KR102053546B1 - 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템 - Google Patents

근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템 Download PDF

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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템은, 소재의 특이성(형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드)으로 전류가 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 의류(웨어러블 디바이스)가 변형되므로 운동복이나 평상복으로 호환성 있게 사용이 가능하다.

Description

근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템{SYSTEM FOR DYSTONIA MITIGATION AND MONITRING OF MUSCLE ACTIVATION INFORMATION}
본 발명은 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 신체 굴곡면에 맞게 조절 변형되는 웨어러블 디바이스를 통해 근활성화 정보를 모니터링하고, 그에 따른 근긴장 완화를 위한 전기자극을 인가할 수 있는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템에 관한 것이다.
중추신경손상 또는 근긴장 이상증이 있는 사람은 근긴장과 불수의적인 운동으로 인해 일상생활에 어려움을 느낀다.
이에 따라, 약물치료, 신경 또는 인대 절제술, 재활치료 및 물리치료 등과 같은 방법들을 병행하여 근긴장을 완화시킬 수 있으나, 이러한 방법들은 장소 및 시간의 제약이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 중추신경손상 또는 근긴장 이상증이 있는 사람이 직접 착용하여 근긴장을 완화시킬 수 있는 장치가 개발되었으나, 사용자의 신체 구조가 상이함에 따른 착용의 불편함이 존재하고, 재활치료와 같은 운동을 병행하는 경우 장치에 연결된 다수의 선들로 인해 사용자에게 불편함을 초래하는 문제점이 발생하였다.
한국공개특허 제2004-0085440호(2004.10.08 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자의 신체 굴곡면에 맞게 조절 변형되는 웨어러블 디바이스를 통해 근활성화 정보를 모니터링하고, 그에 따른 근긴장 완화를 위한 전기자극을 인가할 수 있는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템은, 의복 형태로 제작되되, 인체의 굴곡에 따라 변형되며, 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 확인할 수 있는 근활성도 정보를 검출하고, 검출된 근활성도 정보에 기초한 전기자극을 발생시키며, 전류의 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 변형되는 웨어러블 디바이스; 상기 웨어러블 디바이스의 일측에 구비되어 상기 전기자극을 발생시키는 전극을 제어하는 제어장치; 및 원격으로 상기 제어장치를 제어하며, 상기 제어장치로부터 수신되는 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 포함하는 근활성도 정보를 표시하는 사용자 단말;을 포함한다.
상기 웨어러블 디바이스는, 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 확인할 수 있는 근활성도 정보를 검출하는 근전도(EMG) 센서; 및 상기 검출된 근활성도 정보에 기초하여 전기자극을 발생시키는 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기자극은, 기능적 전기자극(FES) 또는 저주파 전기자극 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 웨어러블 디바이스는, 형상기억합금 와이어 또는 형상기억합금 메쉬 밴드 및 직물을 포함하여 의복 형태로 제작되며, 전류의 흐름에 따라 탄성 변형되어 인체의 굴곡에 따라 변형되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어장치는, 근긴장도와 근피로도를 모니터링하여 피드백 정보를 메모리부에 저장하고, 근긴장 이상과 근피로도를 비교 판단하여 웨어러블 디바이스 제어부로 제어신호를 보내는 생체신호모니터링 제어부; 생체신호모니터링 제어부로부터 제어신호를 수신받아 전극을 제어하여 전기자극을 발생시키는 전극 제어부; 및 웨어러블 디바이스에 내장된 형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드의 형상을 조절하기 위한 제어신호를 발생시키는 웨어러블 디바이스 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체신호모니터링 제어부는, 근긴장도를 모니터링하는 경우, 주동근과 길항근이 동시에 수축하여 근긴장도가 높아지면 메모리부에 미리 저장된 임계값과 비교하고, 측정된 근긴장도가 임계값을 초과하는 경우 전극 제어부로 제어신호를 송신하여, 길항근에 위치하는 전극으로 전기자극이 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.
제어장치는, 일상동작 중에 일시적으로 발생하는 근긴장도와 불수의적인 근긴장도를 구분하기 위해 근긴장도가 측정되는 신체부위의 주동근과 길항근의 근긴장 외에 상호 연동되는 주변 근육들을 같이 모니터링하며, 미리 설정된 시간이 경과된 후에도 근긴장도가 발생하는 경우, 불수의적인 근긴장도가 발생한 것으로 판단하여 해당 신체부위에 전기자극이 발생하도록 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소재의 특이성(형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드)으로 전류가 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 의류(웨어러블 디바이스)가 변형되므로 전극이 사용자의 피부와 밀착되어 정확한 근활성화 정보의 측정이 가능하고, 근활성도가 낮은 신체부위에 정확한 전기자극을 가할 수 있어 치료의 효율이 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 소재의 특이성(형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드)으로 전류가 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 의류(웨어러블 디바이스)가 변형되므로 운동복이나 평상복으로 호환성 있게 사용이 가능하다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용들과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용한 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 전극을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 개략적인 기능 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에 근활성도 정보가 표시된 일 예를 도시한 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템의 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용한 일 예를 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 전극을 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 개략적인 기능 블록도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에 근활성도 정보가 표시된 일 예를 도시한 도면이다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 웨어러블 디바이스와 제어장치는 유선 및/또는 무선을 통해 통신을 수행하고 제어장치와 사용자 단말은 무선을 통해 통신을 수행하는 것으로 설명하기로 한다. 한편, 본 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용하는 사용자는 중추신경손상 및/또는 근긴장 이상증이 있는 장애인일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 시스템은 웨어러블 디바이스(100), 제어장치(200) 및 사용자 단말(300)을 포함한다.
웨어러블 디바이스(100)는 중추신경손상 및/또는 근긴장 이상증이 있는 장애인과 같은 사용자가 착용하는 것으로 의복 형태로 제작될 수 있다. 웨어러블 디바이스(100)는 의복 형태로 제작되되, 인체의 굴곡에 따라 변형되며, 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 확인할 수 있는 근활성도 정보를 검출하고, 검출된 근활성도 정보에 기초한 전기자극을 발생시키며, 전류의 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 변형될 수 있다. 이때, 근활성화 정보는 근긴장도 및/또는 근피로도일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 웨어러블 디바이스(100)는 근전도 전극과 자극전극이 사용자의 신체에 잘 접착될 수 있도록 밴드 및/또는 의복 형태로 형성되며, 사용자의 신체의 굴곡에 따라 변형되는 기능과 탄성을 유지할 수 있는 소재로 만들어지는 것이 바람직하다. 웨어러블 디바이스(100)는 메쉬 형태일 수 있다. 웨어러블 디바이스(100)는 전력이 인가되면 사용자의 신체 구조에 피트(fit)하게 되었다가, 전력이 인가되지 않는 경우 느슨해짐으로써 사용자가 웨어러블 디바이스(100)를 착용하는 경우 불편함이 발생하지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 웨어러블 디바이스(100)는 측정모듈(110)을 포함할 수 있다. 측정 모듈은 다수의 근전도 센서 및 다수의 자극전극 등일 수 있다. 자극전극은 기능적 전기자극(FES) 또는 저주파 전기자극 중 어느 하나의 전기자극을 가하는 전극일 수 있다. 보다 자세하게, 웨어러블 디바이스(100)는 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 확인할 수 있는 근활성도 정보를 검출하는 근전도(EMG) 센서 및 검출된 근활성도 정보에 기초하여 전기자극을 발생시키는 전극을 포함할 수 있다. 근전도 센서(근전도 전극)는 전기자극을 가하는 자극전극과 쌍으로 구성되어 별도로 구비되거나 또는 하나의 전극으로 구비될 수도 있다. 본 실시예에서는 근전도 센서 및 자극전극이 하나의 전극으로 구비되는 것으로 설명한다.
웨어러블 디바이스(100)는 탄성의 기능을 갖도록 하기 위해 형상기억합금 와이어와 직물 소재로 이루어질 수 있다. 근전도 전극과 자극전극은 사용자의 신체의 특정 근육에 부착되어 있으려면 위치를 고정하거나 잡아주어야 하는데, 형상기억합급과 직물 소재로 만들어진 밴드 및/또는 의복 형태의 웨어러블 디바이스(100) 내에 포함시켜 사용자가 웨어러블 디바이스(100)를 착용함에 따라 신체에 부착되므로 사용자는 보다 편리하게 이용할 수 있는 효과가 있다. 예컨대, 웨어러블 디바이스(100)에 전류가 가해지면 형상기억합금은 수축 강도가 조절되어 신체에 접착력을 높이고 탄성이 조절되므로, 사용자의 신체 사이즈에 맞게 웨어러블 디바이스(100)를 변형시킬 수 있다. 한편, 자극전극은 기능적 전기자극(FES) 또는 저주파 전기자극 중 어느 하나의 전기자극을 가하는 전극일 수 있다. 기능적 전기 자극이라고 불리는 FES(Functional Electrical Stimulation)는, 마비된 근육에 적절한 강도의 전기 자극을 가하여 주어진 기능을 수행하도록 하는 치료법이다. 즉, FES는 마비된 근육에 적절한 강도의 전기 자극을 순차적으로 가하여 주어진 기능을 수행하도록 하는 치료 행위를 말한다. 다시 말해, 근육을 움직이게 하는 전기 자극을 주어 근육이 제 기능을 할 수 있도록 도와줄 뿐만 아니라, 근육이 상부운동신경계와 단절된 뒤 나타나는 근위축을 방지하거나 지연시켜 근육의 기능이 퇴화하는 것을 막고, 근육이 가지는 본래의 운동 기능을 지속할 수 있도록 재교육하는 효과를 가진다. 한편, EMG(electromyography : 근전도)는 근전도기기를 사용하여 근육의 전기적 활성도를 확인하는 것으로, 신경 자극에 대한 근육의 반응을 근육 내 전기적 변화를 감지하여 검사하는 것이다. 근육은 신경의 지배를 받고, 근육 자체에도 미세한 전류가 항상 흐르고 있기 때문에 이를 바늘이나 전극 등으로 확인하여 근전도기기로 기록하면 말초신경에서 근육 자체에 이르기까지 근육이 제대로 활동하고 있는지를 알 수 있다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 근육의 전기적 활성도(근활성도)는 근전도 센서(근전도 전극)을 통해 검출할 수 있으며, 근전도 센서(근전도 전극)는 전기자극을 가하는 자극전극과 쌍으로 구성되어 별도로 구비되거나 또는 하나의 전극으로 구비될 수도 있다.
웨어러블 디바이스(100)는 형상기억합급 와이어 및/또는 메쉬 밴드를 내장하고 후술하는 제어장치(200)에 의해 제어되어 사용자의 신체 굴곡면에 맞게 조절되고 탄성을 유지한다. 예컨대, 웨어러블 디바이스(100)의 형상이 팔토시나 발토시와 같이 원통형으로 이루어지는 경우, 면은 메쉬 형태로 만들어질 수 있다. 이때, 인체 굴곡에 맞는 형상을 만들기 위해서는 상술한 토시 형태의 면에 형상기억합금이 와이어 형태로 삽입될 수 있다. 또한, 타원의 위아래 즉, 토시의 밴드에 해당되는 부분은 형상기억합금 메쉬 밴드 형태로 이루어질 수 있다.
웨어러블 디바이스(100)는 사용자가 착용하였을 경우, 형상기억합금 와이어에 전류가 인가되면, 지그재그 모양으로 빳빳해지면서 기둥 역할을 한다. 웨어러블 디바이스(100)는 메쉬 형태일 경우, 형상기억합금 와이어에 전류가 들어오면 형상기억합금 와이어가 모양을 잡으려고 변형되면서 직물 와이어도 같이 당기면서 탄성을 유지하면서 사용자의 신체에 밀착될 수 있다. 즉, 이는 열을 가하면 본래의 모양으로 돌아가는 형상기억합금의 재질 특성을 이용한 것이다. 형상기억합금 와이어의 형상은 일자로 만들어서 직물 와이어와 같이 메쉬 형상으로 만들게 되면 전류를 흘려 보내서 열이 발생하게 되면, 와이어가 본래의 모양으로 돌아가려는 성질에 따라 직물을 당기면서 밴드의 형상이 인체의 피부에 맞닿게 된다. 한편, 웨어러블 디바이스(100)에는 착용된 신체 부위에 따라 서로 다른 값을 갖는 전류가 인가되어 크기가 서로 다르게 조절될 수 있다. 다시 말해, 웨어러블 디바이스(100)는 제어장치(200)로부터 인가되는 전류의 양에 따라 수축과 이완을 반복하며, 웨어러블 디바이스(100)를 사용자의 신체에 밀착시킬 수 있다.
한편, 웨어러블 디바이스(100)는 일체형으로 이루어질 수도 있지만, 상체와 하체로 나누어진 분리형으로 이루어질 수도 있다.
제어장치(200)는 웨어러블 디바이스(100)의 일측에 구비되며, 웨어러블 디바이스(100)에 포함된 전기자극을 발생시키는 전극을 제어한다.
제어장치(200)는 웨어러블 디바이스(100)에 포함되는 다수의 근전도 전극으로부터 피드백을 받아 저장하고, 사용자 단말(300)로부터 사용자에 의해 설정된 개인 체질에 맞는 FES 및/또는 저주파 전기자극의 패턴과 강도, 작동 시점과 정지 시점 등과 같은 설정 정보를 수신하면 웨어러블 디바이스(100)를 제어할 수 있다. 이때, 전기자극의 패턴은 사용자의 근긴장도를 낮추기 위한 것으로, 두드림, 누름, 주무름 등과 같이 근육에 확장/수축의 자극을 주는 것일 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어장치(200)는 생체신호모니터링 제어부(210), 전극 제어부(220), 컨버터부(230), 웨어러블 디바이스 제어부(240), 유/무선 통신부(250), 메모리부(260), 배터리부(270)를 포함할 수 있다. 제어장치(200)는 웨어러블 디바이스(100)의 외부의 일측에 부착될 수 있으며, 장치의 온/오프(on/off) 버튼, 자동(Auto) 버튼, 수동(Menual) 버튼 및 긴급멈춤버튼 등을 포함할 수 있다.
생체신호모니터링 제어부(210)는 근긴장도와 근피로도를 모니터링하여 피드백 정보를 메모리부(260)에 저장하고, 근긴장 이상과 근피로도를 비교 판단하여 웨어러블 디바이스 제어부(240)로 제어신호를 보낸다. 다수의 근전도 전극에서 받은 측정값을 메모리부(260)에 미리 저장된 사용자의 근긴장도 값과 비교하여 일정 근긴장도에 이르렀는지와 자극전극을 발생할지 여부를 판단한다. 이때, 자극전극은 기능적 전기자극(FES) 또는 저주파 전기자극 중 어느 하나의 전기자극을 가하는 전극일 수 있다. 또한, 생체신호모니터링 제어부(210)는 다수의 근전도 전극에서 받은 측정값을 사용자 단말(300)이나 전극 제어부(220)로 전송할 수도 있다. 생체신호모니터링 제어부(210)는 근피로로 판단되면 저주파 전기자극을 발생시키도록 근전도 정보를 전극 제어부(220)로 전송할 수 있다.
생체신호모니터링 제어부(210)는 다수의 근전도 전극으로부터 측정값을 수신하고 처리한다. 생체신호모니터링 제어부(210)는 메모리부(260)에 미리 저장된 근긴장도 값과 실시간으로 수신되는 근전도 전극의 측정값을 비교하여 처리할 수 있다. 이때, 생체신호모니터링 제어부(210)가 상술한 바와 같이 처리하는 이유는, 생체신호는 사람에 따라 다르기 때문에 웨어러블 디바이스(100)에 포함된 전극의 작동시점이나 또는 멈춤시점을 제어하기 위함이다.
생체신호모니터링 제어부(210)는 근긴장도를 모니터링하는 경우, 주동근과 길항근이 동시에 수축하여 근긴장도가 높아지면 메모리부(260)에 미리 저장된 임계값과 비교하고, 측정된 근긴장도가 임계값을 초과하는 경우 전극 제어부(220)로 제어신호를 송신하여, 길항근에 위치하는 전극으로 전기자극이 인가되도록 할 수 있다.
전극 제어부(220)는 생체신호모니터링 제어부(210)로부터 제어신호를 수신받아 전극을 제어하여 전기자극을 발생시킨다. 이때, 전극 제어부(220)는 생체신호모니터링 제어부(210)로부터 자동으로 설정된 전기자극 패턴을 수신하여 설정된 전기자극 패턴에 기초하여 전기자극을 발생시키거나, 또는 사용자 단말(300)을 통해 사용자가 직접 입력한 전기자극 패턴을 사용자 단말(300)로부터 수신하여 전기자극을 발생시킬 수 있다. 이때, 전극 제어부(220)는 생체신호모니터링 제어부(210)로부터 수신한 신호 및/또는 사용자 단말(300)로부터 수신한 신호를 컨버터부(230)로 전송할 수 있다. 컨버터부(230)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나 또는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전송할 수 있다. 한편, 전기자극 패턴과 관련한 정보는 메모리부(260)에 저장될 수 있다.
웨어러블 디바이스 제어부(240)는 웨어러블 디바이스(100)에 내장된 형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드의 형상을 조절하기 위한 제어신호를 발생시키며, 사용자의 신체 모양에 맞게 웨어러블 디바이스(100)가 조절될 수 있도록 제어신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 웨어러블 디바이스 제어부(240)는 웨어러블 디바이스(100)로 전류를 포함하는 제어신호를 전송하여 웨어러블 디바이스(100)가 사용자의 신체 모양에 맞게 조절될 수 있도록 할 수 있다.
유/무선 통신부(250)는 웨어러블 디바이스(100) 및/또는 사용자 단말(300)과의 통신을 위한 모듈일 수 있다.
배터리부(270)는 리튬이온 배터리일 수 있으며, 외부의 충전 장치에 의해 충전될 수 있고, 제어장치(200)의 동작을 위한 부품들에 전원을 인가한다.
또한, 제어장치(200)는 일상동작 중에 일시적으로 발생하는 근긴장도와 불수의적인 근긴장도를 구분하기 위해 근긴장도가 측정되는 신체부위의 주동근과 길항근의 근긴장 외에 상호 연동되는 주변 근육들을 같이 모니터링하고, 미리 설정된 시간이 경과된 후에도 근긴장도가 발생하는 경우, 불수의적인 근긴장도가 발생한 것으로 판단하여 해당 신체부위에 전기자극이 발생하도록 제어신호를 발생시킬 수도 있다.
사용자 단말(300)은 무선 통신에 의해 원격으로 제어장치(200)를 제어하며, 제어장치(200)로부터 수신되는 웨어러블 디바이스(100)에 의해 측정된 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 포함하는 근활성도 정보를 표시할 수 있다.
사용자 단말(300)은 웨어러블 디바이스(100)를 통해 측정된 사용자의 근전도 및/또는 근피로도 정보를 도 5에 도시된 바와 같이 디스플레이부(미도시)를 통해 이미지 형태로 도시할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말(300)은 근전도 및/또는 근피로도 정보를 백그라운드로 표시된 신체에 디지털 값과 별도의 색(미리 설정된 색도표에 따른 색 및/또는 명암이 서로 다른 색)으로 표시할 수 있다.
사용자 단말(300)은 제어장치(200)로부터 사용자의 근전도 및/또는 근피로도 정보를 수신하여 직관적으로 모니터링할 수 있으며, 수신된 정보에 기초하여 사용자가 직접 제어신호를 입력할 수 있다. 즉, 사용자가 직접 제어신호를 입력하여 전극의 세기, 전극의 발생 패턴 등을 조작할 수도 있다. 또한, 사용자 단말(300)은 웨어러블 장치와 정보를 송수신할 수 있도록 통신이 연결된 경우, 사용자의 근전도 및/또는 근피로도 정보를 웨어러블 장치로부터 직접 수신할 수도 있다.
상술한 바에 따르면, 본원발명은, 소재의 특이성(형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드)으로 전류가 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 의류(웨어러블 디바이스)가 변형되므로 전극이 사용자의 피부와 밀착되어 정확한 근활성화 정보의 측정이 가능하고, 근활성도가 낮은 신체부위에 정확한 전기자극을 가할 수 있어 치료의 효율이 높일 수 있다.
또한, 소재의 특이성(형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드)으로 전류가 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 의류(웨어러블 디바이스)가 변형되므로 운동복이나 평상복으로 호환성 있게 사용이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는, 본 발명을 위한 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서의 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 앱 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
100 : 웨어러블 디바이스
110 : 측정모듈
200 : 제어장치
210 : 생체신호모니터링 제어부
220 : 전극 제어부
230 : 컨버터부
240 : 웨어러블 디바이스 제어부
250 : 유/무선 통신부
260 : 메모리부
270 : 배터리부
300 : 사용자 단말

Claims (7)

  1. 의복 형태로 제작되되, 인체의 굴곡에 따라 변형되며, 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 확인할 수 있는 근활성도 정보를 검출하고, 검출된 근활성도 정보에 기초한 전기자극을 발생시키며, 전류의 흐름에 따라 사용자의 신체 굴곡에 맞게 변형되는 웨어러블 디바이스;
    상기 웨어러블 디바이스의 일측에 구비되어 상기 전기자극을 발생시키는 전극을 제어하는 제어장치; 및
    원격으로 상기 제어장치를 제어하며, 상기 제어장치로부터 수신되는 웨어러블 디바이스에 의해 측정된 사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 포함하는 근활성도 정보를 표시하는 사용자 단말;을 포함하고,
    상기 제어장치는,
    일상동작 중에 일시적으로 발생하는 근긴장도와 불수의적인 근긴장도를 구분하기 위해 근긴장도가 측정되는 신체부위의 주동근과 길항근의 근긴장 외에 상호 연동되는 주변 근육들을 같이 모니터링하며,
    미리 설정된 시간이 경과된 후에도 근긴장도가 발생하는 경우, 불수의적인 근긴장도가 발생한 것으로 판단하여 해당 신체부위에 전기자극이 발생하도록 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는,
    사용자의 근긴장도 또는 근피로도를 확인할 수 있는 근활성도 정보를 검출하는 근전도(EMG) 센서; 및
    상기 검출된 근활성도 정보에 기초하여 전기자극을 발생시키는 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기자극은,
    기능적 전기자극(FES) 또는 저주파 전기자극 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는,
    형상기억합금 와이어 또는 형상기억합금 메쉬 밴드 및 직물을 포함하여 의복 형태로 제작되며, 전류의 흐름에 따라 탄성 변형되어 인체의 굴곡에 따라 변형되는 것을 특징으로 하는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    근긴장도와 근피로도를 모니터링하여 피드백 정보를 메모리부에 저장하고, 근긴장 이상과 근피로도를 비교 판단하여 웨어러블 디바이스 제어부로 제어신호를 보내는 생체신호모니터링 제어부;
    생체신호모니터링 제어부로부터 제어신호를 수신받아 전극을 제어하여 전기자극을 발생시키는 전극 제어부; 및
    웨어러블 디바이스에 내장된 형상기억합금 와이어 및/또는 메쉬 밴드의 형상을 조절하기 위한 제어신호를 발생시키는 웨어러블 디바이스 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 생체신호모니터링 제어부는,
    근긴장도를 모니터링하는 경우, 주동근과 길항근이 동시에 수축하여 근긴장도가 높아지면 메모리부에 미리 저장된 임계값과 비교하고, 측정된 근긴장도가 임계값을 초과하는 경우 전극 제어부로 제어신호를 송신하여, 길항근에 위치하는 전극으로 전기자극이 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 근긴장 완화와 근활성화 정보의 모니터링을 위한 시스템.

  7. 삭제
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