KR20140086179A - 골격근 자극 시스템 및 무선 골격근 자극 방법 - Google Patents

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Abstract

골격근 자극 시스템 및 무선 골격근 자극 방법을 제공한다. 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템은, 지정된 자극 부위에 정확하게 위치된 전기 자극 장치로부터의 자극 신호를 통해, 최적한 조건에서 근육을 자극하여 근육의 양을 증가시킬 수 있다.

Description

골격근 자극 시스템 및 무선 골격근 자극 방법{SYSTEM AND METHOD OF SKELETAL MUSCLE STIMULATION}
이하의 실시예들은 골격근 자극 시스템 및 무선 골격근 자극 방법에 관한 것이다.
노화로 인해 근육이 감소하는 근감소증(Sarcopenia)은, 65세 이상 노인 중 40% 이상이 앓고 있는 대표적인 노인성 질환이다. 근감소증, 노화 등에 의해 근육의 양이 적어지면, 기초대사량은 감소하게 되고, 기초대사량이 줄어든 사람은 쉽게 살이 찌는 체질로 변화하여, 고혈압 등의 만성질환에 노출되기 쉽다. 또한, 근육의 양이 감소하여 하체 근력이 약화된 사람은, 걷기 등 일상 생활에 문제를 가지게 되어, 낙상 등의 생활 재해도 쉽게 겪을 수 있다.
근육은, 적근(slow twitch muscle fibers)과 백근(fast twitch muscle fibers)을 혼재하여 포함하고 있다. 상기 적근은 수축이 천천히 이뤄져 지구력을 풍부하게 하는 근육으로, 예컨대 마라톤과 같은 운동을 하는 사람의 근육으로 발달될 수 있다. 반면, 백근은 수축이 빠르게 일어나 재빠른 순발력을 풍부하게 하는 근육으로, 예컨대 역도와 같이 순간적으로 큰 힘을 발휘하는 사람의 근육으로 발달될 수 있다. 상기 적근 및 상기 백근이 가장 활발하게 움직이는 시기는 20대의 젊은 시기이다.
이후, 상기 적근 및 상기 백근은 나이의 증가에 따라 점차 퇴화하기 시작한다. 상기 적근은 서서히 퇴화되어, 예컨대 70대의 노인에게서도 유지되어 오랜 시간을 무리없이 걷게 할 수 있다. 반면, 백근은 나이 30대를 전후하여, 일시에 퇴화된다는 통계가 있다.
이러한 백근의 퇴화를 억제하고, 근육의 량이 감소되는 것을 막기 위해서는, 운동이 필수적으로 필요하지만, 현대인들은 시간적으로나, 환경적으로나, 운동에 시간을 소비할 여력이 많지 않다.
따라서, 신호 자극을 통해, 근육을 용이하게 강화시키는 모델의 등장이 절실히 요구되고 있다.
일실시예에 따른 골격근 자극 시스템은, 자극 부위에 부착되는 적어도 하나의 전극, 및 상기 전극을 이용하여 측정된 상기 자극 부위에서의 근전도 신호가 허용 범위를 만족하는 경우, 상기 전극을 통하여 상기 자극 부위로 자극 신호를 출력하는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
상기 전기 자극 장치는, 근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족한 것으로 판단할 수 있다.
상기 전기 자극 장치는, 근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 상기 미리 결정된 기준 분산값 보다 작은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 전극의 부착 위치의 조정을 위한 정보를 출력할 수 있다.
상기 전기 자극 장치는, 상기 자극 신호를 생성하는 전원부, 및 상기 근전도 신호를 측정하기 위한 차동 증폭기를 포함할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템은, 사용자의 입력에 응답하여, 상기 자극 부위로의 상기 전극의 부착을 위한 가이드 정보를 출력하는 단말 장치를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 가이드 정보는 그래픽 정보를 포함할 수 있다.
상기 단말 장치는, 상기 사용자의 입력에 응답하여, 식별된 근육에 대응하여 결정된 상기 자극 부위로의 상기 전극의 부착을 위한 상기 가이드 정보를 출력할 수 있다.
상기 단말 장치는, 상기 근육이 수축 및 이완되도록 상기 근육에 대응한 상기 자극 신호의 패턴을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 단말 장치는, 사용자의 입력에 응답하여 자극 부위로의 전극의 부착을 위한 가이드 정보를 출력하고, 상기 사용자의 선택에 의하여 상기 전극을 통한 자극 신호의 패턴을 상기 사용자가 편집할 수 있도록 한다.
일실시예에 따른 무선 골격근 자극 방법은, 신체의 부위 중 자극을 위한 자극 부위에 대하여 사용자로부터 제1 입력을 수신하는 단계, 및 상기 사용자로부터의 상기 제1 입력에 응답하여, 상기 자극 부위 중 전극의 부착 위치를 그래픽으로 표현한 가이드 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 무선 골격근 자극 방법은, 상기 전극을 통한 자극 신호의 패턴에 대하여 상기 사용자로부터 제2 입력을 수신하는 단계, 및 상기 제2 입력에 응답하여, 상기 사용자에 의하여 편집된 상기 자극 신호의 상기 패턴에 관한 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 골격근 자극 방법은, 상기 부착된 전극을 이용하여 측정된 상기 자극 부위에서의 근전도 신호가 허용 범위를 만족하는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 골격근 자극 방법은, 상기 부착된 전극을 이용하여 측정된 상기 자극 부위에서의 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하는 경우, 상기 전극을 통하여 상기 자극 부위로 자극 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 골격근 자극 방법은, 근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 골격근 자극 방법은, 근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 작은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 전극의 부착 위치의 조정을 위한 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템에 대한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 전극 자극 장치의 상세 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 전기 자극 장치에서, 전극의 부착 위치가 지정된 자극 부위 임을 확인하는 과정을 예시하는 도면이다.
도 4는 자극 부위를 지정하는 단말 장치의 일례를 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템의 동작 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
이하에서, 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 가능한 예시는, 명세서에 기재된 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서에서 지속적으로 사용되는 전극(electrode)은, 근육을 강화하고자 하여 지정되는 사용자의 신체 부위(이하, '자극 부위(stimulation position)'라 한다.)에 접촉되게 부착되어, 외부 전원으로부터의 자극 신호(stimulus signal)를, 상기 자극 부위로 송출하는 수단일 수 있다. 예컨대, 전극은 자극 부위에 부착된 상태에서, 후술하는 전기 자극 장치에서 정해진 패턴에 따라 생성되는 자극 신호를 출력 함으로써, 상기 자극 부위가 자극 신호에 의해 자극되도록 할 수 있다.
특히, 전극은 상기 자극 부위의 정확한 위치 결정을 위해, 차동 증폭기와 연결되어, 사용자의 신체에서 생성되는 근전도 신호(EMG(electromyogram) single)를 감지할 수 있다.
전기 자극 장치(electrical stimulation device)는 후술하는 단말 장치로부터 무선으로 수신되는 패턴에 근거하여 생성되는 자극 신호를 상기 전극을 통해 자극 부위로 출력되게 하는 수단일 수 있다. 이를 위해, 전기 자극 장치는 상기 자극 신호를 발생하는 전원부를 포함할 수 있다.
특히, 전기 자극 장치는 자극 신호의 생성 이전에, 지정된 자극 부위에 전극이 정확하게 위치되는지를 판단하기 위해, 현재 위치하는 부위에서의 근전도 신호를 측정할 수 있다. 상기 판단에 있어, 전기 자극 장치는, 상기 근전도 신호의 분산값이 일정한 허용 범위 이내로 측정되면, 지정된 자극 부위에 전극이 정확하게 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
정확한 자극 부위에 위치한 것으로 판단한 전기 자극 장치는, 해당 자극 부위로 자극 신호를 출력 할 수 있다.
단말 장치는, 상기 자극 부위, 또는 상기 자국 부위와 관련한 근육을 최적하게 자극하는 패턴을 생성하여, 상기 전기 자극 장치로 전송하는 수단일 수 있다. 또한, 단말 장치는 사용자의 능동적 선택에 따라, 상기 자극 부위의 지정과 상기 패턴의 생성이 가능하도록, 가이드 정보를 출력할 수 있다.
이를 통해, 일실시예에 따른 무선 골격근 자극 시스템은 사용자로 하여금 신체에 대한 해부학적 전문 지식 없이도 용이하게 전기 자극 장치를, 정확한 자극 부위에 위치시킬 수 있게 지원할 수 있다.
또한, 무선 골격근 자극 시스템은 지정된 자극 부위에 정확하게 위치된 전기 자극 장치로부터의 자극 신호를 통해, 최적한 조건에서 근육을 자극하여 근육의 양을 증가시킬 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템에 대한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여, 골격근 자극 시스템(100)는 단말 장치(110)와 전기 자극 장치(120)를 포함하여 구성할 수 있다.
우선, 단말 장치(110)는, 가이드 정보를 출력하여 자극 부위의 지정을 유도할 수 있다. 상기 가이드 정보는 상위 항목에서 하위 항목으로 배열된 메뉴를 포함할 수 있어, 사용자로 하여금 용이하게 자극 부위를 지정하도록 할 수 있다.
예컨대, 팔의 근육을 강화하고자 하는 사용자에게, 단말 장치(110)는 가이드 정보로서, 상위 항목 '몸통/팔/다리'의 메뉴를 제공할 수 있고, 사용자에 의해 '팔'이 선택되면 하위 항목 '위팔/아래팔'의 메뉴를 연속적으로 제공할 수 있다. 이후 사용자에 의해. '위팔'이 선택되면, 단말 장치(110)는 상기 '위팔'에 속하는 근육 중에서 자극해야 할 근육이 위치하는 부위를 상기 자극 부위로 지정 할 수 있다.
자극 부위가 지정되면, 단말 장치(110)는 해당 자극 부위에 대한 정보, 예컨대 신체에서의 상기 자극 부위의 위치, 관련된 근육 모양, 근육의 쓰임새 등을 안내할 수 있다. 실시예에 따라, 단말 장치(110)는 상기 자극 부위에 대한 정보를 그래픽 정보로 시각화하여 표시 함으로써, 사용자가 해당 자극 부위를 손쉽게 인지하게 할 수 있다. 예컨대, 단말 장치(110)는 선택된 '위팔'에 속하는 근육에 관한 그래픽 정보를 시각화하면서, "엄지 손가락을 들어올리면 딱딱해지는 부위가 자극할 부위 입니다."라는 텍스트 정보를 제공하여 상기 자극 부위를 사용자에게 안내할 수 있다.
또한, 단말 장치(110)는 지정된 자극 부위를 최적하게 자극시킬 수 있는 패턴을 생성하여, 상기 자극 부위에 위치하는 전기 자극 장치(120)로 통신망을 통해 무선 전송할 수 있다. 상기 패턴은, 근육에 자극 신호를 가하는 형태에 주기를 주어, 근육이 주기적으로 이완과 수축을 반복하도록 함으로써, 근육을 강화시키기 위한 프로그램의 일종일 수 있다. 예컨대, 상기 패턴은 각 근육의 특성에 따라, 자극 신호의 출력 기간과 비출력 기간을, 혼재 또는 반복하여 포함 할 수 있다.
상기 패턴의 생성에 있어서, 단말 장치(110)는 예컨대 의사 등의 전문가가 처방한 정보를 프로그래밍하여 상기 패턴을 생성할 수 있고, 또는 의학적으로 신체에 악영향이 미치지 않는 범위에서, 사용자가 직접 프로그래밍하여 패턴을 생성하도록 지원할 수도 있다.
전기 자극 장치(120)는 지정된 자극 부위에 위치하고, 단말 장치(110)로부터 통신망을 경유하여 패턴이 무선으로 입력됨에 따라, 상기 패턴에 기초한 자극 신호를 생성하여 전극(122)을 통해 상기 자극 부위로 출력할 수 있다. 이를 위해, 전기 자극 장치(120)는 전원부(124)를 포함하고, 전원부(124)에서 발진하는 전기적 신호에 따라 상기 자극 신호를 생성할 수 있다.
예컨대, 무선 단말(110)에서 자극 부위로서 위팔에 속하는 상완근이 지정되는 조건에서, 전기 자극 장치(120)는 상기 '상완근'을 자극하기 위한 패턴에 기초하여 자극 신호를 1분 동안 생성하여 전극(122)을 통해 자극 부위로 출력시킨 후, 30초 동안 자극 신호의 생성을 멈추고, 상기 '1분 생성/30분 미생성'의 형태를 20분 동안 반복할 수 있다.
또한, 전기 자극 장치(120)는 현재 신체와 접촉한 부위, 예컨대 전극(122)이 접촉한 부위가, 상기 지정된 자극 부위와 실제 일치하는지를 판단할 수 있다. 이를 위해, 전기 자극 장치(120)는 현재 신체와 접촉한 부위에서 발생하는 근전도 신호의 측정을 위해 차동 증폭기(126)를 포함하고, 차동 증폭기(126)에서 연산되는 근전도 신호의 분산을, 미리 결정된 기준 분산값과 비교할 수 있다. 상기 근전도 신호의 감지는 신체와 접촉되는 전극(122)에서 수행할 수 있다.
예컨대, 전기 자극 장치(120)는 근육이 수축되었을 때의 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 근전도 신호가 정해진 허용 범위를 만족한 것으로 보아, 지정된 자극 부위에 전극(122)이 정확하게 위치한 것으로 판단할 수 있다.
반면, 전기 자극 장치(120)는 근육이 수축되었을 때의 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 작은 경우, 근전도 신호가 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 보아, 현재 전극(122)이 신체와 접촉한 부위가, 지정된 자극 부위와 상이한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 전기 자극 장치(120)는 부착 위치의 조정을 위한 정보, 예컨대 이동 안내 메시지, 경고 알람 등의 정보를 출력하여, 사용자로 하여금 전극(122)의 부착 위치를 이동시키도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 골격근 자극 시스템(100)은, 단말 장치(110)에서의 가이드 정보 제공과, 전기 자극 장치(120)에서의 근전도 신호의 측정을 통해, 사용자가 해부학적 전문 지식이 없이도, 지정된 자극 부위에 전기 자극 장치(120)가 정확하게 위치되도록 할 수 있다.
또한, 일실시예에 따르면, 지정된 자극 부위에 매칭되어 생성된 패턴에 따라, 자극 신호를 출력하여 상기 자극 부위의 근육을 자극 함으로써, 육체적인 운동을 하지 않고도 고령자의 근육 노화를 방지 할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 전극 자극 장치의 상세 구성을 설명하는 도면이다.
전기 자극 장치(200)는 전극(210)를 장착하여 구비하고, 전원부(220) 및 차동 증폭기(230)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 전기 자극 장치(200)는 실시예에 따라 스위치(240)를 추가하여 구성 할 수 있다.
전극(210)은 자극 부위에 부착되는 적어도 하나로 구성될 수 있다. 전극(210)은 자극 신호를 출력하여 상기 자극 부위 또는 상기 자극 부위의 근육을 자극하는 역할을 할 수 있다. 또한, 전극(210)은 상기 자극 부위 또는 상기 자극 부위의 근육에서 발생하는 근전도 신호를 감지하는 기능을 수행할 수 있다.
예컨대, 전극은, 신경 전류와 같이 전기 신호 형태로 발생하거나 체내에서 전해지는 근전도 신호를 체외로 추출하기 위해 사용될 수 있다. 전극(210)의 형태는 접촉되는 자극 부위의 종류에 따라 상이하게 할 수 있고, 도 2에서는 전극(210)을, 굴곡진 자극 부위의 체표면을 고려한 원형 패치 형태로 예시하고 있다.
전원부(220)는 통신망을 통해 단말 장치(110)로부터 입력되는 패턴에 따라 자극 신호를 생성하는 발진 장치로서, 예컨대 AC 전원으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전원부(220)는 상기 패턴에서 지시한 자극 신호의 출력 기간 동안에, 자극 신호를 생성하여 전극(210)을 통해 접촉되는 자극 부위로 출력시킬 수 있다.
차동 증폭기(230)는 전극(210)에서 감지된 상기 자극 부위에서의 근전도 신호를 측정할 수 있다. 예컨대, 차동 증폭기(230)는 입력되는 복수의 근전도 신호의 차에 비례하여 출력 신호를 출력할 수 있고, 실시예로서 근전도 신호의 분산 값을 연산 할 수 있다.
상술의 전원부(220)와 차동 증폭기(230)는 전극(210)에 상기 연결될 수 있고, 전기 자극 장치(200)의 실행 모드에 따라 전극(210)과 선택적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 전기 자극 장치(200)는 스위치(240)를 더 포함 함으로써, 전극(210)과, 전원부(220) 또는 차동 증폭기(230)와의 선택적인 연결을 지원할 수 있다.
예컨대, 전기 자극 장치(200)가, 지정된 자극 부위에 전극(210)이 부착되는지를 확인하는 모드로 실행되는 경우, 스위치(240)는 전극(210)을 차동 증폭기(230)와 연결하여, 전극(210)에서 감지된 근전도 신호가 차동 증폭기(230)로 입력되게 할 수 있다.
반면, 전기 자극 장치(200)가, 자극 부위로 자극 신호를 출력하는 모드로 실행되는 경우, 스위치(240)는 전극(210)과 차동 증폭기(230)와의 연결을 해제한 후, 전극(210)을 전원부(220)에 연결 함으로써, 전원부(220)에서 생성된 자극 신호가 자극 부위로 출력되게 할 수 있다.
도 3은 전기 자극 장치에서, 전극의 부착 위치가 지정된 자극 부위 임을 확인하는 과정을 예시하는 도면이다.
도 2와 도 3을 함께 참조하면, 전기 자극 장치(200)는 전극(210)의 현 부착 위치가, 지정된 자극 부위인지를 확인하기 위해, 상기 현 부착 위치에서의 근전도 신호를 감지할 수 있다. 또한, 전기 자극 장치(200)는 측정된 근전도 신호가 허용 범위를 만족하지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라, 상기 자극 신호의 출력 여부를 결정할 수 있다.
상기 근전도 신호의 감지에 있어서, 전기 자극 장치(200)는 상기 현 부착 위치의 근육이 수축되었을 때의 근전도 신호를 복수 개의 전극(210)으로부터 각각 감지할 수 있다. 근육이 수축되었을 때의 근전도 신호를 감지하는 이유는, 근육의 수축시에 최대치의 근전도 신호를 감지 할 수 있어, 전기 자극 장치(200)의 위치 판단 작업이 보다 정확하게 이루어지게 할 수 있기 때문이다. 감지된 복수의 근전도 신호는 차동 증폭기(230)로 입력되어 분산 값으로 연산될 수 있다.
전기 자극 장치(200)는 근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족한 것으로 판단할 수 있다. 예컨대, 도 3(a)에는, 근전도 신호의 분산이, 감지 시간 동안에 적어도 한차례 상기 기준 분산값 이상으로 연산됨에 따라, 전기 자극 장치(200)가 전극(210)의 현 부착 위치를, 지정된 자극 부위로 판단하는 것이 예시되고 있다.
반면, 전기 자극 장치(200)는 근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 상기 기준 분산값 보다 작은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 예컨대, 도 3(b)에는, 근전도 신호의 분산이, 감지 시간 동안에 계속해서 상기 기준 분산값 미만으로 연산됨에 따라, 전기 자극 장치(200)가 전극(210)의 현 부착 위치를, 잘못된 위치로 판단하는 것이 예시되고 있다.
상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 판단되면, 전기 자극 장치(200)는 전극(210)의 부착 위치의 조정을 위한 정보를 출력할 수 있다. 상기 조정을 위한 정보는, 전기 자극 장치(200)에서 출력되는 이동 안내 메시지, 경고 알람 등의 정보일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 조정을 위한 정보는, 단말 장치(110)에서 텍스트나 음성 메시지 등으로 출력되어, 사용자로 하여금 전극(210)의 부착 위치를 이동시키도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 전기 자극 장치(200)는 전극(210)이, 지정된 자극 부위에 정확하게 위치하고 있는지를 확인한 후에, 전극(210)을 통하여 상기 자극 부위로 자극 신호를 출력하도록 함으로써, 자극 신호에 의한 근육의 자극 효과를 극대화 할 수 있다
도 4는 자극 부위를 지정하는 단말 장치의 일례를 설명하는 도면이다.
단말 장치(400)는 예컨대 스마트 폰 등의 이동 단말기기로 구현할 수 있다. 단말 장치(400)는 사용자의 입력에 응답하여, 자극 부위로의 전극(122)의 부착을 위한 가이드 정보를 출력할 수 있다. 실시예에서, 단말 장치(400)는, 상기 사용자의 입력에 응답하여, 식별된 근육에 대응하여 결정된 상기 자극 부위로의 전극(122)의 부착을 위한 상기 가이드 정보를 출력할 수 있다.
도 4(a)를 참조하면, 단말 장치(400)는 상위 항목에서 하위 항목으로 배열된 메뉴를 포함하는 가이드 정보를 제공하고, 사용자가 최종적으로 입력하는 근육을, 자극 부위로서 지정할 수 있다. 예컨대, 단말 장치(400)는 가이드 정보로서, 항목 '몸통/팔/다리'의 메뉴를 제공할 수 있고, 사용자에 의해 '팔'이 선택되면 하위의 항목 '위팔/아래팔'의 메뉴를 연속적으로 제공할 수 있다. 또한, 단말 장치(400)는 항목 '위팔/아래팔' 중에서 사용자가 선택한 '위팔'에 대한 하위의 항목 '근육 1 내지 근육 4'의 메뉴를 제공할 수 있다. 도 4(a)에서 최종적으로 선택되는 '근육 2'는 사용자에 의해서 선택될 수 있고, 실시예에 따라 단말 장치(400)가 사용자의 건강, 상태 등을 고려하여 자동으로 선택될 수도 있다.
또한, 단말 장치(400)는 지정된 자극 부위에 관한 그래픽 정보를, 가이드 정보로 제공할 수 있다. 예컨대, 단말 장치(400)는 도 4(a)에서 지정된 자극 부위 '근육 2'에 대한 신체에서의 위치를 그림으로 제공할 수 있다. 도 4(b)에서는 상기 '근육 2'가 속하는 '위팔'의 인체 해부도를 보여주고, 상기 '근육 2'의 위치(420)를 상기 인체 해부도 내에서 시각적으로 식별할 수 있게 한다. 또한, 단말 장치(400)는 상기 '근육 2'의 위치(410)가 사용자에게 직관적으로 인지될 수 있도록, "엄지 손가락을 들어올리면 딱딱해지는 부위가 자극할 부위 입니다."라는 텍스트 정보를 더 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 단말 장치(400)는 상기 지정된 자극 부위 중 전극(122)의 부착 위치를 그래픽으로 표현한 가이드 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 도 4(b)에서, 단말 장치(400)는 부착 위치의 후보지(A, B, C, D) 중에서, 상기 '근육 2'에 해당하며 해부학적으로 자극 신호의 인가 시 최대의 자극 효과를 기대할 수 있는 부착 위치 B로의 전극(122) 부착을 안내할 수 있다.
또한, 단말 장치(400)는 전극(122)이 장착된 전기 자극 장치(120)의 크기, 무게, 유연성 등을 고려하여 전극(122)의 부착 위치를 안내 함으로써, 전극(122)이 최적한 조건에서 자극 부위로 자극 신호를 출력할 수 있게 하는 환경을 조정할 수 있다.
또한, 단말 장치(400)는 상기 지정된 자극 부위를 최적하게 자극 시킬 수 있는 패턴을 생성할 수 있다. 예컨대, 단말 장치(400)는 상기 자극 부위의 근육이 수축 및 이완되도록 상기 근육에 대응한 상기 자극 신호의 패턴을 제공할 수 있다.
상기 패턴의 생성에 있어서, 단말 장치(400)는 사용자가 직접 프로그래밍하여 상기 근육에 맞는 패턴을 생성하도록 지원할 수도 있다. 예컨대, 단말 장치(400)는 사용자의 입력에 응답하여 자극 부위로의 전극(122)의 부착을 위한 가이드 정보를 출력하고, 상기 가이드 정보에 따른 사용자의 입력에 의하여 상기 패턴을 상기 사용자가 편집 가능하도록 지원할 수 있다.
일실시예에 따른 단말 장치(400)에 의해서는, 사용자의 간단한 선택 동작으로 자극해야 할 부위와 근육을 용이하게 지정하게 지원할 수 있다.
또한, 일시예에 따른 단말 장치(400)에 따르면, 패턴에 대한 능동적인 편집을 지원하여 사용자가 선호하는 방식으로 자극 신호의 발생이 이루어지도록 할 수 있다.
이하, 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템(100)의 동작에 대한 흐름을 상세히 설명한다.
도 5는 일실시예에 따른 골격근 자극 시스템의 동작 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
실시예에 따른 골격근 자극 시스템(100)의 구현 방법은 상술한 단말 장치(110)와 전기 자극 장치(120)의 상호 동작에 의해 수행될 수 있다.
단말 장치(110)는, 신체의 부위 중 자극을 위한 자극 부위에 대하여 사용자로부터 제1 입력을 수신한다(510). 단계 510은 단말 장치(110)에 구비되는, 예컨대 키패드, 터치 패드 등의 인터페이스 수단을 통해, 자극할 신체의 부위에 관한 선택을 사용자로부터 입력 받는 과정일 수 있다.
또한, 단말 장치(110)는 상기 사용자로부터의 상기 제1 입력에 응답하여, 상기 자극 부위 중 전극(122)의 부착 위치를 그래픽으로 표현한 가이드 정보를 출력한다(520). 단계 520은 가이드 정보를 출력하여 자극 부위의 지정을 유도하는 과정일 수 있다. 상기 가이드 정보는 상위 항목에서 하위 항목으로 배열된 메뉴를 포함할 수 있어, 사용자로 하여금 용이하게 자극 부위를 지정하도록 할 수 있다.
단계 520에서 단말 장치(110)는, 자극 부위가 지정되면, 해당 자극 부위에 대한 정보, 예컨대 신체에서의 상기 자극 부위의 위치, 관련된 근육 모양, 근육의 쓰임새 등을 안내할 수 있다. 예컨대, 단말 장치(110)는 상기 자극 부위에 대한 정보를 그래픽 정보로 시각화하여 표시 함으로써, 사용자가 해당 자극 부위를 손쉽게 인지할 수 있게 한다.
전기 자극 장치(120)는 상기 부착된 전극(122)을 이용하여 상기 자극 부위에서의 근전도 신호를 측정한다(530). 단계 530은 전기 자극 장치(120)에 부착되는 전극(122)을 통해, 사용자의 신체에서 발생되는 근전도 신호를 감지 함으로써, 상기 자극 부위의 정확한 위치 결정을 위한 환경을 조정하는 과정일 수 있다.
또한, 전기 자극 장치(120)는 상기 측정된 근전도 신호가 허용 범위를 만족하는지 판단한다(540). 단계 540은 전극(122)이 현재 신체와 접촉한 부위가, 상기 지정된 자극 부위와 실제 일치하는지를 판단하는 과정일 수 있다.
단계 540에서 전기 자극 장치(120)는 상기 근전도 신호의 분산과 미리 결정된 기준 분산값을 비교하여, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족한 것으로 판단할 수 있다. 예컨대, 전기 자극 장치(120)는 근육이 수축되었을 때의 근전도 신호의 분산이 상기 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 근전도 신호가 정해진 허용 범위를 만족한 것으로 보아, 지정된 자극 부위에 정확하게 위치한 것으로 판단할 수 있다(단계 540의 YES 방향).
반면, 전기 자극 장치(120)는 근육이 수축되었을 때의 근전도 신호의 분산이 상기 기준 분산값 보다 작은 경우, 근전도 신호가 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 보아, 현재 신체와 접촉한 부위가, 지정된 자극 부위와 상이한 것으로 판단할 수 있다(단계 540의 No 방향).
근전도 신호가 허용범위를 만족하지 않는 경우(단계 540의 No 방향), 전기 자극 장치(120)는 부착 위치의 조정을 위한 정보를 출력한다(545). 단계 545는 예컨대 이동 안내 메시지, 경고 알람 등의 정보를 출력하여, 사용자로 하여금 전극(122)의 부착 위치를 이동시키도록 유도하는 과정일 수 있다. 전극(122)의 부착 위치가 이동된 후, 전기 자극 장치(120)는 단계 530으로 리턴하여 위치 확인을 위한 근전도 신호 측정을 다시 수행할 수 있다.
근전도 신호가 허용범위를 만족하는 경우(단계 540의 Yes 방향), 단말 장치(110)는 상기 자극 부위에 대한 패턴을 생성한다(550). 단계 550은 지정된 자극 부위를 최적하게 자극시킬 수 있는 패턴을 생성하여, 상기 자극 부위에 위치하는 전기 자극 장치(120)로 통신망을 통해 무선 전송하는 과정일 수 있다. 상기 패턴은, 근육에 자극 신호를 가하는 형태에 주기를 주어, 근육이 주기적으로 이완과 수축을 반복하도록 함으로써, 근육을 강화시키기 위한 프로그램의 일종일 수 있다.
단계 550에서 단말 장치(110)는 전극(122)을 통한 자극 신호의 패턴에 대하여 상기 사용자로부터 제2 입력을 수신하고, 상기 제2 입력에 응답하여, 상기 사용자에 의하여 편집된 상기 자극 신호의 상기 패턴에 관한 정보를 제공할 수 있다. 이에 따라, 단말 장치(110)는 의학적으로 신체에 악영향이 미치지 않는 범위에서, 사용자가 직접 프로그래밍하여 패턴을 생성하도록 지원할 수 있다.
전기 자극 장치(120)는 패턴에 따라 생성된 자극 신호를 상기 자극 부위로 출력한다(560). 단계 560은 단말 장치(110)로부터 통신망을 경유하여 패턴이 무선으로 입력됨에 따라, 상기 패턴에 기초한 자극 신호를 생성하여 전극(122)을 통해 상기 자극 부위로 출력하는 과정일 수 있다.
이에 따라, 골격근 자극 시스템(100)은, 단말 장치(110)에서의 가이드 정보 제공과, 전기 자극 장치(120)에서의 근전도 신호의 측정을 통해, 사용자가 해부학적 전문 지식이 없이도, 지정된 자극 부위에 전극(122)이 정확하게 위치되도록 할 수 있다.
또한, 일실시예에 따르면, 지정된 자극 부위에 매칭되어 생성된 패턴에 따라, 자극 신호를 출력하여 상기 자극 부위의 근육을 자극 함으로써, 육체적인 운동을 하지 않고도 고령자의 근육 노화를 방지 할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.　
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100 : 골격근 자극 시스템
110 : 단말 장치
120 : 전기 자극 장치
122 : 전극
124 : 전원부
126 : 차동 증폭기

Claims (15)

  1. 자극 부위에 부착되는 적어도 하나의 전극; 및
    상기 전극을 이용하여 측정된 상기 자극 부위에서의 근전도 신호가 허용 범위를 만족하는 경우, 상기 전극을 통하여 상기 자극 부위로 자극 신호를 출력하는 전기 자극 장치
    를 포함하는 골격근 자극 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 장치는,
    근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족한 것으로 판단하는
    무선 골격근 자극 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 장치는,
    근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 상기 미리 결정된 기준 분산값 보다 작은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 전극의 부착 위치의 조정을 위한 정보를 출력하는
    무선 골격근 자극 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 장치는,
    상기 자극 신호를 생성하는 전원부; 및
    상기 근전도 신호를 측정하기 위한 차동 증폭기
    를 포함하는 무선 골격근 자극 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    사용자의 입력에 응답하여, 상기 자극 부위로의 상기 전극의 부착을 위한 가이드 정보를 출력하는 단말 장치
    를 더 포함하는 무선 골격근 자극 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가이드 정보는 그래픽 정보를 포함하는
    무선 골격근 자극 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단말 장치는,
    상기 사용자의 입력에 응답하여, 식별된 근육에 대응하여 결정된 상기 자극 부위로의 상기 전극의 부착을 위한 상기 가이드 정보를 출력하는
    무선 골격근 자극 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단말 장치는,
    상기 근육이 수축 및 이완되도록 상기 근육에 대응한 상기 자극 신호의 패턴을 제공하는
    무선 골격근 자극 시스템.
  9. 사용자의 입력에 응답하여 자극 부위로의 전극의 부착을 위한 가이드 정보를 출력하고,
    상기 사용자의 선택에 의하여 상기 전극을 통한 자극 신호의 패턴을 상기 사용자가 편집할 수 있도록 하는
    단말 장치.
  10. 신체의 부위 중 자극을 위한 자극 부위에 대하여 사용자로부터 제1 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 사용자로부터의 상기 제1 입력에 응답하여, 상기 자극 부위 중 전극의 부착 위치를 그래픽으로 표현한 가이드 정보를 출력하는 단계
    를 포함하는 무선 골격근 자극 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극을 통한 자극 신호의 패턴에 대하여 상기 사용자로부터 제2 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 입력에 응답하여, 상기 사용자에 의하여 편집된 상기 자극 신호의 상기 패턴에 관한 정보를 제공하는 단계
    를 더 포함하는 무선 골격근 자극 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 부착된 전극을 이용하여 측정된 상기 자극 부위에서의 근전도 신호가 허용 범위를 만족하는지 판단하는 단계
    를 더 포함하는 무선 골격근 자극 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부착된 전극을 이용하여 측정된 상기 자극 부위에서의 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하는 경우, 상기 전극을 통하여 상기 자극 부위로 자극 신호를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 무선 골격근 자극 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 크거나 같은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족한 것으로 판단하는 단계
    를 더 포함하는 무선 골격근 자극 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    근육이 수축되었을 때의 상기 근전도 신호의 분산이 미리 결정된 기준 분산값 보다 작은 경우, 상기 근전도 신호가 상기 허용 범위를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 전극의 부착 위치의 조정을 위한 정보를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 무선 골격근 자극 방법.
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