KR20050018670A - A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance - Google Patents

A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance

Info

Publication number
KR20050018670A
KR20050018670A KR10-2004-7017671A KR20047017671A KR20050018670A KR 20050018670 A KR20050018670 A KR 20050018670A KR 20047017671 A KR20047017671 A KR 20047017671A KR 20050018670 A KR20050018670 A KR 20050018670A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
way
sensory
bias signal
subject
Prior art date
Application number
KR10-2004-7017671A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
해리제이슨디
클레신스키스티븐제이
니에미제임스비
드라우트그레그알
알그림더크
콜린스제임스제이
Original Assignee
애퍼런트 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 애퍼런트 코퍼레이션 filed Critical 애퍼런트 코퍼레이션
Priority to KR10-2004-7017671A priority Critical patent/KR20050018670A/en
Publication of KR20050018670A publication Critical patent/KR20050018670A/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0408Use-related aspects
    • A61N1/0452Specially adapted for transcutaneous muscle stimulation [TMS]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0408Use-related aspects
    • A61N1/0456Specially adapted for transcutaneous electrical nerve stimulation [TENS]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0476Array electrodes (including any electrode arrangement with more than one electrode for at least one of the polarities)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0484Garment electrodes worn by the patient
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0492Patch electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/05Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0551Spinal or peripheral nerve electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/08Arrangements or circuits for monitoring, protecting, controlling or indicating
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36003Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of motor muscles, e.g. for walking assistance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/3603Control systems
    • A61N1/36031Control systems using physiological parameters for adjustment

Abstract

본 발명은 감각운동 제어 및 신경-가소성과 같은 신경생리학적 성능을 강화하기 위한 방법 및 장치를 특징으로 한다. 바람직한 방법은, 피실험자가 사전-결정된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 감각 세포로 바이어스 신호를 입력하여, 그에 따라 감각 세포 기능이 개선되도록 하는 것을 포함한다. 본 발명의 방법을 실행하는데 사용된 시스템은, 적어도 하나의 재위치결정 가능한 신호 입력 장치(510)가 고정되는 착용가능 장치(500) 및 신호 입력 장치와 통신적으로 결합된 신호 발생기(514)를 포함한다.The present invention features methods and apparatus for enhancing neurophysiological performance, such as sensorimotor control and neuro-plasticity. Preferred methods include inputting a bias signal into the subject's sensory cells while the subject is performing pre-determined physical activity, thereby improving sensory cell function. The system used to implement the method of the present invention comprises a wearable device 500 to which at least one repositionable signal input device 510 is fixed and a signal generator 514 communicatively coupled with the signal input device. Include.

Description

신경생리학적 성능을 강화하기 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR ENHANCING NEUROPHYSIOLOGIC PERFORMANCE}Method and apparatus for enhancing neurophysiological performance {A METHOD AND APPARATUS FOR ENHANCING NEUROPHYSIOLOGIC PERFORMANCE}

본 발명은 사전-정의된 물리적 활동 및 소정의 장치 사용과 감각 세포의 개선된 기능을 결합함으로써, 감각운동(sensorimotor) 제어 및 신경-가소성(可塑性)(neuroplasticity)과 같은 신경생리학적 성능을 강화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention combines pre-defined physical activity and certain device use with improved function of sensory cells, thereby enhancing neurophysiological performance such as sensorimotor control and neuroplasticity. A method and apparatus for the same.

포유동물의 신경계는 상호 연관되고 또한 상호 작용하는 하위-조직의 복잡한 세트이다. 하위-조직은 그 해부학상의 위치 및 그 기능 모두에 의해 분류되고, 명명된다. 최상 레벨에서, 신경계는 중추 신경계 및 말초 신경계로 분할된다. 중추 신경계(Central Nervous System : CNS)는 뇌 및 척수로 구성되고, 말초 신경계(Peripheral Nervous System : PNS)는 CNS 외부에서 발견되는 모든 잔존 신경 구조를 포함한다. 또한, PNS는 기능적으로 체성(somatic)(수의(voluntary)) 신경계 및 자율(autonomic)(불수의(involuntary)) 신경계로 분할된다. PNS는 또한 CNS쪽으로 정보를 운반하는 구심성 (감각) 신경 및 CNS로부터의 명령을 운반하는 원심성 (운동) 신경으로 구성되므로 구조적으로도 설명될 수 있다.The nervous system of a mammal is a complex set of inter-organizing and interacting sub-tissues. Sub-tissues are classified and named by both their anatomical location and their function. At the highest level, the nervous system is divided into a central nervous system and a peripheral nervous system. The Central Nervous System (CNS) consists of the brain and spinal cord, and the Peripheral Nervous System (PNS) contains all the remaining nervous structures found outside the CNS. In addition, the PNS is functionally divided into a somatic (voluntary) nervous system and an autonomic (involuntary) nervous system. The PNS can also be described structurally as it consists of the centripetal (sense) nerves carrying information towards the CNS and the centrifugal (motor) nerves carrying commands from the CNS.

구심성 신경과 원심성 신경 사이의 상호 접속은 척수 및 뇌에서 발견되었다. 함께 취하면, 주위 환경으로부터의 혼란(perturbation) 및 결단 의지에서의 변화에도 불구하고, 구심성 신경 및 원심성 신경의 소정의 집단화는 공동 작용할 수 있는 운동을 달성하기 위해 요구되는 감각운동 "루프"를 구성한다. 말초(몸통, 상지(上肢), 하지(下肢))에 있어서, 구심성 신경은 고통, 온도, 및 피부표면에서의 접촉 및 진동과 같은 기계적 자극, 또한 위치, 힘, 및 근육, 힘줄(腱), 인대, 관절 캡슐과 같은 더 깊은 구조의 신장(stretch)에 민감한 특정 뉴런으로부터 기인하는 감각 정보를 운반한다. "자기자극감수(自己刺戟感受)(proprioception)"라는 용어는 일반적으로 사지(四肢) 위치 감각 및 근육 수축에 직접적으로 관련된 감각 정보에 적용된다. 촉각(tactile(touch) sensation)과 결합하여, 기계적 감각 정보는 총괄하여 "체성 감각(somatosensation)"으로서 공지되어 있다.Interconnections between afferent and centrifugal nerves have been found in the spinal cord and brain. Taken together, despite the changes in perturbation and determination will from the surroundings, certain groupings of afferent and centrifugal nerves produce sensory motor "loops" required to achieve cooperative motion. Configure. In the periphery (the trunk, upper limbs, lower limbs), afferent nerves are mechanical stimuli, such as pain, temperature, and contact and vibration on the skin surface, as well as position, force, and muscle, tendons. It carries sensory information resulting from certain neurons that are sensitive to deeper structures of stretch, such as ligaments and joint capsules. The term " proprioception " generally applies to sensory information directly related to limb position sensory and muscle contraction. In combination with tactile (touch) sensation, mechanical sensory information is collectively known as "somatosensation".

상세하게 기술된 "물리적 자극의 수용기(mechanoreceptor)" 뉴런은 신체의 주위 환경과의 상호 작용으로부터의 기계적 자극을 신경계에 의해 송신 및 해석될 수 있는 전기적 신호로 변환한다. 피부에서의 파니치 소체(Pacinian corpuscles)는 접촉 압력에 응답하여 흥분한다(fire). 골격근(skeletal muscle) 조직에 산재되어 있다고 알려진 근방추(muscle spindles)는 주변 근육의 신장 상태에 대해 보고한다. 골지건(golgi tendon) 기관은 힘줄에서의 힘 레벨을 감지한다. 관절을 둘러싸는 구조(인대, 연골(meniscus) 등)에서의 자유신경종말(free nerve endings)은 관절 위치에 대한 부가적인 정보를 제공한다. 이들 물리적 자극의 수용기의 몇몇은 여타의 물리적 자극의 수용기 시스템으로부터의 신호의 해석 또는 성능을 변조하기 위해 하향 경로 및 흥분성의(excitatory) 또한 저지하는(inhibitory) 시냅스를 통해 직접적으로 상호 작용하는 것으로 생각하였다.The "mechanoreceptor" neurons, described in detail, convert mechanical stimuli from interactions with the body's surroundings into electrical signals that can be transmitted and interpreted by the nervous system. Panician corpuscles in the skin fire in response to contact pressure. Muscle spindles, known to be interspersed with skeletal muscle tissue, report on the renal status of surrounding muscles. The golgi tendon organ senses the force level in the tendon. Free nerve endings in the structure surrounding the joint (ligaments, meniscus, etc.) provide additional information about the joint location. Some of these physical stimulus receptors are thought to interact directly via down-path and excitatory also inhibiting synapses to modulate the interpretation or performance of signals from receptor systems of other physical stimuli. It was.

모든 유형의 감각 세포는 통상적으로 역치(threshold)-기반 유닛이다. 즉, 감각 세포로의 자극이 충분하지 않은 크기의 자극이라면, 세포는 활성화하지 않고, 시그널링을 시작하지 않을 것이다. 이러한 자극은 "하위-역치(subthreshold)"로 칭해진다. 역치보다 높은 자극은 "상위-역치(suprathreshold)"로 불린다.All types of sensory cells are typically threshold-based units. That is, if the stimulus to the sensory cell is a stimulus of insufficient size, the cell will not activate and will not begin signaling. This stimulus is referred to as the "subthreshold". Stimuli higher than the threshold are called "suprathresholds."

신경계 내부 - 뇌, 척수 및 말초 신경 - 에서의 접속은 신체에 제기되는 요구인 새로운 형태의 활동, 병리(pathologies) 및 손상에도 불구하고 크게 변화될 수 있다. 건강한 개인에 있어서, 이들 신경생리학적 변화는 새로운 물리적 기능의 획득, 즉 "운동 학습"으로 언급되는 프로세스에 대해 허용된다. 소정의 형태의 소프트 조직 손상(예를 들어, 무릎 정면의 십자형 인대의 파열, 물리적 자극의 수용기에서 과잉으로 알려진 구조) 및 이에 수반하는 손상을 회복시키는데 이용된 외과적 처치와 같은 의학적 노력의 후에, 신경계는 자연 감각 뉴런의 손실에 대해 적응하기 위해 보상의 변화를 겪을 수 있다. 유사한 PNS 및 CNS 신경계는 척수 또는 뇌 손상의 후에 손실된 운동 기능을 회복하기 위해 개인의 몇몇 능력에 대한 평가를 변경한다. 함께 취하면, 신경계에서의 이들 구조적 변경은 "신경-가소성" 또는 "신경-가소성 변화"로 칭해진다.Connections within the nervous system-the brain, spinal cord and peripheral nerves-can change significantly despite new forms of activity, pathologies and damage, which are demands placed on the body. In healthy individuals, these neurophysiological changes are allowed for the process of acquiring new physical functions, ie, "motor learning." After medical efforts such as some form of soft tissue injury (e.g., rupture of the cruciate ligament in front of the knee, a structure known as excess in the receptor of physical stimulation) and the subsequent surgical treatment used to repair the accompanying injury, The nervous system may undergo a change of reward to adapt to the loss of natural sensory neurons. Similar PNS and CNS nervous systems alter the assessment of an individual's ability to recover lost motor function after spinal cord or brain injury. Taken together, these structural alterations in the nervous system are referred to as "nerve-plastic" or "nerve-plastic change".

최근 조사에서는, 말초로부터의 구심성 (감각) 활동이 PNS 및 CNS 신경계 양쪽 모두에서의 신경-가소성 변화의 키 드라이버 중 하나라고 입증하였다.Recent investigations have demonstrated that afferent (sensory) activity from the periphery is one of the key drivers of neuro-plastic changes in both the PNS and CNS nervous systems.

본 발명은, 특히 감각운동 제어 및 신경계에서의 신경-가소성 변화를 유도하는데 있어서 말초에서의 기계적 감각 뉴런 및 이들이 동작하는 역할에 집중한다. 본 발명에 있어서, 출원인은 개별 감각 세포의 성능을 개선시키는 종래 기술의 방법을 감각운동 제어 및 신경-가소성에서의 개선을 달성하기 위한 새로운 방법 및 장치와 결합한다. 중대하게는, 개선된 감각 세포 성능의 속성은, 주위 환경의 자극에 응답하여 자연 흥분 속도(firing rate)가 정보-과잉 방식으로 증가된다는 것이다. 즉, 증가된 감각 세포 흥분은 사지 기능과 조화되고, 그에 따라 불필요하지 않게 되거나, 전혀 공동 작용할 수 없게 된다.The present invention focuses, in particular, on the sensory motor neurons and the role they act in, in sensory motor control and inducing neuro-plastic changes in the nervous system. In the present invention, Applicants combine prior art methods of improving the performance of individual sensory cells with new methods and apparatus for achieving improvements in sensorimotor control and neuro-plasticity. Importantly, the property of improved sensory cell performance is that the natural firing rate is increased in an information-in excess manner in response to stimulation of the surrounding environment. In other words, increased sensory cell excitability is coordinated with limb function, thus becoming unnecessary or unable to cooperate at all.

조직의 전기적 자극은 근육 활동의 자극, 고통 경감 및 감각 생성을 포함한 다양한 치료 목적을 위해 이용되었다. 전기적 자극의 세기가 증가됨에 따라, 전기적 자극에 의해 생성되는 일련의 효과는, 일반적으로 (따끔거림과 같은) 전기적 감각의 지각, 감각의 증가, 섬유(fasciculation) 근육 수축, 고통, 그런 다음 전기적 화상 또는 심장 부정맥 형태로의 손상과 같은 패턴이 잇따라 일어난다.Tissue electrical stimulation has been used for a variety of therapeutic purposes including stimulation of muscle activity, pain relief and sensory production. As the intensity of the electrical stimulus increases, the series of effects produced by the electrical stimulus generally affects the perception of electrical sensations (such as tingling), increased sensations, fasciculation muscle contractions, pain, and then electrical burns. Or patterns such as damage to the form of cardiac arrhythmias follow.

과거에는, 조정 가능한 펄스 지속, 세기 및 펄스 폭을 갖는 펄스로 된(pulsed) 전기적 파형이 고통을 억제하기 위한 치료 목적으로 인간 신체의 특정 영역에 적용되었다. 미국특허 제5,487,759호(Bastyr 등)에 개시되어 있는 바와 같은 전기적 파형 치료는 징후적인 경감, 및 만성, 수술 뒤의 또한 외상 후의 격통의 관리를 위해 또한 위축증의 지연을 위한 근육 수축을 유도하기 위해 사용되었다.In the past, pulsed electrical waveforms with adjustable pulse duration, intensity, and pulse width have been applied to specific areas of the human body for therapeutic purposes to suppress pain. Electrical waveform therapy as disclosed in US Pat. No. 5,487,759 (Bastyr et al.) Is used for symptomatic relief and management of chronic, postoperative and post-traumatic pain and also for inducing muscle contraction for the delay of atrophy. It became.

감각 세포의 기능을 강화하는데 이용되는 지각 레벨보다 아래의 자극(즉, 하위-역치 자극)은 미국특허 제5,782,873호 및 제6,032,074호(Collins)에 기재되어 있고, 그것의 전체 내용은 참조로서 포함되어 있다. Collins는 이들 흥분의 역치를 효과적으로 낮춤으로써 감각 세포의 기능을 개선시키기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다. 간단하게는, 하위-역치 자극, 또는 "바이어스 신호"는, 실제로 뉴런으로 하여금 흥분하도록 하지 않고도, 뉴런이 흥분하기 쉽게 되도록 감각 뉴런으로 입력된다. 일 바람직한 실시예에 있어서, 바이어스 신호는 다수의 주파수를 포함하는 광대역 신호로, 많은 경우에 "노이즈"로 칭해진다. 감각 세포가 통상적으로 역치-기반 유닛이기 때문에, 감각 세포 역치를 낮추면 감각 세포로 하여금 응답(즉, 흥분)하도록 하기 위해 필요한 외부 자극의 레벨을 감소시키게 된다. 따라서, 바이어스 신호가 존재할 때에는, 감각 세포가, 노이즈가 없을 때에 일반적으로 뉴런에 대해 하위-역치가 고려되는 자극 세기에 응답하는 것이 예상된다. 개별적으로 또는 결합하여 이용되는, 바이어스 신호의 전기적 및 기계적 양상 모두는 감각 뉴런 검출 역치 저하를 달성하는데 이용될 수도 있다.Stimulation below the perceptual level used to enhance the function of sensory cells (ie, sub-threshold stimulation) is described in US Pat. Nos. 5,782,873 and 6,032,074 (Collins), the entire contents of which are incorporated by reference. have. Collins discloses methods and apparatus for improving the function of sensory cells by effectively lowering the threshold of these excitability. In brief, a sub-threshold stimulus, or "bias signal", is input into the sensory neurons so that the neurons are likely to be excited without actually causing the neurons to be excited. In one preferred embodiment, the bias signal is a wideband signal that includes multiple frequencies, in many cases referred to as "noise". Since sensory cells are typically threshold-based units, lowering the sensory cell threshold reduces the level of external stimuli required for the sensory cells to respond (ie, excite). Thus, when a bias signal is present, it is expected that the sensory cells will respond to stimulus intensities where sub-thresholds are generally considered for neurons in the absence of noise. Both electrical and mechanical aspects of the bias signal, used individually or in combination, may be used to achieve sensory neuron detection threshold degradation.

도1은 감각 세포의 기능을 강화하기 위한 방법의 흐름도.1 is a flow chart of a method for enhancing the function of sensory cells.

도2는 입력 영역을 위치시키는 방법의 흐름도.2 is a flow chart of a method of locating an input area.

도3은 바이어스 신호를 발생시키는 방법의 흐름도.3 is a flow chart of a method of generating a bias signal.

도4는 감각 세포의 기능을 강화하기 위한 시스템의 개략적인 도면.4 is a schematic diagram of a system for enhancing the function of sensory cells.

도5a-도5b는 감각운동 성능을 강화하기 위한 시스템을 도시한 도면.5A-5B illustrate a system for enhancing sensory motor performance.

도6은 본 발명의 신호 발생기를 도시한 도면.Figure 6 illustrates a signal generator of the present invention.

도7은 본 발명의 일 실시예로서, 착용가능 장치를 도시한 도면.Figure 7 illustrates a wearable device as one embodiment of the present invention.

도8a-도8b는 본 발명의 또다른 실시예로서, 착용가능 장치를 도시한 도면.8A-8B illustrate a wearable device as another embodiment of the present invention.

도9는 본 발명의 신호 입력 장치를 도시한 도면.9 shows a signal input device of the present invention;

바람직한 실시예에 있어서, 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고 강화될 감각운동 성능에 관련되는 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안에, 적어도 하나의 바이어스 신호를 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역으로 입력하는 단계를 포함하여, 피실험자의 감각운동 성능을 강화하는 방법이 제공된다. 이러한 방법에 따라 바이어스 신호를 입력함으로써, 감각 세포의 기능이 개선된다. 물리적 활동과 협력하여, 그 결과 감각운동 성능이 강화된다. 본 발명의 방법을 이용하여 달성된 강화는, 예를 들어 관절 안정성, 개선된 걸음걸이(gait), 개선된 균형, 개선된 운동 학습 및 개선된 운동 기능을 포함한다.In a preferred embodiment, the subject uses at least one sensory cell of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and performs a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced. A method for enhancing sensory motor performance of a subject is provided, including inputting into an area. By inputting the bias signal in this way, the function of the sensory cells is improved. In cooperation with physical activity, the result is enhanced sensorimotor performance. Enhancements achieved using the method of the present invention include, for example, joint stability, improved gait, improved balance, improved motor learning, and improved motor function.

피실험자에게 적용된 바이어스 신호는 사전-정의된 물리적 활동 중에 피실험자의 적어도 하나의 신체 체절로부터 측정된 물리적 변수에 응답하여 변조될 수도 있다. 물리적 변수는 힘, 압력, 위치, 각도, 속도 및 가속도로부터 선택된다. 바이어스 신호는 또한 사전-정의된 활동과 동기하여 변조될 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 바이어스 신호는 기계적 또는 전기적 신호이다. 기계적 신호의 바람직한 변위는 약 1㎛ 내지 약 10㎜이다. 기계적 신호의 주파수는 약 0㎐ 내지 약 1,000㎐의 범위 내인 것이 바람직하다. 전기적 신호의 전류 밀도는 약 1㎂/in2 내지 약 1,000㎂/in2의 범위 내인 것이 바람직하다. 전기적 신호의 주파수는 약 0㎐ 내지 약 10,000㎐의 범위 내인 것이 바람직하다.The bias signal applied to the subject may be modulated in response to physical variables measured from at least one body segment of the subject during pre-defined physical activity. Physical variables are selected from force, pressure, position, angle, velocity and acceleration. The bias signal may also be modulated in synchronization with pre-defined activity. In a preferred embodiment, the bias signal is a mechanical or electrical signal. Preferred displacement of the mechanical signal is from about 1 μm to about 10 mm. The frequency of the mechanical signal is preferably in the range of about 0 Hz to about 1,000 Hz. The current density of the electrical signal is preferably in the range of about 1 mA / in 2 to about 1,000 mA / in 2 . The frequency of the electrical signal is preferably in the range of about 0 Hz to about 10,000 Hz.

또다른 실시예에 있어서, 피실험자의 감각운동 성능을 강화하기 위한 시스템이 제공된다. 그 시스템은 착용가능 장치 및 신호 발생기로 구성되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 재위치결정 가능한 입력 장치는 착용가능 장치에 고정된다. 신호 발생기는 신호 입력 장치와 통신적으로 결합되고, 전원, 신호 프로세서 및 컨트롤러를 포함한다. 신호 발생기는 재위치결정이 가능할 수도 있고, 착용가능 장치로 제거 가능하게 부착될 수도 있다. 신호 발생기는 신호 프로세서에 의해 생성된 바이어스 신호를 조정하기 위한 교정 모듈(calibration module)을 포함할 수도 있다. 착용가능 장치는 피실험자의 피부 표면으로 신호 입력 장치를 강제적으로 누르는 것이 바람직하다. 이를 위해, 착용가능 장치는 신장 가능한(stretchable) 직물 또는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 신호 입력 장치는 신호 발생기에 전기적으로 접속된다. 신호 입력 장치가 전기적으로 접속되는 수단은 바람직하게는 착용가능 장치의 구조 내부에 수용되고, 그에 따라 착용가능 장치의 구조에 의해 보호되는 것이 바람직하다.In another embodiment, a system for enhancing sensory motor performance of a subject is provided. The system preferably consists of a wearable device and a signal generator. At least one repositionable input device is secured to the wearable device. The signal generator is communicatively coupled with the signal input device and includes a power source, a signal processor and a controller. The signal generator may be repositionable or may be removably attached to the wearable device. The signal generator may include a calibration module for adjusting the bias signal generated by the signal processor. The wearable device preferably pushes the signal input device against the surface of the subject's skin. For this purpose, the wearable device is preferably made of stretchable fabric or material. The signal input device is also electrically connected to the signal generator. The means by which the signal input device is electrically connected is preferably housed inside the structure of the wearable device and thus protected by the structure of the wearable device.

개선된 감각운동 성능과 함께, 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 신경-가소성의 개선 및 성장 호르몬 생성의 증가가 달성될 수 있다.Along with improved sensorimotor performance, improvements in neuroplasticity and increased growth hormone production can be achieved using the methods and apparatus of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예는 인간, 인간이 아닌 포유동물 및 포유동물이 아닌 동물(이하, "피실험자(subject)"로 언급됨)의 감각운동 성능을 개선시키기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 감각운동 성능에서의 개선은, 개선된 역학적 관절 안정성과 같은 즉시의 또는 단시간의 효과, 및 PNS 또는 CNS에서의 신경-가소성 변화로부터 기인하는 것과 같은 보다 영속성 있는 효과를 포함하는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 방법은, 피실험자가 사전-정의된 물리적 활동에 관여하는 동안, 감각 세포의 흥분의 역치를 효과적으로 낮춤으로써 이들 감각 세포의 기능을 개선시키기 위해, 피실험자의 감각 세포로 바이어스 신호를 입력하는 것을 포함한다. 이러한 바람직한 방법과 관련한 조치는 착용가능 장치, 및 피실험자에게 바이어스 신호를 전달하는 편리하고 안전한 수단을 제공하는 여타의 전기-기계적 구성요소를 포함하는 바람직한 장치이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "바이어스 신호"라는 용어는, 사실상 파형이 주기적(periodic), 비주기적(aperiodic), 결정론적(deterministic) 또는 비결정론적(non-deterministic)일 수도 있고, 하나 또는 다수의 주파수를 포함할 수도 있는 전기적 또는 기계적 신호이든지 간에, 감각 뉴런에 대한 자극의 하위-역치 형태를 의미하는 것으로 취해진다.Preferred embodiments of the present invention provide methods and systems for improving sensory motor performance of humans, non-human mammals and non-mammalian animals (hereinafter referred to as "subjects"). Improvements in sensorimotor performance are meant to include immediate or short-term effects, such as improved mechanical joint stability, and more persistent effects, such as resulting from neuro-plastic changes in the PNS or CNS. The method according to the invention provides a bias signal into the subject's sensory cells to improve the function of these sensory cells by effectively lowering the threshold of sensory cell excitement while the subject is involved in pre-defined physical activity. It includes. Measures relating to this preferred method are preferred devices including wearable devices and other electro-mechanical components that provide a convenient and safe means of delivering bias signals to the subject. As used herein, the term "bias signal" means that, in fact, the waveform may be periodic, aperiodic, deterministic, or non-deterministic, and one or more. It is taken to mean a sub-threshold form of stimulation for sensory neurons, whether it is an electrical or mechanical signal that may include the frequency of.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법 및 시스템은 예를 들어 건강한 개인뿐만 아니라 장애, 질병 및/또는 손상을 갖고 있는 개인에 있어서의 감각운동 기능을 강화하는데 유용하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법 및 시스템은 체육 활동을 위해 요구될 수도 있는 것과 같이 새로운 운동 기능(motor skill)을 학습하려고 노력하는 건강한 개인에 의해 이용될 수 있다. 또다른 예시에 있어서, 본 발명에 따른 방법 및 시스템은, 높은 감각 역치, 또는 노화, 말초 장애(peripheral neuropathies) 또는 발작(strokes)으로부터 발생할 수도 있는 여타의 신경학적 기능 장애를 갖는 개인에게 적용될 수도 있다.Methods and systems according to preferred embodiments of the present invention are useful for enhancing sensorimotor functions, for example, in healthy individuals as well as in individuals with disorders, diseases and / or injuries. For example, the methods and systems according to the present invention can be used by healthy individuals who are trying to learn new motor skills as may be required for athletic activities. In another example, the methods and systems according to the present invention may be applied to individuals with high sensory thresholds or other neurological dysfunctions that may result from aging, peripheral neuropathies or strokes. .

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 뉴런의 기능을 강화하기 위한 방법의 흐름도이다. 단계(102)에서, 기능이 강화될 또한 바이어스 신호가 입력될 감각 세포와 관련된 영역이 위치된다. 이하, 위치된 영역은 입력 영역으로 언급된다. 입력 영역이 위치되면, 단계(104)에서 바이어스 신호가 발생된다. 그런 다음, 단계(106)에서, 바이어스 신호는 입력 영역과 관련된 감각 세포의 역치를 효과적으로 낮추기 위해 입력 영역으로 입력된다.1 is a flow diagram of a method for enhancing the function of sensory neurons in accordance with one embodiment of the present invention. In step 102, an area associated with the sensory cells to which the function is to be enhanced or to which a bias signal is input is located. Hereinafter, the located area is referred to as an input area. Once the input region is located, a bias signal is generated in step 104. Then, in step 106, the bias signal is input into the input region to effectively lower the threshold of sensory cells associated with the input region.

도2는 단계(102)에 따라 입력 영역을 위치시키는 일 실시예를 도시한 흐름도이다. 입력 영역을 위치시키는 것은, 그 중에서도 특히, 기능이 개선될 감각 시스템 및 그 감각 시스템과 관련된 감각 세포로 바이어스 신호가 입력될 수도 있는 방법에 좌우된다. 단계(202)는, 기능이 강화될 특정 감각 시스템을 식별하기 위해 식별 방식이 착수되는 준비 단계이다. 식별 방식은 어느 정도까지는 개인의 협력에 좌우된다. 즉, 이 단계는 진단과 유사하지만, 본 명세서에서 계획된 강화 프로세스를 겪기 위해 개인이 어떠한 질병 또는 장애로 나빠지는 것을 필요로 하지는 않는다. 일 실시예에 있어서, 기능이 강화될 감각 시스템은 기능이 질병에 의해 떨어진 것이다.2 is a flow diagram illustrating one embodiment of locating an input region according to step 102. Positioning the input region depends, among other things, on how the sensor system may be enhanced and how bias signals may be input to sensory cells associated with the sensory system. Step 202 is a preparatory step in which an identification scheme is undertaken to identify a particular sensory system to be enhanced. The method of identification depends to some extent on the cooperation of the individual. That is, this step is similar to the diagnosis but does not require the individual to deteriorate with any disease or disorder in order to undergo the consolidation process planned herein. In one embodiment, the sensory system whose function is to be enhanced is that function is degraded by disease.

대안적인 실시예에 있어서, 강화될 감각 시스템은 정상적으로 기능하는 것이다. 단계(204)에서, 대상 감각 시스템으로 바이어스 신호를 입력하는 최적의 방식이 결정된다. 최적의 입력 수단은, 대상 감각 시스템, 그 대상 감각 시스템에 대한 변환 시스템의 속성, 그 대상 감각 시스템의 현재 상태(즉, 그것이 손상되었는지 또는 어느 정도 기능 장애인지 여부) 및 결정될 신호의 속성(예를 들어, 신호의 진폭 및 주파수 내용)을 포함한 다수의 인자에 좌우된다. 소정의 환경에 적절한 입력 수단은 신경 커프스, 삽입된(implanted) 전극, 표면 전극, 근육 스티뮬레이터(stimulator), 힘줄 스티뮬레이터 및 자계 스티뮬레이터를 포함하지만, 결코 이들에 제한되지는 않는다.In an alternative embodiment, the sensory system to be enhanced is to function normally. In step 204, the best way to input the bias signal to the subject sensory system is determined. The optimal means of input may include the object sensory system, the properties of the transformation system with respect to the object sensory system, the current state of the object sensory system (ie whether it is damaged or to some extent impaired) and the property of the signal to be determined (e. For example, the amplitude and frequency content of the signal). Input means suitable for a given environment include, but are not limited to, neural cuffs, implanted electrodes, surface electrodes, muscle stimulators, tendon stimulators, and magnetic field stimulators.

단계(204)에서 최적의 입력 수단이 결정되면, 단계(206)에서 입력 영역이 결정된다. 입력 영역의 위치는 최적의 입력 수단의 결정에서와 동일한 인자에 좌우된다. 그러나, 입력 영역의 위치는, 그 중에서도 특히, 대상 감각 시스템이 어느 정도 기능 장애인지 여부, 이러한 기능 장애의 소정의 원인과 위치, 및 사용될 스티뮬레이터의 속성에 좌우되는 특정 입력 수단에 대해 변화한다. 보다 상세하게는, 감각 세포에 대한 몇몇 물리적 손상에 의해 야기되는 기능 장애가 감각 시스템에 존재하면, 바이어스 신호가 기능 장애를 야기하는 물리적 손상을 바이패스하도록 입력 영역을 위치시키는 것이 필요할 수도 있다. 또한, 몇몇 스티뮬레이터(예를 들어, 삽입된 전극)는 침해적(invasive) 절차를 필요로 할 수도 있는 한편, 여타의 것들(예를 들어, 표면 전극)은 단지 비침해적인 절차를 필요로 한다는 사실도 또한 고려되어야 하는 인자이다.Once the optimal input means is determined in step 204, the input area is determined in step 206. The position of the input area depends on the same factors as in the determination of the optimal input means. However, the position of the input region varies, among other things, with respect to the particular input means, which depends in part on whether the target sensory system is to some extent impaired, the predetermined cause and location of this dysfunction, and the nature of the stimulator to be used. . More specifically, if there is a dysfunction caused by some physical damage to the sensory cells in the sensory system, it may be necessary to locate the input region so that the bias signal bypasses the physical damage causing the dysfunction. In addition, some stimulators (eg, embedded electrodes) may require an invasive procedure, while others (eg, surface electrodes) only require non-invasive procedures. The fact that it is also a factor to be considered.

입력 영역이 결정되고, 입력 수단이 설치되면, 입력될 바이어스 신호가 발생된다. 도3은 바이어스 신호를 발생시키는 방법의 일 실시예를 도시하고 있다. 초기 단계(302)에서, 바이어스 신호가 교정된다. 즉, 바이어스 신호에 대한 최적 레벨이 결정된다. 단계(204 및 206)의 결정에 따라, 대상 감각 시스템에서의 소정의 뉴런의 신호 검출 능력이 최적으로 강화되는 바이어스 신호의 특정 형태가 나타난다. 예를 들어, 소정의 사전-결정된 값의 파라미터를 갖는 바이어스 신호가 최적 강화를 발생시킨다. 교정은 발생되는 바이어스 신호의 소정의 파라미터가 최적 강화를 달성하기 위해 조정되는 것을 보장하는데 기여한다. 교정될 수도 있는 바이어스 신호의 신호 파라미터의 예시는, 일반적으로 진폭, 주파수, 오프셋(D.C. 바이어스), 세기, 분산, 주파수 대역폭 및 스펙트럼 특성이다. 교정은 통상적으로 강화 시스템의 설치 이전에 달성되고, 강화 시스템이 설치되는 동안 간헐적으로 달성될 수도 있다. 교정이 강화 시스템이 설치되는 동안 일어난다면, 신체의 외부로부터 액세스 가능하여 교정이 비침해적으로 달성될 수 있도록 강화 시스템을 설치하는 것이 요구될 수 있다.When the input area is determined and the input means is provided, a bias signal to be input is generated. 3 illustrates one embodiment of a method for generating a bias signal. In an initial step 302, the bias signal is corrected. In other words, the optimum level for the bias signal is determined. Depending on the determination of steps 204 and 206, a particular form of bias signal appears in which the signal detection capability of a given neuron in the subject sensory system is optimally enhanced. For example, a bias signal with a parameter of a predetermined predetermined value results in optimal enhancement. Calibration contributes to ensuring that certain parameters of the bias signal generated are adjusted to achieve optimal enhancement. Examples of signal parameters of the bias signal that may be calibrated are generally amplitude, frequency, offset (D.C. bias), intensity, variance, frequency bandwidth, and spectral characteristics. Calibration is typically accomplished prior to installation of the reinforcement system and may be achieved intermittently while the reinforcement system is installed. If calibration takes place while the reinforcement system is being installed, it may be required to install the reinforcement system so that it is accessible from outside of the body so that the calibration can be achieved non-invasively.

일 실시예에 있어서, 교정은 강화 시스템에 의해 생성된 바이어스 신호와 결합된 감각 세포로 관련(interest) 입력 신호를 입력함으로써 달성된다. 결합된 입력에 대한 감각 세포의 응답은 바이어스 신호에서 관련 파라미터의 기능으로서 기록된다. 즉, 바이어스 신호에서 관련 파라미터가 변조됨에 따라 감각 세포의 응답이 레코드된다. 레코드 결과를 이용하여, 결합된 입력과 감각 세포의 응답 사이의 코히런스(coherence)가 이하 설명되는 상호 상관 계수와 같은 몇몇 측정을 계산함으로써 특성화된다. 감각 세포의 응답은 코히런스 측정이 최대가 될 때 최대로 강화된다. 이러한 최대로 강화된 응답은 예를 들어, 바이어스의 레코드를 검토함으로써 결정될 수 있는 관련 바이어스 신호 파라미터의 값의 범위 또는 몇몇 값에 대응한다. 이와 같이, 최적값 또는 바이어스 신호의 관련 파라미터에 대한 값의 범위가 결정된다. 프로세스는 여타의 입력 신호 및 관련 파라미터를 이용하여 반복될 수 있고, 그에 따라 가변 파라미터를 갖는 입력 신호에 대한 최적 파라미터를 갖는 바이어스 신호를 결정하게 된다.In one embodiment, the calibration is accomplished by inputting an interest input signal into the sensory cells associated with the bias signal generated by the enhancement system. The response of the sensory cell to the bound input is recorded as a function of the relevant parameter in the bias signal. That is, the response of the sensory cells is recorded as the relevant parameters are modulated in the bias signal. Using the record results, the coherence between the bound input and the response of the sensory cells is characterized by calculating some measures, such as the cross correlation coefficient, described below. Sensory cell responses are maximally enhanced when coherence measurements are maximized. This maximally enhanced response corresponds to some value or range of values of the associated bias signal parameter that can be determined, for example, by reviewing the record of the bias. As such, a range of values for the optimum value or related parameter of the bias signal is determined. The process can be repeated using other input signals and associated parameters, thereby determining the bias signal with the optimal parameters for the input signal with the variable parameters.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 바이어스 신호는 상호 상관 계수 C1을 검토함으로써 최적화된다:According to one embodiment of the invention, the bias signal is optimized by examining the cross correlation coefficient C1:

여기서, S(t)는 입력 신호이고, R(t)는 감각 뉴런 또는 감각 시스템의 출력(예를 들어, 신경의 평균 흥분 속도 신호 또는 신경 스파이크 트레인)이며, 상단의 바는 시간에 걸친 평균을 나타낸다. S(t) 및 R(t)은 소정의 적절한 변환기로 측정될 수 있는데, 예를 들어, 바늘 전극이 뉴런의 출력을 측정하는데 사용될 수 있다. 최대 C1은 입력 신호 S(t)와 뉴런의 출력 R(t) 사이의 최대 코히런스에 대응한다. 소정의 입력 신호에 대한 C1의 값은 바이어스 신호의 관련 파라미터에 좌우된다. 이와 같이, 원하는 출력 R(t)을 생성하는 파라미터를 갖는 바이어스 신호가 결정될 수도 있다.Where S (t) is the input signal, R (t) is the sensory neuron or output of the sensory system (e.g., the mean excitation rate signal of the nerve or the nerve spike train), and the bar at the top represents the average over time Indicates. S (t) and R (t) can be measured with any suitable transducer, for example needle electrodes can be used to measure the output of neurons. The maximum C1 corresponds to the maximum coherence between the input signal S (t) and the output R (t) of the neuron. The value of C1 for a given input signal depends on the relevant parameters of the bias signal. As such, a bias signal with parameters that produce the desired output R (t) may be determined.

교정 프로세스의 결과는, 예를 들어 입력 신호에 응답하여 바이어스 신호를 변조함으로써 또는 평균하여 소정의 입력 신호에 대한 최적 강화를 달성하는 파라미터 값의 세트를 결정함으로써 이용될 수도 있다. 첫번째 예시에서, 바이어스 신호에 대한 파라미터 값은 예를 들어 입력 신호의 파라미터에 대비하여 표로 만들어진다. 입력 신호가 발생하면, 입력 신호의 소정의 파라미터가 측정되고, 대응하는 파라미터를 갖는 바이어스 신호가 예를 들어 표로 만들어진 결과를 참조함으로써 발생된다. 이러한 방식으로, 바이어스 신호는 각 특정 신호에 대해 변조되거나, 최적화된다. 두번째 예시에서, 대부분의 신호에 대해 최적 강화를 달성하는 파라미터 값의 단일 세트가 교정되고, 사용시 모든 입력에 응답하는 바이어스 신호를 발생하는데 이용된다.The result of the calibration process may be used, for example, by modulating the bias signal in response to the input signal or by determining a set of parameter values that averages to achieve optimal enhancement for a given input signal. In a first example, the parameter values for the bias signal are tabulated against, for example, the parameters of the input signal. When an input signal is generated, a predetermined parameter of the input signal is measured, and a bias signal having a corresponding parameter is generated, for example, by referring to a tabulated result. In this way, the bias signal is modulated or optimized for each particular signal. In a second example, a single set of parameter values that achieves optimal enhancement for most signals are calibrated and used to generate a bias signal that responds to all inputs in use.

일 실시예에 있어서, 입력 장치가 교정되고, 설치된 후에, 뉴런으로의 입력 신호가 검출된다. 도4와 관련하여 설명되는 바와 같이, 감각 뉴런의 기능을 강화하기 위한 시스템의 일 실시예는 신호 검출 능력, 예를 들어 변환기 및 신호 프로세서를 포함한다. 따라서, 단계(304)에서, 뉴런으로의 입력 신호는 신호 검출 능력을 이용하여 검출된다.In one embodiment, after the input device is calibrated and installed, an input signal to the neuron is detected. As described in connection with FIG. 4, one embodiment of a system for enhancing the functionality of sensory neurons includes signal detection capability, such as a transducer and a signal processor. Thus, in step 304, the input signal to the neuron is detected using the signal detection capability.

단계(304)에서 입력 신호가 검출되면, 단계(306)에서 바이어스 신호가 발생된다. 교정 프로세스에 대하여 전술한 바와 같이, 바이어스 신호는 각 입력 신호의 소정의 파라미터에 따라 변조되는 파라미터 또는 대부분의 입력 신호에 응답하여 감각 세포의 기능을 최적으로 강화하는 목적의 일정한, 변조되지 않은 세트의 파라미터를 갖는다. 변조되지 않은 세트의 파라미터를 갖는 바이어스 신호가 이용되면, 약간 더 단순한 입력 시스템이 사용된다. 일반적으로, 사용될 바이어스 신호의 속성(즉, 변조됨 또는 변조되지 않음)은 강화될 감각 시스템의 속성에 좌우된다. 바이어스 신호가 발생되면, 그것은 단계(106)에서 뉴런으로 입력된다.If an input signal is detected in step 304, a bias signal is generated in step 306. As discussed above with respect to the calibration process, the bias signal is a constant, unmodulated set of parameters for the purpose of optimally enhancing the function of the sensory cells in response to most input signals or parameters that are modulated according to predetermined parameters of each input signal. Has parameters. If a bias signal with an unmodulated set of parameters is used, a slightly simpler input system is used. In general, the nature of the bias signal to be used (ie, modulated or unmodulated) depends on the nature of the sensory system to be enhanced. If a bias signal is generated, it is input to the neuron in step 106.

전술된 실시예에 있어서, 바이어스 신호는 단지 뉴런으로의 입력 신호의 검출에 응답하여 생성된다. 대안적인 실시예에 있어서, 입력 장치가 교정되고, 설치된 후에, 바이어스 신호가 연속적으로 발생되어, 뉴런으로 입력된다. 즉, 입력 신호는 검출될 필요가 없다. 본 실시예에 따른 방법에 있어서, 바이어스 신호는 변조되거나 또는 변조되지 않는다. 바이어스 신호가 변조되면, 연속적으로 발생된 바이어스 신호는 입력 신호가 검출될 때 전술한 바와 같이 변조된다. 본 실시예에서 변조되지 않은 바이어스 신호가 이용되면, 단순화된 입력 시스템이 사용될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 변조된 또는 변조되지 않은 신호가 이용되는지 여부는, 그 중에서도 특히, 강화될 시스템의 속성에 좌우된다.In the embodiment described above, the bias signal is only generated in response to the detection of an input signal into a neuron. In an alternative embodiment, after the input device is calibrated and installed, bias signals are generated continuously and input into the neurons. In other words, the input signal does not need to be detected. In the method according to this embodiment, the bias signal is modulated or not modulated. When the bias signal is modulated, the continuously generated bias signal is modulated as described above when the input signal is detected. If an unmodulated bias signal is used in this embodiment, a simplified input system may be used. As mentioned above, whether a modulated or unmodulated signal is used depends, among other things, on the nature of the system to be enhanced.

또다른 실시예에 있어서, 분산된 강화 프로세스가 이용된다. 본 실시예에 있어서, 전술한 강화 프로세스는, 바이어스 신호가 발생되어 감각 세포의 배열을 자극하기 위한 복수의 위치에서의 뉴런으로 입력되어, 그에 따라 분산된 강화 효과를 제공하도록 변경된다. 이 분산된 강화 시스템에 있어서, 전술한 바와 같이, 연속적인 또는 비연속적인, 변조된 또는 변조되지 않은 바이어스 신호가 이용될 수도 있다. 일 예시로서, 요로의 감각 기능이 강화될 것이라면, 바이어스 신호는 개선된 충만(fullness) 감각이 얻어질 수 있도록 방광 주위에 분산된 다수의 지점으로 입력될 수도 있다.In another embodiment, a distributed consolidation process is used. In this embodiment, the above-described enrichment process is modified so that a bias signal is generated and input into neurons at a plurality of positions for stimulating the arrangement of sensory cells, thereby providing a distributed enrichment effect. In this distributed enhancement system, a continuous or discontinuous, modulated or unmodulated bias signal may be used, as described above. As one example, if the sensory function of the urinary tract is to be enhanced, the bias signal may be input to multiple points distributed around the bladder so that an improved fullness sensation can be obtained.

도4에는 감각 뉴런의 기능을 강화하기 위한 방법을 구현하기 위한 강화 시스템(400)의 일 실시예가 도시되어 있다. 강화 시스템(400)은 변환기(402), 신호 프로세서(404), 입력 장치(408) 및 컨트롤러(410)를 포함한다. 강화 시스템(400)은 전기적 신호에 따라 동작한다. 입력 신호는 통상적으로, 접촉이 전기적 신호의 형태로서 이루어지지 않는 외부 세계와 접촉함으로써 감각 세포로 전해진다. 입력 신호는 예를 들어, 접촉, 신체 체절의 운동, 음파 또는 광선에 의해 전해질 수도 있다. 변환기(402)의 하나의 기능은 접촉을 전하는 입력 신호를 검출하고, 접촉을 대체로 강화 시스템(400)으로 또한 특별하게는 신호 프로세서(404)로 전달하는 것이다. 변환기(402)의 또다른 기능은 접촉을 전하는 입력 신호를 강화 시스템(400)에 의해 사용가능한 형태의 신호로 변환하는 것이다. 변환기(402)에 사용되는 메커니즘은 대상 감각 시스템에 좌우된다. 일 예로서, 청각 시스템이 강화를 위한 대상이 되고 있다면, 변환기(402)는 귀의 근처에 배치된 자극하는 전극의 형태 또는 자극하는 전극의 배열을 취할 수도 있다. 또다른 예시로서, 자기 자극에 감응하는 시스템이 강화를 위한 대상이 되고 있다면, 변환기(402)는, 압전 변환기로서 구현되고, 기능이 강화될 감각 세포와 관련된 모근육(parent muscle) 또는 힘줄로 탄성 스트랩에 의해 설치 또는 부착되는 힘줄 스티뮬레이터이다. 여전히 또다른 예시로서, 진동 또는 접촉-압력 감각 시스템이 강화를 위한 대상이 되고 있다면, 변환기(402)는 자극될 세포를 포함하는 신체 영역의 피부에 걸쳐 설치 또는 적용되는 표면 전극이다. 이러한 전극은 플렉서블 전극/피부 인터페이스를 사용하여 부착된다.4 illustrates one embodiment of a strengthening system 400 for implementing a method for enhancing the function of sensory neurons. Enhancement system 400 includes a transducer 402, a signal processor 404, an input device 408, and a controller 410. The reinforcement system 400 operates according to an electrical signal. The input signal is typically transmitted to the sensory cells by contact with the outside world, where no contact is made in the form of an electrical signal. The input signal may be transmitted, for example, by contact, movement of a body segment, sound waves or light rays. One function of the transducer 402 is to detect an input signal carrying a contact and pass the contact generally to the enhancement system 400 and particularly to the signal processor 404. Another function of the transducer 402 is to convert the input signal carrying the contact into a signal in a form usable by the enhancement system 400. The mechanism used for the transducer 402 depends on the object sensory system. As an example, if the auditory system is to be strengthened, transducer 402 may take the form of a stimulating electrode disposed near the ear or an arrangement of stimulating electrodes. As another example, if a system that is sensitive to magnetic stimulation is being targeted for reinforcement, transducer 402 is implemented as a piezoelectric transducer and is elastic with parental muscles or tendons associated with sensory cells to be enhanced. Tendon stimulator that is installed or attached by a strap. As yet another example, if a vibration or contact-pressure sensation system is being targeted for strengthening, the transducer 402 is a surface electrode that is installed or applied across the skin of the body region containing the cells to be stimulated. These electrodes are attached using a flexible electrode / skin interface.

신호 프로세서(404)는 입력 장치(408)를 통하여 강화를 위한 대상 감각 시스템으로 입력될 바이어스 신호를 생성한다. 신호 프로세서(404)는 변환기(402), 입력 장치(408) 및 컨트롤러(410)에 전기적으로 접속되어 있다. 전술한 바와 같이, 바이어스 신호는 연속적이거나 또는 비연속적일 수도 있고, 변조되거나 또는 변조되지 않을 수도 있다. 신호 프로세서(404)의 형태는 생성될 바이어스 신호의 원하는 형태에 좌우된다. 일 실시예에 있어서, 비연속적이고, 변조된 바이어스 신호가 요구되는 경우에, 신호 프로세서(404)는 신호 검출 능력 및 바이어스 신호에 대한 파라미터 값을 저장하기 위한 룩업(look-up) 테이블 능력을 모두 포함하는 것이 바람직하다. 또다른 실시예에 있어서, 일정한, 변조되지 않은 바이어스 신호가 요구되는 경우에, 신호 프로세서(404)는 신호 검출 능력 및 룩업 테이블 능력을 필수적으로 요구하지는 않는다. 일 실시예에 있어서, 신호 프로세서(404)는 특별한 기능 IC 또는 일반적인 마이크로프로세서이고, 소형이고, 경량이고, 휴대 가능한 것이 바람직하다. 또한, 신호 프로세서(404)는 신호 컨디셔닝 및 데이터 획득 능력을 포함하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 있어서, PCMCIA 칩 또는 카드가 신호 프로세서(404)로서 사용된다.The signal processor 404 generates a bias signal to be input via the input device 408 to the object sensory system for enhancement. The signal processor 404 is electrically connected to the converter 402, the input device 408, and the controller 410. As mentioned above, the bias signal may be continuous or discontinuous, and may or may not be modulated. The shape of the signal processor 404 depends on the desired shape of the bias signal to be generated. In one embodiment, where a discontinuous, modulated bias signal is required, the signal processor 404 has both a signal detection capability and a look-up table capability to store parameter values for the bias signal. It is preferable to include. In another embodiment, where a constant, unmodulated bias signal is required, the signal processor 404 does not necessarily require signal detection capability and lookup table capability. In one embodiment, the signal processor 404 is a special functional IC or general microprocessor, preferably small, lightweight, and portable. Signal processor 404 also preferably includes signal conditioning and data acquisition capabilities. In one embodiment, a PCMCIA chip or card is used as the signal processor 404.

신호 프로세서(404)는 또한 교정 모듈(406)을 포함한다. 교정 모듈(406)은 신호 프로세서(404)에 의해 생성된 바이어스 신호를 조정할 수 있다. 예를 들어, 최적 강화를 위해, 신호 프로세서(404)는 변환기(402)로부터 수신된 특정 신호에 응답하여 사전-결정된 파라미터(예를 들어, 사전-결정된 진폭 및 주파수)를 갖는 바이어스 신호를 생성한다. 바이어스 신호의 이들 사전-결정된 파라미터가 적절하게 조정되지 않으면, 바이어스 신호는 대상 감각 시스템의 기능을 최적으로 강화하지 못할 것이다. 교정 모듈(406)은 최적 바이어스 신호가 생성되도록 이들 사전-결정된 파라미터로 하여금 조정될 수 있도록 한다. 교정은 통상적으로 강화 시스템(400)의 설치 이전에 달성되고, 강화 시스템(400)이 설치되는 동안 간헐적으로 달성될 수도 있다. 교정이 강화 시스템(400)이 설치되는 동안 일어날 것이라면, 신체의 외부로부터 액세스 가능하여 교정이 비침해적으로 달성될 수 있도록 신호 프로세서(404)를 설치하는 것이 요구될 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 신호 프로세서(404)는, 신호 프로세서가 신체의 외부로부터 액세스할 수 있는지 없는지 간에, 교정이 비침해적으로 일어날 수 있도록 하는 원격 액세스 능력을 갖고 있다.Signal processor 404 also includes a calibration module 406. The calibration module 406 may adjust the bias signal generated by the signal processor 404. For example, for optimal enhancement, the signal processor 404 generates a bias signal with predetermined parameters (eg, predetermined amplitude and frequency) in response to a particular signal received from the transducer 402. . If these predetermined parameters of the bias signal are not properly adjusted, the bias signal will not optimally enhance the functionality of the target sensory system. The calibration module 406 allows these pre-determined parameters to be adjusted such that an optimum bias signal is generated. Calibration is typically accomplished prior to installation of the reinforcement system 400 and may be achieved intermittently while the reinforcement system 400 is installed. If calibration will occur while the strengthening system 400 is installed, it may be required to install the signal processor 404 so that it can be accessed from outside of the body so that the calibration can be noninvasive. In an alternative embodiment, the signal processor 404 has a remote access capability that allows calibration to occur non-intrusively whether the signal processor is accessible from outside of the body.

입력 장치(408)는 신호 프로세서(404)에 의해 생성된 바이어스 신호를 대상 감각 시스템으로 전달한다. 대상 감각 시스템이 무엇인지에 따라, 입력 장치(408)는 전술한 바와 같은 다수의 상이한 형태를 취할 수도 있다. 소정의 환경에 적절한 입력 장치는 신경 커프스, 삽입된 전극, 표면 전극, 근육 스티뮬레이터, 힘줄 스티뮬레이터 및 자계 스티뮬레이터를 포함한다. 입력 장치(408)가 바이어스 신호를 대상 감각 시스템으로 전달하는 방식은 입력 장치(408) 및 대상 감각 시스템의 형태에 좌우된다. 예를 들어, 신경 커프스 또는 삽입된 전극은, 요로가 대상 감각 시스템이고, 통상 외과적으로 삽입되며, 바이어스 신호를 시스템의 감각 구성요소로 전달할 때 사용하기에 적합할 수 있다. 한편, 근육 또는 힘줄 스티뮬레이터는 자기 자극에 감응하는 시스템을 기계적으로 자극하는데 더 적합하다. 이러한 스티뮬레이터는 자기 자극에 감응하는 시스템과 관련된 근육 또는 힘줄(예를 들어, 관절 근처의 근육)을 진동시킴으로써 그 시스템을 기계적으로 자극한다. 근육 또는 힘줄 스티뮬레이터는 예를 들어 탄성 밴드를 사용함으로써 비침해적으로 적용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 대상 감각 시스템이 진동 또는 접촉-압력 감각 시스템인 경우에, 표면 전극-기반 시스템이 입력 장치(408)로서 사용된다. 보다 상세하게는, ELECTRO-MESH[TM]이라는 명칭하에 판매되는 장갑 전극, 양말 전극 및 소매 전극이 입력 장치(408)로서 사용될 수도 있다. 표면 전극 시스템은 관련 신체 부분(예를 들어, 손 또는 발)에 걸쳐 배치된다. 또한, 입력 장치(408)는 비침해적으로 또는 침해적으로 사용되는 자계 스티뮬레이터일 수도 있다. 예를 들어, 자계 스티뮬레이터는 탄성 밴드를 사용하여 자극될 감각 세포의 근처의 신체의 외부에 스티뮬레이터를 위치 결정함으로써 피부 감각 뉴런을 자극하는데 사용될 수도 있다. 자계 스티뮬레이터는 침해적으로, 예를 들어 방광의 영역에서의 감각 뉴런을 자극하기 위한 스티뮬레이터를 강제적으로 삽입함으로써 사용될 수도 있다.The input device 408 delivers the bias signal generated by the signal processor 404 to the object sensory system. Depending on what the object sensory system is, the input device 408 may take many different forms as described above. Input devices suitable for a given environment include neural cuffs, embedded electrodes, surface electrodes, muscle stimulators, tendon stimulators and magnetic field stimulators. The manner in which the input device 408 delivers the bias signal to the object sensory system depends on the form of the input device 408 and the object sensory system. For example, neural cuffs or inserted electrodes may be suitable for use when the urinary tract is a subject sensory system, typically surgically inserted, and delivers a bias signal to sensory components of the system. Muscle or tendon stimulators, on the other hand, are more suitable for mechanically stimulating a system that responds to magnetic stimulation. Such a stimulator mechanically stimulates the system by vibrating muscles or tendons (eg, muscles near the joints) associated with the system that are sensitive to magnetic stimulation. Muscle or tendon stimulators can be applied non-invasively, for example by using elastic bands. In one embodiment, where the object sensory system is a vibration or contact-pressure sensory system, a surface electrode-based system is used as the input device 408. More specifically, armored electrodes, sock electrodes and sleeve electrodes sold under the name ELECTRO-MESH [TM] may be used as the input device 408. The surface electrode system is disposed over the relevant body part (eg hand or foot). In addition, the input device 408 may be a magnetic stimulator used non-intrusively or intrusively. For example, a magnetic field stimulator may be used to stimulate skin sensory neurons by positioning the stimulator outside of the body near the sensory cells to be stimulated using elastic bands. Magnetic field stimulators may be used intrusively, for example, by forcing a stimulator to stimulate sensory neurons in the area of the bladder.

컨트롤러(410)는 변환기(402), 신호 프로세서(404) 및 입력 장치(408) 사이의 상호 작용을 제어한다. 컨트롤러(410)에 대한 구현은, 그 중에서도 특히, 요구되는 바이어스 신호의 형태에 좌우된다. 즉, 비연속적이고, 변조된 바이어스 신호가 요구되는 경우에, 제어기(410)는 마이크로프로세서를 사용하여 구현될 수도 있다. 보다 단순한 실시예에 있어서, 연속적인, 변조되지 않은 바이어스 신호가 요구되는 경우에, 컨트롤러(410)는 단순히 강화 신호를 활성화하는 스위치를 사용하여 구현될 수도 있다. 대안적으로, 신호 프로세서(404)는 충분하여, 컨트롤러(410)가 이러한 실시예에 필요하지 않게 될 수도 있다. 단지 예로서, 컨트롤러(410)는 적당한 프로그래밍을 갖는 마이크로프로세서 또는 소정의 디지털 컨트롤러를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(410)는 전술한 PCMCIA 칩 또는 카드로 구현된다.The controller 410 controls the interaction between the transducer 402, the signal processor 404, and the input device 408. The implementation for the controller 410 depends, among other things, on the type of bias signal required. That is, if a discontinuous, modulated bias signal is required, the controller 410 may be implemented using a microprocessor. In a simpler embodiment, where a continuous, unmodulated bias signal is required, the controller 410 may simply be implemented using a switch that activates the enhancement signal. Alternatively, signal processor 404 may be sufficient, such that controller 410 may not be necessary for this embodiment. By way of example only, controller 410 includes a microprocessor or any digital controller with proper programming. In one embodiment, the controller 410 is implemented with the PCMCIA chip or card described above.

바이어스 신호의 속성 및 진폭은 바이어스 신호가 적용될 감각 세포의 유형에 따라 제어된다. 손상 처리의 여타의 유형(예를 들어, 고통 억제, 뼈 치료)를 위해 통상적으로 사용되는 형태의 반복성 파형, 펄스 또는 DC 신호의 유형은 많은 경우에 본 발명의 실행에 있어 회피되는데, 그 이유는 감각 세포가 단순한 결정론적인 신호에 적응하여, 그에 따라 감각 세포 상에서의 이러한 신호의 영향을 시간에 따라 감소시키거나 없앨 수 있기 때문이다. 대신에, 본 발명에 따르면, 랜덤과 같은 비결정론적 노이즈 신호, 비주기적 노이즈 신호 또는 노이즈 신호의 레코드된 반복성이 사용되어, 물리적 트레이닝 양생법 동안에 발생하는 노이즈 신호 적용의 확장된 주기에 걸쳐 감각 세포가 노이즈 신호에 적응하지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 신호는 컴퓨터 랜덤넘버 발생기, 노이즈 다이오드, 또는 저항 또는 여타의 전기적 구성요소로부터의 열잡음을 포함하는 공지의 수단에 의해 생성된 것과 같이 연속적으로 생성된 신호일 수 있다. 저장 장치(RAM, ROM 등)에 저장된 신호 또는 표본화된 신호와 같은 주기적으로 레코드된 노이즈성 신호가 또한 채택될 수도 있다.The nature and amplitude of the bias signal are controlled depending on the type of sensory cell to which the bias signal is to be applied. Types of repetitive waveforms, pulses, or DC signals commonly used for other types of damage treatment (eg, pain suppression, bone therapy) are avoided in many cases in the practice of the present invention, because This is because sensory cells can adapt to simple deterministic signals, thereby reducing or eliminating the effects of these signals on sensory cells over time. Instead, according to the present invention, non-deterministic noise signals such as random, aperiodic noise signals, or the recorded repeatability of noise signals are used to cause sensory cells to noise over an extended period of noise signal application that occurs during physical training regimens. It may be desirable not to adapt to the signal. These signals may be continuously generated signals, such as those generated by known means including computer random number generators, noise diodes, or thermal noise from resistors or other electrical components. Periodically recorded noisy signals, such as signals stored in storage devices (RAM, ROM, etc.) or sampled signals, may also be employed.

바이어스 신호에 의해 영향을 받을 뉴런을 포함하는 감각 세포 영역은 인간 신체에서의 상이한 깊이에서 발견되어, 상이한 신호 전송 필터링 특성으로 하여금 소정의 감각 세포와 신호 입력 장치 사이에 존재하도록 할 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 바이어스 신호는 이러한 문제점을 극복하기 위해 여타의 신호 유형과 결합될 수 있다. 예를 들어, 신호 주파수 범위를 통하여 규칙적으로 스위프(sweep)하는 스위프 주파수 신호와 노이즈 신호를 오버레이함으로써, 처프(chirped) 신호가 형성될 수 있다. 이 결합된 신호는 신체에서의 송신에 의해 정상적으로 감쇠된 주파수 범위의 증폭을 허용하기 위해 맞추어질 수도 있다. 따라서, 신호는 피부-표면 레벨에서 그것이 대상 감각 세포에 도달하기 전에 유발되는 예상된 감쇠를 보상한다. 이 기술은 또한, 그것이 모든 요구되는 주파수 범위를 포함할 수도 있기 때문에, 효력 있는 신호를 결정하기 위해 요구되는 노력을 감소시키는데 이용될 수도 있다.Sensory cell regions containing neurons to be affected by bias signals may be found at different depths in the human body, allowing different signal transmission filtering characteristics to exist between certain sensory cells and the signal input device. In a preferred embodiment, the bias signal can be combined with other signal types to overcome this problem. For example, a chirped signal may be formed by overlaying a noise signal with a swept frequency signal that regularly sweeps through the signal frequency range. This combined signal may be tailored to allow amplification of the frequency range normally attenuated by the transmission in the body. Thus, the signal compensates for the expected attenuation caused before it reaches the subject sensory cell at the skin-surface level. This technique may also be used to reduce the effort required to determine a valid signal since it may cover all the required frequency ranges.

본 발명의 또다른 방법은, 전술한 바와 같이 피실험자가 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안에, 외부적으로 생성된 바이어스 신호를 감각 세포 영역에 적용함으로써 다양한 신경생리학적 기능을 강화하는 것을 포함한다. 본 발명의 이 방법에 의해 강화된 신경생리학적 기능은, 예를 들어 사지 위치 감각 강화, 성장 호르몬의 방출 증가, 강화된 말초 신경-가소성 변화 및 피질을 포함하는 강화된 중추 신경-가소성 변화를 포함한다.Another method of the invention involves enhancing various neurophysiological functions by applying an externally generated bias signal to the sensory cell region while the subject is performing pre-defined physical activity as described above. do. Neurophysiological functions enhanced by this method of the invention include, for example, enhanced limb position sensory, increased release of growth hormone, enhanced peripheral neuro-plastic changes, and enhanced central neuro-plastic changes including the cortex. do.

대부분의 물리적 트레이닝 양생법은, 그 중에서도 특히, 운동 학습, 즉 새로운 운동 기능의 획득 또는 손상 또는 질병으로 인해 손실된 운동 기능의 회복을 유도하기 위해 착수된다. 피실험자가 특정 물리적 활동을 수행하는 동안, 전술한 감각운동 성능 강화를 달성하기 위해, 바이어스 신호는 특정 물리적 활동에 관련된 감각 세포로 적용되어, 이러한 세포가 활동으로부터 기인하는 외부의 자극에 의해 트리거되는 역치를 낮추게 된다. 감각 세포를 보다 응답성으로 만듦으로써, 소정의 양의 외부의 자극에 대해 생성된 활동 전위의 수는 증가되고, 그에 따라 활동으로부터 기인하는 운동 학습의 속도 및/또는 품질이 개선된다.Most physical training regimens are undertaken, inter alia, to induce motor learning, ie the recovery of motor function lost due to the acquisition or impairment of a new motor function or disease. While the subject performs a particular physical activity, in order to achieve the aforementioned sensory motor performance enhancement, a bias signal is applied to the sensory cells involved in the specific physical activity, such that the threshold is triggered by an external stimulus resulting from the activity. Will be lowered. By making the sensory cells more responsive, the number of action potentials generated for a given amount of external stimuli is increased, thereby improving the speed and / or quality of motor learning resulting from the activity.

사지의 공동 작용할 수 있는 운동은, 예를 들어 뇌로부터의 하향 결단 신호, 근육 수축, 사지 운동 사이의 정밀한 상호 작용 및 주위 환경과의 상호 작용을 필요로 한다. 이 엄격한 제어는, 부분적으로는 운동에 관련된 사지로부터의 기계적 속성의 감각 피드백에 의지한다. 체성 감각의 정보(예를 들어, 발바닥으로부터의 촉각 정보 및 무릎 관절로부터의 자기 자극에 감응하는 정보)는 정상적인 걸음걸이, 및 도약 및 착지와 같은 보다 활기찬 활동 양쪽 모두에 대해 명백히 중요하다. 본 발명의 방법은 사지의 운동 중에 사지 위치 감각에 관련된 물리적 자극의 수용기로부터의 공동 작용할 수 있는 감각 정보를 밀어 올리는데(boost) 효과적이다. 운동 중에 이러한 부가된 정보 내용은 개선된 감각운동 제어를 위한 수단을 제공한다. 이러한 개선으로 인해, 강화된 균형, 교정된 걸음걸이 패턴 및 예를 들어 관절의 과잉-신장(hyperextension)을 피함으로써 상해가 방지된다.Cooperative movement of the limbs requires, for example, downward determination signals from the brain, muscle contraction, precise interactions between limb movements, and interactions with the surrounding environment. This tight control relies in part on sensory feedback of the mechanical properties from the extremities involved in the movement. Somatosensory information (eg, tactile information from the sole of the foot and information responsive to magnetic stimulation from the knee joint) is clearly important for both normal gait and more energetic activities such as jumping and landing. The method of the present invention is effective to boost the cooperative sensory information from the receptor of the physical stimulus related to the limb position sensory during the movement of the limb. This added information content during exercise provides a means for improved sensorimotor control. This improvement prevents injuries by avoiding enhanced balance, corrected gait patterns and hyperextension, for example, of joints.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이어스 신호는 트레이닝 양생법 중에 피실험자에서의 관절의 안정성에 관여하는 복수의 구조로 제공되어, 그에 따라 피실험자의 안정성을 강화하기 위해 관절 감각 및 피드백을 촉진한다. 예를 들어, 적어도 하나의 입력 장치(예를 들어, 전극)는, 인대, 관절 캡슐, 또는 연골 내의 또는 근처의 감각 세포가 자극되도록 관절 영역에 또는 관절 영역 근처에 배치될 수 있다. 바이어스 신호는 그 구조와 관련된 감각 세포의 지각 역치보다 아래의 또한 피부 고통 역치보다 아래의 레벨로 제공된다.In one embodiment of the present invention, the bias signal is provided in a plurality of structures that participate in the stability of the joint in the subject during training curing, thereby promoting joint sensation and feedback to enhance the subject's stability. For example, at least one input device (eg, an electrode) may be disposed in or near the joint region to stimulate sensory cells in or near the ligament, joint capsule, or cartilage. The bias signal is provided at a level below the perceptual threshold of sensory cells associated with the structure and below the skin pain threshold.

또다른 바람직한 실시예에 있어서, 바이어스 신호는 관절 안정성을 유지하고, 이들 구조에 포함된 감각 세포의 성능이 강화되도록 관절의 대향측 상에 있는 적어도 2개의 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 바이어스 신호는, 관절에 또는 그 근처에 제공되고, 또한 이들 근육의 활동이 관절의 상대적인 굴곡 작용(flextion) 및 신장(extension)을 결정하는 관절의 대향측 상의 적어도 2개의 상이한 길항근(antagonist muscles)에 제공된다.In another preferred embodiment, the bias signal may be provided in at least two structures on opposite sides of the joint to maintain joint stability and enhance the performance of the sensory cells included in these structures. Preferably, the bias signal is provided at or near the joint, and at least two different antagonists on opposite sides of the joint, whose activity determines the relative flexion and extension of the joint ( antagonist muscles).

바이어스 신호는 동시에 각 구조로 제공될 수 있거나, 또는 그것은 각 구조에서 산발적으로 발생할 수 있다. 바람직하게는, 바이어스 신호는 각 구조로 반복적으로 제공된다(예를 들어, 바이어스 신호는 바이어스 신호가 동시에 각 구조로 제공되도록 반복되거나, 또는 바이어스 신호는 바이어스 신호가 각 구조로 복수 번 산발적으로 제공되도록 반복된다).The bias signal may be provided to each structure at the same time, or it may occur sporadically in each structure. Preferably, the bias signal is repeatedly provided in each structure (eg, the bias signal is repeated so that the bias signal is provided in each structure at the same time, or the bias signal is provided so that the bias signal is sporadically provided in each structure a plurality of times. Is repeated).

특정 바이어스 신호 범위는 본 발명에 따라 사용되는 특정 유형의 바이어스 신호에 적용 가능하다. 예를 들어, 전기적 신호는 약 1㎂/in2 내지 약 1,000㎂in2의 전류 밀도 범위 내에서, 또한 약 0㎐ 내지 약 10,000㎐의 주파수 범위 내에서 피실험자(recipient)의 피부 표면으로 적용되는 것이 바람직하다. 기계적 신호는 약 1㎛ 내지 약 10㎜의 범위 내의 피부 표면에서의 변위 및 약 0㎐ 내지 약 1,000㎐ 범위 내의 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 기계적 신호는 원격 송신기로부터 원격으로 발생된 파형 신호를 수신하여, 이들 신호를 기계적 신호로 변환하는 기계적 액추에이터를 피부 표면상에 제공함으로써 원격으로 제어될 수 있다. 무선 시스템에 있어서, 전기적 신호는 또한 원격 송신기로부터 피실험자에게 전기적 신호를 적용하는 전극으로 송신될 수 있다. 모든 바이어스 신호는 복잡한 보강하는(constructive) 또한/또는 파괴적인(destructive) 패턴을 고려하도록 하는 것이 바람직하다.Specific bias signal ranges are applicable to certain types of bias signals used in accordance with the present invention. For example, to electrical signals within the current density range of about 1㎂ / in 2 to about 1,000㎂in 2, also it is applied in the frequency range from about to about 0㎐ 10,000㎐ the skin surface of the subject (recipient) desirable. The mechanical signal preferably has a displacement at the skin surface in the range of about 1 μm to about 10 mm and a frequency in the range of about 0 Hz to about 1,000 Hz. The mechanical signal can be remotely controlled by receiving a waveform signal generated remotely from a remote transmitter and providing a mechanical actuator on the skin surface that converts these signals into a mechanical signal. In a wireless system, the electrical signal may also be transmitted from a remote transmitter to an electrode that applies the electrical signal to the subject. It is desirable for all bias signals to take into account complex constructive and / or destructive patterns.

또다른 예시로서, 자연-발생하는 성장 호르몬이 인간의 뇌하수체 선(腺)에 의해 방출된다. 이들 호르몬은 활동에서의 변화에 응답하여 근육 및 뼈의 구조를 변화시키는 신체 시스템의 일부이다. 예를 들어, 운동에 응답하여 근육 부피에서의 증가는 신체에서의 순환하는 성장 호르몬의 증가된 양에 의해 부분적으로 야기된다. 최근 조사에서는, 말초로부터의 구심성 신호(보다 상세하게는, 근육으로부터 발생하는 것)가 뇌하수체로부터의 특정 유형의 성장 호르몬의 방출을 자극한다고 입증하였다(McCall 등, 2000). 본 발명에 따르면, 감각 피드백 뉴런은 물리적 트레이닝 양생법 중에 감각 세포 역치를 낮추기 위해 바이어스 신호를 적용함으로써 더 활성화된다. 그 결과, 말초로부터의 구심성 트래픽이 증가되고, 이는 뇌에서의 신경-가소성 변화를 야기한다. 예를 들어, 활동에 응답하여 성장 호르몬의 방출을 돋우는 근방추로부터의 감각 정보가 개선된다. 이는, 특히 외상 또는 연장된 비활동 주기의 후에 본래의 근육 부피 및 뼈를 회복시키기 위해 일하는 개인(예를 들어, 체력 트레이너)에게 이롭다. 몇몇 경우에 있어서, 성장 호르몬 방출의 증가는 성장 호르몬 복위 치료에 대한 필요성 및 성장 호르몬 보충에 대한 필요성을 제거하기에 충분할 수도 있다.As another example, naturally-occurring growth hormone is released by the human pituitary gland. These hormones are part of the body systems that change the structure of muscles and bones in response to changes in activity. For example, an increase in muscle volume in response to exercise is caused in part by increased amounts of circulating growth hormone in the body. Recent investigations have demonstrated that afferent signals from the periphery (more specifically, those originating from muscles) stimulate the release of certain types of growth hormones from the pituitary gland (McCall et al., 2000). According to the present invention, sensory feedback neurons are further activated by applying bias signals to lower sensory cell thresholds during physical training regimens. As a result, afferent traffic from the periphery is increased, which causes neuro-plastic changes in the brain. For example, sensory information from the root canal improves the release of growth hormone in response to activity. This is particularly beneficial for individuals (eg, fitness trainers) who work to restore original muscle volume and bone after trauma or extended inactivity cycles. In some cases, an increase in growth hormone release may be sufficient to eliminate the need for growth hormone abdominal therapy and the need for growth hormone supplementation.

말초에서의 감각운동 경로의 상호 접속 및 효율은 새로운 운동 기능의 획득의 명시(manifestation)이다. 즉, 트레이닝 및 실행의 중요한 결과는 이들 새로운 경로의 생성이다. 실제로, 심지어 체력에서의 증가는, 특히 체력 연습 양생법에 있어서 근육량에서의 증가만큼의 신경학적 변화에 의한 것이다. 최근 조사에서는, 구심성 활동이 새로운 시냅스의 생성("synaptogenesis")을 자극한다고 하였는데, 이는 말초 신경-가소성의 신경병리학적 프로세스의 기초를 이루는 것 중 하나이다(Wong 등, 2000). 본 발명의 방법에 따라 바이어스 신호를 입력 영역에 적용하는 것은 말초에서의 말초 드라이브 신경-가소성 변화로부터 정보-과잉 감각 트래픽을 증가시킨다. 체력 트레이닝의 공통의 지각은 그것이 단지 강건을 수반한다는 것과, 신경학이 고려사항이 아니라는 것이다. 실제로, 신경학적 인자는 근력의 발달 및 유지에 집중적이다. 체력 트레이닝 양생법의 초기 단계에 있어서, 근육량은 현저하게 증가되지는 않지만, 체력은 신경근 학습 프로세스의 결과로서 현저하게 증가한다. 본 발명의 방법에 따라 바이어스 신호를 입력 영역에 적용시킴으로써, 이 프로세스를 완료하기 위한 시간은 체력 트레이닝의 이 단계 중에 관련된 감각 세포에 대한 역치를 낮춤으로써 현저히 감소된다. 그 결과, 말초로부터의 정보 트래픽은, 그 중에서도 특히, 근육량이 형성되는 속도를 증가시키는 말초에 있어서의 신경-가소성 변화를 달성한다.The interconnection and efficiency of the sensory motor pathways in the periphery is the manifestation of the acquisition of new motor skills. In other words, an important result of training and execution is the creation of these new paths. Indeed, even the increase in physical strength is due to neurological changes as much as the increase in muscle mass, especially in the strength training regimen. Recent investigations suggest that afferent activity stimulates the production of new synapses ("synaptogenesis"), which is one of the foundations of peripheral neuro-plastic neuropathological processes (Wong et al., 2000). Applying the bias signal to the input region in accordance with the method of the present invention increases information-excess sensory traffic from peripheral drive neuronal-plastic changes in the peripheral. The common perception of fitness training is that it only involves robustness and that neurology is not a consideration. Indeed, neurological factors are focused on the development and maintenance of muscle strength. In the early stages of the fitness training regimen, muscle mass is not significantly increased, but physical strength is significantly increased as a result of the neuromuscular learning process. By applying a bias signal to the input region in accordance with the method of the present invention, the time to complete this process is significantly reduced by lowering the threshold for the sensory cells involved during this stage of fitness training. As a result, information traffic from the periphery achieves neuro-plastic changes in the periphery, among others, increasing the rate at which muscle mass is formed.

본 발명에 따라 수행된 체력 트레이닝은 또한 팔 또는 다리와 같은 인간 외지(外肢)에서의 크로스오버 체력 변화를 강화하는데 있어 효과적이다. 체력 트레이닝 조사에서는, 단지 하나의 외지가 체력 트레이닝 양생법을 겪을 때, 트레이닝되지 않은 외지의 힘도 어느 정도로 증가된다고 하였다. 따라서, 하나의 외지가 깁스(cast) 또는 버팀대(brace)에 의해 고정되면, 고정되지 않은 외지의 체력은 본 발명의 방법을 이용함으로써 강화되어, 대향 외지에 대한 체력 트레이닝 양생법 중에 대향 외지에서의 감각 세포 역치를 낮추게 된다.The fitness training performed in accordance with the present invention is also effective in enhancing crossover fitness changes in human outboards such as arms or legs. The fitness training survey found that when only one ear had undergone the training, the strength of the untrained one also increased to some extent. Thus, if one outer ear is fixed by a cast or brace, the physical strength of the unfixed outer body is strengthened by using the method of the present invention, so that the sensory at the opposite outer surface during the fitness training curing method for the opposite outer body Lowers the cell threshold.

다수의 운동 트레이닝 프로그램은 무게가 빠르게 좌우로 전달될 때 요구되는 균형의 개선을 지향한다. 균형 강화 트레이닝 양생법은, 강화된 균형을 야기하는 운동 학습을 촉진하기 위한 연장된 반복성의 좌우운동을 포함한다. 역시, 이 좌우 트레이닝 양생법과 결합하여, 본 발명은, 보다 신속히 강화된 균형을 달성하기 위한 트레이닝 중에 영향을 받는 감각 세포 역치를 낮추는 것을 수반한다.Many athletic training programs seek to improve the balance required when weight is quickly transferred from side to side. Balance reinforcement training regimens include extended repetitive left and right movements to facilitate motor learning resulting in enhanced balance. Again, in combination with this left-right training regimen, the present invention involves lowering the sensory cell thresholds that are affected during training to achieve a more quickly enhanced balance.

더욱이, 새로운 운동 기능의 정상 획득 및 스트로크와 같은 손상에 따른 운동 기능을 회복하는 프로세스 모두는 전체 감각 및 운동 코티스(cortices)를 통하여 새로운 접속의 생성 및 제거에 좌우된다. 최근 조사에서는, 말초로부터의 감각 활동이 뇌에서의 이들 유익한 신경-가소성 변화의 근원적인 드라이버의 하나라고 입증하였다(McKay 등, 2002). 본 발명의 방법에 따라 입력 영역에 바이어스 신호를 적용하는 것은 또한 구심성 트래픽을 증가시키고, 그에 따라 운동 기능의 개선을 가속화하게 된다.Moreover, both the process of restoring motor function following damage such as stroke and normal acquisition of new motor function depends on the creation and removal of new connections through overall sensory and motor cortices. Recent investigations have demonstrated that sensory activity from the periphery is one of the underlying drivers of these beneficial neuro-plastic changes in the brain (McKay et al., 2002). Applying a bias signal to the input region in accordance with the method of the present invention also increases centripetal traffic, thus accelerating the improvement of motor function.

도5a-도5b는, 물리적 트레이닝 양생법 중에 적용된 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 입력 신호를 적용하기 위한 일 바람직한 시스템을 예시한다. 그 시스템은, 사용자의 허리로부터 양쪽 다리 아래로 연장하는 하지 의복(500)을 포함한다. 벨트(502)는 의복을 허리에 고정하는 한편, 사용자의 발 바로 아래로 연장하는 발 스트랩(504)은 하부 신체 운동 중에 신체에 대하여 의복을 편안하게 유지한다. 발 스트랩은 네오프렌 또는 여타의 공지의 탄성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 의복(500)은 의복(500)의 허리 부분 둘레를 둘러싸도록 위치 결정된 복수의 벨트 스트랩(506)을 포함하는 것이 바람직하다. 스트랩(506)의 느슨한 끝단은 벨트(502)를 끼추고, 효과적으로 허리 레벨에서의 벨트(502)를 안전하게 유지하는 벨트-루프를 형성하기 위해 벨크로 또는 여타의 공지된 고정 수단을 통해 의복(500)에 부착된다.5A-5B illustrate one preferred system for applying an input signal in accordance with the method of the present invention, as applied during physical training regimens. The system includes a lower garment 500 that extends below both legs from the waist of the user. Belt 502 secures the garment to the waist, while foot strap 504 extending just below the user's foot keeps the garment comfortable against the body during lower body movement. The foot strap is preferably made of neoprene or other known elastic material. Garment 500 preferably includes a plurality of belt straps 506 positioned to surround a waist portion of garment 500. The loose end of the strap 506 fits the belt 502 and the garment 500 via Velcro or other known fastening means to form a belt-loop that effectively holds the belt 502 securely at the waist level. Is attached to.

의복(500)은 무릎에서 또한 무릎보다 아래에서 입력 신호의 적용을 위한 것이다. 결과적으로, 의복의 다리는 입력 장치(510)가 무릎, 종아리 및/또는 하부 다리 근육에 대하여 선택된 위치에 위치결정되도록 하면서, 또한 의복(500)에 대해 제자리에 유지되도록 하는 클로저(508)를 갖는다. 외부 캡(511)은 의복을 통해, 또한 입력 장치(510) 상에 클립으로 고정되어, 입력 장치(510)을 제자리에 안전하게 유지하게 된다. 따라서, 신호 입력 장치(510)는 다양한 적용에 필요한 대로 또한 피실험자의 인체를 수용하기 위해 의복 상의 실질적으로 소정의 위치에 배치될 수 있다. 사용자에게 의복을 맞추기 위해, 입력 장치(510)는 먼저 특정 근육, 관절 등에 대하여 사용자의 피부 상에 배치된다. 그런 다음, 의복(500)은 입력 장치(510)에 주의하여 착용되고, 외부 캡(511)은 입력 장치(510)를 제자리에 유지하기 위해 의복(500)을 통하여 클립으로 고정된다. 의복(500)은, 의복이 피실험자에게 맞춰질 수 있도록 하기 위해, 또한 운동 양생법에 관련되는 연장된 운동 중에 입력 장치(510)의 변위를 방지하도록 피실험자의 피부에 대하여 안전하게 입력 장치를 유지할 수 있도록 하기 위해, 네오프렌 또는 소정의 공지된 신장 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.Garment 500 is for application of an input signal at the knee and below the knee. As a result, the leg of the garment has a closure 508 that allows the input device 510 to be positioned in a selected position with respect to the knee, calf and / or lower leg muscles, while also keeping it in place with respect to the garment 500. . The outer cap 511 is secured via a garment and with a clip on the input device 510 to hold the input device 510 securely in place. Accordingly, the signal input device 510 may be disposed at a substantially predetermined position on the garment as necessary for various applications and to accommodate the human body of the test subject. In order to tailor the garment to the user, the input device 510 is first placed on the user's skin for a particular muscle, joint, or the like. The garment 500 is then carefully worn on the input device 510 and the outer cap 511 is clipped through the garment 500 to hold the input device 510 in place. The garment 500 is adapted to maintain the input device securely with respect to the subject's skin to allow the garment to be tailored to the subject and to prevent displacement of the input device 510 during extended exercise related to exercise curing. It is preferably made of neoprene or any known stretchable material.

케이블(512)은 입력 장치(510)를 신호 발생기(514)로 전기적으로 접속시킨다. 신호 발생기(514)는 전극의 위치에서의 변화가 입력 장치(510)의 영역 내부에서 조정될 수 있도록 의복의 내부 표면상의 입력 장치(510)로 전력을 제공한다. 케이블(512)은 신체 운동을 방해하는 느슨한 케이블이 없도록 의복(500)에 고정되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 신호 발생기(514)로부터 연장하는 케이블(512)은 의복(500)의 측면 포켓(516) 내부에 고정된다. 케이블(512)은 포켓(516)을 통하여 의복(500)의 다리 부분을 따라 하향 연장하는 도관(520) 내로 연장한다. 도관(520)은 무릎 레벨에서 다수의 도관으로 분기하여, 하부 다리 상의 다양한 위치에 또는 하부 다리에 대해 위치 결정된 입력 장치(510)를 수용한다. 입력 장치(510)는 케이블(512)의 길이를 따라 소정의 위치에서 부착될 수 있다. 플라스틱 또는 유사한 재료로 이루어지는 케이블 가이드(522)는 포켓(516)으로 도관의 개구부를 유지하기 위해 도관(520)을 둘러싼다. 케이블 가이드(522)에 의해 유지되는 도관 개구부는 케이블(512)로 하여금 매우 용이하게 도관(520)의 길이 내외로 피딩되는 것을 허용한다.Cable 512 electrically connects input device 510 to signal generator 514. The signal generator 514 provides power to the input device 510 on the inner surface of the garment such that a change in the position of the electrode can be adjusted within the area of the input device 510. The cable 512 is preferably secured to the garment 500 so that there are no loose cables that interfere with body movement. In a preferred embodiment, the cable 512 extending from the signal generator 514 is secured inside the side pocket 516 of the garment 500. Cable 512 extends through pocket 516 into conduit 520 extending downward along the leg portion of garment 500. Conduit 520 branches to multiple conduits at the knee level to receive input devices 510 positioned at or relative to the lower leg on the lower leg. The input device 510 may be attached at a predetermined position along the length of the cable 512. A cable guide 522 made of plastic or similar material surrounds the conduit 520 to hold the opening of the conduit with the pocket 516. The conduit opening held by the cable guide 522 allows the cable 512 to be fed into and out of the length of the conduit 520 very easily.

케이블(512)은 컨트롤러(514)가 벨트(502)의 측면으로부터 벨트(502)의 후면으로 슬라이드하는 것을 허용하기에 충분한 것이 바람직하다. 따라서, 신호 발생기(514)는 벨트(502)를 따라 다양한 위치에서 재위치결정될 수 있어, 특정 훈련에 의해 요구되는 운동을 금지하지 않도록 하게 된다. 신호 발생기(514)는 또한 여타의 위치에서 착용될 수 있거나 또는 핸드헬드 가능하다. 일반적으로, 신호 발생기(514)의 배치는 안정화될 관절의 위치, 피실험자의 자세 및/또는 피실험자에 이한 운동의 용이함에 기반하여 결정된다. 케이블(512)을 제거하기 위해, 신호 발생기(514)는, 신호 발생기(514) 및/또는 입력 장치(510)로 신호를 송신하도록 동작하는 1개 또는 그 이상의 무선 송신기를 포함할 수도 있다.The cable 512 is preferably sufficient to allow the controller 514 to slide from the side of the belt 502 to the back of the belt 502. Thus, the signal generator 514 can be repositioned at various locations along the belt 502 so as not to prohibit the movement required by a particular training. Signal generator 514 may also be worn in other locations or handheld. In general, the placement of the signal generator 514 is determined based on the position of the joint to be stabilized, the pose of the subject and / or the ease of movement by the subject. To remove the cable 512, the signal generator 514 may include one or more wireless transmitters that operate to transmit signals to the signal generator 514 and / or the input device 510.

도6에 도시된 바와 같이, 신호 발생기(514)는 신호 프로세서(404), 컨트롤러(410), 제어 다이얼(606), 디스플레이(608), 시험 버튼(610) 및 적외선 포트(612)를 포함한다. 디스플레이(608)는 사용자에 대해 관련되고, 또한 전류 자극 프로그램, 잔여 배터리 수명, 자극 레벨, 활성 채널, 에러 등과 같은 임상학적 그래픽 정보를 표시한다. 적외선 포트(612)(또는 무선 또는 유선 등)는 맞춤 자극 패턴 및 파형의 다운로딩을 허용하는 컴퓨터 스테이션으로의 링크를 제공한다. 시험 버튼(610)은 적절한 컨트롤러 기능의 확인을 가능케 한다. 제어 다이얼(606)은 대상 감각 세포의 역치 레벨보다 아래에 또한 피하 역치 레벨보다 아래에 신호를 유지하기 위해 신호 입력 장치(510)로 제공된 노이즈 신호의 진폭을 변화시키도록 동작한다. 각 신호 입력 장치(510)에서의 전기적 전류 밀도는 전극의 크기 및 전류 진폭에 의해 결정된다. 전류 밀도는 허용 가능한 범위 내에서 유지되어야만 한다. 전기적 자극의 경우에, 채널은 서로로부터 전기적으로 분리될 수도 있고, 또는 공통 접지를 공유할 수도 있다.As shown in FIG. 6, signal generator 514 includes signal processor 404, controller 410, control dial 606, display 608, test button 610, and infrared port 612. . Display 608 is relevant for the user and also displays clinical graphical information such as current stimulation program, remaining battery life, stimulus level, active channel, error, and the like. Infrared port 612 (or wireless or wired, etc.) provides a link to a computer station that allows downloading of custom stimulation patterns and waveforms. The test button 610 allows the identification of proper controller function. The control dial 606 is operative to change the amplitude of the noise signal provided to the signal input device 510 to maintain the signal below the threshold level of the subject sensory cell and below the subcutaneous threshold level. The electrical current density in each signal input device 510 is determined by the size of the electrode and the current amplitude. The current density must be kept within an acceptable range. In the case of electrical stimulation, the channels may be electrically isolated from each other, or may share a common ground.

입력 장치(510)는 피부를 통하여 관절 정위(定位)와 관련된 구조로 입력 신호를 적용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 의복에서의 입력 장치(510)는 표면 전극, 근육 스티뮬레이터, 힘줄 스티뮬레이터 및 자계 스티뮬레이터, 진동성 스티뮬레이터(예를 들어, 소형의 전자기 회전 모터 또는 평면형 모터(즉, 팬케이크형 모터)), 압전 액추에이터, 페로플루이드 자기 액추에이터, 또는 전기-유동학적(electroheologic) 액추에이터, 또는 여타의 공지된 신호 입력 장치일 수 있다. 신호 입력 장치는 원하는 구조에 자극을 집중하도록 적절한 치수로 만들어지고, 배치된다. 예를 들어, 무릎 전극 또는 액추에이터는 운동을 방해하거나 금지하도록 또한 관련 감각 세포로 자극을 한정(겨냥)하기 위한 것과 같은 크기로 만들어진다. 신호 발생기(514)는 신호의 세기 및 타이밍을 변화시키도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 1개 이상의 입력 장치(510)가 사용될 때, 신호의 위치 및 극성은 변화될 수 있다. 유사하게, 자극이 각 입력 장치(510)에서 동시에 발생할 수 있거나 또는 자극은 각 입력 장치(510)의 사이에서 산발적으로 발생할 수 있다. 자극의 전력 및 주파수가 또한 제어될 수 있다. 신호는 관절의 안정성에서 역할을 하는 다양한 구조와 관련된 감각 세포의 지각 역치보다 아래의 레벨에 있다. 따라서, 신호는 이들 구조에서 감각 세포를 트리거하는데 요구되는 레벨보다 아래에 있다.The input device 510 may apply an input signal to a structure related to joint position through the skin. As noted above, the input device 510 in a garment may be a surface electrode, muscle stimulator, tendon stimulator and magnetic field stimulator, vibratory stimulator (e.g., a small electromagnetic rotating motor or a planar motor). (Ie, pancake type motor)), piezoelectric actuators, ferrofluid magnetic actuators, or electroheologic actuators, or other known signal input devices. The signal input device is constructed and arranged in appropriate dimensions to focus the stimulus on the desired structure. For example, knee electrodes or actuators are made the same size to impede or inhibit movement and to limit (target) the stimulus to related sensory cells. Signal generator 514 may be programmed to vary the strength and timing of the signal. For example, when one or more input devices 510 are used, the position and polarity of the signal may change. Similarly, stimulation may occur simultaneously at each input device 510 or stimulation may occur sporadically between each input device 510. The power and frequency of the stimulus can also be controlled. The signal is at a level below the sensory cell's perceptual threshold associated with various structures that play a role in joint stability. Thus, the signal is below the level required to trigger sensory cells in these structures.

또한, 신호 발생기(514)에 의해 공급된 신호의 레벨은 관절 안정성에 직접적으로 관련되지 않은 구조에 위치된 여타의 세포를 자극하기에 충분할 수도 있다. 예를 들어, 피부 내부의 감각 세포는 피부 상에 배치된 입력 장치(510)를 통하여 공급되는 신호를 지각할 수도 있지만, 그 레벨은 여전히 무릎 관절의 안정성과 관련된, 예를 들어 피부 아래의 슬건(hamstring)과 같은 구조의 감각 세포를 자극하기 위해 요구되는 역치보다 아래이다. 이러한 낮은 레벨의 신호는 미국특허 제5,782,873호(Collins 등)에 개시되어 있다.In addition, the level of signal supplied by signal generator 514 may be sufficient to stimulate other cells located in structures that are not directly related to joint stability. For example, sensory cells inside the skin may perceive a signal supplied through an input device 510 disposed on the skin, but the level is still associated with the stability of the knee joint, e.g. hamstring) is below the threshold required to stimulate sensory cells of such structures. Such low level signals are disclosed in US Pat. No. 5,782,873 (Collins et al.).

또다른 바람직한 실시예에 있어서, 도7에 도시된 바와 같이, 피실험자의 피부와 접촉하여 신호 입력 장치(510)를 배치시키기 위한 구조(700)가 제공된다. 복수의 암(704)이, 구조(700)가 적절하게 착용될 때 관련 관절의 대향 측 상에 위치 결정된 중앙 허브(708)로부터 연장한다. 중앙 허브(708)의 바로 가까이에 인접한 암(704)의 일부분은 확장 가능한 재료(예를 들어, 고무)로 이루어진다. 암(704)은 내향 각도로 안으로 바이어스되어, 구조(700)가 사지 상에 위치 결정될 때 다리에 안전하게 붙여지는 것이 바람직하다. 암(704)은 또한 구조(700)가 사지 상에 적절하게 위치결정될 때 본 발명의 방법에 따라 바이어스 신호가 적용될 다리의 이들 영역 상에 입력 장치(510)가 위치결정되도록 위치결정된 복수의 입력 장치(510)를 포함한다.In another preferred embodiment, as shown in FIG. 7, a structure 700 is provided for placing the signal input device 510 in contact with the subject's skin. The plurality of arms 704 extend from the central hub 708 positioned on the opposite side of the associated joint when the structure 700 is properly worn. A portion of the arm 704 immediately adjacent the central hub 708 is made of expandable material (eg, rubber). Arm 704 is preferably biased inward at an inward angle such that the structure 700 is securely attached to the leg when positioned on the limb. Arm 704 also includes a plurality of input devices positioned such that input device 510 is positioned on these areas of the leg to which the bias signal is to be applied in accordance with the method of the present invention when structure 700 is properly positioned on the limb. 510.

적어도 하나의 암(704)은 각 입력 장치(510)와 전기적으로 유선 연결된 케이블 방출구(706)를 포함한다. 방출구(706)는 케이블(512)의 타측 끝단이 신호 발생기(514)에 접속될 때 신호 발생기(514)와 입력 장치(510) 사이에 전기적 접속이 확립되도록 케이블(512)의 전기적 커넥터(702)를 수용한다. 케이블(512)은 사용 중에 방출구(706) 또는 신호 발생기(514)로부터 케이블(512)이 이탈되는 가능성을 줄이기 위해 스트레인 저항성이 있고 또한 신장 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.At least one arm 704 includes a cable outlet 706 electrically wired to each input device 510. The outlet 706 is an electrical connector 702 of the cable 512 such that an electrical connection is established between the signal generator 514 and the input device 510 when the other end of the cable 512 is connected to the signal generator 514. Accept. The cable 512 is preferably made of a strain resistant and extensible material to reduce the likelihood that the cable 512 will escape from the outlet 706 or signal generator 514 during use.

본 발명의 또다른 양태에 있어서, 무릎 관절 상에, 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 복수의 입력 장치(510) 및 바람직하게는 그 안으로 통합되거나 그 상에 위치 결정된 신호 발생기(514)를 갖는 관절 커버 구조(800)가 제공된다. 입력 장치(510)는 본 발명의 방법에 따라 바이어스 신호가 적용될 관절 및 근육의 적절한 결합을 보증하도록 위치 결정된다. 관절 구조(800)는 벨크로 또는 여타의 공지된 고정 수단에 의해 관절 주위를 감싸고, 그 자체 상에 고정하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 관절 구조(800)는 관절 상으로 또한 관절에서 벗어나 슬라이드되도록 구성될 수 있다. 관절 구조(800)는, 구조의 적어도 일부분이 관절의 굴곡 작용 및 신장 중에 입력 장치(510)로 하여금 제자리에 잔존하도록 허용하는 플렉서블 재료로 이루어지는 한, 직물로 이루어지는 것이 바람직하지만, 플라스틱, 고무 또는 여타의 재료로도 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 구조(800)의 융기된 부분(802)은 관절을 도움이 되도록 보강할 수 있는 보다 두꺼운 재료로 이루어진다. 구조(800)의 보다 얇은 부분(804)은 입력 장치(510)를 변위시키지 않고도 관절의 휨(bending)을 허용하기 위해 관절 위쪽에 위치 결정된다.In another aspect of the invention, a plurality of input devices 510 and a signal generator 514 preferably integrated into or positioned thereon, as shown in FIGS. 8A and 8B, on the knee joint. A joint cover structure 800 is provided. The input device 510 is positioned to ensure proper coupling of the joints and muscles to which the bias signal is to be applied in accordance with the method of the present invention. Articulation structure 800 is preferably wrapped around the joint by Velcro or other known fastening means and secured on itself. Alternatively, articulation structure 800 may be configured to slide onto and away from the articulation. The articulation structure 800 is preferably made of fabric, as long as at least a portion of the structure is made of a flexible material that allows the input device 510 to remain in place during flexion and stretching of the joint, but is preferably made of plastic, rubber or other It may be made of a material. As shown, the raised portion 802 of the structure 800 is made of thicker material that can reinforce the joint. The thinner portion 804 of the structure 800 is positioned above the joint to allow bending of the joint without displacing the input device 510.

본 발명의 또다른 양태에 있어서, 도9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 치료를 받는 피실험자에 대한 신호 입력 장치(510)(예를 들어, 피부 표면 전극)의 위치 또는 그 사이의 거리를 맞춤화하기 위한 수단을 제공하는 전극 애플리케이터(900)가 제공된다. 도전성 고무와 같은 플렉서블, 전기적으로 도전성 층(902)의 영역은 와이어(908)와 신호 입력 장치(510) 사이에 전기적으로 도전성 수단을 제공한다. 구조의 외부 표면 상의 도전성 층(902)을 커버하고 둘러싸는 것은 비도전성 재료(904)이다. 이들 2개의 도전성 층(902) 및 비도전성 재료의 층(904)은 영구적으로 서로 부착되어 있다. 또한 그것 내측의 또는 피부 표면측 상의 도전성 층(902)을 커버하는 것은 도전성 층(902)에 분리 가능하게 부착된 비도전성 막(906)이다. 비도전성 막(906)을 제거함으로써, 도전성 층(902)의 안쪽 표면이 노출되어, 신호 입력 장치(510)로 하여금 도전성 층(902)에 부착되는 것을 허용한다. 비도전성 막(906)은 새김눈을 내거나(scored), 그렇지 않으면 전체 필름보다는 오히려 비도전성 막(906)의 일부분에 대해 제거되는 것을 허용하는 패턴으로 갈라진다. 이러한 방식으로, 도전성 층(902)의 대부분은 사용 중에 비도전성 막(906)에 의해 커버된 채 남아있다. 신호 입력 장치(510)는 도전성 층(902)과 피실험자의 피부 사이에 전기적 인터페이스를 제공하는 하이드로겔과 같은 얇고, 전기적으로 도전성 재료로 이루어진다.In another aspect of the invention, as shown in Figure 9, the location of or between the signal input device 510 (e.g., skin surface electrodes) for a subject being treated in accordance with the method of the present invention. An electrode applicator 900 is provided that provides a means for customizing the distance. The area of the flexible, electrically conductive layer 902, such as conductive rubber, provides an electrically conductive means between the wire 908 and the signal input device 510. It is the non-conductive material 904 that covers and surrounds the conductive layer 902 on the outer surface of the structure. These two conductive layers 902 and the layer 904 of non-conductive material are permanently attached to each other. Also covering the conductive layer 902 inside or on the skin surface side is a non-conductive film 906 detachably attached to the conductive layer 902. By removing the non-conductive film 906, the inner surface of the conductive layer 902 is exposed, allowing the signal input device 510 to attach to the conductive layer 902. The non-conductive film 906 is scored or otherwise broken into patterns that allow removal for a portion of the non-conductive film 906 rather than the entire film. In this manner, most of the conductive layer 902 remains covered by the non-conductive film 906 during use. The signal input device 510 is made of a thin, electrically conductive material such as a hydrogel that provides an electrical interface between the conductive layer 902 and the skin of the subject.

본 발명의 방법을 수행하기 위해 사용된 장치는 감각운동 성능(예를 들어, 운동 학습)의 개선, 또는 상해의 치료 및 상해의 영향으로부터의 회복시키기 위해 사용되는 공지의 장치에 대하여 고유하다. 이러한 공지된 유닛에 있어서, 전극은 보호대(brace) 또는 무릎 덮개(wrap) 상에 장착되고, 자유로운, 구속하지 않는 전기적 도전체를 포함하며, 이들 모두는 효과적인 물리적 트레이닝 양생법의 성능을 위해 요구되는 운동을 억제한다.The devices used to perform the methods of the present invention are unique to known devices used to improve sensorimotor performance (eg, motor learning), or to treat and recover from the effects of an injury. In this known unit, the electrode is mounted on a brace or knee wrap and comprises a free, non-constrained electrical conductor, all of which are required for the performance of an effective physical training regimen. Suppress

전술된 실시예가 팬츠, 관절 스태빌라이저(stabilizer) 및 보호대에 주의를 기울이는 한편, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "착용가능 장치"라는 용어는 원하는 위치에서 제자리에 입력 장치(510)를 유지할 수 있는 소정의 구조를 언급한다.While the above-described embodiment pays attention to pants, joint stabilizers and guards, the term "wearable device" as used herein refers to a predetermined position that can hold the input device 510 in place at the desired location. Reference structure.

본 명세서에서 설명된 실시예는 단지 예시적인 목적을 위해 하부 신체 착용가능 장치로서 나타내었다. 개인의 팔 및 몸통을 포함한 상부 신체에 대해 디자인된 신호 입력 장치를 제자리에 유지할 수 있는 유사한 실시예는 본 발명의 의도 및 범위 내에 있다. 상부 신체 착용가능 장치는, 입력 장치가 본 발명의 방법에 따라 상부 및 하부 신체 모두를 따라 동시에 위치 결정되고, 동작되는 것을 허용하기 위해 하부 신체 착용가능 장치와 결합될 수도 있다.The embodiments described herein have been shown as lower body wearable devices for illustrative purposes only. Similar embodiments that can hold in place a signal input device designed for the upper body, including the arm and torso of an individual, are within the intent and scope of the present invention. The upper body wearable device may be combined with the lower body wearable device to allow the input device to be positioned and operated simultaneously along both the upper and lower bodies in accordance with the method of the present invention.

본 발명이 상세하게 설명되었음에도 불구하고, 첨부된 청구항에 의해 한정된 바와 같은 의도된 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경, 대체 및 개조가 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.Although the invention has been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and alterations can be made therein without departing from the intended scope as defined by the appended claims.

Claims (48)

피실험자의 감각운동 성능을 강화하는 방법에 있어서,In the method of enhancing the sensory motor performance of the subject, 상기 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고, 강화될 상기 감각운동 성능에 관련된 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역에 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계Inputting at least one bias signal into at least one sensory cell region of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and is performing a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced step 를 포함하고,Including, 여기서, 상기 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계는 상기 감각 세포의 기능을 개선시키는Wherein inputting the at least one bias signal improves the function of the sensory cell. 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감각운동 성능은 개선된 관절 안정성인The sensorimotor performance is improved joint stability 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감각운동 성능은 개선된 걸음걸이인The sensory motor performance is an improved gait 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감각운동 성능은 개선된 균형인The sensorimotor performance is an improved balance 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감각운동 성능은 개선된 운동 학습인The sensory motor performance is improved motor learning 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감각운동 성능은 개선된 운동 기능인The sensory motor performance is an improved motor function 방법.Way. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 6, 상기 감각운동 성능은 개선된 신경-가소성(neuroplasticity)을 통하여 강화되는The sensorimotor performance is enhanced through improved neuroplasticity. 방법.Way. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 신경-가소성은 중추적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is the central neuro-plasticity 방법.Way. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 신경-가소성은 말초적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is peripheral neuro-plasticity 방법.Way. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 6, 상기 감각운동 성능은 증가된 성장 호르몬 방출을 통하여 강화되는The sensorimotor performance is enhanced through increased growth hormone release 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 신호는 상기 사전-정의된 물리적 활동과 동기하여 변조되는The bias signal is modulated in synchronization with the pre-defined physical activity. 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 신호는 상기 사전-정의된 물리적 활동 중에 상기 피실험자의 적어도 하나의 신체 체절로부터 측정된 물리적 변수에 응답하여 변조되는The bias signal is modulated in response to a physical variable measured from at least one body segment of the subject during the pre-defined physical activity. 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 신호는 약 1㎛ 내지 약 10㎜의 변위를 갖는 기계적 신호인The bias signal is a mechanical signal having a displacement of about 1 μm to about 10 mm 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 신호는 약 0㎐ 내지 약 1,000㎐의 범위 내의 하나 또는 그 이상의 주파수로 이루어진 기계적 신호인The bias signal is a mechanical signal consisting of one or more frequencies in the range of about 0 Hz to about 1,000 Hz. 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 신호는 약 1㎂/in2 내지 약 1,000㎂/in2의 범위 내의 전류 밀도를 갖는 전기적 신호인The bias signal is an electrical signal having a current density in the range of about 1㎂ / in 2 to about 1,000㎂ / in 2 방법.Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이어스 신호는 약 0㎐ 내지 약 10,000㎐의 범위 내의 하나 또는 그 이상의 주파수로 이루어진 전기적 신호인The bias signal is an electrical signal consisting of one or more frequencies in the range of about 0 Hz to about 10,000 Hz. 방법.Way. 피실험자의 감각운동 성능을 강화하는 방법에 있어서,In the method of enhancing the sensory motor performance of the subject, 상기 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고, 강화될 상기 감각운동 성능에 관련된 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역에 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계Inputting at least one bias signal into at least one sensory cell region of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and is performing a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced step 를 포함하고,Including, 여기서, 상기 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계는 상기 감각 세포의 기능을 개선시키고, 상기 하나 이상의 바이어스 신호는 감각운동 성능을 강화하기 위한 시스템에 의해 발생되어 입력되며, 상기 시스템은 적어도 하나의 신호 입력 장치가 재위치결정 가능하게 고정된 착용가능 장치 및 상기 적어도 하나의 신호 입력 장치와 통신적으로 결합되고 상기 바이어스 신호를 발생시키기 위한 신호 발생기를 포함하는Wherein the inputting of the at least one bias signal improves the function of the sensory cell and the at least one bias signal is generated and input by a system for enhancing sensory motor performance, wherein the system is at least one signal. An input device comprising a wearable device fixedly repositionable and a signal generator communicatively coupled with the at least one signal input device for generating the bias signal 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 감각운동 성능은 개선된 관절 안정성인The sensorimotor performance is improved joint stability 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 감각운동 성능은 개선된 걸음걸이인The sensory motor performance is an improved gait 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 감각운동 성능은 개선된 균형인The sensorimotor performance is an improved balance 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 감각운동 성능은 개선된 운동 학습인The sensory motor performance is improved motor learning 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 감각운동 성능은 개선된 운동 기능인The sensory motor performance is an improved motor function 방법.Way. 제18 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 18 to 22, 상기 감각운동 성능은 개선된 신경-가소성을 통하여 강화되는The sensorimotor performance is enhanced through improved neuro-plasticity 방법.Way. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 신경-가소성은 중추적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is the central neuro-plasticity 방법.Way. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 신경-가소성은 말초적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is peripheral neuro-plasticity 방법.Way. 제18 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 18 to 22, 상기 감각운동 성능은 증가된 성장 호르몬 방출을 통하여 강화되는The sensorimotor performance is enhanced through increased growth hormone release 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 바이어스 신호는 상기 사전-정의된 물리적 활동에 동기하여 변조되는The bias signal is modulated in synchronization with the pre-defined physical activity. 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 바이어스 신호는 상기 사전-정의된 물리적 활동 중에 상기 피실험자의 적어도 하나의 신체 체절로부터 측정된 물리적 변수에 응답하여 변조되고, 상기 물리적 변수는 힘, 압력, 위치, 각도, 속도 및 가속도로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는The bias signal is modulated in response to a physical variable measured from at least one body segment of the subject during the pre-defined physical activity, the physical variable being from a group consisting of force, pressure, position, angle, speed and acceleration. Selected 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 바이어스 신호는 약 1㎛ 내지 약 10㎜의 변위를 갖는 기계적 신호인The bias signal is a mechanical signal having a displacement of about 1 μm to about 10 mm 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 바이어스 신호는 약 0㎐ 내지 약 1,000㎐의 범위 내의 하나 또는 그 이상의 주파수로 이루어진 기계적 신호인The bias signal is a mechanical signal consisting of one or more frequencies in the range of about 0 Hz to about 1,000 Hz. 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 바이어스 신호는 약 1㎂/in2 내지 약 1,000㎂/in2의 범위 내의 전류 밀도를 갖는 전기적 신호인The bias signal is an electrical signal having a current density in the range of about 1㎂ / in 2 to about 1,000㎂ / in 2 방법.Way. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 바이어스 신호는 약 0㎐ 내지 약 10,000㎐의 범위 내의 하나 또는 그 이상의 주파수로 이루어진 전기적 신호인The bias signal is an electrical signal consisting of one or more frequencies in the range of about 0 Hz to about 10,000 Hz. 방법.Way. 피실험자의 감각운동 성능을 강화하기 위한 시스템에 있어서,In the system for enhancing the sensory motor performance of the subject, 적어도 하나의 신호 입력 장치가 고정되는 착용가능 장치 - 여기서, 상기 적어도 하나의 신호 입력 장치는 상기 착용가능 장치 상에서 재위치결정이 가능함 - ; 및A wearable device to which at least one signal input device is fixed, wherein the at least one signal input device is repositionable on the wearable device; And 바이어스 신호를 발생시키기 위한 신호 발생기 - 여기서, 상기 신호 발생기는 상기 신호 입력 장치와 통신적으로 결합됨 -A signal generator for generating a bias signal, wherein the signal generator is communicatively coupled with the signal input device; 를 포함하는 시스템.System comprising. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 신호 발생기는 전원, 신호 프로세서 및 컨트롤러를 포함하는The signal generator includes a power source, a signal processor and a controller 시스템.system. 제34항에 있어서,The method of claim 34, wherein 상기 신호 프로세서는 상기 신호 프로세서에 의해 생성된 바이어스 신호를 조정하기 위한 교정 모듈을 포함하는The signal processor includes a calibration module for adjusting the bias signal generated by the signal processor. 시스템.system. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 착용가능 장치는 상기 신호 입력 장치를 상기 피실험자의 피부 표면으로 강제적으로 누르는The wearable device forcibly presses the signal input device onto the skin surface of the test subject. 시스템.system. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 착용가능 장치는 신장 가능한(stretchable) 직물로 이루어지는The wearable device consists of a stretchable fabric 시스템.system. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 신호 발생기는 재위치결정이 가능하고, 상기 착용가능 장치로부터 제거 가능하게 부착되는The signal generator is repositionable and removably attached from the wearable device. 시스템.system. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 신호 입력 장치는 상기 신호 발생기에 전기적으로 접속되는The signal input device is electrically connected to the signal generator 시스템.system. 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 신호 발생기는 전기적 도전체에 의해 상기 신호 입력 장치에 통신적으로 결합되고, 상기 전기적 도전체의 적어도 일부분은 상기 착용가능 장치 내부에 고정되며, 상기 착용가능 장치에 의해 보호되는The signal generator is communicatively coupled to the signal input device by an electrical conductor, wherein at least a portion of the electrical conductor is secured inside the wearable device and protected by the wearable device. 시스템.system. 피실험자의 신경-가소성을 개선시키는 방법에 있어서,In a method of improving neuro-plasticity of a subject, 상기 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고, 강화될 상기 감각운동 성능에 관련된 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역에 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계Inputting at least one bias signal into at least one sensory cell region of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and is performing a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced step 를 포함하고,Including, 여기서, 상기 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계는 상기 감각 세포의 기능을 개선시키는Wherein inputting the at least one bias signal improves the function of the sensory cell. 방법.Way. 제41항에 있어서,The method of claim 41, wherein 상기 신경-가소성은 중추적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is the central neuro-plasticity 방법.Way. 제41항에 있어서,The method of claim 41, wherein 상기 신경-가소성은 말초적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is peripheral neuro-plasticity 방법.Way. 피실험자의 신경-가소성을 개선시키는 방법에 있어서,In a method of improving neuro-plasticity of a subject, 상기 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고, 강화될 상기 감각운동 성능에 관련된 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역에 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계Inputting at least one bias signal into at least one sensory cell region of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and is performing a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced step 를 포함하고,Including, 여기서, 상기 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계는 상기 감각 세포의 기능을 개선시키고, 상기 하나 이상의 바이어스 신호는 감각운동 성능을 강화하기 위한 시스템에 의해 발생되어 입력되며, 상기 시스템은 적어도 하나의 신호 입력 장치가 재위치결정 가능하게 고정되는 착용가능 장치 및 상기 적어도 하나의 신호 입력 장치와 통신적으로 결합되고 상기 바이어스 신호를 발생시키기 위한 신호 발생기를 포함하는Wherein the inputting of the at least one bias signal improves the function of the sensory cell and the at least one bias signal is generated and input by a system for enhancing sensory motor performance, wherein the system is at least one signal. A wearable device to which the input device is repositionably fixed and a signal generator for communicatively coupling with the at least one signal input device and for generating the bias signal 방법.Way. 제44항에 있어서,The method of claim 44, 상기 신경-가소성은 중추적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is the central neuro-plasticity 방법.Way. 제44항에 있어서,The method of claim 44, 상기 신경-가소성은 말초적인 신경-가소성인The neuro-plasticity is peripheral neuro-plasticity 방법.Way. 피실험자의 성장 호르몬 방출을 증가시키는 방법에 있어서,In the method of increasing the growth hormone release of the test subject, 상기 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고, 강화될 상기 감각운동 성능에 관련된 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역에 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계Inputting at least one bias signal into at least one sensory cell region of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and is performing a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced step 를 포함하고,Including, 여기서, 상기 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계는 상기 감각 세포의 기능을 개선시키는Wherein inputting the at least one bias signal improves the function of the sensory cell. 방법.Way. 피실험자의 성장 호르몬 방출을 증가시키는 방법에 있어서,In the method of increasing the growth hormone release of the test subject, 상기 피실험자가 감각 세포 내부의 감각 세포를 이용하고, 강화될 상기 감각운동 성능에 관련된 사전-정의된 물리적 활동을 수행하고 있는 동안, 피실험자의 적어도 하나의 감각 세포 영역에 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계Inputting at least one bias signal into at least one sensory cell region of the subject while the subject uses sensory cells inside the sensory cell and is performing a pre-defined physical activity related to the sensorimotor performance to be enhanced step 를 포함하고,Including, 여기서, 상기 적어도 하나의 바이어스 신호를 입력하는 단계는 상기 감각 세포의 기능을 개선시키고, 상기 하나 이상의 바이어스 신호는 감각운동 성능을 강화하기 위한 시스템에 의해 발생되어 입력되며, 상기 시스템은 적어도 하나의 신호 입력 장치가 재위치결정 가능하게 고정되는 착용가능 장치 및 상기 적어도 하나의 신호 입력 장치와 통신적으로 결합되고 상기 바이어스 신호를 발생시키기 위한 신호 발생기를 포함하는Wherein the inputting of the at least one bias signal improves the function of the sensory cell and the at least one bias signal is generated and input by a system for enhancing sensory motor performance, wherein the system is at least one signal. A wearable device to which the input device is repositionably secured and a signal generator for communicatively coupling with the at least one signal input device and for generating the bias signal 방법.Way.
KR10-2004-7017671A 2002-05-03 2003-05-05 A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance KR20050018670A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2004-7017671A KR20050018670A (en) 2002-05-03 2003-05-05 A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60/377,202 2002-05-03
KR10-2004-7017671A KR20050018670A (en) 2002-05-03 2003-05-05 A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050018670A true KR20050018670A (en) 2005-02-23

Family

ID=41783806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2004-7017671A KR20050018670A (en) 2002-05-03 2003-05-05 A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050018670A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414806B1 (en) * 2012-10-19 2014-08-06 서울대학교산학협력단 Closed-loop deep brain stimulation system for gait correction of patients

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414806B1 (en) * 2012-10-19 2014-08-06 서울대학교산학협력단 Closed-loop deep brain stimulation system for gait correction of patients

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7349739B2 (en) Method and apparatus for neurophysiologic performance
US11291828B2 (en) Topical neurological stimulation
US9616234B2 (en) System and method for neuro-stimulation
US11779761B2 (en) Non-invasive nerve stimulation
JP6751881B2 (en) Spinal cord electrical stimulator for walking training
AU2012355384A1 (en) Apparatus for rehabilitating a muscle and assessing progress of rehabilitation
US11752342B2 (en) System for neuromodulation
US11738194B2 (en) Closed loop computer-brain interface device
CA3092366C (en) Non-invasive nerve stimulation
Minassian et al. Peripheral and central afferent input to the lumbar cord
KR20050018670A (en) A method and apparatus for enhancing neurophysiologic performance

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application