KR102528009B1 - 센서를 이용한 전기 자극 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 신체에 복수 개의 통합유닛이 부착되어 근육의 근활성도를 측정하면서 측정된 부위의 근육에 대한 근활성도 산출값을 통해 근육의 통증 상태를 파악하여 해당 근육의 통증에 대한 증상에 따라 차별화된 전기자극을 부여하여 자극할 수 있도록 한 센서를 이용한 전기 자극 장치에 관한 것으로서, 사용자의 신체에 부착 가능하면서 근육의 근전도를 측정하는 센서와 전기자극을 근육에 인가하는 전기자극부가 구비된 통합모듈과, 상기 통합모듈의 센서로부터 출력신호를 획득하는 센서 획득부와, 사용자의 근육에 복수 개로 부착된 통합모듈 센서 신호들을 기준신호와 비교하여 전기자극 여부를 판단하는 비교부와, 상기 비교부로부터 상기 센서의 출력신호와 기준신호에 대한 변화신호를 수신하면, 상기 센서의 신호 변화에 따라 전기자극부에 의한 근육의 주파수 침투 영역을 조정하도록 근육 심도레벨 정보를 조정하는 근육 심도레벨 제어부; 및, 상기 조정된 전기자극부의 근육 심도레벨 정보를 수신하여 조정된 전기자극부의 근육 심도레벨 정보에 따라 상기 전기자극부에 인가되는 주파수 값을 조절하여 인가하는 전기 자극 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

센서를 이용한 전기 자극 장치{ELECTRIC STIMULATION APPARATUS USING BY SENSOR}
본 발명은 센서를 이용한 전기 자극 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 신체에 복수 개의 통합유닛이 부착되어 근육의 근활성도를 측정하면서 측정된 부위의 근육에 대한 근활성도 산출값을 통해 근육의 통증 상태를 파악하여 해당 근육의 통증에 대한 증상에 따라 차별화된 전기자극을 부여하도록 한 센서를 이용한 전기 자극 장치에 관한 것이다.
현재 의료 기술의 발달로 인하여 평균 수명이 연장함에 따라 인구 고령화와 의료비 증가 등 다양한 사회적 문제가 야기되었으며, 이를 해결하기 위하여 의료 기술과 ICT 기술의 접목을 통해 최소한의 비용으로 다양한 의료 서비스를 제공할 수 있는 스마트 헬스케어 기술이 부각되고 있다.
오늘날 현대 사회의 업무 형태는 급속한 컴퓨터의 보급으로 획일화된 업무형태가 나타남으로 인해 근골격계 질환이 증가하고 있으며, 조사결과 20대의 발병률은 최근 4년 사이 환자 수가 약 35% 증가하였으며, 40대에서 50대의 환자 수는 약 십만 명에 이르는 것으로 나타났다.
이러한 근골격계 질환은 통증에 따른 증상발현이 낮으며, 통증 자체를 안일하게 생각하는 경우가 많다. 근골격 질환을 예방하고 치료하기 위해서 반복적 작업 행동 사이에 휴식을 취하여 근육을 쉬게 해주는 것이 최선이며, 이러한 치료방법에도 불구하고 환자 스스로 근육의 피로도를 판단하기에는 어려움이 있다. 따라서 근육의 전기적 신호를 진단 분석하여 근육의 피로함에 비례한 피로의 정도를 알려주는 모니터링시스템이 요구된다.
기존 연구 대부분은 근전도를 활용하여 근력 분석, 재활 치료를 위한 근육의 움직임 파악, 그리고 근육의 움직임을 이용한 하드웨어 제어를 연구하였다. 하지만 근육의 피로도는 사람마다 느끼는 정도가 다르고, 재활 치료에 초점을 맞추어 진행된 연구들이 많기 때문에 일상생활에서 사용자의 근육의 피로도에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 실제 생체신호를 측정하는 과정에서 재활치료 등 사용자에게 도움이 된다 하여도 무리한 근육의 움직임일 경우 역효과를 불러오는 등 고려해야 할 상황이 많다. 따라서 본 발명에서는 근전도(EMG)신호를 분석하는 것을 기반으로 사용자의 근육 근활성도를 측정하여 측정된 근활성도에 따라 적합한 전기치료를 수행할 수 있는 측정 및 치료를 동시에 수행할 수 있는 통합적 전기치료장치의 시스템을 제안하고자 한다.
1. 대한민국 등록특허 제10-1667671호(신체 장착형 전기 자극 교정장치) 2. 대한민국 등록특허 제10-1114164호(의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템)
상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 사용자의 시체에 복수 개로 부착된 통합유닛을 통해 근육의 근전도를 측정하여 해당 근육의 근활성도를 산출하며, 산출된 근활성도를 비교 분석하여 근력 차이에 대응되는 위치에 부착된 통합유닛을 통해 전기자극을 근육에 인가하며, 동시에 근활성도의 차이에 따라 전기자극의 주파수 영역을 인가하여 근육을 자극시킴으로서 통합유닛이 부착된 해당 근육의 정확한 진단을 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 일실시예는 사용자의 신체에 부착 가능하면서 근육의 근전도를 측정하는 센서와 전기자극을 근육에 인가하는 전기자극부가 구비된 통합모듈과,
상기 통합모듈의 센서로부터 출력신호를 획득하는 센서 획득부와,
사용자의 근육에 복수 개로 부착된 통합모듈 센서 신호들을 기준신호와 비교하여 전기자극 여부를 판단하는 비교부와,
상기 비교부로부터 상기 센서의 출력신호와 기준신호에 대한 변화신호를 수신하면, 상기 센서의 신호 변화에 따라 전기자극부에 의한 근육의 주파수 침투 영역을 조정하도록 근육 심도레벨 정보를 조정하는 근육 심도레벨 제어부; 및,
상기 조정된 전기자극부의 근육 심도레벨 정보를 수신하여 조정된 전기자극부의 근육 심도레벨 정보에 따라 상기 전기자극부에 인가되는 주파수 값을 조정하여 인가하는 전기 자극 제어부를 포함하는 센서를 이용한 전기 자극 장치를 제공한다.
한편, 상기 사용자의 근육에 부착된 복수 개의 통합모듈이 4개의 통합모듈로 사방(四方)에 부착되며, 부착된 센서들의 출력신호와 기준신호를 비교하여 변화신호를 산출하며, 이때 각각의 통합모듈에 대한 변화신호를 좌우채널 또는 상하채널로 비교하여 어느 하나의 채널에 대한 변화신호가 크다면 해당 근육에 통증이 있다고 비교부가 판단하는 경우, 상기 근육 심도레벨 제어부는 각각의 채널에 의한 변화신호의 변화량에 대한 근육 심도레벨 정보을 정하여 전기 자극 제어부로 전송하는 센서를 이용한 전기 자극 장치를 제공한다.
한편, 상기 비교부는 통합모듈들 중 한 쌍의 통합모듈로 이루어진 채널로 구성하고, 이때 상기 채널의 좌우 또는 상하의 위치를 선택하여 좌우채널 또는 상하채널로 선택 구성하고, 각 채널의 출력신호 차이값을 출력하여 통증근육의 위치, 통증근육의 심도레벨 정보, 통증근육의 정보 중 어느 하나로 진단하는 센서를 이용한 전기 자극 장치를 제공한다.
한편, 상기 근육 심도레벨 정보는 제1레벨, 제2레벨 및 제3레벨의 정보로 구분하며,
상기 제1레벨은 저주파의 전기자극, 제2레벨은 중주파의 전기자극 및 제3레벨은 고주파의 전기자극으로 구성하되,
각각의 레벨에 대응되는 자극정보를 제공하며, 상기 자극정보는 자극 파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간이 저장되어 있는 센서를 이용한 전기 자극 장치를 제공한다.
한편, 상기 전기 자극 제어부는 각각의 통합모듈의 전기자극부에 대응하는 자극신호를 제공하며, 상기 자극신호는 변화신호에 따라 자극세기, 자극시간 및 자극패턴 중 어느 하나 이상을 상이하게 변경하기 위한 자극신호인 센서를 이용한 전기 자극 장치를 제공한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 센서에 의한 전기 자극 장치에 의하면, 사용자의 신체에 복수 개로 부착된 통합유닛을 통해 근육의 근전도를 측정하여 해당 근육의 근활성도를 산출하며, 산출된 근활성도를 비교 분석하여 근력 차이에 대응되는 위치에 부착된 통합유닛을 통해 전기자극을 근육에 인가하며, 동시에 근활성도의 차이에 따라 전기자극의 주파수 영역을 인가하여 근육을 자극시킴으로서 통합유닛이 부착된 해당 근육의 긴장도에 대한 정량적인 수치 측정결과에 따른 정확한 진단을 수행하는 효과가 있다.
도 1은 본 발영의 센서를 이용한 전기 자극 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도
도 2는 본 발명의 센서를 이용한 전기 자극 장치를 이용한 정량적 자극방법을 나타낸 흐름도.
상기한 목적을 달성하기 위해 하기와 같은 실시예를 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이 사용자의 신체에 부착 가능하면서 근육의 근전도를 측정하는 센서(110)와 전기자극을 근육에 인가하는 전기자극부(120)가 구비된 통합모듈(100)과,
상기 통합모듈(100)의 센서(110)로부터 출력신호를 획득하는 센서 획득부(210)와,
사용자의 근육에 복수 개로 부착된 통합모듈(100) 센서(110)의 출력신호들을 기준신호와 비교하여 전기자극 여부를 판단하는 비교부(220)와,
상기 비교부(220)로부터 상기 센서(110)의 출력신호와 기준신호에 대하여 비교 연산한 변화신호를 수신하면, 상기 센서(110)의 변화신호에 따라 전기자극부(120)에 의한 근육의 주파수 침투 영역을 조정하도록 근육 심도레벨 정보를 제공하는 근육 심도레벨 제어부(230); 및,
상기 근육 심도레벨 정보를 수신하여 근육 심도레벨 정보에 따라 상기 전기자극부(120)에 인가되는 주파수 값을 조절하여 인가하는 전기 자극 제어부(240)를 포함하는 센서를 이용한 전기 자극 장치(10)를 제공한다.
본 발명의 전기 자극 장치 구조, 역할 및 결합관계를 보다 상세히 다음과 같이 설명한다.
상기 통합모듈(100)은 사용자의 신체에 밴드타입으로 부착되는 패치형태로서, 근전도를 측정하는 센서(110)와 전기자극을 근육에 인가하는 전기자극부(120)가 함께 마련된 구조이며, 상기 근전도 센서(110)는 근육 부위의 근섬유에서 일어나는 탈분극에 의한 전기 신호를 측정함으로써 근육의 근활성도 또는 근육의 피로도를 측정하는 역할을 하며, 상기 근전도는 근육을 수축시키기 위해 근섬유에서 일어나는 탈분극에 의한 전압차로 발생하는 전류가 근육 및 피부 표면에서 발생하는 전기적 신호를 의미하며, 상기 센서에서 측정된 측정값은 센서 획득부(210)에 의해 신호를 증폭 및 동시에 증폭된 노이즈 및 흔들림을 제거를 거쳐 출력신호를 생성하게 된다.
그리고, 상기 통합모듈(100)의 근전도 센서(110)는 감지 신호를 출력한 출력신호는 일예로, 근력을 평가하기 위해 사용하는 근전도의 적분근전도(IEMG, integrated EMG) 또는 실효치(RMS, root mean square)를 통해 근수축의 근긴장도를 연산할 수 있다.
상기 패드형 통합모듈(100)은 사용자 피부에 잘 밀착될 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘 고무나 합성수지 시트 등으로 제작될 수 있으며, 상기 센서 및 전기자극부의 전극은 통합모듈에 탄소 소재 등의 도전성 물질을 코팅하여 형성될 수 있고, 또는 도전성 재질로 미리 제작하여 통합모듈에 별도로 부착 내지 삽입하여서 설치될 수 있다.
또한, 도면에 미도시되었지만 패드형태의 부착구조 외에 통합모듈이 석션캡의 내부에 마련되면서 석션캡 표면을 피부에 접착한 뒤 내부에서 공기압을 가하여 석션캡 내부를 진공 상태로 전환하고, 진공 상태의 석션캡 내부는 음압 때문에 피부가 빨려 올라오면서 측정하고자 하는 목표 부위를 수행하게 도며, 상기 석션캡 표면은 고무 또는 실리콘 재질로 형성되어 있어 피부의 목표 부위에 밀착할 수 있으며, 석션캡의 단면은 원형 또는 다각형이 바람직하나, 부착 부위를 용이하게 흡착되는 것이 중요 기능이므로 셕선캡의 단면을 원형 또는 다각형으로 한정하지 아니한다.
또한, 도면에 미도시되었지만 상기 통합모듈(100)의 전극은 외부의 별도로 마련된 케이스 내부에 설치되는 제어모듈(200)과 도선을 통해 전기적으로 연결되고, 이로써 제어모듈(200)에서 발생한 저주파 전류, 중주파 전류, 고주파 전류 중 어느 하나를 선택하여 도선을 통해 전극으로 인가되거나 저주파 전류 또는 중주파 전류가 도선을 통해 전극으로 인가된 뒤 사용자 피부 또는 근육 신경으로 출력될 수 있다.
또한, 상기 저주파 전류는 세분화하여 제1저주파 전류 그리고 제1저주파 전류보다 주파수가 크면서 중주파의 주파수보다 작은 주파수를 가진 제2저주파 전류일 수 있다.
도 1과 같이 상기 제어모듈(200)은 센서 획득부(210), 비교부(220), 근육 심도레벨 제어부(230) 및 전기 자극 제어부(240)를 포함하며, 케이스 내부에 고정 설치되는 것으로, 인쇄회로기판(PCB), 및 이 인쇄회로기판에 실장되어 주파수가 조절된 저주파 전류, 중주파 전류 또는 고주파 전류를 생성하고 생성된 전류를 도선을 통해 출력시키기 위한 회로를 구성하는 소자들을 포함한다.
상기와 같은 제어모듈(200)의 구성에 대해서는 고주파, 중주파, 저주파 자극기에서 주파수가 조절된 저주파 전류, 중주파 전류 또는 고주파 전류를 생성하여 출력하는 하드웨어 구성이 통상의 기술자에게 이미 알려진 공지의 기술 사항이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그리고, 상기 센서(110)의 출력신호를 입력받아 근육의 근활성도 즉, 근육 통증 정보를 생성하는 역할을 한다. 이러한 센서 획득부(210)는 센서(110)와 유선상으로 연결되어 측정값을 전송받지만 무선 통신 역시 가능함은 물론이다.
그리고, 상기 통합모듈(10))은 신체에 복수 개로 부착되며, 이때 통합모듈(100) 각각을 센서 획득부(210)에서 개별 인식하여 각각의 통합모듈(100)로부터 근전도 센서 측정값을 전송받아 출력신호로 생성하여 비교부(220)로 전송하게 된다.
또한, 상기 센서 획득부(210)는 상기 센서(110)의 전기 신호에 의한 출력 변화인 경우에는 상기 센서 획득부(210)는 상기 센서(110)의 변화를 자동으로 보정하는 작업을 행하여 센서 출력 변화를 보정하고, 노이즈에 의한 출력 변화인 경우에는 상기 센서 획득부(210)는 노이즈를 필터링한다.
그리고, 상기 비교부(220)는 사용자의 근육에 복수 개로 부착된 통합모듈(100) 센서(110)의 출력신호들을 기준신호와 비교하며, 상기 기준신호를 기준으로 출력신호와의 차이값을 산출하며, 이때 차이값을 변화신호로 생성하며, 상기 변화신호의 수치를 통해 해당 통합모듈이 부착된 근육의 전기자극 여부를 판단하게 된다.
즉, 상기 변화신호는 정상적인 근육의 근전도 신호값인 기준신호와 통합모듈(100)로부터 측정된 근육의 근전도 측정값인 출력신호와 비교 연산하여 차이값인 변화신호를 수치화하며, 이때 변화신호의 수치가 크거나 변화신호의 시계열적 증가폭의 차이가 클수록 근육의 경직 즉, 피로도가 크다고 판단하여 근육 통증 여부를 판단하여 전기자극 여부를 결정하게 된다.
상기 변화신호의 수치에 대하여 해당 근육의 통증정보를 설정하며, 상기 통증정보는 근육의 경직도 단계일 수 있으며, 해당 근육의 통증 강도일 수 있다.
또한, 복수 개의 통합모듈(100)의 센서(110)로부터 측정되어 출력된 측정값인 출력신호를 비교하여 최대값과 최소값의 산출하여 최대값이 근육의 경직도가 높다고 판단하거나 최소값을 기준으로 다른 출력신호와의 차이 폭을 비교하여 가장 큰 차이 폭을 가진 출력신호가 근육의 경직도가 높다고 판단하여 전기자극 여부를 결정할 수 있다.
또한, 복수 개의 통합모듈(100) 센서(110)로부터 출력된 출력신호를 합산하여 평균값 대비 각각 출력신호의 비율로 산출하여 산출된 비율 중 가장 큰 비율의 출력신호가 전기 자극에 해당한다고 판단 결정할 수 있다.
그리고, 상기 근육 심도레벨 제어부(230)는 비교부(220)로부터 전송받은 통합모듈(100)의 변화신호에 따라 근육의 통증정보를 파악하여 근육의 심도레벨 정보를 판단하는 역할을 하며, 즉 근육의 통증정보에 따라 근육의 전달 깊이를 판단하여 전기자극의 주파수 수치를 조정하게 된다.
상기 비교부(220)로부터 상기 센서(110)의 출력신호와 기준신호에 대하여 비교 연산한 변화신호를 수신하면, 상기 센서(110)의 변화신호에 따라 전기자극부(120)에 의한 근육의 주파수 침투 영역을 조정하도록 근육 심도레벨 정보를 조정하게 된다.
상기 근육 심도레벨 정보는 제1레벨, 제2레벨 및 제3레벨의 정보로 구분하며, 상기 제1레벨은 저주파의 전기자극, 제2레벨은 중주파의 전기자극 및 제3레벨은 고주파의 전기자극으로 구성하되, 각각의 레벨에 대응되는 자극정보를 제공하며, 상기 자극정보는 동작모드로서 자극 파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간이 저장되어 있다.
그리고, 상기 전기 자극 제어부(240)는 근육 심도레벨 제어부(230)의 근육 심도레벨 정보를 수신하여 선택된 근육 심도레벨 정보에 따라 상기 전기자극부(120)에 인가되는 주파수 값을 조절하여 인가하는 역할을 하며, 상기 주파수 선택 외에 각각의 통합모듈(100)의 전기자극부(120)에 대응하는 자극신호를 제공하며, 상기 자극신호는 변화신호에 따라 자극세기, 자극시간 및 자극패턴 중 어느 하나 이상을 상이하게 변경하여 해당 통합모듈(100)이 부착된 근육으로 선택된 주파수를 통해 전기자극을 하게 된다.
그리고, 상기 전기 자극 제어부(240)는 출력되는 저주파 전류, 중주파 전류, 고주파 전류 중 선택된 어느 하나의 주파수 전류를 근육 심도레벨 제어부(230)의 자극정보 신호에 따라 가변시킬 수 있는 회로 구성을 가지며, 이를 위해 전기 자극 제어부(240)에는 전류생성회로부(241)가 더 포함되어 상기 근육 심도레벨 제어부(230)의 자극정보 신호에 따라 구동하여 주파수가 조절된 저주파 전류, 중주파 전류, 고주파 전류 중 선택된 어느 하나의 주파수 전류를 생성하도록 구비된다.
또한, 상기 전기 자극 제어부(240)는 전기자극을 수행하는 선택된 통합모듈(100)의 온도센서(130)와 센싱하면서 통신하는 통신모듈(242)과; 상기 통신모듈(242)을 통해 통합모듈(100)의 온도센서(130)에서 제공되는 온도정보값과, 통신모듈(100)의 온도센서(130)의 누적 온도정보값을 통해 통신모듈(100)의 피부와의 비접촉 발생여부를 판정하는 비접촉 판정모듈(243); 및 상기 비접촉 판정모듈(243)에 의해 통합모듈(100)과 피부와의 비접촉이 발생된 것으로 판정된 통합모듈(100)의 비접촉 유형을 추출하는 비접촉 유형 추출 모듈(244);을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 통합모듈(100)과 제어모듈(200) 또는 전기 자극 제어부(240) 사이에 통신모듈(242)을 마련하여, 통합모듈(100)의 온도센서(130) 및 근전도 센서(110)의 측정 정보값이 제어모듈(200) 또는 전기 자극 제어부(240)에 유선 또는 무선 전송한다.
상기 비접촉 판정모듈(243)은 통합모듈(100)로부터 수득되는 온도센서(130)를 통해 계측된 온도 정보값과, 통합모듈(100)의 온도센서(130)로부터 누적된 온도 정보값 중, 정상 자극 중 측정된 통합모듈(100)의 누적 온도 정보값들을 합산처리 한 다음 합산값을 합산한 시간 즉, 자극시간을 합산한 시간으로 나눠 평균 누적 온도 정보값을 산출한다.
이후, 상기 산출된 평균 누적 온도 정보값과 통합모듈(100)의 누적 온도 정보값을 대조하여 표준 편차값 이상의 편차값이 발생된 통합모듈(100)을 검출하여서, 해당 통합모듈(100)이 피부와 접촉이 단락된 상태인 비접촉 상태로 판정하도록 구성된다. 즉, 통합모듈(100)의 전기자극부(120)로부터 전달된 전기가 해당 통합모듈(100)과 접촉된 근육으로 인가하게 될 때 정상적인 접촉상태로 판정하게 되며, 반대로 통합모듈(100)과 피부와 비접촉상태일 경우 비정상적인 비접촉상태로 판정되며, 이때 통합모듈(100)에 더 마련된 온도센서(130)가 피부와의 접촉으로 발생된 온도를 감지하여 온도센서(130)로부터 온도 정보값이 인체의 온도범위와 대조하여 더 낮아지거나 더 높아질 경우 이상여부를 판정하게 되며, 통합모듈(100)이 피부와 비접촉상태일 경우 정상적인 전기자극을 수행할 수 없다는 것을 사용자 등이 인식할 수 있도록 제공되는 것이다.
그리고, 상기 통합모듈(100)의 전기자극부(120)로 전류를 인가하면서 발생되는 저항에 의한 온도변화가 발생하게 되며, 이러한 온도변화는 전기자극부(120)로 전류를 제대로 전달되는 것을 판정하게 되며, 반대로 온도변화가 없을 경우 전기자극부(120)의 단락된 것으로 판정하여 이상여부 발생을 판정할 수 있다.
그리고, 상기 비접촉 유형 추출모듈(244)에서 통합모듈(100)과 피부와의 비접촉 이상 여부가 발생시 소리 또는 진동 등으로 알려주도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 통합모듈이 석션캡에 마련될 경우 온도센서 대신에 압력센서가 설치되어 석션캡의 내부의 진공압을 측정하여 진공압의 변화가 생길 경우 피부와의 비접촉상태로 판정되어 이상여부의 발생을 판정하게 되며, 상술한 석션캡형 통합모듈(100)에서의 압력센서는 온도센서(130)를 이용한 통신모듈(242), 비접촉 판정모듈(243) 및 비접촉 유형 추정 모듈(244)의 패드형 통합모듈(100)의 이상여부를 판정하여 신호를 주는 것과 동일한 기능과 역할을 가지게 된다.
그리고, 상기 사용자의 근육에 부착된 복수 개의 통합모듈(100)이 4개의 통합모듈(100)로 사방(四方)에 부착되며, 부착된 센서(110)들의 출력신호와 기준신호를 비교하여 변화신호를 산출하며, 이때 각각의 통합모듈(100)에 대한 변화신호를 좌우채널 또는 상하채널로 비교하여 어느 하나의 채널에 대한 변화신호가 크다면 해당 근육에 통증이 있다고 비교부(220)가 판단하는 경우, 상기 근육 심도레벨 제어부(230)는 각각의 채널에 의한 변화신호의 변화량에 대한 근육 심도레벨 정보를 정하여 전기 자극 제어부(240)로 전송하는 센서를 이용한 전기 자극 장치(10)를 제공한다.
상기 비교부(220)의 판단에 의해 변화신호의 변화량인 차이값이 더 큰 채널을 선택하며, 선택된 채널이 위치한 근육 부위에 통증이 있다고 판단하며, 상기 변화신호의 차이값 수치에 대한 근육 심도레벨 정보를 근육 심도레벨 제어부(230)에 의해 설정되어 전기 주파수 제어부(240)로 전송하여 선택된 근육 심도레벨 정보의 자극정보 또는 전기 주파수 제어부의 주파수 선택 및 자극신호를 선택하여 통합모듈의 전기자극부(120)로 주파수 전류를 인가하게 된다.
그리고, 상기 비교부(220)는 통합모듈(100)들 중 한 쌍의 통합모듈(100)로 이루어진 채널로 구성하고, 이때 상기 채널의 좌우 또는 상하의 위치를 선택하여 좌우채널 또는 상하채널로 선택 구성하고, 각 채널의 출력신호 차이값을 출력하여 통증근육의 위치, 통증근육의 심도레벨 정보, 통증근육의 강도 정보 중 어느 하나로 진단하는 센서를 이용한 전기 자극 장치(10)를 제공한다.
상기 통합모듈(100)들 중 한 쌍의 통합모듈(100)을 채널단위로 인식 구성하고, 각 채널의 센서(110)로부터 출력된 출력신호 차이값을 출력하며, 즉 하나의 채널을 구성하는 각각의 통합모듈(100)의 센서(110)로부터 출력된 출력신호의 평균값을 각각의 채널로부터 출력된 출력신호의 평균값을 비교 연산하여 차이값을 출력하게 되며, 상기 차이값의 수치가 큰 채널에 대하여 통증근육의 위치, 통증근육의 심도레벨 정보, 통증근육의 강도 정보 중 어느 하나로 진단하게 되며, 이때 차이값의 수치가 큰 채널이 위치한 근육 부위에 대한 통증이 있다고 진단하게 되며, 상기 차이값의 수치에 따라 통증근육의 심도레벨 정보를 파악하면서 통증근육의 강도 정보를 파악하며, 이때 통증근육의 강도 정보는 약한통증, 중간통증, 강한통증의 정보를 확인하거나 통증의 정도를 수치화 한 정보일 수 있으며, 또한 통증근육의 근육정보를 파악하는 것으로서 해당 근육의 신체의 어느 부위에 해당하는 지에 대한 근육명을 더 포함할 수 있다.
한편, 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 의한 전기 자극 장치(10)를 이용한 정량적 자극 방법은 사용자의 피부에 부착된 복수 개의 통합모듈(100)에 마련된 근전도 센서(110)에 의해 해당 근육의 근활성도를 측정한 출력신호를 비교 연산하여 기본신호와 대비 또는 다른 통합모듈(100)의 근전도 센서(110)의 출력신호와 대비하여 차이값에 대한 변화신호에 따라 통증을 판단하여 설정된 통합모듈로 전기자극을 수행하여 해당 근육을 정량적으로 자극하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 센서에 의한 전기 자극 장치를 이용한 정량적 자극방법에 있어서, 사용자에 부착된 복수의 통합모듈(100) 센서(110)로부터 부착된 근육 부위에 대한 근전도 센서(110)의 출력신호를 수신하는 단계; 상기 출력신호와 정상적인 근육의 기본신호를 대비하여 변화신호를 산출하면서 산출된 변화신호를 기반으로 복수의 통합모듈(100) 각각에 대응되는 복수의 근육 부위에 대한 근육 통증 및 전기자극을 판단하는 단계; 상기 전기자극을 수행하도록 판단된 통합모듈(100)로 전기자극을 수행시 변화신호를 기반으로 근육 심도레벨 정보를 선택하여 자극정보를 생성하는 단계; 상기 자극정보를 수신하여 자극신호를 선택된 통합모듈(100)로 제어되도록 전기 주파수 제어부(240)의 제어에 의해 해당 통합모듈(100)의 전기자극부(120)로 자극신호를 제공하는 단계;를 포함하고,
상기 자극신호는 변화신호에 따라 자극세기, 자극시간 및 자극패턴 중 어느 하나 이상을 상이하게 변경하여 자극모드로 선택된 통합모듈(100)이 부착된 근육으로 선택된 주파수 세기, 자극시간 및 자극패턴을 통해 전기자극을 하게 된다.
상기 자극신호를 구성하는 요소들을 선택적으로 상이하게 변경됨으로서 전기자극이 판단된 다수 개로 선택된 통합모듈(100)의 전기자극부(120)로 전기를 인가하면서 센서(110)로부터 측정된 출력신호 또는 비교 연산된 변화신호의 정량적인 수치를 기반으로 해당 근육의 적합한 전기자극을 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
통합모듈 100 센서 110 전기자극부 120
제어모듈 200 센서 획득부 210 비교부 220
근육 신도레벨 제어부 230 전기 자극 제어부 240
전류생성회로부 241 통신모듈 242
비접촉 판정모듈 243 비접촉 유형 추출 모듈 244

Claims (6)

  1. 사용자의 신체에 부착 가능하면서 근육의 근전도를 측정하는 센서와 전기자극을 근육에 인가하는 전기자극부가 구비된 통합모듈과,
    상기 통합모듈의 센서로부터 출력신호를 획득하는 센서 획득부와,
    사용자의 근육에 복수 개로 부착된 통합모듈 센서 신호들을 기준신호와 비교하여 전기자극 여부를 판단하는 비교부와,
    상기 비교부로부터 상기 센서의 출력신호와 기준신호에 대한 변화신호를 수신하면, 상기 센서의 신호 변화에 따라 전기자극부에 의한 근육의 주파수 침투 영역을 조정하도록 근육 심도레벨 정보를 조정하는 근육 심도레벨 제어부; 및,
    상기 조정된 전기자극부의 근육 심도레벨 정보를 수신하여 조정된 전기자극부의 근육 심도레벨 정보에 따라 상기 전기자극부에 인가되는 주파수 값을 조절하여 인가하는 전기 자극 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 전기 자극 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 근육에 부착된 복수 개의 통합모듈이 4개의 통합모듈로 사방(四方)에 부착되며, 부착된 센서들의 출력신호와 기준신호를 비교하여 변화신호를 산출하며,
    이때 각각의 통합모듈에 대한 변화신호를 좌우채널 또는 상하채널로 비교하여 어느 하나의 채널에 대한 변화신호가 크다면 해당 근육에 통증이 있다고 비교부가 판단하는 경우, 상기 근육 심도레벨 제어부는 각각의 채널에 의한 변화신호의 변화량에 대한 근육 심도레벨 정보을 정하여 전기 자극 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 전기 자극 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비교부는 통합모듈들 중 한 쌍의 통합모듈로 이루어진 채널로 구성하고, 이때 상기 채널의 좌우 또는 상하의 위치를 선택하여 좌우채널 또는 상하채널로 선택 구성하고, 각 채널의 출력신호 차이값을 출력하여 통증근육의 위치, 통증근육의 심도레벨 정보, 통증근육의 정보 중 어느 하나로 진단하는 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 전기 자극 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 근육 심도레벨 정보는 제1레벨, 제2레벨 및 제3레벨의 정보로 구분하며,
    상기 제1레벨은 저주파의 전기자극, 제2레벨은 중주파의 전기자극 및 제3레벨은 고주파의 전기자극으로 구성하되,
    각각의 레벨에 대응되는 자극정보를 제공하며, 상기 자극정보는 자극 파형, 출력전류, 펄스폭, 주파수, 자극시간이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 전기 자극 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 제어부는 각각의 통합모듈의 전기자극부에 대응하는 자극신호를 제공하며, 상기 자극신호는 변화신호에 따라 자극세기, 자극시간 및 자극패턴 중 어느 하나 이상을 상이하게 변경하기 위한 자극신호인 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 전기 자극 장치.
  6. 삭제
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