KR20180036371A - Portable local vibratory stimulation device and method thereof - Google Patents

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김동욱
곽기영
김희균
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전북대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a portable local vibratory stimulation device and a stimulation method which apply local vibratory stimulation for activating muscles by being worn in a body, prevent muscles from contracting and from being degraded, assist functions of muscles, and improve muscle functions. To attain the purpose, the present invention comprises: a vibratory stimulation setting unit (10) which is operated by receiving power, and sets a frequency of the vibration, a stimulation strength, and a stimulation method; a display unit (20) which displays the frequency of the vibration, the stimulation strength, and the stimulation method set by the vibratory stimulation setting unit (10); a sensor unit (30) for sensing motions of a body in order to receive vibratory stimulation; a control unit (40) which receives signals from the sensor unit (30), processes the same, detects states of body motions, and generates vibratory stimulation signals to be applied in local portions of muscles or tendons; a communication unit (50) which is controlled by the control unit (40) to transmit signals of states of body motions sensed by the sensor unit (30) to the outside, and receives signals for communication settings and firmware updating; and a vibration applying unit (60) which corresponds to vibratory stimulation signals transmitted from the control unit (40) and applies vibratory stimulation to muscles or tendons.

Description

휴대용 국소 진동 자극 장치 및 자극 방법{PORTABLE LOCAL VIBRATORY STIMULATION DEVICE AND METHOD THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a portable local oscillation stimulation apparatus and a stimulation method,

본 발명은 휴대용 국소 진동 자극 장치 및 자극 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체에 착용하여 근육을 활성화시키기 위한 국소적인 진동 자극을 가함으로써, 근육의 위축과 퇴화를 방지하고 근육의 기능을 보조하며, 근기능을 향상시키기 위한 휴대용 국소 진동 자극 장치 및 자극 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a portable local vibration stimulating apparatus and a stimulation method, and more particularly, to a portable local vibration stimulating apparatus and stimulation method for preventing muscle atrophy and degeneration by providing a local vibration stimulus for activating muscles to be worn on the body, , A portable local vibration stimulation device and a stimulation method for improving the myofunction.

근육의 기능을 향상시키기 위한 훈련 프로그램에 접목하여, 근육 기능의 향상을 더 빠르게 하고 그 효과를 더욱 증대시키며, 고령화 및 질환으로 인해 위축· 퇴화, 마비된 근육의 재활을 위한 목적으로 여러 자극 방법들이 제시되고 있다.To stimulate muscular function, it is necessary to improve the function of muscles more rapidly and to increase the effect more. To stimulate muscular atrophy and degeneration due to aging and diseases, various stimulation methods Is presented.

이를 위해 지금까지는 훈련 및 재활에 제3자가 참여하여 자신의 물리적 힘을 직·간접적으로 행사하거나, 제3자의 직·간접적인 통제 또는 자신이 직접 통제하여 전기를 자극을 가하는 방법이 있다. 이외에도 진동을 자극으로 가하는 방법이 있는데, 예를 들어 진동 자극 장치와 같이 기계적으로 진동을 발생하는 장치를 이용하여 재활 및 운동 기구에 진동을 가함으로써 재활 및 훈련자에게 간접적으로 진동을 전달하는 방법, 제3자 또는 사용자가 직접 통제하여 진동을 직접 가하는 방법, 전신에 진동을 직접 전달하는 부피가 큰 전신진동장치를 이용한 방법들이 있다.To this end, there has been a way for third parties to participate in training and rehabilitation, directly or indirectly exercising their own physical strength, or by directly or indirectly controlling third parties or by directly controlling them to stimulate electricity. In addition, there is a method of applying vibration as a stimulus. For example, there is a method of indirectly transmitting vibration to rehabilitation and trainee by applying vibration to the rehabilitation and exercise apparatus using a mechanical vibration generating apparatus such as a vibration stimulating apparatus, There is a method of directly applying vibration by direct control by three persons or the user, and a method using a bulky whole body vibration device that directly transmits vibration to the whole body.

그러나 이와 같은 물리적인 힘을 이용하거나 전기 자극을 가하는 방법은 제3자의 개입을 필요로 하거나, 가하는 자극의 특성으로 인해 원치 않는 통증·화상·쇼크 등의 부작용이 유발될 수 있다는 단점이 있었다. However, such a method of using physical force or electric stimulation requires a third party's intervention or has a disadvantage in that it may cause side effects such as unwanted pain, burns, and shock due to the characteristics of the stimulus applied.

또 진동을 통한 자극 또는 전신진동장치를 이용한 자극은 진동을 발생하는 장치를 설치하기 위한 넓은 공간이 필요하고, 자극이 필요한 국소(local) 부위에 대한 자극이 아닌 신체 전체에 자극을 가하게 되어 신체가 감당할 수 있는 범위를 초과하는 진동이 전달되어 원치 않는 부작용이 유발될 수 있다는 단점이 있다.In addition, stimulation using vibration or a whole body vibration device requires a large space for installing a device for generating vibration, and stimulation is applied to the entire body rather than stimulation to a local area requiring stimulation, There is a disadvantage in that undesirable side effects may be caused by the transmission of vibration exceeding the allowable range.

또한 이러한 종래의 방식은 물리적인 힘을 이용하거나 전기적인 자극을 가하는 것 외에 제3자 또는 사용자가 직접 통제하여야 하므로 효율성 측면에서도 불편함이 있었다.
In addition, such a conventional method has an inconvenience in terms of efficiency because it must be controlled by a third party or a user in addition to using physical force or electrical stimulation.

대한민국 등록특허공보 10-0787040호(2007. 12. 12. 등록)Korean Registered Patent No. 10-0787040 (registered on December 12, 2007)

이에 본 발명은 상기 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 주된 목적은 신체에 착용하여 근육을 활성화시키기 위한 국소적인 진동 자극을 가함으로써, 근육의 위축과 퇴화를 방지하고 근육의 기능을 보조하고, 근기능을 향상시키기 위한 휴대용 국소 진동 자극 장치를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to prevent muscle atrophy and degeneration by applying a local vibration stimulus for activating muscles by wearing the body, , And to provide a portable local vibration stimulating apparatus for improving the myofunction.

본 발명의 또 다른 목적으로는 신체에 착용하여 근육을 활성화시키기 위한 국소적인 진동 자극을 가함으로써, 근육의 위축과 퇴화를 방지하고 근육의 기능을 보조하고, 근기능을 향상시키기 위한 휴대용 국소 진동 자극 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a portable local vibration stimulation method for preventing muscular atrophy and degeneration, assisting muscular function, and improving myocardial function by applying local vibration stimulation for activating muscles to be worn on the body .

또 본 발명의 목적은 크기가 작은 휴대용으로 형성함으로써, 간단한 조작만으로 타인의 도움 없이 사용자가 스스로 사용할 수 있도록 한 휴대용 국소 진동 자극 장치 및 자극 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a portable local vibration stimulating apparatus and a stimulation method which can be used by a user himself or herself without the help of another person by a simple operation by being formed into a small portable body.

마지막으로 본 발명은 신체의 국소에 착용하여 간단한 스위치 조작을 통해 국소적인 진동자극을 근육이나 힘줄 부위에 가함으로써 넓은 설치 공간이 필요하지 않으며, 통증·화상·쇼크 등의 원치 않는 부작용이 유발될 위험성을 줄일 수 있도록 한 휴대용 국소 진동 자극 장치 및 자극 방법을 제공하는 데 있다.
Finally, according to the present invention, since a local oscillatory stimulus is applied to muscles or tendons through a simple switch operation by worn on the body part of the body, a wide installation space is not needed and the risk of causing undesired side effects such as pain, The present invention provides a portable local vibration stimulating apparatus and a stimulation method capable of reducing the number of stimulations.

상기 목적을 해결하기 위해 본 발명의 휴대용 국소 진동 자극 장치는, In order to solve the above-mentioned object, a portable local vibration stimulating apparatus of the present invention comprises:

전원을 인가받아 작동되고, 진동의 주파수, 자극 강도와 자극방식의 진동 자극 조건을 설정하는 진동 자극 설정부와;A vibration stimulation setting unit that operates under a power supply and sets a vibration frequency, a stimulation intensity, and a stimulation type vibration stimulation condition;

상기 진동 자극 설정부를 통해 설정된 진동 주파수, 자극 강도와 자극방식을 표시하는 디스플레이부와;A display unit for displaying a vibration frequency, a stimulus intensity, and a stimulation method set through the vibration stimulus setting unit;

진동 자극을 제공받기 위한 신체의 움직임을 감지하기 위한 센서부와;A sensor unit for sensing a movement of the body to receive a vibration stimulus;

상기 센서부로부터 신호를 입력받아 처리하며, 신체의 움직임 상태를 검출하고, 근육이나 힘줄 부위와 같은 국소 부위에 인가할 진동자극 신호를 생성하는 제어부와; A controller for receiving and processing a signal from the sensor unit, detecting a movement state of the body, and generating a vibration stimulation signal to be applied to a local region such as muscle or tendon region;

상기 제어부로부터 제어를 받아 움직임 상태 신호를 송신하고 통신 설정 및 펌웨어 업데이트를 위한 신호를 수신할 수 있는 통신부와; A communication unit which is controlled by the control unit to transmit a motion state signal and receive a signal for communication setting and firmware update;

상기 제어부로부터 전달받은 진동자극 신호에 대응하여 근육 또는 힘줄 부위에 진동 자극을 가하는 가진부;로 이루어진다. And an excitation unit for applying a vibration stimulus to muscles or tendons in response to the vibration stimulus signal transmitted from the control unit.

이때 상기 전원으로는 휴대가 간편하도록 건전지 또는 충전식 배터리를 사용할 수도 있으며, 때에 따라 전기 사용도 가능하며, 진동 자극 설정부는 소형의 스위치로 구성된다.At this time, a battery or a rechargeable battery may be used as the power source for convenience of carrying, and sometimes the electricity can be used, and the vibration stimulation setting unit is composed of a small-sized switch.

또 상기 디스플레이부는 LED 또는 LCD로 구성할 수 있다.The display unit may include an LED or an LCD.

상기 센서부는 신체의 움직임을 감지하기 위해 고니어미터(Goniometer)·자이로스코프(Gyroscope)·가속도계(Accelerometer)·지자기계·관성 측정 유닛(Inertial Measurement Unit)를 포함한다.The sensor unit includes a goniometer, a gyroscope, an accelerometer, a geomachine, and an inertial measurement unit to detect movement of the body.

상기 통신부는 센서부로부터 감지된 신체의 움직임 상태 신호 송신 및 펌웨어 업데이트와 통신 설정을 위해 ISP(International Standardized Profile)와 블루투스(Bluetooth) 또는 근거리 무선통신의 지그비(ZigBee)·NFC·비콘·WPAN으로 구성할 수 있다.The communication unit is composed of an ISP (International Standardized Profile) and Bluetooth (ZigBee), NFC, beacon, and WPAN for short-range wireless communication in order to transmit a movement state signal of the body sensed by the sensor unit, can do.

상기 제어부는 검출 및 특정된 신체의 움직임 상태와 사용자가 조작하여 설정한 조건에 따라 근육의 위축·퇴화·마비 방지 및 기능을 보조하기 위한 진동 주파수, 진동 강도와 자극방식 신호와 같은 진동 자극 신호를 생성하게 된다. The control unit controls the vibration stimulation signals such as the vibration frequency, the vibration intensity, and the stimulus type signal to assist the atrophy, degeneration, paralysis prevention and function of the muscles according to the detected and specified body movement state and the condition set by the user Respectively.

상기 제어부는 Micro Controller Unit(MCU)을 포함하며, 센서부로부터 전달된 신체의 움직임에 따른 신호를 처리하기 위해 밴드패스 필터(band-pass filter)를 포함할 수 있다.The controller may include a microcontroller unit (MCU), and may include a band-pass filter for processing a signal according to movement of the body transmitted from the sensor unit.

또 신체의 움직임에 따른 신호로부터 신체의 움직임 상태를 검출하고 추정하기 위해 상보 필터·칼만 필터(Kalman Filter)·확장 칼만 필터를 포함하며 상기 필터들을 통과한 신호를 이용하여 신체의 움직임 상태를 검출 및 특정하는 알고리즘을 포함할 수 있다.In addition, the system includes a complementary filter, a Kalman filter, and an extended Kalman filter for detecting and estimating a motion state of a body from a signal according to a movement of the body, and using the signal passed through the filters, And may include algorithms that specify a particular location.

또 상기 제어부는 사용자가 설정한 진동 조건을 디스플레이부에 표시할 수 있으며, 통신부를 제어하여 신체의 움직임 상태 신호를 외부로 송신할 수 있다.In addition, the control unit can display the vibration condition set by the user on the display unit, and can control the communication unit to transmit the motion state signal of the body to the outside.

상기 가진부는 리니어 액추에이터 또는 피에조 액추에이터로 이루어져 전선을 통해 진동 자극 장치에 연결되며, 근육 또는 힘줄 부위와 같은 국소 부위에 장착되어 제어부에서 생성된 진동 자극 신호에 의해 진동을 발생하여 근육 또는 힘줄에 진동 자극을 가할 수 있다.
The vibrating part is composed of a linear actuator or a piezo actuator and is connected to a vibration stimulating device through a wire. The vibrating part is mounted on a local area such as muscle or tendon area and generates vibration by a vibration stimulation signal generated by the control part. .

또 휴대용 국소 진동 자극 장치의 자극 방법은, The stimulation method of the portable local oscillation stimulation apparatus,

전원을 인가하여 전원이 공급되면 진동 자극 설정부를 이용하여 사용자가 원하는 진동 주파수, 진동 강도 및 자극방식을 설정하는 진동 자극 조건 설정 단계; A vibration stimulation condition setting step of setting a vibration frequency, a vibration intensity, and a stimulation mode desired by a user using a vibration stimulus setting unit when a power is supplied and power is supplied;

상기 진동 자극 설정부를 통해 진동 자극 조건이 설정되면, 센서부를 통해 신체의 움직임을 감지하는 근육 움직임 감지 단계; A muscle motion sensing step of sensing a movement of the body through the sensor unit when the vibration stimulation condition is set through the vibration stimulation setting unit;

상기 센서부를 통해 신체의 움직임을 감지하면, 제어부를 통해 센서부에서의 움직임에 따른 신호를 입력받아 신체의 움직임 상태를 검출하는 신체 움직임 검출 단계; A body motion detecting step of detecting a motion state of the body by receiving a signal corresponding to a motion of the sensor unit through the controller when the motion of the body is sensed through the sensor unit;

상기 신체 움직임 검출 단계를 통해 신체의 움직임 상태가 검출되면, 진동 자극 설정부를 통해 사용자가 설정한 자극 조건에 대응하는 자극 신호를 생성하는 진동 자극 신호 생성 단계;A vibration stimulus signal generation step of generating a stimulus signal corresponding to a stimulation condition set by the user through the vibration stimulus setting unit when the body motion state is detected through the body motion detection step;

상기 진동 자극 신호 생성 단계를 통해 자극 신호가 생성되면, 제어부로부터 신호를 전달받아 가진부를 통해 국소 부위에 진동 자극을 가하는 진동 자극 단계;를 포함한다.
And a vibration stimulation step of, when the stimulus signal is generated through the vibration stimulus signal generation step, receiving a signal from the control part and applying a vibration stimulus to the local part through the stimulus part.

이상과 같은 본 발명을 적용하면 다음과 같은 효과를 갖는다.The present invention has the following effects.

첫째, 신체에 착용하여 근육을 활성화시키기 위한 국소적인 진동 자극을 가함으로써, 근육의 위축과 퇴화를 방지하고 사지 근육의 기능을 보조하며, 근기능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. First, by applying a local vibration stimulus to activate the muscles to be worn on the body, it is possible to prevent the atrophy and degeneration of the muscles, to assist the functions of the limb muscles, and to improve the muscular function.

둘째, 휴대 가능하도록 작은 크기로 형성함에 따라 간단한 조작만으로 타인의 도움없이 사용자가 스스로 사용할 수 있는 장점이 있다. Secondly, since it is formed in a small size so as to be portable, there is an advantage that the user can use the device by himself or herself without help of a person by simple operation.

셋째, 신체의 국소에 착용하여 간단한 스위치 조작을 통해 국소적인 진동자극을 근육이나 힘줄 부위에 가함으로써 넓은 설치 공간이 필요하지 않으며, 통증· 화상·쇼크 등의 원치 않는 부작용이 유발될 위험성을 줄일 수 있는 장점이 있다. Third, by applying a local vibration stimulation to the muscles or tendons by simple switch operation by worn on the body part of the body, a wide installation space is not needed and the risk of causing undesired side effects such as pain, burn, shock can be reduced There is an advantage.

넷째, 근육의 위축과 퇴화를 방지하고 수행하는 움직임을 검출하여 근육의 기능을 보조하고 근기능을 향상시킬 수 있는 효과와 더불어 사전·사후에 수행하는 운동 및 재활 훈련의 시간과 자극 강도, 이에 따른 비용을 경감시킬 수 있는 장점이 있다. Fourth, prevention of muscular atrophy and degeneration and detection of movement to assist muscular function and improve muscular function, as well as time and stimulation intensity of exercise and rehabilitation exercises performed before and after, Can be reduced.

다섯째, 신체 분절의 걷기·달리기·뛰기·앉기·서기·오르내리기·당기기·밀기·잡기·굴곡·신전·회전 등과 같은 신체 움직임의 속도와 힘 발현에 큰 도움을 줄 수 있다.
Fifth, it can help the speed and power expression of body movements such as walking, running, running, sitting, standing, climbing, pulling, pushing, holding, bending,

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 국소 진동 자극 장치 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 국소 진동 자극 방법을 보인 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 국소 진동 자극 장치의 작동을 보인 순서도.
1 is a block diagram of a portable local vibration stimulation apparatus according to the present invention;
FIG. 2 is a flow chart illustrating a portable local oscillatory stimulation method in accordance with the present invention. FIG.
3 is a flowchart showing the operation of the portable local vibration stimulation apparatus according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시례를 첨부한 도면에 따라 자세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 휴대용 국소 진동 자극 장치는 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 진동 자극 설정부(10)·디스플레이부(20)·센서부(30)·제어부(40)·통신부(50) 및 가진부(60)로 이루어져 신체 에 장착된다.1 and 3, the portable local vibration stimulating apparatus according to the present invention includes a vibration stimulus setting unit 10, a display unit 20, a sensor unit 30, a control unit 40, a communication unit 50, And an engaging portion 60, which are mounted on the body.

상기와 같은 구성으로 되는 진동 자극 장치(1)에서 먼저 진동 자극 설정부(10)는 진동의 주파수, 자극 강도와 자극방식과 같은 진동 자극 조건을 설정하며, 전원을 인가받아 작동된다. In the vibration stimulating apparatus 1 configured as described above, first, the vibration stimulus setting unit 10 sets the vibration stimulation conditions such as the frequency of the vibration, the intensity of the stimulation and the stimulation method, and is operated by receiving the power.

상기 진동 자극 설정부(10)를 통해 설정된 진동 주파수, 자극 강도와 자극방식은 디스플레이부(20)를 통해 표시되며, 디스플레이부(20)는 LED 또는 LCD로 이루어진다. The vibration frequency, the stimulus intensity and the stimulation method set through the vibration stimulus setting unit 10 are displayed through the display unit 20 and the display unit 20 is made up of an LED or an LCD.

상기 센서부(30)는 진동 자극을 제공받기 위하여 신체의 움직임을 감지하기 위한 것으로, 고니어미터·자이로스코프·가속도계·지자기계·관성측정유닛을 포함하거나 이것을 통합한 센서로 구성될 수 있으며, 신체의 굴곡(屈曲)·신전(伸筋)·회전(回轉)·회외(回外)·회내(回內)·외번(外轉)·내번(內轉) 움직임에 따른 신호를 제어부(40)로 전달한다.The sensor unit 30 may be configured to include a goniometer, a gyroscope, an accelerometer, a geomagnetic instrument, an inertial measurement unit, or a sensor integrated therewith. The control unit 40 controls the signal according to the bending, stretching, rotation, outward rotation, rotation, outer rotation, and inner rotation of the body, .

상기 제어부(40)는 센서부(30)에서 감지된 신체의 움직임 신호를 입력받아 신체의 움직임 상태를 검출 및 특정된 신체의 움직임 상태와 진동 자극 설정부(10)를 통해 사용자가 조작하여 설정한 조건에 따라 근육의 위축·퇴화·마비 방지 및 기능을 보조할 수 있도록 근육이나 힘줄 부위와 같은 국소 부위에 인가할 진동 주파수, 진동 강도 및 자극방식 신호와 같은 진동 자극 신호를 생성하기 위한 것으로, MCU(Micro Controller Unit)로 구성되며, 제어부(40)는 센서부(30)로부터 전달받은 신체의 움직임에 따른 신호에서의 잡음을 제거하기 위해 밴드패스 필터(band-pass filter)를 포함한다. The control unit 40 receives a motion signal of the body sensed by the sensor unit 30 and detects the motion state of the body and operates the user through the specified motion state and vibration stimulus setting unit 10 To generate vibration stimulation signals such as vibration frequency, vibration intensity, and stimulus signal to be applied to local parts such as muscles and tendons to assist the atrophy, degeneration, paralysis prevention and function of the muscles according to the condition, (Micro Controller Unit), and the controller 40 includes a band-pass filter to remove noise in a signal according to movement of the body received from the sensor unit 30. [

또한 상기 제어부(40)는 잡음이 제거된 신호로부터 신체의 움직임 상태를 검출하고 추정하기 위하여 상보 필터·칼만 필터·확장 칼만필터 등을 포함하며, 상기 필터들을 통과한 신호를 이용하여 신체의 움직임 굴곡·신전·회전·회외·회내·외번·내번 등 신체의 움직임 상태를 검출 및 특정하기 위한 알고리즘을 포함한다.In addition, the controller 40 includes a complementary filter, a Kalman filter, an extended Kalman filter, and the like for detecting and estimating a motion state of a body from the noise-removed signal, and using the signals passed through the filters, And an algorithm for detecting and specifying the motion state of the body such as extension, rotation, out-of-sight,

또 상기 제어부(40)는 진동 자극 설정부(10)를 통해 사용자가 설정한 진동 자극 조건을 디스플레이부(20)에 표시하며, 설정된 진동 자극 조건에 맞는 신호를 생성하여 가진부(60)에 전달한다. The control unit 40 displays the vibration stimulation condition set by the user through the vibration stimulation setting unit 10 on the display unit 20 and generates a signal corresponding to the set vibration stimulation condition to be transmitted to the stimulation unit 60 do.

또한 통신부(50)를 제어하여 통신부(50)가 신체의 움직임 상태 신호를 외부로 송신할 수 있도록 한다.And controls the communication unit 50 so that the communication unit 50 can transmit the movement state signal of the body to the outside.

상기 통신부(50)는 제어부(40)의 제어를 받아 센서부(30)로부터 감지된 신체의 움직임 상태 신호를 외부로 송신하고, ISP(International Standardized Profile)와 블루투스(Bluetooth) 또는 근거리 무선통신의 지그비(ZigBee)·NFC·비콘·WPAN의 통신 설정을 위한 신호 및 MCU의 펌웨어 업데이트를 위한 신호를 수신한다. The communication unit 50 transmits the movement state signal of the body sensed by the sensor unit 30 under the control of the control unit 40 to the outside and transmits it to the external standardized profile ISP and the ZigBee of Bluetooth or short- (ZigBee), NFC, Beacon, WPAN communication setup signal, and MCU firmware update signal.

상기 가진부(60)는 제어부(40)로부터 전달받은 진동 자극 신호에 따라 근육 또는 힘줄부위에 진동 자극을 가하기 위한 것으로, 소형의 리니어 액추에이터 또는 피에조 액추에이터로 이루어지며, 신체의 국소 부위에 장착되어 제어부에서 생성된 진동 자극 신호에 따라 진동을 발생하여 신체 움직임 또는 힘줄의 국소 부위에 진동 자극을 인가한다.The excitation unit 60 applies a vibration stimulus to muscles or tendons according to a vibration stimulus signal transmitted from the control unit 40. The excitation unit 60 includes a small linear actuator or a piezo actuator and is mounted on a local area of the body, A vibration is generated according to a vibration stimulus signal generated in the body, and a vibration stimulus is applied to a body part or a local part of a tendon.

또 본 발명에 따른 휴대용 국소 진동 자극 방법은 도 2에 도시된 바와 같이,In addition, the portable local vibration stimulation method according to the present invention, as shown in FIG. 2,

전원을 인가하여 전원이 공급되면 진동 자극 설정부(10)를 이용하여 사용자가 원하는 진동 주파수, 진동강도 및 자극방식을 설정하는 진동 자극 조건 설정 단계(S1); A vibration stimulation condition setting step (S1) of setting a vibration frequency, a vibration intensity, and a stimulation mode desired by the user using the vibration stimulus setting unit (10) when power is applied and power is supplied;

상기 작동으로 진동 자극 설정부(10)를 통한 진동 자극 조건이 설정되면, 센서부(30)를 통해 신체의 움직임을 감지하는 신체 움직임 감지 단계(S2); A body motion sensing step (S2) of sensing the movement of the body through the sensor unit (30) when the vibration stimulation condition through the vibration stimulation setting unit (10) is set by the operation;

상기 작동으로 센서부(30)를 통해 신체의 움직임이 감지되면, 제어부(40)를 통해 센서부(30)에서의 신체의 움직임에 따른 신호를 입력받아 신체의 움직임 상태를 검출하는 신체 움직임 검출 단계(S3); A body motion detection step of detecting a motion state of the body by receiving a signal corresponding to the movement of the body in the sensor unit 30 through the control unit 40 when the motion of the body is sensed through the sensor unit 30 by the above operation, (S3);

상기 작동으로 신체의 움직임 상태가 검출되면, 진동 자극 설정부(10)를 통해 사용자가 설정한 자극 조건에 대응하는 자극 신호를 생성하는 진동 자극 신호 생성 단계(S4);A vibration stimulus signal generation step (S4) of generating a stimulus signal corresponding to a stimulation condition set by the user through the vibration stimulus setting unit (10) when the movement state of the body is detected by the operation;

상기 작동으로 진동 자극 신호가 생성되면, 제어부(40)로부터 신호를 전달받아 가진부(60)를 통해 근육 또는 힘줄의 국소 부위에 진동 자극을 가하는 진동 자극 단계(S5);로 이루어진다.
And a vibration stimulation step (S5) of receiving a signal from the control unit (40) and applying a vibration stimulus to a local region of muscle or tendon through the stimulation unit (60) when the vibration stimulation signal is generated by the operation.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 휴대용 국소 진동 자극 장치 및 자극 방법에 의하면, 사용자가 원하는 진동 주파수, 진동 강도 및 자극방식에 따라 진동 자극 설정부(10)를 이용하여 진동 자극 조건을 설정토록 한다. According to the portable local vibration stimulating apparatus and the stimulation method of the present invention having such a configuration, the user sets the vibration stimulation condition using the vibration stimulus setting unit 10 according to a desired vibration frequency, vibration intensity, and stimulation method.

이어 상기 작동으로 진동 자극 설정부(10)를 통한 진동 자극 조건이 설정되면, 고니어미터· 자이로스코프·가속도계·지자기계·관성측정유닛을 포함하거나 이것을 통합한 센서로 구성되는 센서부(30)를 통해 신체의 움직임을 감지토록 하며, 이때 감지된 신체의 굴곡(屈曲)·신전(伸筋)·회전(回轉)·회외(回外)·회내(回內)·외번(外轉)·내번(內轉) 움직임에 따른 신호를 통신부(50)를 통해 제어부(40)로 전달토록 한다.When the vibration stimulation condition is set through the vibration stimulation setting unit 10, the sensor unit 30 including the goniometer, gyroscope, accelerometer, geomagnetic instrument, inertial measurement unit, (Bending), extension (extension), rotation (rotation), external rotation (external rotation), internal rotation (external rotation), external rotation, internal rotation And transmits a signal corresponding to the internal movement movement to the control unit 40 through the communication unit 50.

상기 작동으로 센서부(30)에서 감지된 신체 움직임에 따른 신호가 제어부(40)로 전달되면, 제어부(40)에서는 신체의 움직임 상태를 검출한다.When the signal corresponding to the body movement sensed by the sensor unit 30 is transmitted to the controller 40 by the above operation, the controller 40 detects the movement state of the body.

이때 제어부(40)를 구성하는 밴드패스 필터(band-pass filter)가 센서부(30)로부터 전달받은 신체의 움직임에 따른 신호에서의 잡음을 제거하고, 상보 필터· 칼만 필터·확장 칼만필터가 잡음이 제거된 신호로부터 신체의 움직임 상태를 검출하고 추정한다.At this time, a band-pass filter constituting the control unit 40 removes noise in a signal according to the movement of the body transmitted from the sensor unit 30, and the complementary filter, the Kalman filter, The motion state of the body is detected and estimated from the removed signal.

상기 작동으로 제어부(40)에서 신체의 움직임 상태가 검출되면, 진동 자극 설정부(10)를 통해 사용자가 설정한 진동 자극 조건을 디스플레이부(20)에 표시하고, 그 디스플레이부(20)에 표시된 진동 자극 조건에 따라 근육이나 힘줄 부위와 같은 국소 부위에 인가할 진동 주파수, 진동 강도 및 자극방식 신호와 같은 진동 자극 신호를 생성토록 한다. When the operation of the body is detected by the above operation, the vibration stimulation condition set by the user through the vibration stimulus setting unit 10 is displayed on the display unit 20 and displayed on the display unit 20 Depending on the vibration stimulus condition, it will generate a vibration stimulus signal such as a vibration frequency, a vibration intensity, and a stimulus signal to be applied to a local area such as muscles or tendons.

상기 작동으로 진동 자극 신호가 생성되면, 생성된 진동 자극 신호는 제어부(40)를 통해 전완·상완·손·발등·발날·하퇴 등에 형성되는 근육 또는 힘줄의 국소 부위에 장착되는 가진부(60)로 전달되고, 가진부(60)는 제어부(40)로부터 전달받은 신호에 따라 근육 또는 힘줄의 국소 부위에 진동 자극을 인가하며, 사용자가 진동 자극을 종료하는지 여부를 결정하여 작동을 계속하는 경우 센서부(30)를 통한 신체의 움직임을 감지하는 신체 움직임 감지 단계부터 절차를 반복한다.
When the vibration stimulation signal is generated by the operation, the generated vibration stimulation signal is transmitted to the excitation unit 60 mounted on the local region of muscle or tendon formed in the forearm, upper arm, hands, foot, And the excitation unit 60 applies a vibration stimulus to the local region of the muscle or tendon according to the signal received from the control unit 40. When the user determines whether or not the vibration stimulation is terminated, The controller 30 repeats the procedure from the body motion detection step to detect the body motion through the unit 30.

한편 신체에서 진동에 반응하는 체성감각 수용체(體性感覺 受容體)는 40Hz이상의 진동을 느끼며, 100Hz~300Hz 범위의 진동에 예민하게 반응하는 것으로 알려져 있다. 100Hz~300Hz 범위에서 가장 민감하게 반응하는 진동 주파수를 찾기 위해, 100Hz~300Hz 범위에서의 진동지각역치를 측정하였다.On the other hand, the somatosensory receptor that responds to vibrations in the body is known to experience a vibration of 40 Hz or more and to respond sensitively to vibrations in the range of 100 Hz to 300 Hz. In order to find the most sensitive vibration frequency in the range of 100Hz ~ 300Hz, the vibration threshold value in the range of 100Hz ~ 300Hz was measured.

그 결과 160Hz~250Hz 범위의 진동 주파수에서 민감하였으며, 가장 민감한 진동주파수는 190Hz였다. 그 외의 진동 주파수는 진동을 느끼기 시작하는 강도가 더 높았으며, 표준편차가 큰 것으로 나타났다. As a result, it was sensitive at vibration frequencies in the range of 160Hz to 250Hz, and the most sensitive vibration frequency was 190Hz. Other vibration frequencies showed higher intensity at which they began to feel vibration, and the standard deviation was larger.

참고로 역치(threshold value)는 생물이 외부환경의 변화, 즉 자극에 대해 어떤 반응을 일으키는 데 필요한 최소한의 자극의 세기를 뜻한다.The threshold value is the minimum stimulus intensity needed for a creature to respond to changes in the external environment, ie stimulation.

주파수frequency 100100 120120 140140 160160 180180 190190 200200 210210 220220 240240 250250 260260 280280 300300 진동vibration
지각tardy
역치Threshold

1.066

1.066

1.114

1.114

1.062

1.062

1.018

1.018

1.007

1.007

1.006

1.006

1.014

1.014

1.015

1.015

1.016

1.016

1.030

1.030

1.059

1.059

1.073

1.073

1.112

1.112

1.134

1.134
표준Standard
편차Deviation
0.0230.023 0.0810.081 0.0380.038 0.0110.011 0.0020.002 0.0020.002 0.0070.007 0.0050.005 0.0050.005 0.0170.017 0.0580.058 0.0410.041 0.0700.070 0.0800.080

따라서 160Hz~250Hz의 진동 주파수가 적은 전력으로 근육 기능 향상을 위한 체성감각 수용체의 반응을 유도하는 데 용이하다고 할 수 있다. Therefore, the vibration frequency of 160Hz ~ 250Hz is easy to induce the response of the somatosensory receptor to improve muscle function with less power.

또한 표준편차가 작기 때문에 체성감각 수용체의 반응 유도 실패의 위험이 낮으며, 진동 지각 역치 이하 강도의 진동을 확실하게 유입시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, since the standard deviation is small, the risk of failure to induce somatic sensory receptors is low, and there is an advantage that the vibration with a strength lower than the vibration perception threshold can be reliably introduced.

그리고 고주파수인 250Hz에서 진동 지각 역치가 급격히 높아졌으며, 주파수가 높아질수록 진동지각역치 또한 높아졌다. 따라서 고주파수의 진동을 고려해야 할 필요가 있으며, 고주파수 중 가장 민감하고 진동지각역치가 급격히 높아진 250Hz를 고려해야 함이 바람직하다.At the high frequency of 250Hz, the vibrational perception threshold was drastically increased. As the frequency increased, the vibration perception threshold also increased. Therefore, it is necessary to consider the high frequency vibration, and it is desirable to consider 250 Hz which is the most sensitive among the high frequencies and the vibration threshold is rapidly increased.

이러한 결과를 토대로 근육 기능 향상을 위한 국소 진동 자극의 진동 주파수를 160Hz~250Hz로 설정하였다.Based on these results, we set the frequency of local oscillation stimulation for improving muscle function from 160Hz to 250Hz.

또 국소에 가해지는 진동 자극 강도를 진동 자극 조건에 따른 체성감각유발전위(SEP)의 진폭 변화를 통해 살펴보면 아래와 같다.
In addition, the intensity of vibration applied to the local The changes in the amplitude of the somatosensory evoked potential (SEP) according to the vibration stimulation conditions are as follows.

전경골건과 아킬레스건을 통해 유입한 진동 자극 조건에 따른 체성감각유발전위(SEPs)가 P260 component(진동 자극이 유입된 시점으로부터 약200~350m/sec 사이) Cz 채널에서의 진폭 변화를 보게 되면, 표2와 같다. If the somatosensory evoked potentials (SEPs) according to the vibrational stimulation conditions introduced through the foreground golgan and Achilles tendon are seen in the P260 component (between about 200 and 350m / sec from the time of the stimulation) Table 2 shows.

Figure pat00001
Figure pat00001

* : p<0.05. Non-Stimulation versus Stimulation (70~100%). *: p < 0.05. Non-Stimulation versus Stimulation (70-100%).

전경골건에 진동 자극을 유입하였을 때, 180Hz 주파수의 경우 85~100% 강도에서 무자극의 진폭보다 유의미하게 증가하였고, 190Hz 주파수의 경우 85, 90, 100% 강도에서 무자극의 진폭보다 유의미하게 증가하였다.At the frequency of 180 Hz, the amplitude of the stimulus was significantly higher than that of the non-stimulus at the 85-100% intensity, and at the frequency of 190 Hz, the amplitude of the stimulus at 85, 90 and 100% Respectively.

아킬레스건에 진동 자극을 유입하였을 때, 180Hz 주파수의 경우 80~100% 강도에서 무자극의 진폭보다 유의미하게 증가하였고, 190Hz 주파수의 경우 80~100% 강도에서 무자극의 진폭보다 유의미하게 증가하였다.When the vibration stimulus was injected into the Achilles tendon, the amplitude of the stimulus at 80Hz and 100Hz increased significantly at 80 ~ 100% and 80 ~ 100%, respectively.

즉 진동 조건(진동 강도·진동 주파수)에 따른 자극을 전경골건과 아킬레스건에 유입하였을 때, SEPs - P260 component (200~350ms의 Positive peak)의 진폭이 무자극(none)의 진폭보다 지각 역치 강도(100%)에 가까워질수록 증가하는 경향을 보였다.The amplitude of SEPs - P260 component (200 ~ 350ms positive peak) was higher than that of nonstimulation (none) when the stimulus according to the vibration condition (vibration intensity, vibration frequency) (100%).

이는 진동 자극이 체성감각 수용기를 자극하여 유발전위를 발생시킴을 의미한다. 또한 피험자가 진동을 느끼지 못하는 지각 역치하 강도 80% 이상의 진동 자극을 유입한 경우에도 무자극보다 체성감각유발전위의 진폭이 유의미하게 증가하였다. 이는 지각 역치하 강도의 자극이 유발전위를 발생시켜 인체에 진동의 효과를 줄 수 있음을 의미한다.This means that the vibrating stimulus stimulates somatosensory receptors to generate evoked potentials. Also, the amplitude of the somatosensory evoked potential was significantly higher than that of the unstimulated subjects even when the subject experienced a vibratory stimulation of 80% or more in intensity under the perception of vibration. This means that the stimulation of the periocular strength can induce the evoked potential to give the effect of vibration to the human body.

즉 아킬레스건 및 전경골건을 국소 진동으로 자극할 시, 체성감각유발전위의 P260 컴포넌트의 진폭 증가가 진동지각역치강도의 70% 수준의 강도에서부터 나타났으며, 통계적으로 유의미한 진폭 증가를 보이는 강도는 80% 강도부터 인 것으로 나타났다. 이를 통해 진동지각역치 이하의 국소 진동도 인체에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있으며, 지각역치 이상의 진동 또한 영향을 미칠 수 있음을 유추할 수 있다. 따라서 이러한 결과를 토대로 근육 기능 향상을 위한 국소 진동 자극의 진동의 강도는 진동지각역치의 75%~110%로 설정한다.
The amplitude of the P260 component of the somatosensory evoked potential appeared from the intensity of 70% of the vibration threshold level when the Achilles tendon and the foreground golgan were stimulated by the local vibration, and the intensity with statistically significant amplitude increase was 80 % Strength. It can be concluded that local oscillations below the vibrational perception threshold can also affect the human body, and vibrations above the perception threshold can also be influenced. Therefore, based on these results, the intensity of the local vibration stimulus for improving muscle function is set to 75% ~ 110% of the vibration threshold value.

상기와 같은 진동 주파수와 진동 강도의 진동 자극 조건에 따른 국소 진동 자극 효과를 살펴보면 아래와 같다. The local vibration stimulation effect according to the vibration frequency conditions of the vibration frequency and the vibration intensity as described above will be described below.

먼저 전경골건을 자극했을 때 진동 자극 유·무에 따른 근력의 변화를 살펴본다. First, we examine the change of muscle strength according to the vibration stimulus when the foreground golgan is stimulated.

진동 주파수 180Hz에서 전경골건에 지각 역치(100%), 역치하(80%) 자극을 유입하였을 때의 근력 증가율을 보면, At the frequency of 180 Hz, the increase rate of muscle strength when the perception threshold (100%) and the retrograde (80%

Figure pat00002
Figure pat00002

180Hz에서 가자미근은 역치 7.1%, 역치하 9.1%이고, 외측비복근은 역치 12%, 역치하 9.9%이며, 내측비복근은 역치 12.2%, 역치하 11.1%이고, 전경골건은 역치 13.2%, 역치하 8.9%이다.
The mean gastrocnemius was 12.2% in the medial gastrocnemius, 11.1% in the medial gastrocnemius, 11.1% in the medial gastrocnemius, 13.2% in the medial gastrocnemius, 13.2% in the medial gastrocnemius, and 8.9% %to be.

즉 진동 조건(진동 강도·진동 주파수)에 따른 역치 자극을 전경골건에 유입하였을 때, 무자극에 비해 하지 근력이 유의미하게 증가하였다. 피험자가 진동을 느끼지 못하는 지각 역치하 강도 80% 의 진동 자극을 유입한 경우에도 무자극 보다 하지 근력이 유의미하게 증가하였다. That is, when the threshold stimulus according to the vibration condition (vibration intensity, vibration frequency) was introduced into the foreground, the leg strength was significantly increased compared to the no stimulation. Even though the subjects were not able to feel the vibration, even when the vibration stimulus of 80% strength was inputted, the leg strength was significantly increased compared to the non - stimulus.

지각 역치·역치하 강도의 진동 자극에 따른 근력 증가율이 다르게 나타났으며, 유의한 차이는 없었다. 이는 지각 역치하 강도의 자극이 근력 증가에 효과가 있음을 의미하며, 190Hz, 250Hz 진동 주파수에서도 같은 결과가 나타났다.There was no significant difference in the rate of increase of muscle strength according to the vibration stimulus of the perception threshold and the backward strength. This means that the stimulation of the perineural force is effective in increasing the muscle strength, and the same results are obtained at the frequencies of 190 Hz and 250 Hz.

이 결과를 통해 전경골건을 통해 하지 근육에 지각 역치하 강도의 진동 자극을 유입하는 것은 근력 증가에 영향을 미치며, 하지의 움직임(걷기·달리기·뛰기·앉기·서기·오르내리기 등)에 도움을 줄 수 있다.
This result shows that influx of the vibration stimulation of the lower limb to the lower extremity muscles through the foreground golgan influences the increase of strength and helps the movement of the lower limbs (walking, running, running, sitting, clerk, climbing, etc.) You can give.

또 아킬레스건을 자극했을 때 진동 자극 유·무에 따른 근력의 변화를 살펴본다. 진동 주파수 180Hz 에서 아킬레스건에 지각 역치(100%), 역치하(80%) 자극을 유입하였을 때의 근력 증가율을 보면, In addition, we investigate the change of muscle strength according to vibration stimulation when we stimulate Achilles tendon. At the frequency of 180Hz, when the stimulation of the Achilles tendon was percussive (100%) and reversed (80%),

Figure pat00003
Figure pat00003

180Hz에서 가자미근은 역치 16%, 역치하 6.6%이고, 외측비복근은 역치 15.4%, 역치하 13.1%이며, 내측비복근은 역치 16.3%, 역치하 10.4%이고, 전경골건은 역치 14.3%, 역치하 20.2%이다.
At 180Hz, the staped muscle was 16% in the threshold and 6.6% in the gastrocnemius. The lateral gastrocnemius was 15.4% in the threshold value and 13.1% in the inverse gastrocnemius. The medial gastrocnemius was 16.3% in the threshold value and 10.4% in the inverse gastrocnemius. %to be.

즉 진동 조건(진동 강도·진동 주파수)에 따른 역치 자극을 아킬레스건에 유입하였을 때, 무자극에 비해 하지 근력이 유의미하게 증가하였다. 피험자가 진동을 느끼지 못하는 지각 역치하 강도 80% 의 진동 자극을 유입한 경우에도 무자극 보다 하지 근력이 유의미하게 증가하였다. In other words, when the threshold stimulation was applied to the Achilles tendon according to the vibration condition (vibration intensity, vibration frequency), leg strength was significantly increased compared to no stimulation. Even though the subjects were not able to feel the vibration, even when the vibration stimulus of 80% strength was inputted, the leg strength was significantly increased compared to the non - stimulus.

지각 역치·역치하 강도의 진동 자극에 따른 근력 증가율이 다르게 나타났으며, 유의한 차이는 없었다. 이는 지각 역치하 강도의 자극이 근력증가에 효과가 있음을 의미하며, 190Hz, 250Hz 진동 주파수에서도 같은 결과가 나타났다.There was no significant difference in the rate of increase of muscle strength according to the vibration stimulus of the perception threshold and the backward strength. This means that the stimulation of the perineural force is effective in increasing the muscle strength, and the same results are obtained at the frequencies of 190 Hz and 250 Hz.

이 결과를 통해 아킬레스건을 통해 하지 근육에 지각 역치하 강도의 진동 자극을 유입하는 것은 근력증가에 영향을 미치며, 하지의 움직임(걷기·달리기·뛰기·앉기·서기·오르내리기 등)에 도움을 줄 수 있다.
This result shows that the inflow of vibratory stimulation of the lower limb to the lower extremity muscles through the Achilles tendon affects the increase in muscle strength and helps the movement of the lower limbs (walking, running, running, sitting, climbing, climbing, etc.) You can give.

이어 전경골건을 자극했을 때 진동 자극 유·무에 따른 근반응시간의 변화를 를 살펴본다. Next, we examine the change of muscle reaction time according to vibra- tion stimuli when stimulating forehead muscles.

Figure pat00004
Figure pat00004

즉 진동 조건(진동 강도·진동 주파수)에 따른 역치 자극을 전경골건에 유입하였을 때, 무자극에 비해 하지 근 반응시간이 감소하였으며, 유의미한 차이를 보였다. 피험자가 진동을 느끼지 못하는 지각 역치하 강도 80% 의 진동 자극을 유입한 경우에도 무자극보다 하지의 근 반응시간이 유의미하게 감소하였다. In other words, when the threshold stimulus according to the vibration condition (vibration intensity, vibration frequency) was injected into the foreground, the response time of the lower extremity muscle decreased compared to the unstimulated state. Even when the subject received a vibration stimulus with a strength of 80%, the muscle response time of the lower limb was significantly lower than that of the non - stimulus.

지각 역치·역치하 강도의 진동 자극에 따른 근 반응시간이 다르게 나타났으며, 유의한 차이는 없었다. 이는 지각 역치하 강도의 자극이 근 반응시간 감소에 효과가 있음을 의미하며, 190Hz, 250Hz 진동 주파수에서도 같은 결과가 나타났다.There was no significant difference in the muscle response time due to the vibration stimulation of the perineural threshold and the backward strength. This means that the stimulation of the lower limb strength is effective in reducing the muscle reaction time, and the same results are obtained at the frequencies of 190 Hz and 250 Hz.

이 결과를 통해 전경골건을 통해 하지 근육에 지각 역치하 강도의 진동 자극을 유입하는 것은 근 반응시간 감소에 영향을 미쳐 감각기관 중추신경 근육 기관의 루트를 통한 정보의 전달 및 처리 소요시간이 감소할 것으로 유추할 수 있다.The results showed that the inflow of vibrational stimulation of the lower limb muscles to the lower extremity muscles through the foreground muscles affected the reduction of the muscle reaction time and decreased the time required for the transmission and processing of information through the root of the sensory organ central nervous system muscle .

또 아킬레스건을 자극했을 때 진동 자극 유·무에 따른 근반응시간의 변화를 살펴본다. In addition, we investigate the change of muscle reaction time according to vibration stimulus when stimulation of Achilles tendon.

Figure pat00005
Figure pat00005

즉 진동 조건(진동 강도·진동 주파수)에 따른 역치 자극을 아킬레스건에 유입하였을 때, 무자극에 비해 하지 근 반응시간이 감소하였으며, 유의미한 차이를 보였다. 피험자가 진동을 느끼지 못하는 지각 역치하 강도 80%의 진동 자극을 유입한 경우에도 무자극보다 하지의 근 반응시간이 유의미하게 감소하였다. In other words, when the threshold stimulation according to the vibration condition (vibration intensity, vibration frequency) was injected into the Achilles tendon, the response time of the lower extremity decreased compared to the unstimulated, showing a significant difference. Even when the subject received a vibration stimulus with a strength of 80%, the muscle response time of the lower limb was significantly lower than that of the non - stimulus.

지각 역치·역치하 강도의 진동 자극에 따른 근 반응시간이 다르게 나타났으며, 유의한 차이는 없었다. 이는 지각 역치하 강도의 자극이 근 반응시간 감소에 효과가 있음을 의미하며, 190Hz, 250Hz 진동 주파수에서도 같은 결과가 나타났다.There was no significant difference in the muscle response time due to the vibration stimulation of the perineural threshold and the backward strength. This means that the stimulation of the lower limb strength is effective in reducing the muscle reaction time, and the same results are obtained at the frequencies of 190 Hz and 250 Hz.

이 결과를 통해 아킬레스건을 통해 하지 근육에 지각 역치하 강도의 진동 자극을 유입하는 것은 근 반응시간 감소에 영향을 미쳐 감각기관 중추신경 근육 기관의 루트를 통한 정보의 전달 및 처리 소요시간이 감소할 것으로 유추할 수 있다.
The results showed that the introduction of vibratory stimulation of the lower limb muscles into the lower extremity muscles through the Achilles tendon affects the reduction of the muscle reaction time and decreases the time required for the information transmission and processing through the root of the sensory organ central nervous system muscle .

이상에서와 같이 진동 주파수와 진동 강도의 진동 자극 조건에 따른 국소 진동 자극 효과를 살펴보면, As described above, the local vibration stimulation effect according to the vibration stimulus condition of the vibration frequency and the vibration intensity is as follows.

아킬레스건 및 전경골건을 국소 진동으로 자극하였을 시, 가자미근(Soleus)·외측 비복근(Lateral Gastrocnemius)·내측 비복근(Medial Gastrocnemius)·전경골건(Tibialis Anterior)의 근육 활성도가 진동역치강도자극(100%), 진동역치이하강도 자극(80%)에서 모두 무자극보다 증가하였고 통계적으로 유의한 차이를 나타내었으며, 80%·100%의 두 강도 사이에 통계적 유의성 차이는 없었다. 이는 80% 강도 자극과 100% 강도 자극은 모두 근육 활성도를 증가시키는 영향을 미치며, 두 강도 간에 근육 활성도 증가의 차이는 있으나 그 효과는 같다는 것을 의미한다. 즉 두 강도의 국소 진동 자극은 근육 활성도를 증가시킴으로써 결과적으로는 근육이 발휘하는 힘 근력을 증가시킨다는 것을 의미한다. Muscle activity of Soleus, Lateral Gastrocnemius, Medial Gastrocnemius, and Tibialis Anterior was significantly higher than that of Vocal Strength Stimulation (100%) when the Achilles tendon and foreground golgan were stimulated by local vibration. (80%), but there was no statistically significant difference between the two strengths of 80% and 100%. This means that both 80% strength stimulation and 100% strength stimulation have the effect of increasing muscle activity and that the effect is the same although there is a difference in muscle activity increase between the two strengths. That is, the local oscillatory stimulation of two intensities means that the muscular activity is increased and consequently, the muscle force exerted by the muscles is increased.

아킬레스건 및 전경골건을 국소 진동으로 자극하였을 시, 가자미근(Soleus)·외측 비복근(Lateral Gastrocnemius)·내측 비복근(Medial Gastrocnemius)·전경골건(Tibialis Anterior)의 근육 반응시간이 감소하였다. 이것은 감각기관-중추신경-근육기관 루트의 정보 전달 및 처리 소요 시간이 감소된 것을 의미하고, 결과적으로는 어떠한 자극에 대한 움직임 반응을 빠르게 한다는 것을 의미한다.When the Achilles tendon and foreground musculature were stimulated by local vibration, the muscle response time of Soleus, Lateral Gastrocnemius, Medial Gastrocnemius, Tibialis Anterior decreased. This means that the time required for communication and processing of the sensory-central nervous-musculoskeletal route is reduced, and as a result means that the movement reaction to any stimulus is accelerated.

위의 두 결과를 통해 지각 역치 강도 및 지각 역치하 강도의 국소 진동 자극은 근력과 근반응 시간에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있으며, 결과적으로 걷기·달리기·뛰기·앉기·서기·오르내리기·당기기·밀기·잡기·굴곡·신전·회전 등과 같은 신체 움직임의 속도와 힘 발현에 큰 도움을 줄 수 있다.The above two results show that the local oscillatory stimulation of the perceptual threshold intensity and the perineural stress has a positive effect on the strength and the muscle reaction time, and as a result, the walking, running, running, sitting, clerking and climbing · It can be very helpful for speed and power generation of body movements such as pulling, pushing, catching, bending, stretching, and rotating.

상기의 모든 결과들을 종합하면, 유입는 진동 주파수는 160Hz~250Hz 설정하고, 진동 자극 강도는 75%~110%로 설정한다.
Taking all the above results into consideration, the influent has a frequency of 160 Hz to 250 Hz, and a vibration stimulus intensity of 75% to 110%.

1 : 진동 자극 장치 10 : 진동 자극 설정부
20 : 디스플레이부 30 : 센서부
40 : 제어부 50 : 통신부
60 : 가진부
1: Vibrating stimulation device 10: Vibration stimulation setting device
20: display unit 30: sensor unit
40: control unit 50:
60:

Claims (10)

전원을 인가받아 작동되고, 진동의 주파수, 자극 강도와 자극방식을 설정하는 진동 자극 설정부(10)와;
상기 진동 자극 설정부(10)를 통해 설정된 진동 주파수, 자극 강도와 자극방식을 표시하는 디스플레이부(20)와;
진동 자극을 제공받기 위한 신체의 움직임을 감지하기 위한 센서부(30)와;
상기 센서부(30)로부터 신호를 입력받아 처리하며, 신체의 움직임 상태를 검출하고, 근육 또는 힘줄의 국소 부위에 인가할 진동자극 신호를 생성하는 제어부(40)와;
상기 제어부(40)의 제어를 받아 센서부(30)로부터 감지된 신체의 움직임 상태 신호를 외부로 송신하고, 통신 설정 및 펌웨어 업데이트를 위한 신호를 수신할 수 있는 통신부(50)와;
상기 제어부(40)로부터 전달받은 진동자극 신호에 대응하여 근육 또는 힘줄부위에 진동 자극을 가하는 가진부(60);로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
A vibration stimulation setting unit (10) which is activated by power supply and sets the frequency of the vibration, the stimulation intensity and the stimulation manner;
A display unit 20 for displaying a vibration frequency, a stimulus intensity and a stimulus system set through the vibration stimulus setting unit 10;
A sensor unit 30 for sensing a movement of the body to receive a vibration stimulus;
A controller 40 for receiving and processing a signal from the sensor unit 30, detecting a motion state of the body, and generating a vibration stimulation signal to be applied to a local region of muscle or tendon;
A communication unit 50 that receives the movement state signal of the body sensed by the sensor unit 30 under the control of the control unit 40 and can receive a signal for communication setting and firmware update;
And an excitation unit (60) for applying a vibrating stimulus to muscles or tendons in response to the vibration stimulation signal transmitted from the control unit (40).
제1항에 있어서,
상기 전원은 휴대가 간편하도록 건전지 또는 충전식 배터리를 이용한 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power source uses a battery or a rechargeable battery so that the power source is easily portable.
제1항에 있어서,
상기 진동 자극 설정부(10)를 통해 설정되는 진동 주파수는 160Hz~250Hz인 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the vibration frequency set through the vibration stimulus setting unit (10) is 160 Hz to 250 Hz.
제1항에 있어서,
상기 진동 자극 설정부(10)를 통해 설정되는 진동의 강도는 진동지각역치의 75%~110%인 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the intensity of the vibration set through the vibration stimulus setting unit (10) is 75% to 110% of the vibration perception threshold value.
제1항에 있어서,
상기 센서부(30)는 신체의 움직임을 감지하기 위해 고니어미터·자이로스코프·가속도계·지자기계·관성측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit (30) includes a gonearmeter, a gyroscope, an accelerometer, a geomagnetic machine, and an inertial measurement unit for sensing movement of the body.
제1항에 있어서,
상기 제어부(40)는 검출 및 특정된 신체의 움직임 상태와 사용자가 조작하여 설정한 조건에 따라 근육의 위축·퇴화·마비 방지 및 기능을 보조하기 위한 진동 주파수, 진동 강도 및 자극 방식 신호와 같은 진동 자극 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
The method according to claim 1,
The controller 40 controls the vibration and vibration such as the vibration frequency, the vibration intensity, and the stimulus system signal to assist the atrophy, the degeneration, the paralysis prevention and the function of the muscles according to the detected and specified movement state of the body, And generates a stimulation signal.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 제어부(40)는 사용자가 설정한 진동 조건을 디스플레이부(20)에 표시하고, ISP(International Standardized Profile)와 블루투스 모듈(Bluetooth Module) 또는 근거리 무선통신의 지그비(ZigBee)·NFC·비콘·WPAN으로 이루어지는 통신부(50)를 제어하여 신체의 움직임 상태 신호를 외부로 송신하는 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
7. The method according to claim 1 or 6,
The control unit 40 displays the vibration condition set by the user on the display unit 20 and displays the vibration conditions set by the user on the display unit 20 and displays the ZigBee, NFC, beacon, WPAN And transmits the movement state signal of the body to the outside.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 제어부(40)는 Micro Controller Unit(MCU)와, 센서부(30)로부터 전달된 신체의 움직임에 따른 신호에서 잡음을 제거하기 위한 밴드패스 필터(band-pass filter)를 포함하고, 신체의 움직임에 따른 신호로부터 신체의 움직임 상태를 검출하고 추정하기 위해 상보 필터·칼만 필터(Kalman Filter)·확장 칼만 필터를 포함하며 상기 필터들을 통과한 신호를 이용하여 신체의 움직임 상태를 검출 및 특정하는 알고리즘을 포함한 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
7. The method according to claim 1 or 6,
The control unit 40 includes a Micro Controller Unit (MCU) and a band-pass filter for removing noise from a signal according to movement of the body transmitted from the sensor unit 30, A Kalman filter, and an extended Kalman filter for detecting and estimating the motion state of the body from the signal according to the motion of the body, Wherein the portable local vibration stimulating apparatus comprises:
제1항에 있어서,
상기 가진부(60)는 리니어 액추에이터 또는 피에조 액추에이터로 이루어지며, 근육 또는 힘줄의 국소 부위에 장착되어 제어부(40)에서 생성된 진동 자극 신호에 의해 진동을 발생하여 근육 또는 힘줄에 진동 자극을 가하는 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 장치.
The method according to claim 1,
The excitation unit 60 is composed of a linear actuator or a piezo actuator and is mounted on a local region of muscles or tendons to generate a vibration by a vibration stimulus signal generated by the control unit 40 to apply a vibration stimulus to muscles or tendons A portable local vibration stimulation device characterized by.
전원을 인가하여 전원이 공급되면 진동 자극 설정부(10)를 이용하여 사용자가 원하는 진동 주파수, 진동 강도 및 자극방식을 설정하는 진동 자극 조건 설정 단계(S1);
상기 진동 자극 설정부(10)를 통해 진동 자극 조건이 설정되면, 센서부(30)를 통해 신체의 움직임을 감지하는 신체 움직임 감지 단계(S2);
상기 센서부(30)를 통해 신체의 움직임을 감지하면, 제어부(40)를 통해 센서부에서의 움직임에 따른 신호를 입력받아 신체의 움직임 상태를 검출하는 신체 움직임 검출 단계(S3);
상기 신체 움직임 검출 단계를 통해 신체의 움직임 상태가 검출되면, 진동 자극 설정부(10)를 통해 사용자가 설정한 자극 조건에 대응하는 자극 신호를 생성하는 진동 자극 신호 생성 단계(S4);
상기 진동 자극 신호 생성 단계를 통해 자극 신호가 생성되면, 제어부(40)로부터 신호를 전달받아 가진부(60)를 통해 국소 부위에 진동 자극을 가하는 진동 자극 단계(S5);로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대용 국소 진동 자극 방법.
A vibration stimulation condition setting step (S1) of setting a vibration frequency, a vibration intensity, and a stimulation mode desired by the user using the vibration stimulus setting unit (10) when power is applied and power is supplied;
A body motion sensing step (S2) of sensing the movement of the body through the sensor unit (30) when the vibration stimulation condition is set through the vibration stimulation setting unit (10);
A body motion detecting step (S3) of detecting a motion state of a body by receiving a signal corresponding to a motion of the sensor unit through the controller (40) when the motion of the body is sensed through the sensor unit (30);
A vibration stimulus signal generation step (S4) of generating a stimulus signal corresponding to a stimulation condition set by the user through the vibration stimulus setting unit (10) when the body motion state is detected through the body motion detection step;
And a vibration stimulation step (S5) of receiving a signal from the control unit (40) and applying a vibration stimulus to the local region through the stimulation unit (60) when the stimulus signal is generated through the vibration stimulus signal generation step Portable local oscillatory stimulation method.
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WO2021202757A1 (en) * 2020-04-03 2021-10-07 The University Of North Carolina At Chapel Hill Wearable local muscle vibratory stimulator
WO2022067428A1 (en) * 2020-10-02 2022-04-07 University Of Manitoba A wearable muscle tendon vibration device for rehabilitation
WO2022131712A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 주식회사 바디프랜드 Massage device comprising firmware update function and operation method of same

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