KR20110050668A

KR20110050668A - 생체신호계측 장착구 및 장착식 동작보조장치

Info

Publication number: KR20110050668A
Application number: KR1020117005624A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 산카이
Original assignee: 고쿠리쯔 다이가쿠 호징 츠쿠바 다이가쿠
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-05-16
Also published as: CN102149318A; JP5409637B2; HK1158044A1; EP2335570A1; KR101226169B1; US20110166491A1; CN102149318B; WO2010029966A1; EP2335570A4; JPWO2010029966A1

Abstract

장착자의 체표로부터의 생체신호를 계측하는 생체신호계측 장착구로서, 상기 장착자의 체표를 덮도록 형성된 장착구 본체와, 상기 장착구 본체의 내측면의 소정의 부위에 형성되고, 상기 장착자의 체표로부터의 생체신호를 검출하는 생체신호 검출수단과, 상기 생체신호 검출수단에 의해 검출된 검출신호를 출력하는 신호전달수단을 구비한다.

Description

생체신호계측 장착구 및 장착식 동작보조장치{WEARING TOOL FOR MEASURING BIOLOGICAL SIGNAL, AND WEARING-TYPE MOTION ASSISTING DEVICE}

본발명은 생체신호계측 장착구 및 장착식 동작보조장치에 관한 것으로, 특히, 인체로부터 생체신호를 취득하기 위한 생체신호센서의 장착을 용이하게 실시하기 위한 생체신호계측 장착구 및 장착식 동작보조장치에 관한 것이다.

정상인이 간단하게 할 수 있는 동작이라도 신체장애자나 고령자에게는 매우 곤란한 경우가 많다. 이 때문에, 최근에는 이러한 사람들의 동작을 보조 또는 대행하기 위한 여러 가지의 파워어시스트장치(동작보조장치)의 개발이 본발명자들에 의해 진행되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

상기 특허문헌 1에 나타난 방법에서, 동작보조장치는, 예를 들어, 골격근의 근력저하에 의해 보행이 부자유스러운 하지운동기능 장애자 혹은 보행운동의 재활을 실시하는 환자 등과 같이 자력보행이 어려운 사람의 보행동작을 보조(어시스트)하는 장치이다. 이 동작보조장치는 뇌로부터의 신호에 의해 근력을 발생시킬 때에 생기는 생체신호(예를 들어, 표면근전위 등)를 검출하고, 이 검출신호에 기초하여 구동원(예를 들어, 전동식의 구동모터 등)으로부터의 어시스트력을 부여하도록 작동될 수 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 제2006-204426

이와 같은 장착식 동작보조장치에서는 장착자의 의사를 반영한 어시스트를 실현하기 위하여, 장착자의 생체전위신호에 근거한 제어를 실시하고 있다. 장착식 동작보조장치에서는 이 생체전위신호를 취득하기 위하여 복수의 전극 등의 생체신호 취득수단을 몸의 각 대상부위에 직접 부착하고 있고, 장착식 동작보조장치를 착탈 할 때마다 부착하거나 떼어내는 작업에 시간이 소요되었다. 또한, 장착자 스스로 부착할 수 없는 부위에 생체신호 취득수단을 부착할 필요가 있는 경우에는 타인(원조자)의 손을 빌릴 수 밖에 없었다. 또한, 매번 최적의 부착위치를 찾아서 부착하는 것은 원조자에게도 시간이 소요되는 작업이었다.

본발명은 상술한 문제점를 감안하여 이루어진 것으로서, 인체로부터 생체신호를 취득하기 위한 생체신호센서의 장착을 용이하게 실시하기 위한 생체신호계측 장착구 및 장착식 동작보조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본발명은 이하의 특징을 갖는 과제를 해결하기 위한 수단을 채용하고 있다.

본발명은 장착자의 체표로부터의 생체신호를 계측하는 생체신호계측 장착구로서, 상기 장착자의 체표를 덮도록 형성된 장착구 본체와, 상기 장착구 본체의 내측면의 소정의 부위에 형성되고, 상기 장착자의 체표로부터의 생체신호를 검출하는 생체신호 검출수단과, 상기 생체신호 검출수단에 의해 검출된 검출신호를 출력하는 신호전달수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 인체로부터 생체신호를 취득하기 위한 생체신호 검출수단의 장착을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 본발명은 상기 생체신호 검출수단에 의한 검출신호로부터 생체신호를 취득하는 생체신호 취득수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 생체신호 검출수단에서 검출된 생체신호로부터 제어에 사용되는 신호(예를 들어, 근전위신호나 신경전달신호 등)를 취득할 수 있다. 이로써, 예를 들어 신호출력 등에 의한 노이즈의 혼입을 방지할 수 있다.

또한, 본발명은 복수의 상기 생체신호 검출수단을 구비하고, 각 생체신호 검출수단마다 또는 미리 설정된 복수의 상기 생체신호 검출수단으로 이루어지는 생체신호 검출수단군마다 상기 생체신호 취득수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이로써, 각 생체신호 검출수단에 있어서의 생체신호를 각각 단독으로 취득할 수도 있고, 또한 복수의 생체신호를 모아서 취득할 수도 있다.

또한, 본발명은 상기 생체신호 검출수단을 복수 구비하고, 각 생체신호 검출수단마다 또는 미리 설정된 복수의 상기 생체신호 검출수단으로 이루어지는 상기 생체신호 검출수단군마다 상기 신호전달수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이로써, 생체신호 검출수단마다 취득한 생체신호를 각각 단독으로 송신시킬 수도 있고, 또한 복수의 생체신호를 모아서 송신할 수도 있다.

또한, 본발명은 상기 체표에 밀착시키는 신축성 소재로 이루어지고, 적어도 일부에 개구부가 형성된 장착구 본체와, 상기 체표로부터의 생체신호를 상기 개구부를 통하여 검출할 수 있도록 배치된 생체신호 검출수단과, 상기 생체신호 검출수단에 의해 검출된 생체신호를 유선 또는 무선에 의해 송신하는 신호전달수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본발명은 상기 생체신호 검출수단은 상기 개구부와 상기 생체신호 검출수단의 사이에 신축성 소재에 의해 짜여진 그물부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 생체신호 검출수단을 그대로 장착자의 피부에 밀착시키지 않기 때문에, 생체신호계측 장착구의 착용시 끈적끈적해지는 일 없이 생체신호 검출수단의 탈착을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본발명은 상기 생체신호 취득수단은 상기 그물부재가 짜여진 그물코의 간극으로부터 융기된 부분이 장착자의 체표면에 밀착함으로써 상기 생체신호를 취득하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 예를 들어, 생체신호 검출수단의 점착력이 너무 강하면 장착자가 장착구 본체를 탈착함에 있어 방해가 되어 버릴 우려가 있기 때문에, 그물코의 간극을 이용하여 생체신호 검출수단을 다수의 미세한 점으로 장착자의 체표면에 밀착시키도록 함으로써 양호한 전기적 접속을 보장함과 동시에 장착구 본체의 탈착을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본발명은 상기 부착수단은 상기 생체신호 검출수단 또는 상기 그물부재를 소정의 위치에서 고정하는 마크부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 표지가 되는 마크부를 형성함으로써, 생체신호 검출수단 및 그물부재를 소정의 위치에 용이 또한 정확하게 위치결정을 할 수 있다. 따라서, 보다 고정밀도로 정확한 생체신호를 계측할 수 있다.

또한, 본발명은 상기 장착구 본체는 이너수트, 스패츠, 서포터, 장갑 또는 양말인 것을 특징으로 한다.

이로써, 기존의 밀착성이 있는 의류 등을 장착구 본체로 함으로써 장착자의 피부로부터 생체신호를 용이하게 계측할 수 있다.

또한, 본발명은 상술한 생체신호계측 장착구로부터 얻어지는 생체신호에 의해 장착자에 대하여 동력을 부여하는 구동원을 가진 동작보조 장착구의 구동제어를 실시하고 상기 장착자의 동작을 보조 또는 대행하는 장착식 동작보조장치이다.

이로써, 생체신호계측 장착구로부터 얻어지는 생체신호에 의해 장착자에 대하여 동력을 부여하는 구동원을 가진 동작보조 장착구의 구동제어를 실시함으로써, 장착자가 원하는 일련의 동작을 그때그때의 상황에 따라 원활하고 최적으로 실시할 수 있다.

본발명에 의하면 인체로부터 생체신호를 취득하기 위한 생체신호센서의 장착을 용이하게 실시할 수 있다.

도 1a는 본발명을 실시한 생체신호계측 장착구의 일례를 정면에서 본 도면이다.
도 1b는 본발명을 실시한 생체신호계측 장착구의 일례를 배면에서 본 도면이다.
도 2a는 생체신호계측 장착구의 다른 실시예(장갑)를 나타내는 도면이다.
도 2b는 생체신호계측 장착구의 다른 실시예(양말)를 나타내는 도면이다.
도 2c는 생체신호계측 장착구의 다른 실시예(서포터)를 나타내는 도면이다.
도 3은 생체신호계측 장착구의 전극부 부근의 구체예에 대하여 설명하기 위한 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 전극부 부근의 각 구성을 분해한 상태를 나타낸 분해사시도이다.
도 5는 전극부 부근의 장착자에의 장착상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은 제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 생체신호계측 장착구에 있어서의 제 1 기능 블록 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 생체신호계측 장착구에 있어서의 제 2 기능 블록 구성예를 나타내는 도면이다.
도 9는 생체신호계측 장착구를 적용한 장착식 동작보조장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 하반신용(양다리용)의 장착구 본체에 생체신호센서군을 갖는 생체신호계측 장착구의 외관의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 11은 장착구 본체에 형성된 생체신호센서군에 접속된 계측모듈(생체신호 취득수단)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 생체신호계측 장착구를 사용한 생체신호의 분포예를 나타내는 도면이다.
도 13a는 생체신호센서의 구성의 개략을 나타내는 분해사시도이다.
도 13b는 생체신호센서가 조립된 상태의 단면을 확대하여 나타낸 모식도이다.

＜본발명에 대하여＞

본발명은 장착자의 인체로부터 취득가능한 생체신호를 계측하기 위하여, 예를 들어, 전극 등의 생체신호센서가 소정 위치에 형성된 생체신호계측 장착구를 장착자에게 장착시킴으로써, 장착자 또는 원조자 등이 직접 복수의 생체신호 검출수단(생체신호센서)을 하나하나 부착하거나 떼어내는 수고를 경감할 수 있고, 장착자에 대한 부담을 경감할 수 있는 생체신호계측 장착에 관한 것이다. 또한, 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구를 사용함으로써, 생체신호센서를 작동시키는 것을 잊어버리나 각 생체신호센서에 접속하는 배선을 잘못하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구를 사용함으로써, 예를 들어, 장착자가 먼저 생체신호계측 장착구를 장착하고, 그 다음으로 장착자에 대하여 동력을 부여하는 구동원을 갖는 동작보조 장착구를 장착함으로써, 생체신호계측 장착구로부터 얻어진 장착자의 소정 부위마다의 생체전위신호 등의 생체신호를 장착식 동작보조장치에 보내고, 이들의 생체전위신호에 기초하여 장착식 동작보조장치에 형성된 구동원을 구동시키는 등으로 장착자의 동작을 보조 또는 대행하도록 장착식 동작보조장치를 제어할 수 있다.

또한, 이하에서 설명하는 생체신호계측 장착구는 장착구 본체로서 상기 장착자의 체표에 적어도 부분적으로 밀착하여 그 체표를 덮도록 형성된 장착구 본체를 구비하고, 이 장착구 본체는, 예를 들어, 바지 또는 셔츠(장착식 동작보조장치를 장착하는 부분용 의류)와 같은 것이어도 되고 또는 인체의 관절 각부에 밀착하여 장착되어 관절을 보호하거나 지지하는 서포터와 같은 것이어도 된다. 또한, 소위 이너수트와 같이 장착구 본체 전체가 몸의 표면에 밀착하는 구조의 것이어도 되고, 장착구 본체 전체로서는 몸의 표면에 밀착시키기 어려운 구조의 것이더라도 생체신호센서의 부분만을 몸의 표면에 밀착시키도록 하여도 된다.

이 장착구 본체의 내측면, 즉, 장착자가 장착구 본체를 장착한 상태에 있어서 장착자의 피부표면에 접하는 면에는 장착자의 체표로부터의 생체신호를 검출하는 생체신호 검출수단이 형성되어 있다. 본실시형태에 있어서는 생체신호 검출수단(생체신호센서)으로서 장착자의 체표면으로부터의 전위신호를 검출하는 전극이 형성되어 있다. 이 전극의 장착자의 체표에 접하는 측의 표면에는 도전성의 점착면이 형성되어 있고, 장착자의 피부표면에 밀착하여 장착자의 피부표면의 전위를 계측할 수 있도록 구성되어 있다.

나아가, 본발명에서는 장착구 본체가 생체신호 취득수단(필터)을 구비하고 있고, 생체신호센서에서 검출된 생체신호로부터 소정의 신호(예를 들어, 근전위신호나 신경전달신호 등)을 취득하여 출력할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 신호전달시의 노이즈의 혼입에 의한 신호의 열화를 방지할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 특징을 갖는 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구 및 장착식 동작보조장치의 바람직한 형태에 대하여 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

본발명에 있어서 생체신호란, 장착자의 생체활동에서 기인되는 신호이고, 신체로부터 계측가능한 신호임과 동시에 시계열로 변화하는 신호이다. 구체적으로는, 생체신호는, 예를 들어, 근전위신호나 신경전달신호, 뇌파, 심전위, 나아가 모션아티팩트(Motion Artifact, 동작의 영향)에 의해 생기는 전위 등 생화학 반응에 의해 생기는 전위, 심장의 박동에 의해 생기는 맥파 등의 진동 등 생체의 활동에 의해 생기는 신호 등이 포함된다.

또한, 이하에 나타내는 실시형태에서는 장착자의 체표면으로부터의 생체신호를 검출하는 생체신호 검출수단(생체신호센서)의 일례로서로서 전극을 이용하고, 생체신호로서는 장착자의 체표면에 전극을 부착하여 검지되는 전기신호인 생체전위신호를 이용하고 있다.

＜제 1 실시형태＞

먼저, 본발명을 실시한 생체신호계측 장착구의 일례에 대하여 설명한다. 도 1a는 본발명을 실시한 생체신호계측 장착구의 일례를 정면에서 본 도면이다. 또한, 도 1b는 본발명을 실시한 생체신호계측 장착구의 일례를 배면에서 본 도면이다. 또한, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 도면에서는, 장착자(1)가 상반신용 생체신호계측 장착구(10-1)와 하반신용 생체신호계측 장착구(10-2)를 장착한 예를 나타내고 있다.

본실시형태에 있어서의 생체신호계측 장착구는 장착자의 체표를 덮도록 형성되고, 장착자에게 장착되는 장착구 본체를 구비하며, 이 장착구 본체의 내측면(장착한 상태에서 장착자의 체표에 접하는 면)에는 장착자의 몸으로부터 생체신호를 계측할 수 있는 적어도 1개의 위치에 생체신호센서로서 생체전위신호를 검출하는 생체신호센서(전극부)를 구비하고 있다. 또한, 생체신호계측 장착구는 전극부를 이용하여 장착자의 몸으로부터 취득할 수 있는 생체신호(근전위 등)를 유선이나 무선 등으로, 예를 들어, 계측장치 등의 외부장치에 송신하는 신호전달수단을 구비하고 있다.

구체적으로 설명하면, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 장착자(1)가 장착하는 상반신용 생체신호계측 장착구(10-1)는 장착구 본체(11-1)의 내측면에 양팔의 상완이두근 부근에 형성된 팔꿈치관절이 굽혀지는 측의 생체전위센서로서 좌우 각 1쌍의 전극부(12-1a, 12-2a)와, 양팔의 상완삼두근 부근에 형성된 팔꿈치관절이 펴지는 측의 생체전위센서로서 좌우 각 1쌍의 전극부(12-1b, 12-2b)가 형성되어 있다. 이와 같이, 생체전위센서는 쌍을 이루는 전극부로 구성되고, 전극부간의 전위차를 검출함으로써 장착자의 생체전위신호를 검출하는 것이다.

또한, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 장착자(1)가 장착하는 하반신용 생체신호계측 장착구(10-2)는 장착구 본체(11-2)의 내측면에 양다리의 장내전근이나 장요근 부근에 형성되는 고관절이 굽혀지는 측의 생체전위센서로서 좌우 각 1쌍의 전극부(12-3a, 12-4a)와, 양다리의 대전근 부근에 형성된 고관절이 펴지는 측의 생체센서로서 좌우 각 1쌍의 전극부(12-3b, 12-4b)와, 양다리의 대퇴사두근 부근에 형성된 무릎관절이 펴지는 측의 생체전위센서로서 좌우 각 1쌍의 전극부(12-5a, 12-6a)와, 양다리의 대퇴이두근 부근에 형성된 무릎관절이 접히는 측의 생체전위센서로 이루어지는 좌우 각 1쌍의 전극부(12-5b, 12-6b)를 구비하고 있다.

여기서, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 생체신호계측 장착구(10-1, 10-2)의 장착구 본체(11-1, 11-2)는 장착자(1)의 체표에 밀착하도록 신축성이 있는 소재(탄성소재나 짜는 방법(편직물)에 의해 신축가능하게 한 것 등을 포함한다)로 형성되어 있고, 소위 이너웨어나 서포터, 스패츠, 스타킹, 테이핑타이즈, 장착자의 운동을 동작지원하거나 보조하기 위한 의류 등도 포함한다. 또한, 장착구 본체(11-1, 11-2)는 도 1a 및 도 1b로 나타나는 형태이외에, 예를 들어, 소위 아우터웨어 등과 같은 체표에 대한 밀착성이 적은 의류나 몸을 단단히 조이지 않게 형성된 의류이어도 된다. 이와 같이 몸에 대한 밀착성이 적은 의류를 장착구 본체(11-1, 11-2)에 적용한 경우에는, 밴드와 같은 것으로 생체신호센서가 형성되어 있는 부분만을 적당히 압박하는 구성을 구비하고 있으면(예를 들어, 후술하는 도 6을 참조), 생체신호센서를 장착자의 체표면에 밀착시킬 수 있다. 또한, 장착구 본체는 체표를 덮도록 장착자가 착용할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 된다. 또한, 상술한 각 생체전위센서에 의해 취득한 생체신호는, 구체적으로는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터 계측장치(13-1, 13-2)로 출력된다. 또한, 생체신호센서인 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터 계측장치(13-1, 13-2)에 출력되는 신호는 각각을 식별하기 위한 어드레스정보(설치위치정보)를 구비하고 있다.

이 경우, 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터 계측장치(13-1, 13-2)에 대한 생체신호의 전송은 유선통신 또는 무선통신에 의해 이루어진다. 도 1a 및 도 1b에 있어서는, 하반신용의 장착구 본체(11-2)는 유선통신의 예를 나타내고, 상반신용의 장착구 본체(11-1)는 무선통신의 예를 나타내고 있다. 유선통신의 경우에는, 리드선 등의 도전성이 있는 선재 등으로 이루어지는 배선에 의해 각 전극부(12-3a~12-6a, 12-3a~12-6b)의 각각과 계측장치(13-1)가 서로 접속된다. 또한, 이 배선은 생체신호계측 장착구(10-2)의 내측 혹은 외측에 배치하여도 되고, 또한, 꼬인 선 모양의 배선을 생체신호계측 장착구(10-2)에 꿰매 붙이듯이 배치하여도 된다.

또한, 무선의 경우에는, 각 전극부(12-1a, 12-2a, 12-1b, 12-2b)와 계측장치 (13-1)에 각각 형성되어 있는 송신회로나 수신회로, 안테나 등에 의해 무선통신이이루어지고, 생체신호를 포함하는 신호의 수수가 행하여진다. 또한, 본실시형태에 있어서의 무선태그는, 예를 들어, 태그나 라벨지에 가공된 안테나 부착 IC(Integrated Circuit) 칩을 구비하고, 전극부에서 검출된 생체신호 및 그 IC에 기억된 어드레스정보 등을 안테나를 통하여 송신하고, 계측장치(13-1, 13-2)로부터의 신호를 안테나를 통하여 수신하는 비접촉형 정보전달방법이다.

계측장치(13-1, 13-2)는 데이터의 취득의 개시나 종료 등의 신호를 송신하는 기능이나 데이터저장기능 등을 갖고, 무선에 의해 송신된 데이터를 수신하기 위한 안테나, 유선으로 연결하여 유선으로부터의 정보를 수신하기 위한 커넥터 등을 구비하고 있다.

이로써, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 계측장치(13-1)는 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터 유선 또는 무선에 의해 각 데이터를 취득할 수 있다. 예를 들어, 계측장치(13-1)는 상반신용 생체신호계측 장착구(10-1)에 형성되어 있는 각 전극부(12-1a~12-2a, 12-1b~12-2b)의 무선태그로부터 송신되는 생체신호를 수신한다. 또한, 계측장치(13-1)는 하반신용 생체신호계측 장착구(10-2)에 형성되어 있는 각 전극부(12-3a~12-6a, 12-3b~12-6b)로부터 도전성 선에 의해 생체신호를 취득한다.

또한, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 계측장치(13-2)는 생체신호계측 장착구(10-1, 10-2)에 형성된 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터 무선태그에 의해 송신된 생체신호를 수신한다.

여기서, 계측장치(13-1)는 주로 생체신호센서인 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)에 의해 검출된 신호로부터, 예를 들어, 필터(생체신호 취득수단) 등을 통하여 취득된 생체신호를 각 센서의 어드레스(설치위치정보)와 관련지어 미리 계측장치(13-1)에 형성되어 있는 메모리(저장수단)에 저장하거나 통신수단(신호전달수단) 등에 의해 계측장치(13-2) 등의 외부 단말기 등에 송신하는 유닛이다.

한편, 계측장치(13-2)는 주로 미리 계측장치(13-2)에 형성되어 있는 입출력수단을 통하여 접속되어 있는 기기(외부장치)를 판별하고, 나아가 통신수단(신호전달수단) 등을 통하여 계측장치(13-1) 또는 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터 입력되는 생체신호를 상술한 기기의 종류(기종, 하드웨어 구성(디스플레이 등의 표시장치나, 프린터 등의 출력장치, 장착식 동작보조장치 등))에 따른 형식으로 변환하여 출력하는 외부유닛이다.

또한, 계측장치(13-1)는 계측장치(13-2)의 기능을 구비하고 있어도 되고, 또한 계측장치(13-2)는 계측장치(13-1)의 기능을 구비하고 있어도 된다.

즉, 계측장치(13-1, 13-2)는 취득한 생체신호를 생체신호계측 장착구(10-1, 10-2)에 형성된 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)의 설치위치정보와 대응시켜 저장할 수 있다. 또한, 계측장치(13-1, 13-2)는 취득한 신호를 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)의 위치정보와 대응시켜 저장함으로써 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b) 전체를 관리할 수 있다. 나아가, 계측장치(13-2)등에 저장되는 각 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)로부터의 각 생체신호에 기초하여, 예를 들어, 후술하는 장착식 동작보조장치의 액츄에이터 등을 구동시켜 장착자가 소정 부위를 동작할 때에 보조 또는 대행을 기계에 의해 실시하게 할 수 있다.

또한, 전극부(12-1a~12-6a, 12-1b~12-6b)의 위치나 크기, 수는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 생체신호계측 장착구(10-1, 10-2)는 상하 별개의 구성으로 하고 있지만, 본발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 일체로 형성되어 있어도 된다.

＜제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구의 다른 실시예＞

다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구를 다리 이외의 부위에 적용한 실시예에 대하여 설명한다. 도 2a는 생체신호계측 장착구의 다른 실시예(장갑)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2b는 생체신호계측 장착구의 다른 실시예(양말)를 나타내는 도면이다. 또, 도 2c는 생체신호계측 장착구의 다른 실시예(서포터)를 나타내는 도면이다.

여기서, 도 2a에 나타낸 장갑(20)은, 예를 들어, 손목 부근에 복수의 쌍을 이루는 전극부(23-1)가 형성되어 있다. 또한, 도 2b에 나타낸 양말(21)은, 예를 들어, 장지신근, 전경골근, 하퇴삼두근 부근에 각각 쌍을 이루는 전극부(23-2a, 23-2b)가 형성되어 있다. 나아가, 도 2c에 나타낸 서포터(22)는 장착자(1)의 소정의 부위에 감겨지는 서포터(보조구)이다. 서포터(22)를 감아 소정의 부위로부터 생체신호를 취득할 수 있는 위치에 전극부(23-3)가 형성되어 있다. 또한, 생체신호계측 장착구(10)는 장착자(1)의 체표(피부)에 접하여(밀착하여) 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 도 2a~도 2c에 나타낸 각 전극부(23)는 필요에 따라 생체신호를 취득할 수 있는 위치에 적어도 1쌍 형성되어 있으면 된다. 따라서, 구체적으로는, 장착자(1)의 손의 경우에는, 통상, 손목의 손바닥측에는 장장근, 요측수근굴근건, 척측수근굴근건, 천지굴근건 및 심지굴근건이 존재하고, 손목의 굴곡은 장장근과 요측수근굴근건이 수축함에 의해 이루어지고, 또한 손가락의 굴곡은 천지굴근건과 심지굴근건이 수축함에 의해 이루어지기 때문에, 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구는 이들 중 적어도 1개의 생체신호를 취득할 수 있는 위치에 전극부가 형성되어 있으면 된다.

＜전극부에 대하여＞

여기서, 상술한 본실시형태에 있어서의 전극부(12, 23)는 생체신호를 취득하는 전극부이고, 특히, 장착자(1)의 피부표면에 나타나는 생체신호를 계측하기 위하여는 점착성이 있거나 탄력성이 있는 고무상, 겔상 또는 시트상인 것이 바람직하다. 이로써, 생체신호계측 장착구(10)에 형성된 전극부(12)와 장착자(1)의 체표와의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 전극부가 고무상의 탄성을 갖는 것인 경우에는, 전극부(12, 23)와 장착자의 피부표면의 밀착성을 높일 수 있다. 또한, 예를 들어, 전극부(12) 등이 전극부(12)의 면의 두께방향으로 스펀지상의 탄성을 갖는 경우에는, 전극부를 장착자(1)에 대하여 압압하면 장착자 몸의 요철에 따라 변형하고 이로써 장착자의 몸에 대응하여 밀착성을 높일 수 있다.

또한, 전극부(12, 23)에는 시트상으로 형성된 도전성을 갖는 겔 또는 도전성을 갖는 섬유 등을 적용할 수 있다. 예를 들어, 폴리아미드계 합성섬유나 폴리에스테르, 면 등의 섬유의 표면 등에 금속 등의 도전성의 재료를 부착시킨 섬유이어도 된다. 또한, 사용되는 금속으로서는, 예를 들어, 구리나 알루미늄 등을 사용할 수 있다.

또한, 전극부(12, 23)는 도전성을 갖고, 장착자(1)의 체표와의 접촉저항이 작고, 인체에 해를 끼치지 않는 것이라면 다른 구성이어도 된다. 나아가, 전극부(12, 23)는 그 일부에 도전성 섬유가 아닌 것을 포함하고 있어도 된다.

＜생체신호계측 장착구의 전극부 부근의 구체예＞

다음으로, 생체신호계측 장착구(10)의 전극부 부근의 구체예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 3은 생체신호계측 장착구의 전극부 부근의 구체예에 대하여 설명하기 위한 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 도 3에 나타낸 전극부 부근의 각 구성을 분해한 상태를 나타낸 분해사시도이다.

생체신호계측 장착구의 전극부 부근은, 예를 들어, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 스패츠 등의 장착구 본체(30), 개구부(31), 그물부재(32), 전극패드(33), 커버부재(34), 마크부(35), 부착수단(36-1a) 및 신호전달수단으로서의 무선태그부(37)를 갖도록 구성되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 장착구 본체(30)는 신축성이 있는 소재(탄성소재나 짜는 방법(편직물)에 의해 신축가능하게 한 것 등을 포함한다)로 형성되어 있다. 또한, 장착구 본체(30)에는 개구부(31)가 형성되어 있고, 이 개구부(31)를 통하여 직접 장착자의 피부에 전극패드(33)를 접촉시킬 수 있다. 그 때문에 노이즈가 적은 상태로 보다 정확하게 장착자(1)로부터의 생체신호를 취득할 수 있다. 또한, 창부로서의 개구부(31)에는 그물부재(32)가 가설되어 있다. 또한, 개구부(31)의 형상, 크기 등에 대하여서는 본발명에 있어서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 원형이나 타원형, 직사각형, 삼각형, 마름모꼴 등으로부터 장착자(1)의 피부에 접촉시키는 부위 등에 따라 임의로 설정할 수 있다.

이와 같이, 개구부(31)에 그물부재(32)가 가설됨으로써 그물부재(32)의 메시에 의한 미세한 구멍의 집합이 개구부(31)에 형성된다. 따라서, 개구부(31)(예를 들어, 미세한 구멍의 집합 등) 위에 전극패드(33)가 배치되면, 이들의 미세한 구멍의 각각으로부터 전극패드(33)가 장착구 본체(30)의 뒤편(장착자(1)의 체표면에 접하는 측)으로 융기하도록 탄성변형한다. 이에 따라 전극패드(33)와 장착자(1)의 체표면이 다수의 미세한 점에서 접촉하게 된다. 여기서, 생체신호를 정밀하게 취득하기 위하여는 전극패드(33)가 확실하게 장착자(1)의 체표면에 밀착하여 양호한 전기적 접속을 담보할 필요가 있지만, 전극패드(33)의 점착력이 너무 강하면 장착자(1)가 장착구 본체(30)을 탈착함에 있어 방해가 될 우려가 있다. 그래서, 이와 같이 전극패드(33)를 다수의 미세한 점에서 장착자(1)의 체표면에 접촉시키도록 하면, 양호한 전기적 접속을 확보함과 동시에 장착구 본체(30)의 탈착을 용이하게 할 수 있다.

또한, 그물부재(32)는, 예를 들어, 절연성의 수지재료나 도전성이 있는 금속 등에 의해 신축이 자유롭게 짜여지고, 탄성을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 그물코의 형상이나 크기는 특별히 한정되는 것은 아니고, 전극패드(33)에 대하여 외측으로부터 압압하였을 때에 그물부재(32)에 의해 생기는 그물부재(32)의 그물코의 간극으로부터 나오는 전극패드(33)의 융기부가 장착자(1)의 체표(피부)에 밀착하도록 크기나 형상이 조정되어 있으면 된다. 또한, 개구부(31)를 덮는 크기를 갖는 얇은 시트에 다수의 구멍이 형성되어 있어도 된다. 즉, 개구부(31)에 의해 작은 구멍이 복수 형성되도록 구성되어 있으면 된다.

또한, 그물부재(32)는 장착구 본체(30)에 일체로 장착되어도 되고, 전극패드(33)에 장착되어도 된다. 여기서, 그물부재(32)가 장착구 본체(30)에 장착되어 있는 경우에는 전극패드(33)는 범용의 것을 적용할 수 있다. 또한, 그물부재(32)가 전극패드(33)에 장착되어 있는 경우에는 장착구 본체(30)의 세탁 등을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 전극패드(33)에는, 예를 들어, 점착성이 있고, 탄력성을 갖는 겔상의 패드를 사용할 수 있다. 또, 전극패드(33)는 장착자(1)에게 밀착시키는 위치나 장착자(1)의 기호에 따라 중간 기재를 선택하는 등으로 겔의 경도를 임의로 바꿀 수 있다. 또한, 중간 기재로서, 예를 들어, 섬유경이 굵은 폴리에스테르제 등을 사용할 수 있다. 이로써, 기재 자체에 탄력을 부여하고, 겔 가공품으로서 딱딱한 느낌으로 마무할 수 있다. 나아가, 중간 기재로서, 예를 들어, 가볍고 얇은 폴리에스테르 제 부직포를 이용하면, 기재 자체가 유연성이 높기 때문에 겔 가공품으로서 부드러워져 장착자(1)의 요철이 있는 체표면에 정확하게 점착시킬 수 있다. 또한, 전극패드(33)는, 예를 들어, 범용의 의료용 전극패드 등을 이용할 수 있다.

또한, 전극패드(33)는 1개만이 아니라 복수를 소정 부위에 배열시켜도 된다. 또한, 전극패드(33)의 형상은 개구부(32)의 크기나 형상에 맞추어 형성된다. 또한, 전극패드(33)의 배치는 개구부(32)로부터 장착자(1)에 전극패드를 밀착시켜 생체신호를 검출할 수 있도록 배치되어 있으면 된다. 또한, 전극패드(33)는 얇고 가벼운 것이 바람직하다.

또한, 커버부재(34)는 장착구 본체(30), 그물부재(32) 및 전극패드(33)를 일체로 해 커버하는 것이다. 또한, 커버부재(34)는 다른 구성을 충분히 압박하는 것이 바람직하고, 이로써 장착자(1)에 대한 밀착도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 커버부재(34)는, 예를 들어, 천이나 탄성을 갖는 고무성의 소재 등으로 형성된다. 이 커버부재(34)를 구비함으로써 전극패드(33)를 용이하게 고정시킬 수 있고, 또한 커버부재(34)에 의해 전극패드(33)의 배치가 어긋남이 없이 전극패드(33)를 보호할 수 있다.

여기서, 상술한 도 3 및 도 4에 나타낸 전극부 부근의 각 구성을 일체로 장착할 때에는, 먼저, 전극패드(33)를 커버부재(34)의 이면에 적어도 1개 형성된 마크부(35) 등의 표시에 의해 위치가 결정된다. 또한, 마크부(35)는 그물부재(32)에 대하여서도 동일하게 위치결정할 수 있다. 또한, 마크부(35)의 위치나 종류, 개수 등은 본발명에서 특별히 한정되는 것은 아니고, 미리 설정된 전극패드(33)의 크기에 대응한 전극패드의 단부나 모서리부에 맞추는 경우나, 전극패드(33)의 중심에 맞추는 경우 등, 조건에 따라 L자나 십자, 점, 원형, 별모양, 직사각형, 다각형 등으로 임의로 설정할 수 있다.

또한, 마크부(35)는 전극패드(33)나 그물부재(32)를 고정할 수 있도록, 예를 들어, 요철을 형성하거나 개구부를 마련하여 전극패드(33)의 단부를 삽입하여 고정하여도 된다.

나아가, 상술한 실시형태에서는 마크부(35)를 커버부재(34)에 형성하고 있지만, 본발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 장착구 본체(30)에 형성하여도 된다.

여기서, 장착구 본체(30)에 커버부재(34)를 고정시킬 때에는, 개구부(31), 그물부재(32), 전극패드(33) 및 커버부재(34)를 부착수단(36)에 의해 사이에 끼워 장착한다. 이 때, 부착수단(36)은 그물부재(32) 및 전극패드(33)가 장착자(1)의 피부와의 밀착성이 향상되도록 장착하는 것이 바람직하다.

여기서, 부착수단(36)으로서는, 예를 들어, 매직테이프(등록상표)(면패스너)나 척(패스너), 호크, 후크, 버튼, 마그넷, 양면테이프 등중 1개 또는 복수를 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 4에 나타낸 부착수단(36)은 매직테이프(등록상표)의 경우이고, 장착구 본체(30) 및 커버부재(34)에 소정 영역으로 이루어지는 부착수단(36)이 형성되고, 열쇠형상 훅 및 루프의 각각의 형상에 의해, 열쇠형상 훅이 루프에 맞물림에 의해 서로가 걸려 장착될 수 있다.

나아가, 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 장착구 본체(30) 및 커버부재(34)에 대하여, 한 쪽(커버부재(34)의 일단)을 봉합하는 등으로 고정한 구성으로 하고 있지만, 본발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 장착구 본체(30) 및 커버부재(34)를 완전하게 착탈가능한 구성으로 하여도 된다.

상술한 구성에 의해 그물부재(32)나 전극패드(33)를 용이하게 교환할 수 있고, 장착구 본체(30)의 세탁 등을 실시할 수 있기 때문에 사용성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 전극패드(33)에서 취득한 정보는 무선태그부(37)에 의해 무선으로 상술한 외부장치(계측장치 등)에 송신하여 관리시킬 수 있다.

여기서, 무선태그부(37)는 소정량의 데이터를 저장하는 메모리 등의 저장부와 송수신부와 안테나부를 갖도록 구성되어 있다. 저장부는 일시적으로 전극부(12)에서 취득되는 생체신호를 저장하고, 송수신부는 안테나부를 통하여 외부장치와 송수신을 실시하거나 유선에 의한 외부장치와 송수신을 실시할 수 있다. 또한, 송수신부에 있어서의 송수신방법은 본발명에 있어서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 전자결합형이나 전자유도형, 마이크로파형, 광교신형 등을 사용할 수 있다. 또한, 전원방식은, 무전지 IC에서 외부장치로부터 전력을 공급받아 동작하는 패시브형이나 미리 전원부를 구비한 액티브형 등을 사용할 수 있다.

＜생체신호계측 장착구(10)의 단면도＞

다음으로, 전극부 부근의 장착자(1)에의 장착상태의 예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 5는 전극부 부근의 장착자에의 장착상태의 일례를 나타낸 단면도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 장착구 본체(30)의 개구부(31)에서는 장착자의 피부(40)(체표)에 그물부재(32)의 간극으로부터 융기된 전극패드(33)의 융기부(41)에 의해 피부(40)에 접촉할 수 있다. 따라서, 전극패드(33)를 그대로 피부에 밀착시키지 않기 때문에 생체신호계측 장착구(10)의 착용시에 끈적끈적해짐이 없이 전극패드(33)의 탈착이 용이해 진다. 또한, 예를 들어 점착력이 부족하게 된 시점에서 그 전극패드(33)만을 교환할 수 있다.

＜제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구의 변형예＞

다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구의 변형예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 6은 제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구의 변형예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6에 나타낸 예에서는, 하반신용 생체신호계측 장착구(10-2)에 대하여 전극부가 보다 장착자의 피부에 밀착되도록 밀착지지부재로서의 서포터(보조구, 50)을 구비하고 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 서포터(50)는, 예를 들어, 매직테이프(등록상표)(면패스너)나 척(패스너), 호크, 후크, 버튼, 마그넷, 양면테이프 등중 1개 또는 복수를 조합한 부착수단(51)에 의해 전극부(12)가 장착자의 피부에 밀착하도록 소정 위치에서 감겨진다. 구체적으로는, 전극부(12)상에 서포터(50)가 감겨진다. 또한, 부착수단(51)의 구성은, 구체적으로는, 외측으로부터 전극부(12)를 압압할 수 있는 구성이면 되고, 예를 들어, 링형상의 탄성부재나 스타킹 등의 신축성 섬유 등을 이용하여 해당 부분을 덮는 것이도 된다.

이로써, 전기적 접속이 불충분한 때에 약간 압박함으로써 접촉을 좋게 하여 고정밀도의 생체신호의 검출을 실시할 수 있다. 또한, 상술한 커버부재(34)만으로 전극부(12)를 장착자(1)의 피부와 전극부(12)를 충분히 압박할 수 있다면 서포터(50)는 불필요하다.

이와 같이, 상술한 생체신호계측 장착구에 의해 인체로부터 취득가능한 생체신호를 계측하기 위한 전극부의 장착을 용이하게 실시할 수 있다. 나아가, 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구로부터 얻은 생체신호를 이용하여, 예를 들어, 디스플레이 등의 표시수단에 의해 결과를 표시하여 생체신호의 해석, 인체의 구조의 해석등에 적용하거나 장착식 동작보조장치 등의 액츄에이터의 구동에 적용할 수 있다.

＜제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구에 있어서의 기능 블록 구성예＞

다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 생체신호계측 장착구에 있어서의 기능 블록 구성예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이하에 나타낸 블록 구성에서 사용되는 생체신호계측 장착구는, 예를 들어, 상술한 도 1에 나타낸 바와 같은 생체신호계측 장착구 등을 사용할 수 있다.

도 7은 생체신호계측 장착구에 있어서의 제 1 기능 블록 구성예를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타낸 생체신호계측 장착구는 개략적으로 장착구 본체(30)와 계측장치(13-1)와 계측장치(13-2)를 갖도록 구성되어 있다. 또한, 도 7에는 계측장치(13-2)에 접속되는 외부장치의 일례인 디스플레이 등의 표시수단(60)이 형성되어 있다.

또한, 장착구 본체(30)는 상술한 전극 등의 생체신호센서(61-1~61-N, N：2이상의 정수)와 생체신호 취득수단으로서의 필터(62-1~62-n)를 갖도록 구성되어 있다. 또한, 상술한 생체신호센서와 필터는 적어도 1개 있으면 된다.

또한, 계측장치(13-1)는 제어수단으로서의 컨트롤러(63)와 메모리(64)와 통신수단(65)을 갖도록 구성되어 있다. 또한, 계측장치(13-2)는 통신수단(66)과 컨트롤러(67)와 입출력수단(68)을 갖도록 구성되어 있다.

도 7에 나타낸 생체신호계측 장착구의 제 1 기능 블록 구성예에서는 각 생체신호센서(61-1~61-N)마다 대응하는 필터(62-1~62-n)가 형성되어 있다.

필터(62-1~62-n)는 계측장치(13-1)의 컨트롤러(63)로부터의 지령신호 또는 소정의 타이밍으로 각 생체신호센서(61-1~61-N)로부터 생체신호를 검출하고, 검출한 생체신호로부터, 예를 들어, 근전위신호나 신경전달신호 등의 실제로 필요한 신호만을 취득하여, 취득한 신호를 계측장치(13-1)의 컨트롤러(63)에 출력한다. 이로써, 예를 들어, 신호출력 등에 의한 노이즈의 혼입을 방지할 수 있다.

계측장치(13-1)의 컨트롤러(63)는 각 생체신호센서(61-1~61-N)에 의해 검출된 신호로부터 각 필터(62-1~62-n)를 통하여 취득된 생체신호를 각 센서의 어드레스(설치위치정보)나 취득한 일시 등과 관련지어 메모리(64)에 저장한다. 또한, 컨트롤러(63)는 필터(62-1~62-n)의 적어도 1개의 필터에 대하여 생체신호를 취득하기 위한 지령신호를 출력하고, 해당하는 필터에 대응하는 생체신호센서로부터 얻어진 생체신호 등을 취득할 수 있다.

또한, 컨트롤러(63)는 메모리(64)에 저장된 어드레스정보나 일시정보 등을 포함하는 생체신호정보를 신호전달수단인 통신수단(65)을 통하여 유선 또는 무선통신에 의해 외부유닛인 계측장치(13-2)에 출력한다.

계측장치(13-2)의 통신수단(66)은 계측장치(13-1)으로부터 송신된 생체신호 등을 수신하고, 수신한 신호를 컨트롤러(67)에 출력한다. 컨트롤러(67)는 입출력수단(68)을 통하여 접속되어 있는 기기(도 7에서는 표시수단(60) 등)을 판별하고, 나아가 통신수단(66)을 통하여 얻어지는 생체신호 등을 상술한 표시수단(60)에 출력가능한 형식으로 변환하여 출력하는 외부유닛이다.

따라서, 컨트롤러(67)는 소정의 출력형식으로 변환된 생체신호 등을 입출력수단(68)을 통하여 표시수단(60)에 출력할 수 있다. 또한, 출력하는 곳은 표시수단(60)으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 퍼스널컴퓨터나 장착식 동작보조장치, CD-ROM이나 USB(Universal Serial Bus) 메모리, 메모리스틱 등의 미디어카드 등의 가반형의 기록매체이어도 된다.

여기서, 도 7에 나타낸 예에서는 생체신호센서와 필터는 1 대 1의 구성으로 되어 있지만, 본발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 복수의 생체신호센서로부터 생체신호를 취득하고, 취득한 생체신호들을 모아서 계측장치(13-1)에 출력하는 것과 같이 센서유닛 등을 설치하여 관리하여도 된다.

여기서, 도 8은 생체신호계측 장착구에 있어서의 제 2 기능 블록 구성예를 나타내는 도면이다. 또한, 이러한 본발명의 다른 실시형태를 설명함에 있어서, 본발명의 제 1 기능 블록 구성예와 동일 구성 부분에는 동일 참조부호를 부여하고 중복된 설명을 생략한다.

도 8에 나타낸 생체신호계측 장착구의 제 2 기능 블록 구성에서는, 장착구 본체(30)에 센서유닛(70-1~70-n, n：2이상의 정수)를 마련하고 있다. 또한, 각각의 센서유닛(70-1~70-n)은 각각이 동일 또는 상이한 수의 복수의 생체신호센서(생체신호 검출수단, 61-11~61-nm, m：2이상의 정수)로 이루어지는 생체신호센서군(생체신호 검출수단군)을 갖고, 이 생체신호센서군마다 생체신호 취득수단으로서의 필터(62-1~62-n)와, 센서유닛 제어수단으로서의 컨트롤러(71-1~71-n)와, 저장수단으로서의 메모리(72-1~72-n)와, 신호전달수단으로서의 통신수단(73-1~73-n)을 갖도록 구성되어 있다. 또한, 각 센서유닛(70-1~70-n)에 있어서의 생체신호센서의 수는 적어도 1개 있으면 된다.

또한, 도 8에 나타낸 제 2 기능 블록 구성에서는 복수의 생체신호센서로 이루어지는 생체신호센서군이 1 센서유닛에 포함되어 있다. 또한, 1 센서유닛내의 복수의 생체신호센서를 1개의 필터에 의해 모아서 처리를 실시한다. 나아가, 각 필터(62-1~62-n)는 각각에 대응하는 컨트롤러(71-1~71-n)에 의해 관리되고, 대응하는 각 컨트롤러(71-1~71-n)로부터의 지령신호나 소정의 타이밍 등에 의해 생체신호센서로부터 생체신호를 취득한다.

컨트롤러(71-1~71-n)는 각 센서유닛(70-1~70-n)에 필터로부터의 생체신호를 각각의 어드레스정보나 일시정보 등과 함께 각각 대응하는 메모리(72-1~72-n)에 저장한다. 또한, 컨트롤러(71-1~71-n)는 대응하는 각 통신수단(73-1~73-n)에 의해 계측장치(13-1)의 통신수단(74)에 대하여 유선 또는 무선통신에 의해 생체신호 등을 송신한다. 즉, 통신수단(73-1~73-n)은 생체신호센서마다 또는 미리 설정된 생체신호센서의 수만큼 형성함으로써 생체신호센서로부터 취득한 생체신호를 각각 단독으로 송신시킬 수도 있고 또는 복수의 생체신호를 모아서 송신할 수도 있다.

또한, 계측장치(13-1)에 있어서의 통신수단(74)은 각 센서유닛(70-1~70-n)의 통신수단(73-1~73-n)으로부터 송신된 생체신호 등을 수신하고, 컨트롤러(63)에 출력한다. 또한, 통신수단(74)은 컨트롤러(63)로부터 얻어지는 생체신호를 취득하기 위한 지령신호를 각 센서유닛(70-1~70-n)중에서 컨트롤러(63)로부터 지시가 있었던 센서유닛에 대하여만 송신한다.

이로써, 복수의 생체신호센서를 계측장치(13-1)의 컨트롤러(63)가 일원적으로 관리할 수 있고, 필요한 장소의 정보를 필요한 때에 취득할 수 있다.

또한, 상술한 본실시예에서는 장착구 본체에 필터(62)가 형성된 예를 나타내었지만, 본발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 필터(62)는 계측장치(13-1)에 형성되어 있어도 된다.

＜제 2 실시형태：생체신호계측 장착구의 장착식 동작보조장치에의 적용＞

다음으로, 제 2 실시형태로서 상술한 생체신호계측 장착구에서 얻어지는 생체신호를 장착식 동작보조장치에 적용시키는 예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이하에서는 일례로서, 양발보행에 의한 하반신 운동기능 보조·재건을 목적으로 하여 장착식의 외골격형 파워어시스트시스템 HAL(Hybrid Assistive Limb)에 의한, 보다 자연스러운 보행, 일어서고 앉음 등의 동작을 제공하기 위한 하드웨어 구성과 구동제어방법에 대하여 설명한다.

본실시형태에 있어서의 장착식 동작보조장치는 상위중추로부터의 지령신호가 척수를 통하여 근표면에서 전위의 형태로 발생하는 표면근전위(EMG：Electro Myogram/Myoelectricity) 등을 사용한 제어를 실시하고, 나아가 근관절의 부담, 위화감을 경감시키기 위하여 관성모멘트·점탄성을 적용하는 임피던스 조정에 의한 보상을 제어하는 것이고, 그 EMG의 계측에 상술한 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구를 사용한다.

도 9는 생체신호계측 장착구를 적용한 장착식 동작보조장치의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9의 예에서는 본실시형태에 있어서의 하반신용 장착식 동작보조장치의 일실시예가 장착된 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 9에 나타낸 예에서는, 장착식 동작보조장치(80)는, 예를 들어, 골격근의 근력저하에 의해 보행이 부자유스러운 하지운동기능 장애자 혹은 보행운동의 재활을 실시하는 환자 등과 같이 자력보행이 어려운 사람의 보행동작을 보조(어시스트)하는 장치이다. 이들 동작은, 예를 들어, 뇌로부터의 신호에 의해 근력을 발생시킬 때에 생기는 생체신호(예를 들어, 표면근전위 등의 사람의 신체로부터 나오는 신호 등)를 검출하고, 이 검출신호에 기초하여 액츄에이터로부터의 구동력을 부여하도록 작동한다.

따라서, 도 9에 나타낸 장착식 동작보조장치(80)는 미리 입력된 데이터에 기초하여 로봇 핸드를 컴퓨터 제어하도록 구성된, 소위, 플레이백형 로봇과는 완전히 상이한 것이며, 파워드수트 등으로도 불린다.

또한, 도 9에 나타낸 장착식 동작보조장치(80)의 일례는 하반신용이며, 장착식 동작보조장치(80)의 내측에는 상술한 생체신호계측 장착구(10-2)를 장착하고 있지만, 본발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 상반신용이나 전신용, 손이나 발, 손가락, 목 등의 각 부위용 장착식 동작보조장치이어도 된다. 즉, 본발명에서는 용도에 따른 장착식 동작보조장치에 대응시켜 생체신호계측 장착구를 장착한다.

따라서, 생체신호계측 장착구는 장착자(1)에서 얻어지는 생체신호를 장착식 동작보조장치(80)에 보내고, 그 정보에 기초하여 이하에 나타낸 장착식 동작보조장치(80)에 있어서의 생체신호를 취득한 부위의 동작을 보조하는 위치의 구동부(액츄에이터)의 동작을 실시한다.

장착식 동작보조장치(80)를 장착한 장착자(1)는 스스로의 의사에 의해 보행동작을 실시하면, 그 때에 발생한 생체신호에 따른 구동토크가 어시스트력으로서 장착식 동작보조장치(80)로부터 부여되어, 예를 들어, 통상 보행에 필요한 근력의 절반의 힘으로 보행하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 장착자(1)는 자신의 근력과 액츄에이터(본실시형태에서는, 예를 들어 전동식의 구동모터를 사용함)로부터의 구동토크와의 합력에 의해 모든 체중을 지지하면서 보행할 수 있다.

그 경우, 장착식 동작보조장치(80)는, 후술하는 바와 같이, 보행동작에 수반되는 중심의 이동에 따라 부여되는 어시스트력(모터토크)이 장착자(1)의 의사를 반영하도록 제어하고 있다. 그 때문에, 장착식 동작보조장치(80)의 액츄에이터는 장착자(1)의 의사에 반하는 것과 같은 부하를 가하지 않도록 제어되고, 장착자(1)의 동작을 방해하지 않도록 제어된다.

또한, 장착식 동작보조장치(80)는 보행동작이외에도, 예를 들어, 장착자(1)가 의자에 앉은 상태에서 일어설 때의 동작 혹은 서 있는 상태에서 의자에 앉을 때의 동작, 주행동작 등도 보조할 수 있다. 나아가, 장착자(1)가 계단을 오르거나 내리는 경우에도 파워어시스트를 할 수 있다. 특히, 근력이 약해진 경우에는 계단을 오르는 동작이나 의자에서 일어서는 동작을 실시하는 것이 어렵지만, 장착식 동작보조장치(80)를 장착한 장착자(1)는 스스로의 의사에 따라 구동토크가 부여되어 근력의 저하를 신경쓰지 않고 동작하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 도 9에 나타낸 장착식 동작보조장치(80)의 각 구성에 대하여 구체적으로 설명한다. 장착식 동작보조장치(80)는, 도 9에 나타난 바와 같이, 장착자(1)에 장착되는 동작보조 장착구(81)에 액츄에이터(구동원에 상당함)를 형성한 것이다.

또한, 액츄에이터로서는, 예를 들어, 장착자(1)의 오른쪽 고관절에 위치하는 오른쪽 허벅지 구동모터(82), 장착자(1)의 왼쪽 고관절에 위치하는 왼쪽 허벅지 구동모터(83), 장착자(1)의 오른쪽 무릎관절에 위치하는 오른쪽 무릎 구동모터(84), 장착자(1)의 왼쪽 무릎관절에 위치하는 왼쪽 무릎 구동모터(85)를 갖는다. 이들의 구동모터(82~85)는 제어장치로부터의 제어신호에 의해 구동토크가 제어되는 서보모터로 이루어지는 구동원이며, 모터의 회전을 소정의 감속비로 감속하는 감속기구를 구비하고 있으므로, 소형이지만 충분한 구동력을 부여할 수 있다.

또한, 장착식 동작보조장치(80)는 장착자(1)의 허리에 장착되는 허리벨트(86)를 구비하고, 구동모터(82~85)를 구동시키기 위한 전원으로서 기능하는 배터리(87, 88) 등이 장착되어 있다. 배터리(87, 88)는 충전식 배터리이며, 장착자(1)의 보행동작을 방해하지 않도록 좌우로 분산 배치되어 있다.

또한, 장착식 동작보조장치(80)는 장착자(1)의 등에 장착되는 제어백(89)을 구비하고, 예를 들어, 제어장치, 모터드라이버, 전원회로, 표시장치 등의 기기가 수납된다. 또한, 제어백(89)은 상술한 계측장치(13-2)의 입출력수단(68)이 외부 접속할 때에 접속되는 부분이다. 또한, 제어백(89)의 내부에 상술한 계측장치(13-2)가 수납되어 있어도 된다. 또한, 제어백(89)의 하부는 허리벨트(86)에 의해 지지되어 제어백(89)의 중량이 장착자(1)에게 부담이 되지 않도록 장착된다.

즉, 장착식 동작보조장치(80)는, 예를 들어, 생체신호계측 장착구로부터 상술한 바와 같이 유선 또는 무선으로 보내지는 생체신호를 제어백(89)에 형성된 상술한 계측장치(13-2) 등에 의해 취득하고, 취득한 생체신호에 기초하여 제어장치가 각 모터드라이버나 전원회로 등의 기기의 동작을 제어한다.

또한, 장착식 동작보조장치(80)는 상술한 본발명에 있어서의 생체신호계측 장착구에 설치된 전극부로서, 예를 들어, 상술한 장착자(1)의 오른쪽 허벅지의 움직임에 수반되는 표면근전위(EMGhip)를 검출하는 생체전위센서(근전위센서, 90), 장착자(1)의 왼쪽 허벅지의 움직임에 수반되는 표면근전위(EMGhip)를 검출하는 생체전위센서(91), 오른쪽 무릎의 움직임에 수반되는 표면근전위(EMGknee)를 검출하는 생체전위센서(92), 왼쪽 무릎의 움직임에 수반되는 표면근전위(EMGknee)를 검출하는 생체전위센서(93)를 구비한다. 또한, 도 9에서는 장착자의 양허벅지가 펴지는 측뿐만 아니라, 굽혀지는 측에 대응하는 위치에도 생체전위센서가 형성되어 있다. 또한, 각 생체전위센서(90~93)는 각각 쌍을 이루는 전극부를 구비하고 있고, 이들 전극부의 전위차로부터 생체신호를 검출한다.

이들의 각 생체전위센서(90~93)는, 일례로서, 골격근이 근력을 발생시킬 때의 표면근전위를 계측하는 검출수단이며, 골격근에서 발생한 미약 전위를 검출하는 전극부를 갖는다. 또한, 본실시형태에서 각 생체전위센서(90~93)는 장착자(1)가 하반신에 장착하는 스패츠 형상의 장착구 본체(90a)의 내측면에 형성되어 있다.

한편, 인체에는 허리로부터 아래로 다리를 움직이기 위한 근육이 다수있고, 예를들어, 허벅지를 앞으로 올리는 장요근, 허벅지를 내리는 대전근, 무릎을 펴기 위한 대퇴사두근, 무릎을 굽히는 대퇴이두근 등이 있다. 각 생체전위센서(90~93)는 이들 근육의 근방의 생체전위신호를 취득하기 용이한 위치에 형성된다.

생체전위센서(90, 91)는 장착자(1)가 장착구 본체(90a)를 장착한 상태에서 장착자(1)의 허벅지의 윗부분 앞측에 맞닿도록 배치되고, 장요근의 표면근전위를 검출함으로써 다리를 앞으로 내밀 때의 근력에 따른 근전위를 계측한다. 또한, 생체전위센서(90, 91)의 위치에 대향하는 위치에 존재하는 굽혀지는 측의 생체전위센서는 장착자(1)가 장착구 본체(90a)를 장착한 상태에서 장착자(1)의 엉덩이에 맞닿도록 배치되고, 대전근의 표면근전위를 검출함으로써, 예를 들어, 뒤로 차는 힘이나 계단을 오를 때의 근력에 따른 근전위를 계측한다.

생체전위센서(92, 93)는 장착자(1)가 장착구 본체(90a)를 장착한 상태에서 장착자(1)의 무릎 위 앞측에 맞닿도록 배치되고, 대퇴사두근의 표면근전위를 검출하고, 무릎으로부터 아래를 앞으로 내미는 근력에 따른 근전위를 계측한다. 또한, 생체전위센서(92, 93)는 장착자(1)가 장착구 본체(90a)를 장착한 상태에서 장착자(1)의 무릎 위의 뒤측에 맞닿도록 배치되고, 대퇴이두근의 표면근전위를 검출하고, 무릎으로부터 아래를 뒤로 당기는 근력에 따른 근전위를 계측한다. 따라서, 장착식 동작보조장치(80)에서는 이들 생체전위센서(90~93)에 의해 검출된 표면근전위에 기초하여 4개의 구동모터(82~85)에 공급하는 구동전류를 구하고, 이 구동전류로 구동모터(82~85)를 구동함으로써, 어시스트력이 부여되어 장착자(1)의 보행동작을 보조하도록 구성되어 있다.

또한, 보행동작을 순조롭게 실시하기 위하여, 발의 바닥에 가해지는 하중을 검출할 필요가 있다. 그 때문에, 장착자(1)의 좌우 발의 바닥에는 반력센서(94a, 94b, 95a, 95b, 도 9중 파선으로 나타냄)가 형성되어 있다.

또한, 반력센서(94a)는 오른쪽 발 앞측의 하중에 대한 반력을 검출하고, 반력센서(94b)는 왼쪽 발 뒤측의 하중에 대한 반력을 검출한다. 반력센서(95a)는 왼쪽 발 앞측의 하중에 대한 반력을 검출하고, 반력센서(95b)는 왼쪽 발 뒤측의 하중에 대한 반력을 검출한다. 각 반력센서(94a, 94b, 95a, 95b)는, 예를 들어, 가해진 하중에 따른 전압을 출력하는 압전소자 등으로 이루어지고, 체중이동에 수반되는 하중변화 및 장착자(1)의 다리와 지면과의 접지유무를 각각 검출할 수 있다.

＜제 3 실시형태＞

나아가, 이하에서는 상술한 실시형태이외외 실시형태를 제 3 실시형태로서 도 10~도 13을 이용하여 설명한다. 도 10은 하반신용(양다리용)의 장착구 본체에 생체신호센서군을 갖는 생체신호계측 장착구의 외관의 일례를 나타낸 개략도이다. 또한, 도 10에서는 본실시형태의 일례로서 하반신용(양다리용)의 장착구 본체(101)에 복수의 생체신호센서(102, 생체신호 검출수단)로 이루어지는 생체신호센서군(생체신호 검출수단군, 104a~104f)가 형성된 생체신호계측 장착구(100)의 외관을 나타낸 개략도를 나타내고 있다. 또한, 본실시예의 생체신호계측 장착구(100)는 좌우대칭의 구조를 갖기 때문에, 도면중 왼쪽 부분은 왼쪽 다리의 뒤측의 구조를 나타내고, 도면중 오른쪽 부분은 왼쪽 다리의 앞측의 구조를 나타낸다.

장착구 본체(101)는 장착자의 양다리부터 허리까지를 덮도록 바지형상(또는 스패츠 형상)을 구비하고 있고, 신축성이 있는 천으로 형성되어 있다. 이 장착구 본체(101)는 장착자(1)의 신체의 사이즈보다 약간 작게 형성되어 있고, 장착자(1)가 장착할 때에는 천이 늘어나 장착자의 신체의 형상에 맞춘 형상으로 변화한다. 그 때문에, 장착되었을 때에 장착자(1)의 체표면에 적당하게 피트하고, 내측면(장착자의 체표에 접하는 면)에 형성된 생체신호센서(102)를 장착자(1)의 피부표면에 밀착시킬 수 있다.

장착구 본체(101)에는 장착자(1)의 생체신호를 검출하는 복수의 생체신호센서(102)로 이루어지는 생체신호센서군(104a~104f)이 형성되어 있다. 생체신호센서(102)는 장착자(1)의 다리의 근육의 모양을 따라 등간격으로 배열되어 있다. 장착구 본체(101)에는 복수의 생체신호센서(102)가 장착자(1)의 엉덩이에 상당하는 부분(생체신호센서군(104a))에 대전근의 모양을 따라 배열되어 있다. 마찬가지로, 장착자의 허벅지의 뒤측에 상당하는 부분(생체신호센서군, 104b)에는, 대퇴이두근이나 반막양근, 반건양근의 모양을 따라 배열되고, 장딴지에 상당하는 부분(생체신호센서군, 104c)에는 하퇴삼두근의 모양을 따라 배열되어 있다. 또한, 고관절의 앞측에 상당하는 부위(생체신호센서군, 104d)에는 장내전근이나 장요근의 모양을 따라 배열되고, 허벅지의 앞측에 상당하는 부위(생체신호센서군, 104e)에는 대퇴사두근의 모양을 따라 배열되고, 정강이에 상당하는 부위(생체신호센서군, 104f)에는 전경골근이나 히라메근, 장지신근의 모양을 따라 배열되어 있다.

여기서, 도 11은 장착구 본체에 형성된 생체신호센서군에 접속된 계측모듈(생체신호 취득수단)의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 장착구 본체(101)에 형성된 모든 생체신호센서군(104a~104f)은 동일하게 계측모듈에 접속되어 있기 때문에, 여기서는 생체신호센서군(104a)의 예를들어 설명한다.

도 11은 장착구 본체(101)에 형성된 생체신호센서군(104a)과 이 생체신호센서군(104a)에 접속된 계측모듈(106, 생체신호 취득수단)을 모식적으로 나타낸 도면이다. 생체신호센서군(104a)을 구성하는 각 생체신호센서(102)는 서로 절연된 상태로 형성되어 있고, 각각이 도전성의 배선(108)을 통하여 계측모듈에 접속되어 있다. 그리고, 이들의 생체신호센서(102)에는 각각 어드레스가 할당되어 있다.

이 계측모듈(106)은 박형 IC(Integrated Circuit) 등으로 구성되고, 예를 들어, 도 10에 나타낸 바와 같이, 장착구 본체(101)의 허리 주위나 정강이 주위 등의 장착자의 동작에 방해가 되지 않는 위치에 배치되어 장착구 본체(101)에 고정되어 있다. 계측모듈(106)은, 예를 들어, 장착구 본체(101)에 형성된 포켓에 수납하거나 면패스너를 사용하는 등, 착탈가능하게 고정되어 있어도 되고 또한 꿰매는 등으로 떼어낼 수 없도록 고정되어 있어도 된다.

계측모듈(106)은 생체신호센서군(104a)을 구성하는 복수의 생체신호센서(102)가 접속되고, 이들의 생체신호센서(102)로부터 적어도 2개의 생체신호센서(102)를 선택하여 선택된 생체신호센서(102)에 의해 검출되는 검출신호의 차분을 취해 생체신호를 취득하는 계측모듈 컨트롤러(106a), 취득된 생체신호를 기록한 메모리(106b), 순차 취득되는 생체신호 및/또는 메모리에 기록된 생체신호를 외부에 송신하는 통신수단(106c)을 구비하고 있다. 또한, 계측모듈(106)은 각 생체신호센서군(104a~104f)마다 각각 형성되어 있고, 각각의 생체신호센서(102)가 접속되어 있다.

이 계측모듈 컨트롤러(106a)는 접속된 복수의 생체신호센서(102)로부터 적어도 2개의 생체신호센서(102)를 통신수단을 통하여 입력되는 지령신호에 따라 순차 선택하고, 이들의 선택된 2개의 생체신호센서(102)간의 생체신호를 취득할 수 있는 전자회로를 구비하고 있다. 또한, 계측모듈 컨트롤러(106a)는 이렇게 취득된 생체신호로부터 소정의 주파수 성분을 제거 또는 골라내는 필터나, 취득된 생체신호를 증폭하는 앰프 등의 신호가공수단을 구비하고 있다. 이렇게 취득된 생체신호는 계측모듈 컨트롤러(106a)로부터 통신수단 및/또는 메모리로 출력된다. 계측모듈 컨트롤러(106a)는 생체신호센서(102)를 선택할 때에는 각 생체신호센서(102)를 미리 설정된 차례로 순차 조작하도록 하여도 되고, 또한 통신수단을 통하여 입력된 지정신호에 기초하여, 당해 지정신호에 의해 지정된 어드레스의 생체신호센서(102)를 선택하도록 하여도 된다.

통신수단(106c)은 박형의 안테나와 이 안테나에 접속된 통신회로에 의해 이루어진다. 통신수단(106c)은 컨트롤러로부터 출력되는 생체신호와 당해 생체신호를 검출한 생체신호센서(102)의 위치정보를 나타내는 어드레스 등의 정보를 포함하는 신호, 및/또는 메모리로부터 판독된 생체신호와 당해 생체신호를 검출한 생체신호센서(102)의 위치정보를 나타내는 어드레스 등의 정보를 포함하는 신호를 포함하는 계측정보(계측데이터)를 안테나를 통하여 후술할 계측유닛에 송신한다.

도 10에 나타낸 계측유닛(110)은 데이터의 취득의 개시나 종료 등의 신호를 송신하는 리더/라이터기능이나 데이터 저장기능 등을 구비하고, 상기 계측모듈로부터 출력되는 신호를 수신하고, 상기 계측모듈에 대한 신호를 송신하는 안테나(110a), 각 생체신호센서군(104a~104f)에 의해 계측된 생체신호를 기록하는 메모리 및 상기 계측모듈에 대한 지령신호를 생성하거나 외부 기기와의 통신을 컨트롤하는 컨트롤러를 구비하고 있다. 또한, 계측유닛(110)은 키보드나 조작버튼 등의 입력수단(110c)이나, 계측된 데이터를 표시하는 모니터 등의 표시수단(110b) 등을 더 구비하고 있어도 된다.

이 계측유닛의 컨트롤러는 장착구 본체(101)에 형성된 각 생체신호센서군중의 어느 생체신호센서(102)를 선택할지를 지정하는 지정신호나, 데이터의 취득의 개시나 종료 등의 신호 등을 생성하고, 이들의 신호를 안테나(110a)를 통하여 계측모듈(106)에 송신한다. 계측모듈(106)은 수신한 신호에 따라 지정된 생체신호센서(102)를 선택하여 생체신호를 계측한다.

또한, 본발명에 이러한 생체신호계측 장착구(100)의 장착구 본체(101)상에 장착식 동작보조장치(80)(도 9 참조)을 장착할 때에는, 상기 계측유닛(110)이 장착식 동작보조장치(80)에 내장되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 계측유닛측의 안테나(110a)는 장착자(1)가 생체신호 장착구(100) 및 장착식 동작보조장치(80)를 장착한 상태에서 장착구 본체(101)의 계측모듈(106)의 통신수단(106c)이 갖는 안테나의 근방, 특히 통신수단(106c)의 안테나와 대향하는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 안테나를 통한 무선통신을 대신하여 커넥터를 통하여 실시하는 유선통신에 의해 신호의 송수신을 실시하도록 하여도 된다.

이와 같이, 본발명의 생체신호계측 장착구(100)에 의하면 장착구 본체(101)에 복수의 생체신호센서(102)로 이루어지는 생체신호센서군(104a~104f)이 형성되어 있으므로, 장착구 본체(101)를 착용하는 것만으로 복수의 생체신호센서(102)를 한 번에 소정의 부위에 배치할 수 있고, 피부표면에 밀착시켜 각각의 포인트에서 생체신호를 검출하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 장착자(1)의 체표면의 다수의 포인트에서 생체신호를 모니터링한 경우에도, 생체신호센서(102)를 하나하나 부착하거나 떼어내는 수고를 생략할 수가 있으므로, 생체신호를 용이하게 계측할 수 있다.

또한, 이와 같이 복수의 생체신호센서(102)에 의해 생체신호를 검출함으로써, 생체신호센서군이 배치된 영역 내에 있어서의 복수의 각 포인트에서 생체신호를 계측할 수 있다. 그리고, 각 포인트에서의 계측 데이터를 각 생체신호센서(102)에 할당된 어드레스에 따라 매핑함으로써 장착자(1)의 몸에 있어서의 생체신호의 분포를 계측할 수 있다.

여기서, 도 12는 생체신호계측 장착구를 사용한 생체신호의 분포예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 12에서는 생체신호계측 장착구(100)을 이용하여 생체신호의 분포를 도 10에 나타낸 바와 같은 계측유닛(110)에 형성된 표시수단(110b)를 통하여 표시한 예를 나타내고 있다.

계측유닛(110)에 형성된 모니터(표시수단, 110b)에는 장착구 본체(101)의 외형의 개략을 나타낸 모델(112)이 표시되어 있다. 이 모델상에 생체신호센서군(104a~104f)에 의해 계측된 생체신호의 분포가 등고선(114)으로서 표시된다. 나아가, 색분류 등을 하여 표시하면 생체신호의 분포를 보다 시각적으로 인식하기 쉬워진다. 또한, 윈도우(118a)에 표시되는 생체신호센서(102)의 위치에 대응시켜 포인터(116)를 표시시키고, 그들 포인터(116)중에서 원하는 위치를 선택하여 그 선택된 포인터(116)의 시간(t)의 경과에 수반되는 생체신호의 파형을 표시하여도 된다.

또한, 다른 윈도우(118b)에 나타낸 바와 같이, 장착자(1)의 실제의 움직임을 카메라 등으로 촬영하고, 그 영상위에 계측된 생체신호의 데이터를 중첩하도록 매핑하여 표시하여도 된다. 그 경우, 장착구 본체(101) 외측의 생체신호센서(102)에 대응하는 위치에 표적이 되는 포인터를 형성하면, 장착자의 움직임을 촬영한 영상에 있어서 포인터의 위치가 그대로 생체신호센서(102)의 위치로서 인식될 수 있으므로 매핑처리를 효율적으로 실시할 수 있게 된다. 포인터로는, 예를 들어, 장착구 본체(101)의 색과 다른 색의 시일이나 와펜 등을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 윈도우(118a, 118b)에 표시되는 내용이나 윈도우의 크기, 위치, 개수 등은 본발명에 있어서 특별히 한정되지 않는다.

또한, 이 생체신호계측 장착구(100)에 의해 계측된 생체신호를 장착식 동작보조장치(80)의 제어에 적용하면 다음과 같은 이점이 있다. 장착구 본체(101)에 복수의 생체신호센서(102)가 형성되어 있으므로, 장착구 본체(101)를 장착함으로써 복수의 생체신호센서(102)를 함께 장착할 수 있기 때문에, 생체신호센서(102)를 하나하나 부착하는 등으로 장착할 필요가 없고, 생체신호센서(102)의 장착이 용이해 진다. 또한, 생체신호센서(102)가 장착구 본체(101)에 고정되어 있으므로, 생체신호센서(102)끼리의 간격을 일정하게 유지할 수 있어, 균일한 조건에서의 생체신호의 계측이 가능해진다.

또한, 복수의 포인트에서 생체신호를 계측할 수 있으므로, 예를 들어, 신체기능의 장해에 의해 생체신호가 약해지고 있는 등의 어떠한 요인에 의해 장착식 동작보조장치(80)를 제어하기 위한 생체신호가 검출되기 어려운 경우에도, 복수의 포인트중에서 생체신호가 비교적 검출되기 용이한 포인트를 선택할 수 있기 때문에 장착식 동작보조장치(80)의 제어에 적절한 신호를 얻을 수 있다. 따라서, 장착식 동작보조장치(80)의 제어에 필요한 생체신호의 계측이 용이해 진다.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같은 표시수단(110b)에 표시되는 화상 등은 소정의 어플리케이션 소프트웨어에 의해 실행되고, 실행된 내용이나 표시수단(110b)에 표시된 내용은 하드디스크 등의 기록수단에 기록되어도 된다.

다음으로, 각 생체신호센서(102)의 구체적인 구조의 일례에 대하여 설명한다. 도 13a는 생체신호센서의 구성을 개략적으로 나타낸 분해사시도이다. 또한, 도 13b는 생체신호센서가 조립된 상태의 단면을 확대하여 나타낸 모식도이다. 또한, 이하의 설명에서는 편의상 도면중 상측(장착구 본체(101)의 외측)을 상측이라고 하고, 도면중 하측(장착구 본체(101)의 내측, 즉 장착자의 피부표면에 접하는 측)을 하측이라고 하는 경우가 있다.

도 13a 및 13B에 나타낸 바와 같이, 생체신호센서(102)는 장착자(1)의 피부표면에 접촉하여 생체신호를 검출하는 전극부(120)가 장착구 본체(101)에 일체로 형성된 구성을 갖는다. 이 전극부(120)는, 예를 들어, 도전성의 폴리머겔 등으로 이루어지는 얇은 원반형상을 갖는 전극패드(122)와 이 전극패드(122)와 배선(124)을 전기적으로 접속하는 접속단자(126)을 구비하고 있다.

전극패드(122)는 장착자(1)의 피부표면에 맞닿았을 때에 변형하여 밀착하도록 유연성 및 점착성을 갖고 있다. 이로써, 장착자(1)의 피부표면에 밀착하여 양호한 전기적 접속을 얻을 수 있다.

또한, 전극패드(122)와 배선(124, 도 11에 나타낸 생체신호센서(102)와 계측모듈(106)을 접속하는 배선(108)에 상당)을 전기적으로 접속하는 접속단자(126)는 도전성의 금속으로 형성되고, 전극패드(122)보다 작은 원반형상의 고정부(126a)와 그 고정부의 상면으로부터 돌출하도록 형성된 대략 원주형상의 단자부(126b)를 구비하고 있다. 이 원주형상을 갖는 단자부(126b)의 선단에는 그 단자부의 주위면에서 외측으로 퍼져나오도록 형성된 접속돌기부(126c)가 형성되어 있다. 또한, 장착구 본체(101)에는 이 접속단자(126)의 단자부(126b)를 삽입 통과시킬 수 있는 개구부(128)가 형성되어 있다.

접속단자(126)는 전극패드(122)의 중심부에 (미리) 일체로 고정되어 있고, 접속단자(126)의 단자부(126b)가 장착구 본체(101)의 개구부(128)에 삽입 통과됨으로써, 전극패드(122)가 장착구 본체(101)에 대하여 위치결정된다.

나아가, 전극패드(122)가 장착구 본체(101)에 고정되어 있으면, 장착자(1)가 장착구 본체(101)를 착탈하는 경우 및 생체신호계측 장비(100)을 장착하여 생체신호를 계측하면서 동작하는 경우 등으로, 전극패드(122)가 어긋나거나 벗겨짐이 없이 장착자(1)의 피부표면과의 양호한 전기적 접속을 얻을 수 있다.

전극패드(122)는 장착자(1)의 피부표면과 밀착하여 양호한 전기적 접속을 얻을 수 있도록, 적어도 한 쪽 면(장착자의 피부에 접하는 면)은 점착성을 구비하고 있다. 또한, 다른 쪽 면도 점착성을 갖고 있으면, 전극패드(122)를 장착구 본체(101)에 고정시킴에 있어 유효하다.

나아가, 도 13a 및 13B에 나타낸 바와 같이, 전극패드(122)와 배선(124)의 전기적 접속을 용이하게 하기 위하여, 접속돌기부(126c)와 끼워맞추도록 배선(124)의 끝에, 예를 들어, 클립형의 커넥터(130b)등을 이용하여 전극패드(122)를 장착구 본체(101)에 고정시켜도 된다. 이 때, 끼워맞출 때에는 배선(124)과 접속돌기부(126c)는 전기적 접속이 가능해진다. 또한, 커넥터(130)는 절연성을 갖는 것이 바람직하다.

본실시형태에서는 단자부(126b)를 장착구 본체(101)의 개구부(128)에 삽입 통과 시켜 전극패드(122)를 장착구 본체(101)에 고정한 상태에서, 개구부(128)로부터 돌출한 접속돌기부(124c)에 커넥터(130)를 끼워맞추어 배선(124)과 접속한다. 여기서, 커넥터(130)는 배선(124)의 선단에 형성되어 있고, 하우징(130a)의 측면과 쌍을 이루는 조작부(130b)가 형성되어 있다.

여기서, 도 13b에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 대략 원통형의 하우징(130a)의 내부에는 접속돌기부(126c)가 끼워져 수용되는 수용공(130c)이 형성되어 있고, 이 수용공(130c)의 내측면에는 도전성의 접속면(130d)이 형성되어 있다.

이 접속면(130d)은 하우징(130a)의 내부에서 배선(124)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 수용공(130c)의 입구에 내측면으로부터 돌출하도록 형성된 접속편(130e)은 조작부(130b)를 압압/개방 조작함으로써 수용공(130c)의 반경방향을 향하여 앞뒤로 움직이도록 구성되어 있다. 따라서, 하우징(130a)의 측면에 형성된 조작부(130b)를 압압 조작함으로써, 접속편(130e)이 하우징(130a)내에 수용되는 방향(도 13b의 화살표 X1로 나타낸 방향)으로 이동하고, 수용공(130c)의 입구가 넓어진다. 이 상태에서 수용공(130c)내에 접속단자(126)를 수용하고, 조작부(130b)를 개방하면, 접속편(130e)가 하우징(130a)으로부터 수용공(130c)의 내측을 향하여 이동하고, 접속편(130e)의 선단이 단자부(126b)의 측면과 맞닿는 위치까지 돌아와 수용공(130c)의 입구가 좁아진다. 그 경우, 접속단자(126)의 접속돌기부(126c)가 접속편(130e)에 부딪어 단자부(126b)가 수용공(130c)으로부터 빠지지 않게 되고, 커넥터(130)가 접속단자(126)에 고정된다.

도 13a 및 13B에 나타낸 바와 같이, 커넥터(130)를 이용하여 생체신호센서(102)인 전극패드(122)와 접속하면, 생체신호센서(102)를 장착구 본체(101)와 착탈가능하게 고정시킬 수 있다. 나아가, 계측모듈(106)도 (예를 들어, 면패스너 등을 이용하여) 장착구 본체(101)에 착탈가능하게 고정되어 있으면, 예를 들어 장착구 본체(101)을 세탁할 때에 생체신호센서(102) 등의 전기부품을 떼어내 통째로 세탁할 수 있기 때문에 청결하게 유지할 수 있다.

이와 같이, 상술한 생체신호계측 장착구에 의하면 장착구 본체를 장착함으로써 복수의 생체신호 검출수단을 한 번에 장착할 수 있기 때문에, 생체신호를 검출할 때에 생체신호 검출수단(생체신호센서, 생체전위센서)을 하나하나 부착하는 등으로 장착할 필요가 없고, 생체신호 검출수단의 장착이 용이해 진다. 또한, 예를 들어, 양팔, 양다리 등의 동작에 관련된 생체신호를 계측할 때 등에는 생체신호 검출수단의 수량을 늘릴 수 밖에 없지만, 이와 같은 경우에도 본발명에 의하면 장착구 본체를 장착함으로써 복수의 생체신호 검출수단을 모아서 장착하는 것이 가능하게 되어 생체신호 검출수단의 장착이 용이해 진다. 또한, 생체신호 검출수단이 장착구 본체에 고정되어 있으므로, 생체신호 검출수단끼리의 간격을 일정하게 유지할 수가 있어 균일한 조건에서의 생체신호의 계측이 가능해진다. 나아가, 그 생체신호를 이용하여 장착식 동작보조장치(80)을 동작시킴으로써, 고정밀도로 동작보조를 실시할 수 있다. 또한, 상술한 생체신호계측 장착구나 장착식 동작보조장치는 인체뿐만이 아니라 동물이나 그 밖의 생물(식물 등도 포함한다)에게도 적용할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 본발명에 의하면, 인체로부터 생체신호를 취득하기 위한 생체신호센서의 장착을 용이하게 실시하기 위한 생체신호계측 장착구를 제공 할 수 있다. 또한, 상술한 생체신호계측 장착구를, 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같은 장착식의 동작보조장치에 적용함으로써, 전극부 등의 생체신호센서를 장착자의 소정의 위치에 직접 부착하거나 떼어내는 수고를 경감할 수 있다. 나아가, 장착식 동작보조장치의 장착이 용이하게 되기 때문에, 장착자에 대한 부담도 경감할 수 있다.

즉, 본발명은 장착식 동작보조장치의 액츄에이터를 구동하기 위한 생체신호를 검출하는 생체신호센서를, 예를 들어, 이너수트의 내측면(몸에 밀착하는 측의 면)의 센서를 부착되는 위치(생체신호를 취득하기 쉬운 위치)에 배치한다. 따라서, 장착자가 이 수트를 장착함으로써 센서가 장착자의 피부표면의 소정의 위치에 부착된 것처럼 생체신호를 검출할 수 있다.

또한, 각 센서로부터의 생체신호는, 예를 들어, 장착식 동작보조장치에 접속하는 커넥터와의 배선이 수트에 형성되고, 그 배선에 의해 유선으로 장착식 동작보조장치에 전송되어도 되고, 또한 각 전극부가 소형의 신호전달수단을 마련하고 있는 경우에는 무선으로 장착식 동작보조장치에 전송되어도 된다.

이상, 본발명의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하였지만, 본발명은 이러한 특정의 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 본발명의 요지의 범위내에 있어서 여러 가지의 변형, 변경이 가능하다.

본국제출원은 2008년 9월 10일에 출원한 일본특허출원 제2008-232091호에 근거한 우선권을 주장하는 것이며, 상기 일본특허출원 제2008-232091호의 모든 내용을 본국제출원에 원용한다.

1 장착자
10 생체신호계측 장착구
11, 30 장착구 본체
12, 24 전극부
13 계측장치
20 장갑
21 양말
22, 50 서포터
31 개구부
32 그물부재
33 전극패드
34 커버부재
35 마크부
36 부착수단
37 무선태그(RFID)부
40 피부(체표)
41 융기부
51 부착수단
60 표시수단
61 생체신호센서
62 필터
63, 67, 71 컨트롤러
64, 72 메모리
65, 66, 73, 74 통신수단
68 입출력수단
70 센서유닛
80 장착식 동작보조장치
81 동작보조 장착구
82 오른쪽 허벅지 구동모터
83 왼쪽 허벅지 구동모터
84 오른쪽 무릎 구동모터
85 왼쪽 무릎 구동모터
86 허리벨트
87, 88 배터리
89 제어백
90~93 생체전위센서
94, 95 반력센서
100 생체신호계측 장착구
101 장착구 본체
102 생체신호센서
104a~104f 생체신호센서군
106 계측모듈
106a 컨트롤러
106b 메모리
106c 통신수단
108 배선
110 계측유닛
110a 안테나
110b 표시수단
110c 입력수단
112 모델
114 등고선
116 포인터
118 윈도우
120 전극부
122 전극패드
124 배선
126 접속단자
126a 고정부
126b 단자부
126c 접속돌기부
128 개구부
130 커넥터
130a 하우징
130b 조작부
130c 수용공
130d 접속면
130e 접속편

Claims

장착자의 체표로부터의 생체신호를 계측하는 생체신호계측 장착구로서,
상기 장착자의 체표를 덮도록 형성된 장착구 본체와,
상기 장착구 본체의 내측면의 소정의 부위에 형성되고, 상기 장착자의 체표로부터의 생체신호를 검출하는 생체신호 검출수단과,
상기 생체신호 검출수단에 의해 검출된 검출신호를 출력하는 신호전달수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 1 항에 있어서,
상기 생체신호 검출수단에 의한 검출신호로부터 생체신호를 취득하는 생체신호 취득수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 2 항에 있어서,
복수의 상기 생체신호 검출수단을 구비하고,
각 생체신호 검출수단마다 또는 미리 설정된 복수의 상기 생체신호 검출수단으로 이루어지는 생체신호 검출수단군마다 상기 생체신호 취득수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 생체신호 검출수단을 복수 구비하고,
각 생체신호 검출수단마다 또는 미리 설정된 복수의 상기 생체신호 검출수단으로 이루어지는 상기 생체신호 검출수단군마다 상기 신호전달수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 체표에 밀착시키는 신축성 소재로 이루어지고, 적어도 일부에 개구부가 형성된 장착구 본체와,
상기 체표로부터의 생체신호를 상기 개구부를 통하여 검출할 수 있도록 배치된 생체신호 검출수단과,
상기 생체신호 검출수단에 의해 검출된 생체신호를 유선 또는 무선에 의해 송신하는 신호전달수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 5 항에 있어서,
상기 생체신호 검출수단은 상기 개구부와 상기 생체신호 검출수단의 사이에 신축성 소재에 의해 짜여진 그물부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 6 항에 있어서,
상기 생체신호 취득수단은 상기 그물부재가 짜여진 그물코의 간극으로부터 융기된 부분이 장착자의 체표면에 밀착함으로써 상기 생체신호를 취득하는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 부착수단은,
상기 생체신호 검출수단 또는 상기 그물부재를 소정의 위치에서 고정하는 마크부를 구비하는 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 장착구 본체는,
이너수트, 스패츠, 서포터, 장갑 또는 양말인 것을 특징으로 하는 생체신호계측 장착구.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 기재된 생체신호계측 장착구에서 얻어지는 생체신호에 의해 장착자에 대하여 동력을 부여하는 구동원을 가진 동작보조 장착구의 구동제어를 실시하여 상기 장착자의 동작을 보조 또는 대행하는 장착식 동작보조장치.