KR102482169B1 - 자동 경련 제어를 포함하는 기능적 전기 자극 에르고미터 - Google Patents

자동 경련 제어를 포함하는 기능적 전기 자극 에르고미터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 척수 부상 또는 다른 신경학적으로 손상된 환자의 경련의 발생을 최소화 또는 방지하도록 FES 에르고미터에 대한 자극 수준 및 사이클링 케이던스를 제어한다.

Description

자동 경련 제어를 포함하는 기능적 전기 자극 에르고미터
본 발명은 신경학적 부상으로 고통받는 인간의 재활을 위한 기능적 전기 자극(functional electrical stimulation: FES) 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 인간의 근육의 기계 자극과 전기 자극 둘 다를 활용하는 디바이스에 관한 것이다.
척수 부상 환자는 FES 인에이블 에르고미터(enabled ergometer)에 타는 것으로부터 큰 이득을 얻는다. 그러나, 환자의 사지가 움직이고 있는 것으로 설정될 때 그리고/또는 자극이 세션(session)의 시작 시 적용될 때 많은 환자는 근육 경련으로 고통받는다. 이 경련은 종종 환자가 경련이 진정될 때까지 수분 동안 타는 것을 막는다. 이것은 환자와 간병인(care-giver) 둘 다가 시간 지체하게 할 수 있고 그리고 FES 에르고미터로부터 환자가 받는 이득을 감소시킨다.
경련을 최소화하는 현재(current) 기술들은 다음과 같다:
1. 타기 전에 환자의 다리를 스트레칭하기. 이 방식의 문제점은 노동 집약적이고 그리고 목적하는 결과를 항상 달성할 수는 없다는 것이다.
2. 간병인이 자극이 적용될 때 환자를 관찰하고 그리고 환자가 경련의 초기 조짐을 보일 때 자극이 증가하는 것을 수동으로 막기. 이 방식의 문제점은 환자가 사이클링할 때 잘 훈련된 간병인이 있을 것을 필요로 한다. 이것은 항상 실현 가능하지는 않다.
3. 환자의 근육이 자극을 수용하도록 대상체에 대한 자극 수준을 매우 천천히 증가시키게 FES 에르고미터를 설정하기. 이 해결책의 문제점은 간병인이 환자가 경련이 일어나는 것을 알기 위해 FES 에르고미터를 설정하는 방법을 알도록 훈련되어야 한다는 것이다. 또 다른 문제점은 자극이 천천히 증가되기 때문에 환자가 FES 사이클링의 최대 이득을 수용하는데 시간이 더 걸린다는 것이다. 환자는 환자가 경련으로 고통받지 않을 때 자극을 더 빠르게 증가시키는 것이 더 나을 경우에 오직 가끔 경련으로 고통받을 수도 있다.
본 발명에 따르면, 좌측 사지 지지부와 우측 사지 지지부를 가진 기능적 전기 자극 디바이스가 제공되고, 사지 지지부 둘 다는 사지 지지부가 왕복 운동하도록 움직이게 하는 주(primary) 구동 모터에 연결되고; 좌측 사지 지지부는 좌측 사지 지지부 서보 모터에 연결되고 그리고 우측 사지 지지부는 우측 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 상기 우측 사지 지지부 서보 모터 및 상기 좌측 사지 지지부 서보 모터의 각각은 그 각각의 사지 지지부를 축을 중심으로 회전시킨다. 디바이스는 좌측 사지 지지부 서보 모터 및 우측 사지 지지부 서보 모터의 작동을 제어하는, 좌측 사지 지지부 서보 모터 및 우측 사지 지지부 서보 모터에 연결된 제어부를 더 갖는다. 제어부는 또한 전기 자극을 환자의 근육에 전달하는 피부 접착성 전극에 부착된 기능적 전기 자극 리드(functional electrical stimulation lead)를 포함할 수도 있다.
디바이스는 또한 좌측 사지 지지부와 우측 사지 지지부 중 하나 또는 둘 다를 회전시키는데 필요한 회전력을 연속적으로 모니터링하는 모니터 및 상기 회전력의 변화율을 계산하고, 그리고 최대 전기 자극, 최대 자극 증가율, 최대 서보-모터 속도 및 최대 서보-모터 증가율을 계산하도록 구성된 제어기를 포함하는 자동 경련 제어 시스템을 포함한다.
추가의 실시형태에 따르면, 기능적 전기 자극 시스템은 주 구동 모터를 상기 좌측 사지 지지부 및 상기 우측 사지 지지부의 각각에 연결시키는 2개의 구동 암을 갖되, 구동 암은 상이한 부착 위치에서 대응하는 우측 크랭크 및 좌측 크랭크에 연결되기 위한 다양한 부착점을 임의로 갖는다. 추가의 실시형태에 따르면, 사지 지지부는 대응하는 좌측 크랭크 및 우측 크랭크에 의해 상기 구동 암에 부착된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 상기 자동 경련 제어 시스템의 제어기는 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 미리 결정된 값을 초과할 때 가능한 경련의 시작을 식별하고, 그리고 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 상기 미리 결정된 값을 초과할 때, 전기 자극의 현재 수준과 상기 계산된 최대 자극을 비교하고 그리고 현재 크랭크 속도와 상기 계산된 최대 크랭크 속도를 비교하고 그리고 명령어를 상기 기능적 전기 자극 리드에 그리고 좌측 사지 지지부 서보 모터와 우측 사지 지지부 서보 모터에 연결된 상기 제어부에 전송하여 전기 자극의 양과 크랭크 속도를 감소시키도록 구성된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 근육 운동 디바이스가 제공되되, 대상체의 상부 사지 또는 하부 사지를 수용하고 그리고 대상체의 근육을 운동시킬 때 대상체를 돕도록 구성된 사이클링 기저부를 갖되; 사이클링 기저부는 제1 사지 지지부 및 제2 사지 지지부를 갖고, 상기 사지 지지부는 제어기에 의해 제어된 모터에 의해 구동 또는 방해되고, 디바이스는 기능적 전기 자극 제어기를 더 포함하되, 기능적 자극 제어기 및 제1 사지 지지부와 제2 사지 지지부 및 사이클링 기저부는 대상체의 상부 또는 하부 사지를 움직일 때 대상체를 돕도록 구성되고; 상기 디바이스는 상기 좌측 사지 지지부 및 상기 우측 사지 지지부 중 하나 또는 둘 다에 필요한 회전력을 연속적으로 모니터링하도록 구성된 모니터를 포함하는 자동 경련 제어 시스템을 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 회전력의 변화율, 최대 서보-모터 속도 및 최대 서보-모터 증가율을 계산하도록 구성되고, 상기 기능적 전기 자극 제어기는 최대 전기 자극, 최대 자극 증가율을 계산하도록 구성된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 제어기는 대상체의 근육에 대한 등축성 기능적 전기 자극을 관리한다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 대상체의 사지를 운동시키는 방법이 제공되되, 대상체의 사지를 본 명세서에 설명된 디바이스의 사지 지지부에 배치하는 단계, 대상체의 사지 상에 전기 자극 전극을 배치하는 단계, 및 대상체의 사지를 운동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 운동시키는 단계는 사지 지지부 피벗점을 중심으로 사지 지지부를 회전시킴으로써 대상체의 사지를 이동시킬 때 대상체를 능동적으로 돕는 것을 포함한다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 방법은 등축성 기능적 전기 자극을 통해 대상체의 사지를 운동시키도록 대상체를 돕는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 방법은 근육 전기 자극을 증가시키고 그리고 모터 지원을 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 전기 자극은 조정된 근육 수축을 유발하고 그리고 사지 지지부는 회전을 구동시키지 않는다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 방법은 모터 지원을 증가시키고 그리고 전기 자극을 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 자동 경련 제어기는 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 미리 결정된 값을 초과할 때 가능한 경련의 시작을 식별하고, 그리고 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 상기 미리 결정된 값을 초과할 때, 현재 크랭크 속도와 상기 계산된 최대 크랭크 속도를 비교하도록 구성되고 그리고 상기 전기 자극 제어기는 전기 자극의 현재 수준과 상기 계산된 최대 자극을 비교하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 차후의 설명은 첨부된 도면에 관한 것이다.
도 1은 RT300™의 제어기에 설치된 본 발명의 자동 경련 제어 시스템을 구비한, Restorative Therapies사의 RT300™ 기능적 전기 자극 사이클링 시스템을 도시하는 도면.
위에 요약된 본 발명은 다음의 설명, 첨부된 도면 및 아래에 나열된 청구항을 참조함으로써 더 잘 이해될 수도 있다. 본 발명의 구현예를 실행하게 하도록 아래에 제시된, 이 실시형태의 설명은 바람직한 실시형태를 제한하도록 의도되지 않지만, 특정한 실시예로서 기능하도록 의도된다. 당업자는 당업자가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 방법 및 시스템을 변경 또는 디자인하기 위한 기반으로서 개시된 특정한 실시형태 몇 개념을 손쉽게 사용할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 당업자는 또한 이러한 등가 조립체가 가장 넓은 형태에서 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 것을 실현해야 한다. 본 발명이 RT300-SLSA 사이클링 시스템의 맥락에서 본 명세서에 설명되지만, 본 발명은 미국 특허 제8,905,951호 및 제9,511,256호에 설명된 시스템을 포함하여, 임의의 FES 시스템과 함께 사용될 수도 있고, 이들 기초출원의 개시내용은 전체가 본 명세서에 편입된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시형태는 팔 및/또는 다리의 부분적인 또는 전체 마비를 가질 수도 있는 환자를 위해 사용되는 근육 운동 디바이스(100)를 포함한다. 디바이스(100)는 모바일 지지부(103) 상에 실장되는 사이클링 기저부(105)를 포함한다.
사이클링 기저부(105)는 제1 사지 지지부(108) 및 제2 사지 지지부(109)를 갖는다. 일부 실시형태에서, 단일의 사지 지지부는 하나의 사지를 잃은 대상체를 위해 사용되도록 포함될 수 있음이 고려된다. 각각의 사지 지지부(108 및 109)는 제1 회전식 암(114) 및 제2 회전식 암(115), 각각에 의해 사이클링 기저부에 부착된다.
회전식 암(114 및 115)은 사지 지지부 피벗점(130 및 131)에서 사지 지지부(108 및 109)에 부착된다. 이 구성은 대상체의 발이 사이클링 운동을 자연스럽게 수행할 때만큼 정상적으로 회전되게 한다. 회전식 암은 기저부 피벗점(140)에서 사이클링 기저부(105)에 연결된다. 바람직한 실시형태에서, 기저부 피벗점(140)은 기저부를 통해 연장되는 채널을 통과하는 샤프트를 포함하고; 샤프트는 제1 회전식 암(114)의 기저부 단부를 제2 회전식 암(115)의 기저부 단부에 연결시킨다. 이러한 실시형태에서, 이어서 샤프트는 기저부 피벗점(140)을 중심으로 균일하게 회전된다. 다른 실시형태에서, 회전식 암(114, 115)이 기저부 피벗점(140)에서 2개의 독립적으로 회전 가능한 샤프트에 연결될 수도 있어서 사지 지지부(108 및 109)가 서로 관계없이 회전되게 한다.
사이클링 기저부(105)는 또한 2개의 종아리 지지부(148, 149)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 종아리 지지부(148 및 149)는 부착 연결부(153, 154)를 통해 사지 지지부(108 및 109)에 연결된다. 다른 실시형태에서, 종아리 지지부(148 및 149)는 사지 지지부(108 및 109)에 연결되지 않을 수도 있다.
디바이스(100)는 또한 기능적 전기 자극 제어기(175)를 포함한다. 제어기(175)는 리드 케이블(156)을 통해 제어기(175)에 연결되는, 일련의 리드(159)를 통해 대상체의 근육에 제공되는 전기 자극을 관리한다. 제어기(175)는 또한 회전식 암(114 및 115)의 회전 속도를 제어하는 모터(미도시)를 제어한다. 제어기(175)는 대상체의 필요 수준에 따라 리드(159)를 통한 기능적 전기 자극과 함께 회전식 암(114 및 115)의 회전을 조정한다. 일부 예에서, 제어기(175)는 전기 자극과 함께 회전식 암(114 및 115)의 풀(full) 운동을 명령할 것이고 완전히 FES 유발된 운동을 발생시킨다. 대안에서, 제어기(175)는 모터 및 전기 자극에 의해 제공된 지원의 수준을 감소시킬 수도 있어서 대상체가 의지적 운동을 하게 한다. 또 추가의 실시형태에서, 제어기(175)는 대상체가 지원 없이 사지 지지부(108, 109)를 회전시키게 하도록 임의의 지원을 제공하지 않을 것이다. 제어기(175)는 대상체가 요구하고 그리고 사용자가 명령할 때 이러한 지원을 제공한다.
마찬가지로, 손목 및 손 지지부(208 및 209)는 기저부 피벗점(240), 그리고 손목 및 손 지지부(208 및 209)에 대한 차후의 부착부에서 회전식 암(214 및 215)에 부착되도록 제공 및 구성될 수도 있다.
하나의 실시형태에서, 대상체의 사지를 운동시키기 위한 방법이 제공된다. 이 실시형태에 따르면, 시스템은 설정 속도로 연속적으로 회전되고 그리고 시스템은 환자의 활동을 돕거나 또는 방해한다. 환자의 활동은 의지적이거나 또는 FES에 의해 유발된다. 방법의 제1 단계에서, 시스템의 모터는 대상체의 사지를 이동시키고 그리고 제어기는 초기의 근육 전기 자극을 제공한다. 이 제1 단계는 준비 운동 단계로서 지칭될 수 있다. 활동 전이로서 지칭되는 차후의 단계에서, 근육이 사지 지지부의 이동을 테이크 오버(take over)하거나 또는 100% 자극 문턱값에 도달될 때까지 제어기는 근육 전기 자극을 증가시키고 그리고 모터 지원을 감소시킨다. 활동 단계로서 지칭되는 차후의 단계에서, 회전식 암(114 및 115)(및/또는 214 및 215)이 피벗점(140)(및/또는 240)을 중심으로 회전되어 대상체의 근육이 사이클링 운동을 수행할 때 전기 자극은 조정된 근육 수축을 유발한다. 피벗점(140)(및/또는 240)에서 연결된 회전식 암(114 및 115)(및/또는 214 및 215)의 조합은 또한 본 명세서에 크랭크로서 지칭된다. 근육 피로에 도달되고/되거나 근육 피로가 제어기에 의해 검출된다면, 전기 자극이 감소되고 그리고 사이클링 기저부의 모터는 사이클링 운동 동안 테이크 오버된다. 정리 운동으로서 지칭되는 마지막 단계에서, 모터가 사이클링 운동을 완전히 테이크 오버해서 운동 범위를 통한 이동을 허용하는 동안 대상체의 근육을 쉬게 한다.
추가의 실시형태에 따르면, 본 발명의 자동 경련 제어 특징부는 세션의 처음부터 환자의 팔 또는 다리를 이동시키는데 필요한 회전력의 양을 모니터링한다. 시스템은 또한 에르고미터 크랭크의 각각의 회전을 통해 필요한 회전력의, 변화의 패턴 및 비율, 또는 평활도를 모니터링한다. 본 발명의 자동 경련 제어 시스템은 필요한 회전력의 증가뿐만 아니라 필요한 회전력의 평활도의 감소를 이용해서 근긴장을 검출하고 그리고 근육 경련이 발생하는지를 검출한다.
각각의 검출된 근긴장의 양에 대해, 본 발명의 자동 경련 제어 시스템은 최대 자극 수준, 최대 자극 증가율, 최대 크랭크 속도, 및 크랭크 증가율을 설정한다. 풀 근육 경련이 발생한다면, 그러면 자동 경련 제어 시스템은 모터가 시간 기간 동안 크랭크를 회전시키는 것을 방지하고, 그리고 이어서 세션을 다시 시작하고자 한다.
다음의 실시예는 환자가 다리 세션을 시작하는 것으로 전개되고 그리고 자극 수준이 증가된다. 환자가 경련의 시작을 겪는다면, 다리 회전을 돕는데 필요한 회전력이 변동되기 시작할 것이고 이 회전력의 변동은 자동 경련 제어 시스템에 의해 검출될 것이다. 유사하게, 환자가 고 근긴장을 나타내기 시작한다면, 다리 크랭크 회전을 돕는데 필요한 모터 회전력이 증가될 것이고 그리고 자동 경련 제어 시스템이 이 증가를 검출할 것이다. 양 이벤트에서, 자동 경련 제어 시스템은 근긴장이 증가되거나 또는 근육 경련으로 발달되는 것을 방지하는데 적합한 최대 자극 수준 및 사이클링 케이던스(cycling cadence)를 계산할 것이다.
현재(current) 자극 수준이 근긴장이 증가되거나 또는 경련으로 발달되는 것을 방지하는데 적합한 계산된 최대 자극 수준보다 더 높은 수준에서 활성화된다면, 자동 경련 제어 시스템은 자극 수준이 이에 따라 감소되게 할 것이다. 마찬가지로, 현재 다리 케이던스가 근긴장이 증가되거나 또는 경련으로 발달되는 것을 방지하는 최대 사이클링 케이던스보다 더 빠르게 진행된다면, 자동 경련 제어 시스템은 케이던스 비율이 감소되게 할 것이다.
정반대로, 현재 자극 수준이 계산된 최대 자극 값보다 더 낮다면, 그러면 시스템은 근긴장이 증가되거나 또는 근육 경련이 발달되는 것을 방지하는데 적합한 최대 자극 수준 증가율을 계산할 것이다. 시스템은 자극 수준이 이 최대보다 더 크지 않은 비율로 증가되게 할 것이다.
케이던스가 계산된 최대 사이클링 케이던스 값보다 더 낮다면, 그러면 시스템은 근긴장이 증가되거나 또는 근육 경련이 발생하는 것을 방지하는데 적합한 최대 속도 증가율을 계산할 것이다. 시스템은 케이던스가 이 계산된 최대 속도보다 더 크지 않은 비율로 증가되게 할 것이다.
근긴장이 계속해서 증가된다면, 그러면 모든 이 최대 수준은 더 감소될 것이다. 이것은 환자의 근육이 자극을 수용하게 하도록 작용해서 궁극적으로 근긴장이 감소될 것이다. 근긴장이 감소될 때, 시스템은 모든 이 최대 수준을 증가시킬 것이다. 일단 근긴장이 없거나 또는 최소라면, 제한이 시스템에 의해 부여되지 않는다. 이 점에서 FES 세션은 그 미리 설정된 자극 수준 및 케이던스 매개변수를 계속해서 사용할 것이다.
근육이 미리 정해진 케이던스 또는 자극 수준을 수용하지 못하는 것을 나타내는, 검출된 근긴장이 시간에 걸쳐 감소되지 않는 이벤트에서, 자동 경련 제어 시스템은 더 높은 케이던스 및 자극 수준을 천천히 허용할 것이다. 이것은 환자가 긴장을 나타낼지라도 환자가 활동 사이클링을 진행하게 한다. 이 경우에 검출된 긴장이 경련이 아닌 또 다른 요인, 예컨대, 근신전반사에 의해 유발될 가능성이 있다. 본 발명의 다양한 상이한 실시형태에 따르면, 시스템은 경련 및 근신전반사에 대해 적절하게 케이던스 및 자극 수준을 조정할 수도 있다.
본 발명은 바람직한 실시형태를 참조하여 설명되었다. 특정한 값, 관계, 재료 및 단계가 본 발명의 개념을 설명할 목적으로 제시되었지만, 당업자는 수많은 변형 및/또는 변경이 광범위하게 설명된 바와 같은 본 발명의 기본 개념 및 작동 원리의 정신 또는 범위로부터 벗어나는 일 없이 특정한 실시형태에 도시된 바와 같이 본 발명에 대해 행해질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 위의 교시내용에 비추어, 당업자는 본 명세서에 교시된 본 발명으로부터 벗어나는 일 없이 이 세부내용을 변경할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명에 기반을 둔 개념의 바람직한 실시형태 및 특정한 변경을 이제 완전히 제시하였지만, 다양한 다른 실시형태뿐만 아니라 본 명세서에 도시 및 설명된 실시형태의 특정한 변형 및 변경이 이러한 근본적인 개념과 친숙하게 될 때 당업자에 의해 분명히 발생할 것이다. 모든 이러한 변형, 대안 및 다른 실시형태를 이들이 첨부된 청구항 또는 이들의 등가물의 범위 내에 있는 한 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 제시될 때와는 달리 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 결과적으로 본 실시형태는 모든 점에서 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 간주된다.

Claims (17)

  1. 기능적 전기 자극 디바이스로서,
    좌측 사지 지지부와 우측 사지 지지부 - 이들 지지부 둘 다는 상기 사지 지지부들이 왕복 운동하도록 움직이게 하는 주(primary) 구동 모터에 연결되고, 상기 좌측 사지 지지부는 좌측 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 상기 우측 사지 지지부는 우측 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 상기 우측 및 좌측 사지 지지부 서보 모터들 각각은 축을 중심으로 각자의 사지 지지부를 회전시킴 -;
    상기 좌측 및 우측 사지 지지부 서보 모터들에 연결되어 상기 좌측 및 우측 사지 지지부 서보 모터들의 작동을 제어하는 제어부 - 상기 제어부는 피부 접착성 전극들에 부착된 기능적 전기 자극 리드들(functional electrical stimulation leads)을 포함하고, 상기 접착성 전극들은 전기 자극을 환자의 근육에 전달하도록 구성됨 -; 및
    상기 좌측 및 우측 사지 지지부들 중 하나 또는 둘 다를 회전시키는데 필요한 회전력(torque)을 연속적으로 모니터링하도록 구성된 모니터를 포함하는 자동 경련 제어 시스템을 포함하고,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 상기 회전력의 변화율, 최대 전기 자극, 최대 자극 증가율(ramp-up rate), 최대 크랭크 속도, 및 최대 크랭크 속도 증가율을 계산하도록 구성되는, 기능적 전기 자극 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 구동 모터를 상기 좌측 및 우측 사지 지지부들의 각각에 연결시키는 2개의 구동 암(arm)을 더 포함하고,
    상기 구동 암들은 서로 다른 부착 위치들에서 대응하는 우측 및 좌측 크랭크들에 연결되기 위한 다양한 부착점들을 포함하는, 기능적 전기 자극 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 사지 지지부들은 상기 대응하는 좌측 및 우측 크랭크들에 의해 상기 구동 암들에 부착되는, 기능적 전기 자극 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 회전력의 모니터링된 양(amount) 또는 회전력의 변화율이 미리 결정된 값을 초과할 때 가능한 경련의 시작(onset)을 식별하도록 구성되고,
    상기 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 상기 미리 결정된 값을 초과할 때, 상기 자동 경련 제어 시스템은: 전기 자극의 현재 수준과 상기 계산된 최대 전기 자극을 비교하고, 명령어들을 상기 좌측 및 우측 사지 지지부 서보 모터들에 연결된 상기 제어부와 상기 기능적 전기 자극 리드들에 전송하여, 전기 자극의 양을 감소시키도록 구성되는, 기능적 전기 자극 디바이스.
  5. 근육 운동 디바이스로서,
    대상체의 상부 또는 하부 사지들을 수용하도록 그리고 대상체의 근육을 운동시킬 때 대상체를 돕도록 구성된 사이클링 기저부 - 상기 사이클링 기저부는 제 1 사지 지지부 및 제 2 사지 지지부를 포함하고, 상기 사지 지지부들은 모터에 의해 구동 또는 방해됨 -;
    기능적 전기 자극 제어기 - 상기 기능적 자극 제어기 및 상기 제 1 및 제 2 사지 지지부들과 사이클링 기저부는 대상체의 상부 또는 하부 사지들을 움직일 때 대상체를 돕도록 구성됨 -; 및
    좌측 및 우측 사지 지지부들 중 하나 또는 둘 다를 회전시키는데 필요한 회전력을 연속적으로 모니터링하도록 구성된 모니터를 포함하는 자동 경련 제어 시스템을 포함하고,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 상기 회전력의 변화율, 최대 크랭크 속도, 최대 크랭크 속도 증가율, 최대 전기 자극, 및 최대 자극 증가율을 계산하도록 구성되는, 근육 운동 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 대상체의 근육에 대한 등축성(isometric) 기능적 전기 자극을 관리하는, 기능적 전기 자극 디바이스.
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  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 미리 결정된 값을 초과할 때 가능한 경련의 시작을 식별하도록 추가로 구성되고,
    회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 상기 미리 결정된 값을 초과할 때, 상기 자동 경련 제어 시스템은: 현재 크랭크 속도와 상기 계산된 최대 크랭크 속도를 비교하고, 명령어들을 제 1 및 제 2 사지 지지부 서보 모터들에 연결된 제어부와 상기 기능적 전기 자극 제어기에 전송하여, 전기 자극의 양과 크랭크 속도를 감소시키도록 구성되는, 근육 운동 디바이스.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 미리 결정된 값을 초과할 때 가능한 경련의 시작을 식별하도록 추가로 구성되고,
    회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 상기 미리 결정된 값을 초과할 때, 상기 자동 경련 제어 시스템은: 전기 자극의 현재 수준과 상기 계산된 최대 자극을 비교하고, 명령어들을 제 1 및 제 2 사지 지지부 서보 모터들에 연결된 제어부와 상기 기능적 전기 자극 제어기에 전송하여, 전기 자극의 양을 감소시키도록 구성되는, 근육 운동 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제 1 사지 지지부는 제 1 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 제 2 사지 지지부는 제 2 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 사지 지지부 서보 모터들 각각은 축을 중심으로 각자의 사지 지지부를 회전시키고, 상기 제어부는 상기 사지 지지부 서보 모터들에 연결되어 이들의 작동을 제어하는, 근육 운동 디바이스.
  16. 제 13 항에 있어서,
    제 1 사지 지지부는 제 1 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 제 2 사지 지지부는 제 2 사지 지지부 서보 모터에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 사지 지지부 서보 모터들 각각은 축을 중심으로 각자의 사지 지지부를 회전시키고, 상기 제어부는 상기 사지 지지부 서보 모터들에 연결되어 이들의 작동을 제어하는, 근육 운동 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동 경련 제어 시스템은 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 미리 결정된 값을 초과할 때 가능한 경련의 시작을 식별하도록 구성되고,
    상기 회전력의 모니터링된 양 또는 회전력의 변화율이 상기 미리 결정된 값을 초과할 때, 상기 자동 경련 제어 시스템은: 전기 자극의 현재 수준과 상기 계산된 최대 전기 자극을 비교하고, 현재 크랭크 속도와 상기 계산된 최대 크랭크 속도를 비교하고, 명령어들을 상기 좌측 및 우측 사지 지지부 서보 모터들에 연결된 상기 제어부와 상기 기능적 전기 자극 리드들에 전송하여, 전기 자극의 양과 크랭크 속도를 감소시키도록 구성되는, 기능적 전기 자극 디바이스.
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