , O2, and the reference electrode to A1, A2 (both ear or under ear). That is, these electrodes are attached to the occipital lobe as illustrated in FIG. 3 and detect the EEG by measuring the flow of electricity generated when a signal is transmitted between the cranial nerves in the nervous system.

신호전처리부는 뇌파 계측용 전극부에서 검출된 신호를 증폭하고 필터링한다. 뇌파의 잡음 제거를 위한 필터링을 위해 5~30Hz 주파수대역의 대역통과필터를 사용할 수 있다. 신호전처리부는 시판되는 EEG 증폭모듈을 사용할 수 있다. 예를들어, 신호전처리부는 BIOPAC 사의 EEG100C 등을 사용할 수 있다.The signal preprocessor amplifies and filters the signal detected by the electrode unit for measuring EEG. A bandpass filter with a frequency band of 5 to 30 Hz can be used to filter out the noise of the EEG. The signal preprocessor may use a commercially available EEG amplification module. For example, the signal preprocessor may use EEG100C or the like of BIOPAC.

여기서, 뇌파 계측용 전극부를 장착한 피검자가 표적신호 표시부(40)의 소정 위치에 초점을 두고 응시할때의 뇌파를 검출한다. 표적신호 표시부(40)의 소정 위치란, 표적신호 표시부(40)에서 디스플레이되는 그림 중 소정 위치한 그림부분으로, 피검자가 자신의 의지에 의해 관절 운동 및 근육운동을 할 것인지 등을 결정하는 '명령부'라 할 수 있다. Here, an examinee equipped with an electrode unit for measuring EEG detects EEG when focusing on a predetermined position of the target signal display unit 40 and staring. The predetermined position of the target signal display unit 40 is a predetermined portion of the picture displayed on the target signal display unit 40. The command unit determines whether the subject performs joint motion and muscle movement by his or her will. It can be said.

뇌파신호수집부(20)는 뇌파 검출부(10)의 출력신호인 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하여 데이터를 수집한다. 이때 샘플링율을 256Hz로 데이터를 수집할 수 있다. The EEG signal collecting unit 20 collects data by converting an analog signal which is an output signal of the EEG detecting unit 10 into a digital signal. At this time, data can be collected at a sampling rate of 256 Hz.

주제어부(31)는 뇌파신호수집부(20)로부터의 데이터를 수신하여 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통한 주파수계열(Frequency Series) 파워스펙트럼(Power Spectrum)을 구하고, 파워 스펙트럼 값의 상대적인 크기 비교에 의해 표적신호와 동기화된 주파수를 판별하여, 피검자가 주시하고 있는 표적신호를 구분하고, 이에 따라 자극제어신호를 생성한다. 여기서, 파워 스펙트럼 값의 상대적인 크기 비교를 위해 메모리부(미도시)에 기 설정된 기준치들과 비교를 통해 표적신호를 구분할 수 있다.The main control unit 31 receives the data from the EEG signal collection unit 20, obtains a frequency series power spectrum through Fourier transform, and compares the relative magnitudes of the power spectrum values. By identifying the frequency synchronized with the target signal, to distinguish the target signal that the subject is watching, and generates a stimulus control signal accordingly. Here, the target signal may be distinguished through comparison with reference values preset in the memory unit (not shown) for comparing the magnitude of the power spectrum value.

또한, 주제어부(31)는 신호처리/동기화 판단부(20)와 표적신호 표시부(40)와 키입력부(50) 및 무선 송신부(32)와 연결되어 재활훈련 시스템의 전반적인 동작을 제어하며, 신호처리/동기화 판단부(20)에서 구분된 표적 신호에 따라 기능적 전기자극기의 동작을 제어하기 자극 제어신호를 무선 송신부(32)로 출력하고, 키입력부(50)에서 입력되는 키신호에 따라 표적신호 표시부(40)를 통해 출력되는 시각유발전위 발생용 표적신호의 주파수를 조절하여 출력한다.In addition, the main controller 31 is connected to the signal processing / synchronization determination unit 20 and the target signal display unit 40, the key input unit 50 and the wireless transmitter 32 to control the overall operation of the rehabilitation system, Controlling the operation of the functional electric stimulator according to the target signal separated by the processing / synchronization determination unit 20 outputs the stimulus control signal to the wireless transmitter 32, and the target signal according to the key signal input from the key input unit 50 The frequency of the target signal for generating a visual potential generation output through the display unit 40 is adjusted and output.

무선 송신부(32)는 주제어부(31)에서 출력되는 자극제어신호를 무선수신부(33)를 통해 기능적 전기자극기(34)로 무선 송신한다. 여기서 주제어부(31)에서 출력되는 자극 제어신호는 고주파 변조하여 안테나를 통해 무선 송출할 수 있으며, 또한, 블루투스(Bluetooth) 등을 이용할 수 있다. The wireless transmitter 32 wirelessly transmits the stimulus control signal output from the main controller 31 to the functional electric stimulator 34 through the wireless receiver 33. Here, the stimulus control signal output from the main controller 31 may be modulated by high frequency to be wirelessly transmitted through an antenna, and may also use Bluetooth.

무선 수신부(33)는 주제어부(31)에서 무선 송신부(32)를 통해 수신된 자극 제어신호를 기능적 전기자극기(34)로 전송한다. 여기서, 무선 수신부(33)는 안테나를 통해 수신되는 고주파 무선 신호로 자극 제어신호를 복조하여 기능적 전기자극기(34)에 전달할 수 있다.The wireless receiver 33 transmits the stimulus control signal received from the main controller 31 through the wireless transmitter 32 to the functional electric stimulator 34. Here, the radio receiver 33 may demodulate the stimulus control signal into a high frequency radio signal received through an antenna and transmit the demodulated stimulus control signal to the functional electric stimulator 34.

표적신호 표시부(40)는 화면상에 표적신호들을 구비하되, 상기 표적신호들은 각기 다른 소정의 주파수로 반복, 동작되도록 이루어진다. 표적신호 표시부(40)는 주제어부(31)에 의해 제어된다. 피검자는 상기 표적신호들을 응시함에 의해(바라봄에 의해) 뇌파가 소정 주파수에 동기된 뇌파를 발생시키게 된다.The target signal display unit 40 includes target signals on a screen, and the target signals are repeatedly operated at different predetermined frequencies. The target signal display unit 40 is controlled by the main control unit 31. The subject gazes at the target signals (by looking at) to generate an EEG in which the EEG is synchronized to a predetermined frequency.

즉, 표적신호 표시부(40)는 무선 전기자극부(30)의 주제어부(31)에 의해 동작이 제어되어 소정의 주파수로 동기화된 표적신호를 출력하게 되며, 이 표적신호는 시각적 자극에 의해 뇌의 신경세포에서 발생되는 활동전위를 유발시키기 위한 시각유발전위 발생용 표적신호로서 도 2에 예시된 바와 같은 체스판 무늬의 반복 시각자극(Repetitive visual stimulus, RVS)이다. 이 표적신호 표시부(40)는 하나 이상의 시각유발전위 발생용 표적신호를 각각 디스플레이하는 표시 영역을 구비하며, 각각의 표시 영역에는 서로 다른 주파수로 구동되는 체스판 무늬의 시각유발전위 발생용 표적신호가 표시될 수 있게 된다.That is, the target signal display unit 40 is controlled by the main control unit 31 of the wireless electrical stimulation unit 30 to output a target signal synchronized to a predetermined frequency, the target signal is a brain by visual stimulation It is a repetitive visual stimulus (RVS) of a chessboard pattern as illustrated in FIG. 2 as a target signal for generating a visual genetic potential for inducing an action potential generated in a neuron. The target signal display unit 40 has a display area for displaying at least one target signal for generating a visual potential, and each display area includes a chessboard patterned target generating signal for driving at different frequencies. It can be displayed.

표적신호들은 근육 수축, 근육이완을 표시할 수도 있으며, 굽힘동작, 폄동작을 표시할 수도 있다.The target signals may indicate muscle contraction or muscle relaxation, and may indicate bending motion or spontaneous motion.

기능적 전기자극기(34)는 무선 수신부(33)를 통해 수신된 자극제어신호에 따라 근육에 미세전류를 흘려주어 근육을 자극하여 동작하게 하는 것이다. 기능적 전기자극기(34)는 무선 수신된 자극 제어신호에 의해 구동되며, 피검자의 미리 선정한 근육에 부착될 수 있는 복수 개의 자극 전극을 구비하여 각각의 자극전극을 통해 전기자극용 전류를 출력한다. 자극전극은 표면 자극전극을 사용할 수 있다. 그럼으로써, 기능적 전기자극기(34)는 무선으로 원격 제어되는 자극 제어신호에 의해 상지 또는 하지의 관절 운동점에 전기자극을 가할 수 있게 된다. 또한 기능적 전기자극기(34)는 전기자극용 전류의 주파수와 펄스 폭을 조절하여 자극 강도를 가변시킬 수 있는 자극강도 가변체계로 구성하여, 필요에 따라 자극의 강도를 자유롭게 조절할 수 있게 한다.The functional electric stimulator 34 stimulates the muscles by flowing a microcurrent to the muscles according to the stimulus control signal received through the wireless receiver 33. The functional electric stimulator 34 is driven by a wirelessly received stimulus control signal, and has a plurality of stimulation electrodes that can be attached to a pre-selected muscle of a subject to output electric stimulation current through each stimulation electrode. The magnetic pole electrode may be a surface magnetic pole electrode. Thereby, the functional electric stimulator 34 can apply electric stimulation to the upper or lower joint joint points by the stimulus control signal which is remotely controlled remotely. In addition, the functional electric stimulator 34 is composed of a stimulus intensity variable system that can change the stimulus intensity by adjusting the frequency and pulse width of the electric stimulation current, it is possible to freely adjust the intensity of the stimulus as needed.

무선 전기자극부(30)는 기능적 전기자극기(34) 및 무선 수신부(33)를 포함하여 구성되며, 주제어부(31)에서 구분된 표적신호에 따라 생성된 자극제어신호에 의해, 기능적 전기자극기(34)를 무선으로 원격 제어하여 미리 선정한 근육에 전기자극을 인가하여 관절 운동을 유도할 수 있게 한다. 참고로 FES 시스템의 제어는 기본적으로 온/오프(on/off) 동작을 제어하게 되며 동기화시 온(on) 신호를 보내 전류를 흘려주게 된다. 이때 한번 온(on) 상태일 때 자연스러운 관절 움직임이 가능하도록 3초의 충분한 시간을 주게 된다. 이 시간 동안에는 다른 주파수와 동기가 이루어져도 무시하게 되며, 1회의 완전한 관절 움직임이 완료된 후 다시 주파수 분석을 통해 그 분석 결과에 반응할 수 있게 된다.The wireless electric stimulator 30 includes a functional electric stimulator 34 and a wireless receiver 33, and by the stimulus control signal generated according to the target signal separated by the main controller 31, the functional electric stimulator ( 34) can be remotely controlled wirelessly to induce joint movement by applying electrical stimulation to preselected muscles. For reference, the control of the FES system basically controls the on / off operation and sends an on signal to flow current when synchronizing. At this time, once it is on (on), it gives enough time of 3 seconds to enable natural joint movement. During this time, it is ignored even if it is synchronized with other frequencies, and once one complete joint movement is completed, it can be reacted to the analysis result again through frequency analysis.

키입력부(50)는 무선 전기자극부(30)의 동작 제어 및 표적신호 표시부(40)의 주파수 조절을 위한 다수의 키를 구비하여 피검자별 최적 주파수 탐색 시 표적신호 표시부(40)에 디스플레이되는 시각유발전위 발생용 표적신호의 주파수를 가변시킬 수 있는 키값을 발생시켜 주제어부(31)로 전달한다. 특히 본 발명에서 이러한 표적신호의 주파수 가변을 위한 키를 구비하는 이유는 다음과 같다. 일반적으로는 신경세포에서 발생되는 시각유발전위가 3.5Hz에서 75Hz의 주파수 범위에 반응하는 것으로 알려져 있으나, 피검자에 따라 반응을 잘 나타내는 특정 주파수가 존재할 수도 있게 되므로 따라서 재활훈련을 실시하기 이전에 시스템의 정확도를 높이기 위해 먼저 피검자에 따라 반응을 잘 나타내는 최적 주파수를 탐색하는 작업을 선행하여 피검자별 최적 주파수로 동기화된 표적신호를 디스플레이함으로써 재활훈련 시스템의 신뢰도를 더욱 더 높일 수 있게 하기 위함이다.The key input unit 50 includes a plurality of keys for controlling the operation of the wireless electrical stimulation unit 30 and for adjusting the frequency of the target signal display unit 40 to display the time displayed on the target signal display unit 40 when searching for the optimum frequency for each subject. A key value capable of varying the frequency of the target signal for generating potential generation is generated and transmitted to the main control unit 31. In particular, in the present invention, the reason for having a key for frequency variation of the target signal is as follows. In general, it is known that the visual genetic potential generated in neurons responds to a frequency range of 3.5 Hz to 75 Hz, but there may be a specific frequency that responds well to some subjects. In order to improve the accuracy, the task of searching for the optimum frequency that responds well to the subject first is to display the target signal synchronized with the optimum frequency for each subject to further increase the reliability of the rehabilitation training system.

본 발명에서 주제어부(31)의 주파수 분석은 수학식 1과 같은 국소 푸리에 변환(Short Time Fourier Transform; 신호의 안정된 주기성을 갖는 짧은 시간 단위로 분할하여 변환)을 통해 윈도우 프로그램을 실행하면서 시간 흐름에 따라 주파수 값을 관찰하여 그 시간에 반응한 주파수의 파워값을 이용하여 동기화 여부를 판단하는 것으로 이루어진다. In the present invention, the frequency analysis of the main control unit 31 is performed in a time flow while executing a window program through a short time Fourier transform (Short Time Fourier Transform). As a result, the frequency value is observed to determine whether or not to synchronize using the power value of the frequency in response to the time.

Figure 112010068700871-pat00001
Figure 112010068700871-pat00001

위의 수학식에서 X(n,w)는 이차원 시퀀스로 w 차원은 주파수를 나타내며, n 차원은 시간을 나타낸다. 결과는 시간과 주파수 모두의 함수이므로 각 시간에 따라 다른 지역 스펙트럼이 존재한다. 여기서 w(t) 는 윈도우 함수(window function), x(t) 는 변화될 신호(signal)를 나타낸다.In the above equation, X (n, w) is a two-dimensional sequence where the w dimension represents frequency and the n dimension represents time. The result is a function of both time and frequency, so different local spectra exist for each time. Where w (t) represents a window function and x (t) represents a signal to be changed.

특히 상기 동기화 여부 판단은 표적신호 표시부(40)에 표적신호를 디스플레이하는 과정에서, 즉 윈도우 프로그램을 실행하는 과정에서, 예를 들어 피검자가 9Hz로 깜박이는 표적신호를 바라보았을 때는 뇌파가 평상시보다 9Hz의 주파수 파워값이 증가되어 나타나게 되며, 9Hz의 주파수 파워값이 뇌파가 기준치(평상시의 뇌파)보다 상대적으로 높다면, 9Hz의 주파수의 표적신호에 동기화되어진 것으로 판단한다. 상기 기준치는 재활훈련전 또는 사전에 피검자의 평상시의 뇌파를 측정하여 메모리(미도시)에 저장하여 사용하거나, 공장 출하전에 저장하여 사용할 수 있다.In particular, whether the synchronization is determined in the process of displaying the target signal on the target signal display unit 40, that is, during the execution of a window program, for example, when the subject looks at the target signal flashing at 9 Hz, the brain wave is 9 Hz than usual. The frequency power value of is increased and appears. If the frequency power value of 9 Hz is higher than the reference value (normal brain wave), it is determined that it is synchronized to the target signal of the frequency of 9 Hz. The reference value may be used by measuring the brain wave of the subject before rehabilitation training or in advance and storing it in a memory (not shown), or before factory shipment.

예를들어, 도2와 같이, 표적신호 표시부(40)에 표적신호가 3가지가 나타나되, 일측에는 7Hz로 깜박이는 표적신호를, 다른 일측에는 9Hz로 깜박이는 표적신호를, 가운데는 깜박이지 않는 표적신호를 디스플레이하고, 7Hz로 깜박이는 표적신호는 전기자극을 온(ON)하는(구부리는 운동을 하라는) 명령부로 사용되고, 9Hz로 깜박이는 표적신호는 전기자극을 오프(OFF)하는(펴는 운동을 하라는) 명령부로 사용되어질 수 있다. 만약, 피검자의 뇌파를 분석한결과 7Hz의 주파수 파워값이 뇌파가 기준치(평상시의 뇌파)보다 상대적으로 높다면, 7Hz의 주파수의 표적신호에 동기화되어진 것으로, 피검자는 전기자극을 온(ON)하는(구부리는 운동을 하라는) 명령을 한 것으로, 주제어부(31)는 전기자극을 인가하는 자극제어신호를 생성하고 이에 따라 기능적 전기자극기(34)는 구동할 것이다. 만약, 피검자의 뇌파를 분석한결과 9Hz의 주파수 파워값이 뇌파가 기준치(평상시의 뇌파)보다 상대적으로 높다면, 9Hz의 주파수의 표적신호에 동기화되어진 것으로, 피검자는 전기자극을 오프(OFF)하는(펴는 운동을 하라는) 명령을 한 것으로, 주제어부(31)는 전기자극을 종료하기 위한 자극제어신호를 생성하고 이에 따라 기능적 전기자극기(34)는 구동을 종료할 것이다.For example, as shown in Fig. 2, three target signals are shown on the target signal display unit 40, one side of the target signal flashing at 7 Hz, the other side of the target signal flashing at 9 Hz, and the middle of the target signal is not flashing. The target signal is displayed, the target signal flashing at 7 Hz is used as a command unit to turn on the electrical stimulus (bending motion), and the target signal blinking at 9 Hz is turned off (unfolding). Can be used as a command. If, after analyzing the brain wave of the subject, the frequency power value of 7 Hz is higher than the reference value (normal brain wave), it is synchronized to the target signal of the frequency of 7 Hz, and the subject turns on the electrical stimulus. By commanding (bending exercise), the main controller 31 generates a stimulus control signal for applying electric stimulation and thus the functional electric stimulator 34 will drive. If, after analyzing the brain waves of the subject, if the frequency power value of 9 Hz is higher than the reference value (normal brain wave), it is synchronized to the target signal of the frequency of 9 Hz, and the subject turns off the electrical stimulus. In response to a command to perform a stretching motion, the main controller 31 generates a stimulus control signal for terminating the electric stimulus, and thus the functional electric stimulator 34 will end the driving.

이하는 본 발명에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에서표적신호의 주파수를 각각 7Hz와 9Hz로 구분한 상태에서 각 주파수에 따라 피검자가 자신의 의지를 반영한 능동적인 관절운동과 근육운동을 실시하도록 하였을 때의 일실시예를 살펴본다.In the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system according to the present invention, the target signal frequency is divided into 7 Hz and 9 Hz, respectively, and the subject performs active joint movement and muscle movement reflecting his / her will according to each frequency. Look at one embodiment when it is to be.

도 4a는 본 발명의 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 신호전처리부에서 출력된 7Hz 동기화된 뇌파의 일예이고, 도 4b는 도 4a의 뇌파를 주파수 분석하여 파워스펙트럼을 구한 일예이고, 도 4c는 도 4a의 뇌파에 의해 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 구동하여 손목 굽힘 운동시 손목 관절각도의 측정결과의 일예이다.Figure 4a is an example of the 7Hz synchronized brain waves output from the signal preprocessing unit of the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention, Figure 4b is an example of obtaining the power spectrum by frequency analysis of the brain waves of Figure 4a, Figure 4c Figure 4a is an example of the measurement results of the wrist joint angle during wrist bending exercise by driving the functional electrical stimulation rehabilitation system of the present invention by the brain waves.

도 4a는 피검자가 7Hz로 깜박이는 표적신호를 바라보고 있을 때, 본 발명의 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 뇌파검출부(10)의 신호전처리부에서 출력된 뇌파 신호의 일예이다. 따라서, 도 4a는 피검자의 후두엽에서 검출된 뇌파신호를 5~30Hz 대역통과필터를 취한 후의 뇌파 신호라 할 수 있다.4A is an example of an EEG signal output from the signal preprocessing unit of the EEG detection unit 10 of the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention when the subject looks at the target signal flashing at 7 Hz. Therefore, FIG. 4A may be referred to as an EEG signal after a 5 to 30 Hz bandpass filter is detected in the occipital lobe of a subject.

도 4b는 뇌파검출부(10)의 신호전처리부에서 출력된 도 4a의 뇌파 신호를 주제어부(31)에서 주파수 분석하여 파워스펙트럼을 구한 것으로, 7Hz 주변에서 최대를 이루고 있음을 알 수 있다. 이는 피검자가 표적신호 중 7Hz로 깜박이는 표적신호를 선택했음을 나타내며, 다시말해 피검자가 FES에 의한 손목 굽힘 운동을 하겠다는 의지를 표명했음을 나타낸다.4B shows the power spectrum obtained by frequency analysis of the EEG signal of FIG. 4A output from the signal preprocessing unit of the EEG detector 10 at the main control unit 31, and it can be seen that the maximum is around 7 Hz. This indicates that the subject selected the target signal flashing at 7 Hz among the target signals, that is, the subject expressed his intention to perform a wrist bending motion by the FES.

도 4c는 도 4a의 뇌파신호가 주제어부(31)에서 도 4b와 같은 7Hz 주변에서 최대를 이루는 파워스펙트럼을 나타내고 있음이 판단하고, 피검자의 손목 굽힘운동을 위한 자극제어신호를 생성하여, 이를 무선 전기자극부(30)로 전송하여 무선 전기자극부(30)의 기능적 전기자극기(34)를 구동함에 의해, 손목 굽힘 운동을 하였을 경우의 손목의 굽힘 운동 수행시의 손목 관절 각도를 나타낸다. 도 4c에서 손목 관절이 초기 10°에서 40°의 관절운동 범위를 보인다.FIG. 4C determines that the EEG signal of FIG. 4A exhibits a maximum power spectrum around 7 Hz as shown in FIG. 4B in the main controller 31, and generates a stimulus control signal for wrist bending movement of the subject, and wirelessly generates the stimulus control signal. By transmitting to the electrical stimulation portion 30 to drive the functional electrical stimulator 34 of the wireless electrical stimulation portion 30, the wrist joint angle when performing the wrist bending movement when the wrist bending movement. In FIG. 4C, the wrist joint shows a range of motion of the initial 10 ° to 40 °.

도 5a는 본 발명의 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 신호전처리부에서 출력된 9Hz 동기화된 뇌파의 일예이고, 도 5b는 도 5a의 뇌파를 주파수 분석하여 파워스펙트럼을 구한 일예이고, 도 5c는 도 5a의 뇌파에 의해 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 구동하여 손목의 폄 운동시 손목 관절각도의 측정결과의 일예이다.Figure 5a is an example of the 9Hz synchronized brain waves output from the signal preprocessor of the SSVEP-based functional electrical stimulation rehabilitation system of the present invention, Figure 5b is an example of obtaining a power spectrum by frequency analysis of the brain waves of Figure 5a, Figure 5c Figure 5a is an example of the measurement results of the wrist joint angle during wrist movement by driving the functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention by the brain waves of FIG.

도 5a는 피검자가 9Hz로 깜박이는 표적신호를 바라보고 있을 때, 본 발명의 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템의 뇌파검출부(10)의 신호전처리부에서 출력된 뇌파 신호의 일예이다. 따라서, 도 5a는 피검자의 후두엽에서 검출된 뇌파신호를 5~30Hz 대역통과필터를 취한 후의 뇌파 신호라 할 수 있다.Figure 5a is an example of the EEG signal output from the signal pre-processing unit of the EEG detection unit 10 of the SSVEP-based functional electric stimulation rehabilitation system of the present invention when the subject looks at the target signal flashing at 9 Hz. Therefore, FIG. 5A may be referred to as an EEG signal after a 5 to 30 Hz bandpass filter is detected in the occipital lobe of a subject.

도 5b는 뇌파검출부(10)의 신호전처리부에서 출력된 도 5a의 뇌파 신호를 주제어부(31)에서 주파수 분석하여 파워스펙트럼을 구한 것으로, 9Hz 주변에서 최대를 이루고 있음을 알 수 있다. 이는 피검자가 표적신호 중 9Hz로 깜박이는 표적신호를 선택했음을 나타내며, 다시말해 피검자가 FES에 의한 손목을 펴는 운동을 하겠다는 의지를 표명했음을 나타낸다.5B shows the power spectrum obtained by frequency analysis of the EEG signal of FIG. 5A output from the signal preprocessing unit of the EEG detector 10 at the main control unit 31, and it can be seen that the maximum is around 9 Hz. This indicates that the subject selected the target signal flashing at 9 Hz among the target signals, that is, the subject expressed his intention to exercise the wrist extension by the FES.

도 5c는 도 5a의 뇌파신호가 주제어부(31)에서 도 5b와 같은 9Hz 주변에서 최대를 이루는 파워스펙트럼을 나타내고 있음이 판단하고, 피검자의 손목의 폄 운동을 위한 자극제어신호를 생성하여, 이를 무선 전기자극부(30)로 전송하여 무선 전기자극부(30)의 기능적 전기자극기(34)를 구동을 종료함에 의해, 손목의 폄 운동을 할 경우의 손목 관절 각도를 나타낸다. 도 5c는 손목의 폄 운동 수행시의 손목 관절 각도로서, 굽힘 운동시의 최대 각도인 40°에서 초기 10°로 복귀하는 관절운동 범위를 보인다.FIG. 5C determines that the EEG signal of FIG. 5A exhibits a maximum power spectrum around 9 Hz as shown in FIG. 5B in the main control unit 31, and generates a stimulus control signal for the exercise of the wrist of the examinee. By transmitting to the wireless electrical stimulation unit 30 and terminating the drive of the functional electrical stimulator 34 of the wireless electrical stimulation unit 30, the wrist joint angle at the time of wrist movement is shown. 5C illustrates a wrist joint angle at the time of performing the wrist movement of the wrist, and shows a range of the joint movement to return to the initial 10 ° from 40 °, which is the maximum angle during the bending motion.

도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 SSVEP 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 시뮬레이터로서 구현하고, 표적신호의 주파수를 각각 7Hz와 9Hz로 구분한 상태에서 각 주파수에 따라 피검자가 자신의 의지를 반영한 능동적인 관절운동과 근육운동을 실시하도록 하였으며, 그 상태에서 피검자로부터 측정한 뇌파신호와 주파수 특성 및 그에 의한 손목관절 각도에 대한 반응결과를 나타낸 것이다.4a to 4c and 5a to 5c are implemented as a simulator of the SSVEP-based functional electrical stimulation rehabilitation system according to the present invention, and the subjects according to each frequency in the frequency of the target signal divided into 7Hz and 9Hz, respectively He performed active joint and muscle movements reflecting his intentions, and shows the response results on the EEG signal and frequency characteristics measured by the subject and the wrist joint angle.

이와 같이 본 발명에 의하면, 파워 스펙트럼 분석을 통해 7Hz와 9Hz로 깜박이는 두 개의 체스판 무늬의 표적신호 중에서 피검자가 초점을 둔 표적신호를 구분할 수 있게 되므로, 피검자의 의도를 신속하고 간단하게 파악하여 무선 통신을 통해 원격으로 기능적 전기자극기를 제어할 수 있게 된다. 따라서 재활훈련시 환자의 의도에 따라 능동적으로 원하는 부위에 전기자극을 인가할 수 있게 되어 BCI 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템을 통해 환자의 의지를 반영한 능동적인 관절 운동과 근육 운동이 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, the target signal focused on the subject can be distinguished from the two chessboard pattern target signals flashing at 7 Hz and 9 Hz through power spectrum analysis, thereby quickly and simply grasping the intention of the subject. Through wireless communication, the functional electric stimulator can be controlled remotely. Therefore, it is possible to actively apply electric stimulation to the desired area according to the intention of the patient during rehabilitation, and active joint and muscle movements reflecting the will of the patient are possible through the BCI-based functional electric stimulation rehabilitation training system.

도 6은 본 발명의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템에서 표적신호의 주파수가 3~20Hz까지 순차적으로 증가시의 뇌파를 분석한 일예이다.Figure 6 is an example of analyzing the EEG when the frequency of the target signal sequentially increased to 3 ~ 20Hz in the functional electric stimulation rehabilitation training system of the present invention.

도 6은 표적신호에서 3~20Hz까지 순차적으로 주파수를 증가시키면서, 표적신호를 바라볼때의 뇌파를 검출하여 주파수 분석한 결과 그래프로서, 도 6의 (a)는 뇌파검출부(10)의 신호전처리부에서 출력된 뇌파 신호(뇌전극 POz, O1, Oz, O2에서의 뇌파)를 나타내고 있으며 (b)는 이를 스펙트럼 분석 결과를 나타내고 (c)는 주파수의 파워값을 나타내며, (d)는 전체 검사기간에서 각 시간에서 가장 파워값이 큰 주파수들을 나타내고 있다. 주파수 분석을 통해 그 시간에 깜박였던 주파수와 동일한 주파수의 파워값이 크게 나타났다면 동기화가 이루어진 것으로 판단할 수 있으며, 또한 표적신호의 주파수에 따라 동기화된 뇌파 신호를 나타내는 반응이 비교적 잘 나타내는 주파수로서, 7, 9, 12Hz 등을 들 수 있으며, 따라서 표적신호의 주파수인 표적주파수를 7, 9, 12Hz 하여 FES를 제어할 수 있다.FIG. 6 is a graph showing the results of frequency analysis by detecting the EEG when looking at the target signal while sequentially increasing the frequency from 3 to 20 Hz in the target signal, and FIG. 6A is a signal preprocessor of the EEG detector 10. Represents the EEG signal (eEG from EEG POz, O1, Oz, O2), (b) shows the result of spectral analysis, (c) shows the power value of frequency, and (d) shows the whole test period. Are the frequencies with the highest power values at each time. If the frequency analysis shows that the power value of the same frequency as that blinked at that time is large, it can be determined that synchronization has been achieved, and also the frequency that the response representing the EEG signal synchronized according to the frequency of the target signal is relatively well represented. 7, 9, 12 Hz, etc. Therefore, the FES can be controlled by setting the target frequency, which is the frequency of the target signal, at 7, 9, 12 Hz.

또한 주파수 분석을 통해 실제 스칼라 값을 도출할 수 있으며(예를 들어 7Hz동기화 시 7, 9Hz동기화 시 9, 12Hz 동기화 시 12 등) 주제어부(31)에서 이 값을 판단하여 무선 통신(Bluetooth 등)을 통해 FES(34)의 구동을 제어할 수 있게 된다.In addition, the actual scalar value can be derived through frequency analysis (for example, 7 Hz synchronization, 9 synchronization, 9 synchronization, 12 synchronization 12, etc.), and the main control section 31 determines this value for wireless communication (Bluetooth, etc.). Through this, it is possible to control the driving of the FES 34.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

10 : 뇌파 검출부 20 : 뇌파신호수집부
30 : 무선 전기자극부 31 : 주제어부
32 : 무선 송신부 33 : 무선 수신부
34 : 기능적 전기자극기 40 : 표적신호 표시부
50 : 키입력부
10: EEG detection unit 20: EEG signal collection unit
30: wireless electric stimulation unit 31: main control unit
32: wireless transmitter 33: wireless receiver
34: functional electric stimulator 40: target signal display unit
50: key input unit

Claims (19)

관절 운동 또는 근육운동을 지시하는 다수의 표적신호를 디스플레이하는 표적신호 표시부;
뇌파 계측용 전극부를 구비하여, 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때의 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부;
상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부;
상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여, 주파수 분석을 통해, 상기 다수의 표적신호 중에서 피검자가 주시하고 있는 표적신호를 판별하고, 판별된 표적신호에 따라 관절 운동 또는 근육운동을 위한 자극제어신호를 생성하는 주제어부;
관절 또는 근육에 장착된 기능적 전기자극기를 구비하여, 상기 주제어부로부터의 자극제어신호에 의해, 기능적 전기자극기를 구동하는 무선 전기자극부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
A target signal display unit displaying a plurality of target signals indicative of joint movement or muscle movement;
An electroencephalogram detection unit including an electroencephalogram measurement electrode unit to detect an EEG signal when the subject observes one of the plurality of target signals and amplify the detected EEG signal;
An EEG signal collecting unit for converting and collecting EEG signals output from the EEG detection unit into digital signals;
Receiving an EEG signal output from the EEG signal collection unit, and through the frequency analysis, to determine the target signal that the subject is watching from the plurality of target signals, according to the determined target signal for stimulation for joint or muscle movement A main controller for generating a control signal;
A wireless electric stimulator having a functional electric stimulator mounted on a joint or muscle, and driving a functional electric stimulator by a stimulus control signal from the main controller;
Functional electric stimulation rehabilitation system characterized in that it comprises a.
뇌파 계측용 전극부를 구비하여 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부, 상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부, 상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여 주파수 분석을 하는 주제어부를 포함하는 전기자극 재활훈련 시스템에 있어서,
관절 굽힘운동을 지시하는 표적신호와 관절의 폄운동을 지시하는 표적신호를 디스플레이하되, 관절 굽힘운동을 지시하는 표적신호와 관절의 폄운동을 지시하는 표적신호는 서로 다른 주파수로 깜박이도록 이루어진 표적신호 표시부를 더 구비하며,
상기 주제어부는 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때 검출된 뇌파신호의 주파수 분석을 행하여, 관절 굽힘운동을 지시하는 표적신호와 관절의 폄운동을 지시하는 표적신호 중 피검자가 주시한 표적신호를 선별하고, 선별된 표적신호에 따른 자극제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
EEG detection unit for detecting an EEG signal and amplifying the detected EEG signal having an electrode unit for measuring EEG, EEG signal collecting unit for converting and collecting the EEG signal output from the EEG detection unit, the output from the EEG signal collection unit In the electrical stimulation rehabilitation training system comprising a main control unit for receiving the received EEG signal and frequency analysis,
A target signal for indicating the joint bending motion and a target signal for indicating the joint motion of the joint, the target signal for indicating the joint bending motion and the target signal for the motion of the joint motion of the target signal is made to blink at different frequencies It further includes a display unit,
The main control unit performs a frequency analysis of the detected EEG signal when the subject looks at one target signal among the plurality of target signals, so that the examinee of the target signal indicative of the joint bending motion and the target signal indicative of the joint motion of the joint. A functional electric stimulation rehabilitation system characterized in that it selects the target signal to watch, and generates a stimulus control signal according to the selected target signal.
뇌파 계측용 전극부를 구비하여 뇌파신호를 검출하고 검출된 뇌파신호를 증폭하는 뇌파 검출부, 상기 뇌파 검출부로부터 출력된 뇌파신호를 디지탈신호로 변환하여 수집하는 뇌파신호수집부, 상기 뇌파신호수집부로부터 출력된 뇌파신호를 수신하여 주파수 분석을 하는 주제어부를 포함하는 전기자극 재활훈련 시스템에 있어서,
근육 수축운동을 지시하는 표적신호와 근육 이완운동을 지시하는 표적신호를 디스플레이하되, 근육 수축운동을 지시하는 표적신호와 근육 이완운동을 지시하는 표적신호는 서로 다른 주파수로 깜박이도록 이루어진 표적신호 표시부를 더 구비하며,
상기 주제어부는 피검자가 상기 다수의 표적신호 중 하나의 표적신호를 주시할때 검출된 뇌파신호의 주파수 분석을 행하여, 근육 수축운동을 지시하는 표적신호와 근육 이완운동을 지시하는 표적신호 중 피검자가 주시한 표적신호를 선별하고, 선별된 표적신호에 따른 자극제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
EEG detection unit for detecting an EEG signal and amplifying the detected EEG signal having an electrode unit for measuring EEG, EEG signal collecting unit for converting and collecting the EEG signal output from the EEG detection unit, the output from the EEG signal collection unit In the electrical stimulation rehabilitation training system comprising a main control unit for receiving the received EEG signal and frequency analysis,
The target signal indicating the muscle contraction movement and the target signal indicating the muscle relaxation movement, the target signal indicating the muscle contraction movement and the target signal indicating the muscle relaxation movement target signal display portion configured to blink at different frequencies More equipped
The main control unit performs frequency analysis of the detected EEG signal when the subject looks at one target signal among the plurality of target signals, and the subject looks at the target signal indicating the muscle contraction movement and the target signal indicating the muscle relaxation movement. A functional electric stimulation rehabilitation system for selecting one target signal, and generating a stimulus control signal according to the selected target signal.
제2항에 있어서,
상기 주제어부로부터의 자극제어신호에 의해, 관절 굽힘운동 또는 관절의 폄운동을 유도하도록 자극전류를 흘리는 기능적 전기자극기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 2,
A functional electric stimulation rehabilitation system comprising a functional electric stimulator for flowing a stimulation current to induce joint bending or joint movement by the stimulus control signal from the main controller.
제3항에 있어서,
상기 주제어부로부터의 자극제어신호에 의해, 근육 수축운동 또는 근육 이완운동을 유도하도록 자극전류를 흘리는 기능적 전기자극기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 3,
And a functional electric stimulator for flowing a stimulus current to induce muscle contraction or muscle relaxation by the stimulus control signal from the main controller.
제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
주제어부로부터의 자극제어신호는 기능적 전기자극기로 무선 전송되는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method according to any one of claims 4 to 5,
Functional stimulation rehabilitation system characterized in that the stimulus control signal from the main control unit is wirelessly transmitted to the functional stimulator.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 뇌파 계측용 전극부는 다수 개의 신호 전극과 기준 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The electroencephalogram measurement electrode unit is a functional electric stimulation rehabilitation training system comprising a plurality of signal electrodes and a reference electrode.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 뇌파 계측용 전극부는 국제 10-20 전극 배치법에 따라 피검자의 두피의 POZ, PO3, PO4, OZ, O1, O2에 부착하고, 기준 전극은 A1, A2에 부착되는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Functional electro-stimulation rehabilitation characterized in that the electrode unit for measuring EEG is attached to POZ, PO3, PO4, OZ, O1, O2 of the scalp of the subject according to the international 10-20 electrode placement method, and the reference electrode is attached to A1, A2 Training system.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 뇌파 검출부는 상기 뇌파 계측용 전극부에서 검출된 신호를 증폭하고 필터링하는 신호전처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The electroencephalogram detection unit is a functional electrical stimulation rehabilitation system comprising a signal pre-processing unit for amplifying and filtering the signal detected by the electrode unit for measuring electroencephalogram.
제9항에 있어서
상기 신호전처리부는 뇌파의 잡음 제거를 위한 필터링을 위해 5~30Hz 주파수대역의 대역통과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 9
The signal preprocessor is a functional electric stimulation rehabilitation system characterized in that it comprises a band pass filter of 5 ~ 30Hz frequency band for filtering to remove the noise of the brain waves.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주제어부는 뇌파신호수집부로부터의 데이터를 수신하여 푸리에 변환을 통한 주파수계열 파워스펙트럼을 구하고, 파워 스펙트럼 값이 상대적으로 큰 값을 표적신호의 주파수로 판별하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The main control unit receives data from the EEG signal collection unit to obtain a frequency-based power spectrum through Fourier transform, and the functional electric stimulation rehabilitation system characterized in that the power spectral value is determined by the frequency of the target signal relatively large .
제6항에 있어서,
블루투스를 이용하여 자극제어신호를 주제어부로부터 기능적 전기자극기로 무선 전송하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method according to claim 6,
Functional electric stimulation rehabilitation system characterized in that the wireless transmission of the stimulus control signal from the main control portion to the functional electric stimulator using Bluetooth.
제1항에 있어서,
상기 표적신호 표시부는 하나 이상의 시각유발전위 발생용의 표적신호를 디스플레이하는 표시 영역을 구비하며, 각각의 표시 영역에는 서로 다른 주파수로 깜박거리도록 구동되는 체스판 무늬의 시각유발전위 발생용의 표적신호를 구비하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 1,
The target signal display unit includes a display area for displaying at least one target signal for generating a visual potential, and each display area has a target signal for generating a chessboard patterned visual potential for driving at different frequencies. Functional electric stimulation rehabilitation system characterized in that it comprises a.
제13항에 있어서,
상기 표적신호 표시부의 표적신호를 깜박거리도록 구동되는 상기 주파수는 3.5Hz에서 75Hz의 주파수 범위내의 주파수인 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 13,
And the frequency driven to blink the target signal of the target signal display unit is a frequency within a frequency range of 3.5 Hz to 75 Hz.
제14항에 있어서,
상기 표적신호 표시부의 표적신호를 깜박거리도록 구동되는 상기 주파수는 7Hz 또는 9Hz 중의 하나인 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
15. The method of claim 14,
And the frequency driven to blink the target signal of the target signal display unit is one of 7 Hz and 9 Hz.
제1항에 있어서,
무선 전기자극부 및 표적신호 표시부의 조절을 위한 다수의 키를 구비하는 키입력부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 1,
Functional electric stimulation rehabilitation system further comprises a key input unit having a plurality of keys for the adjustment of the wireless electrical stimulation unit and the target signal display.
제1항에 있어서,
상기 주제어부에서 출력되는 자극 제어신호를 무선 전기자극부로 무선 전송하는 무선 송신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
The method of claim 1,
Functional electrical stimulation rehabilitation system further comprises a wireless transmission unit for wirelessly transmitting a stimulus control signal output from the main control unit to a wireless electrical stimulation unit.
제17항에 있어서,
상기 무선 전기자극부는, 상기 무선 송신부를 통해 수신된 자극 제어신호를 상기 기능적 전기자극기에 전달하는 무선 수신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
18. The method of claim 17,
The wireless electrical stimulation unit, the functional electrical stimulation rehabilitation system further comprises a wireless receiving unit for transmitting the stimulus control signal received through the wireless transmission unit to the functional electrical stimulator.
제18항에 있어서,
상기 기능적 전기자극기는, 전기자극용 전류의 주파수와 펄스 폭을 조절하여 자극 강도를 가변시킬 수 있는 자극강도 가변체계로 구성된 것을 특징으로 하는 기능적 전기자극 재활훈련 시스템.
19. The method of claim 18,
The functional electric stimulator, functional electric stimulation rehabilitation system, characterized in that consisting of a stimulation intensity variable system that can change the intensity of the stimulus by adjusting the frequency and pulse width of the electric stimulation current.
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