KR102482763B1 - Electroactive reation suit and functional electric stimulation method for strength support using it - Google Patents

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KR102482763B1 KR1020220047542A KR20220047542A KR102482763B1 KR 102482763 B1 KR102482763 B1 KR 102482763B1 KR 1020220047542 A KR1020220047542 A KR 1020220047542A KR 20220047542 A KR20220047542 A KR 20220047542A KR 102482763 B1 KR102482763 B1 KR 102482763B1
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이동찬
허덕재
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Abstract

Introduced are an electroactive reaction suit and a functional electric stimulation response method for supporting muscular strength using the electroactive reaction suit. The electroactive reaction suit comprises: suit fabric which can be worn on a user; a plurality of electroactive reaction pads which are respectively provided for parts of the suit fabric, to provide electric stimulation to the user; and a stimulation controller which applies electrical signals to the electroactive response pads so that each of the muscles of the user can be activated.

Description

전기활성반응 슈트 및 전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법{ELECTROACTIVE REATION SUIT AND FUNCTIONAL ELECTRIC STIMULATION METHOD FOR STRENGTH SUPPORT USING IT}Electroactive reaction suit and functional electrical stimulation response method for supporting muscle strength using an electroactive reaction suit

본 발명은 전기활성반응 슈트 및 전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electroactive reaction suit and a functional electrical stimulation response method for supporting muscular strength using the electroactive reaction suit.

일반적으로, 전기 자극 치료기는 마비된 신체에 전기 자극을 가하여 기능적인 움직임을 얻어낸다. 전기 자극 치료기는 근력강화, 근지구력 증가, 관절가동범위의 향상 또는 경련의 감소와 같은 신경근 전기 자극 적용으로 환자의 자세유지에 중요한 수의적 근육수축을 일으킬 수 있고, 기능적인 근육활동을 회복하거나 기능부전이 회복될 때까지 자세유지를 촉진시킬 수 있다. 그리고 전기 자극 치료기는 적절한 강도, 맥동기간 및 맥동빈도로 전기 자극을 사용자의 근육에 가해야, 사용자의 근육조직을 활성화시킬 수 있다.In general, an electrical stimulation therapy device obtains functional movement by applying electrical stimulation to a paralyzed body. The electrical stimulation therapy device can induce voluntary muscle contraction, which is important for maintaining the patient's posture, and restore functional muscle activity or function by applying neuromuscular electrical stimulation such as strengthening muscle strength, increasing muscle endurance, improving range of motion of joints, or reducing spasm. It can promote postural maintenance until the dysfunction is restored. In addition, the electrical stimulation therapy device can activate the user's muscle tissue only when electrical stimulation is applied to the user's muscles with appropriate intensity, pulsation period, and pulsation frequency.

그런데 종래 전기 자극 치료기의 경우, 고관절부, 대퇴부, 발목부에 독립적으로 각각 부착되어 전기 자극을 가함에 따라, 전기 자극 치료기를 고관절부, 대퇴부, 발목부에 적용함에 있어서, 종합적으로 사용자의 근피로를 해소하는데 제한이 있었다. However, in the case of the conventional electrical stimulation therapy device, as it is independently attached to the hip joint, thigh, and ankle portion and applies electrical stimulation, in applying the electrical stimulation therapy device to the hip joint, thigh, and ankle portion, the user's muscle fatigue is comprehensively reduced. There was a limit to resolution.

또한 같은 자극을 신체에 주더라도 신체의 굴곡부위에 대해서는 굴곡반사가 항상 같은 반응을 보이지 않는 문제가 있다. 또한, 환자의 특성에 따라 여러 가지의 매개 변수를 변화시킬 수 없고, 고가의 의료장비가 되어 가정에서의 사용이 어려울 수 있다. 또한 종래 전기 자극 치료기는 외부적으로 드러남에 따라, 외관이 두드러지게 보여지는 문제가 있었다.In addition, there is a problem in that the flexion reflex does not always show the same response to the flexion part of the body even if the same stimulus is applied to the body. In addition, various parameters cannot be changed according to the characteristics of the patient, and it is expensive medical equipment, which may make it difficult to use at home. In addition, as the conventional electric stimulation therapy device is exposed externally, there is a problem in that the appearance is conspicuously shown.

등록특허공보 10-1801042(2017. 11. 20 등록)Registered Patent Publication No. 10-1801042 (registered on November 20, 2017)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제공된 것으로서, 사용자의 자세유지에 중요한 수의적 근육수축을 일으킬 수 있고, 기능적인 근육활동을 회복하거나, 기능부전이 회복될 때까지 자세유지를 촉진할 수 있는 전기활성반응 슈트 및 전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is provided to solve the above problems, and can cause voluntary muscle contraction, which is important for maintaining a user's posture, restore functional muscle activity, or promote posture maintenance until dysfunction is restored. An object of the present invention is to provide an electroactive reaction suit and a functional electrical stimulation response method that supports muscle strength using the electroactive reaction suit.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 착용 가능한 슈트 원단; 상기 슈트 원단의 부위별로 탈부착 가능한 복수 개로 제공되어, 상기 사용자에게 전기적인 자극을 제공하는 전기활성반응 패드; 및 상기 사용자의 근육이 부위별로 활성화되도록 상기 전기활성반응 패드에 전기 신호를 인가하는 자극 제어기를 포함하는 전기활성반응 슈트가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the user wearable suit fabric; Electroactive response pads provided in a plurality of attachable and detachable parts for each part of the suit fabric to provide electrical stimulation to the user; and a stimulus controller for applying an electrical signal to the electroactive response pad so that the muscles of the user are activated for each part.

이때, 상기 전기활성반응 패드는 상기 사용자의 근육활성도를 감지하는 감지부를 포함하고, 상기 자극 제어기는 상기 감지부에서 감지된 근육활성도에 기초하여 상기 사용자의 동작에 따른 전기활성 패턴을 분석하고, 분석한 상기 전기활성 패턴에 따라 상기 전기활성반응 패드에 전기 신호를 선택적으로 인가할 수 있다.At this time, the electroactive response pad includes a sensor that detects the user's muscle activity, and the stimulation controller analyzes the electroactive pattern according to the user's motion based on the muscle activity detected by the sensor. An electrical signal may be selectively applied to the electroactive reaction pad according to the electroactive pattern.

또한, 상기 전기활성반응 패드는 상기 근육을 사이에 두고 대향되게 배치되는 쌍으로 제공되어, 상기 전기 신호의 인가시, 상기 근육에 자극이 가하는 자극 전류 루프를 형성할 수 있다.In addition, the electroactive response pads may be provided in pairs disposed opposite to each other with the muscle interposed therebetween, so that when the electrical signal is applied, a stimulation current loop is applied to the muscle.

또한, 상기 전기활성반응 패드는 상기 전기 신호에 따라 변형이 가능한 몸체부; 및 상기 몸체부를 상기 슈트 원단에 부착시키기 위한 부착부를 더 포함할 수 있다.In addition, the electroactive reaction pad includes a body portion deformable according to the electrical signal; And it may further include an attachment part for attaching the body part to the suit fabric.

또한, 상기 몸체부는 탄성 변형이 가능한 메타 물질을 포함하는 메타 구조체; 및 상기 전기 신호에 의해 전위차가 형성되도록 상기 메타 구조체의 외면에 제공되는 표면층을 포함할 수 있다.In addition, the meta structure including a meta material capable of elastic deformation of the body portion; and a surface layer provided on an outer surface of the meta-structure so that a potential difference is formed by the electric signal.

또한, 상기 감지부는 상기 몸체부와 상기 부착부 사이에 마련되되, 한 쌍의 지지층 사이에 공극을 형성하는 멀티스케일의 스폰지층으로 이루어지고, 상기 스폰지층의 공극에 가해지는 압력에 의해 변형되는 정도에 기초하여 상기 사용자의 부위별 근육활성도를 감지할 수 있다.In addition, the sensing part is provided between the body part and the attaching part, and is made of a multi-scale sponge layer forming a gap between a pair of support layers, and the degree of deformation by the pressure applied to the gap of the sponge layer Based on this, it is possible to detect muscle activity for each part of the user.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수 개의 전기활성반응 패드가 구비된 슈트 원단을 준비하는 단계; 상기 슈트 원단을 착용한 사용자의 근육활성도를 감지하는 단계; 상기 근육활성도를 기초로 하여 사용자의 동작에 따른 전기활성 패턴을 분석하는 단계; 및 분석한 상기 전기활성 패턴에 따라 복수 개의 상기 전기활성반응 패드에 전기 신호를 인가하여 상기 사용자의 근육을 부위별로 활성화하는 단계를 포함하는 전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, preparing a suit fabric equipped with a plurality of electroactive reaction pads; Detecting the muscle activity of the user wearing the suit fabric; Analyzing an electrical activity pattern according to a user's motion based on the muscle activity; and applying an electric signal to a plurality of the electroactive pads according to the analyzed electroactive pattern to activate the muscles of the user by part. this can be provided.

이때, 상기 슈트 원단을 준비하는 단계에서는, 쌍을 이루는 전기활성반응 패드가 사용자의 근육을 사이에 두고 슈트 원단에 대향되게 배치될 수 있다.At this time, in the step of preparing the suit fabric, a pair of electroactive reaction pads may be disposed to face the suit fabric with the user's muscles interposed therebetween.

또한, 상기 사용자의 근육활성도를 감지하는 단계에서는, 상기 전기활성반응 패드의 감지부 내 스폰지층의 공극에 가해지는 압력에 의해 변형되는 정도에 기초하여 상기 사용자의 부위별 근육활성도가 감지될 수 있다.In addition, in the step of detecting the user's muscle activity, the muscle activity of each part of the user can be detected based on the degree of deformation by the pressure applied to the air gap of the sponge layer in the sensing unit of the electroactive response pad. .

상기 전기활성 패턴을 분석하는 단계에서는, 상기 사용자의 보행 동작시 사용자별 보행 동작 패턴에 맞추어, 상기 전기활성반응 패드의 활성화 타이밍과, 상기 전기활성반응 패드가 활성화되는 활성화 영역이 결정될 수 있다.In the step of analyzing the electroactive pattern, an activation timing of the electroactive pad and an activation region in which the electroactive pad is activated may be determined according to the user's gait motion pattern during the user's gait motion.

또한, 상기 근육을 부위별로 활성화하는 단계는, 상기 전기활성 패턴에 따른 상기 전기활성반응 패드의 전극 수를 탐색하는 탐색 과정; 기 설정된 우선 순위에 따라 복수 개의 전기활성반응 패드 중에서 적어도 어느 하나의 전기활성반응 패드를 선정하는 선정 과정; 복수 개의 전기활성반응 패드 중에서 활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있는지를 판단하는 판단 과정; 및 활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있으면, 남아 있는 전기활성반응 패드에 전기 신호를 인가하여 상기 전기활성반응 패드를 활성화하는 활성화 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step of activating the muscles by part may include a search process of searching for the number of electrodes of the electroactive pad according to the electroactive pattern; a selection process of selecting at least one electroactive reaction pad from among a plurality of electroactive reaction pads according to a predetermined priority; a process of determining whether there are remaining electroactive reaction pads to be activated among the plurality of electroactive reaction pads; and an activation process of activating the electroactive reaction pad by applying an electrical signal to the remaining electroactive reaction pad, if the electroactive reaction pad to be activated remains.

본 발명의 실시예는 면방향으로 확장된 경량, 유연성 및 대변형이 가능한 전기활성반응 패드가 슈트 원단에 부착됨으로써, 전기활성반응 패드를 통한 사용자의 근력 지원이 가능하고, 전기 자극 장치의 소형화 및 실용화에 유리하다는 이점이 있다. In an embodiment of the present invention, since the electroactive reaction pad, which is lightweight, flexible, and capable of large deformation, extended in the plane direction is attached to the suit fabric, it is possible to support the user's muscle strength through the electroactive reaction pad, miniaturization and It has the advantage of being advantageous for practical use.

또한, 본 발명의 실시예는 유연한 재질 특성을 가지는 몸체부와 감지부가 하나의 전기활성반응 패드로 마련되어 슈트 원단에 부착 가능함으로써, 전기 자극 기술 분야에서, 웨어러블 소프트 외골격을 제공할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the embodiment of the present invention has the advantage of being able to provide a wearable soft exoskeleton in the field of electric stimulation technology by providing a body part and a sensing part having flexible material characteristics as one electroactive reaction pad and attachable to the fabric of the suit. .

또한, 본 발명의 실시예는 전기활성반응 패드가 부착된 원단 슈트의 부착위치에서 전기적인 자극에 의한 기계적인 변형을 발생시킴으로써, 슈트를 착용한 사용자의 근육 수축과 이완을 통해 굴곡반사(flexion reflex) 등과 같은 근육 지원이 가능하다는 이점이 있다.In addition, the embodiment of the present invention generates mechanical deformation by electrical stimulation at the attachment position of the fabric suit to which the electroactive reaction pad is attached, thereby causing the flexion reflex (flexion reflex) through muscle contraction and relaxation of the user wearing the suit. ) has the advantage of being able to support muscles such as the back.

또한, 본 발명의 실시예는 사용자의 각 부위별의 근육활성도를 파악할 수 있고, 파악한 근육활성도를 기초로 하여 전기활성반응 패드의 인장, 압축 및 굽힘 변형을 유도함으로써, 근력 지원 및 보행 지원을 저전압에서도 수행할 수 있고, 장기간 사용에도 균일한 출력을 발생시킬 수 있다는 이점이 있다.In addition, the embodiment of the present invention can grasp the muscle activity of each part of the user, and induces tension, compression, and bending deformation of the electroactive reaction pad based on the identified muscle activity, thereby providing muscle strength support and walking support at low voltage. There is an advantage that it can be performed even in the case of long-term use and can generate a uniform output.

또한, 본 발명의 실시예는 공기압 또는 유압의 공급 없이도, 근육활성도에 따른 뇌파의 전기활성으로 몸체부의 강성을 가변시킬 수 있는 간단한 구조를 제공할 수 있으므로, 경제적으로 유리하면서도 다양한 사용자에 대한 접근성이 우수하다는 이점이 있다.In addition, since the embodiment of the present invention can provide a simple structure capable of varying the stiffness of the body part by electrical activity of brain waves according to muscle activity without supplying air pressure or hydraulic pressure, it is economically advantageous and accessible to various users. It has the advantage of being excellent.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트에서, 전기활성반응 패드가 원단 슈트에 부착되기 전 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트의 전기활성반응 패드를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 패드가 근육을 사이에 두고 대향되게 배치되는 상태를 도시한 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트에서, 양(+) 전압차에 대한 전기활성반응 패드의 굽힘강성을 도시한 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트에서, 음(-) 전압차에 대한 전기활성반응 패드의 굽힘강성을 도시한 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 패드에서, 감지부의 작동 상태를 나타낸 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트를 착용한 사용자가 보행할 때, 전기활성반응 패드의 전기 활성 패턴을 나타낸 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트를 착용한 사용자가 기립할 때, 전기활성반응 패드의 전기 활성 패턴을 나타낸 상태도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 방법을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 제어 및 진단 모니터링 과정을 도시한 블록도이다.
1 is a perspective view showing a state before an electroactive reaction pad is attached to a fabric chute in an electroactive reaction suit according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing an electroactive reaction pad of an electroactive reaction suit according to an embodiment of the present invention.
3 is a state diagram showing a state in which electroactive response pads according to an embodiment of the present invention are disposed facing each other with muscles interposed therebetween.
4 is a state diagram showing the bending stiffness of an electroactive reaction pad for a positive (+) voltage difference in an electroactive reaction suit according to an embodiment of the present invention.
5 is a state diagram showing the bending stiffness of an electroactive reaction pad for a negative (-) voltage difference in an electroactive reaction suit according to an embodiment of the present invention.
6 is a state diagram showing an operating state of a sensing unit in an electroactive reaction pad according to an embodiment of the present invention.
7 is a state diagram showing an electroactive pattern of an electroactive reaction pad when a user wearing an electroactive reaction suit according to an embodiment of the present invention walks.
8 is a state diagram showing an electroactive pattern of an electroactive reaction pad when a user wearing an electroactive reaction suit according to an embodiment of the present invention stands up.
9 is a block diagram schematically illustrating an electroactive reaction method according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram illustrating a personalized control and diagnostic monitoring process according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the spirit of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as 'connecting', 'supporting', 'connecting', 'supplying', 'transferring', or 'contacting' to another component, it is directly connected to, supported by, or connected to the other component. It may be supplied, delivered, or contacted, but it should be understood that other components may exist in the middle.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, in this specification, expressions such as upper, lower, side, etc. are described based on the drawings, and it is made clear in advance that they may be expressed differently if the direction of the object is changed. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of "comprising" specifies specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, and other specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, elements, and/or groups. does not exclude the presence or addition of

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 전기활성반응 슈트 및 전기활성반응 방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 10, details of the electroactivation reaction suite and the electroactivation method according to the present invention will be described.

도 1 내지 도 3에서 보듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기활성반응 슈트(10)는, 슈트 원단(100), 전기활성반응 패드(200) 및 자극 제어기(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, the electroactive reaction suit 10 according to an embodiment of the present invention may include a suit fabric 100, an electroactive reaction pad 200, and a stimulus controller 300. .

구체적으로, 슈트 원단(100)은 사용자(20)가 착용한 상태에서 원활한 활동이 가능한 신축성 소재의 의류일 수 있다. 일 예로, 슈트 원단(100)은 레깅스(leggings), 요가복, 필라테스복, 조깅복, 운동복, 활동복, 전신 수영복 형태의 의류일 수 있다. 본 실시예에서, 슈트 원단(100)은 사용자(20)가 상체 및 하체에 착용가능한 상의 및 하의를 포함하지만, 이에 한정되지는 아니하며, 슈트 원단(100)은 상의 또는 하의만으로 구성되거나, 상의 및 하의가 하나로 구성된 전신 슈트 형태일 수도 있다. Specifically, the suit fabric 100 may be clothing made of an elastic material that allows smooth activities while being worn by the user 20 . For example, the suit fabric 100 may be clothing in the form of leggings, yoga clothes, Pilates clothes, jogging clothes, sports clothes, active clothes, or full-body swimsuits. In this embodiment, the suit fabric 100 includes, but is not limited to, tops and bottoms that the user 20 can wear on the upper and lower bodies, and the suit fabric 100 is composed of only tops or bottoms, or tops and bottoms. It may be in the form of a full-body suit with one bottom.

슈트 원단(100)의 상체부 또는 하체부에는, 복수 개의 전기활성반응 패드(200)가 부착될 수 있다. 전기활성반응 패드(200)가 부착된 슈트 원단(100)의 부착위치에서 전기적인 자극에 의한 기계적인 변형을 발생시킴으로써, 전기활성반응 패드(200)를 통한 사용자(20)의 근력 지원이 가능하다. 그리고 슈트 원단(100)의 허리부에는 전기활성반응 패드(200)와 전기적으로 연결되는 자극 제어기(300)가 수납되거나 부착될 수 있다. A plurality of electroactive reaction pads 200 may be attached to the upper or lower body of the suit fabric 100 . By generating mechanical deformation by electrical stimulation at the attachment position of the suit fabric 100 to which the electroactive pad 200 is attached, it is possible to support the muscular strength of the user 20 through the electroactive pad 200 . In addition, the stimulus controller 300 electrically connected to the electroactive reaction pad 200 may be accommodated or attached to the waist of the suit fabric 100.

전기활성반응 패드(200)는 슈트 원단(100)에 탈부착 가능한 복수 개로 제공될 수 있다. 복수 개의 전기활성반응 패드(200)는 슈트 원단(100)에 위치되는 부위에 따라 서로 다른 형태의 모양으로 구성될 수 있다. 일 예로, 전기활성반응 패드(200)는 다각형 형태일 수 있다. Electroactive reaction pads 200 may be provided in a plurality of detachable to the suit fabric 100. The plurality of electroactive reaction pads 200 may be configured in different shapes according to locations located on the suit fabric 100. For example, the electroactive reaction pad 200 may have a polygonal shape.

복수 개의 전기활성반응 패드(200)는 전기 자극이 필요한 사용자(20)의 주요 근육에 대응되는 위치에 부착될 수 있다. 일 예로, 한 쌍의 전기활성반응 패드(200)는 근육을 사이에 두고 근육의 앞면측과 뒷면측 슈트 원단(100)에 부착될 수 있다. 물론, 하나의 전기활성반응 패드(200)가 슈트 원단(100)의 일부위 일면측에만 부착될 수도 있다.The plurality of electroactive response pads 200 may be attached to positions corresponding to major muscles of the user 20 requiring electrical stimulation. For example, a pair of electro-active pads 200 may be attached to the front side and the back side of the suit fabric 100 of the muscle with the muscle interposed therebetween. Of course, one electroactive reaction pad 200 may be attached only to one side of a portion of the suit fabric 100.

이러한 전기활성반응 패드(200)는 전기 신호에 따라 변형이 가능한 몸체부(210)와, 몸체부(210)를 슈트 원단(100)에 부착시키기 위한 부착부(220)와, 사용자(20)의 근육활성도를 감지하기 위한 감지부(230)를 포함할 수 있다.The electroactive reaction pad 200 includes a body part 210 that can be deformed according to an electrical signal, an attachment part 220 for attaching the body part 210 to the suit fabric 100, and a user 20 A sensor 230 for detecting muscle activity may be included.

몸체부(210)는 자극 제어기(300)로부터 인가된 전압에 기초하여 변형될 수 있다. 몸체부(210)는 유연한 재질로 이루어져 면 방향으로 확장될 수 있다. 일 예로, 몸체부(210)가 자극 제어기(300)로부터 일정 전압 이상을 인가받으면, 몸체부(210)는 인장, 압축 및 굽힘 등의 형태로 변형될 수 있다. The body portion 210 may be deformed based on the voltage applied from the stimulus controller 300 . The body portion 210 may be made of a flexible material and may expand in a plane direction. For example, when a predetermined voltage or more is applied to the body portion 210 from the stimulus controller 300, the body portion 210 may be deformed in a form of tension, compression, or bending.

몸체부(210)는 메타 구조체(211)를 포함할 수 있다. 메타 구조체(211)는 여러 방향, 예를 들어 상하방향 또는 좌우방향 등으로 탄성 변형이 가능한 물질, 일 예로 메타(meta) 물질로 형성될 수 있다. 메타 구조체(211)는 음(negative)의 포아송 비(Poisson's Ratio)를 가지는 메타 물질(meta material)로 형성되는 복수의 단위 구조셀로 이루어질 수 있다. 복수의 단위 구조셀은 서로 연결되는 격자 구조 또는 크로스 카이랄 벌집(cross chiral honeycomb) 구조로 형성될 수 있다. 메타 구조체(211)는 겔층의 변형에 기초하여 팽창 및 수축될 수 있다. The body portion 210 may include a meta structure 211 . The meta structure 211 may be formed of a material capable of elastic deformation in several directions, for example, a vertical direction or a left-right direction, for example, a meta material. The meta structure 211 may include a plurality of unit structure cells formed of a meta material having a negative Poisson's ratio. A plurality of unit structure cells may be formed in a lattice structure or a cross chiral honeycomb structure connected to each other. The meta-structure 211 may expand and contract based on the deformation of the gel layer.

메타 구조체(211)의 내부에는 겔층이 삽입될 수 있다. 겔층은 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오르프로필렌(PVDF-HFP, PolyVinyliDene Fluoride-HexaFluoroPropylene)을 포함하는 고분자 공중합체가 겔(Gel) 형태로 형성된 일종의 폴리머 겔층(polymer electrode layer)일 수 있다. 겔층은 메타 구조체(211)의 형태 변화를 유도할 수 있다. 예를 들어, 겔층은 표면층(212) 양단에 형성되는 전압의 차이, 즉, 전위차에 기초하여 강성 변화함으로써, 겔층을 둘러싼 유연한 재질로 형성되는 메타 구조체(211)의 형태를 변형시킬 수 있다. 이 겔층은 자극 제어기(300)로부터 인가된 전기 신호(전압)에 기초하여 변형될 수 있다. 이때, 몸체부(210)는 겔층의 변형에 기초하여 함께 변형함으로써 사용자(20)의 근육의 수축과 이완을 지원할 수 있다. A gel layer may be inserted into the meta structure 211 . The gel layer may be a kind of polymer electrode layer in which a polymer copolymer including polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) is formed in a gel form. The gel layer may induce a shape change of the meta-structure 211 . For example, the shape of the meta-structure 211 formed of a flexible material surrounding the gel layer may be deformed by changing the stiffness of the gel layer based on the difference in voltage formed across the surface layer 212, that is, the potential difference. This gel layer may be deformed based on an electrical signal (voltage) applied from the stimulation controller 300 . At this time, the body part 210 can support contraction and relaxation of the muscles of the user 20 by deforming together based on the deformation of the gel layer.

이에 따라, 자극 제어기(300)가 몸체부(210)의 표면층(212)에 소정의 전압을 인가하면, 메타 구조체(211)의 내부에 위치한 겔층은 전자기적 특성에 기초하여 압축 또는 인장될 수 있고, 이때, 겔층을 둘러싼 메타 구조체(211)가 변형함으로써, 몸체부(210)가 사용자(20)에게 소정의 힘을 공급하며 사용자(20)의 근력을 지원할 수 있다.Accordingly, when the stimulation controller 300 applies a predetermined voltage to the surface layer 212 of the body portion 210, the gel layer located inside the meta-structure 211 can be compressed or stretched based on electromagnetic characteristics, , At this time, as the meta-structure 211 surrounding the gel layer is deformed, the body 210 can supply a predetermined force to the user 20 and support the user 20's muscular strength.

표면층(212)은 메타 구조체(211)의 표면에 가스(일 예로, 아르곤 또는 질소)에 의하여 플라즈마 에칭이 진행되어 형성될 수 있다. 표면층(212)은 메타 구조체(211)의 양 측면에 형성될 수 있다. 표면층(212)의 내부에 위치하는 기체분자들은 서로 격렬하게 충돌하며 다수의 양이온(+)과 전자(-)를 발생시키며 이온화될 수 있다. 여기서, 표면층(212)의 내부에서 발생한 다수의 양이온(+)과 전자(-)는 표면층(212)을 따라 유동할 수 있다. 이에 메타 구조체(211)의 양측면에 전극이 활성될 수 있다. The surface layer 212 may be formed by performing plasma etching on the surface of the meta-structure 211 by gas (eg, argon or nitrogen). The surface layer 212 may be formed on both sides of the meta structure 211 . Gas molecules located inside the surface layer 212 collide violently with each other and generate a large number of positive ions (+) and electrons (-) and can be ionized. Here, a plurality of positive ions (+) and electrons (-) generated inside the surface layer 212 may flow along the surface layer 212 . Accordingly, electrodes may be activated on both sides of the meta structure 211 .

전기활성반응 패드(200)가 근육을 사이에 두고 대향되게 배치되면, 자극 제어기(300)의 전기 신호가 전기활성반응 패드(200)에 인가될 때, 자극 제어기(300)로부터 인가받는 전류의 종류에 따라, 몸체부(210)의 표면층(212)은 기준전극 및 활성전극이 될 수 있다. 전기 신호가 기준전극 및 활성전극 사이에 인가되면, 이들 기준전극 및 활성전극 사이에는 근육에 자극이 가하는 자극 전류 루프가 형성될 수 있다.When the electroactive response pads 200 are disposed facing each other with muscles interposed therebetween, when the electrical signal of the stimulation controller 300 is applied to the electroactive reaction pad 200, the type of current applied from the stimulation controller 300 Accordingly, the surface layer 212 of the body portion 210 may serve as a reference electrode and an active electrode. When an electrical signal is applied between the reference electrode and the active electrode, a stimulation current loop applied to the muscle by stimulation may be formed between the reference electrode and the active electrode.

도 4에서 보듯이, 몸체부(210)에 제1 특정값 이상의 전압이 인가되어 표면층(212)에 (+) 전위차가 형성되면, 몸체부(210) 내부의 전자(-)는 몸체부(210)의 상단으로 이동하게 된다. 여기서, 표면층(212)에 형성되는 (+)전위차는 자극 제어기(300)가 표면층(212)에 제1 특정값 이상의 전압을 인가함으로써 형성되는 전위차일 수 있다. 이에 따라 몸체부(210)의 하단은 상대적으로 전자(-)의 수가 줄어들게 되므로 양이온(+)의 밀도가 높아져서 양극(+)을 형성한다. 따라서, 몸체부(210)는 하부가 볼록한 형태로 휘어질 수 있다. 여기서 자극 제어기(300)는 겔층이 전자기적 특성에 의하여 변형될 수 있을 정도의 전압을 몸체부(210)의 표면층(212)에 인가하여야 한다.As shown in FIG. 4 , when a voltage of a first specific value or more is applied to the body portion 210 and a (+) potential difference is formed in the surface layer 212, electrons (-) inside the body portion 210 are transferred to the body portion 210. ) to the top of the Here, the (+) potential difference formed in the surface layer 212 may be a potential difference formed when the magnetic pole controller 300 applies a voltage equal to or greater than a first specific value to the surface layer 212 . Accordingly, since the number of electrons (-) is relatively reduced at the lower end of the body portion 210, the density of positive ions (+) is increased to form an anode (+). Accordingly, the body portion 210 may be bent in a convex shape at the bottom. Here, the stimulation controller 300 should apply a voltage enough to deform the gel layer by electromagnetic properties to the surface layer 212 of the body 210 .

또한, 도 5에서 보듯이, 몸체부(210)에 제2 특정값 이하의 전압이 인가되어 표면층(212)에 (-)전위차가 형성되면, 몸체부(210) 내부의 전자(-)는 몸체부(210)의 하단으로 이동하게 된다. 여기서, 표면층(212)에 형성되는 (-) 전위차는 자극 제어기(300)가 표면층(212)에 제2 특정값 이하의 전압을 인가함으로써 형성되는 전위차일 수 있다. 이에 따라 몸체부(210)의 상단은 상대적으로 전자(-)의 수가 줄어들게 되므로 양이온(+)의 밀도가 높아져서 양극(+)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 몸체부(210)의 상부가 볼록한 형태로 휘어질 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5, when a voltage of a second specific value or less is applied to the body portion 210 and a (-) potential difference is formed in the surface layer 212, electrons (-) inside the body portion 210 are transferred to the body portion 210. It moves to the bottom of the part 210. Here, the (−) potential difference formed in the surface layer 212 may be a potential difference formed when the magnetic pole controller 300 applies a voltage equal to or less than the second specific value to the surface layer 212 . Accordingly, since the number of electrons (-) is relatively reduced at the upper end of the body portion 210, the density of positive ions (+) is increased to form an anode (+). Accordingly, the upper portion of the body portion 210 may be bent in a convex shape.

부착부(220)는 몸체부(210)가 슈트 원단(100)에 부착될 수 있도록 하는 부착수단을 포함할 수 있다. 일 예로, 부착부(220)는 접착성분의 접착층 형태이거나, 벨크로타입 형태의 부착층일 수 있다. 부착부(220)는 일종의 패드와 같이 몸체부(210) 및 감지부(230)에 일체로 형성될 수 있다. 전기활성반응 패드(200)에서는, 슈트 원단(100)을 기준으로 부착부(220), 감지부(230) 및 몸체부(210) 순으로 배치될 수 있다.The attachment part 220 may include an attachment means for attaching the body part 210 to the suit fabric 100. For example, the attachment part 220 may be in the form of an adhesive layer of an adhesive component or a Velcro-type attachment layer. The attachment part 220 may be formed integrally with the body part 210 and the sensing part 230 like a kind of pad. In the electroactive reaction pad 200, the attachment part 220, the sensing part 230, and the body part 210 may be arranged in order based on the suit fabric 100.

감지부(230)는 종래 근전도(EMG: Electromyography) 센서의 기능을 제공할 수 있다. 감지부(230)는 유연한 재질로의 3차원 압력 텍스타일 센서일 수 있다. 일 예로, 감지부(230)는 접착층을 사이에 두고 몸체부(210)의 일면측에 일종의 패드와 같이 일체로 형성될 수 있다. The sensing unit 230 may provide a function of a conventional electromyography (EMG) sensor. The sensing unit 230 may be a three-dimensional pressure textile sensor made of a flexible material. For example, the sensing unit 230 may be integrally formed as a kind of pad on one side of the body unit 210 with an adhesive layer interposed therebetween.

감지부(230)는 몸체부(210)의 전압 부하에 기초한 전극의 활성 여부를 감지할 수 있다. 감지부(230)는 접착층을 사이에 두고 몸체부(210)의 일측에 형성되며, 감지부(230)에는 한 쌍의 지지층(231) 사이에 공극(232)을 형성하는 멀티스케일(Multiscale)의 스폰지층(233: Sponge layer)을 포함할 수 있다. 스폰지층(233)은 한 쌍의 지지층(231) 중 어느 하나로부터 다른 하나로 갈수록 공극(232)의 크기가 점점 커지거나 작아지도록 형성될 수 있다. 스폰지층(233)의 형상은 공극(232)의 크기에 반비례하도록 변형될 수 있다.The sensing unit 230 may detect whether the electrode is activated based on the voltage load of the body unit 210 . The sensing unit 230 is formed on one side of the body 210 with an adhesive layer interposed therebetween, and the sensing unit 230 has a multiscale structure forming a gap 232 between a pair of support layers 231. A sponge layer 233 may be included. The sponge layer 233 may be formed such that the size of the pores 232 gradually increases or decreases as one of the pair of support layers 231 goes to the other. The shape of the sponge layer 233 may be modified in inverse proportion to the size of the pores 232 .

예를 들어, 도 6의 (a) 및 (b)에서 보듯이, 스폰지층(233)의 공극(232)이 점점 커질수록 낮은 압력에도 스폰지층(233)의 형상이 쉽게 변형될 수 있고, 도 6의 (a) 및 (c)에서 보듯이, 스폰지층(233)의 공극(232)이 점점 작아질수록 감지부(230)에 높은 압력이 가해져야 스폰지층(233)의 형상이 변형될 수 있다. 이러한 스폰지층(233)의 공극(232)이 감지부(230)에 가해지는 압력에 기초하여 변형되는 특징을 이용하여, 감지부(230)는 몸체부(210)가 부착된 사용자(20)의 각 부위별 근육 활성도를 감지할 수 있다. For example, as shown in (a) and (b) of FIG. 6, as the pores 232 of the sponge layer 233 gradually increase, the shape of the sponge layer 233 can be easily deformed even at low pressure, As shown in (a) and (c) of 6, as the gap 232 of the sponge layer 233 becomes smaller, high pressure must be applied to the sensing unit 230 so that the shape of the sponge layer 233 can be deformed. there is. Using the feature that the gap 232 of the sponge layer 233 is deformed based on the pressure applied to the sensing unit 230, the sensing unit 230 detects the user 20 to which the body 210 is attached. The muscle activity of each part can be detected.

예를 들어, 근육이 상대적으로 많이 움직이면 감지부(230)에 가해지는 압력이 클 것이며, 근육이 상대적으로 적게 움직이면 감지부(230)에 가해지는 압력이 작을 것이다. 물론, 공극(232)을 가지는 스폰지층(233)을 구비하는 것으로만 한정하지 않으며, 몸체부(210)의 일면에 소정 패턴으로 프린팅되는 스트레인 게이지(Strain gauges)를 포함하는 다른 실시예도 가능하다. For example, if the muscle moves relatively much, the pressure applied to the sensor 230 will be high, and if the muscle moves relatively little, the pressure applied to the sensor 230 will be small. Of course, it is not limited to having the sponge layer 233 having pores 232, and other embodiments including strain gauges printed in a predetermined pattern on one surface of the body 210 are also possible.

감지부(230)는 스폰지층(233)의 공극(232)에 가해지는 압력에 의해 변형되는 정도에 기초하여 사용자(20)의 부위별 근육활성도를 감지할 수 있다. 근육활성도는 근전도(EMG: Electromyography) 신호를 통해 근육이 얼마나 활성화되었는지에 대한 근육의 활성 정도로 확인될 수 있다. The sensing unit 230 may detect muscle activity for each part of the user 20 based on the degree of deformation caused by the pressure applied to the air gap 232 of the sponge layer 233 . The degree of muscle activity may be determined through an electromyography (EMG) signal, indicating how much muscle activity is activated.

근육활성도(근육활성정도)는 근전도(EMG) 신호로써 예측될 수 있는데, 일반적으로 EMG신호에 FES 신호(Stimulus artifacts), 유발된 근전(M-wave), 자발근 수축 신호(vEMG) 신호 혼재되어 있어서, EMG 검출 구간과 FES 자극 구간을 시간적으로 분리(일 예로, 10초 내외)하여 사용하며, 사용자 동작 의도가 실시간 반영된 근육의 제어는 불가능하다. 따라서, 일반적인 EMG신호에서 FES신호 및 근전(M-wave)을 제거하여 동작의도 근추축신호(vEMG)를 추출하여 실시간 동작의도에 따른 근수축강도가 제어될 수 있다. Muscle activity (muscle activity level) can be predicted as an electromyographic (EMG) signal. In general, the EMG signal is mixed with FES signal (stimulus artifacts), induced myoelectric (M-wave), and spontaneous muscle contraction signal (vEMG) signals. In this method, the EMG detection section and the FES stimulation section are temporally separated (eg, around 10 seconds) and used, and it is impossible to control muscles in which the user's motion intention is reflected in real time. Therefore, the muscle contraction strength according to the motion intention can be controlled in real time by removing the FES signal and the M-wave from the general EMG signal to extract the motion intention muscle axis signal (vEMG).

예를 들어, 사용자가 앞으로 전진하거나 뒤로 후퇴하는 경우, 감지부(230)는 전진하는 사용자의 근육활성도와, 후퇴하는 사용자의 근육활성도를 감지할 수 있다. 감지부(230)에 의해 감지되는 근육활성도가 다르므로, 사용자의 동작(활성) 의도가 감지될 수 있다. For example, when a user advances forward or retreats backward, the sensing unit 230 may detect muscle activity of the user moving forward and muscle activity of the user retreating. Since the muscle activity detected by the sensor 230 is different, the user's motion (activation) intention can be detected.

도 7 내지 도 8에서 보듯이, 자극 제어기(300)는 감지부(230)에서 감지된 근육활성도에 기초하여 사용자(20)의 동작에 따른 전기활성 패턴을 분석할 수 있다. 자극 제어기(300)는 사용자(20)의 보행 동작시 사용자별 보행 동작 패턴에 맞추어, 활성화된 전기활성반응 패드(200')의 활성화 타이밍과, 활성화된 전기활성반응 패드(200')의 활성화 영역을 결정할 수 있다. As shown in FIGS. 7 to 8 , the stimulation controller 300 may analyze an electrical activity pattern according to the motion of the user 20 based on the muscle activity detected by the sensor 230 . The stimulus controller 300 determines the activation timing of the activated electroactive pad 200' and the activation region of the activated electroactive pad 200' according to the user's walking motion pattern during the walking motion of the user 20. can determine

자극 제어기(300)는 분석한 전기활성 패턴에 따라 사용자(20)의 근육이 부위별로 활성화되도록 복수 개의 전기활성반응 패드(200)에 전기 신호(전압)를 인가할 수 있다. 예컨대, 자극 제어기(300)는 감지부(230)에 의하여 감지된 근육 활성도에 기초하여 몸체부(210)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 몸체부(210)의 변형을 유도할 수 있다. The stimulation controller 300 may apply electrical signals (voltages) to the plurality of electroactive response pads 200 so that the muscles of the user 20 are activated for each part according to the analyzed electroactive pattern. For example, the stimulation controller 300 may induce deformation of the body portion 210 by controlling a voltage applied to the body portion 210 based on the muscle activity detected by the sensor 230 .

감지부(230)가 사용자(20)의 각 부위별 근육 활성도를 감지한 정보를 자극 제어기(300)에 전송하면, 자극 제어기(300)는 수신한 정보에 기초하여 몸체부(210)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 몸체부(210)의 인장, 압축 및 굽힘 변형을 유도할 수 있다. 자극 제어기(300)는 표면층(212)에 소정의 전압을 인가함으로써 겔층의 변형을 유도하고, 겔층이 삽입된 메타 구조체(211)는 겔층에 변형에 기초하여 함께 변형될 수 있다. 즉, 자극 제어기(300)는 감지부(230)에 의해 감지된 근육 활성도에 기초하여 몸체부(210)의 변형을 유도함으로써, 사용자의(20) 근력 지원 및 보행 지원 시스템을 저전압 상태에서도 수행할 수 있다.When the sensor 230 transmits information obtained by detecting muscle activity for each part of the user 20 to the stimulus controller 300, the stimulus controller 300 applies the information to the body 210 based on the received information. By controlling the voltage, tension, compression, and bending deformation of the body portion 210 may be induced. The stimulus controller 300 induces deformation of the gel layer by applying a predetermined voltage to the surface layer 212, and the meta-structure 211 into which the gel layer is inserted may be deformed together based on the deformation of the gel layer. That is, the stimulation controller 300 induces deformation of the body 210 based on the muscle activity detected by the sensor 230, so that the user 20's muscle strength support and walking support system can be performed even in a low voltage state. can

예를 들어, 슈트 원단(100)을 착용한 사용자(20)가 보행하는 경우, 자극 제어기(300)는 사용자(20)의 대퇴부와 종아리부분에 위치한 전기활성반응 패드(200)의 감지부(230)에서 감지된 주기적인 전기 자극 신호에 따라, 대퇴부와 종아리부분에 위치한 전기활성반응 패드(200)에 전기 신호를 인가하여 대퇴부와 종아리부분의 근육을 자극할 수 있다. 즉, 대퇴부와 종아리부분에 위치한 전기활성반응 패드(200)는, 앞으로 전진하는 대퇴부와 종아리부에 전기 자극 신호를 발생시켜 보행을 지지할 수 있다. 그리고 대퇴부와 종아리부가 후퇴하는 스윙상태에서, 전기활성반응 패드(200)는 앞으로 전진하는 대퇴부와 종아리부의 상태에 비하여 적은 전기 자극 신호를 발생시킬 수 있다. 이러한 반복적인 전기 자극은 사용자의 보행을 지원할 수 있다. For example, when the user 20 wearing the suit fabric 100 walks, the stimulus controller 300 uses the sensor 230 of the electroactive pad 200 located on the thigh and calf of the user 20. ), it is possible to stimulate the muscles of the femur and calf by applying an electrical signal to the electroactive reaction pad 200 located in the thigh and calf, according to the periodic electrical stimulation signal detected in the ). That is, the electroactive response pads 200 located on the femoral and calf portions can support walking by generating electrical stimulation signals to the advancing femur and calf portions. Also, in a swing state in which the femoral and calf portions are retracting, the electroactive response pad 200 can generate a smaller electrical stimulation signal compared to a state in which the femoral portion and the calf portion are advancing forward. Such repetitive electrical stimulation may support walking of the user.

도 9 내지 도 10에 보듯이, 상술한 전기활성반응 슈트를 이용한 전기활성반응 방법은, 슈트 원단을 준비하는 단계(S100)와, 사용자의 근육활성도를 감지하는 단계(S200)와, 전기활성 패턴을 분석하는 단계(S300)와, 근육을 부위별로 활성화하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 9 to 10, the electroactive reaction method using the electroactive reaction suit described above includes preparing the suit fabric (S100), detecting the user's muscle activity (S200), and electroactive pattern. It may include a step of analyzing (S300) and a step of activating muscles for each part (S400).

상기 슈트 원단을 준비하는 단계(S100)에서는, 복수 개의 전기활성반응 패드가 구비된 슈트 원단을 준비한다. 슈트 원단의 상체부 또는 하체부에는, 복수 개의 전기활성반응 패드가 부착될 수 있고, 슈트 원단의 허리부에는 전기활성반응 패드와 전기적으로 연결되는 자극 제어기가 수납되거나 부착될 수 있다. In the step of preparing the suit fabric (S100), a suit fabric equipped with a plurality of electroactive reaction pads is prepared. A plurality of electroactive pads may be attached to the upper or lower body of the suit fabric, and a stimulus controller electrically connected to the electroactive pad may be accommodated or attached to the waist of the suit fabric.

상기 슈트 원단을 준비하는 단계(S100)에서는, 쌍을 이루는 전기활성반응 패드가 슈트 원단에 대향되게 배치될 수 있다. 사용자가 슈트 원단을 착용할 때, 쌍을 이루는 전기활성반응 패드는 사용자의 근육을 사이에 두고 배치되므로, 쌍을 이루는 전기활성반응 패드 사이에는, 자극 제어기에 의한 전기 신호 인가시, 근육에 자극이 가하는 자극 전류 루프가 형성될 수 있다.In the step of preparing the suit fabric (S100), a pair of electroactive reaction pads may be disposed to face the suit fabric. When the user wears the suit fabric, since the pair of electroactive reaction pads are disposed with the user's muscles interposed therebetween, when an electrical signal is applied by the stimulus controller, stimulation is applied to the muscles. An applied stimulation current loop may be formed.

상기 사용자의 근육활성도를 감지하는 단계(S200)에서는, 슈트 원단을 착용한 사용자의 근육활성도가 감지될 수 있다. 전기활성반응 패드의 감지부 내 스폰지층의 공극에 가해지는 압력에 의해 변형되는 정도에 기초하여 사용자의 부위별 근육활성도가 감지될 수 있다.In the step of detecting the user's muscle activity (S200), the user's muscle activity wearing the suit fabric may be detected. Muscle activity for each part of the user may be detected based on the degree of deformation by the pressure applied to the air gap of the sponge layer in the sensing unit of the electroactive pad.

상기 전기활성 패턴을 분석하는 단계(S300)에서는, 근육활성도를 기초로 하여 사용자의 동작에 따른 전기활성 패턴이 분석될 수 있다. 사용자의 보행 동작시 사용자별 보행 동작 패턴에 맞추어, 전기활성반응 패드의 활성화 타이밍과, 전기활성반응 패드의 활성화 영역이 결정될 수 있다.In the step of analyzing the electroactive pattern (S300), the electroactive pattern according to the user's motion may be analyzed based on the muscle activity. An activation timing of the electroactive pad and an activation region of the electroactive pad may be determined according to the user's gait motion pattern during the user's gait motion.

상기 근육을 부위별로 활성화하는 단계(S400)에서는, 분석한 상기 전기활성 패턴에 따라 복수 개의 전기활성반응 패드에 전기 신호가 인가됨으로써, 사용자의 근육이 부위별로 활성화될 수 있다.In the step of activating the muscles for each part (S400), electric signals are applied to the plurality of electroactive response pads according to the analyzed electroactive pattern, so that the user's muscles can be activated for each part.

상기 근육을 부위별로 활성화하는 단계(S400)에서는, 재활이나 보행지원이 필요한 사람에 따라 근육 부위별로 활성하는 부분이 개인별로 달라지기 때문에, 개인별로 보행시 근육 활성이 검토된 후, 개인별로 유효한 전기활성반응 패드가 작동될 수 있다. In the step of activating the muscles by part (S400), since the active parts of each muscle part vary from person to person depending on the person in need of rehabilitation or gait support, muscle activation during walking is reviewed for each individual, and then the effective electricity for each individual is reviewed. An active reaction pad can be activated.

예컨대, 상기 근육을 부위별로 활성화하는 단계(S400)에서는, 개인별로 전기활성 패턴에 따른 전기활성반응 패드의 전극 수가 탐색될 수 있다. 전기활성반응 패드의 전극 수가 탐색되면, 기 설정된 우선 순위에 따라 복수 개의 전기활성반응 패드 중에서 적어도 어느 하나의 전기활성반응 패드가 선정될 수 있다. 전기활성반응 패드가 선정되면, 복수 개의 전기활성반응 패드 중에서 활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있는지가 판단될 수 있다. 활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있으면, 남아 있는 전기활성반응 패드에 전기 신호가 인가되어 전기활성반응 패드가 활성화될 수 있다. For example, in the step of activating the muscles for each part (S400), the number of electrodes of the electroactive pad according to the electroactive pattern for each individual may be searched. When the number of electrodes of the electroactive reaction pad is searched, at least one electroactive reaction pad may be selected from among a plurality of electroactive reaction pads according to a predetermined priority order. When the electroactive reaction pad is selected, it can be determined whether there are remaining electroactive reaction pads to be activated among a plurality of electroactive reaction pads. If the electroactive reaction pad to be activated remains, an electrical signal may be applied to the remaining electroactive reaction pad to activate the electroactive reaction pad.

보다 자세하게, 도 12에서 보듯이, 개인 맞춤형 제어 및 진단 모니터링을 위해, 사용자별 보행이나 동작시, 전기활성반응 패드의 감지부 또는 별도의 근전도(EMG) 센서에 의해, 감지된 전기적인 특징들(작동주파수, 전압, 전류 빅데이타 등)을 이용하여 사용자의 개인별 보행패턴에 대한 구간 및 영역이 설정될 수 있다. 감지된 전기적인 특징들이 사용자마다 다를 수 있으므로, 사용자와 제품(전기활성반응 패드 등)이 서로 매칭될 수 있도록 제품의 전기적인 특징들을 사용자에 맞추어 변경시킬 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 12, for personalized control and diagnostic monitoring, electrical characteristics detected by the sensing unit of the electroactive pad or a separate electromyography (EMG) sensor during walking or operation of each user ( Operation frequency, voltage, current big data, etc.) can be used to set the section and area for each user's walking pattern. Since the detected electrical characteristics may be different for each user, the electrical characteristics of the product may be changed according to the user so that the user and the product (electroactive reaction pad, etc.) may be matched with each other.

그리고 초기 상태변수와 보조변수가 사용자에 맞추어 설정될 수 있다. 보조변수는 사용자의 동작 패턴과 관련된 보행 앵글 또는 보행 궤적을 변수화한 것으로 이해될 수 있다. In addition, initial state variables and auxiliary variables can be set according to the user. The auxiliary variable may be understood as a parameterization of a gait angle or a gait trajectory related to a user's motion pattern.

또한, 사용자의 동작 상태에서 따라, 전기활성반응 패드의 근육활성도가 다를 수 있는데, 사용자의 각 부위별 전기활성반응 패드의 작동 여부를 확인하기 위해, 개인별 보행패턴에 따라 작동하는 전기활성반응 패드의 수가 탐색된다.In addition, the muscle activity of the electroactive reaction pad may be different depending on the user's operating state. In order to check whether the electroactive reaction pad for each part of the user is operating, number is explored.

이후, 복수 개의 전기활성반응 패드 중에서, 기 설정된 우선순위별로 전기활성반응 패드를 선정하여 활성화해야 되는 전기활성반응 패드가 남아 있는지가 판단될 수 있다. 그리고 전기활성반응 패드에 대한 탐색종료 유무가 결정될 수 있다.Thereafter, among the plurality of electroactive reaction pads, electroactive reaction pads may be selected according to preset priorities, and it may be determined whether there are remaining electroactive reaction pads to be activated. And whether or not the search for the electroactive reaction pad is terminated can be determined.

활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있으면, 양방향 무선통신(사용 중인 전기활성반응 패드의 작동명령이 수신확인 및 데이터 전송)을 통해, 전기활성반응 패드가 활성화될 수 있다. 그리고 사용자의 동작(보행)상태에 따른 탐색시간(일 예로, 500ms) 마다, 반응 신호가 전송 및 획득될 수 있다. 사용자의 근육 활성도에 대한 피드백값은 미리 입력되어 있을 수 있다. 이후, 추가로 남아 있는 전기활성반응 패드가 탐색될 수 있다.If the electroactive reaction pad to be activated remains, the electroactive reaction pad can be activated through two-way wireless communication (receipt of the operation command of the electroactive reaction pad in use and data transmission). In addition, a response signal may be transmitted and obtained for each search time (eg, 500 ms) according to the user's motion (walking) state. A feedback value for the user's muscle activity may be input in advance. Thereafter, additional remaining electroactive pads may be explored.

추가적으로 활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있지 않으면, 활성화된 전기활성반응 패드에 의한 부위별 근육 반응이 분석될 수 있다. 예를 들어, 활성화된 전기활성반응 패드에 대한 정보(위치, 수 등)를 기초로 하여 사용자의 부위별 근육 반응이 분석될 수 있다.If there is no remaining electroactive response pad to be additionally activated, the muscle response for each part by the activated electroactive reaction pad can be analyzed. For example, a muscle response for each part of the user may be analyzed based on information (position, number, etc.) of activated electroactive response pads.

그리고 획득된 근육 반응의 분석과 전기활성반응 패드의 활성화 유도 및 근육 수축 사이의 전달 함수 생성을 위한 알고리즘이 제공될 수 있다. 이후, 전기활성반응 패드를 통한 사용자에 대한 보행 지원이 정상적으로 진행되고 있는지에 대한 보행지원 여부의 결정이 이루어질 수 있다. 보행지원 여부에 대한 결정은 전기활성반응 슈트를 운용하는 관리자 또는 사용자에 의해 이루어질 수 있다. 사용자에 대한 보행지원이 정상적이지 않은 것으로 결정되면, 전기활성반응 패드를 활성화하는 상기의 과정이 반복될 수 있다. In addition, an algorithm for generating a transfer function between analysis of the obtained muscle response, induction of activation of the electroactive response pad, and muscle contraction may be provided. Thereafter, whether or not to assist the user through the electroactive pad may be determined to determine whether or not walking support for the user is normally progressing. A decision on whether or not to assist walking may be made by a manager or a user who operates the electroactive reaction suit. When it is determined that walking support for the user is not normal, the above process of activating the electroactive response pad may be repeated.

사용자에 대한 보행지원이 정상적으로 이루어지고 있다고 결정되면, 사용자의 개인별 보행패턴에 대한 전달함수가 생성 및 저장될 수 있다. 전달함수는 사용자의 근육에서 나오는 전류값, 전압값, 전류의 주파수 및 진폭을 변수를 기초로 할 수 있다. 전달함수는 전기활성반응 패드의 전도성 저항을 변수로 더 포함할 수 있다.When it is determined that walking support for the user is normally performed, a transfer function for each individual walking pattern of the user may be generated and stored. The transfer function may be based on variables such as a current value, a voltage value, and a frequency and amplitude of the current coming from the user's muscles. The transfer function may further include the conductive resistance of the electroactive reaction pad as a variable.

사용자의 일정 보행패턴이 형성된 후, 관리자는 해당 프로그램을 추가적인 보행패턴 생성을 위한 메인메뉴로 리턴시킬 수 있다.After the user's predetermined gait pattern is formed, the administrator can return the corresponding program to the main menu for creating an additional gait pattern.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Although the present invention has been described in detail using preferred embodiments above, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10 :전기활성반응 슈트
100 :슈트 원단
200 :전기활성반응 패드 210 :몸체부
211 :메타 구조체 212 :표면층
220 :부착부 230 :감지부
231 :지지층 232 :공극
233 :스폰지층
300 :자극 제어기
20 :사용자 21 :근육
10: electroactive reaction suit
100: suit fabric
200: electroactive reaction pad 210: body
211: meta structure 212: surface layer
220: attachment part 230: detection part
231: support layer 232: air gap
233: sponge layer
300: stimulus controller
20: user 21: muscle

Claims (11)

사용자가 착용 가능한 슈트 원단;
상기 슈트 원단의 부위별로 탈부착 가능한 복수 개로 제공되어, 상기 사용자에게 전기적인 자극을 제공하는 전기활성반응 패드; 및
상기 사용자의 근육이 부위별로 활성화되도록 상기 전기활성반응 패드에 전기 신호를 인가하는 자극 제어기를 포함하고,
상기 전기활성반응 패드는
상기 사용자의 근육활성도를 감지하는 감지부;
상기 전기 신호에 따라 변형이 가능한 몸체부; 및
상기 몸체부를 상기 슈트 원단에 부착시키기 위한 부착부를 포함하고,
상기 자극 제어기는
상기 감지부에서 감지된 근육활성도에 기초하여 상기 사용자의 동작에 따른 전기활성 패턴을 분석하고, 분석한 상기 전기활성 패턴에 따라 상기 전기활성반응 패드에 전기 신호를 선택적으로 인가하고,
상기 전기활성반응 패드가 근육을 사이에 두고 대향되게 배치된 상태에서, 상기 자극 제어기의 전기 신호가 상기 전기활성반응 패드에 인가될 때, 상기 자극 제어기로부터 인가받는 전류의 종류에 따라, 상기 몸체부의 표면층은 기준전극 및 활성전극이 되고, 상기 전기 신호가 상기 기준전극 및 활성전극 사이에 인가되면, 상기 기준전극 및 활성전극 사이에 근육에 자극이 가하는 자극 전류 루프가 형성되는,
전기활성반응 슈트.
suit fabric wearable by the user;
Electroactive response pads provided in a plurality of attachable and detachable parts for each part of the suit fabric to provide electrical stimulation to the user; and
A stimulation controller for applying an electrical signal to the electroactive response pad so that the user's muscles are activated for each part;
The electroactive reaction pad
a sensor for sensing the user's muscle activity;
a body portion deformable according to the electric signal; and
Includes an attachment portion for attaching the body portion to the suit fabric,
The stimulus controller
Analyzing an electroactive pattern according to the user's motion based on the muscle activity detected by the sensor, and selectively applying an electrical signal to the electroactive response pad according to the analyzed electroactive pattern;
When the electric signal of the stimulation controller is applied to the electroactive reaction pad in a state in which the electroactive response pads are disposed facing each other with muscles interposed therebetween, according to the type of current applied from the stimulation controller, the body part The surface layer becomes a reference electrode and an active electrode, and when the electrical signal is applied between the reference electrode and the active electrode, a stimulation current loop is formed between the reference electrode and the active electrode to apply stimulation to the muscle,
Electroactive reaction suit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 몸체부는
탄성 변형이 가능한 메타 물질을 포함하는 메타 구조체; 및
상기 전기 신호에 의해 전위차가 형성되도록 상기 메타 구조체의 외면에 제공되는 표면층을 포함하는,
전기활성반응 슈트.
According to claim 1,
the body part
A meta structure including a meta material capable of elastic deformation; and
Including a surface layer provided on the outer surface of the meta structure so that a potential difference is formed by the electrical signal,
Electroactive reaction suit.
제 5 항에 있어서,
상기 감지부는
상기 몸체부와 상기 부착부 사이에 마련되되, 한 쌍의 지지층 사이에 공극을 형성하는 멀티스케일의 스폰지층으로 이루어지고, 상기 스폰지층의 공극에 가해지는 압력에 의해 변형되는 정도에 기초하여 상기 사용자의 부위별 근육활성도를 감지하는,
전기활성반응 슈트.
According to claim 5,
the sensing unit
It is provided between the body part and the attaching part, and is made of a multi-scale sponge layer forming a gap between a pair of support layers, based on the degree of deformation by the pressure applied to the gap of the sponge layer, the user Detecting the muscle activity of each part of the
Electroactive reaction suit.
복수 개의 전기활성반응 패드가 구비된 슈트 원단을 준비하는 단계;
상기 슈트 원단을 착용한 사용자의 근육활성도를 감지하는 단계;
상기 근육활성도를 기초로 하여 사용자의 동작에 따른 전기활성 패턴을 분석하는 단계; 및
분석한 상기 전기활성 패턴에 따라 복수 개의 상기 전기활성반응 패드에 전기 신호를 인가하여 상기 사용자의 근육을 부위별로 활성화하는 단계를 포함하고,
상기 근육을 부위별로 활성화하는 단계는,
상기 전기활성 패턴에 따른 상기 전기활성반응 패드의 전극 수를 탐색하는 탐색 과정;
기 설정된 우선 순위에 따라 복수 개의 전기활성반응 패드 중에서 적어도 어느 하나의 전기활성반응 패드를 선정하는 선정 과정;
복수 개의 전기활성반응 패드 중에서 활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있는지를 판단하는 판단 과정; 및
활성화해야 하는 전기활성반응 패드가 남아 있으면, 남아 있는 전기활성반응 패드에 전기 신호를 인가하여 상기 전기활성반응 패드를 활성화하는 활성화 과정을 포함하는,
전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법.
Preparing a suit fabric equipped with a plurality of electroactive reaction pads;
Detecting the muscle activity of the user wearing the suit fabric;
Analyzing an electrical activity pattern according to a user's motion based on the muscle activity; and
Applying an electrical signal to a plurality of electroactive response pads according to the analyzed electroactive pattern to activate the muscles of the user by part;
The step of activating the muscles by part,
a search process of searching for the number of electrodes of the electroactive reaction pad according to the electroactive pattern;
a selection process of selecting at least one electroactive reaction pad from among a plurality of electroactive reaction pads according to a predetermined priority;
a process of determining whether there are remaining electroactive reaction pads to be activated among the plurality of electroactive reaction pads; and
If the electroactive reaction pad to be activated remains, an activation process of activating the electroactive reaction pad by applying an electrical signal to the remaining electroactive reaction pad,
A functional electrical stimulation response method that supports muscle strength using an electroactive reaction suit.
제 7 항에 있어서,
상기 슈트 원단을 준비하는 단계에서는,
쌍을 이루는 전기활성반응 패드가 사용자의 근육을 사이에 두고 슈트 원단에 대향되게 배치되는,
전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법.
According to claim 7,
In the step of preparing the suit fabric,
Paired electroactive reaction pads are disposed facing the suit fabric with the user's muscles interposed therebetween.
A functional electrical stimulation response method that supports muscle strength using an electroactive reaction suit.
제 7 항에 있어서,
상기 사용자의 근육활성도를 감지하는 단계에서는,
상기 전기활성반응 패드의 감지부 내 스폰지층의 공극에 가해지는 압력에 의해 변형되는 정도에 기초하여 상기 사용자의 부위별 근육활성도가 감지되는,
전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법.
According to claim 7,
In the step of detecting the user's muscle activity,
The muscle activity of each part of the user is detected based on the degree of deformation by the pressure applied to the air gap of the sponge layer in the sensing unit of the electroactive pad.
A functional electrical stimulation response method that supports muscle strength using an electroactive reaction suit.
제 7 항에 있어서,
상기 전기활성 패턴을 분석하는 단계에서는,
상기 사용자의 보행 동작시 사용자별 보행 동작 패턴에 맞추어, 상기 전기활성반응 패드의 활성화 타이밍과, 상기 전기활성반응 패드가 활성화되는 활성화 영역이 결정되는,
전기활성반응 슈트를 이용하여 근력 지원하는 기능성 전기자극반응 방법.
According to claim 7,
In the step of analyzing the electroactive pattern,
An activation timing of the electroactive pad and an activation region in which the electroactive pad is activated are determined according to a walking motion pattern for each user during the user's walking motion.
A functional electrical stimulation response method that supports muscle strength using an electroactive reaction suit.
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