KR20040094510A - Portable electric impulsion device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A portable electric impulsion device is provided to maximize a rehabilitation treatment effect of an upper and lower limb paralytic and to help the paralytic patient walk. CONSTITUTION: The portable electric impulsion device comprises a part for sensing a walk(2); a part for detecting an electromyogram(3); a part for selecting a mode(1); a control part(4) for storing an electric impulsion pattern in advance, outputting a switch control signal, setting a standard value at an electromyogram muscular motion mode and supplying an electric impulsion pulse in a constant time when the detected signal is higher than the set standard value; an output part; and an electrode part.

Description

근전도 조절식 휴대용 전기자극기{Portable electric impulsion device}Portable electric impulsion device

본 발명은 근전도 조절식 휴대용 전기자극기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신경계 손상환자의 재활치료와 일측 마비환자의 보행능력을 향상시키는 근전도 조절식 휴대용 전기자극기에 관한 것이다.The present invention relates to an EMG-controlled portable electric stimulator, and more particularly, to an EMG-controlled portable electric stimulator for improving the rehabilitation treatment of neurological damage patients and walking ability of one side paralyzed patient.

의학계에서 신경계의 손상은 운동기능 및 감각기능의 장애를 초래하고, 근위축과 근강직, 무혈성 괴사등을 초래한다. 그러나 신경계 질환에 대해서는 그 원인만을 제거하는 치료법이 주로 사용되고 있으며, 신경의 손상에 따른 운동기능의 마비나 감각기능의 회복을 위한 치료법은 그리 많지 않은 것이 현실이다. 신경계 손상에 따른 감각기능이나 운동기능 손실은 신경의 손상정도에 따라 다소 차이가 있으나 각종 사고에 의한 중추신경의 절단이나 손상의 경우 완전한 회복을 기대하기가 거의 불가능하며, 뇌졸중과 같은 신경계 질환에 의한 신경손상 역시 부분적인 회복 또는 장기적인 기능장애를 초래한다. 이로 인한 운동기능 및 감각기능의 상실은 일상생활을 영위하는데 가장 기본적인 동작마저 제한하고, 장기간 근육을 사용하지 못함에 따른 근 위축, 근 강직과 혈액순환 장애에 따른 피부괴사를 초래하게 된다.In medicine, damage to the nervous system leads to impairment of motor and sensory function, muscular dystrophy, muscle stiffness, and avascular necrosis. However, for the nervous system diseases are mainly used to remove the cause, the treatment of the paralysis of the motor function due to nerve damage or recovery of the sensory function is not much. Sensory and motor function loss due to nerve damage is somewhat different depending on the degree of nerve damage, but it is almost impossible to expect a complete recovery in the case of amputation or damage of the central nerve caused by various accidents. Nerve damage also results in partial recovery or long term dysfunction. This loss of motor function and sensory function is limited to even the most basic movement in daily life, resulting in skin necrosis due to muscle atrophy, muscle stiffness and blood circulation disorder due to the long-term use of muscle.

이러한 이유로, 최근 중추신경계 손상으로 인한 마비환자의 운동기능을 회복 및 일측 마비환자의 보행능력을 향상하기 위해 여러 가지 전기자극기가 개발되고 있다.For this reason, in recent years, various electric stimulators have been developed to restore the motor function of paralyzed patients due to damage of the central nervous system and to improve the walking ability of one-sided paralyzed patients.

그러나 이러한 종래의 전기자극기는 전기자극기에 내장된 패턴에 따라 근육에 전기자극을 가해주는 방식만 가능했기 때문에 환자가 단지 전기자극기의 힘에만 의존하게 되어 치료의 효율성에 많은 의문을 제기하였다.However, since the conventional electric stimulator was only able to apply electric stimulation to the muscles according to the pattern embedded in the electric stimulator, the patient was only dependent on the power of the electric stimulator, which raised many questions about the effectiveness of treatment.

따라서 본 발명은 상기의 제반문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서 그 목적은 하지 또는 상지마비 환자 등에서 환자 스스로가 근전도 레벨 기준치 이상의 힘을 가했을 때 전기자극을 가하여 근육을 수축하도록 함으로써 오로지 전기자극기의 힘에만 의존한 기존의 치료방법에서 벗어나 환자 스스로의 힘과 전기자극기의 기능을 병행하도록 하여 치료의 효율성을 극대화시키도록 한 근전도 조절식 휴대용 전기자극기를 제공함에 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to only contract the muscles by applying electrical stimulation when the patients themselves exert a force above the EMG level threshold in the lower limb or upper extremity paralyzed patients. The present invention provides an EMG-controlled portable electric stimulator that maximizes the efficiency of treatment by releasing the patient's own power and the function of the electric stimulator.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 일측 마비환자의 보행을 보조하기 위해 보행감지센서의 제어에 의한 제어방법을 모색하도록 한 휴대용 전기자극기를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a portable electric stimulator to search for a control method by the control of the gait sensor to assist the walking of one side paralyzed patients.

도 1 은 본 발명에 따른 근전도 조절식 휴대용 전기자극기의 구성을 도시한 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of an EMG adjustable portable electric stimulator according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 보행감지센서의 구조를 보인 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view showing the structure of the walking sensor in accordance with the present invention.

도 3 은 도 2 의 보행감지센서의 일부 측단면도.3 is a partial side cross-sectional view of the walking sensor of FIG.

도 4 는 근전도 근육운동모드시 전기자극기의 자극펄스의 그래프.Figure 4 is a graph of the stimulation pulse of the electrical stimulator in the EMG muscle exercise mode.

도 5 는 보행감지센서에 의한 전기자극의 자극 펄스의 그래프.5 is a graph of the stimulation pulse of the electrical stimulation by the gait sensor.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

1: 모드 선택부,2: 보행감지센서,1: mode selector, 2: gait sensor,

3: 근전도 검출부,4: 마이크로프로세서,3: EMG detector, 4: microprocessor,

5: 리세트부,6: LCD 표시부,5: reset part, 6: LCD display part,

7: 정전압부,8: 승압부,7: constant voltage portion, 8: boosting portion,

9: 정류부,10: 정전류부,9: rectifier, 10: constant current,

11: 스위칭부,12: 과전압 보호기,11: switching part, 12: overvoltage protector,

21: 베이스,21a: 헤드부,21: base, 21a: head,

21b: 단자부,22: 하판,21b: terminal portion, 22: bottom plate,

22a, 23a: 접촉부,22b, 23b: 통전띠,22a, 23a: contact portion, 22b, 23b: energizing band,

23: 상판,24: 차단판,23: top plate, 24: blocking plate,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사용자의 보행에 따른 발바닥과 접촉면 사이의 압력변화에 의해 보행상태를 감지하여 그에 따른 검출신호를 후술되는 제어수단측으로 출력하는 보행감지수단과; 후술되는 근전도 근육운동모드 시 사용자의 마비된 근육의 힘을 정량적으로 측정 증폭하여 제어수단측으로 출력하는 근전도 검출수단과; 근전도 근육운동모드, 보행연습모드, 근육운동모드, 복수개의 기능적 전기자극 통증치료모드 중 사용자가 요구하는 모드를 선택하기 위한 모드선택수단과; 상기 각 모드에 대응하는 각각의 전기자극 패턴을 미리 저장해 두고, 상기 모드선택수단의 출력신호에 따라 해당패턴의 스위칭 제어신호를 출력하되, 근전도 근육운동모드 시 기준값을 설정하고 상기 근전도 검출수단으로부터의 검출신호가 설정된 기준값 이상이 될 때 일정 시간내에 잔기자극 펄스를 공급하는 제어수단과; 입력전원을 일정 레벨 이상의 직류전압으로 변환하고 상기 제어수단에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따른 그 직류전압을 스위칭하여 해당 패턴의 전기자극파형을 출력하는 출력수단; 및 상기 출력수단으로부터 출력되는 각 모드의 전기자극 파형 등을 환자의 해당 근육부위에 전달해주는 전극부;를 포함하여 구성된 특징을 갖는다.The present invention for achieving the above object is a gait detection means for detecting the walking state by the pressure change between the sole and the contact surface according to the user's walking and outputs the detection signal according to the control means to be described later; EMG detecting means for quantitatively measuring and amplifying the force of the paralyzed muscles of the user in the EMG muscle exercise mode to be described later to the control means side; Mode selection means for selecting a mode required by a user from an EMG muscle exercise mode, a walking exercise mode, a muscle exercise mode, and a plurality of functional electric stimulation pain treatment modes; Each electric stimulation pattern corresponding to each mode is stored in advance, and a switching control signal of the corresponding pattern is output in accordance with the output signal of the mode selecting means, the reference value is set in the EMG muscle movement mode, and Control means for supplying a residue stimulation pulse within a predetermined time when the detection signal reaches a predetermined reference value or more; Output means for converting an input power into a DC voltage of a predetermined level or more and switching the DC voltage according to a switching control signal output from the control means to output an electric stimulation waveform of a corresponding pattern; And an electrode unit for delivering the electric stimulation waveforms and the like outputted from the output means to the corresponding muscles of the patient.

또한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 보행감지수단은,In addition, the gait detection means for achieving another object of the present invention,

최저부에 위치되고, 발바닥 뒤꿈치가 안착되는 부분의 하부 PCB 상부에 인쇄되며, 박판형태의 면적부 상에 접촉상태를 좋게 하기 위해 은도금된 접촉부와 하부 PCB의 단자부와 접속되도록 통전띠를 갖는 하판과;It is located at the lowest part and printed on the upper part of the lower PCB where the sole of the heel is seated, and has a bottom plate having an electrically conductive strip to be connected with the silver plated contact part and the terminal part of the lower PCB for good contact on the sheet-shaped area part; ;

상기 하판의 상부에 위치되고 하부 PCB와 같은 조건의 상부 PCB 하부에 인쇄되고, 박판형태의 면적부 상에 상기 하판과 접촉상태를 좋게 하기 위해 은도금된 접촉부와 하부 PCB의 단자부와 접속되는 통전띠를 갖는 상판; 및Located in the upper part of the lower plate and printed on the lower part of the upper PCB under the same conditions as the lower PCB, and a conductive strip connected to the silver plated contact portion and the terminal portion of the lower PCB to improve contact with the lower plate on the area of the thin plate form Having a top plate; And

상기 하판과 상판이 서로 접촉되지 않도록 그 사이에 개재되되, 상판으로부터의 가압력 발생시 압력에 의해 각 접촉부가 통전될 수 있도록 대응하는 통공을 갖는 얇은 막형태의 차단판;으로 구성된 특징을 갖는다.The lower plate and the upper plate are interposed therebetween so as not to contact each other, and a thin film-type blocker plate having a corresponding through hole so that each contact portion can be energized by the pressure when the pressing force is generated from the upper plate.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 근전도 조절식 휴대용 전기자극기의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 보행감지센서의 구조를 보인 분해 사시도이고, 도 3 은 도 2 의 보행감지센서의 일부 측단면도이며, 도 4 는 근전도 근육운동모드시 전기자극기의 자극펄스의 그래프이고, 도 5 는 보행감지센서에 의한 전기자극의 자극 펄스의 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of an EMG adjustable portable electric stimulator according to the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view showing the structure of the walking sensor according to the present invention, Figure 3 is a walking sensor of Figure 2 Partial side cross-sectional view, Figure 4 is a graph of the stimulation pulse of the electrical stimulator in the EMG muscle exercise mode, Figure 5 is a graph of the stimulation pulse of the electrical stimulation by the gait sensor.

도 1 에 도시된 바와 같이 본 고안은, 근전도 근육운동모드, 보행연습모드, 근육운동모드, 복수개의 기능적 전기자극 통증치료모드 중에서 사용자가 요구하는 모드를 선택하기 위한 선택신호를 출력하기 위해 선택스위치가 구비된 모드선택부(1)와,As shown in FIG. 1, the present invention provides a selection switch for outputting a selection signal for selecting a mode required by a user from EMG muscle walking mode, walking practice mode, muscle movement mode, and a plurality of functional electric stimulation pain treatment modes. The mode selection unit 1 is provided with,

사용자의 보행에 따른 발바닥과 접촉면 사이의 압력변화에 의해 보행상태를 감지하여 그에 따른 검출신호를 후술되는 마이크로프로세서(4)측으로 출력하는 보행감지센서(2)와,A walking sensor 2 which detects a walking state by a pressure change between the sole of the foot and a contact surface according to a user's walking, and outputs a detection signal according to the microprocessor 4 to be described later;

근전도 근육운동모드 시 사용자의 마비된 근육의 힘을 정량적으로 측정 증폭하여 후술되는 마이크로프로세서(4)측으로 출력하는 근전도 검출부(3)와,EMG detection unit (3) for quantitatively measuring and amplifying the power of the paralyzed muscles of the user in the EMG muscle exercise mode and outputs them to the microprocessor (4) to be described later,

근전도 근육운동모드, 보행연습모드, 근육운동모드, 복수개의 기능적 전기자극 통증치료모드에 대응하는 각각의 전기자극 패턴을 미리 저장해두고, 상기 모드선택부(1)의 출력신호에 따라 해당패턴의 스위칭 제어신호를 출력하되, 근전도 근육운동모드 시 기준값을 설정하고 상기 근전도 검출부(3)로부터의 검출신호가 설정된 기준값 이상이 될 때 일정 시간내에 전기자극 펄스를 공급하는 마이크로프로세서(4)와,Each electric stimulation pattern corresponding to the EMG muscle exercise mode, walking exercise mode, muscle exercise mode, and a plurality of functional electric stimulation pain treatment modes is stored in advance, and switching of the corresponding pattern according to the output signal of the mode selector 1 A microprocessor 4 which outputs a control signal and sets a reference value in the EMG muscle exercise mode and supplies an electric stimulation pulse within a predetermined time when the detection signal from the EMG detector 3 becomes equal to or greater than the set reference value;

파워가 온(ON)될 때 상기 마이크로프로세서(4)를 자동으로 초기화시키기 위한 리세트부(5)와,A reset section 5 for automatically initializing the microprocessor 4 when the power is ON;

정전압부(7)에 장착된 배터리의 잔류전압과 출력되는 전기자극의 상태를 표시하는 LCD 표시부(6)와,An LCD display unit 6 which displays the residual voltage of the battery mounted on the constant voltage unit 7 and the state of the electric stimulus to be output;

충전용 배터리를 장착하여 전기자극장치에 안정화된 직류전압을 공급하는 정전압부(7)와,A constant voltage unit 7 for mounting a rechargeable battery to supply a stabilized DC voltage to the electrical stimulation device;

출력전압을 전기자극이 가능한 레벨의 교류전압으로 승압시키는 승압부(8)와,A boosting unit 8 for boosting the output voltage to an AC voltage having a level capable of electrical stimulation;

상기 승압부(8)에 의해 일정 레벨로 승압된 교류전압을 정류하여 고압의 직류전압으로 변환하는 정류부(9)와,A rectifier 9 for rectifying and converting an AC voltage boosted to a predetermined level by the booster 8 into a high-voltage DC voltage;

부하저항에 관계없이 일정한 펄스의 전류를 피부에 공급하는 정전류부(10)와,Constant current unit 10 for supplying a constant pulse current to the skin regardless of the load resistance,

마이크로프로세서(4)의 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 승압된 직류전압을 치료에 적합한 형태의 전기자극 펄스를 생성하는 스위칭부(11)와,Switching unit 11 for generating an electrical stimulation pulse of a type suitable for the treatment of the boosted DC voltage by switching in accordance with the switching control signal of the microprocessor (4),

장치의 이상작동에 의해 상기 스위칭부(11)에서 허용된 레벨 이상의 과다전압이 출력되는 것을 방지하기 위한 과전압 보호기(12) 등으로 구성하였다.An overvoltage protector 12 or the like for preventing the output of an overvoltage above the level allowed by the switching unit 11 by the abnormal operation of the device is constituted.

또한 마이크로프로세서(4)의 내부구성요소로서, 마이크로프로세서(4)의 동작상태를 감시하여 동작정지상태로 될 때 자동으로 복귀시키는 워치독(41)과, 정전압부(42)의 배터리 잔류전원을 확인할 수 있도록 체크하고, 상기 근전도 검출부(3)를 통한 아날로그 검출신호를 디지털로 변환시키는 A/D변환기(42), 내부 타이머(13)를 사용하여 낮은 전압을 승압하기 위한 기준 주파수를 생성하는 발진부(43)로 구성되어 있다.In addition, as an internal component of the microprocessor 4, the watchdog 41 for monitoring the operation state of the microprocessor 4 and automatically returning to the operation stop state, and the remaining battery power of the constant voltage section 42 An oscillator for generating a reference frequency for boosting a low voltage by using an internal timer 13 and an A / D converter 42 for digitally converting an analog detection signal through the EMG detector 3. It consists of 43.

또한, 본 발명은 여기에 국한하지 않고 근전도 검출부(3)에서 검출된 근전도 신호데이터를 시리얼통신을 통해 PC로 전송할 수 있도록 통신중계기(14)를 추가로 구비할 수 있고, 이 신호를 PC의 전용프로그램을 통해 실시간으로 표시함으로써 환자의 근력향상도 및 진행상황을 지켜볼 수 있게 할 수도 있다.In addition, the present invention is not limited thereto, and may further include a communication repeater 14 so that the EMG signal data detected by the EMG detection unit 3 can be transmitted to the PC through serial communication. The program can be displayed in real time to monitor the patient's strength improvement and progress.

한편 상기의 보행감지센서(2)는 구체적으로,On the other hand, the gait sensor 2 is specifically,

최저부에 위치되고, 발바닥 뒤꿈치가 안착되는 부분의 하부 PCB(21) 상부에 인쇄되며, 박판형태의 면적부상에 접촉상태를 좋게 하기 위해 은도금된 접촉부(22a)와 상기 하부 PCB(21)의 단자부(21a)와 접속되도록 통전띠(22b)를 갖는 하판(22)과;Located on the lowest part, printed on the upper part of the lower PCB 21 where the sole heel is seated, and the silver plated contact part 22a and the terminal part of the lower PCB 21 to improve the contact state on the area of the sheet form. A lower plate 22 having a current carrying band 22b so as to be connected to the base 21a;

상기 하판(22)의 상부에 위치되고, 하부 PCB(21)와 같은 조건의 상부 PCB(23) 하부에 인쇄되고, 박판형태의 저면 면적부 상에 하판(22)의 접촉부(22a)와 대향되는 별도의 접촉부(24a)를 가지며, 하부 PCB(21)의 단자부(21a)와 접속되는 통전띠(24b)를 갖는 상판(24); 및Located above the lower plate 22, printed below the upper PCB 23 under the same conditions as the lower PCB 21, and facing the contact portion 22a of the lower plate 22 on the bottom surface area in the form of a thin plate. An upper plate 24 having a separate contact portion 24a and having a conduction band 24b connected to the terminal portion 21a of the lower PCB 21; And

상기 하판(22)과 상판(24)이 서로 접촉되지 않도록 그 사이에 개재되되, 상판(23)으로부터의 가압력 발생시 압력에 의해 각 접촉부(22a)(24a)가 통전될 수 있도록 대응하는 통공(25a)을 갖는 얇은 막형태의 차단판(25)으로 구성되어 있다.The lower plate 22 and the upper plate 24 are interposed therebetween so as not to contact each other, and corresponding contact holes 22a and 24a are energized by the pressure when the pressing force from the upper plate 23 is generated. It consists of a thin film | membrane type | mold block plate 25 which has ().

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.

사용자가 전기자극 치료를 받고자 하는 경우 도 1과 같은 전기자극기의 출력단(OUT)과 연결되는 전극부를 하지 또는 상지 중 치료받고자 하는 부위에 그 전극부를 고정시키고, 보행감지센서(2)를 신발의 바닥면이나 내부에 장착한 다음 파워스위치를 온(ON)시킨다.When the user wants to receive the electric stimulation treatment, the electrode part connected to the output terminal (OUT) of the electric stimulator as shown in FIG. 1 is fixed to the electrode part on the part to be treated in the lower limb or upper limb, and the walking sensor 2 is attached to the bottom of the shoe. Mount it on the inside or inside, then turn on the power switch.

이에 따라 정전압부(7)에서 출력되는 배터리전압이 승압부(8)에 공급되어 전기자극이 가능한 레벨의 교류전압으로 승압된다. 이렇게 승압된 교류전압이 정류부(9)에 의해 정류되고, 그 정류된 전압이 스위칭부(11)에서 마이크로프로세서(4)의 타이머(13)에 의해 소정의 패턴으로 스위칭된다. 이에 따라 상기 출력단(OUT) 및 전극부를 통해 치료부위에 해당 패턴의 전기자극 파형이 공급된다.As a result, the battery voltage output from the constant voltage unit 7 is supplied to the boosting unit 8 to be boosted to an AC voltage at a level capable of electric stimulation. The AC voltage thus boosted is rectified by the rectifying unit 9, and the rectified voltage is switched by the timer 13 of the microprocessor 4 in the switching unit 11 in a predetermined pattern. Accordingly, the electrical stimulation waveform of the pattern is supplied to the treatment site through the output terminal OUT and the electrode portion.

이 때, 상기 마이크로프로세서(4)는 보행감지 센서(2)를 통해 사용자의 보행 동작을 파악하고, 그 보행동작에 동기하여 사용자가 모드선택부(1)를 통해 요구한 패턴의 전기자극 파형이 출력되도록 내부의 메모리에 기 저장되어 있는 다수의 전기자극 패턴 중에서 해당 패턴을 선택하여 타이머(13)를 셋팅하게 된다.At this time, the microprocessor 4 detects the walking motion of the user through the walking sensor 2, and the electric stimulation waveform of the pattern requested by the user through the mode selection unit 1 is synchronized with the walking motion. The timer 13 is set by selecting a corresponding pattern from a plurality of electric stimulation patterns previously stored in the internal memory to be output.

참고로, 인체의 근육은 빠르고 순간적으로 강한 힘을 내지만 피로가 빨리 오는 속근과, 힘을 발휘하는 속도는 느리지만 오래 동안 계속된(지속적인) 힘을 발휘하여도 피로가 느리게 오는 지근으로 대별된다.For reference, the muscles of the human body are classified into fast muscles, which are fast and instantaneously strong, but fatigue is fast, and fatigue which is slow even when exerted for a long time (continuous). .

그런데, 상기 속근은 비교적 높은 주파수인 40Hz 정도에서 반응하는 알려져 있으며, 지근은 그보다 낮은 주파수인 20Hz에서 반응하는 것으로 알려져 있다. 본 발명에서는 이러한 근육특성을 감안하여 전기자극 패턴을 설정하였다. 또한 근육의 운동과 연동하여 마비환자가 보행하는데 도움을 주는 전기자극 패턴을 제공하며, 근육의 피로를 억제하기 위한 마사지 용도의 전기자극 패턴을 제공한다.By the way, the fast muscle is known to react at a relatively high frequency of about 40Hz, the root muscle is known to react at a lower frequency of 20Hz. In the present invention, the electrical stimulation pattern was set in consideration of these muscle characteristics. In addition, it provides an electrical stimulation pattern to help the paralyzed patient walking in conjunction with the movement of the muscle, and provides an electrical stimulation pattern for massage use to suppress muscle fatigue.

도 1 과 같은 전기자극장치의 실시예에서는 1Hz ~ 100Hz의 주파수 범위에서 20Hz, 30Hz, 40Hz의 전기자극 패턴과 50 ~ 500㎲의 주파수 범위에서 200㎲의 주파수 폭을 사용한다. 환자와 정상인을 상대로 실험한 결과 지근에는 20Hz가 효과적이고, 속근에는 40Hz가 효과적인 것으로 나타났다. 또한 상기 30Hz의 전기자극 패턴은 지근과 속근에 동시에 존재하는 근육에 사용하기 위해 제안된 것이다.In an embodiment of the electrical stimulation apparatus as shown in FIG. 1, an electrical stimulation pattern of 20 Hz, 30 Hz, and 40 Hz is used in a frequency range of 1 Hz to 100 Hz, and a frequency width of 200 Hz is used in a frequency range of 50 to 500 Hz. Experiments with patients and normal subjects showed that 20Hz was effective for the root muscle and 40Hz was effective for the root muscle. In addition, the 30 Hz electric stimulation pattern is proposed for use in muscles that are simultaneously present in the near and the near muscles.

상기와 같은 전기자극 패턴에 관련하여, 상기 모드 선택부(1)에서 2개의 기능적 전기자극모드, 2개의 치료용 전기자극모드와 2개의 근전도 근육운동모드 및 근피로의 회복을 위한 4개의 마사지 모드 중 원하는 자극모드를 선택할 수 있도록 선택스위치를 구비하였다.In relation to the electrical stimulation pattern as described above, in the mode selection unit 1, two functional electrical stimulation modes, two therapeutic electric stimulation modes, two EMG muscle exercise modes, and four massage modes for recovery of muscle fatigue. A selector switch was provided to select a desired stimulation mode.

상기 전기자극 모드나 마사지 모드의 주파수 폭은 1Hz ~ 100Hz의 주파수 범위에서 20Hz, 30Hz, 40Hz의 전기자극 패턴과 50 ~ 500㎲의 주파수 범위에서 200㎲의 주파수 폭을 사용한다.The frequency width of the electric stimulation mode or massage mode uses a frequency range of 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz in the frequency range of 1 Hz ~ 100 Hz and 200 Hz in the frequency range of 50 ~ 500 Hz.

상기 기능적 전기자극모드는 상기 보행감지 센서(2)와 연동되어 동작하는 모드로 도 2 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 그 보행감지 센서(2)의 스위치가 단락될 때 즉, 발뒤꿈치 부분에 위치되는 하부 PCB(21) 상부에 인쇄된 하판(22)과 상부 PCB(23) 하부에 인쇄된 상판(24)의 접촉부(22a)(24a)가 발뒤꿈치의 가압력에 의해 판 사이에 개재되는 차단판(25)을 이기면서 서로 접촉될 때 전기자극이 이루어지는 제1의 기능적 전기자극모드와, 떨어질 때 동작하는 제2의 기능적 전기자극모드가 있다.The functional electric stimulation mode is a mode that operates in conjunction with the gait sensor 2, and when the switch of the gait sensor 2 is short-circuited as shown in FIGS. Contact plate 22a, 24a of the lower plate 22 printed on the upper portion of the lower PCB 21 and the upper plate 24 printed on the lower portion of the upper PCB 23 are interposed between the plates by the pressing force of the heel. There is a first functional electric stimulation mode in which electrical stimulation is performed when contacting each other while winning (25), and a second functional electric stimulation mode in operation when falling.

이와 같은 전기자극의 동작은 도 5 에 도시된 바와 같이 상승시간, 지속시간, 하강시간, 휴지시간의 자극패턴 순으로 동작된다. 상승시간, 하강시간은 0.5 ~ 1.5초 내에 설정되며 보행감지센서(2)가 눌려졌을 때 동작되는 모드에서 스위치가 온되면 지속시간은 계속되며, 오프되면 휴지시간이 계속된다. 보행감지센서(2)의 스위치가 오프되었을 때 동작되는 모드는 상기의 역순이다.As shown in FIG. 5, the electrical stimulation is operated in order of the stimulation pattern of the rising time, the duration, the falling time, and the rest time. Ascending time and falling time are set within 0.5 ~ 1.5 seconds and the duration is continued when the switch is turned on in the mode that is operated when the pedestrian sensor 2 is pressed, the idle time is continued when off. The mode operated when the walk sensor 2 is switched off is in the reverse order.

치료용 전기자극모드에는 지근에서 우수한 효과를 나타내는 20Hz의 주파수 성분을 갖는 제1의 치료용 전기자극모드와 30Hz의 주파수 성분을 갖는 제2의 치료용 전기자극모드, 40Hz의 속근에서 우수한 효과를 나타내는 제3의 치료용 전기자극모드가 있다.Therapeutic electrical stimulation mode exhibits excellent effects in the first therapeutic electrical stimulation mode having a frequency component of 20 Hz and the second therapeutic electrical stimulation mode having a frequency component of 30 Hz, and the fast muscle at 40 Hz. There is a third therapeutic electrical stimulation mode.

특히 근전도 근육운동모드를 선택하게 되면, 상기 근전도 근육운동모드는 도 4 에 도시된 바와 같이 상승시간, 하강시간, 휴지시간의 자극패턴으로 구성되는데, 환자가 마비된 근육에 일정한 힘을 가하면 근전도 검출부(3)에서 그 근전도를 검출하여 마이크프로세서(4)로 보내면 검출값이 상기 마이크로프로세서(4)는 기입력된 기준값과 비교하여, 마비된 근육의 힘이 기준값보다 적으면 자극을 가하지 않고, 기준값보다 크면 기준값이상부터 상승시간에 따라 일정한 지속시간, 하강시간으로 구분하여 자극을 가한다. 상승시간, 하강시간은 0.5 ~ 10초 내에, 지속시간은 1 ~ 20초 내에 설정됨이 바람직하고, 휴지시간은 근육의 힘이 기준값이상을 넘지 못할 때까지의 시간이 된다.In particular, when the EMG muscle exercise mode is selected, the EMG muscle exercise mode is composed of a stimulation pattern of the rise time, the fall time, and the rest time as shown in FIG. 4, when the patient applies a constant force to the paralyzed muscle, the EMG detector When the EMG is detected at (3) and sent to the microphone processor 4, the detected value is compared with the input reference value, and if the force of the paralyzed muscle is less than the reference value, no stimulation is applied, and the reference value is If it is larger than the reference value, the stimulus is divided into constant duration and fall time according to the rise time. The rise time and fall time are preferably set within 0.5 to 10 seconds, the duration is set to 1 to 20 seconds, the rest time is the time until the muscle strength does not exceed the reference value.

한편, 상기 통증치료 모드에는 두드리는 효과를 나타내는 제1의 마사지모드와, 주무르는 효과를 나타내는 제2의 마사지모드와, 연속적으로 약하고 빠르게 두드리는 효과를 나타내는 제3의 마사지모드와, 상기 제1-3의 마사지모드를 적당히 합성한 제4의 마사지모드가 있다.Meanwhile, the pain treatment mode includes a first massage mode showing a tapping effect, a second massage mode showing a rubbing effect, a third massage mode showing a continuous weak and quick tapping effect, and the first to third There is a fourth massage mode in which the massage modes are appropriately synthesized.

또한, 상기 마이크로프로세서(4)는 워치독(41), A/D변환기(42), 타이머(13)를 내부 구성요소로 하는데, 그 워치독(41)은 마이크로프로세서(4)의 동작상태를 감시하여 동작 정지상태로 될 때 자동으로 복귀시키는 기능을 수행하며, A/D변환기(42)는 정전압부(7)의 배터리 잔류전원을 확인할 수 있도록 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 기능을 수행함과 동시에 상기 근전도 검출부(3)를 통한 아날로그 검출신호를 디지털로 변환시키도록 하며, 타이머(13)는 상기와 같은 각종 전기자극 모드가 수행되도록 마이크로프로세서에 의해 해당 패턴으로 셋팅되어 상기 스위칭부(11)의 스위칭 동작을 제어한다.In addition, the microprocessor 4 has a watchdog 41, an A / D converter 42, and a timer 13 as internal components, and the watchdog 41 controls the operating state of the microprocessor 4; It monitors and automatically returns to the operation stop state, and the A / D converter 42 performs the function of converting the analog voltage into a digital value so that the battery residual power of the constant voltage unit 7 can be checked. At the same time to convert the analog detection signal through the EMG detector 3 to digital, the timer 13 is set in a corresponding pattern by the microprocessor to perform the various electric stimulation mode as described above, the switching unit 11 To control the switching operation.

이밖에, 리세트부(5)는 전기자극기의 파워가 온될 때 상기 마이크로프로세서(4)를 자동으로 초기화시키기 위한 것이다.In addition, the reset unit 5 is for automatically initializing the microprocessor 4 when the electric stimulator is turned on.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

이상과 같은 본 발명은 환자 스스로의 힘과 전기자극기의 기능을 병행한 근전도 조절식 전기자극기로써, 단지 전기자극기에만 의존하였던 기존의 치료방법에서 벗어나 환자 스스로의 훈련이 가능하게 함으로써 상,하지 마비환자의 재활치료 효과를 극대화시킬 수 있으며, 일측 마비환자의 보행을 보조하기 위해 보행감지센서의 제어에 의한 전기자극모드는 편마비환자 및 족하수증 환자의 보행능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention is an EMG-controlled electric stimulator that combines the power of the patient and the function of the electric stimulator, and enables the patient's own training away from the conventional treatment method that relies only on the electric stimulator. In order to maximize the rehabilitation treatment of the stimulation, the electric stimulation mode by the control of the gait sensor to assist the walking of one side paralysis patients has the advantage of improving the walking ability of hemiplegic patients and feet.

Claims (2)

사용자의 보행에 따른 발바닥과 접촉면 사이의 압력변화에 의해 보행상태를 감지하여 그에 따른 검출신호를 후술되는 제어수단측으로 출력하는 보행감지수단과; 후술되는 근전도 근육운동모드 시 사용자의 마비된 근육의 힘을 정량적으로 측정 증폭하여 제어수단측으로 출력하는 근전도 검출수단과; 근전도 근육운동모드, 보행연습모드, 근육운동모드, 복수개의 기능적 전기자극 통증치료모드 중 사용자가 요구하는 모드를 선택하기 위한 모드선택수단과; 상기 각 모드에 대응하는 각각의 전기자극 패턴을 미리 저장해 두고, 상기 모드선택수단의 출력신호에 따라 해당패턴의 스위칭 제어신호를 출력하되, 근전도 근육운동모드 시 기준값을 설정하고 상기 근전도 검출수단으로부터의 검출신호가 설정된 기준값 이상이 될 때 일정 시간내에 전기자극 펄스를 공급하는 제어수단과; 입력전원을 일정 레벨 이상의 직류전압으로 변환하고 상기 제어수단에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따른 그 직류전압을 스위칭하여 해당 패턴의 전기자극파형을 출력하는 출력수단; 및 상기 출력수단으로부터 출력되는 각 모드의 전기자극 파형 등을 환자의 해당 근육부위에 전달해주는 전극부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 근전도 조절식 휴대용 전기자극기.Walk detection means for detecting a walking state by a change in pressure between the sole of the foot and the contact surface according to the user's walking and outputting a detection signal according to the control means to be described later; EMG detecting means for quantitatively measuring and amplifying the force of the paralyzed muscles of the user in the EMG muscle exercise mode to be described later to the control means side; Mode selection means for selecting a mode required by a user from an EMG muscle exercise mode, a walking exercise mode, a muscle exercise mode, and a plurality of functional electric stimulation pain treatment modes; Each electric stimulation pattern corresponding to each mode is stored in advance, and a switching control signal of the corresponding pattern is output in accordance with the output signal of the mode selecting means, the reference value is set in the EMG muscle movement mode, and Control means for supplying an electric stimulation pulse within a predetermined time when the detection signal becomes equal to or greater than a set reference value; Output means for converting an input power into a DC voltage of a predetermined level or more and switching the DC voltage according to a switching control signal output from the control means to output an electric stimulation waveform of a corresponding pattern; And an electrode unit for transmitting the electric stimulation waveform of each mode outputted from the output means to the corresponding muscle part of the patient. 청구항 1 에 있어서, 보행감지수단은The method of claim 1, wherein the gait detection means 최저부에 위치되고, 발바닥 뒤꿈치가 안착되는 부분의 하부 PCB 상부에 인쇄되며, 박판형태의 면적부 상에 접촉상태를 좋게 하기 위해 은도금된 접촉부와 하부 PCB의 단자부와 접속되도록 통전띠를 갖는 하판과;It is located at the lowest part and printed on the upper part of the lower PCB where the sole of the heel is seated, and has a bottom plate having an electrically conductive strip to be connected with the silver plated contact part and the terminal part of the lower PCB for good contact on the sheet-shaped area part; ; 상기 하판의 상부에 위치되고 하부 PCB와 같은 조건의 상부 PCB 하부에 인쇄되고, 박판형태의 면적부 상에 상기 하판과 접촉상태를 좋게 하기 위해 은도금된 접촉부와 하부 PCB의 단자부와 접속되는 통전띠를 갖는 상판; 및Located in the upper part of the lower plate and printed on the lower part of the upper PCB under the same conditions as the lower PCB, and a conductive strip connected to the silver plated contact portion and the terminal portion of the lower PCB to improve contact with the lower plate on the area of the thin plate form Having a top plate; And 상기 하판과 상판이 서로 접촉되지 않도록 그 사이에 개재되되, 상판으로부터의 가압력 발생시 압력에 의해 각 접촉부가 통전될 수 있도록 대응하는 통공을 갖는 얇은 막형태의 차단판;으로 구성됨을 특징으로 하는 근전도 조절식 휴대용 전기자극기.EMG control, characterized in that the lower plate and the upper plate is interposed therebetween so as not to contact each other, a thin film-type blocking plate having a corresponding through hole so that each contact is energized by the pressure when the pressing force from the upper plate is generated; Portable electric stimulator.
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