KR20100079350A

KR20100079350A - 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템

Info

Publication number: KR20100079350A
Application number: KR1020080137798A
Authority: KR
Inventors: 유승현; 이남기
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-07-08
Also published as: KR101114164B1

Abstract

본 발명은 근 활성도인 근전도(EMG)를 검출하여, 근 활성도가 낮은 근육을 기능적 전기자극(Functional Electronical Stimulation)(이하, FES라 함)을 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템은 탄력성이 있는 소재로 이루어져 몸에 피트(fit)되는 근전도-기능적 전기자극용 의류, 상기 근전도-기능적 전기자극용 의류의 내측 피부의 접촉부분 중 근육들에 따라 장착되어 있는 자극전극과 근전도 전극을 구비하는 전극부, 상기 근전도 전극으로부터 검출된 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하여 정상범위가 아니라면 상기 자극전극을 제어하기 위한 자극 제어신호를 생성하는 본체 연산처리부를 적어도 구비하는 근전도-기능적 전기자극 본체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

의복, 의류, 근전도, 근 활성도, 기능적 전기자극, FES, 근육, 전극

Description

의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템{Clothes type FES system}

본 발명은 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 근 활성도인 근전도(EMG)를 검출하여, 근 활성도가 낮은 근육을 기능적 전기자극(Functional Electronical Stimulation)(이하, FES라 함)을 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 신경계 손상환자들의 치료를 위해서 전기자극치료, 운동치료, 수술치료 등 다양한 방법이 적용되지만 신경계 손상환자의 치료 한계에 부딪치게 된 다. 즉, 신경계 손상환자의 경우 수술을 통해 환자를 회복시키는 것은 한계가 있으며, 따라서 운동치료가 매우 중요하다. 특히, 신경계 손상환자들의 치료를 위해서는 운동치료와 함께 전기자극 치료가 병행하는 것이 바람직하다.

전기자극 치료는 자극 전극이 인체의 소정 근육에 부착되어 상기 자극 전극으로 소정의 주파수를 가진 미세전류를 흘려 주어 근육을 자극하는 것이다. 그러나 운동치료와 함께 전기자극 치료를 병행하는 경우, 자극전극과 본체 사이의 전선이 트레이드밀이나 자전거 등의 운동기구에 걸리거나 말려서 운동하기에 불편하며, 또한 운동 중에 자극 전극이 인체의 근육으로 부터 떨어지거나 하여 제대로 전기 자 극이 근육에 전달되지 않을 우려가 크다.

그리고 전기자극 치료 또는 운동치료를 병원에 내원하여 받아야 하는 데, 신경계 손상환자가 병원까지 내원하는 것도 상당히 번거러운 일이며, 특히 환자가 병원에서 치료를 받을 수 있는 시간은 하루에 평균 30~40분 정도로, 이 만으로는 치료량이 상당히 부족하다.

또한, 전기자극 치료 또는 운동치료의 경우 환자를 물리치료사들이 직접 제어해서 운동을 시켜야 하는데, 이렇게 함으로써, 물리치료사 등의 노동력이 많이 들어야 하며, 물리치료사들에 의해 제어를 받음으로써 환자들도 불편함을 느낀다.

따라서, 운동을 하면서 전기자극 치료가 가능하며 물리치료사의 직접 제어가 없이도 환자 스스로가 필요한 전기자극을 제공하는 전기자극수단이 요망된다.

본 발명은 안감과 겉감 사이에 전선이 내장되어 있어 움직임에 방해가 되지 않고 탄력성이 있는 소재로 이루어져 안감쪽으로 자극 전극 및 근전도 전극이 장착되어 환자의 피부와 접촉하여 각 근육의 근육활성도를 측정하여 근 활성도가 낮은 근육을 기능적 전기자극(FES)을 하게 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 근 활성도인 근전도(EMG)를 검출하여, 근 활성도가 낮은 근육을 기능적 전기자극(FES)을 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 안감과 겉감 사이에 전선이 내장되어 있어 움직임에 방해가 되지 않고 탄력성이 있는 소재로 이루어져 안감쪽으로 자극 전극 및 근전도 전극이 장착되어, 착용자가 운동 등의 활동시에 근전도 검출 및 근 자극이 가능한 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 근전도-기능적 전기자극 본체부가 근전도-기능적 전기자극용 의류 상에 장착되어 자극전극과 근전도 전극을 제어하며, 상기 근전도-기능적 전기자극 본체부를 제어하는 휴대 단말부를 구비하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템은, 안감과 겉감으로 이루어지되 적어도 상기 안감은 탄력성이 있는 소재로 이루어져 있으며, 상기 안감의 내측의 피부와 접촉되는 부분에 자극전극들과 근전도 전극들들이 장착되어 있어, 근전도 신호를 검출하며, 기능적 전기자극(FES)을 할 수 있는 근전도-기능적 전기자극용 의류; 상기 근전도-기능적 전기자극용 의류의 외측에 장착되어 상기 자극전극들을 제어하는 제어신호를 생성하는 근전도-기능적 전기자극 본체부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템, 탄력성이 있는 소재로 이루어져 몸에 피 트(fit)되는 근전도-기능적 전기자극용 의류; 상기 근전도-기능적 전기자극용 의류의 내측 피부의 접촉부분 중 근육들에 따라 장착되어 있는 자극전극과 근전도 전극을 구비하는 전극부; 상기 근전도 전극으로부터 검출된 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하여 정상범위가 아니라면 상기 자극전극을 제어하기 위한 자극 제어신호를 생성하는 본체 연산처리부를 적어도 구비하는 근전도-기능적 전기자극 본체부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템은, 근전도전극을 구비하여 근전도 신호를 검출하는 근전도전극부; 미세전류를 흘리어 자극하는 자극전극을 구비하는 자극전극부; 상기 근전도전극부로부터 검출된 근전도 신호를 증폭하며, 잡음을 제거하는 신호전처리부; 상기 신호전처리부로부터 수신된 근전도 신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환부; 상기 A/D변환부로부터 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하여 정상범위가 아니라면 자극 제어신호를 생성하는 본체 연산처리부; 상기 본체 연산처리부로부터 수신된 자극전극 제어신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환부; 상기 D/A변환부로부터 수신된 자극전극 제어신호에 따라 자극전극부을 구동시키는 전극구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

각 근전도 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 근전도전극 사용/불사용키, 각 자극 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 자극전극 사용/불사용키를 적어도 포함하는 단말 키입력부를 구비하는 휴대단말부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체 연산처리부에서 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하기위한 기준치가 저장되어 있는 메모리부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체 연산처리부의 출력신호를 디스플레이하는 본체 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류는 상기 근전도-기능적 전기자극 본체부에서 상기 자극전극들과 근전도 전극들로 연결된 전선은 안감과 겉감 사이에 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 근전도-기능적 전기자극 본체부는 배터리에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.

상기 휴대단말부는 근전도-기능적 전기자극 본체부로 부터 수신된 정보를 단말표시부에 디스플레이하며, 단말배터리에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.

상기 단말 키입력부는 전원을 온(ON)/오프(OFF) 시키는 명령을 입력하는 단말 전원키; 자극 전극의 자극세기를 설정하는 단말 자극세기 설정부; 자극 전극 또는 근전도 전극의 구동시간을 설정하는 단말 시간설정부; 근전도 전극으로 근전도 검출의 개시와 종료를 설정하는 단말 근전도검출 작동개시/종료 입력키; 자극 전극으로 전기자극의 개시와 종료를 설정하는 단말 전기자극 작동개시/종료 입력키;중 적어도 하나 이상을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 휴대단말부는 상기 단말 키입력부로 부터 수신된 키입력 신호를 단말 송수신부를 통해 근전도-기능적 전기자극 본체부로 송신하며, 근전도-기능적 전기 자극 본체부로의 출력신호를 상기 단말 송수신부를 통해 수신하는 단말 연산처리부; 상기 단말 연산처리부의 출력신호를 디스플레이하는 단말 표시부;를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

각 근전도 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 근전도전극 사용/불사용키; 각 자극 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 자극전극 사용/불사용키; 전원을 온(ON)/오프(OFF) 시키는 명령을 입력하는 본체 전원키; 자극 전극의 자극세기를 설정하는 본체 자극세기 설정부; 자극 전극 또는 근전도 전극의 구동시간을 설정하는 본체 시간설정부; 근전도 전극으로 근전도 검출의 개시와 종료를 설정하는 본체 근전도검출 작동개시/종료 입력키; 자극 전극으로 전기자극의 개시와 종료를 설정하는 본체 전기자극 작동개시/종료 입력키;중 적어도 하나 이상을 포함하는 본체 키입력부를 더 구비 하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체 연산처리부로 부터 수신된 신호를 무선으로 휴대 단말부로 송신하며, 단말 연산처리부로부터 수신된 신호를 본체 연산처리부로 전송하는 본체 송수신부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

근육마다 자극전극과 근전도 전극이 쌍(페어)를 이루어 장착되는 것을 특징으로 한다.

자극전극 또는 근전도 전극이 한 몸으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 본체표시부는 키입력신호, 단말 배터리의 잔량 정도, 검출된 근전도 신호, 현재 가해지는 자극의 세기 중 적어도 2이상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

근전도 전극 및 자극전극이 장착되는 근육은 손목신전근, 대흉근, 상완이두근, 손목 굴곡근, 대퇴사두근, 후경골근, 전경골근, 경부신전근, 상부 승모근, 상완 삼두근, 능형근, 기립척주근, 요방형근, 대둔근, 중둔근, 슬괵근, 하퇴 삼두근 중의 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류와 상기 근전도-기능적 전기자극 본체부사이는 커넥터로 연결되며, 상기 근전도-기능적 전기자극용 의류가 상의와 하의로 이루어진 경우는 상기 상의의 커넥터와 상기 하의의 커넥터가 각각 근전도-기능적 전기자극 본체부 측의 커넥터와 결합되어 연결되어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템은 근 활성도인 근전도(EMG)를 검출하여, 근 활성도가 낮은 근육을 기능적 전기자극(FES)을 하게 하여, 병원에 내원하지 않고 환자 스스로가 운동치료 및 전기자극 치료를 할 수있으며, 안감과 겉감 사이에 전선이 내장되어 있어 움직임에 방해가 되지 않고 탄력성이 있는 소재로 이루어져 안감쪽으로 자극 전극 및 근전도 전극이 장착되어, 착용자가 운동 등의 활동시에 근전도 검출 및 근 자극이 가능하도록 이루어져, 전극이 근육으로부터 이탈될 우려 없이 그리고 전선을 신경쓰지 않고 전기자극을 하면서 운동 가능하다.

또한, 본 발명의의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템은 근전도-기능적 전기자극 본체부가 근전도-기능적 전기자극용 의류 상에 장착되어 자극전극과 근전도 전극을 제어하며, 상기 근전도-기능적 전기자극 본체부를 제어하는 휴대 단말부 를 구비하여 운동시 자극전극과 근전도 전극의 제어가 용이하다.

신경계 손상 환자들의 치료에 있어서 운동치료와 전기자극 치료를 동시에 또는 개별적으로 할 수 있기에 효율적이며, 환자의 회복시간을 단축시킬 수 있게 된다. 또한 물리치료사의 도움없이도 전기자극이 제공되기 때문에 노동력이 절감되는 효과를 가져오며, 환자의 경제적 부담을 감소시킬 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 의한 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 설명도로, 근전도-기능적 전기자극용 의류(10), 근전도-기능적 전기자극 본체부(200), 휴대단말부(100)를 구비한다.

근전도-기능적 전기자극용 의류(10)는 안감과 겉감으로 이루어지며, 안감의 내측, 즉 피부와 접촉되는 부분에 자극전극들과 근전도 전극들이 장착되어 있으며, 근전도-기능적 전기자극 본체부에서 자극전극들과 근전도 전극들로 연결된 전선(신호선, 전원선, 접지선 등)은 안감과 겉감 사이에 내장되어 있다. 근전도-기능적 전기자극용 의류의 적어도 안감은 탄력성이 있는 소재로 이루어져 있으며, 안감과 겉감 둘다 탄력성이 있는 소재로 이루어져도 좋다. 근전도-기능적 전기자극용 의류가 탄력성이 있는 소재로 이루어짐에 의해 상기 자극전극들과 근전도 전극들이 부착된 위치로부터 이탈되지 않으며, 안감과 겉감 사이에 전선들이 내장되어, 착용자가 운동 또는 활동시 전선이 움직임에 방해가 되지 않는다. 경우에 따라서 자극전극과 근전도 전극은 하나로 이루어질 수 있다. 근전도-기능적 전기자극용 의류(10)는 상의와 하의로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라서는 원피스 스타일로 이루어질 수 있다.

근전도-기능적 전기자극 본체부(200)는 근전도-기능적 전기자극용 의류(10)의 내측의 피부의 접촉부위에 장착된 자극전극들과 근전도 전극들을 제어한다. 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)는 본체 배터리(290)에 의해 구동되며, 본체 키입력부를 구비하여 전원 온/오프, 자극세기 설정 등을 행하며, 본체 표시부를 구비하여 환자의 근전도 등을 볼 수 있게 이루어져 있다.

휴대단말부(100)는 보호자 또는 물리치료사가 물리치료를 도울때, 치료중에 보호자 또는 물리치료사가 일일히 환자가 착용한 의복에 장착된 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)를 제어하기 어려운데, 이를 위해 준비된 장치이다. 휴대단말부(100)는 단말 키입력부를 구비하여 전원 온/오프, 자극세기 설정 등을 행하며, 이들 입력된 신호를 무선으로 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로 전송한다. 또한 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로 부터 수신된 환자의 근전도 등의 정보를 단말표시부에 디스플레이하며, 단말배터리에 의해 구동된다.

도 2은 도 1의 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도이며, 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템은 근전도-기능적 전기자극용 의류(10), 휴대단말부(100), 근전도-기증적 전기자극 본체부(200), 전극부(300)를 포함하며, 근전도-기능적 전기자극용 의류(10)에는 전극부(300)이 구비된다.

휴대 단말부(100)는 근전도-기능적 전기자극용 의류의 전극부(300)를 제어하는 명령을 입력할 수 있는 휴대용 단말부로서, 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)와 무선으로 데이터를 송신하는 수단이다. 휴대 단말부(100)는 단말 키입력부(110), 단말 연산처리부(150), 단말 송수신부(160), 단말 표시부(170), 단말 배터리부(180)를 포함한다.

단말 키입력부(110)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 동작을 제어하기 위한 명령을 사용자가 키입력을 통해 설정하는 수단으로서, 단말 전원키(120), 단말 자극세기 설정부(130), 단말 시간설정부(140), 단말 근전도검출 작동개시/종료 입력키(미도시), 단말 전기자극 작동개시/종료 입력키(미도시), 단말 근전도전극 사용/불사용키(미도시), 단말 자극전극 사용/불사용키(미도시)를 포함한다.

단말 전원키(120)는 휴대 단말부(100)의 전원을 온(ON)/오프(OFF) 시키는 것과 동시에 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)의 전원도 온(ON)/오프(OFF) 시키는 온오프 명령을 입력하는 키입력 수단이다.

단말 자극세기 설정부(130)는 전극부(300)의 자극세기를 사용자가 설정하는 키입력 수단이다. 단말의 자극세기는 근전도-기증적 전기자극 본체부의 본체 연산처리부에서 연산에 의해 자동적으로 연산되어 정해질 수 도 있으나, 경우에 따라서 수동적으로 사용자에 의해 선택적으로 설정되어 질 수 있다.

단말 시간설정부(140)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 전극부(300)의 동작시간을 설정하는 키입력 수단이다.

단말 근전도검출 작동개시/종료 입력키(미도시)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에서 근전도 검출 개시와 종료를 설정하는 키입력 수단이다.

단말 전기자극 작동개시/종료 입력키(미도시)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에서 전기자극 개시와 종료를 설정하는 키입력 수단이다.

단말 근전도전극 사용/불사용키(미도시)는 근전도 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치 또는 키입력 수단이다.

단말 자극전극 사용/불사용키(미도시)는 자극 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치 또는 키입력 수단이다.

단말 연산처리부(150)는 단말 키입력부(110)로 부터 키입력 신호를 수신해 신호를 키입력 설정값에 따라 연산처리하며, 또한 단말 송수신부(160)를 통해 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로 전송한다, 또한 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로부터 단말 송수신부(160)를 통해 수신된 신호를 단말 표시부(170)로 출력하여 디스플레이하게 한다.

단말 송수신부(160)는 단말 연산처리부(150)로 부터 수신된 신호를 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로 무선 송신하며, 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로부터 수신된 신호를 단말 연산처리부(150)로 전송한다.

단말 표시부(170)는 단말 연산처리부(150)의 출력신호를 디스플레이한다. 즉, 키입력 설정부(110)에서 설정된 키입력신호, 단말 배터리의 잔량 정도, 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로부터 수신된 각종 데이터를 디스플레이한다. 특히 자극세기 설정정도를 그래프나 숫자, 그림등으로 화면에 표시할 수 있으며, 시간설 정값을 숫자로 표시하고, 남은 시간을 막대 그래프 등의 그림이나 문자로 나타낼 수 있다.

단말 배터리부(180)는 휴대폰용 배터리인 3.7V 리튬이온 배터리를 사용할 수 있으며, 이 경우에는 휴대폰 배터리 충전기로도 배터리 충전을 가능하게 한다.

근전도-기능적 전기자극 본체부(200)는 근전도-기능적 전기자극용 의류 상에 벨트등에 의해 착용되거나 포켓등의 임의의 착용 수단에 의해 근전도-기능적 전기자극용 의류 상에 탈부착이 가능한 수단으로서, 휴대 단말부(100)의 키입력 신호 또는 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)의 키입력 신호를 수신하여 전극부(300)의 제어신호를 생성한다. 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)는 본체 송수신부(210), 본체 키입력부(220), 본체 연산처리부(230), 메모리부(235), D/A변환부(240), 전극구동부(250), 신호전처리부(260), A/D변환부(270), 본체 표시부(280)를 포함한다.

본체 송수신부(210)는 본체 연산처리부(230)로 부터 수신된 신호를 무선으로 휴대 단말부(100)로 송신하며, 단말 연산처리부(150)로부터 수신된 신호를 본체 연산처리부(230)로 전송한다.

본체 키입력부(220)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 동작을 제어하기 위한 명령을 사용자가 키입력을 통해 설정하는 수단으로서, 본체 전원키(222), 본체 자극세기 설정부(224), 본체 시간설정부(226), 본체 근전도검출 개시/종료 입력키(미도시)를 포함한다.

본체 전원키(222)는 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)의 전원을 온(ON)/ 오프(OFF) 시키는 온오프 명령을 입력하는 키입력 수단이다.

본체 자극세기 설정부(224)는 전극부(300)의 자극세기를 사용자가 설정하는 키입력 수단이다.

본체 시간설정부(226)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 전극부(300)의 동작시간을 설정하는 키입력 수단이다.

본체 근전도검출 작동개시/종료 입력키(미도시)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에서 근전도 검출 개시와 종료를 설정하는 키입력 수단이다.

본체 전기자극 작동개시/종료 입력키(미도시)는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에서 전기자극 개시와 종료를 설정하는 키입력 수단이다.

본체 근전도전극 사용/불사용키(미도시)는 근전도 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치 또는 키입력 수단이다.

본체 자극전극 사용/불사용키(미도시)는 자극 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치 또는 키입력 수단이다.

본체 연산처리부(230)는 단말 키입력부(110) 또는 본체 키입력부(220)를 통해 수신된 키입력 신호에 따라 연산처리하며, 입력된 키입력신호를 본체 표시부(280)으로 출력한다. 본체 연산처리부(230)는 근전도 전극부(320)로부터 A/D 변환부(270)을 통해 근전도 신호를 수신하여, 상기 근전도가 정상범위내인지 여부를 판단하고 이를 본체 표시부(280)로 출력하며, 동시에 본체 송수신부(210)를 통해 휴대 단말부(100)로 전송한다. 또한 본체 연산처리부(230)는 자극전극 제어신호를 생성하여 D/A 변환부(240)을 통해 전극구동부(250)로 전송하되, 입력된 소정 근육 의 근전도 신호의 진폭에 따라, 상기 근육의 자극전극 제어신호가 달라지게 할 수 있다. 여기서 근육마다 적용되는 자극전극과 근전도 전극은 쌍(페어)를 이룰 수 있으며, 경우에 따라서는 자극전극 또는 근전도 전극으로 구별하지 않고 하나의 전극으로 근육에 자극을 주거나 근전도를 검출하게 할 수 있다. 또한 한 근육에도 다수의 자극전극 또는 다수의 근전도 전극이 장착될 수 있다.

메모리부(235)는 본체 연산처리부(230)로부터 수신된 환자의 데이터를 저장하며, 또한 근전도가 정상범위내인지 여부를 판단하기위한 기준치가 저장되어 있다. 상기 기준치는 적용되는 근육에 따라서 달라질 수 있으며, 상기 기준치는 공장출하시 저장되어 있을 수 있으며, 경우에 따라서는 사용전 정상근육 도는 소정 근육에서 일정시간동안 검출된 근전도의 평균진폭으로 하거나 평균진폭의 1/2~1/5배의 범주내에서 선택적으로 적용할 수 있다. 경우에 따라서는 매 사용시 상기방식들에 의해 기준치를 설정하게 할 수 도 있다.

D/A변환부(240)는 본체 연산처리부(230)로부터 수신된 자극전극 제어신호를 아날로그 신호로 변환하여 전극구동부(250)로 전송한다.

전극구동부(250)는 D/A변환부(240)로부터 수신된 자극전극 제어신호에 따라 전극부(300)의 자극전극부(310)을 구동시킨다.

신호전처리부(260)는 전극부(300)의 근전도전극부(320)로부터 검출된 근전도 신호를 증폭하며, 잡음을 제거한다.

A/D변환부(270)는 신호전처리부(260)로부터 수신된 신호를 디지탈신호로 변환하여 본체 연산처리부(230)로 전송한다.

본체 표시부(280)는 본체 연산처리부(230)의 출력신호를 디스플레이한다. 즉, 키입력신호, 단말 배터리의 잔량 정도, 검출된 근전도 신호, 현재 가해지는 자극의 세기, 기타 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)로부터 수신된 각종 데이터를 디스플레이한다.

본체 배터리부(290)는 휴대폰용 배터리인 3.7V 리튬이온 배터리를 사용할 수 있으며, 이 경우에는 휴대폰 배터리 충전기로도 배터리 충전을 가능하게 한다.

전극부(300)는 근전도-기능적 전기자극용 의류(10)의 안감의 내측, 즉 피부와 접촉되는 부분에 장착되되 자극전극부(310)과 근전도전극부(320)으로 이루어진다.

자극전극부(310)는 다수의 자극 전극을 구비하며, 소정 근육의 소정 위치에 미세전류를 흘려 자극한다.

근전도전극부(320)는 다수의 근전도 전극을 구비하며, 소정 근육의 소정 위치에서 근전도 신호를 검출한다.

자극전극과 근전도 전극은 소정 근육의 소정 위치에 쌍을 이루어 장착되며, 경우에 따라서 소정 근육의 소정 위치에 장착된 하나의 전극으로 자극 전극으로도 근전도 전극으로도 사용할 수 있다. 즉 경우에 따라서 자극전극 또는 근전도 전극이 한 몸으로 이루어질 수 있다.

도 3은 인체의 앞면에서 도 2의 전극부의 전극들의 위치를 나타내며, 도 4는 인체의 뒷면에서 도 2의 전극부의 전극들의 위치를 나타낸다.

도 3 및 도 4에서 정중부를 중심으로 좌우대칭으로 위치되는 근육들 중 한쪽 면의 근육에서의 전극의 위치만을 나타낸것으로, 이는 설명 및 도면의 편의상 이렇게 나타낸것으로, 실제로 한쪽 면의 근육만이 적용되는 것이 아니라 양측의 근육이 다 적용된다. 또한 도 3 및 도 4에서 나타내는 각 전극의 위치는 각각 자극전극과 근전도 전극은 소정 근육의 소정 위치에 쌍을 이루어 장착되거나 아니면, 하나의 전극으로 자극 전극으로도 근전도 전극으로도 사용하도록 장착되어질 수 있다.

도 3을 참조하여, 손목신전근 전극 위치(12, 14)는 2개로 각 전극위치에 자극전극과 근전도 전극이 쌍으로 장착되거나, 자극 전극 및 근전도 전극으로 사용되는 하나의 전극이 각 위치에 장착된다. 같은 방법으로 손목신전근 전극 위치(12, 14)뿐만 아니라, 대흉근 전극 위치(22, 24), 상완이두근 전극 위치(32, 34), 손목 굴곡근 전극 위치(42, 44), 대퇴사두근 전극 위치(52, 54), 후경골근 전극 위치(62, 64), 전경골근 전극 위치(72, 74)도 각기 2개의 전극의 위치를 가지며, 이들 전극의 위치에서도 각 전극위치에 대해, 자극전극과 근전도 전극이 쌍으로 장착되거나, 자극 전극 및 근전도 전극으로 사용되는 하나의 전극이 각 위치에 장착된다. 또한 다른 일측면의 손목신전근, 대흉근, 상완이두근, 손목 굴곡근, 대퇴사두근, 후경골근, 전경골근에도 각기 2개의 전극위치를 구비하며, 이들 전극의 위치에서도 각 전극위치에 대해, 자극전극과 근전도 전극이 쌍으로 장착되거나, 자극 전극 및 근전도 전극으로 사용되는 하나의 전극이 각 위치에 장착된다.

도 4를 참조하여, 상부 승모근 전극 위치(16, 18)는 2개로 각 전극위치에 자극전극과 근전도 전극이 쌍으로 장착되거나, 자극 전극 및 근전도 전극으로 사용되는 하나의 전극이 각 위치에 장착된다. 같은 방법으로 상부 승모근 전극 위 치(16, 18)뿐만 아니라, 상완 삼두근 전극 위치(26, 28), 능형근 전극 위치(36, 38), 기립척주근 전극 위치(46, 48), 요방형근 전극 위치(56, 58), 대둔근 및 중둔근 전극 위치(66, 68), 슬괵근 전극 위치(76, 78), 하퇴 삼두근(86, 89), 경부신전근(96, 98)도 각기 2개의 전극의 위치를 가지며, 이들 전극의 위치에서도 각 전극위치에 대해, 자극전극과 근전도 전극이 쌍으로 장착되거나, 자극 전극 및 근전도 전극으로 사용되는 하나의 전극이 각 위치에 장착된다. 또한 다른 일측면에서 경부신전근을 제외한 상부 승모근, 상완 삼두근, 능형근, 기립척주근, 요방형근, 대둔근 및 중둔근, 슬괵근 전극, 하퇴 삼두근도 각기 2개의 전극의 위치를 가지며, 이들 전극의 위치에서도 각 전극위치에 대해, 자극전극과 근전도 전극이 쌍으로 장착되거나, 자극 전극 및 근전도 전극으로 사용되는 하나의 전극이 각 위치에 장착된다.

본 발명에서 미도시되었지만 본 발명의 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템에서 근전도-기능적 전기자극용 의류(10)과 근전도-기능적 전기자극 본체부(200)사이는 커넥터로 연결되도록 이루어진다. 근전도-기능적 전기자극용 의류(10) 측의 커넥터와 근전도-기능적 전기자극 본체부(200) 측의 커넥터가 서로 결합되어 연결되도록 이루어진다. 근전도-기능적 전기자극용 의류(10)가 상의와 하의로 이루어진 경우는 상기 상의의 커넥터와 상기 하의의 커넥터가 각각 근전도-기능적 전기자극 본체부(200) 측의 커넥터와 결합되어 연결되어진다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗 어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소는 당업자가 공지된 다양한 구성요소들로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도 2은 도 1의 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 3은 인체의 앞면에서 도 2의 전극부의 전극들의 위치를 나타낸다.

도 4는 인체의 뒷면에서 도 2의 전극부의 전극들의 위치를 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 근전도-기능적 전기자극용 의류 12, 14: 손목신전근 전극 위치

16, 18: 상부 승모근 전극 위치 22, 24: 대흉근 전극 위치

26, 28: 상완 삼두근 전극 위치 32, 34: 상완이두근 전극 위치

36, 38: 능형근 전극 위치 42, 44: 손목 굴곡근 전극 위치

46, 48: 기립척주근 전극 위치 52, 54: 대퇴사두근 전극 위치

56, 58: 요방형근 전극 위치 62, 64: 후경골근 전극 위치

66, 68: 대둔근 및 중둔근 전극 위치 72, 74: 전경골근 전극 위치

76, 78: 슬괵근 전극 위치 86, 89: 하퇴 삼두근 전극 위치

96, 98: 경부신전근 전극 위치 100: 휴대단말부

110: 단말 키입력부 120: 단말 전원키

130: 단말 자극세기설정부 140: 단말 시간설정부

150: 단말 연산처리부 160: 단말 송수신부

170: 단말 표시부 180: 단말 배터리부

200: 근전도-기능적 전기자극 본체부 210: 본체 송수신부

220: 본체 키입력부 222: 본체 전원키

224: 본체 자극세기설정부 226: 본체 시간설정부

230: 본체 연산처리부 240: D/A변환부

250: 전극 구동부 260: 신호전처리부

270: A/D변환부 280: 본체 표시부

290: 본체 배터리부 300: 전극부

310: 자극 전극부 320: 근전도 전극부

Claims

안감과 겉감으로 이루어지되 적어도 상기 안감은 탄력성이 있는 소재로 이루어져 있으며, 상기 안감의 내측의 피부와 접촉되는 부분에 자극전극들과 근전도 전극들들이 장착되어 있어, 근전도 신호를 검출하며, 기능적 전기자극(FES)을 할 수 있는 근전도-기능적 전기자극용 의류;

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류의 외측에 장착되어 상기 자극전극들을 제어하는 제어신호를 생성하는 근전도-기능적 전기자극 본체부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
탄력성이 있는 소재로 이루어져 몸에 피트(fit)되는 근전도-기능적 전기자극용 의류;

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류의 내측 피부의 접촉부분 중 근육들에 따라 장착되어 있는 자극전극과 근전도 전극을 구비하는 전극부;

상기 근전도 전극으로부터 검출된 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하여 정상범위가 아니라면 상기 자극전극을 제어하기 위한 자극 제어신호를 생성하는 본체 연산처리부를 적어도 구비하는 근전도-기능적 전기자극 본체부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
근전도전극을 구비하여 근전도 신호를 검출하는 근전도전극부;

미세전류를 흘리어 자극하는 자극전극을 구비하는 자극전극부;

상기 근전도전극부로부터 검출된 근전도 신호를 증폭하며, 잡음을 제거하는 신호전처리부;

상기 신호전처리부로부터 수신된 근전도 신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환부;

상기 A/D변환부로부터 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하여 정상범위가 아니라면 자극 제어신호를 생성하는 본체 연산처리부;

상기 본체 연산처리부로부터 수신된 자극전극 제어신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환부;

상기 D/A변환부로부터 수신된 자극전극 제어신호에 따라 자극전극부을 구동시키는 전극구동부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각 근전도 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 근전도전극 사용/불사용키, 각 자극 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 자극전극 사용/불사용키를 적어도 포함하는 단말 키입력부를 구비하는 휴대단말부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제2항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체 연산처리부에서 근전도 신호의 진폭이 정상범위내에 있는지 여부를 판단하기위한 기준치가 저장되어 있는 메모리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제5항에 있어서,

상기 본체 연산처리부의 출력신호를 디스플레이하는 본체 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항에 있어서,

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류는 상기 근전도-기능적 전기자극 본체부에서 상기 자극전극들과 근전도 전극들로 연결된 전선은 안감과 겉감 사이에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서,

상기 근전도-기능적 전기자극 본체부는 배터리에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제4항에 있어서,

상기 휴대단말부는 근전도-기능적 전기자극 본체부로 부터 수신된 정보를 단말표시부에 디스플레이하며, 단말배터리에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제9항에 있어서,

상기 단말 키입력부는

전원을 온(ON)/오프(OFF) 시키는 명령을 입력하는 단말 전원키;

자극 전극의 자극세기를 설정하는 단말 자극세기 설정부;

자극 전극 또는 근전도 전극의 구동시간을 설정하는 단말 시간설정부;

근전도 전극으로 근전도 검출의 개시와 종료를 설정하는 단말 근전도검출 작동개시/종료 입력키;

자극 전극으로 전기자극의 개시와 종료를 설정하는 단말 전기자극 작동개시/종료 입력키;

중 적어도 하나 이상을 구비하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제9항에 있어서,

상기 휴대단말부는

상기 단말 키입력부로 부터 수신된 키입력 신호를 단말 송수신부를 통해 근전도-기능적 전기자극 본체부로 송신하며, 근전도-기능적 전기자극 본체부로의 출 력신호를 상기 단말 송수신부를 통해 수신하는 단말 연산처리부;

상기 단말 연산처리부의 출력신호를 디스플레이하는 단말 표시부;

를 더 구비한 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각 근전도 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 근전도전극 사용/불사용키;

각 자극 전극 개별적으로 사용할 것인지 불사용할 것인지를 선택하는 스위치인 자극전극 사용/불사용키;

전원을 온(ON)/오프(OFF) 시키는 명령을 입력하는 본체 전원키;

자극 전극의 자극세기를 설정하는 본체 자극세기 설정부;

자극 전극 또는 근전도 전극의 구동시간을 설정하는 본체 시간설정부;

근전도 전극으로 근전도 검출의 개시와 종료를 설정하는 본체 근전도검출 작동개시/종료 입력키;

자극 전극으로 전기자극의 개시와 종료를 설정하는 본체 전기자극 작동개시/종료 입력키;

중 적어도 하나 이상을 포함하는 본체 키입력부를 더 구비 하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제6항에 있어서,

상기 본체 연산처리부로 부터 수신된 신호를 무선으로 휴대 단말부로 송신하며, 단말 연산처리부로부터 수신된 신호를 본체 연산처리부로 전송하는 본체 송수신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항 내지 제3항에 있어서,

근육마다 자극전극과 근전도 전극이 쌍(페어)를 이루어 장착되는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항 내지 제3항에 있어서,

자극전극 또는 근전도 전극이 한 몸으로 이루어진 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제6항에 있어서,

상기 본체표시부는

키입력신호, 단말 배터리의 잔량 정도, 검출된 근전도 신호, 현재 가해지는 자극의 세기 중 적어도 2이상을 표시하는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

근전도 전극 및 자극전극이 장착되는 근육은 손목신전근, 대흉근, 상완이두근, 손목 굴곡근, 대퇴사두근, 후경골근, 전경골근, 경부신전근, 상부 승모근, 상완 삼두근, 능형근, 기립척주근, 요방형근, 대둔근, 중둔근, 슬괵근, 하퇴 삼두근 중의 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류와 상기 근전도-기능적 전기자극 본체부사이는 커넥터로 연결되며,

상기 근전도-기능적 전기자극용 의류가 상의와 하의로 이루어진 경우는 상기 상의의 커넥터와 상기 하의의 커넥터가 각각 근전도-기능적 전기자극 본체부 측의 커넥터와 결합되어 연결되어지는 것을 특징으로 하는 의복형 근전도 및 기능적 전기자극 시스템.