KR102185840B1

KR102185840B1 - 저주파 자극기 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102185840B1
Application number: KR1020190002176A
Authority: KR
Inventors: 진상현; 안진웅; 이승현
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-12-03
Also published as: KR20200086396A

Abstract

신체활동에 따라 자동적으로 저주파 전기자극을 다양한 부위에 다양한 형태로 제시하는 저주파 자극기 제어장치가 개시된다. 저주파 자극기 제어장치는 통신부, 제어부 및 저장부를 포함한다. 통신부는 사용자의 움직임에 대한 정보를 수신한다. 제어부는 수신한 정보를 바탕으로 사용자의 움직임을 판단하여 그에 상응하는 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 저주파 자극기로 제공한다. 저장부는 사용자 움직임에 대응되는 자극 정보가 저장되어 있다.

Description

저주파 자극기 제어장치 및 그 제어방법 {Low frequency stimulator control device and control method thereof}

본 발명은 저주파 자극기 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 신체활동에 따라 저주파 전기자극을 다양한 부위에 다양한 형태로 제공하도록 저주파 자극기를 제어하는 저주파 자극기 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

저주파를 이용한 자극기는 혈액순환, 통증 완화, 피로회복, 근력증진을 위해 사용하는 치료기를 의미한다. 사용자는 병원을 방문해야 받을 수 있는 물리치료를 가정, 회사 등에서 저주파 자극기를 이용하여 받을 수 있게 된다.

종래의 저주파 자극기 제어장치에 따르면, 저주파 발생부에 대한 발진 동작의 개시 또는 종료, 출력의 세기와 간격의 조정 등이 대부분 사용자의 키 입력 등을 통해 이루어진다. 따라서 자극이 필요한 시점마다 사용자가 직접 조작을 해야 하는 번거로움이 있었다. 특히 웨어러블 타입의 저주파 자극기인 경우, 사용자가 그 제어화면을 용이하게 확인할 수 없어 조작이 어렵거나 오작동의 문제가 발생될 수 있다.

또한, 종래의 저주파 자극기의 경우, 사용자의 움직임이나 자세와는 상관없이 저주파 자극을 제공하였다. 따라서, 사용자가 자주 일어나 움직이는 경우에는, 큰 효과를 얻지 못할 수도 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은, 사용자의 움직임에 따라서 다양한 형태의 저주파 자극을 제공하도록 저주파 자극기를 제어하는 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파 자극기 제어장치는 사용자 움직임에 대한 센싱 정보를 수신하는 통신부;와 사용자 움직임에 대응되는 자극정보가 저장된 저장부; 및 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 사용자의 움직임을 판단하고, 상기 사용자 움직임에 대응되는 저주파 자극기로 제공하기 위한 제어 신호를 생성하여, 사용자에게 부착된 적어도 하나의 저주파 자극기로 제공하는 제어부를 포함한다.

여기에서 상기 제어신호는 상기 사용자의 움직임에 따라 자극패턴, 자극 지속 시간 및 자극 세기 중 적어도 하나를 상이하게 변경하기 위한 제어신호가 될 수 있다.

또한, 통신부는 저주파 자극기 제어장치에 포함된 가속도 센서 및 각속도 센서로부터 측정값을 수신하고, 제어부는 가속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 움직임 방향 및 속도를 산출하고, 각속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 자세 변화를 산출할 수 있다.

여기서, 상기 저장부에 저장된 자극정보는, 상기 사용자 움직임의 종류 및 그 상태 지속시간 별로 구분되어 설정되며, 상기 제어부는 상기 사용자 움직임의 정도에 따라, 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active) 중 하나의 상태로 판단하고, 상기 판단된 상태 및 상태지속시간에 대응되는 자극 정보를 상기 저장부로부터 독출하여, 상기 독출된 자극 정보에 따라 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 자극정보는, 자극파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간, 자극증가시간(Ramp up time), 자극감소시간(Ramp down time)에 의해 정해질 수 있다.

상기 자극패턴은 자동, 마사지, 주무르기, 지압, 두드리기 모드 중 적어도 하나의 모드를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파 자극기 제어방법은 사용자 움직임에 대한 센싱 정보를 수신하는 단계; 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 사용자 움직임을 판단하는 단계; 상기 사용자 움직임에 대응되는 저주파 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 사용자에게 부착된 적어도 하나의 저주파 자극기로 제공하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 사용자의 움직임을 판단하는 단계는, 가속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 움직임 방향 및 속도를 산출하는 단계;와 각속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 자세 변화를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 사용자의 움직임을 판단하는 단계는, 상기 사용자 움직임의 정도에 따라, 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active) 중 하나의 상태로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어신호를 생성하는 단계는, 상기 판단된 상태 및 상태지속시간 별로 구분 설정된 자극 정보에 따라 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 사용자의 신체활동에 따라 다양한 자극패턴을 제시할 수 있다. 이에 따라, 저주파 자극기의 치료 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파 자극기 제어장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파 자극기 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 사용자 움직임을 판단하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자극패턴, 자극 지속시간 및 자극 세기로 이루어진 자극모드를 나타내는 도면이다.
도 5는 사용자의 신체활동에 따른 자극정보의 예시를 나타내는 표이다.
도 6은 센싱정보 수신에 의해 실행되는 일 실시 예의 처리과정을 나타내는 흐름도이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다. 본 명세서에서 언급되는 전송 또는 전달이라 함은, 데이터나 정보 또는 신호의 전송 등을 의미할 수 있으며, 필요에 따라서 암호화/복호화가 적용될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "A로부터 B로 전송(전달)" 또는 "A가 B로부터 수신"과 같은 형태의 표현은 중간에 다른 매개체가 포함되어 전송(전달) 또는 수신되는 것도 포함하며, 반드시 A로부터 B까지 직접 전송(전달) 또는 수신되는 것만을 표현하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 도시 및 언급되는 각 장치들은 서로 독립적인 장치로 구현될 수도 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 장치 안에 포함되는 여러 부품들로 구현될 수도 있다.

본 발명의 설명에 있어서 각 단계의 순서는 선행 단계가 논리적 및 시간적으로 반드시 후행 단계에 앞서서 수행되어야 하는 경우가 아니라면 각 단계의 순서는 비제한적으로 이해되어야 한다. 즉, 위와 같은 예외적인 경우를 제외하고는 후행 단계로 설명된 과정이 선행단계로 설명된 과정보다 앞서서 수행되더라도 발명의 본질에는 영향이 없으며 권리범위 역시 단계의 순서에 관계없이 정의되어야 한다.

그리고 본 명세서에서 "A 또는 B"라고 기재한 것은 A와 B 중 어느 하나를 선택적으로 가리키는 것뿐만 아니라 A와 B 모두를 포함하는 것도 의미하는 것으로 정의된다. 또한, 본 명세서에서 "포함"이라는 용어는 나열된 요소 이외에 추가로 다른 구성요소를 더 포함하는 것도 포괄하는 의미를 가진다.

본 명세서에서는 본 발명의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.

후술하는 본 발명의 각 단계의 수학적 연산 및 산출은 해당 연산 또는 산출을 하기 위해 공지되어 있는 코딩 방법 및/또는 본 발명에 적합하게 고안된 코딩에 의해서 컴퓨터 연산으로 구현될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파 자극기 제어장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

저주파 자극기 제어 장치란, 저주파 자극기를 제어하기 위한 장치를 의미한다. 예를 들면, 스마트폰, 태블릿PC, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 서버, PDA, PMP, MP3 플레이어, 키오스크 등이 될 수 있다. 저주파 자극기 제어 장치는 저주파 자극기와 일체형으로 구현될 수도 있으며, 별도의 독립적인 제어 장치로 구현되어 저주파 자극기와 유선 또는 무선 통신 방식으로 통신 연결될 수도 있다.

저주파 자극기란 사용자의 신체에 부착해서 진동이나 전기 자극 등을 제공하는 장치를 의미한다. 저주파 자극기는 웨어러블 장치 형태로 구현될 수도 있다. 일 예로, 액세서리형(시계, 팔찌, 발찌 등), 직물 또는 의류 일체형(예 : 전자 의복), 신체 부착형(스킨패드), 또는 생체 이식형 등으로 구현될 수 있다.

저주파 자극기는 센서와 일체형으로 구현될 수도 있고, 센서와 별개인 것으로 구현될 수도 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이 저주파 자극기 제어장치(100)는 센서(10-1 ~ 10-4) 및 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)와 상호작용하여 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)에 제어신호를 보낸다.

저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)는 신체의 다양한 부위, 예를 들어, 상지/하지/흉부/복수 및 배부에 착용할 수 있다. 도 1에서는 사용자의 팔과 다리 각각에 부착된 4개의 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)를 도시하였으나, 그 개수 및 부착 위치 등은 다양하게 변경될 수 있다.

센서(10-1 ~ 10-4)는 사용자의 움직임을 판단하기 위한 장치를 의미한다. 도 1에서는 신체에 부착하는 센서인 것처럼 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 카메라나 초음파 센서, 적외선 센서 등이 사용될 수도 있다. 신체에 부착하는 형태인 경우, 센서(10-1 ~ 10-4)는 가속도 센서, 각속도 센서, 지자기 센서, 자이로 센서 등을 포함할 수도 있다. 본 실시 예에서는 부착형 센서로 구현된 경우를 도시하였다. 도 1에서는 사용자의 팔과 다리 각각에 부착된 4개의 센서(10-1 ~ 10-4)를 도시하였으나, 그 개수 및 부착 위치 등은 다양하게 변경될 수 있다.

센서(10-1 ~ 10-4)는 각 위치에서 센싱되는 값, 즉, 센싱 정보들을 저주파 자극기 제어 장치(100)로 전송한다. 저주파 자극기 제어 장치(100)는 센싱 정보에 기초해서 사용자 움직임을 판단한다.

일 예로, 저주파 자극기 제어 장치(100)는 사용자의 움직임이 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active) 중 어디에 해당하는지를 판단할 수 있다.

저주파 자극기 제어 장치(100)는 판단된 상태의 움직임에 대응되는 저주파 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성하고, 그 제어 신호를 각 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)로 제공한다. 제어 신호는 사용자의 움직임에 따라 자극 패턴, 자극 지속 시간, 자극 세기 중 적어도 하나를 상이하게 변경하기 위한 제어 신호를 의미한다.

각 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)는 제공된 제어 신호에 따라 각자 개별적으로 상이한 패턴의 저주파 자극을 제공하게 된다. 도 1에서와 같이 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4) 가 복수개인 경우, 각 저주파 자극기(10-1 ~ 10-4)에 제어신호가 다르게 전달될 수 있다. 따라서 사용자가 여러 부위에저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)를 사용할 경우, 각 부위에 대한 자극이 다르게 제공 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파 자극기 제어장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 따르면, 제어 장치(100)는 통신부(110), 제어부(120) 및 저장부(130)를 포함한다.

저장부(130)는 제어 장치(100)의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장하고 있는 구성요소이다.

통신부(110)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 기기와 통신을 수행하는 구성이다. 통신부(110)는 와이파이 칩, 블루투스 칩, NFC칩, 무선통신 칩 등과 같은 다양한 통신 칩을 포함할 수 있다. 또는 통신부(110)는 각종 유선 인터페이스를 포함할 수도 있다.

통신부(110)는 센서(10-1 ~ 10-4)로부터 센싱정보를 수신하여 제어부(120)로 전송한다.

제어부(120)는 저장부(130)에 저장된 프로그램 및 데이터와, 센서(10-1 ~ 10-4)로부터 수신되는센싱 정보에 기초하여 사용자 움직임을 판단한다.

도 3은 사용자 움직임을 판단하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 3은 사용자가 오른발에 가속도 센서를 부착 후 편안하게 걸었을 때 측정된 값을 나타낸다.

제어부(120)는 센서로부터 제공되는 센싱 정보가 임계치(th) 미만인 경우에는 움직임이 없는 비활동 상태로 판단한다. 반대로, 센싱 정보가 임계치를 초과하면 그 초과되는 기간 동안 활동이 이루어지는 활동 상태로 판단한다. 제어부(120)는 측정 값의 크기나 지속 시간, 반복 주기 등을 고려하여 사용자의 움직임을 자세하게 구분할 수 있다. 또한, 각 센서(10-1 ~ 10-4)의 부착 위치와 그 측정값을 종합적으로 고려하여 움직임을 판단할 수 있다. 예를 들어, 좌측 다리에 부착한 센서(10-4)와 우측 다리에 부착한 센서(10-3)가 교번적으로 비슷한 크기의 측정값을 출력하는 경우, 제어부(120)는 사용자가 보행 중이라고 판단할 수 있다. 이 경우, 각 측정 값의 크기가 커지면, 사용자가 달리고 있다고 판단할 수도 있다.

각 센서(10-1 ~ 10-4)의 종류 및 그 센싱 정보의 패턴과 그에 매칭되는 움직임 정보는 다양한반복 실험을 통해 측정되어, 저장부(130)에 미리 저장되어 있을 수 있다.

또한, 저장부(130)에는 각 움직임 정보에 대응되는 자극 정보가 더 저장되어 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 제어부(120)는 사용자의 움직임을 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active)로 나눌 수 있으며, 제어부(120)는 위와 같이 판단된 상태 및 상태의 지속시간에 대응되는 자극 정보를 저장부(130)로부터 독출하여, 독출된 자극 정보에 따라 자극을 제공하기 위한 제어신호를 생성 할 수 있다.

자극 정보의 예로는, 자극 파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간, 자극증가시간 (Ramp up time), 자극감소시간(Ramp down time) 등이 있을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 저장부(130)에는 센싱 정보와 그에 매칭되는 자극 정보가 바로 저장되어 있을 수도 있다.

제어부(130)는 저장부(130)에 저장된 자극 정보에 기초하여, 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 통신부(110)를 통해 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)로 보낸다.

저주파 자극기 제어장치(100)가 스마트폰으로 구현된 경우에는, 저장부(130)에는 스마트폰 용 어플리케이션이 설치될 수 있다. 제어부(130)는 사용자 선택에 따라 해당 어플리케이션을 실행시키고, 스마트폰에 유선 또는 무선으로 연결된 저주파 자극기의 동작을 제어할 수 있다. 이 경우, 사용자는, 스마트폰과 센서(10-1 ~ 10-4) 및 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4) 사이를 서로 연결하는 Wi-fi 또는 블루투스 페어링을 먼저 진행할 수 있다.

스마트폰으로 구현된 경우, 제어부(120)는 스마트폰에 구비된 디스플레이에, 각 센서의 센싱 정보에 기초한 사용자의 움직임 상태 및 그 상태에 맞는 저주파 자극 정보 등을 표시할 수 있다. 사용자는 그 화면을 보면서 자신이 직접 자극패턴, 자극 지속 시간 및 자극 세기 등을 조절할 수도 있고, 자동 조절 기능을 선택하여, 현재 움직임에 부합하는 자극이 자동으로 제공되도록 할 수도 있다.

또한 스마트폰으로 구현된 경우, 사용자는 어플리케이션을 통해서 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)가 신체의 어느 부위에 착용하였는지 선택할 수 있다. 예를 들어, 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)의 전원을 키는 경우 또는 신체에 착용한 경우 어플리케이션에서 신체의 어느부위에 붙인 것인지를 확인하는 UI가 제공되며 사용자는 착용한 부위에 맞게 UI상에서 선택할 수 있다. 물론 센서(10-1 ~ 10-4)의 경우도 신체의 어느 부위에 착용하였는지 사용자가 선택가능하다.

도 1에서는 센서(10-1 ~ 10-4)와 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)가 서로 분리된 형태인 것으로 도시 및 설명하였으나, 실시 예에 따라서는 센서(10-1 ~ 10-4)와 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)는 일체형으로 구현될 수도 있다. 또는, 센서(10-1 ~ 10-4)와, 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4), 제어 장치가 모두 하나의 장치로 일체화되어 구현될 수도 있다. 이 경우, 통신부(110) 구성은 생략되고, 각 구성들간의 연결은 내부 인터페이스로 대체될 수 있다.

한편, 자극 정보는 모드에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

도 4는 자극패턴, 자극 지속시간 및 자극 세기로 이루어진 자극모드의 일 예를 나타낸다. 도 4에 따르면, 자극모드는 자동, 마사지, 주무르기, 지압, 두드리기 모드로 구성될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.

자동모드(a)는 신체활동에 따라 아래의 여러 가지 모드(b~e)에서 선택적으로 자동으로 동작하는 모드를 의미한다. 자동모드(a)에 따르면, 사용자의 신체 활동이 변화되면 그 변화 상태에 맞는 모드를 자동으로 선택하여 그에 따라 저주파 자극을 줄 수 있다. 마사지모드(b)는 미세전류를 단계적으로 강하게 흐르도록 하는 모드이며, 주무르기 모드(c)는 시간간격을 주며 적당한 세기의 미세전류를 흐르도록 하는 모드를 의미한다. 지압 모드(d)는 작은 폭으로 위아래로 미세전류를 흐르도록 하는 ㅁE드이며, 두드리기 모드(e)는 짧은 간격으로 지속적인 미세전류를 흐르게 하는 모드를 의미한다. 각 모드의 종류와, 그에 따른 미세전류의 간격, 세기 등은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.

제어부(120)는 사용자의 움직임 상태에 맞는 자극 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성할 수 있다.

제어부(120)는 상기 모드(a~e) 중에서 사용자가 지정한 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 상기 모드들 중 하나를 디폴트 모드로 설정하여, 사용자가 별도의 지정을 하지 않았을 때는 디폴트 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 자동 모드(a)가 디폴트 모드인 경우, 사용자 지정이 없으면 자동 모드(a)로 동작한다. 반면, 사용자가 나머지 모드 (b~e)중 특정 모드를 지정할 경우, 제어부(120)는 저주파 자극기(20-1 ~ 20-4)가 사용자가 지정한 모드에 맞는 자극 모드로 동작하도록 제어신호를 생성 할 수 있다.

도 5는 사용자의 신체활동에 따른 자극정보의 예시를 나타내는 표이다. 도 5는 예시에 불과 하며 사용자에 따라 신체활동별 구분 설정된 자극정보가 다르게 주어질 수 있음은 물론이다.

도 5에 따르면, 사용자가 가만히 누워 있는 경우에는 제어부(120)가 비활동 상태라고 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(120)는 사용자가 편안하게 휴식을 취할 수 있도록 마사지를 받는 수준의 저주파 자극을 제공하는 마사지 모드(b)로 동작한다.

구체적으로는, 단계적으로 미세전류를 변화시켜서 사용자가 원하는 근육이완 등의 마사지 효과를 얻을 수 있도록 하는 제어 신호를 생성하여, 저주파 자극기로 제공한다.

반면, 사용자가 수면 중일 때는 비주기적으로 뒤척이는 동작을 할 수 있다. 사용자가 간헐적으로 움직임을 보이는 경우, 제어부(120)는 약활동 상태로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(120)는 자동모드(a)를 이용하여 사용자의 수면의 질을 높일 수 있을 것이다.

반면, 사용자의 움직임이 빠르고 큰 경우, 제어부(120)는 극한운동상태라고 판단할 수 있다. 일 예로, 웨이트 트레이닝이나 조깅 등을 하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 제어부(120)는 시간간격을 주며 적당한 세기의 미세전류를 흐르도록 하는 제어 신호를 제공할 수 있다. 저주파 자극기는 그 제어 신호에 따라 근육의 이완과 수축을 도와주는 주무르기 모드(c)로 동작할 수 있다. 제어부(120)는 사용자의 신체에 복수의 저주파 자극기가 부착된 경우, 각 자극기마다 다른 패턴의 저주파 자극을 제공하여, 치료 효과를 극대화할 수도 있다.

한편, 저장부(130)에는 사용자의 움직임과 그에 최적화된 저주파 자극을 제공하기 위하여 수시로 사용자의 피드백을 받아서 학습하는 인공지능 학습 모델이 저장될 수 있다. 제어부(120)는 그 학습 모델을 지속적으로 학습시키고, 그 학습 모델을 이용하여 사용자에게 필요한 저주파 자극을 제공한다. 예를 들어, 사용자가 재활 치료를 일정 기간 이상 받은 경우에는, 제어부(120)는 종래의 경우보다 좀 더 강한 자극을 좀 더 오래 제공하도록 제어 신호를 변경할 수 있다.

인공지능 학습 모델은 인공지능 알고리즘 기반으로 학습된 판단 모델로서, 예로 신경망(Neural Network)을 기반으로 하는 모델일 수 있다. 학습된 인공지능 모델은, 일 예로 신경망 모델, 또는 신경망 모델에서 발전한 딥 러닝 모델을 포함할 수 있다. 학습된 인공지능 모델의 예에는 DNN(Depp Neural Network), RNN(Recurrnet Neural Network)등이 있을 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 스마트폰 어플리케이션을 이용한 인공지능 모델학습인 경우, 우선 기 저장된 데이터에 의한 자극정보에 의한 제어신호를 저주파 자극기에 보낸다. 이 경우 사용자는 스마트폰 어플리케이션을 통해 상기 제시되고 있는 제어신호에 대한 만족도를 체크할 수 있으며, 체크된 만족도를 바탕으로 신체 활동별 만족도가 가장 높은 제어신호를 저장하여 제공할 수 있다.

상술한 예에서는 6가지의 신체활동상태를 기재하였으나, 그 종류는 한정되지 않으며, 사용자의 움직임 데이터 베이스에 따른 다양한 신체 활동별 제어신호를 생성할 수 있음은 물론이다. 한편, 상술한 바와 같이, 저주파 자극기 제어 장치(100)는 저주파 자극기와 일체형으로 구현될 수도 있다. 이 경우 각 제어 장치(100)의 제어부(120)는, 해당 저주파 자극기에 대한 제어 정보를 생성한 후, 그 제어 정보에 기초하여 저주파 신호 생성 회로의 동작을 직접 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6에 따르면, 저주파 자극기 제어 장치는 적어도 하나의 센서로부터 센싱 정보를 수신한다(S610). 저주파 자극기 제어 장치는 수신한 센싱정보를 바탕으로 사용자의 움직임을 판단한다(S620). 사용자의 움직임의 변경이 있는 경우(S630에서 Y) 제어신호를 생성한다(S640). 사용자의 움직임의 변경이 없는 경우(S630에서 N) 사용자의 움직임의 지속시간에 따른 제어신호의 변경필요성을 판단한다(S650). 제어신호 변경필요성이 없는 경우 다시 센싱정보를 수신하는 단계(S610)로 이동하여 사용자의 움직임을 판단한다. 제어신호 변경필요성이 있는 경우 제어신호를 생성한다.(S640) 상기 생성된 제어신호를 저주파 자극기에 제공함으로 처리를 종료한다.(S660)

도 6에서 설명한 제어 방법은 도 2에 도시된 구성을 가진 저주파 자극기 제어 장치(100)에 의해 수행될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 6의 제어 방법은 도 2와 상이한 구성의 제어 장치에 의해서도 구현될 수 있다. 예를 들어, 별도의 통신부를 구비하지 않고, 외부 장치와의 연결 포트와, 프로세서만을 포함하는 제어 장치에 의해서도 수행될 수 있다.

도 6에서 설명한 제어 방법에서 상기 사용자의 움직임을 판단하는 단계는, 가속도 센서의 측정값을 이용하여 사용자의 움직임 방향 및 속도를 산출하고, 각속도 센서의 측정값을 이용하여 사용자의 자세 변화를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 사용자의 움직임을 판단하는 단계는 상기 사용자 움직임의 정도에 따라, 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active) 중 하나의 상태로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 사용자의 움직임은 가속도 센서나 각속도 센서를 이용하여 센싱할 수 있으며, 상기 가속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 움직임 방향 및 속도를 산출하고, 상기 각속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 자세 변화를 산출할 수 있다. 그 밖에도 카메라 등과 같은 센서를 이용할 수도 있다.

구체적으로는, 사용자를 모니터링하기 위한 카메라가, 촬영한 이미지를 제어 장치로 제공하면, 제어 장치는 각 이미지 프레임을 비교하여 사용자의 움직임이 있는지 여부를 판단한다. 사용자의 움직임이 관측되면 그 움직임의 크기나 지속 여부 등을 확인하여, 움직임 상태를 보다 정밀하게 구분할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 다수의 저주파 자극기를 활용하여 동시에 여러 부위를 자극할 수 있으며, 각 부위에 따른 자극이 다르게 제시 될 수 있다. 또한 특정 부위만도 자극 제시가 가능한 효과를 가진다.

또한, 가속도 센서, 각속도 센서 및 저주파 자극 패드 등은 가볍고 소형이기 때문에 신체의 여러 부위에 착용가능 하며, 장시간 자연스러운 일상생활에서 활용이 가능한 효과를 가진다.

이상에서는 사용자가 사람인 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를들어 동물의 경우에도 저주파 자극기를 통해 치료효과를 얻을수 있거나, 근육통을 푸는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 저주파 자극기의 제어 장치 및 방법과 관련한 다양한 실시 예를 흐름도 및 블럭도를 이용하여 설명하였다.

이상과 같은 다양한 실시 예에 따른 제어 방법, 움직임 판단 방법, 자극 제어 신호 생성 방법 등은 그 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드의 형태로 기록 매체에 저장되어 배포될 수도 있다. 구체적으로는, 전자 장치에 의해 실행되면 사용자 움직임을 실시간으로 판단하여, 그 움직임에 부합하는 저주파 자극 패턴을 제공하도록 저주파 자극기를 제어하는 프로그램 코드가 기록 매체에 저장된 상태로 배포되거나, 온라인 상에서 배포될 수 있다.

여기서, 프로그램 코드는, 사용자 움직임에 대한 센싱 정보를 수신하는 단계; 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 사용자 움직임을 판단하는 단계; 상기 사용자 움직임에 대응되는 저주파 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 제어신호를 사용자에게 부착된 적어도 하나의 저주파 자극기로 제공하는 단계를 순차적으로 실행하기 위한 코드가 될 수 있다.

이러한 프로그램 코드가 저장된 기록 매체가 탑재된 장치는 상술한 다양한 실시 예에 따른 동작들을 수행할 수 있다.

기록 매체는, ROM, RAM, 메모리 칩, 메모리 카드, 외장형 하드, 하드, CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 다양한 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체가 될 수 있다.

또한, 이러한 프로그램 코드를 온라인 공급자로부터 다운로드받은 장치 역시 상술한 다양한 동작들을 수행할 수 있다.

이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

100 저주파 자극기 제어장치 110 통신부
120 제어부 130 저장부

Claims

사용자에 부착된 복수의 센서로부터 상기 사용자에 부착된 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 복수의 사용자 움직임에 대한 센싱 정보를 수신하는 통신부;
사용자 움직임에 대응되는 자극 정보가 저장된 저장부; 및
상기 센싱 정보에 기초하여 상기 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 상기 복수의 사용자 움직임을 판단하고, 상기 복수의 사용자 움직임 각각에 대응되는 자극 정보에 기초하여 상기 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 제어 신호를 생성하고, 상기 사용자에게 부착된 복수의 저주파 자극기로 상기 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 제어 신호를 제공하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어 신호는 상기 사용자 움직임에 따라 자극 패턴, 자극 지속 시간 및 자극 세기 중 적어도 하나를 상이하게 변경하기 위한 제어 신호인, 저주파 자극기 제어 장치.
제 1항에 있어,
상기 복수의 사용자의 움직임을 센싱하기 위한 가속도 센서 및 각속도 센서를 더 포함하며,
상기 통신부는,
상기 가속도 센서 및 상기 각속도 센서의 측정값을 수신하여 상기 제어부로 전달하며,
상기 제어부는,
상기 가속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 움직임 방향 및 속도를 산출하고, 상기 각속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 자세 변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 저주파 자극기 제어 장치.
제 1항에 있어,
상기 저장부에 저장된 자극 정보는,
상기 사용자 움직임의 종류 및 그 상태지속시간 별로 구분되어 설정되며,
상기 제어부는,
상기 사용자의 움직임의 정도에 따라, 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active) 중 하나의 상태로 판단하고,
상기 판단된 상태 및 상태지속시간에 대응되는 자극 정보를 상기 저장부로부터 독출하여, 상기 독출된 자극 정보에 따라 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성하는 저주파 자극기 제어 장치.
제 3항에 있어,
상기 자극 정보는, 자극 파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간, 자극증가시간 (Ramp up time), 자극감소시간(Ramp down time)에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 저주파 자극기 제어 장치.
제 1항에 있어,
상기 자극 패턴은 자동, 마사지, 주무르기, 지압, 두드리기 모드 중 적어도 하나의 모드를 포함하는 저주파 자극기 제어 장치.
저주파 자극기 제어장치의 저주파 자극기 제어방법에 있어서,
사용자에 부착된 복수의 센서로부터 상기 사용자에 부착된 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 복수의 사용자 움직임에 대한 센싱 정보를 수신하는 단계;
상기 센싱 정보에 기초하여 상기 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 상기 복수의 사용자 움직임을 판단하는 단계;
상기 복수의 사용자 움직임 각각에 대응되는 자극 정보에 기초하여 상기 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 복수의 저주파 자극기 각각에 대응되는 제어 신호를 상기 사용자에게 부착된 복수의 저주파 자극기로 제공하는 단계;를 포함하고,
상기 제어 신호는 상기 사용자 움직임에 따라 자극 패턴, 자극 지속 시간 및 자극 세기 중 적어도 하나를 상이하게 변경하기 위한 제어 신호인, 저주파 자극기 제어 방법.
제 6항에 있어,
상기 복수의 사용자의 움직임을 판단하는 단계는,
가속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 움직임 방향 및 속도를 산출하는 단계;
각속도 센서의 측정값을 이용하여 상기 사용자의 자세 변화를 산출하는 단계;를 포함 하는 저주파 자극기 제어 방법.
제 6항에 있어,
상기 사용자의 움직임을 판단하는 단계는,
상기 사용자의 움직임의 정도에 따라, 비활동상태(inactive), 약활동상태 (Sedentary), 가벼운 운동 상태(Lightly Active), 보통 상태(Moderately Active), 심한 운동 상태(Very Active), 극한 운동 상태(Extremely Active) 중 하나의 상태로 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 판단된 상태 및 상태지속시간 별로 구분 설정된 자극 정보에 따라 자극을 제공하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 저주파 자극기 제어방법.
제 8항에 있어,
상기 자극 정보는, 자극 파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간, 자극증가시간 (Ramp up time), 자극감소시간(Ramp down time)에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 저주파 자극기 제어 방법.
제 6항에 있어,
상기 자극 패턴은 자동, 마사지, 주무르기, 지압, 두드리기 모드 중 적어도 하나의 모드를 포함하는 저주파 자극기 제어방법.