KR100353388B1 - The programmable electrical stimulator of portable - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인체의 신경통, 요통, 요골통, 견비통과 같은 통증을 치료하거나 하지 또는 중추신경계 마비 환자의 감각 및 근력을 회복시키기 위한 표피자극형 전기자극기에 있어서, 컴퓨터로부터 여러 유형의 전기자극 패턴을 자유롭게 다운로드 받을 수 있도록 하여 장소나 시간에 제한받지 않고 다양한 전기자극 치료가 가능케 하는 것을 목적으로 한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 컴퓨터에서 생성된 다수의 전기자극 패턴 중 사용자가 원하는 소정 개수의 패턴을 전기자극기의 내부에 저장하기 위한 인터페이스 및 저장수단과; 상기 저장수단에 저장된 다수의 전기자극 패턴 중에서 사용자가 요구하는 하나의 전기자극 패턴을 선택하여 출력함에 있어서, 치료용 전기자극 모드 또는 마사지 모드로 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 양극 및 음극의 전기자극 패턴에 상응되는 전기자극 파형을 출력하는 출력수단을 구비하여 구성한 것이다.The present invention relates to various types of electrical stimulation patterns from computers in the epidermal stimulation type electric stimulator for treating pains such as neuralgia, low back pain, radial pain, shoulder pain, or restoring the sensation and strength of patients with lower extremity or central nervous system paralysis. It aims to enable various electric stimulation treatments without being restricted in place or time by making it free to download. In order to achieve the above object, the present invention, the interface and the storage means for storing a predetermined number of patterns desired by the user among the plurality of electrical stimulation patterns generated in the computer; A control means for outputting a therapeutic electrical stimulation mode or a massage mode in selecting and outputting one electrical stimulation pattern required by a user from the plurality of electrical stimulation patterns stored in the storage means; It is configured to include an output means for outputting an electrical stimulation waveform corresponding to the electrical stimulation pattern of the anode and cathode output from the control means.
Description
본 발명은 인체의 신경통, 요통, 요골통, 견비통과 같은 통증을 치료하거나 하지 또는 중추신경계 마비 환자의 감각 및 근력을 회복시키기 위한 표피자극형 전기자극기에 관한 것으로, 특히 컴퓨터 상에서 여러 유형의 전기자극 패턴을 자유롭게 디자인하여 저장하고, 임의의 장소에서 필요로 하는 전기자극 패턴을 전기자극기에 다운로드 받아 치료에 이용할 수 있도록 한 휴대용 프로그램어블 전기자극기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to epidermal stimulation type electric stimulators for treating pain such as neuralgia, low back pain, radial pain, shoulder pain, or restoring sensation and muscle strength in patients with lower extremity or central nervous system paralysis. The present invention relates to a portable programmable electric stimulator freely designing and storing a pattern, and downloading an electric stimulation pattern required at an arbitrary place to be used for treatment.
인체의 신경계통 질환이나 손상은 운동기능과 감각기능의 장애를 초래하고, 경우에 따라 근육 위축이나 무혈성 괴사등을 초래하기도 한다. 신경계 손상에 따른 감각기능이나 운동기능의 손실은 손상 정도에 따라 다소 차이가 있으나 각종 사고에 의한 중추신경의 절단이나 손상의 경우 완전한 회복을 기대하기가 거의 불가능하며, 뇌졸중과 같은 신경계 질환에 의한 신경손상 역시 부분적인 회복 또는 장기적인 기능장애를 초래한다. 더욱이 이로 인한 운동기능 및 감각기능의 상실은 일상생활을 영위하는데 가장 기본적인 동작마저 제한하고, 장시간 근육을 사용하지 못함에 따른 근육 위축과 혈액순환 장애에 따른 피부괴사를 초래하기도 한다.Nervous system disease or damage of the human body leads to impaired motor and sensory functions, and in some cases muscle atrophy or avascular necrosis. Loss of sensory or motor function due to damage to the nervous system is somewhat different depending on the degree of damage, but it is almost impossible to expect a complete recovery in the case of amputation or damage of the central nerve caused by various accidents, and nerves caused by neurological diseases such as stroke Injury also results in partial recovery or long-term dysfunction. Moreover, the loss of motor function and sensory function is limited to even the most basic motion in daily life, and may cause skin atrophy due to muscle atrophy due to inability to use muscle for a long time.
근래들어, 중추신경계 손상으로 인한 마비환자의 운동기능을 회복시키기 위해 몇 가지의 전기자극 치료법이 제안되었다. 이 전기자극 치료법은 마비된 근육이 위축되는 것을 방지하고, 근육의 수축력 증가를 도모하며, 근육의 피로를 억제함과아울러 혈액순환의 촉진을 도모한다. 이러한 전기자극 치료법의 대표적인 예로써, 저주파 치료법, 간섭파 치료법, 기능적 전기자극 치료법을 들 수 있다.In recent years, several electrical stimulation therapies have been proposed to restore motor function of paralyzed patients due to central nervous system damage. This electrical stimulation therapy prevents paralyzed muscles from contraction, increases muscle contractility, suppresses muscle fatigue, and promotes blood circulation. Representative examples of such electric stimulation therapy include low frequency therapy, interference wave therapy, and functional electrostimulation therapy.
일반적으로, 인체의 살아 있는 조직에 전기를 공급하면 신경세포의 활동전위(Action Potential)가 유발되어 근육의 수축작용이 일어난다. 가령, 인체에 골고루 퍼져있는 신경의 특정 가지에 전기자극을 가할 경우 특정 근육이 수축하게 되고, 이에 의해 운동이 유발된다. 이와 같은 원리를 이용하여, 신경의 손상으로 인해 더 이상 자위적으로 운동기능을 제어하지 못하는 근육에 전기자극을 가하여 운동을 유발시키고, 이러한 운동을 복원하기 위해 시간에 따른 힘의 세기를 적절히 조절함으로써 특정한 움직임을 만들어내는 기능적인 자극을 유도할 수 있게 된다.Generally, supplying electricity to living tissues of the human body causes action potentials of nerve cells to cause muscle contraction. For example, when electrical stimulation is applied to specific branches of nerves evenly distributed in the human body, specific muscles contract and thereby cause exercise. Using this principle, by applying electric stimulation to muscles that are no longer able to control their motor function due to nerve damage, they induce exercise, and by appropriately adjusting the strength of force over time to restore such exercise Induce functional stimuli that produce specific movements.
기능적 전기자극 치료법은 주로 교통사고, 산업재해, 뇌졸중 등으로 인한 신경마비 환자의 마비근을 재활 치료 및 운동기능을 보조하는데 사용되는데, 이러한 기능적 전기자극 치료법이 적용되는 전기자극기는 크게 삽입전극형 전기자극기와 표피전극형 전기자극기로 분류된다.Functional electrical stimulation therapy is mainly used to assist the rehabilitation treatment and motor function of the paralytic muscles of patients with neuropathy due to traffic accidents, industrial accidents, strokes, etc. It is classified into stimulator and epidermal electrode.
상기 삽입전극형 전기자극기는 해당 근육 또는 해당 근육을 관장하는 신경에 직접 전기자극을 가하기 때문에 원하는 근육에 선택적으로 운동을 유발할 수 있고, 자극을 시작 할 때마다 매번 자극점을 찾아야 하는 불편함이 없으며, 적은 용량의 전원으로도 강한 근 수축을 유발하고 오래 동안 재 충전없이 사용할 수 있는 이점이 있다.Since the insertion electrode type electric stimulator directly applies electric stimulation to the muscle or nerves that govern the muscle, it can selectively cause exercise to the desired muscle, and there is no inconvenience to find the stimulus point every time the stimulus is started. In addition, it has the advantage that it can cause strong muscle contraction even with a low power supply and can be used for a long time without recharging.
그러나, 삽입전극형 전기자극기를 이용할 경우, 전극을 삽입하기 위하여 수술과정을 필요로 하고, 피부로 노출된 전선부에 세균감염에 의한 염증의 우려가 있기 때문에 위생상태에 각별히 신경을 써야 하는 불편함이 있었다. 또한, 수술로 인하여 비용이 많이 추가되고, 환자의 정신적 부담을 가중시키게 되는 결함이 있었다.However, when using an insertion electrode type electric stimulator, it is inconvenient to pay attention to hygiene because it requires a surgical procedure to insert the electrode and there is a risk of inflammation due to bacterial infection on the wire exposed to the skin. There was this. In addition, there are defects that add cost and add to the mental burden of the patient.
이에 비하여, 표피전극형 전기자극기는 전극의 부착과 해체가 용이하며, 세균의 감염 우려가 없고, 시술에 소요되는 경비와 환자의 심리적 부담이 적다는 장점을 가지고 있다.On the other hand, the epidermal electrode type stimulator has the advantages of easy attachment and disassembly of the electrode, no fear of bacterial infection, and low cost for the procedure and psychological burden on the patient.
그러나, 종래 기술에 의한 전기자극기의 경우 특히 휴대용 전기자극기의 경우 단순히 몇 개의 전기자극 패턴만을 제공할 수 있게 되어 있어 폭넓고 전문적인 치료가 불가능하게 되는 결함이 있었다. 또한, 병원 등에 고정 설치된 전기자극기의 경우에도 스위치를 조작하여 필요한 전기자극 패턴을 생성하게 되어 있어 정확하고 다양한 형태의 전기자극 패턴을 제공하는데 어려움이 있었다.However, in the case of the electric stimulator according to the prior art, especially in the case of a portable electric stimulator it is possible to provide only a few electric stimulation patterns, there was a defect that the wide and professional treatment is impossible. In addition, in the case of the electric stimulator fixed to the hospital, such as to operate the switch to generate the necessary electric stimulation pattern, there was a difficulty in providing accurate and various types of electric stimulation pattern.
따라서, 본 발명의 목적은 의사나 전문가들이 컴퓨터를 이용하여 여러 유형의 전기자극 패턴을 자유롭게 디자인하여 컴퓨터에 저장하거나 데이터 베이스화 하고, 임의의 장소에서 인터넷 등의 통신망을 통해 필요한 전기자극 패턴을 전기자극기에 다운로드 받아 적절한 전기자극 치료가 이루어지게 하는 휴대용 프로그램어블 전기자극기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to freely design various types of electrical stimulation patterns by using a computer and store them in a computer or make a database, and to generate electrical stimulation patterns required through a communication network such as the Internet at any place. The present invention provides a portable programmable electric stimulator which can be downloaded to the appropriate electric stimulation treatment.
도 1은 본 발명에 의한 휴대용 프로그램어블 전기자극기의 일실시 예시 블록도.1 is an exemplary block diagram of a portable programmable electric stimulator according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 전기자극 패턴의 생성 화면.2 is a generation screen of the electrical stimulation pattern according to the present invention.
도 3은 양극의 전기자극 패턴을 결정하기 위한 변수값을 나타낸 파형도.3 is a waveform diagram showing variable values for determining an electrical stimulation pattern of an anode;
도 4는 음극의 전기자극 패턴을 결정하기 위한 변수값을 나타낸 파형도.4 is a waveform diagram showing variable values for determining an electrical stimulation pattern of a cathode.
도 5는 인터넷을 이용한 전기자극 패턴의 전달과정 설명도.5 is an explanatory diagram of a transfer process of an electrical stimulation pattern using the Internet.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
100:컴퓨터 200 : 전기자극기100 : computer 200: electric stimulator
201 : 마이크로프로세서 202 : 인터페이스201: microprocessor 202: interface
203 : 보행 감지센서 204 : 출력장치203: walking sensor 204: output device
205 : 모드선택부 206 : 타임 선택부205: mode selector 206: time selector
207 : 시리얼 플래쉬 램 208 : 전압조절부207: serial flash RAM 208: voltage regulator
209 : 배터리 전원부 210 : 표시장치209: battery power supply 210: display device
도 1은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 휴대용 프로그램어블 전기자극 장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전기자극 패턴을 디자인하기 위한 프로그램을 탑재하여 화면상에 양극 및 음극 파형 설계용 창을 제공하고 설계자의 요구에 따라 자극주파수와 펄스의 주기 등을 설정하여 전기자극 패턴을 디자인하며, 이렇게 디자인된 전기자극 패턴을 기 설정된 채널에 저장하거나 데이터 베이스를 구축한 후, 전기자극기(200)에서 요구하는 형태의 전기자극 패턴을 다운로드하는 컴퓨터(100)와; 하지 또는 상지마비 환자 등에 대한 근육의 감각 및 운동기능을 복원시키는데 적당한 다수개의 전기자극 패턴을 상기 컴퓨터로부터 다운로드 받아 저장하고 있다가 사용자가 선택하는 전기자극 패턴을 읽어내어 해당 형태의 전기자극 파형을 생성하여 전기자극 치료가 이루어지게 하는 전기자극기(200)로 구성하였다.1 is a block diagram of an exemplary embodiment of a portable programmable electrical stimulation device for achieving the object of the present invention, as shown in the figure, for the design of the positive and negative waveforms on the screen mounted with a program for designing the electrical stimulation pattern Design the electrical stimulation pattern by providing a window and setting the stimulation frequency and pulse period according to the designer's request, and after storing the designed electrical stimulation pattern in a predetermined channel or building a database, the electrical stimulator (200) Computer 100 for downloading the electrical stimulation pattern of the type required by; A plurality of electrical stimulation patterns suitable for restoring muscle sensation and motor function for lower extremity or upper limb paralyzed patients are downloaded and stored from the computer, and the electrical stimulation patterns selected by the user are read and the corresponding electrical stimulation waveforms are generated. It was configured as an electric stimulator 200 to make the electric stimulation treatment.
상기 전기자극기(200)는, 인터페이스(예: RS-232)(202)를 통해 상기 컴퓨터(100)로부터 전송되는 전기자극 패턴을 시리얼 플래쉬 램(207)에 저장해 두고, 사용자가 요구하는 전기자극 패턴을 그 램(207)으로부터 읽어내어 해당 패턴의 전기자극 파형이 출력되도록 시스템 각부를 제어하는 마이크로프로세서(201)와; 전기자극기가 보행보조용 전기자극기로 사용될 수 있도록 사용자의 보행에 따른 발바닥과 접촉면 사이의 압력 변화를 근거로 보행상태를 감지하는 보행감지센서(203)와; 상기 마이크로프로세서(201)에서 출력되는 양극용 주파수 및 음극용 주파수를 근거로 해당 패턴의 전기자극 파형을 생성하여 출력하는 전기자극파형 출력장치(204)와; 컴퓨터에서 자극패턴을 생성하여 휴대용 전기자극기에 저장하여 임의의 전기자극 패턴 중에서 사용자가 요구하는 치료패턴을 선택하기 위해 선택신호를 출력하기 위한 선택스위치를 구비한 모드선택부(205)와; 전기자극기(200)의 사용시간을 설정하기 위한 타임 선택부(206)와; 전기자극의 세기를 조절하기 위한 전압 조절부(208)와; 배터리의 충전 및 보호 기능을 구비한 배터리 전원부(209)와; 전기자극기의 동작 상태 및 배터리의 상태를 표시하는 표시장치(210)로 구성하였다.The electric stimulator 200 stores the electric stimulation pattern transmitted from the computer 100 through an interface (eg, RS-232) 202 in the serial flash RAM 207, and the electric stimulation pattern required by the user. A microprocessor 201 for controlling each part of the system so that the electronic stimulus waveform of the pattern is output from the program 207; A walking sensor 203 for detecting a walking state based on a pressure change between the sole and the contact surface according to the user's walking so that the electric stimulator can be used as a walking aid electric stimulator; An electrical stimulation waveform output device (204) for generating and outputting an electrical stimulation waveform of a corresponding pattern based on the frequency for the anode and the cathode for the frequency output from the microprocessor (201); A mode selection unit 205 having a selection switch for generating a stimulation pattern in a computer and storing the stimulation pattern in a portable electric stimulation pattern and outputting a selection signal for selecting a treatment pattern required by a user from any electric stimulation pattern; A time selector 206 for setting a use time of the electric stimulator 200; A voltage adjusting unit 208 for adjusting the intensity of the electrical stimulation; A battery power supply unit 209 having a battery charging and protection function; The display device 210 displays the operation state of the electric stimulator and the state of the battery.
상기 마이크로프로세서(201)는, 상기 모드선택부(205)에 의해 선택되는 모드에 상응하는 자극펄스파를 생성하기 위한 타이머(201A)와; 마이크로프로세서(201)의 동작상태를 감시하여 동작 정지상태로 될 때 자동으로 복귀시키는 워치독타이머(201B)과; 배터리(209A)의 잔류전원을 확인할 수 있도록 배터리보호부(209C)를 통해 검출되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기(201C)와; 전기자극 파형을 발생하기 위한 양극, 음극파형 신호 및 스위칭 제어신호, 표시 데이터 등을 출력하는 입출력 포트(201D)로 구성하였다.The microprocessor 201 includes: a timer 201A for generating a stimulus pulse wave corresponding to a mode selected by the mode selector 205; A watchdog timer 201B which monitors the operation state of the microprocessor 201 and automatically returns to the operation stop state; An A / D converter 201C for converting the analog voltage detected through the battery protection unit 209C into a digital value so as to confirm the remaining power of the battery 209A; An input / output port 201D for outputting an anode, a cathode waveform signal, a switching control signal, display data, and the like for generating an electrical stimulation waveform.
이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to Figures 2 to 5 attached to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 컴퓨터(100)를 이용하여 전기자극 패턴을 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.First, a process of generating an electrical stimulation pattern using the computer 100 will be described.
의사나 사용자 또는 경우에 따라 환자가 컴퓨터(10)에 탑재되어 있는 자극패턴 디자인 프로그램을 기동시키면, 도 2에서와 같이 화면의 상단에는 양극 및 음극 파형에 대한 각각의 변수를 설정하기 위한 창이 디스플레이 되고, 하단에는 양극(+) 및 음극(-)의 파형을 디자인하기 위한 창(window)이 디스플레이된다.When a doctor, a user, or a patient starts the stimulation pattern design program mounted on the computer 10, a window for setting respective variables for the positive and negative waveforms is displayed at the top of the screen as shown in FIG. At the bottom, a window for designing the positive and negative waveforms is displayed.
이와 같은 상태에서, 상기 패턴 설정 창에 양극 및 음극 파형의 자극주파수(예: 40Hz), 펄스폭(예: 0.2msec), 타임 스케일(예: 40sec)을 설정하고, 필요에 따라 시리얼 포트(예: COM)를 설정한다. 또한, 상기 양극파형을 설정하기 위한 창에서 마우스를 조작하여 원하는 형태로 전기자극 패턴의 엔벨로프를 디자인하고, 이와 마찬가지로 음극파형을 설정하기 위한 창에서 마우스를 조작하여 원하는 형태로 전기자극 패턴의 엔벨로프를 디자인한다.In this state, the stimulation frequency (eg 40Hz), pulse width (eg 0.2msec) and time scale (eg 40sec) of the positive and negative waveforms are set in the pattern setting window, and the serial port (eg : COM). In addition, by designing the envelope of the electrical stimulation pattern in the desired form by operating the mouse in the window for setting the anode waveform, and similarly to the envelope of the electrical stimulation pattern in the desired form by operating the mouse in the window for setting the cathode waveform Design
이렇게 엔벨로프를 디자인하면, 그 엔벨로프에 상기 설정된 변수들이 자동적으로 적용되어 목적한 형태의 전기자극 패턴이 완성되는데, 이때, 미리 보기 항목(Preview)을 클릭하면 도 2에서와 같이 완성된 형태의 파형이 디스플레이된다. 상기 파형이 만족스럽지 않아 캔슬 항목(Cancel)을 클릭하면 그대로 삭제 처리되지만, 별다른 문제점이 발견되지 않아 다운로드 항목(Download)을 클릭하면 기 설정된 채널(메모리 영역)에 저장된다.When the envelope is designed in this way, the set parameters are automatically applied to the envelope to complete the electrical stimulation pattern of the desired shape. In this case, when the preview item is clicked, the waveform of the completed shape as shown in FIG. Is displayed. If the waveform is not satisfactory and is clicked on the cancel item (Cancel), it is deleted as it is. However, if no problem is found, clicking the download item (Save) is stored in the preset channel (memory area).
도 3은 상기 컴퓨터(100) 상에서 생성되는 전기자극 패턴 중 양극의 전기자극 패턴을 결정하기 위한 변수값을 도시한 파형도이다. 여기서,3 is a waveform diagram illustrating variable values for determining an electrical stimulation pattern of a positive electrode among the electrical stimulation patterns generated on the computer 100. here,
Vuu(H) : 자극전압이 최고조에 달하는 전압Vuu (H): Voltage at which the stimulus voltage peaks.
Vuu(L) : 자극전압이 최저에 달하는전압Vuu (L): Voltage where the stimulus voltage reaches the minimum
Su(up) : 자극전압이 상승하는 시간Su (up): Time when the stimulus voltage rises
Su(dn) : 자극전압이 하강하는 시간Su (dn): Time when the stimulus voltage falls
Vud(H) : 자극전압이 하강시 최고조 전압Vud (H): Peak voltage when the stimulus voltage falls
Wu(on) : 자극펄스의 폭Wu (on): Width of stimulation pulse
Wu(off) : 자극이 이루어지지 않는 시간Wu (off): Time when no stimulus is made
St(up) : 자극일 일정하게 유지되는 시간St (up): Time that is kept constant
D(t) : 무자극 시간으로 양자극에서 음자극으로 위상이 바꾸는 중간 시간D (t): non-stimulation time, the intermediate time of phase shift from quantum pole to negative stimulus
도 4는 상기 컴퓨터(100) 상에서 생성되는 전기자극 패턴 중 음극의 전기자극 패턴을 결정하기 위한 변수값을 도시한 파형도 이다. 여기서,4 is a waveform diagram illustrating variable values for determining an electrical stimulation pattern of a cathode among the electrical stimulation patterns generated on the computer 100. here,
Vdu(H) : 음 자극전압이 최고조에 달하는 전압Vdu (H): The voltage at which the negative stimulus voltage peaks.
Vdu(L) : 음 자극전압이 최저에 달하는 전압Vdu (L): Voltage at which the negative stimulus voltage reaches the minimum
Sd(up) : 음 자극전압이 상승하는 시간Sd (up): time when the negative stimulus voltage rises
Sd(dn) : 음 자극전압이 하강하는 시간Sd (dn): time that the negative stimulus voltage falls
Vdd(H) : 음 자극전압이 하강시 최고조 전압Vdd (H): Peak voltage when negative stimulus voltage falls
Wd(on) : 음 자극펄스의 폭Wd (on): width of negative stimulation pulse
Wd(off) : 음 자극이 이루어지지 않는 시간Wd (off): Time when no sound stimulation is made
St(down) : 음 자극일 일정하게 유지되는 시간St (down): The time the sound stimulus is kept constant
본 발명의 다른 실시 예로써, 의사나 자극기 회사에서 상기와 같은 과정을 통해 생성한 자극패턴을 데이터베이스화 하고, 그 데이터베이스를 도 5에서와 같이 인터넷(501) 상에 접속하는 경우, 시간과 장소에 구애받지 않고 인터넷 상에서 여러 전기자극 패턴을 확인한 후 그 중에서 소정 개수의 전기자극 패턴(예: 10개)을 전기자극기(200)에 다운로드 받아 사용할 수 있다.As another embodiment of the present invention, when a doctor or a stimulator company makes a database of stimulation patterns generated through the above process and accesses the database on the Internet 501 as shown in FIG. After checking the various electrical stimulation patterns on the Internet irrespective of the predetermined number of electrical stimulation patterns (for example, 10) can be downloaded to the electrical stimulator 200 and used.
한편, 인터넷 또는 상기 컴퓨터(100)로부터 필요한 전기자극 패턴을 전기자극기(200)에 다운로드하여 시리얼 플래쉬 램(207)에 저장해 두고, 사용자가 요구하는 전기자극 패턴을 읽어내어 해당 패턴의 전기자극 파형을 출력하는 과정을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the electrical stimulation pattern required from the Internet or the computer 100 is downloaded to the electrical stimulator 200 and stored in the serial flash RAM 207, and the electrical stimulation waveform of the pattern is read by reading the electrical stimulation pattern required by the user. The process of printing is as follows.
현재 생성된 전기자극 패턴을 컴퓨터(100)에 보관하거나 데이터베이스를 구축하고자 할 때 메인화면 상에서 저장버튼을 선택한다. 이미 기록된 전기자극 패턴을 읽어내어 전기자극기(200)에 저장하고자 할 때에는 불러오기 버튼을 선택하면, 해당 전기자극 패턴이 인터페이스(202)를 통해 시리얼 플래쉬 램(207)에 저장되는데, 이러한 동작을 소정 횟수(예: 10회) 반복하여 필요한 개수(예: 10개)의 전기자극 패턴을 저장하게 된다.When the current electrical stimulation pattern is to be stored in the computer 100 or to build a database, select the save button on the main screen. If you want to read the already recorded electrical stimulation pattern and store it in the electrical stimulator 200, select the load button, the electrical stimulation pattern is stored in the serial flash RAM 207 through the interface 202, this operation The predetermined number of times (for example, ten times) is repeated to store the required number of electric stimulation patterns (for example, ten).
이와 같이 시리얼 플래쉬 램(207)을 사용하는 이유는 갑자기 파워가 오프되거나 배터리(209A)를 교체하는 경우 이미 저장된 전기자극 패턴이 지워지는 것을 방지하기 위함이다. 단, 사용자가 다운로드 모드를 선택하는 경우 이미 저장된 내용을 변경할 수 있다.The reason why the serial flash ram 207 is used as described above is to prevent the stored electric stimulation pattern from being erased when the power is suddenly turned off or the battery 209A is replaced. However, when the user selects the download mode, the user can change the already stored contents.
환자가 전기자극 치료를 받고자 하는 경우, 전기자극기(200)의 출력단(OUTPUT)과 연결되는 전극부(도면에 미표시)를 하지 또는 상지 중 치료받고자 하는 부위에 그 전극부를 고정시키고, 보행감지 센서(203)를 신발의 바닥면이나 내부에 장착한 후 파워스위치를 온시킨다.When the patient wants to receive the electric stimulation treatment, the electrode part (not shown in the drawing) connected to the output terminal (OUTPUT) of the electric stimulator 200 is fixed to the electrode part on the part to be treated in the lower limb or upper limb, and the gait sensor ( 203) on the bottom or inside of the shoe and turn on the power switch.
모드선택부(205)에는 선택스위치가 구비되어 있어, 컴퓨터에서 전기자극패턴을 생성하여 저장, 설정한 다수의 치료모드 중에서 사용자가 선택하는 모드에 상응되는 선택신호를 마이크로프로세서(201)에 출력한다. 상기 기능적 전기자극모드는 보행감지 센서(203)와 연동되어 동작하는 모드로서 그 보행감지 센서(203)의 스위치가 단락될 때 전기자극이 이루어지는 제1의 기능적 전기자극모드와, 떨어질 때 동작하는 제2의 기능적 전기자극모드가 있다.The mode selection unit 205 is provided with a selection switch, and generates an electrical stimulation pattern from a computer and outputs a selection signal corresponding to a mode selected by a user from among a plurality of treatment modes stored and set to the microprocessor 201. . The functional electrical stimulation mode is a mode that operates in conjunction with the walking sensor 203, the first functional electrical stimulation mode in which the electrical stimulation is made when the switch of the walking sensor 203 is short-circuited, and the first operating when falling There are two functional electric stimulation modes.
타임 선택부(206)는 전기자극기(200)의 사용시간을 설정하기 위한 것이고, 전압 조절부(208)는 전기자극의 세기를 조절하기 위한 것이다. 또한, 배터리 전원부(209)에는 충전부(209B)가 구비되어 있어 배터리(209A)에 충전이 가능하게 되고, 배터리 보호부(209C)가 구비되어 있어 과부하 등에 의해 부품이 손상되는 것이 방지된다.The time selector 206 is for setting the use time of the electric stimulator 200, and the voltage adjustor 208 is for adjusting the intensity of the electric stimulator. In addition, the battery power supply unit 209 is provided with a charging unit 209B so that the battery 209A can be charged, and the battery protection unit 209C is provided to prevent components from being damaged by overload or the like.
또한, 표시장치(210)는 전기자극기의 동작 상태 및 배터리의 상태를 표시하기 위한 것으로, 기기가 동작중일 때 녹색등이 점등되고, 배터리 방전시 적색등이 점등되며, 충전 완료시 녹색등이 점등된다.In addition, the display device 210 is for displaying the operation state of the electric stimulator and the state of the battery. The green light is turned on when the device is in operation, the red light is turned on when the battery is discharged, and the green light is turned on when the charging is completed. do.
또한, 상기 마이크로프로세서(201)는 타이머(201A), 워치독타이머(201B), A/D변환기(201C)를 내부 구성요소로 하는데, 그 타이머(201A)는 상기 모드선택부(205)에 의해 선택되는 모드에 상응하는 자극펄스파를 생성하는 기능을 수행하고, 워치독타이머(201B)는 마이크로프로세서(201)의 동작상태를 감시하여 동작 정지상태로 될 때 자동으로 복귀시키는 기능을 수행하며, A/D변환기(201C)는 배터리(209A)의 잔류전원을 확인할 수 있도록 배터리보호부(209C)를 통해 검출되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 기능을 수행한다.In addition, the microprocessor 201 uses a timer 201A, a watchdog timer 201B, and an A / D converter 201C as internal components, and the timer 201A is configured by the mode selection unit 205. It performs a function of generating a stimulus pulse wave corresponding to the selected mode, the watchdog timer 201B monitors the operation state of the microprocessor 201 and automatically returns to the operation stop state, The A / D converter 201C performs a function of converting the analog voltage detected through the battery protection unit 209C into a digital value so as to confirm the remaining power supply of the battery 209A.
사용자가 상기 각 선택장치를 통해 원하는 모드를 설정하고, 상기 모드 선택부(205)에 마련된 스위치를 조작하여 상기 시리얼 플래쉬 램(207)에 저장된 10개의 전기자극 패턴 중에서 하나의 전기자극 패턴을 선택하면, 상기마이크로프로세서(201)의 두 출력포트에서 해당 패턴에 상응되는 디지털신호가 출력되어 디지털(D)/아나로그(A) 변환기(204A),(204B)에 각기 공급된다.When a user sets a desired mode through each of the selection devices and operates a switch provided in the mode selection unit 205 to select one electric stimulation pattern from the ten electric stimulation patterns stored in the serial flash ram 207. The digital signals corresponding to the corresponding patterns are output from the two output ports of the microprocessor 201 and supplied to the digital (D) / analog (A) converters 204A and 204B, respectively.
상기 마이크로프로세서(201)의 일측 출력포트에서 출력되는 디지털신호는 전기자극 파형의 양극전압을 제어하기 위한 신호이고, 타측 출력포트에서 출력되는 디지털신호는 전기자극 파형의 음극전압을 제어하기 위한 신호이다.The digital signal output from one output port of the microprocessor 201 is a signal for controlling the positive voltage of the electrical stimulation waveform, and the digital signal output from the other output port is a signal for controlling the negative voltage of the electrical stimulation waveform. .
상기 D/A변환기(204A),(204B)는 상기 두 출력포트에서 출력되는 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력하고, 이렇게 출력되는 아날로그신호의 전압이 전압 제어부(204C),(204D)를 통해 요구된 레벨로 조정된다. 상기 전압 제어부(204C),(204D)의 출력전압은 승압부(204E),(204F)를 통해 표피자극이 가능한 레벨의 교류전압(0∼100V: 500Ω 부하시)으로 승압된다.The D / A converters 204A and 204B convert the digital signals output from the two output ports into analog signals and output the analog signals, and the voltages of the analog signals output through the voltage controllers 204C and 204D are output. It is adjusted to the required level. The output voltages of the voltage controllers 204C and 204D are boosted to AC voltages (0 to 100V: 500 Ω load) at a level capable of skin stimulation through the boosters 204E and 204F.
이렇게 승압된 교류전압이 정류부(204G)에 의해 정류되고, 그 정류된 전압이 스위칭부(204H)에서 마이크로프로세서(201)의 타이머(201C)에 의해 소정의 패턴으로 스위칭된다. 이에 따라 상기 출력단(OUTPUT), 보호부(204I) 및 전극부를 통해 치료부위에 해당 패턴의 전기자극 파형이 공급된다. 여기서, 보호부(204I)는 인체에 과전압/과전류가 유입되는 것을 방지하기 위해 사용된 것이다.The AC voltage thus boosted is rectified by the rectifier 204G, and the rectified voltage is switched in the predetermined pattern by the timer 201C of the microprocessor 201 in the switching unit 204H. Accordingly, the electrical stimulation waveform of the pattern is supplied to the treatment site through the output terminal OUTPUT, the protection unit 204I, and the electrode unit. Here, the protection unit 204I is used to prevent the overvoltage / overcurrent flow into the human body.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 의사나 사용자가 컴퓨터의 화면 상에서 기본적인 주파수나 파형의 종류를 선택하고 마우스를 이용하여 그래픽 디자인 하는 것에 의해 전기자극 패턴이 생성되게 함으로써, 정확하고 다양한 형태의 전기자극 패턴을 손쉽게 생성할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides accurate and various forms of electrical stimulation by allowing a doctor or a user to select a basic frequency or waveform type on a computer screen and graphically design using a mouse. There is an effect that can easily generate a stimulus pattern.
또한, 여러 형태의 전기자극 패턴을 데이터 베이스화 하여 환자가 필요로 하는 패턴을 화면 상에서 확인한 후 휴대용 전기자극기에 다운로드받아 사용할 수 있게 함으로써, 시간이나 장소에 구애받지 않고 환자에 적당한 전기자극 패턴을 손쉽게 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, various types of electrical stimulation patterns are made into a database so that the patterns needed by the patient can be checked on the screen, and then downloaded and used on a portable electric stimulator, thereby providing a suitable electrical stimulation pattern for the patient regardless of time or place. It can work.
또한, 통증치료를 위한 저주파치료 기능과 마비환자를 위한 치료용 전기자극 기능을 별도의 변환없이 자극패턴의 등록만으로 동시에 이용하는 것이 가능하게 되므로 장비의 효용성이 향상되는 효과가 있다.In addition, it is possible to use the low-frequency treatment function for the treatment of pain and the electrical stimulation function for the paralyzed patients at the same time only by registering the stimulation pattern without a separate conversion, thereby improving the utility of the equipment.
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