KR19990078462A - Electrical stimulation device for walking aid of foot and foot patients - Google Patents

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KR19990078462A
KR19990078462A KR1019980014026A KR19980014026A KR19990078462A KR 19990078462 A KR19990078462 A KR 19990078462A KR 1019980014026 A KR1019980014026 A KR 1019980014026A KR 19980014026 A KR19980014026 A KR 19980014026A KR 19990078462 A KR19990078462 A KR 19990078462A
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KR1019980014026A
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박병림
이현웅
김민선
임승관
정호춘
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이현웅
박병림
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Abstract

본 발명은 휴대 및 사용이 간편한 표면전극을 이용하여 교통사고, 산업재해, 뇌졸증 등으로 인하여 하지마비를 동반한 환자에게 마비된 하지근의 위축 및 괴사를 방지하고, 혈액순환을 촉진시키며, 족하수를 회복시키므로서 상실된 보행기능을 복원시키기 위한 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치에 관한 것이다.The present invention prevents atrophy and necrosis of the lower extremity muscles paralyzed in patients with paraplegia due to traffic accidents, industrial accidents, strokes, etc. using a surface electrode that is easy to carry and use, promotes blood circulation, The present invention relates to an electrical stimulation device for walking assistance of foot and foot patients to restore lost walking function while recovering.

본 발명은 표면전극 전기자극 시스템에 근피로를 최소화할수 있는 적합한 자극조건을 설정하여 센서에 의해 관절각을 측정하고, 관절의 굽힘정도를 인식하여 전기자극의 강도를 제어하므로서 언제나 관절각의 목표치가 달성되도록 하는 되먹임 제어방식의 표면전극 전기자극 장치이다.The present invention sets the appropriate stimulation conditions to minimize the muscle fatigue in the surface electrode electric stimulation system to measure the joint angle by the sensor, and to recognize the bending degree of the joint to control the strength of the electrical stimulation, thereby achieving the target value of the joint angle at all times. It is a surface electrode electric stimulation device of feedback control method.

Description

족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치Electrical stimulation device for walking aid of foot and foot patients

본 발명은 교통사고, 산업재해, 뇌졸증 등으로 인하여 하지마비를 동반한 환자에게 마비된 하지근의 위축 및 괴사를 방지하고, 혈액순환을 촉진시키며, 족하수를 회복시키므로서 상실된 보행기능을 복원시키기 위한 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치에 관한 것이다.The present invention is to prevent the atrophy and necrosis of the lower extremity muscles paralyzed by patients with paraplegia due to traffic accidents, industrial accidents, stroke, etc., to promote blood circulation, and to restore the lost walking function by restoring foot and foot The present invention relates to an electrical stimulation device for walking assistance of foot and foot patients.

더욱 상세하게는, 휴대 및 사용이 간편한 표면전극을 이용하여 족하수 환자의 마비된 하지근에 적합한 전기자극을 주므로서 마비근의 근피로를 최소화하면서 보행보조 기능을 수행할수 있도록 한 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치에 관한 것이다.More specifically, the walking aid of a foot and foot patient to perform a walking aid function while minimizing the muscle fatigue of the paralyzed muscle by providing an electric stimulation suitable for the paralyzed leg muscle of the foot and foot patient using a portable and easy-to-use surface electrode. It relates to an electrical stimulation device for.

일반적으로, 살아있는 조직에 전기를 가하면 신경세포에 활동전위(Action Potential)를 유발하는 등 다양한 효과를 나타낸다.In general, applying electricity to living tissues has various effects, such as inducing action potentials in nerve cells.

가령, 전기에 의해 유발된 자극은 신경시스템의 가지를 따라 퍼져나가는 방법을 사용하여 인체의 거의 대부분의 장기에 영향을 줄수 있다.For example, electricity-induced stimuli can affect most organs in the body using methods that spread along branches of the nervous system.

이와 같은 원리를 이용하여 더 이상 자발적으로 제어하지 못하게 된 근육에 전기자극을 가하므로서 근육수축을 유발하고, 기능적으로 유용한 움직임을 만들어 내는 작용을 기능적 전기자극(Functional Electrical Stimulation)이라 한다.Using this principle, electrical stimulation to muscles that can no longer be spontaneously controlled causes muscle contraction and produces functionally useful movements called functional electrical stimulation.

종래부터 기능적 전기자극 시스템을 이용하여 교통사고나 산업재해, 중풍, 뇌졸증 등으로 하지근이 마비된 환자의 재활을 도와 왔는데, 이러한 기능적 전기자극 시스템은 크게 삽입전극 전기자극 시스템과 표면전극 전기자극 시스템으로 나뉘어 진다.Conventionally, the functional electric stimulation system has been used to assist the rehabilitation of patients with paraplegia due to traffic accidents, industrial accidents, strokes, strokes, etc. The functional electric stimulation system is mainly used as an insertion electrode electric stimulation system and a surface electrode electric stimulation system. Divided.

상기 삽입전극 전기자극 시스템은 해당하는 근육 또는 해당근육을 관장하는 신경을 직접 자극하기 때문에 원하는 근육만 골라서 자극시킬수 있고, 자극을 시작할 때마다 자극의 위치를 찾아야 하는 불편함이 없으며, 작은 용량의 전원으로도 필요한 근육의 수축을 유발할수 있다.The insertion electrode electro-stimulation system directly stimulates the muscles or nerves that govern the muscles, so that only the desired muscles can be picked and stimulated, and there is no inconvenience in finding the location of the stimulus every time the stimulation is started, and a small power supply Can also cause the contraction of muscles that are needed.

그러나, 전극삽입을 위한 수술과정이 필요하고, 피부로 노출된 전선부위의 피부가 세균에 감염될 염려가 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 위생에 각별히 신경써야 한다는 불편함이 있으며, 체내에서의 전선의 부식과 전극위치의 변화에 따른 재수술이 불가피 하다는 문제점도 가지고 있다.However, the surgical procedure for electrode insertion is necessary, and the skin of the wire part exposed to the skin may be infected by bacteria, so it is inconvenient to pay special attention to hygiene to prevent it, and the corrosion of the wire in the body There is also a problem that reoperation is inevitable due to the change of the electrode position.

이와 같은 삽입전극 전기자극 시스템에 관한 기존의 제품은 미세전극을 마비근의 운동점에 직접 연결하는 경피삽입술을 이용하여 각각의 근을 개별적으로 자극하는 방법을 사용하고 있다.Existing products related to such an electrode electrostimulation system use a method of stimulating each muscle individually by using a percutaneous insertion technique in which the microelectrode is directly connected to the movement point of the numb muscle.

그러나, 이러한 방법은 정확한 동작을 수행할수 있지만 삽입된 전극이 마비근에 고정되기 때문에 수술하여야 하는 경제적, 정신적인 부담과 함께 전술한 바와 같이 삽입된 전극이 피부로 돌출되는 부위에서 세균감염의 우려가 있어 관리가 어렵다는 단점을 가지고 있다.However, this method can perform the correct operation, but there is a risk of bacterial infection at the site where the inserted electrode protrudes into the skin as described above, with the economic and mental burden of the operation because the inserted electrode is fixed to the paralysis muscle. It is difficult to manage.

상기한 삽입전극 전기자극 시스템의 단점 때문에 표면전극 전기자극 시스템이 개발되었다.The surface electrode electrostimulation system has been developed because of the disadvantage of the insertion electrode electrostimulation system.

이 표면전극 전기자극 시스템은 삽입형과는 달리 피부의 표면에서 전기자극을 가하기 때문에 전극의 착용이 쉽고, 세균감염의 우려가 없으며, 시술에 소요되는 경비가 적다는 장점이 있다.Unlike the insertion type, the surface electrode electric stimulation system has an advantage that it is easy to wear the electrode, there is no fear of bacterial infection, and the cost of the procedure is small because it applies electric stimulation on the surface of the skin.

반면에, 단점으로는 근육 하나하나를 구분하여 자극할수 없기 때문에 미세동작을 제어할수 없고, 고전압으로 전극을 가하는 관계로 밧데리의 전력소모가 많다는 단점을 가지고 있다.On the other hand, the disadvantage is that it can not control the micro-movement because each muscle can not be separated and stimulated, and has a disadvantage that the battery power consumption is high because the electrode is applied at a high voltage.

그러나, 다리마비 환자가 보행동작을 하고자 할 경우, 다리의 근육은 손의 근육보다 크고 복잡한 동작을 하지 않기 때문에 오히려 표피자극형 전극이 환자에게 심리적 또는 경제적인 부담이 적고, 원하는 치료 및 보행보조의 목적을 수행할수 있다.However, when the patient with a paraplegia wants to walk, the muscles of the leg are larger than the muscles of the hand and do not have complicated movements. Therefore, the epidermal stimulation electrode has less psychological or economic burden on the patient, and the desired treatment and walking aid Can fulfill its purpose.

이와 같은 표면전극 전기자극 시스템을 채용한 종래의 표면전극 전기자극기는 자극의 강도나 시간을 환자의 상태에 따라 바꾸게 하고, 정해진 순서에 따라 제어되는 열린루프 제어방식(Open Loop Feedback System)을 사용하였었다.The conventional surface electrode electric stimulator employing such a surface electrode electric stimulation system uses an open loop feedback system in which a stimulus intensity or time is changed according to a patient's condition and controlled according to a predetermined order. .

이 열린루프 제어방식의 가장 큰 문제점으로는 오랫동안 전기자극이 이루어질 때 근피로에 의해 근수축이 감소하게 되고, 이때 관절의 굽힘이 목표치에 도달하지 못한 상태에서 다음 자극이 이루어지는 문제점이 있었다.The biggest problem of this open loop control method is that muscle contraction is reduced by muscle fatigue when electric stimulation is made for a long time, and there is a problem that the next stimulus is performed when the bending of the joint does not reach the target value.

왜냐하면, 전기자극은 마비근의 운동신경을 흥분시켜 신경전달 물질을 유리하므로서 근수축을 유도하기 때문에 근피로 현상이 쉽게 초래되기 때문이다.This is because the electrical stimulation of the paralysis muscles to excite the motor nerves to release the neurotransmitter and thus induces muscle contraction because the fatigue phenomenon is easily caused.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 기술적인 과제는 표면전극 전기자극 시스템에 근피로를 최소화할수 있는 적합한 자극조건을 설정하여 센서에 의해 관절각을 측정하고, 관절의 굽힘정도를 인식하여 전기자극의 강도를 제어하므로서 언제나 관절각의 목표치가 달성되도록 하는 되먹임 제어방식의 표면전극 전기자극 장치를 제공함에 있다.The present invention is to solve this problem, the technical problem is to measure the joint angle by the sensor by setting the appropriate stimulation conditions to minimize the muscle fatigue in the surface electrode electrical stimulation system, the electrical bending by recognizing the bending degree of the joint The present invention provides a surface electrode electric stimulation device of a feedback control method in which the target value of the joint angle is always achieved while controlling the intensity of the joint.

도 1은 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면도1 is a side view showing the installation of the present invention

도 2는 본 발명의 보조기구를 이용한 부착상태를 나타낸 측면도Figure 2 is a side view showing the attachment state using the auxiliary mechanism of the present invention

도 3은 본 발명의 회로를 나타낸 블록도3 is a block diagram illustrating a circuit of the invention.

도 4는 본 발명의 관절각센서를 나타낸 상세도Figure 4 is a detailed view showing the joint angle sensor of the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 표면전극 20 : 전기자극기10: surface electrode 20: electric stimulator

30 : 풋스위치 40 : 관절각센서30: foot switch 40: joint angle sensor

50 : 보조기구 60 : 회동판50: auxiliary apparatus 60: rotating plate

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.When explaining the present invention in more detail based on the accompanying drawings to achieve the above problems are as follows.

도 1은 본 발명의 장치를 일측 마비환자의 다리에 부착한 상태를 나타낸 측면도이다.1 is a side view showing a state in which the device of the present invention attached to the leg of one side paralyzed patients.

도시한 바와 같이 본 발명의 장치는 크게 마비된 환자의 다리에 부착되는 2개의 표면전극(10)과;As shown, the device of the present invention includes two surface electrodes 10 attached to the legs of a severely paralyzed patient;

상기 표면전극에 일정한 자극주파수를 공급하는 전기자극기(20)로 구성된다.It is composed of an electric stimulator 20 for supplying a constant magnetic pole frequency to the surface electrode.

상기 표면전극(10)은 일측 마비환자의 무릎 뒤 아래부분(슬와,Foss Poplitea)의 비골신경(Peroneal Nerve)에 부착되고, 전기자극을 가하여 발목을 굽힐수 있도록 하므로서 보행시 스윙단계에서 발끝이 지면에 끌리는 현상(족하수증,Foot Drop)을 막을수 있다.The surface electrode 10 is attached to the perial nerve of the lower part of the knee (Foss Poplitea) behind the knee of one paralyzed patient, and the toe is grounded in the swinging step during walking by applying electric stimulation. It can prevent the phenomenon of being attracted to (Foot Drop).

상기 전기자극기(20)의 자극주파수는 20Hz∼80Hz의 펄스폭을 갖는 트리거펄스가 주로 사용되고 있는데, 본 발명은 환자와 정상인을 대상으로 실험한 결과 40Hz가 적당한 주파수 였고, 펄스폭은 0.3msec를 사용하였다.A trigger pulse having a pulse width of 20 Hz to 80 Hz is mainly used for the stimulation frequency of the electric stimulator 20. According to the present invention, 40 Hz is a suitable frequency and 0.3 msec pulse width is used for the patient and the normal person. It was.

상기 전기자극기(20)의 자극채널은 1∼4채널을 사용하였으며 자극방법은 종래와 동일하다.The stimulation channel of the electric stimulator 20 used 1 to 4 channels, and the stimulation method is the same as the conventional method.

도 2는 보조기구(50)를 이용하여 부착상태를 나타낸 측면도이다.2 is a side view showing the attachment state using the auxiliary mechanism (50).

도시한 바와 같이 상기의 전기자극기(20)에는 2개의 표면전극(10)외에 풋스위치(30)와, 관절각센서(40)가 연결된다.As shown in the figure, the foot switch 30 and the joint angle sensor 40 are connected to the electric stimulator 20 in addition to the two surface electrodes 10.

풋스위치(30)는 발 뒤꿈치에 부착되어 발 뒤꿈치가 지면에서 떨어질 때 전기자극기(20)를 작동시키게 된다.The foot switch 30 is attached to the heel to operate the electric stimulator 20 when the heel falls off the ground.

관절각센서(40)는 발목에 부착되어 관절의 굽힘정도를 측정하게 된다.Joint angle sensor 40 is attached to the ankle is to measure the degree of bending of the joint.

상기와 같이 구성된 본 발명은 서 있는 상태에서는 풋스위치(30)가 눌려져 있고 전기자극기(20)의 동작이 정지된다.In the present invention configured as described above, the foot switch 30 is pressed in the standing state, and the operation of the electric stimulator 20 is stopped.

이와 같은 상태에서 보행을 하기 위하여 발 뒤꿈치가 지면에서 떨어지면 자극이 시작되어 다리의 마비근을 수축하게 되므로서 발목이 들려지게 된다.In order to walk in such a state, when the heel falls from the ground, the stimulation starts and the ankle is lifted because it contracts the paralytic muscles of the leg.

다리가 들려지면 관절각센서(40)는 관절의 굽힘정도를 측정하여 충분한 위치에 올라갈 때 까지 자극을 가하게 된다.When the leg is lifted, the joint angle sensor 40 measures the degree of bending of the joint and applies the stimulus until it reaches a sufficient position.

종래의 표면자극형 전기자극기는 언제나 일정하게 자극이 주어지므로 전극의 위치가 틀어지거나 부착이 약하면 원하는 위치까지 근육을 수축시킬수 없었으나, 본 발명의 자극기는 발목에 부착된 관절각센서(40)에 의하여 목표된 위치까지 발목이 올라가지 않을 경우 자극의 세기를 높여 언제나 원하는 목표치까지 발목을 올릴수 있도록 하는 되먹임 제어식 전기자극기인 것이다.Conventional surface stimulation type electric stimulator is always given a constant stimulus, so if the position of the electrode is misplaced or weak attachment could not contract the muscle to the desired position, the stimulator of the present invention to the joint angle sensor 40 attached to the ankle If the ankle does not go up to the target position by increasing the intensity of the stimulus is to control the feedback to be able to raise the ankle to the desired target at all times.

상기 보조기구는 아대형으로서 그 하단에 회동 가능토록 연결된 회동판(60)을 사용하여 본 발명의 장치를 설치하게 된다.The auxiliary mechanism is a sub-large type and installs the apparatus of the present invention by using a rotating plate 60 connected to the bottom thereof so as to be rotatable.

이렇게 하면, 2개의 표면전극(10)이 보조기구(50)내에 매설되고, 풋스위치(30)는 회동판(60)의 하단에 부착되며, 관절각센서(40)가 보조기구와 회동판 사이에 설치되므로서 착용이 간편하고, 보행중 전선등이 걸릴 염려가 없다.In this way, two surface electrodes 10 are embedded in the auxiliary device 50, the foot switch 30 is attached to the lower end of the rotating plate 60, and the joint angle sensor 40 is disposed between the auxiliary device and the rotating plate. Since it is installed on the inside, it is easy to wear and there is no fear of electric wires walking.

상기의 보조기구(50)는 유연한 프라스틱 재질로 만들어지고, 그 전면에 전기자극기(20)가 부착되므로서 표면전극과 전기자극기의 거리가 짧아지며, 별도의 부착물이 필요없게 된다.The auxiliary device 50 is made of a flexible plastic material, and the distance between the surface electrode and the electric stimulator is shortened by attaching the electric stimulator 20 to the front thereof, and no separate attachment is required.

도 4는 전기자극기의 블록도를 나타낸 것이다.4 shows a block diagram of an electric stimulator.

도시한 바와 같이 전기자극기(20)의 마이크로프로세서는 프로그램에 의하여 40Hz의 자극주파수에 0.3msec의 자극펄스를 만들고, 풋스위치(30)의 입력에 따라 자극파형을 스위칭회로에 보내거나 현재의 자극상태를 표시하며, 스위치의 입력을 받아 자극모드(모드1:풋드롭모드, 모드2:TES모드)를 설정하였고, 자극의 시작과 멈춤을 조절하도록 하였다.As shown, the microprocessor of the electric stimulator 20 generates a stimulus pulse of 0.3 msec at a stimulus frequency of 40 Hz by a program, and sends a stimulus waveform to the switching circuit according to the input of the foot switch 30 or the current stimulus state. In response to the switch input, the stimulation mode (mode 1: footdrop mode, mode 2: TES mode) was set, and the stimulus start and stop were adjusted.

또한, 고전압 자극회로부는 전압조절기로 부터 들어온 신호에 따라 전압의 크기가 결정되고, 발진회로에서 들어온 펄스의 입력은 고전압 발생회로에서 저전압을 고전압으로 승압시킨다.In addition, the voltage of the high voltage stimulation circuit portion is determined according to the signal from the voltage regulator, the input of the pulse input from the oscillator circuit boosts the low voltage to a high voltage in the high voltage generating circuit.

승압된 전류는 정류회로에서 고전압 직류전원으로 바뀌어지고, 스위칭회로는 프로세서에서 만들어진 40Hz의 0.3msec 펄스를 입력받아 고전압의 자극펄스파를 만들며, 표면전극(10)으로 자극전압을 출력한다.The boosted current is changed from a rectifying circuit to a high voltage DC power supply, and the switching circuit receives a 0.3 msec pulse of 40 Hz generated by the processor to generate a high voltage stimulation pulse wave, and outputs a stimulation voltage to the surface electrode 10.

위의 과정으로 인하여 근육이 수축하고, 이에 따라 들어온 신호에 발목이 올라가게 되면 관절각센서(40)에서 변화가 감지되며, 감지된 신호는 비교기를 거쳐 전압조절기로 들어가 자극전압의 크기를 결정하게 되는데, 자극에 의하여 발목이 목표하는 위치에 가까워지면 자극전압은 낮아지거나 현상태를 유지한다.When the muscle contracts due to the above process, and the ankle is raised to the incoming signal, a change is detected in the joint angle sensor 40, and the detected signal enters the voltage regulator via a comparator to determine the magnitude of the stimulation voltage. When the ankle is close to the target position by the stimulation, the stimulation voltage is lowered or maintained.

만약, 목표치 이하로 발목이 떨어지면 자극의 세기는 상승하는데, 이는 되먹임 제어방식의 자극방법을 사용하고 있기 때문이다.If the ankle falls below the target value, the intensity of the stimulus is increased because the stimulus method of the feedback control method is used.

도 5는 본 발명의 관절각센서(40)를 나타낸 상세도이다.5 is a detailed view showing the joint angle sensor 40 of the present invention.

관절각센서(40)는 회동판(60)에 부착되며 적외선발광소자(42)를 구비하는 실린더형의 몸체(41)와, 상기 몸체내에서 승하강하는 광섬유(43)와, 상기 광섬유의 단부에 설치되어 발광소자와 마주보는 코어부재(44)로 구성되어 있다.The joint angle sensor 40 is attached to the rotating plate 60 and has a cylindrical body 41 having an infrared light emitting element 42, an optical fiber 43 which is raised and lowered in the body, and an end of the optical fiber. It is installed in the core member 44 facing the light emitting element.

발광소자(42)에서 발광된 적외선 빛은 실린더형의 몸체(41)를 타고 광섬유(43)의 끝부분인 코어부재(44)에 입광되며, 입광된 빛은 자극기의 발광부의 반대쪽 끝부분에 설치된 수광소자까지 들어가 빛의 세기를 전기적인 신호로 변환한다.The infrared light emitted from the light emitting element 42 is incident on the core member 44 which is the end of the optical fiber 43 by the cylindrical body 41, and the incident light is installed at the opposite end of the light emitting part of the stimulator. It enters the light receiving element and converts the light intensity into an electrical signal.

이때, 광섬유(43)가 실린더형의 몸체(41)내에서 적외선 발광소자(적외선다이오드,42)에 가까워지면 강한빛이 광섬유내로 입광되고, 반대로 멀어지면 약한 빛이 광섬유내로 입광되므로서 광의 세기를 수광소자에 의하여 검출하면 관절의 굽힘정도를 측정할수 있다.At this time, when the optical fiber 43 approaches the infrared light emitting element (infrared diode 42) in the cylindrical body 41, the strong light is incident into the optical fiber, and when the optical fiber 43 is far away, the weak light is incident into the optical fiber, thereby increasing the light intensity. When detected by the light receiving element, the degree of bending of the joint can be measured.

바이오피드백 회로는 환자가 자극기를 이용하여 보행연습을 하거나 TES모드에서 근력을 강화시키기 위한 훈련을 시행한후 스스로의 근력을 수치에 의한 레벨값으로 표시하므로서 근력의 향상 정도를 측정할수 있도록 구성된 장치이다.The biofeedback circuit is a device configured to measure the improvement of muscle strength by displaying the strength of the patient as a numerical level value after walking the patient using a stimulator or training to strengthen muscle strength in TES mode. .

이때, 레벨값은 수치와 더불어 소리의 높낮음으로 나타나기 때문에 보행 훈련중에도 소리를 듣고 근력을 스스로 확인할수 있다.At this time, the level value is displayed as a high and low sound along with the numerical value, so you can check the strength by listening to the sound during walking training.

그리고, 전기자극 치료의 목적은 환자 스스로가 외부의 도움 없이도 보행하도록 하는 것이 목적이며, 따라서 전기의 힘을 빌리지 않고 스스로 다리를 올리려고 노력하는 것이 필요하다.In addition, the purpose of the electric stimulation treatment is to allow the patient to walk without external help, and therefore it is necessary to try to raise the legs on his own without borrowing the power of electricity.

그렇기 때문에 자극을 가하지 않은 상태에서 환자가 다리를 올리게 되면 훈련 정도에 따라 근전도의 세기가 달라지고, 그것이 레벨값으로 나타나기 때문에 자신의 상태를 자각할수 있어 재활치료의 효과가 향상된다고 보고 있다.Therefore, if the patient raises his leg without applying stimulation, the strength of EMG varies according to the training level, and it appears as a level value, so that he can recognize his condition and improve the effect of rehabilitation treatment.

자극모드는 풋드롭모드와 TES모드가 있는데, 풋드롭모드는 족하수 환자의 보행과 맞추어 자극이 들어가는 모드로 환자가 보행할 때 발끝이 바닥에 끌리지 않고 부드러우며 원할하게 걷고자 할 때 사용되는 모드이다.The stimulation mode has a footdrop mode and a TES mode. The footdrop mode is a mode in which stimulation enters in line with the foot and foot of the patient, and is used when the toe is smooth and smooth without walking on the floor when the patient walks. to be.

TES모드는 오랫동안 걷지 않은 환자일 경우 일정기간 동안 근육을 단련시키는 훈련이 필요한데, 이때 일정시간 전기자극에 의하여 근육을 수축하여 발을 올리고 내리는 동작을 반복하므로서 근육을 단련하는데 사용된다.TES mode requires the training of the muscles for a certain period of time if the patient has not walked for a long time, this time is used to train the muscles by repeating the action of contracting and raising and lowering the muscles by the electrical stimulation for a certain time.

일반적으로 족하수 환자는 일정기간의 TES훈련을 수행한 뒤 풋드롭 모드의 자극을 수행하게 된다.In general, foot and foot patients undergo TES training for a period of time and then perform footdrop mode stimulation.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 표면전극 전기자극 시스템에 근피로를 최소화할수 있는 적합한 자극조건을 설정하여 센서에 의해 관절각을 측정하고, 관절의 굽힘정도를 인식하여 전기자극의 강도를 제어하므로서 되먹임 제어방식의 표면전극 전기자극 장치로서, 언제나 관절각의 목표치가 달성되도록 하는 효과가 있다.As described above, the present invention sets a suitable stimulation condition for minimizing muscle fatigue in the surface electrode electric stimulation system to measure the joint angle by a sensor, and recognizes the degree of bending of the joint to control the intensity of the electrical stimulus, thereby controlling the feedback. As a surface electrode electric stimulation device of the type, there is an effect that the target value of the joint angle is always achieved.

Claims (7)

마비된 환자의 다리에 부착되는 2개의 표면전극(10)과;Two surface electrodes 10 attached to the legs of the paralyzed patient; 상기 표면전극에 일정한 자극주파수를 공급하는 전기자극기(20)를 포함하는 전기자극 장치에 있어서,In the electric stimulation apparatus comprising an electric stimulator 20 for supplying a constant stimulation frequency to the surface electrode, 상기 표면전극(10)과 전기자극기(20)를 수용하며 관절각센서(40)와 풋스위치(30)가 설치되는 회동판(60)를 구비하는 보조기구(50)와;An auxiliary mechanism (50) for receiving the surface electrode (10) and the electric stimulator (20) and having a rotating plate (60) on which the joint angle sensor (40) and the foot switch (30) are installed; 상기 풋스위치(30)와 관절각센서(40)를 통하여 전기자극기(20)를 작동시키는 구동회로; 를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.A driving circuit for operating the electric stimulator 20 through the foot switch 30 and the joint angle sensor 40; Electrical stimulation device for walking assistance of the foot and leg patients, characterized in that it comprises a. 제 1항에 있어서, 상기 풋스위치(30)는 환자의 발 뒤꿈치에 부착되어 발 뒤꿈치가 지면에서 떨어질 때 전기자극기(20)를 작동시키는 것임을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.According to claim 1, wherein the foot switch 30 is attached to the heel of the patient electric stimulation device for walking assistance of foot and foot patients, characterized in that to operate the electric stimulator 20 when the heel falls off the ground . 제 1항에 있어서, 상기 관절각센서(40)는 발목에 부착되어 관절의 굽힘정도를 측정하는 것임을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.The method of claim 1, wherein the joint angle sensor 40 is attached to the ankle is an electrical stimulation device for walking assistance of the foot and foot patients, characterized in that for measuring the degree of bending of the joint. 제 1항에 있어서, 상기 구동회로는 프로그램에 의하여 40Hz의 자극주파수에 0.3msec의 자극펄스를 만들고, 풋스위치(30)의 입력에 따라 자극파형을 스위칭회로에 보내거나 현재의 자극상태를 표시하며, 스위치의 입력을 받아 자극모드(모드1:풋드롭모드, 모드2:TES모드)를 설정하고, 자극의 시작과 멈춤을 조절하는 마이크로프로세서와;The driving circuit of claim 1, wherein the driving circuit generates a stimulus pulse of 0.3 msec at a stimulus frequency of 40 Hz by a program, sends a stimulus waveform to the switching circuit according to the input of the foot switch 30, or displays the current stimulus state. A microprocessor configured to receive an input of a switch to set a stimulation mode (mode 1: footdrop mode, mode 2: TES mode), and to control start and stop of the stimulus; 상기 전압조절기로 부터 들어온 신호에 따라 전압의 크기를 결정하고, 발진회로에서 들어온 펄스의 입력은 고전압 발생회로에서 저전압을 고전압으로 승압시키는 고전압자극회로부와;A high voltage stimulating circuit unit for determining a magnitude of a voltage according to a signal from the voltage regulator and inputting a pulse from the oscillating circuit to boost a low voltage to a high voltage in a high voltage generating circuit; 상기 승압된 전류를 고전압 직류전원으로 바뀌어 주는 정류회로와;A rectifier circuit for converting the boosted current into a high voltage DC power supply; 상기 프로세서에서 만들어진 40Hz의 0.3msec 펄스를 입력받아 고전압의 자극펄스파를 만들며, 표면전극(10)으로 자극전압을 출력하는 스위칭회로와;A switching circuit which receives a 40 mV 0.3 msec pulse made by the processor to generate a high voltage stimulation pulse wave and outputs a stimulation voltage to the surface electrode 10; 상기 환자가 자극기를 이용하여 보행연습을 하거나 TES모드에서 근력을 강화시키기 위한 훈련을 시행한후 스스로의 근력을 수치에 의한 레벨값으로 표시하므로서 근력의 향상 정도를 측정할수 있도록 하는 바이오피드백회로; 로 구성됨을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.A biofeedback circuit for measuring the improvement of muscle strength by displaying a patient's strength as a level value after performing a walking exercise using a stimulator or training to strengthen muscle strength in a TES mode; Electrical stimulation device for walking assistance of the foot and leg patients, characterized in that consisting of. 제 4항에 있어서, 상기 구동회로는 족하수 환자의 보행과 맞추어 자극이 들어가는 풋드롭모드와, 오랫동안 걷지 않은 환자에게 일정기간 동안 근육을 단련시키기 위하여 일정시간 전기자극에 의하여 근육을 수축하여 발을 올리고 내리는 동작을 반복케 하는 TES모드, 로 나뉘어지는 자극모드를 포함함을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.The method of claim 4, wherein the driving circuit is a foot-drop mode in which the stimulation enters in accordance with the walking of the foot and the patient, and the foot is contracted by the muscle by the electrical stimulation for a certain period of time to train the muscles for a certain period of time for patients who have not walked An electrical stimulation device for walking assistance of foot and foot patients, characterized by including a stimulation mode divided into TES mode, which repeats the raising and lowering operation. 제 1항에 있어서, 상기 관절각센서(40)는 회동판(60)에 부착되며 적외선발광소자(42)를 구비하는 몸체(41)와, 상기 몸체내에서 승하강하는 광섬유(43)와, 상기 광섬유의 단부에 설치되어 발광소자와 마주보는 코어부재(44)로 구성된 것을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.The method of claim 1, wherein the joint angle sensor 40 is attached to the rotating plate 60, the body 41 having an infrared light emitting element 42, the optical fiber 43 to move up and down in the body, An electrical stimulation device for walking assistance of foot and foot patients, characterized in that the core member 44 is installed at the end of the optical fiber facing the light emitting element. 제 6항에 있어서, 상기 발광소자(42)에서 발광된 적외선 빛은 몸체(41)를 타고 광섬유(43)의 끝부분인 코어부재(44)에 입광되며, 입광된 빛은 자극기의 발광부의 반대쪽 끝부분에 설치된 수광소자까지 들어가 빛의 세기를 전기적인 신호로 변환하여 광섬유(43)가 몸체(41)내에서 적외선 발광소자(42)에 가까워지면 강한빛이 광섬유내로 입광되고, 멀어지면 약한 빛이 광섬유내로 입광되므로서 광의 세기를 수광소자로 검출하여 관절의 굽힘정도를 측정토록 구성된 것을 특징으로 하는 족하수 환자의 보행보조를 위한 전기자극 장치.7. The infrared light emitted from the light emitting element 42 is incident on the core member 44, which is an end portion of the optical fiber 43, on the body 41, and the incident light is opposite to the light emitting portion of the stimulator. When the optical fiber 43 is close to the infrared light emitting element 42 in the body 41 by entering the light receiving element installed at the end, the light is converted into an electrical signal, the strong light is received into the optical fiber, and when the distance is weak, the light is weak. An electric stimulation device for walking assistance of foot and foot patients characterized in that the light is received into the optical fiber and the light intensity is detected by the light receiving element to measure the degree of bending of the joint.
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