KR20070061476A

KR20070061476A - 신경근 자극

Info

Publication number: KR20070061476A
Application number: KR1020067017958A
Authority: KR
Inventors: 오메르 아이나브; 어네스토 코렌만
Original assignee: 모토리카 리미티드
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2007-06-13
Also published as: EP1727591B1; WO2005105203A1; JP4695605B2; DE602005014215D1; EP1727591A2; CA2555358A1; WO2005087307A3; JP2007520308A; US20080234781A1; WO2005087307A2; ATE429949T1; US9238137B2

Abstract

마비된 신체 부분을 갖는 환자를 재활하는 장치는 a) 상기 마비된 신체 부분과 동일한 유형의 건강한 신체 부분의 수의근에 부가되고 하나 이상의 EMG 신호를 생성하는 하나 이상의 근전도(EMG) 센서; b) 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 수의근을 자극하기 위한 신경근육 전기 자극(NMES) 디바이스; 및 c) 상기 마비된 신체 부분의 자극의 진폭이 적어도 부분적으로 건강한 신체 부분으로부터의 EMG 신호에 의존하도록 하면서, 상기 NMES 디바이스를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

근전도 센서, 신경근육 전기 자극(NMES) 디바이스

Description

신경근 자극{NEUROMUSCULAR STIMULATION}

본 발명은 운동 제어 문제를 갖는 환자의 재활을 위한 장치에 관한 것이다.

수의근(voluntary muscle) 운동은 뇌의 몸운동 피질(somato-motor cortex)에서 발생한 전기 임펄스에 의해 발생한다. 몸운동 피질의 신경세포는, 근육 세포의 수축을 자극하는 전기 신호를 보내어 운동을 유발하는 척수의 운동 신경 세포에 전기 신호를 보낸다. 주어진 운동 신경 세포에 의해 자극된 근육 세포는 모두 "운동 단위"라 불리운다. 각각의 근육 세포는 근육이 수축할 때 변화하는 세포막 양단의 전위를 나타낸다.

근전도 검사(EMG)에서, 피부 표면상의 전위차는 근육의 중앙과 단부 사이에서 측정되어, 수축하는 근육 세포의 수의 측정치가 제공된다. EMG는 근육 기능에 관한 연구를 위하여 건강한 피실험자뿐만 아니라 환자의 다양한 의학적 상태를 진단하는데 사용된다.

몸운동 피질에 손상을 입은 발작 환자에 있어서, 하나 이상의 근육 또는 근육의 부분에서 전기 신호가 발생하지 않거나 이들 근육에 전기 신호가 도달하지 않아, 이들 근육의 정상적인 수축은 불가능하다. 종종 너무 약하거나 너무 확장되어 근육을 수축시킬 수 없는 잔여의 EMG 신호가 검출될 수 있다.

신경근육 전기 자극(NMES)은 발작 환자에게서는 정상적으로 수축할 수 없는 근육을 수축시키는데 사용된다. NMES는 근육의 경직을 중지시키고 근육이 위축되는 것을 방지할 수 있다. 그 근육으로부터 검출된 잔여의 EMG 신호에 응답하여 단일 근육의 NMES를 턴온 또는 턴오프시켜, 근육이 환자의 제어하에서 수축하도록 하는 것이 알려져 있다.

본 발명의 일 실시예의 일 형태는 원하는 운동을 하기에 불충분한 방식으로 신체의 마비된 팔 또는 수의근을 갖는 신체의 다른 부분에 NMES를 인가하는 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 원하는 운동은 마비된 부분을 움직이거나 움직이도록 돕는 액추에이터에 의해 제공되거나 원조된다. 대안으로 또는 추가적으로, 환자는 (예를 들어, 중성 경로를 통해) 요구된 추가의 중성 신호를 제공한다. 임의의 실시예에서, 액추에이팅 디바이스는 원하는 경로에 운동을 유도하고 및/또는 저지하는데 사용된다. 선택적으로, 복수의 원하는 운동 및 환자에 의한 예측되는 응답을 다양한 자극 및 원조 레벨에 저장하는 컨트롤러가 제공된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, NMES는 너무 낮아서 그 자체로서는 운동을 생성할 수 없지만 환자의 운동 피질에서 발생하는 신경 임펄스와 결합하여 팔 또는 다른 신체 부분이 움직이도록 하거나 NMES가 없는 경우보다 더 효과적으로 움직일 수 있도록 하는 진폭으로 제공된다. 이것은, 예를 들어, 운동 피질이 그 신체 부분을 움직이도록 훈련하는 것을 돕는 근육 피드백을 생성함으로써 수행된다. 임의의 실시예에서, NMES는 이를 위하여 매우 강하거나 매우 정밀할 필요없다. 이 출원은 팔을 참조할 때마다, 수의근을 갖는 다른 신체 부분 또는 신체 부분의 조합이 대신 사용될 수 있다. 선택적으로, 동일한 팔 또는 환자의 다른 팔의 대응하는 근육, 또는 다른 사람의 팔로부터의 EMG 신호가 NMES의 패턴(예를 들어, 타이밍 및/또는 진폭)을 결정하는데 사용된다.

본 발명의 일 실시예의 다른 형태는 자발 운동을 하는 한 팔, 선택적으로 건강한 팔로부터의 EMG 신호를 사용하여 다른 마비된 팔에 인가된 NMES의 패턴을 결정하는 것이다. 선택적으로, 마비된 팔로부터의 EMG 신호는 적어도 NMES의 타이밍을 결정하기 위하여 사용된다. 선택적으로, 건강한 팔은 환자의 다른 팔이고, 환자는 미러 대칭 패턴으로 양팔을 동시에 움직이려고 한다.

선택적으로, 본 발명의 실시예들 중의 어느 하나에서, EMG 및 NMES는, 단일 근육에 대하여 NMES를 온 또는 오프하기 보다는, 조정된 일련의 하나 이상의 근육의 수축 및/또는 NMES의 진폭 범위를 포함한다.

운동감각을 통해 조정된 일련의 근육 수축의 피드백을 제공함으로써, 환자의 신경계는 신경 임펄스의 손상되지 않은 교체 경로 또는 운동 피질의 교체 위치를 이용하도록 조장되고 환자는 그의 팔을 좀 더 효과적으로 움직이는 것을 배운다. 이것은 NMES가 EMG에 의해 측정된 바와 같이 환자 자신이 생성한 약한 신경 임펄스로 조정되는 경우에 해당한다.

선택적으로, 팔의 운동을 모니터하고 디스플레이하는 디바이스, 예를 들어, 로봇 아암은 마비된 팔에 사용되고 선택적으로 건강한 팔에 사용된다. 팔의 운동에 관한 정보는 NMES를 제어하기 위한 피드백뿐만 아니라 추가의 피드백을 환자에게 제공할 수 있고 및 환자 재활의 진행을 모니터하는 물리 치료사에게 피드백을 제공할 수 있다. 로봇 아암 또는 유사한 디바이스가 다른 종류의 운동감각 피드백을 제공함으로써 NMES를 보충하면서 마비된 팔을 기계적으로 움직이게 할 수 있다. 로봇 팔은 또한 팔을 강화시키는 과정을 평가할 뿐만 아니라 팔을 강화시키는 방법을 제공하면서 근육에 대항하여 작용하는 힘을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 마비된 신체 부분을 갖는 환자를 재활하는 장치로서, a) 상기 마비된 신체 부분과 동일한 유형의 건강한 신체 부분의 수의근에 부가되고 하나 이상의 EMG 신호를 생성하는 하나 이상의 근전도(EMG) 센서; b) 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 수의근을 자극하기 위한 신경근육 전기 자극(NMES) 디바이스; 및 c) 상기 NMES 자극이 그 자체로서 충분하지 않도록 상기 마비된 신체 부분의 자극의 진폭이 적어도 부분적으로 건강한 신체 부분으로부터의 EMG 신호에 의존하도록 하면서, 상기 NMES 디바이스를 제어하고 상기 마비된 신체 부분의 운동을 예측하여 상기 마비된 신체 부분을 상기 예측된 운동으로 움직이도록 하는 컨트롤러를 포함하는 장치가 제공된다.

선택적으로, 상기 건강한 신체 부분의 하나 이상의 근육은 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 근육에 대응한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 EMG 신호를 처리하고 상기 NMES 신호의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 EMG 신호가 감지되면, 상기 NMES가 상기 건강한 신체 부분에 의한 운동에 대응하는 운동을 형성하도록 상기 마비된 신체 부분을 자극하도록 구성된 장치. 선택적으로, 상기 컨트롤러는, 상기 건강한 신체 부분의 대응하는 근육으로부터의 EMG 신호가 상기 건강한 신체 부분의 운동에서의 대응하는 시간을 증가시킬 때, 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 근육 중 적어도 하나의 자극의 진폭이 증가하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 근육은 길항근 쌍을 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 길항근 쌍 중 하나의 근육에 대응하는 상기 건강한 신체 부분의 근육으로부터의 EMG 신호가 상기 건강한 신체 부분의 운동에서의 대응하는 시간을 증가시킬 때 상기 길항근 쌍의 다른 근육의 자극의 진폭이 감소하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 컨트롤러 및 상기 NMES 디바이스 중의 하나 또는 전부는, 상기 자극 진폭이 환자의 뇌로부터의 신경 임펄스의 부재시에는 자극된 근육이 수축하기에 충분히 높지 않지만, 상기 신체 부분을 스스로 움직일 수 없는 적어도 일부의 환자에 대해서는, 상기 자극 진폭이 환자의 뇌로부터의 신경 자극의 존재시 상기 근육이 수축하기에 충분히 높도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 하나 이상의 EMG 센서는 복수의 EMG 센서를 포함하고, 각각의 EMG 센서는 상기 건강한 신체 부분의 상이한 근육 또는 근육 부분에 사용되는 장치. 선택적으로, 상기 각각의 EMG 센서는 개별 EMG 신호를 생성한다. 선택적으로, 상기 NMES 디바이스는 상기 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분을 독립적으로 자극한다. 선택적으로, 상기 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분은 상기 복수의 EMG 센서가 부가되는 상기 건강한 신체 부분의 근육 또는 근육 부분에 대응한다. 선택적으로, 상기 컨트롤러는 상기 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분의 NMES 자극의 진폭이 상기 복수의 EMG 센서로부터의 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 구성된다. 선택적으로, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 근육 또는 근육 부분의 각각의 NMES 자극의 진폭이 대응하는 근육 또는 근육 부분으로부터의 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 마비된 신체 부분은 쌍으로 이루어진 신체 부분이다. 선택적으로, 상기 마비된 신체 부분은 팔이다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 마비된 신체 부분은 다리이다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 건강한 신체 부분은 상기 환자에 속한다. 대안으로, 상기 건강한 신체 부분은 다른 사람에 속한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 자극 진폭을 상기 EMG 신호의 처리된 형태에 적어도 부분적으로 의존하도록 한다. 선택적으로, 상기 EMG 신호의 처리된 형태는 상기 EMG 신호로부터 시간적으로 펼쳐진다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 EMG 신호의 처리된 형태는 상기 EMG 신호가 생성될 때 상기 건강한 부분의 운동의 미러 이미지인 상기 건강한 신체 부분의 운동에 의해 생성된 EMG 신호에 대응한다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 EMG 신호의 처리된 형태는 상기 EMG 신호로부터 시간적으로 지연된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 장치는 상기 건강한 신체 부분의 위치를 모니터하는 제1 위치 감지 디바이스를 더 포함한다. 선택적으로, 상기 장치는 상기 건강한 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 제1 액추에이팅 디바이스를 더 포함한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 장치는 상기 마비된 신체 부분의 위치를 모니터하는 제2 위치 감지 디바이스를 더 포함한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 장치는 상기 예측된 운동에 따라 상기 컨트롤러의 제어하에서 상기 마비된 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 마비 액추에이팅 디바이스를 포함한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류를 재활하는 장치로서, 상기 마비된 신체에 하나 이상의 수의근을 자극하는 신경근육 전기 자극(NMES) 디바이스를 포함하고, 상기 자극의 진폭은 그 자체로서는 상기 근육의 수축을 일으키기에 충분하지 않지만 상기 부류의 환자가 동시에 상기 신체 부분을 움직이려고 할 때 상기 자극의 진폭은 상기 근육을 수축하기에 충분한 장치이 제공된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 장치는 상기 마비된 신체 부분의 수의근에 부가되는 하나 이상의 마비 EMG 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 마비 EMG 센서는 하나 이상의 마비 EMG 신호를 생성한다. 선택적으로, 상기 컨트롤러는 상기 마비된 신체 부분의 자극의 진폭이 상기 하나 이상의 마비 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 한다. 선택적으로, 상기 마비된 신체 부분에 부가되는 상기 하나 이상의 마비 EMG 센서는 복수의 마비 EMG 센서를 포함하고, 상기 마비 EMG 센서의 각각은 상기 마비된 신체 부분의 상이한 근육 또는 근육 부분에 부가되고 각각의 마비 EMG 신호를 생성한다. 선택적으로, 상기 NMES 디바이스는 상기 EMG 센서가 부가되는 상기 마비된 신체의 근육 또는 근육 부분을 자극하고, 상기 컨트롤러는 각각의 근육 또는 근육 부분의 자극의 진폭이 그 근육 또는 근육 부분으로부터의 마비 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 액추에이팅 디바이스는 전체 원조, 부분 원조 또는 무원조 그룹으로부터 선택된 가변 레벨에서 상기 건강한 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 제1 액추에이팅 디바이스는 상기 부분의 운동 범위를 제한함으로써 상기 건강한 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 제2 액추에이팅 디바이스는 전체 원조, 부분 원조 또는 무원조 그룹으로부터 선택된 가변 레벨에서 상기 마비된 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 제2 액추에이팅 디바이스는 상기 부분의 운동 범위를 제한함으로써 상기 마비된 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 마비된 신체 부분을 갖는 환자를 재활하는 방법으로서, a) 상기 환자 또는 다른 사람이 상기 마비된 신체 부분과 동일한 유형인 건강한 신체 부분을 움직이도록 하는 단계; b) 움직이는 동안 상기 건강한 신체 부분으로부터 EMG 신호를 검출하는 단계; c) 상기 EMG 신호를 처리하여 NMES 신호의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계; d) 상기 처리에 응답하여 상기 마비된 신체 부분에 NMES 신호를 인가하는 단계; 및 e) 상기 NMES 자극에 의해 기껏해야 부분적으로 상기 마비된 신체 부분을 움직이는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

선택적으로, 상기 NMES는 상기 EMG 신호에 따른 타이밍으로 인가된다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 NMES는 상기 EMG 신호에 따른 진폭으로 인가된다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 상기 NMES가 인가될 때, 상기 EMG 신호가 검출되는 동안 상기 건강한 신체 부분의 운동과 동일한 패턴으로 상기 환자가 상기 마비된 신체 부분을 움직이도록 하는 단계를 더 포함한다. 선택적으로, 상기 EMG 신호를 검출하는 단계는 상기 건강한 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분으로부터 상기 EMG 신호를 검출하는 단계를 포함하고 상기 NMES를 인가하는 단계는 상기 건강한 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분에 대응하는 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분에 NMES를 인가하는 단계를 포함한다 선택적으로, 상기 마비된 신체 부분의 시도된 운동의 패턴으로 시간 간격 동안 상기 마비된 신체 부분의 각 근육 또는 근육 부분에 인가된 NMES의 진폭이 상기 건강한 신체 부분의 운동의 패턴의 대응하는 시간 간격 동안 상기 건강한 신체의 대응하는 근육 또는 근육 부분으로부터 검출된 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 마비된 신체 부분에는 액추에이팅 디바이스에 의해 운동이 기계적으로 제공된다. 선택적으로, 상기 액추에이팅 디바이스는 상기 검출된 EMG에 동기한다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 액추에이팅 디바이스는 상기 인가된 NMES에 동기한다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 마비된 신체 부분에는 액추에이팅 디바이스에 의해 운동이 기계적으로 원조된다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 마비된 신체 부분의 운동은 액추에이팅 디바이스에 의해 제한된다.

본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 다음의 섹션에서 설명된다. 도면은 일반적으로 일정한 비율로 도시되지 않으며, 다른 도면상에서 동일 또는 관련된 부분은 동일 또는 유사한 참조번호로 기재되어 있다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 EMG 전극을 갖는 건강한 팔, EMG 유닛, 신호 처리 유닛, NMES 유닛, NMES 및 EMG 전극을 갖는 마비된 팔을 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원 EMG 신호, 정류 신호, 평활화된 rms 신호의 플롯을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 로봇 아암에 부착된 팔을 나타내는 도면.

도 4는 도 1과는 다른 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NMES 전극 및 EMG 전극을 갖는 마비된 팔, 뇌로부터의 신경 신호, 신호 처리 유닛을 나타내는 도면.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 재활하는 동안 상이한 시간에서의 굽힘근으로부터의 EMG 신호 및 폄근 신호의 플롯의 시간 순서를 나타내는 도면.

도 1은 건강한 팔의 대응하는 근육으로부터의 EMG 신호에 의해 유도된, NMES를 마비된 팔의 몇 개의 근육에 인가하는 장치를 나타낸다. 마비된 팔을 갖는 환자 또는 다른 사람에 속하는 건강한 팔(102)은 피부에 부착된 EMG 전극을 갖는다. 사람이 자신의 팔을 특정 패턴으로 자발적으로 움직이면, 근육에 소정 시간-종속 패턴의 EMG 전압을 발생시킨다. 선택적으로 4개의 EMG 채널이 있고, 하나의 채널은 4개의 근육, 즉, 이두근, 삼두근, 굽힘근 및 폄근의 각각으로부터의 EMG 신호를 측정한다. 각 채널은 3개의 전극, 근육의 각 단으로부터의 2개의 기록 신호 및 중간의 하나의 기준 전극을 사용한다. 예를 들어, 전극(104)은 이두근을 측정하고, 전극(106)은 삼두근을 측정하고, 전극(108)은 굽힘근을 측정하고, 전극(110)은 폄근을 측정한다. 본 발명의 설명으로부터, 대흉근 및 삼각근 쌍 등의 다른 근육 쌍 그룹에 대하여 유사한 배치가 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 팔이 자발적으로 움직이면, 이들 전극은 팔의 운동을 생성하는 근육 수축의 패턴에 대응하는 EMG 신호를 케이블 다발(112, 114, 116 및 118)을 통해 EMG 디바이스(120)로 전송한다. EMG 디바이스 또는 별도의 컨트롤러는, 예를 들어, EMG 신호를 증폭하고 계수화하고 및/또는 기록하는 등의 EMG 신호의 예비 처리를 수행한다.

그 후, EMG 신호는 케이블(122)을 통해, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터이거나 특수목적 하드웨어를 포함하는 컨트롤러(124)로 전송된다. 컨트롤러는, 예를 들어 EMG 신호를 필터링하고 EMG 신호를 정류하고 EMG 신호를 평활화하고 타이밍을 변경하고 상이한 순서로 시퀀스의 일부를 자르고 붙이는 등 EMG 신호를 처리한다. 신호 는 자동적으로 처리되거나 물리치료사의 제어하에서 부분적으로 또는 전체적으로 처리된다. 도 2는 한 채널로부터의 필터링된 원 EMG 신호(202), 정류 신호(204), 정류되고 평활화된 신호(206)의 플롯을 나타내고, 여기서, 신호의 제곱 평균이 일련의 시간 간격으로 또는 10 밀리초마다 산출된다. 정류되고 평활화된 신호는 각 근육 세포의 전위 변화와 관련된 고주파 잡음을 제거하면서 채널에 의해 측정된 근육의 섹션(section) 또는 근육의 수축 정도를 측정한 것이다. 선택적으로, 정류되고 평활화된 EMG 신호는 동일한 패턴의 운동을 수회 반복하여 평균한 것이다. 선택적으로, EMG 센서는 근육의 상이한 몇 개의 섹션으로부터 들어오는 EMG 신호를 합하고 평균하며, 이것은 신호 처리에 의해 수행된다. 임의의 유형의 신호 처리는, 예를 들어, EMG를 측정하면서 건강한 사지의 실제 운동을 측정함으로써 EMG 신호를 유효화하여, 원하는 운동으로부터 EMG 신호를 발생시킨다. 선택적으로, 신호 처리의 파라미터 중 하나 이상은 치료사에 의해 제어된다. 본 발명의 임의의 실시예에서, 정류되고 평활화된 EMG 신호는, 높고 낮은 기록을 포함하지 않고 이상(anomalous) EMG 기록으로 조제하고 다수의 반복을 통한 기록의 나머지를 평균화함으로서 생성된다. 임의의 실시예에서, EMG가 측정되고 시간차를 두고 NMES가 인가되어, 다수의 NMES 신호가 수집되고 평균화된다.

컨트롤러(124)는 또한 케이블(128)을 통해 NMES 디바이스(126)를 제어한다. 선택적으로, 컨트롤러(124)는 NMES 디바이스가 4개의 채널 각각에 NMES 신호를 생성하도록 명령한다. 4개의 채널의 신호는 케이블(130, 132, 134 및 136)을 통해 환자의 마비 팔(146)의 이두근, 삼두근, 굽힘근 및 폄근 (또는 선택적으로 다른 근육 쌍)을 각각 자극하는 전극(138, 140, 142 및 144)로 이동한다. 선택적으로, 각 채널의 NMES 신호는 건강한 팔에 의해 수행된 것과 동일한 운동을 마비된 팔에 생성킬 시간-종속 진폭을 갖는다. 이것은, 예를 들면, 각 NMES 채널의 신호 강도가 4개의 EMG 채널의 대응하는 하나로부터의 처리된 신호 진폭에 의존하도록 함으로써 수행된다. 예를 들어, NMES 신호는 처리된 EMG 신호 진폭에 비례하거나, 대응하는 채널에 대하여, 처리된 EMG 신호 진폭의 고정된 단조(monotonic) 함수이다.

선택적으로, NMES 신호는 또한 하나 이상의 다른 채널로부터의 EMG 신호에 의존한다. 예를 들어, 이두근과 삼두근은 서로 반대로 작동하므로, 삼두근으로부터의 EMG 신호에 대한 네가티브의 계수로, 이두근과 삼두근을 제어하는 NMES 신호는 이두근으로부터의 EMG 신호와 삼두근으로부터의 EMG 신호의 선형 조합에 의존한다. 선형 조합이 포지티브이면, 이두근만이 자극되고, 선형 조합이 네가티브이면, 삼두근만이 자극된다. 서로 반대로 작동하는 굽힘근과 폄근 등의 다른 길항근의 쌍에서 유사한 방법이 사용된다.

선택적으로, NMES 신호는 대응하는 근육으로부터의 EMG 신호에 직접 기초하지 않지만 EMG 신호와 관련된 운동으로부터 소정의 방법으로 반전된 운동을 생성하도록 변경된다. 예를 들면, EMG 신호가 왼팔로부터 기인하고 NMES 신호가 오른팔에 인가되면, 두 팔의 대응하는 근육이 동시에 수축하는 것처럼 미러 이미지(mirror image)라기보다는, NMES 신호가 왼팔의 운동과 동시에 오른팔에 운동을 생성하도록 변경된다. 대안으로 또는 추가적으로, 두팔이 왼팔과 오른팔이든간에, 건강한 팔의 운동이 순환이면, NMES 신호는 건강한 팔의 운동으로부터 위상이 180도 어긋나도록 마비된 팔에 운동을 생성하도록 변경된다. 이러한 NMES 신호의 변형은 걷거나 자전거를 타는 방법을 다시 배워야 하는 환자의 왼쪽 다리와 오른쪽 다리를 유용하게 이용된다.

선택적으로, 마비된 팔에는 EMG 전극(148, 150, 152 및 154)이 부착된다. 이들 센서는 각각 케이블(156, 158, 160 및 162)을 따라 총 8개의 채널을 갖는 EMG 디바이스(120)의 추가의 4개의 채널에 각각 신호를 전송한다. 이들 추가의 EMG 신호는 건강한 팔(102)로부터의 EMG 신호의 처리와 마찬가지로, EMG 디바이스 및 컨트롤러(124)에 의해 처리된다. 선택적으로, 마비된 팔(146)로부터의 EMG 신호는 또한 NMES 신호를 제어하는 컨트롤러(124)에 의해 사용된다. 환자의 감각운동(sensory-motor) 피질이 마비된 팔(146)에 약한 신경 임펄스를 생성할 수 있으므로, 이들 신경 임펄스가 너무 약하여 마비된 팔을 움직일 수 없다고 하더라도, 마비된 팔(146)에 EMG 신호가 발생할 수 있다. 마비된 팔의 대응하는 EMG 신호에 NMES 신호를 맞춤으로써, 운동감각 피드백을 환자에게 제공하면서, 마비된 팔은 환자의 움직이려는 시도에 응답하여 움직일 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 마비된 팔(146)의 EMG 신호는, 도 3을 참조하여 후술하는 바와 같이 로봇 아암에 의해 수동적으로 마비된 팔(146)을 움직임으로써 유도될 수 있다.

선택적으로, 컨트롤러(124)는 또한 NMES 신호의 강도를 제어함에 있어서 다른 정보를 사용한다. 예를 들어, 건강한 팔은 센서(164), 예를 들면, 팔꿈치의 굽힘 정도를 측정하는 긴장 센서 및 손가락이 펼쳐지는 정도를 측정하는 센서(166)를 포함하는 반면, 마비된 팔은 유사한 센서(168 및 170)를 포함한다. 센서는 센서 데 이터를 처리하여 팔과 손가락의 굽힘을 결정하는 유닛(172)으로 센서 정보를 공급하고, 이 정보는 예를 들어 케이블(174)에 의해 컨트롤러(124)로 전송된다. 선택적으로, 유닛(172)과 컨트롤러(124)는 단일 제어 유닛의 부분이다. 선택적으로, 센서는 한 팔만을 이용한다. 선택적으로, 특히 EMG와 NMES가 추가의 근육을 사용하는 경우, 팔과 손 위치의 다른 양태를 측정하는 다른 센서가 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 팔 또는 손 위치를 측정하기 위하여 다양한 다른 유형의 센서가 사용될 수 있고, 후술할 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 팔의 상태를 측정하기 위하여 팔이 센서를 갖는 로봇 아암에 끼워진다. 또는, 팔과 손의 중요한 지점에 LED를 부착하여 비디오 카메라로 그 위치를 추적하거나, 자계 센서가 팔과 손의 중요한 부분에 부착되어 외부 자계 및/또는 자계 변화가 얻어진다. 신체 부분의 위치 및 방향을 감지하는 다른 방법이 본 기술에 숙련된 자에게는 자명한 것이다.

마비된 팔의 위치는 예를 들어 NMES 신호에 대한 네가티브 피드백으로서 사용될 수 있다. 재활하는 동안, 환자의 신경 임펄스가 강해지고 및/또는 더 효과적이면, 예를 들어, 근육의 길항근 쌍 사이를 더 잘 구별하면, 동일한 팔 운동을 생성하면서 NMES 신호는 감소할 수 있다. 이 종류의 피드백은 주어진 재활 기간 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 환자가 그의 팔을 움직이는 것에 대한 장애가 순간적으로 발생하면, 환자가 다시 자신의 팔을 움직일 수 있을 때까지 NMES 진폭은 순간적으로 증가한다. 선택적으로, 이 경우, 컨트롤러는 마비된 팔의 EMG 신호 레벨을 관찰함으로써 환자가 팔의 운동을 단순히 쉬는 것인지 환자가 팔의 운동을 할 수 없는 것인지를 구별할 수 있다.

건강한 팔의 위치는, 건강한 팔의 근육의 수축 정도의 측정치로서, 예를 들어 건강한 팔로부터의 EMG 신호를 보충하는데 사용된다. 대안으로 또는 추가적으로, 양팔의 위치에 관한 데이터는 환자의 재활 진행을 모니터하는데 사용될 수 있다.

도 3은 로봇 아암(300)에 부착된 도 1의 마비된 팔 또는 건강한 팔인 팔(302)를 나타낸다. 상부 팔은 홀더(304)에 의해 유지되고, 하부 팔은 홀더(306)에 의해 유지된다. 상부 팔 홀더(304)는 제어가능한 볼 조인트(310)에 접속된 확장가능 로드(304)에 부착되고, 유사하게, 하부 팔 홀더(306)는 제어가능한 볼 조인트(314)에 접속된 확장가능 로드(312)에 부착된다. 볼 조인트(310 및 314)는 단단한 접속기(316)에 의해 서로 접속된다. 볼 조인트 및 확장가능 로드는 액추에이터 및 센서를 포함하고, 이 경우, 자유도에 있어서, 각 볼 조인트는 자유도가 2이며, 각 확장가능한 로드의 자유도는 1이다. 센서는 팔(302)의 팔꿈치의 굽힘 정도를 감지할 수 있고, 액추에이터는 환자가 팔꿈치를 구부리거나 펴도록 힘을 가하거나 구부리거나 펴는 것을 저지하도록 힘을 가할 수 있다. 선택적으로, 어떤 근육이 재활되느냐에 따라 액추에이터와 센서는 더 큰 또는 더 작은 자유도를 가지며, 선택적으로, 로봇 아암은 팔(302) 상의 추가의 지점 및 예를 들어 손목, 손 및 손가락 위의 다른 지점에 부착된다. 센서 및 액추에이터로부터의 신호는 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 로봇 아암 컨트롤 박스에 의해 처리된다.

로봇 아암은 도 1의 센서 (164, 166, 168 및 170)와 동일한 방식으로 사용된다. 또한, 마비된 팔이 사용된다면, 환자에 운동감각 피드백을 제공하면서 NMES를 보충할 수 있는 자신의 파워 수단 하에서 로봇 아암이 제어된 방식으로 이동할 수 있다. 로봇 아암은, 자신의 파워 하에서 근육을 수축시키지 않고 마비된 팔을 움직이도록 하기 때문에, NMES가 제공한 것과는 다른 종류의 운동감각 피드백을 제공하고, 이들 유형의 피드백은 재활에 유용하다. 예를 들어, NMES는 자체로서 평활하고 정확한 운동을 생성할 수 없고 로봇 아암은 NMES에 의해 유도된 운동을 보정하고 평활화하는 것을 도울 수 있다.

선택적으로, 로봇 아암의 능동 모드와 수동 모드는 NMES와 결합된다. 로봇 아암에 의해 생성된 운동은 NMES에 의한 근육의 수축의 도움을 받는다. 환자가 능동적으로 방식으로 로봇 아암을 움직이면, NMES 신호가 대응하여 조절된다.

선택적으로, 마비된 팔에 부착된 로봇 아암의 운동은 건강한 팔의 운동과 결합된 EMG 기록에 기초한다.

재활시, 다음과 같은 다양한 유형의 운동이 로봇 아암에 의해 지원될 수 있다.

a) 수동 운동: 로봇 아암이 움직이면 환자에 그에 따라 움직인다.

b) 저지된 운동: 환자가 로봇 아암을 움직이고 저항에 직면한다. 저항은 다양한 크기일 수 있으며 모든 방향으로 균일하거나 지향성을 가질 수 있다.

c) 원조된 운동: 환자가 로봇 아암을 움직이면, 팔에 대한 포지티브 피드백이 환자에 의해 움직이는 방향으로 운동의 힘을 증가시킨다.

d) 힘의 장(force field) 운동: 환자가 로봇 아암을 움직인다. 소정의 궤도(trajectory)를 따라, 1 레벨의 저항과 직면한다(또는 저항과 직면하지 않는다). 궤도로부터의 이탈은 허용되지 않거나 저항과 직면한다. "정확한" 궤도를 따르는 운동은 저항이 없거나 원조될 수 있다. 증가된 저항이 볼륨 서라운딩(volume surrounding) 궤도에 나타난다. 더 큰 저항이 서라운딩 볼륨에 나타난다. 볼륨 밖에서 운동이 방지될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 궤도 위가 아닌 궤도를 향할 때 보정 힘 벡터가 인가된다. 선택적으로, 보정 힘 대신에, 궤도로부터의 거리의 함수로서 저항이 가변하고, 따라서, 로봇 아암의 운동이 궤도로 되돌아가도록 강요된다. 선택적으로, 경로의 방향으로 힘이 가해진다. 대안으로, 힘은 저항의 무지향 힘일 수 있다.

이 유형의 운동은 환자가 소망의 운동으로 훈련시키는 것을 돕는다.

e) 미러 운동(mirrored motion): 예를 들어 이중 사지(limb) 재활을 위하여, 로봇 아암의 운동이 상이한 요소의 운동의 궤도를 반영하도록 요구된다.

f) 자유 운동: 환자는 그가 원하는 방식으로 피드백을 수신하면서 로봇 아암을 움직인다. 환자(또는 치료사 또는 도우미)가 로봇 아암을 움직이면, 디바이스는 미래의 재생을 위하여 기록할 수 있다. 재생 모드에서, 미리 기록된 운동(또는 경로)이 선택적으로 다른 모드를 사용하여 재구성된다. 선택적으로, 기록된 경로는 예를 들어 자동 또는 수동으로 변경(예를 들어, 평활화)된다.

g) 일반적인 힘의 장: 임의의 특정 궤도에 관련되지 않은 힘의 장 및/또는 원조의 장이 정의된다. 예를 들어, 궤도의 범위는 사용자 또는 현실 또는 시뮬레이팅된 가상 상황(예를 들어, 물 및 장애를 갖는 영역)에 의해 시행될 수 있다.

h) 국부적 힘의 장: 1차원 또는 2차원 및/또는 작은 지역에만 적용되는 힘의 장.

i) 제한된 운동: 피실험자의 신체의 하나 이상의 지점이 지지되거나 이동되는 것을 방지한다. 선택적으로, 디바이스 상의 이러한 지점과 이동 지점 간의 각도가 측정된다. 일 예에서, 팔꿈치는 어깨 운동만을 허용하는 전용 하니스(harness)로 고정된다. 임의의 실시예에서, 제한은 부분적이며 및/또는 이동가능한 요소(예를 들어, 팔)에 의해 제공된다.

j) 초기화된 운동: 환자는 운동(예를 들어 1 cm의 운동 또는 100 그램의 힘)을 초기화하고 로봇 아암은 공간에서 운동을 완료하거나 환자가 운동을 완료하는 것을 돕는다. 완료는 궤도 전체일 수도 있고 궤도의 일부일 수도 있다.

k) 암묵적인 운동(implied motion): 로봇 아암은 운동을 시작하고 환자는 운동을 완료한다. 로봇 아암은 운동의 나머지를 다양한 방식(예를 들어, 운동이 시작된 후 여기에 기재된 모드 중의 하나를 변경함으로써)으로 도울 수 있다. 환자가 운동을 익히지 못하면, 로봇 아암은 큐(cue), 예를 들어 오디오 리마인더(audio reminder)를 생성할 수 있다. 단일 운동 궤도의 상이한 부분들은 각각 기계 초기화 정의(machine initiation definition)를 가질 수 있다. 선택적으로, 환자의 움직임이 너무 느리면, 로봇 아암은 운동을 시작한다.

l) 큐 운동(cued motion): 환자는 상이한 모드에 따른 운동이 시작되기 전에 시스템으로부터 큐를 수신한다. 큐는 예를 들어 로봇 아암의 진동, 피부 위의 자극 패드, 오디오 또는 비주얼 큐일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 큐의 강도 및/또는 그 타이밍 및/또는 진행중인 다른 활동(예를 들어, 비주얼 디스플레이 및 게임)이 상이한 양식 간의 조정, 예를 들어 손-눈 조정을 훈련하는 것을 돕는데 사용된다. 운동 큐는 운동감각을 훈련하는데 사용될 수 있다.

m) 훈련 모드: 로봇 아암은 운동을 배운다. 일 예에서, 치료사는 운동을 수행하고 각 포인트에서의 운동 파라미터가 기록되어 운동에 사용될 수 있다. 시스템 훈련의 방법은 치료사의 운동 경로를 추종하는 것이다. 치료사는 컨트롤러를 사용하여 배울 포인트를 표시하거나 모든 궤도를 배우는 연속적인 모드가 정의될 수 있다. 선택적으로, 경로 및 포인트는 재생 전에 편집된다. 선택적으로, 재생 전에 운동 포인트를 평활화하고 식별함으로써 경로가 처리된다.

따라서, 본 발명의 임의의 실시예에서, 로봇 아암은 등역학(isokinetic), 등장성(isotonic), 이소스태틱(isostatic) 운동 중의 하나 이상을 제공할 수 있다.

로봇 아암이 추종하는 궤도의 정의는 속도 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 소정의 속도로 로봇 아암을 움직이도록 원조되거나, 강요되거나 기대될 수 있다. 속도는 예를 들어 절대적이거나 상대적일 수 있다(예를 들어, 균일한 속도 또는 비균일 프로파일을 매칭하기 위한 속도를 요구).

선택적으로, 로봇 아암의 각 방향(angular orientation)을 제한하는 각 궤도(angular trajectory)가 정의된다. 임의의 실시예에서, 제한은 일차원이다. 다른 예에서는, 이차원 또는 삼차원이다.

특정 재활 시나리오의 속도, 각 및 공간 궤도는 각각 상기 운동 유형 중 상이한 하나에 속할 수 있다. 예를 들어, 공간 궤도는 힘의 장 유형이지만, 속도 궤도는 자유 또는 원조이다. 궤도 및/또는 그 파라미터의 유형은 시간의 함수 및/또 는 이전의 수행 함수로서 궤도를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 궤도의 후반부에서의 더 작은 원조가 궤도의 초반부에서 적절하게 (또는 기대보다 더 잘) 실행되는 운동에 제공될 수 있다.

궤도는 절대적일 수 있으며, 예를 들어, 로봇 아암 상의 상이한 포인트 또는 정지 포인트의 함수로서 정의될 수 있다. 다른 실시예에서, 궤도는 완전히 상대적이며, 예를 들어, 시작 포인트에 관계없이 직선으로 팔을 움직이도록 환자에게 요청한다. 다른 실시예에서, 운동이 시작되면 궤도의 나머지의 형상, 예를 들면, 환자가 서있거나 앉아 있는 지를 나타내는 궤도의 시작을 결정하고 따라서 어떤 유형의 손 운동이 기대되는지를 결정한다는 점에서, 궤도는 부분적으로 상대적이다.

임의의 실시예에서, 후술하는 바와 같이, 다수의 포인트가 정의되면, 각 포인트의 궤도는 다른 유형일 수 있다. 임의의 실시예에서, 둘 이상의 포인트의 함수로서 궤도가 정의된다. 예를 들어, 두 개의 포인트가 팔꿈치 구성(예를 들어, 뼈 사이의 각도)를 구성하는데 사용되면, 팔꿈치의 운동에 대한 궤도의 제한이 정의될 수 있다. 이러한 운동은 공간에서 상대적(예를 들어, 두 개의 포인트의 비교)일 수 있고 절대적(예를 들어, 디바이스 기준점에 비교)이지 않다. 본 발명의 임의의 실시예에서, 공간의 각 포인트가 스칼라 또는 벡터일 수 있는 속도, 힘 및/또는 회전과 관련될 수 있기 때문에, 긴장근(tensor) 또는 긴장근 필드가 제공된다.

본 발명의 임의의 실시예에서, 궤도의 상이한 부분 또는 공간의 상이한 부분(예를 들어, 특정 팔)에 대한 상이한 모드가 정의된다. 선택적으로, 모드는 실제 수행에 기초하여 트리거될 수 있다. 예를 들어, 운동 속도가 소정 임계치보다 작으 면, 큰 원조 모드가 제공된다. 마찬가지로, 임계치를 초과하는 중지(pause)는 큰 원조 모드를 포함할 수 있다. 정확한 운동은 작은 원조 모드를 포함할 수 있다.

도 4는 마비된 팔(146)만이 사용된 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 배치를 나타낸다. 도 1에서와 같이, 마비된 팔의 이두근, 삼두근, 굽힘근 및 폄근에 각각 부착된 EMG 전극(148, 150, 152 및 154) 및 각 근육에 대한 세 개의 전극이 있고, EMG 신호는 케이블(156, 158, 160 및 162)을 따라, 예비 처리후, 신호를 컨트롤러(124)로 전송하는 EMG 디바이스(120)로 전송된다. 도 1에서와 같이, 컨트롤러(124)는 NMES 전극(138, 140, 142 및 144)을 통해 마비된 팔(146)의 이두근, 삼두근, 굽힘근 및 폄근을 시뮬레이팅하는 NMES 디바이스(126)에 의해 전송된 NMES 신호의 진폭 및 타이밍을 결정하는데 있어서 EMG 신호를 사용한다.

도 4의 NMES 디바이스(126)에 의해 전송된 NMES 신호는 마비된 팔(146)이 크게 움직이도록 할 만큼 충분히 강하지 않고, 이것은 도 1에서도 마찬가지이다. 그러나, NMES 신호는 환자 자신의 신경 임펄스와 함께 팔을 움직이기에 충분히 강하다. 따라서, 마비된 팔은 환자가 움직이려고 시도할 때 움직이며, 운동에 의해 제공된 운동감각 피드백은 환자의 신경 임펄스에 대한 교체 경로 또는 운동 피질의 교체 위치의 개발을 조장하여 동일한 근육에 신경 임펄스를 보내고, 궁극적으로 환자가 스스로 마비된 팔을 움직일 수 있도록 한다. 이것은 특히 운동이 하나 이상의 근육의 조정된 일련의 수축을 포함하는 경우 유용할 수 있다. 선택적으로, 재활시, NMES 신호는 낮아진다. 그 이유는 환자가 마비된 팔을 움직이도록 하기 위하여 더 작은 NMES 신호가 필요하기 때문이다.

선택적으로, 환자의 운동 피질로부터의 신경 임펄스의 부재시에, NMES 신호는 보통의 건강한 피실험자 또는 보통의 마비 환자에 대한 운동을 생성하는데 필요한 진폭의 100% 및 120%의 사이이며, 특정 환자에 대한 레벨로 조정된다. 대안으로, 임의의 사람에 대해서는, NMES 신호는 그 진폭의 120% 내지 140%, 80% 내지 100%, 또는 60 내지 80%, 또는 60% 미만일 수 있다. 선택적으로, 임의의 사람에 대해서는, NMES 신호가, 사람이 움직이려고 노력할 때 운동 피질로부터의 신경 임펄스의 존재시에 운동을 생성하는데 필요한 레벨의 100% 및 120% 사이, 120%및 140% 사이 또는 140% 내지 200% 또는 200% 초과일 수 있다.

선택적으로, NMES는 보통의 건강한 피실험자가 근육에 신경 임펄스를 자발적으로 보낼 때 달성할 수 있는 큰 공간적 정밀도로 근육의 일부에 인가된다. 대안으로, NMES는 이 정밀도보다 작고 적어도 이 정밀도의 절반보다는 크거나, 이 정밀도의 절반보다 작고 적어도 이 정밀도의 4분의 1보다 크거나, 이 정밀도의 4분의 1보다 작을 수 있다.

도 1 및 4에 도시된 절차의 특징은 재활을 용이하게 하기 위한 환자의 필요에 적응적으로 변경될 수 있다. 이하 몇가지 예를 설명한다.

EMG와 NMES는 도 1 및 4에 사용되는 4개의 근육을 사용할 필요가 없고 더 많거나 적은 근육을 포함할 수 있다. 선택적으로, 이두근 및 삼두근만 초기에 사용된다. 그 후, 일단 환자가 이두근 및 삼두근을 이용하는 능력을 효과적으로 얻으면 굽힘근 및 폄근이 EMG 및 NMES 채널에 부가된다. 이들 4개의 근육은 대흉근 및 삼각근 등의 다른 근육에 더하여 팔의 운동을 증가시키는 근본이다. 후에, 손가락 및 /또는 다른 손목 및 손 운동이 미세한 운동 제어를 개선하는데 더해진다. 팔 이외의 신체 부분의 재활을 위하여 다른 근육의 그룹이 선택된다.

NMES의 진폭이 다양한 소스로부터의 피드백 및 재활 프로그램의 직접적인 목표에 따라 변한다. 상술한 바와 같이, NMES 신호는, 환자가 신경 임펄스를 생성하고 근육을 움직이는 능력을 회복하면, 감소한다. 대안으로, 직접적인 목표가 위축된 근육의 강화이면, NMES의 진폭은 근육이 강화됨에 따라 증가하고 좀 더 활발한 운동으로부터 이득을 얻을 수 있다. 이 경우, 팔은 선택적으로 제지하는 힘, 예를 들어 근육이 강해짐에 따라 증가하는 로봇 아암 또는 웨이트(wight)에 대항하여 움직이게 되어, 동일한 양만큼 팔을 움직이는데 더 강한 NMES 신호가 요구된다.

신경 임펄스의 교체 경로의 개발을 조장하기 위한 운동감각 피드백을 사용하는 것에 더하여, 상술한 바와 같이, 환자가 그의 근육을 더 효과적으로 제어하는 방법을 배우는 것을 돕는데 다른 종류의 피드백이 사용된다. 예를 들어, 그의 신경 임펄스가 NMES 자극에 의해 보충될 때 팔의 이동을 살피는 것은 그의 팔을 움직이기 위한 노력을 환자가 조절할 수 있도록 할 수 있다. 마찬가지로, 환자에 의해 습득한 이러한 피드백은 팔의 운동을 측정하고 기록하는 도 3의 로봇 아암 등의 디바이스 및 처리된 EMG 신호에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 원하는 운동을 수행할 때 환자가 마비된 팔로부터의 EMG 신호를 건강한 팔에 의해 생성된 EMG 신호와 거의 유사해지도록 시도하거나 마비된 팔로부터의 EMG 신호가 건강한 팔로부터의 기록된 EMG 신호의 조사와 유사한 재활을 받은 다른 환자의 마비된 팔로부터 개발된 템플릿과 거의 유사해지도록 시도할 수 있다.

도 1에 도시된 배치에서, 환자의 다른 팔이 건강한 팔로서 사용되면, 환자는 미러 이미지 운동으로 선택적으로 양팔을 동시에 움직인다. 건강한 팔의 EMG 신호에 기초한 NMES 신호는 마비된 팔이 움직이도록 하고, 환자가 양팔을 동시에 움직이려고 시도하므로, 환자는 신경 임펄스에 대한 교체 경로의 개발을 촉진하는 것을 돕는 마비된 팔로부터의 운동감각 피드백을 받는다. 본 발명의 임의의 실시예에서, 건강한 팔의 미러 운동에 대한 마비된 팔의 운동은 부분적으로 또는 전체적으로 로봇 아암(300)에 의해 원조될 수 있다.

선택적으로, NMES 신호는 마비된 팔의 능력에 적응된다. 예를 들어, 마비된 팔의 근육이 NMES에 신속하게 응답할 수 없으면, NMES 신호는 선택적으로 느려지거나 고주파 성분이 감소되거나 제거된다. 근육이 더 신속한 응답 능력을 회복하면, NMES 신호는 다시 빨라진다. NMES 신호의 속도는, 환자를 평가하기 위한 센서 데이터를 이용하여, 마비된 팔의 운동에 관한 센서 데이터에 의해 자동으로 또는 치료사에 의해 수동으로 조절된다. 로봇 아암이 마비된 팔을 움직이도록 돕는 NMES와 함께 사용되면, 로봇 아암의 운동은 NMES와 함께 느려진다. 로봇 아암이 NMES없이 마비된 팔을 움직이는데 사용되는 경우에도, 예를 들어, 로봇 아암이 환자가 자신의 신경 임펄스로 운동에 큰 기여를 하도록 도우면 또는 로봇 아암이 재활에서 임의의 다른 이유로 유용하면, 로봇 아암의 운동은 선택적으로 느려진다.

도 5a 내지 5g는 이두근 및 삼두근 또는 굽힘근 및 폄근 등의 길항근 쌍을 형성하는 2개의 근육을 적절하게 구별하기 위하여 몸운동 피질의 발작 및 환자의 신경 임펄스의 부족 등에 따르는 공통의 문제점을 가진 환자를 재활하는 정차를 나 타낸다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 환자가 그의 손을 펴거나 오므리려고하면, 굽힘근으로부터의 EMG 신호(402) 및 폄근으로부터의 신호(404)는 임계 레벨(406)보다 크기 때문에 양 근육이 수축하기에 충분하도록 강하다. 그러나, 양 근육이 동시에 수축하여 서로 대항하여 작동하면, 손은 매우 조금 움직이게 된다. 먼저, 환자는, 도 5b, 5c 및 5에 순차적으로 도시된 바와 같이, 수축의 임계치 미만에서 굽힘근과 폄근의 활동을 감소시키는 것을 배운다. 그 후, 도 5e, 5f 및 5g에 도시된 바와 같이 환자는 굽힘군이 완화된 것을 유지하면서 폄근의 활동을 증가시키는 것을 배운다. 이것은, 예를 들어, 환자가 폄근을 수축하려고 할 때 NMES를 폄근에 인가하고 운동감각을 증가시킴으로써 수행된다.

요약하면, 본 발명의 일부의 실시예에서 사용될 수 있는 재활 방법은 다음과 같다.

1) 실시간으로, 건강한 팔의 EMG를 기록하고 마비된 팔에 유사한 패턴의 NMES를 인가한다.

2) 마비된 팔의 EMG이 측정되면, NMES 진폭을 조절하여 마비된 팔에 신경 임펄스를 보충한다.

3) EMG가 약한 마비된 팔의 섹션에 NMES를 보낸다.

4) NMES를 낮추어 마비된 팔의 느린 응답시간에 적응시킨다.

5) 건강한 팔의 EMG에 기초하여 NMES를 인가하면서 미러 이미지로 환자가 양팔을 함께 움직이도록 한다.

6) 건강한 팔의 EMG(로부터 변형된)에 기초하여 NMES를 인가하면서, 미러 이 미지가 아닌 180 도의 순환 운동으로 환자가 양팔을 동시에 움직이도록 한다.

7) 건강한 팔에 의한 운동을 수회 반복함으로써 평균 EMG에 기초한 NMES를 제공한다.

8) 마비된 팔의 위치를 감지하고 NMES에 대한 네가티브 피드백을 이용하고, 선택적으로 마비된 팔의 EMG를 이용하여 무능을 구분하여 계획된 휴식으로부터 팔을 이동시킨다.

9) EMG 신호를 기록하면서 시간의 함수로서 건강한 팔의 감지된 위치를 기록하고, 마비된 팔이 대응하는 위치에 있으면 대응하는 NMES를 마비된 팔에 인가한다.

10) 로봇 아암을 이용하여 원하는 패턴으로 건강한 팔을 움직이고, 건강한 팔에 수동적으로 생성된 결과적인 EMG 신호를 검출하고, 마비된 팔에 인가된 NMES에 대한 기본으로서 이들 EMG 신호를 사용하여 대응하는 운동을 생성한다.

11) 로봇 아암 및/또는 NMES를 이용하여 건강한 팔의 측정된 위치에 매칭하는 마비된 팔을 움직이거나 움직이는 것을 돕는다.

12) 로봇 아암을 이용하여 운동에 대한 마비된 아암의 저항을 측정하여, 운동에 대한 마비된 팔의 쇠약이 수축에 대한 근육의 쇠약에 의한 것인지 길항근 쌍 간의 구별에 대한 고장에 의한 것인지를 결정하고, 따라서 NMES를 조절한다.

13) 로봇 아암을 마비된 팔의 능력에 맞게 속도를 낮추면서, NMES를 가지고 또는 NMES없이 로봇 아암을 이용하여 마비된 팔이 움직이는 것을 돕는다.

14) 마비된 팔의 능력에 힘을 적응시키면서, 로봇 아암을 이용하여 NMES를 가지고 또는 NMES없이 마비된 팔의 근육에 대항하여 움직인다.

15) 마비된 팔의 EMG를 이용하여, 길항근 쌍을 잘 구별하면서, 환자가 마비된 팔을 더 잘 제어하는 방법을 가르친다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, NMES를 인가하는 방법은 본 출원인에 의해 제출된 다른 출원과 결합된다.

동일한 출원인에 의해 본 출원과 동일 날짜에 PCT 출원된 것으로, 발명의 명칭이 "재활 운동 및 훈련을 위한 방법 및 장치(Methods and Apparatuses for Rehabilitation Exercise and Training)"이며 대리인 번호가 414/04388이고 여기에 참고로 기재된 2004년 12월 7일자로 제출된 미국 가출원 제60/633,442호는 균형 재활을 기재한다. 발명의 예시적인 실시예에서, NMES는 환자가 신체의 양쪽을 조정하는 것을 돕거나 하나의 부분(예를 들어, 다리)이 움직일 때 균형에 관련된 신체의 다른 부분(예를 들어, 몸통)의 근육에 자극을 주는데 사용된다.

동일한 출원인에 의해 본 출원과 동일 날짜에 PCT 출원된 것으로, 발명의 명칭이 "미세한 운동 제어 재활(Fine Motor Control Rehabilitation)"이며 대리인 번호가 414/04401이고 여기에 참고로 기재된 2004년 4월 29일자로 제출된 미국 가출원 제60/566,079호는 미세한 운동 제어 재활을 기재한다. 발명의 예시적인 실시예에서, NMES는, 환자가 철저하고 미세한 운동(예를 들어 큰 근육을 측정하고 작은 근육을 자극하거나 그 반대)을 조정하는 것과 건강한 팔로부터의 미세한 운동 제어를 마비된 팔에 적용하는 것을 돕는데 사용된다.

동일한 출원인에 의해 본 출원과 동일 날짜에 PCT 출원된 것으로, 발명의 명 칭이 "걸음걸이 재활 방법 및 장치(Gait Rehabilitation Methods and Apparatuses)"이며 대리인 번호가 414/04391이고 여기에 참고로 기재된 2004년 12월 7일자로 제출된 미국 가출원 제60/633,428호는 걸음걸이 재활을 기재한다. 발명의 예시적인 실시예에서, NMES는 두 다리의 운동 및/또는 한 다리의 다른 부분의 운동을 조정하는데 사용되고, (건강한 또는 마비된) 허벅다리에 대한 EMG 측정은 마비된 종아리에 NMES 신호를 보내는데 사용된다.

동일한 출원인에 의해 본 출원과 동일 날짜에 PCT 출원된 것으로, 발명의 명칭이 "재활 및 훈련을 위한 방법 및 장치(Methods and Apparatuses for Rehabilitation and Training)"이며 여기에 참고로 기재된 2004년 2월 5일자로 제출된 미국 가출원 제60/542,022호는 다양한 유형의 재활 디바이스를 기재한다. 발명의 예시적인 실시예에서, NMES 자극 및/또는 EMG 측정이 이러한 장치에 제공된다.

참고로 여기에 기재된 2004년 8월 25일자로 제출된 미국 가출원 제60/604,615호는 뇌 적응성을 측정 및/또는 고려한 재활을 기재한다. 발명의 예시적인 실시예에서, NMES 자극은 마비된 사지로 중성 신호를 보내고 및/또는 마비된 사지로부터 신호를 수신하는 대뇌 중추의 활동으로 조정되는 방식으로 제공된다. 이러한 뇌 영역이 예를 들어 EEG 또는 fMRI 방법을 사용하여 검출될 수 있다.

여기에 기재된 바와 같이, 팔 또는 다른 신체 부분의 위치는 팔의 특정 부분 또는 신체 부분의 공간 위치를 포함하지 않지만 예를 들어 팔꿈치가 얼마나 많이 구부려졌는지 또는 팔뚝이 얼마나 많이 비틀어졌는지를 포함하는 공간 상태를 특정 하는데 필요한 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 부분의 속도 및/또는 그 방향이 제어된다.

본 발명은 구현하기 위한 최상의 모드에 관한여 설명하였다. 도면 및 그 관련된 설명의 모든 특징은 본 발명의 임의의 실시예에 따라 실제 디바이스에 제공될 수 있다. 또한 도시된 방법 및 장치에 대한 변형이 본 발명의 범위내에서 포함되며, 이는 청구범위에 의해서만 한정된다. 일 실시예의 특징은 본 발명의 다른 실시예의 특징과 결합하여 제공될 수 있다. 여기에 기재된 바와 같이, "갖는", "포함하는" 및 "구비하는"이라는 용어는 "포함하지만 제한되지 않는다"는 것을 의미한다.

Claims

마비된 신체 부분을 갖는 환자를 재활하는 장치로서,

a) 상기 마비된 신체 부분과 동일한 유형의 건강한 신체 부분의 수의근에 적용되어 하나 이상의 EMG 신호를 생성하도록 되어 있는 하나 이상의 근전도(EMG) 센서;

b) 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 수의근을 자극하도록 되어 있는 신경근육 전기 자극(NMES) 디바이스; 및

c) 상기 NMES 자극이 그 자체로서 충분하지 않도록 상기 마비된 신체 부분의 자극의 진폭이 적어도 부분적으로 건강한 신체 부분으로부터의 EMG 신호에 의존하도록 하면서, 상기 NMES 디바이스를 제어하고 상기 마비된 신체 부분의 운동을 예측하여 상기 마비된 신체 부분을 상기 예측된 운동으로 움직이도록 하는 컨트롤러

를 포함하는 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항에 있어서, 상기 건강한 신체 부분의 하나 이상의 근육은 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 근육에 대응하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 EMG 신호를 처리하고 상기 NMES 신호의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 EMG 신호가 감지되면, 상기 NMES가 상기 건강한 신체 부분에 의한 운동에 대응하는 운동을 생성하도록 상기 마비된 신체 부분을 자극하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 건강한 신체 부분의 대응하는 근육으로부터의 EMG 신호가 상기 건강한 신체 부분의 운동에서의 대응하는 시간을 증가시킬 때, 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 근육 중 적어도 하나의 자극의 진폭이 증가하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분의 하나 이상의 근육은 길항근 쌍을 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 길항근 쌍 중 하나의 근육에 대응하는 상기 건강한 신체 부분의 근육으로부터의 EMG 신호가 상기 건강한 신체 부분의 운동에서의 대응하는 시간을 증가시킬 때 상기 길항근 쌍의 다른 근육의 자극의 진폭이 감소하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러 및 상기 NMES 디바이스 중 하나 또는 전부는, 상기 자극 진폭이 환자의 뇌로부터의 신경 임펄스의 부재시에는 자극된 근육이 수축하기에 충분히 높지 않지만, 상기 신체 부분을 스스 로 움직일 수 없는 적어도 일부의 환자에 대해서는, 상기 자극 진폭이 환자의 뇌로부터의 신경 임펄스의 존재시 상기 근육이 수축하기에 충분히 높도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 EMG 센서는 복수의 EMG 센서를 포함하고, 각각의 EMG 센서는 상기 건강한 신체 부분의 상이한 근육 또는 근육 부분에 적용되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제8항에 있어서, 상기 각각의 EMG 센서는 개별 EMG 신호를 생성하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제9항에 있어서, 상기 NMES 디바이스는 상기 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분을 독립적으로 자극하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제10항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분은 상기 복수의 EMG 센서가 적용되는 상기 건강한 신체 부분의 근육 또는 근육 부분에 대응하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제11항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분의 NMES 자극의 진폭이 상기 복수의 EMG 센서로부터의 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 근육 또는 근육 부분의 각각의 NMES 자극의 진폭이 대응하는 근육 또는 근육 부분으로부터의 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분은 쌍으로 이루어진 신체 부분인 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제14항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분은 팔인 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제14항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분은 다리인 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건강한 신체 부분은 상기 환자의 일부인 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건강한 신체 부분은 다른 사람의 일부인 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 자극 진폭을 상기 EMG 신호의 처리된 형태에 적어도 부분적으로 의존하도록 하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제19항에 있어서, 상기 EMG 신호의 처리된 형태는 상기 EMG 신호로부터 시간적으로 펼쳐진 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 EMG 신호의 처리된 형태는 상기 EMG 신호가 생성될 때 상기 건강한 부분의 운동의 미러 이미지인 상기 건강한 신체 부분의 운동에 의해 생성된 EMG 신호에 대응하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 EMG 신호의 처리된 형태는 상기 EMG 신호로부터 시간적으로 지연된 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건강한 신체 부분의 위치를 모니터하는 제1 위치 감지 디바이스를 더 포함하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제23항에 있어서, 상기 건강한 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 제1 액추에이팅 디바이스를 더 포함하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분의 위치를 모니터하는 제2 위치 감지 디바이스를 더 포함하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예측된 운동에 따라 상기 컨트롤러의 제어하에서 상기 마비된 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 마비 액추에이팅 디바이스를 포함하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제24항에 있어서, 상기 제1 액추에이팅 디바이스는 전체 원조, 부분 원조 또는 무원조 그룹으로부터 선택된 가변 레벨에서 상기 건강한 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제24항에 있어서, 상기 제1 액추에이팅 디바이스는 상기 부분의 운동 범위를 제한함으로써 상기 건강한 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제26항에 있어서, 상기 제2 액추에이팅 디바이스는 전체 원조, 부분 원조 또는 무원조 그룹으로부터 선택된 가변 레벨에서 상기 마비된 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자의 재활 장치.
제26항에 있어서, 상기 제2 액추에이팅 디바이스는 상기 부분의 운동 범위를 제한함으로써 상기 마비된 신체 부분의 위치를 기계적으로 변경하는 장치.
마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류를 재활하는 장치로서, 상기 마비된 신체에 하나 이상의 수의근을 자극하는 신경근육 전기 자극(NMES) 디바이스를 포함하고, 상기 자극의 진폭은 그 자체로서는 상기 근육의 수축을 일으키기에 충분하지 않지만 상기 부류의 환자가 동시에 상기 신체 부분을 움직이려고 할 때 상기 자극의 진폭은 상기 근육을 수축하기에 충분한 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류의 재활 장치.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분의 수의근에 적용되는 하나 이상의 마비 EMG 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 마비 EMG 센서는 하나 이상의 마비 EMG 신호를 생성하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류의 재활 장치.
제32항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 마비된 신체 부분의 자극의 진폭이 상기 하나 이상의 마비 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류의 재활 장치.
제33항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분에 적용되는 상기 하나 이상의 마비 EMG 센서는 복수의 마비 EMG 센서를 포함하고, 상기 마비 EMG 센서의 각각은 상기 마비된 신체 부분의 상이한 근육 또는 근육 부분에 적용되어 별개의 마비 EMG 신호를 생성하는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류의 재활 장치.
제34항에 있어서, 상기 NMES 디바이스는 상기 EMG 센서가 적용되는 상기 마비된 신체의 근육 또는 근육 부분을 자극하고, 상기 컨트롤러는 각각의 근육 또는 근육 부분의 자극의 진폭이 그 근육 또는 근육 부분으로부터의 마비 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하도록 구성되는 것인 마비된 신체 부분을 갖는 환자 부류의 재활 장치.
마비된 신체 부분을 갖는 환자를 재활하는 방법으로서,

a) 상기 환자 또는 다른 사람이 상기 마비된 신체 부분과 동일한 유형인 건 강한 신체 부분을 움직이도록 하는 단계;

b) 움직이는 동안 상기 건강한 신체 부분으로부터 EMG 신호를 검출하는 단계;

c) 상기 EMG 신호를 처리하여 NMES 신호의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;

d) 상기 처리에 응답하여 상기 마비된 신체 부분에 NMES 신호를 인가하는 단계; 및

e) 상기 NMES 자극에 의해 기껏해야 부분적으로 상기 마비된 신체 부분을 움직이는 단계

를 포함하는 환자 재활 방법.
제36항에 있어서, 상기 NMES는 상기 EMG 신호에 따른 타이밍으로 인가되는 것인 환자 재활 방법.
제36항에 있어서, 상기 NMES는 상기 EMG 신호에 따른 진폭으로 인가되는 것인 환자 재활 방법.
제36항에 있어서, 상기 NMES가 인가될 때, 상기 EMG 신호가 검출되는 동안 상기 건강한 신체 부분의 운동과 동일한 패턴으로 상기 환자가 상기 마비된 신체 부분을 움직이도록 하는 단계를 더 포함하는 것인 환자 재활 방법.
제39항에 있어서, 상기 EMG 신호를 검출하는 단계는 상기 건강한 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분으로부터 상기 EMG 신호를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 NMES를 인가하는 단계는 상기 건강한 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분에 대응하는 마비된 신체 부분의 복수의 근육 또는 근육 부분에 NMES를 인가하는 단계를 포함하는 것인 환자 재활 방법.
제40항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분의 시도된 운동의 패턴으로 시간 간격 동안 상기 마비된 신체 부분의 각 근육 또는 근육 부분에 인가된 NMES의 진폭이 상기 건강한 신체 부분의 운동 패턴의 대응하는 시간 간격 동안 상기 건강한 신체의 대응하는 근육 또는 근육 부분으로부터 검출된 EMG 신호에 적어도 부분적으로 의존하는 것인 환자 재활 방법.
제36항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분에는 액추에이팅 디바이스에 의한 운동이 기계적으로 제공되는 것인 환자 재활 방법.
제42항에 있어서, 상기 액추에이팅 디바이스는 상기 검출된 EMG에 동기하는 것인 환자 재활 방법.
제42항에 있어서, 상기 액추에이팅 디바이스는 상기 인가된 NMES에 동기하는 것인 환자 재활 방법.
제36항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분에는 액추에이팅 디바이스에 의한 운동이 기계적으로 원조되는 것인 환자 재활 방법.
제36항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마비된 신체 부분의 운동은 액추에이팅 디바이스에 의해 제한되는 것인 환자 재활 방법.