KR20190083611A - System and method for volitional electromyography detection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기능적 전기 자극 하의 근활성 신호에서 자발 근활성 신호를 검출하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for detecting a spontaneous activity signal in a muscle activity signal under functional electrical stimulation.
종래 기술에 따른 자발 근활성 신호(vEMG, Volitional Electromyography) 검출은 기타 부대 장비로서 blanking 회로를 요구하며, 기능적 전기 자극((Functional Electrical Stimulation) 인가 하에서 근육의 활성 신호(EMG, Electromyography) 처리 기술에 한계가 있으며, 동적인 기능적 전기 자극 인가 상황에서 검출이 불안정한 문제점이 있다. Detection of vEMG (Volitional Electromyography) according to the prior art requires a blanking circuit as an additional device and it is necessary to limit the limit of the technique of EMG (Electromyography) processing technique under functional electrical stimulation And there is a problem that detection is unstable in the case of dynamic functional electrical stimulation.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, blanking 회로 등 기타 부대 장비에 관계 없이 자발 근활성 신호 검출의 성능을 개선하는 것이 가능하고, 동적인 기능적 전기 자극 인가 상황에서도 강인하게 자발 근활성 신호 검출이 가능한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to improve the performance of detecting the spontaneous muscle activation signal irrespective of other auxiliary equipment such as a blanking circuit, And to provide a system and method capable of signal detection.
본 발명에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템은 기능적 전기 자극 하에서 EMG 전극으로부터 데이터를 수신하는 수신부와, 데이터를 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 프로그램이 저장된 메모리 및 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 기설정된 위치에 배치된 EMG 전극으로부터 수신된 데이터를 절단하고, 이전 자극 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하고, 그 결과를 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다. A spontaneous activity signal detection system according to the present invention includes a processor for executing a program and a memory in which a program for detecting a spontaneous muscle activation signal using data is stored, the processor comprising: a receiver for receiving data from an EMG electrode under functional electrical stimulation; The processor cuts off the data received from the EMG electrode disposed at the predetermined position, calculates the difference between the data of the previous stimulation order and the data of the current stimulation order, and detects the spontaneous muscle activation signal by using the result do.
본 발명에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법은 기설정된 위치에 부착된 EMG 전극으로부터 데이터를 수신하는 단계와, 데이터를 일정 단위로 절단하고 버퍼에 저장시키는 단계와, 일정 단위로 절단된 데이터에 대해, 이전 자극에서 획득된 데이터와 현재 자극에서 획득된 데이터를 차연산하는 단계 및 획득된 차연산 결과 값을 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method of detecting a spontaneous activity signal according to the present invention comprises the steps of: receiving data from an EMG electrode attached at a predetermined position; cutting the data into a predetermined unit and storing the data in a buffer; Calculating a difference between the data obtained in the previous stimulus and the data obtained in the current stimulus, and detecting the spontaneous muscle activation signal using the obtained difference calculation result value.
본 발명에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템은 기능적 전기 자극을 인가하는 FES 전극과, 기능적 전기 자극이 인가되는 특정 근육의 피부 표면에 부착되는 EMG 전극 및 EMG 전극의 부착 위치에서 수신된 데이터를 절단하고, 이전 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하여, 자발 근활성 신호를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The spontaneous activity signal detection system according to the present invention cuts off data received at an attachment position of an EMG electrode and an EMG electrode attached to a skin surface of a specific muscle to which a functional electric stimulus is applied, And a detector for detecting a spontaneous muscle activation signal by calculating a difference between the data of the previous turn and the data of the current stimulation turn.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래 기술과 같이 blanking 회로와 같은 기타 부대 장비가 불필요하며, 자발 근활성 신호의 검출 성능을 개선하고, 기타 상용 FES와 EMG 장비에 적용되어 상용화가 가능한 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, there is no need for other auxiliary equipment such as a blanking circuit as in the prior art, and the detection performance of the spontaneous muscle activation signal is improved and commercial FES and EMG equipment can be commercialized.
본 발명의 실시예에 따르면, 자극 펄스의 진폭, 주파수, 유지 시간, 파형 등의 FES 자극 변수가 동적으로 변하는 상황에도 강인하게 자발 근활성 신호를 검출할 수 있어, EMG-controlled FES에 적용되어 FES를 통한 근육의 제어 성능을 극대화하는 것이 가능한 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to detect the spontaneous muscle activation signal robustly even when the FES stimulation parameters such as the amplitude, frequency, holding time and waveform of the stimulation pulse are dynamically changed, It is possible to maximize the control performance of the muscles.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EMG raw 데이터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 과정을 도시하는 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따른 콤필러 방식의 자발 근활성 신호 검출 실험 결과 및 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템의 검출 실험 결과를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a diagram illustrating a system for detecting a spontaneous activity signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing EMG raw data according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of detecting a spontaneous muscle activation signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows the result of detection of the spontaneous muscle activation signal according to the conventional technique and the result of detection experiment of the spontaneous muscle activation signal detection system according to the embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a spontaneous activity signal detection system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of detecting a spontaneous activity signal according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, And advantages of the present invention are defined by the description of the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited component, step, operation, and / Or added.
이하에서는, 당업자의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 제안된 배경에 대하여 먼저 서술하고, 본 발명의 실시예에 대하여 서술하기로 한다. Hereinafter, the background of the present invention will be described in order to facilitate the understanding of those skilled in the art, and an embodiment of the present invention will be described.
근육이 활성화될 때 근육 세포에서 발생하는 전위차를 측정함으로써 근육의 활성 정도를 측정하는 근활성 신호(EMG, Electromyography)는 의료 분야에서뿐만 아니라 바이오메카닉스 분야까지 널리 사용되는 기술이다. Electromyography (EMG), which measures muscle activity by measuring the potential difference generated by muscle cells when the muscle is activated, is widely used not only in the medical field but also in the biomechanics field.
EMG 기술은 활성화된 근육의 전위차를 측정하는 전극의 구성에 따라 발전되어 왔으며, 보편적으로 활용되는 형태는 피부 표면에 부착되는 전극 형태의 EMG 장비이다.EMG technology has been developed according to the structure of the electrode to measure the potential difference of the activated muscle, and the commonly used form is an electrode type EMG device attached to the skin surface.
전기적 자극을 정전류 혹은 정전압의 형태로 근육에 인가하여 인위적으로 근육의 수축을 유발하는 전기자극(Electrical Stimulation) 기술은 1967년 그 기초가 되는 기술이 발명된 이래로, 1) 전기적 자극을 인가하는 방식과 2) 인가된 전극을 근육에 전달하는 전극의 형태/위치 분야로 발전되어 왔으며, 보편적으로 활용되는 형태는 피부 표면에 부착되는 피부 표면 전극 형태의 방식이다.Electrical stimulation techniques that artificially induce contraction of muscles by applying electrical stimulation to muscles in the form of constant current or constant voltage have been used since 1967, when the underlying technology was invented: 1) 2) It has been developed as an electrode shape / position transferring applied electrode to muscles, and a commonly used form is a skin surface electrode type attached to the skin surface.
전기자극 기술은 주로 약화 또는 상실된 근육의 기능을 보완 및 대체하는 기능적 전기자극(FES, Functional Electrical Stimulation)으로 발전되어 왔으며, 특히 최근에는 이와 같은 재활 및 치료의 목적 외에 사용자가 의도적으로 운동을 하지 않아도 전기자극을 활용하여 운동 효과를 얻고자 하는 EMS(Electrical Muscle Stimulation) 헬스 트레이닝 장치들도 등장하고 있다.Electrical stimulation techniques have been developed as Functional Electrical Stimulation (FES), which mainly complements and replaces the function of weakened or missing muscles. In recent years, in addition to the purpose of such rehabilitation and treatment, EMS (Electrical Muscle Stimulation) fitness training devices are also emerging that use electric stimulation to obtain exercise effects.
일반적으로 FES 장비는 인가되는 전기적 자극의 여러 변수, 즉 자극 펄스의 진폭, 주파수, 유지 시간, 파형 등에 의해 그 세기를 조절할 수 있고, 이는 FES에 의해 유발되는 근육의 수축력을 결정한다. In general, the FES device can adjust its intensity by various parameters of the applied electric stimulus, that is, the amplitude, frequency, holding time and waveform of the stimulation pulse, and it determines the muscle contraction force caused by the FES.
이러한 자극 변수는 FES 장비의 사용자에 의해 미리 정해진 값으로 일정하게 인가되는 방식이 있는 반면, FES 장비의 사용자의 개입에 의해 실시간으로 변하여 근육의 수축을 유발하는 방식이 있다. These stimuli are constantly applied by the user of the FES equipment, but they are changed in real time by the intervention of the user of the FES equipment to cause muscle contraction.
여기서 사용자의 개입이라 함은 사용자가 필요에 따라 입력을 인가하는 매뉴얼 스위치, 사용자의 움직임을 측정하는 위치 센서, 그리고 최근에는 사용자의 근육의 활성 정도를 측정하는 EMG 센서 등이 활용된다. Here, the user's intervention refers to a manual switch for inputting the user as needed, a position sensor for measuring the movement of the user, and an EMG sensor for measuring the degree of activity of the user's muscles.
그 중 FES 장비와 EMG 장비를 융합하여 활용하는 EMG-FES 장비는 가장 높은 기술력이 요구되는 기술이다.Among them, EMG-FES equipment that combines FES equipment and EMG equipment is the technology that requires the highest technology.
EMG-FES 장비는 1) FES 인가 전 EMG 신호가 일정 문턱값을 넘는 순간을 관측하여 미리 정해진 변수의 전기 자극을 인가하는 EMG-triggered FES 장비와, 2) 실시간으로 측정되는 EMG 신호를 반영하여 FES 장비의 자극 정도를 제어하는 EMG-controlled FES 장비로 구분된다. EMG-FES equipment consists of: 1) an EMG-triggered FES device that observes the instant when the EMG signal exceeds a certain threshold value before applying the FES and applies electrical stimulation of a predetermined variable; and 2) an EMG- And an EMG-controlled FES device that controls the degree of stimulation of the equipment.
1) EMG-triggered FES 장비는 FES 인가 전 사용자의 EMG 신호의 실효값(Root Mean Square, 이하 "RMS"라 칭함)을 측정하여 미리 설정된 문턱값과의 실시간 비교를 함으로써 구현될 수 있으므로, 비교적 수월히 상용화까지 성공하여 뇌졸중 환자의 재활치료, 족하수증 환자의 보행능력 개선에 활용되고 있다. 1) The EMG-triggered FES device can be implemented by measuring the root mean square (RMS) value of the EMG signal of the user before applying the FES and performing real-time comparison with a preset threshold value, It has been successfully commercialized, and is being used to rehabilitate stroke patients and to improve walking ability of patients with foot-and-mouth disease.
반면 2) EMG-controlled FES 장비는 FES 인가 하에서의 EMG 신호에 FES 신호 자체인 자극 아티팩트(stimulus artifact)와 FES에 의해 유발된 근활성 신호인 M-wave에 의해 사용자의 자발 근활성 신호(vEMG , Volitional Electromyography)가 왜곡되기 때문에, 선행 연구자들에 의해 전기자극 시에 EMG 센서의 입력을 차단하는 blanking 회로의 도입, 신호처리 알고리즘의 적용 등의 방식이 고려되고 있다. 2) The EMG-controlled FES device is designed to stimulate the EMG signal under the FES application by stimulus artifacts, which are the FES signal itself, and M-wave, which is the muscle activation signal induced by the FES, Electromyography) is distorted, a method of introducing a blanking circuit that blocks the input of the EMG sensor during electrical stimulation by the prior researchers, application of a signal processing algorithm, etc. is considered.
자극에 의한 아티팩트는 FES 신호에 의해 근육에 인가되는 전류의 크기를 의미하는데, 이는 근육의 활성 전위 차보다 매우 크므로 통상적인 EMG의 수용 범위를 초과하여 EMG의 유의미한 정보를 왜곡한다. The artifact caused by the stimulation means the magnitude of the current applied to the muscle by the FES signal, which is much larger than the active potential difference of the muscle, which exceeds the normal EMG acceptance range and distorts the EMG's significant information.
또한 M-wave는 그것이 지속되는 수 ms 동안 vEMG의 유의미한 정보를 왜곡한다.The M-wave also distorts the vEMG's significant information over several ms of its duration.
Blanking 회로는 근육의 미세한 활성 전위차를 측정 유효한 범위까지 증폭시키는 EMG의 증폭기를 FES 신호가 인가되는 주파수에 맞게 일시적으로 차단시킴으로써 자극 아티팩트를 제거하는 역할을 하는 장비이다. The blanking circuit is a device that removes the stimulation artifacts by temporarily blocking the EMG amplifier that amplifies the minute active potential difference of the muscle to the effective range to match the frequency to which the FES signal is applied.
FES 하의 EMG 신호에서 blanking 회로를 통해 자극 아티팩트가 제거된 EMG 신호는 M-wave와 vEMG가 합쳐진 값으로 해석될 수 있다. In EMG signals under the FES, the EMG signal from which the stimulus artifacts are removed through the blanking circuit can be interpreted as the sum of the M-wave and the vEMG.
일반적으로 EMG-controlled FES 장비를 구현하기 위한 vEMG 검출 알고리즘은 blanking 회로를 필수적으로 활용한다. In general, the vEMG detection algorithm for implementing EMG-controlled FES equipment utilizes a blanking circuit.
FES 하의 EMG 신호에서 vEMG를 검출하기 위한 종래 기술의 신호처리 알고리즘은 전술한 blanking 회로를 거쳐 자극 아티팩트가 제거된 신호에 적용되는 알고리즘이며, 효과적으로 M-wave을 제거하기 위하여, 콤필터(comb filter) 방식, 윈도우 블랭킹(window blanking) 방식, 그램-슈미트 필터(Gram-Schmidt filter) 방식 등의 알고리즘이 고려되고 있다.A conventional signal processing algorithm for detecting a vEMG in an EMG signal under FES is an algorithm applied to a signal from which stimulus artifacts are removed through the above-described blanking circuit. In order to effectively remove M-waves, A window blanking method, and a Gram-Schmidt filter method are considered.
콤필터 방식은 여러 차단 대역폭을 갖는 노치 필터(notch filter)를 조합한 형식의 필터를 통해 M-wave의 대역폭에 해당하는 EMG 신호를 제거함으로써 vEMG를 검출하는 방식이고, 윈도우 블랭킹 방식은 FES가 인가된 후 수 ms간 지속되는 M-wave 유지 기간 동안 데이터를 수신하지 않음으로써 M-wave에 의한 영향을 제거하는 방식이며, 그램-슈미트 필터 방식은 필터의 변수를 적응하여 조절할 수 있는 알고리즘을 통해 실시간으로 변하는 M-wave를 제거하는 방식이다. The comb filter method is a method of detecting a vEMG by removing an EMG signal corresponding to the bandwidth of an M-wave through a filter of a type combining a notch filter having a plurality of cut-off bandwidths. In the Gram-Schmidt filter method, the data is not received during the M-wave sustain period that lasts for several milliseconds, and the Gram- And the M-wave which is changed into the M-wave is removed.
전술한 blanking 회로를 활용하면 자극에 의한 아티팩트를 수신하지 않을 수 있으나, 이는 EMG 증폭기에 필수적인 수정을 요구하므로 상용 EMG 장비에 효율적으로 적용되기 힘든 문제점이 있으며, 필요 이상의 기타 부대 장비를 요구하는 문제점이 있다. The above-mentioned blanking circuit may not receive the artifact due to the stimulation. However, since it requires correction necessary for the EMG amplifier, it is difficult to be applied to commercial EMG equipment efficiently. have.
또한, 전술한 신호처리 알고리즘은 제한된 상황에서는 vEMG를 검출하는데 비교적 유용하지만, 콤필터 방식은 M-wave를 고정 변수로 가정하였기에 동적으로 FES 신호가 변하는 상황에 적응하기에 부족하다. In addition, although the above-described signal processing algorithm is relatively useful for detecting vEMGs in a limited situation, the comb filter method is insufficient to adapt to a situation where the FES signal is dynamically changed since the M-wave is assumed as a fixed variable.
윈도우 블랭킹 방식은 FES 주파수가 고정되어 있어야 하며, M-wave를 제거하는 과정에서 vEMG도 함께 제거하기에 검출 해상도가 크게 떨어진다는 문제점이 있다. In the window blanking method, the FES frequency must be fixed, and since the vEMG is also removed in the process of removing the M-wave, the detection resolution is greatly reduced.
그램-슈미트 필터 방식은 콤필터 방식과 마찬가지로 동적으로 FES 신호가 변하는 상황에 완벽히 적응하기에 부족함이 있다. Like the comb filter method, the Gram-Schmidt filter method is insufficient to perfectly adapt to the situation where the FES signal changes dynamically.
특히, M-wave는 FES 신호에 의해 결정되지만 서로 비선형 관계를 갖고 있고, 동적으로 FES 신호가 변화하는 상황에서는 비선형성이 극대화되는 문제가 있어 예측하기 매우 어려운 문제가 있고, 그로 인해 예측된 vEMG를 기반으로 FES를 제어하는 EMG-controlled FES의 근육 제어 성능을 국한시키는 문제가 있다.In particular, since the M-wave is determined by the FES signal but has a non-linear relationship with each other, there is a problem that the non-linearity is maximized in a situation where the FES signal is dynamically changed, There is a problem that the muscle control performance of the EMG-controlled FES that controls the FES is limited.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 근육의 활성 신호로부터 자발적인 근수축 의도를 검출하되, 기능적 전기 자극 하에서 왜곡되어 측정되는 근활성 신호로부터 전기적 자극에 의해 유발되는 수축 정도와 자발적인 의도에 의한 수축 정도를 구별하는 것이 가능한 시스템 및 그 방법을 제안한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a device and a method for detecting spontaneous muscle contraction intention from muscle activity signals, And a method capable of distinguishing the degree of contraction caused by the shrinkage of the substrate.
본 발명은 blanking 회로 등 기타 부대 장비에 관계 없이 자발 근활성 신호 검출의 성능을 개선하는 것이 가능하고, 동적인 기능적 전기 자극 인가 상황에서도 강인하게 자발 근활성 신호 검출이 가능한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention provides a system and method capable of improving the performance of detecting the spontaneous activity signal irrespective of other auxiliary equipment such as a blanking circuit and capable of robustly detecting the spontaneous activity signal even in the case of dynamic functional electrical stimulation. There is a purpose.
본 발명은 과학기술정보통신부 및 정보통신기술진흥센터의 정보통신·방송연구개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출한 것이다(1711055381, 신체기능의 이상이나 저하를 극복하기 위한 휴먼 청각 및 근력 증강 원천기술개발). The present invention is derived from research carried out as part of the information communication and broadcasting research and development project of the Ministry of Science, Technology, Information and Communication Technology and the Information and Communication Technology Promotion Center (1711055381), a source of human hearing and strength enhancement Technology development).
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a system for detecting a spontaneous activity signal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템은 기능적 전기 자극을 인가하는 FES 전극(100a, 100b)와, 기능적 전기 자극이 인가되는 특정 근육의 피부 표면에 부착되는 EMG 전극(210a, 210b, 220a, 220b) 및 EMG 전극의 부착 위치에서 수신된 데이터를 절단하고, 이전 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하여, 자발 근활성 신호를 검출하는 검출부를 포함한다. Referring to FIG. 1, the spontaneous muscle activation signal detecting system according to the embodiment of the present invention includes
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 임의의 신체(B) 부위의 임의의 근골격계를 구성하는 근육의 위치(M)의 피부 표면에는 FES 전극과 EMG 전극이 부착된다. According to the embodiment of the present invention, the FES electrode and the EMG electrode are attached to the skin surface of the muscle position M constituting any musculoskeletal system of the user's arbitrary body B region.
특정 근육의 위치(M)의 피부 표면에 부착되는 FES 전극(100a, 100b) 한 쌍은 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 부착된다. A pair of
같은 근육의 EMG 신호를 측정하기 위한 EMG 전극은 2쌍, EMG 전극1(210a, 210b)와 EMG 전극2(220a, 220b)로 구성되며, FES 전극(100a, 100b)와 마찬가지로 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 부착된다. The EMG electrode for measuring the EMG signal of the same muscle is composed of two pairs of
EMG 전극 1 및 EMG 전극 2의 기준 전극 역할을 하는 EMG 기준전극1(230a)와 EMG 기준전극2(230b)는 해당 근육과 무관한 위치에 부착된다. The
본 발명의 실시예에 따른 검출부는 EMG 전극 1(210a, 210b)및 2(220a, 220b)로부터 수신한 데이터를 자극 주파수의 길이를 고려하여 절단하며, 이 때 데이터는 자극 아티팩트, M-wave 및 자발 근활성 신호의 합으로 이루어진다. The detection unit according to the embodiment of the present invention cuts data received from the
검출부는 이전 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하여, 기능적 전기 자극의 인가에 따른 동기 수축에 의한 영향(자극 아티팩트, M-wave)을 제거한다. The detection unit calculates the difference between the previous data and the data of the current stimulation order, and removes the influence (stimulus artifact, M-wave) due to the synchronous contraction according to the application of the functional electric stimulus.
본 발명의 실시예에 따른 FES 전극(100a, 100b)은 동적인 기능적 전기 자극을 인가하는 한 쌍의 전극이고, EMG 전극(210a, 210b, 220a, 220b)은 동적인 기능적 전기 자극 하에서 근육의 활성 신호를 측정하는 두 쌍의 전극이며, 검출부는 EMG 전극 1(210a, 210b)및 EMG 전극 2(220a, 220b)에서 각각 계산된, 이전 자극 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터의 차이값을 수신하고, 이를 차연산하여, 동적인 기능적 전기 자극에 의한 영향을 제거하고 자발 근활성 신호를 검출한다.The
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the spontaneous muscle activation signal according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2 to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EMG raw 데이터를 나타내는 도면으로서, FES 하의 EMG 신호의 구성을 도힌다. FIG. 2 is a diagram showing EMG raw data according to an embodiment of the present invention, illustrating the structure of an EMG signal under FES.
도 2를 참조하면, FES 하의 EMG raw 데이터(21)는 자극 아티팩트(22), M-wave(23), vEMG(24)의 선형 합으로 이루어진 값이다. 2, the EMG
본 발명의 실시예에 따르면, 도 2에 도시한 선형 합의 관계는 외부 요인에 의한 노이즈의 영향을 무시한 것으로, 이에 대한 영향은 후술하는 본 발명의 실시예에 따라 무시해도 무관한 것이다. According to the embodiment of the present invention, the linear sum relation shown in Fig. 2 ignores the influence of noise due to external factors, and the influence thereof can be ignored according to the embodiment of the present invention to be described later.
자발적인 의도에 따라 근육이 활성화되는 경우, 또는 인위적인 FES에 의해 근육이 활성화되는 경우 모두에 있어서, EMG 장비로 측정할 수 있는 미세 활성 전위가 발생하는데, 인체의 생리에 의해 다른 특성을 갖는다. Microactivation potentials, which can be measured with EMG equipment, occur when the muscle is activated by voluntary intent or when the muscle is activated by an artificial FES, which has different characteristics depending on the physiology of the human body.
자발적인 의도에 의해 근육이 활성화 될 때에는 근육의 효율성을 극대화하기 위해 근섬유는 임의의 순서로 각기 다른 동기로 수축하는 비동기 수축(asynchronous contraction)을 하게 된다. When the muscles are activated by voluntary intention, in order to maximize muscle efficiency, the muscle fibers undergo asynchronous contraction, which contracts at different motions in any order.
반면, FES에 의해 인위적으로 근육의 수축을 유발할 경우에는, 피부 표면을 통해 전기 자극을 함으로써 근섬유 전체를 동시에 수축하는 동기 수축(synchronous contraction)을 하게 된다. On the other hand, when artificial muscle contraction is caused by FES, electric stimulation is applied to the surface of the skin to cause synchronous contraction to simultaneously shrink the entire muscle fiber.
도 2를 참조하면, 자극 아티팩트(22)과 M-wave(23)는 동기 수축에 의한 결과이며, vEMG(24)은 비동기 수축에 의한 결과이다. Referring to FIG. 2, the
이러한 신호의 특성에 따라서, FES 하의 EMG 중 자극 아티팩트(22)과 M-wave(23)는 FES에 의해 활성화되는 근육의 위치에 관계없이 동일한 경향을 보인다. Depending on the nature of these signals, the
반면, 자발적인 의도에 의한 비동기 수축의 결과인 vEMG(24)는 근육의 위치에 따라 달라지는 경향을 보인다. On the other hand, vEMG (24), which is the result of asynchronous contraction due to voluntary intention, tends to vary depending on the position of the muscle.
특히 vEMG(24)는 이러한 특징에 의해, 가우시안 랜덤 신호(Gaussian random signal)로 가정되기에 충분하다.In particular, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 과정을 도시하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a process of detecting a spontaneous muscle activation signal according to an embodiment of the present invention.
FES가 인가되는 상황에서 vEMG를 검출하기 위해서는, 도 1에 도시된 바와 같이 FES가 인가되고 있는 근육의 범위 안에 EMG 전극1(210a, 210b)와 EMG 전극2(220a, 220b)와 같이 2 쌍의 EMG 전극이 부착되며, 이는 FES에 의한 근육의 생리를 충분히 활용하고자 하기 위함이다. In order to detect the vEMG in a situation where the FES is applied, as shown in FIG. 1, two pairs of the
EMG 전극1(210a, 210b)에서 실시간으로 획득된 EMG raw 데이터(31)와, EMG 전극2(220a, 220b)에서 실시간으로 획득된 EMG raw 데이터(32)를 도시한다. EMG
이 때, (i-1)번 째 자극 시 EMG 전극1의 EMG raw 데이터(31-1), (i)번 째 자극 시 EMG 전극1의 EMG raw 데이터(31-2), (i-1)번 째 자극 시 EMG 전극2의 EMG raw 데이터(32-1), (i)번 째 자극 시 EMG 전극2의 EMG raw 데이터(32-2)와 같이, 자극 주파수의 길이에 맞게 데이터를 버퍼에 저장한다. At this time, the EMG raw data 31-1 of the
이러한 버퍼의 길이는 특별한 제한 조건 없이 FES 주파수에 따라 결정된다. The length of these buffers is determined by the FES frequency without special restrictions.
도 3에 도시된 바와 같이, 각 EMG(EMG 1, EMG 2) 별로 현재 자극 차례의 EMG raw 데이터에서 이전 자극 차례의 EMG raw 데이터의 차이를 계산하면, 그 결과로서 EMG 전극 1에서 계산한 자극 차례 간 EMG raw 데이터 차이(33) 및 EMG 전극 2에서 계산한 자극 차례 간 EMG raw 데이터 차이(34)가 획득되며, 이러한 과정만으로도 동기 수축에 의한 영향, 즉 자극 아티팩트와 M-wave의 영향을 제거할 수 있다. As shown in FIG. 3, when the difference between the EMG raw data of the previous stimulation order in the EMG raw data of the current stimulation order for each EMG (
반면, 해당 과정에서 vEMG는 가우시안 랜덤 신호 간의 차이를 계산하였기 때문에 그 경향은 일정하게 유지되므로, 정적인 FES가 인가되었을 때, 전술한 바와 같이 자극 아티팩트와 M-wave가 상당 부분 제거되어 자발 근활성 신호를 검출하는 것이 가능하다. On the other hand, since the vEMG in the process calculates the difference between the Gaussian random signals, the tendency is kept constant. Therefore, when the static FES is applied, the excitation artifact and the M-wave are largely removed as described above, It is possible to detect a signal.
하지만 FES가 동적으로 변할 시, 현재 자극 차례와 이전 자극 차례의 자극 아티팩트와 M-wave가 변화하게 되어, 자발 근활성 신호를 왜곡하게 되므로, 본 발명의 실시예에 따르면 두 쌍의 EMG에서 동일한 과정을 거친 뒤 계산된 값의 차이를 계산함으로써, 자발 근활성 신호(35)를 검출하고, 동적인 FES에 의한 영향을 완벽히 제거하는 것이 가능하다. However, when the FES changes dynamically, the stimulation artifact and the M-wave of the current stimulation order and the previous stimulation order are changed to distort the spontaneous activity signal. Therefore, according to the embodiment of the present invention, It is possible to detect the spontaneous
FES에 의해 형성된 자극 아티팩트와 M-wave는 동일한 FES에 따라 동기 수축에 의한 결과이므로, 각 EMG에서도 동일한 경향의 변화폭을 가지며, 자발 근활성 신호는 전술한 바와 같이 가우시안 랜덤 신호이므로 차이를 계산하여도 경향성이 유지되기 때문이다.Since the stimulation artifacts formed by the FES and the M-wave are the result of synchronous contraction according to the same FES, they have the same tendency of change in each EMG, and since the spontaneous muscle activation signal is a Gaussian random signal as described above, This is because the tendency is maintained.
도 4는 종래 기술에 따른 콤필러 방식의 자발 근활성 신호 검출 실험 결과 및 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템의 검출 실험 결과를 도시한다. FIG. 4 shows the result of detection of the spontaneous muscle activation signal according to the conventional technique and the result of detection experiment of the spontaneous muscle activation signal detection system according to the embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 실험은 처음 5초간 근육에 힘을 주지 않고 FES만 인가하여 자발 근활성 신호가 0으로 유지되는지 관찰하고, 그 다음 5초간 근육에 힘을 주어 자발 근활성 신호를 측정해본 결과를 도시한다. Referring to FIG. 4, the experiment was performed by observing whether the spontaneous muscle activation signal was maintained at 0 by applying only the FES without applying the muscle force for the first 5 seconds, and then measuring the spontaneous muscle activation signal by applying the muscle force for 5 seconds / RTI >
도 4의 (a)는 각 EMG에서 측정된 raw 데이터 결과이고, 도 4의 (b)는 기존의 콤필터 방식을 적용한 결과와 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템을 적용한 실험 결과를 비교한 것이다. FIG. 4A is a raw data result measured in each EMG, FIG. 4B is a graph showing the results of experiments using a conventional comb filter method and a spontaneous muscle active signal detecting system according to an embodiment of the present invention .
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 동적으로 FES가 변화하여 자극 아티팩트가 변하는 구간에서, 기존의 콤필터 방식은 그 변화에 의해 자발 근활성 신호의 왜곡이 발생되는 반면, 본 발명의 실시예에 따르면 FES의 변화에 관계 없이 자발 근활성 신호 값이 0으로 유지되는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 4 (b), in the section where the FES changes dynamically and the stimulus artifact changes dynamically, distortion of the spontaneous muscle activation signal is generated by the change in the existing comb filter method, According to the example, it can be seen that the spontaneous activity signal value is kept at 0 regardless of the change of the FES.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 시스템을 나타내는 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating a spontaneous activity signal detection system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 기능적 전기 자극 하에서, EMG 전극으로부터 데이터를 수신하는 수신부(310)와, 데이터를 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 프로그램이 저장된 메모리(320) 및 프로그램을 실행시키는 프로세서(330)를 포함하되, 프로세서(330)는 기설정된 위치에 배치된 EMG 전극으로부터 수신된 데이터를 절단하고, 이전 자극 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하고, 그 결과를 이용하여 자발 근활성 신호를 검출한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus including a
도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, EMG 전극은 FES 전극에 의해 기능적 전기 자극이 인가되는 해당 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 적어도 두 쌍이 부착되고, 수신부(310)는 자극 아티팩트, M-wave, 자발 근활성 신호의 선형 합으로 이루어지는 EMG raw 데이터를 수신한다. As described above with reference to FIG. 1, at least two pairs of EMG electrodes are attached in a direction parallel to the direction of a corresponding muscle fiber to which a functional electrical stimulus is applied by the FES electrode. The receiving
본 발명의 실시예에 따른 프로세서(330)는 EMG raw 데이터를 자극 주파수의 길이에 맞게 절단하여 이를 버퍼에 저장하고, 이전 자극 차례의 EMG raw 데이터 및 현재 자극 차례의 EMG raw 데이터의 차이를 계산하여, 자극 아티팩트 및 M-wave의 영향을 제거시킨다. The
프로세서(330)는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 EMG 전극 에서 계산된 데이터의 차이값과, 제2 EMG 전극에서 계산된 데이터의 차이값을 차연산하여, 동적으로 변하는 기능적 전기 자극에 의한 영향을 제거하고 자발 근활성 신호를 검출한다. 1, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법을 나타내는 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of detecting a spontaneous activity signal according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법은 기설정된 위치에 부착된 EMG 전극으로부터 데이터를 수신하는 단계(S610)와, 데이터를 일정 단위로 절단하고 버퍼에 저장시키는 단계(S620)와, 일정 단위로 절단된 데이터에 대해, 이전 자극에서 획득된 데이터와 현재 자극에서 획득된 데이터를 차연산하는 단계(S630) 및 획득된 차연산 결과 값을 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 단계(S640)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for detecting a spontaneous activity signal according to the present invention includes the steps of receiving data from an EMG electrode attached at a predetermined position (S610), cutting the data into a predetermined unit and storing the data in a buffer (S620) (Step S630) of subtracting the data obtained from the previous stimulus and the data obtained from the current stimulus with respect to the cut data, and detecting the spontaneous muscle activation signal using the obtained difference calculation result value (S640) .
S610단계에서는, 기능적 전기 자극이 인가되는 해당 근육의 피부 표면에 부착되며, 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 부착되는 EMG 전극으로부터 데이터를 수신한다. In step S610, data is attached to the skin surface of the muscle to which a functional electrical stimulus is applied, and data is received from an EMG electrode attached in a direction parallel to the direction of the muscle fiber.
S610 단계는 자극 아티팩트, M-wave, 자발 근활성 신호의 선형 합으로 이루어지는 EMG raw 데이터를 수신한다. Step S610 receives EMG raw data consisting of a linear sum of stimulus artifacts, M-wave, and spontaneous muscle activation signals.
S620 단계는 자극 주파수를 고려하여 데이터를 일정 단위로 절단하고, S630 단계는 이전 차례 및 현재 차례의 자극에서 획득된 데이터를 차연산하여 동기 수축에 의한 결과를 제거한다. In step S620, the data is cut off in a predetermined unit in consideration of the stimulation frequency, and in step S630, data obtained from the stimuli of the previous turn and the current turn are subtracted to remove the result of the synchronous contraction.
S630 단계는 제1 EMG 및 제2 EMG전극으로부터 획득된 데이터에 대해, 이전 차례의 자극에서 획득된 데이터와 현재 차례의 자극에서 획득된 데이터의 차연산 결과 값을 각각 산출하고, S640 단계는 각각 산출된 차연산 결과값의 차이를 계산하여, 동적인 기능적 전기 자극에 의한 영향을 제거하고, 자발 근활성 신호를 검출한다. In step S630, a difference calculation result value between the data obtained from the previous stimulation and the data obtained from the current stimulation is calculated for the data obtained from the first EMG and the second EMG electrode, respectively, and step S640 calculates The difference of the result of the difference calculation is calculated to remove the influence of the dynamic functional electrical stimulation and the spontaneous activity signal is detected.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법은 컴퓨터 시스템에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 적어도 하나 이상의 프로세서와, 메모리와, 사용자 입력 장치와, 데이터 통신 버스와, 사용자 출력 장치와, 저장소를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스를 통해 데이터 통신을 한다.Meanwhile, the method of detecting the spontaneous activity signal according to the embodiment of the present invention may be implemented in a computer system or recorded on a recording medium. The computer system may include at least one or more processors, a memory, a user input device, a data communication bus, a user output device, and a storage. Each of the above-described components performs data communication via a data communication bus.
컴퓨터 시스템은 네트워크에 커플링된 네트워크 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리 및/또는 저장소에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다. The computer system may further comprise a network interface coupled to the network. A processor may be a central processing unit (CPU), or a semiconductor device that processes instructions stored in memory and / or storage.
메모리 및 저장소는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다.Memory and storage may include various forms of volatile or non-volatile storage media. For example, the memory may include ROM and RAM.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 발명에 따른 검출 방법을 수행할 수 있다.Therefore, the method of detecting the spontaneous activity signal according to the embodiment of the present invention can be implemented in a computer-executable method. When the method of detecting a spontaneous activity signal according to an embodiment of the present invention is performed in a computer device, computer-readable instructions can perform the detection method according to the present invention.
한편, 상술한 본 발명에 따른 자발 근활성 신호 검출 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the above-described method of detecting the spontaneous muscle activation signal according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording media storing data that can be decoded by a computer system. For example, there may be a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device and the like. The computer-readable recording medium may also be distributed and executed in a computer system connected to a computer network and stored and executed as a code that can be read in a distributed manner.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
B: 신체
M: 근육
100a, 100b: FES 전극
210a, 210b: 제1 EMG 전극
220a, 220b: 제2 EMG 전극
230a, 230b: EMG 기준 전극
310: 수신부
320: 메모리
330: 프로세서 B: Body M: Muscle
100a, 100b:
220a, 220b:
310: Receiver 320: Memory
330: Processor
Claims (16)
상기 데이터를 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 기설정된 위치에 배치된 상기 EMG 전극으로부터 수신된 데이터를 절단하고, 이전 자극 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하고, 그 결과를 이용하여 상기 자발 근활성 신호를 검출하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
A receiving unit for receiving data from the EMG electrode under functional electrical stimulation;
A memory for storing a program for detecting a spontaneous muscle activation signal using the data; And
And a processor for executing the program,
The processor cuts off data received from the EMG electrode disposed at a predetermined position, calculates a difference between data of the previous stimulation order and data of the current stimulation order, and detects the spontaneous muscle activation signal using the result that
In spontaneous muscle activity signal detection system.
상기 EMG 전극은 FES 전극에 의해 기능적 전기 자극이 인가되는 해당 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 적어도 두 쌍이 부착되고, 상기 수신부는 자극 아티팩트, M-wave, 자발 근활성 신호의 선형 합으로 이루어지는 EMG raw 데이터를 수신하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
The method according to claim 1,
At least two pairs are attached to the EMG electrode in a direction parallel to the direction of the corresponding muscle fiber to which the functional electrical stimulus is applied by the FES electrode. The receiving unit includes an EMG raw material having a linear sum of stimulation artifacts, M-wave, Receiving data
In spontaneous muscle activity signal detection system.
상기 프로세서는 상기 EMG raw 데이터를 자극 주파수의 길이에 맞게 절단하여 이를 버퍼에 저장하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
3. The method of claim 2,
The processor cuts the EMG raw data according to the length of the stimulus frequency and stores it in a buffer
In spontaneous muscle activity signal detection system.
상기 프로세서는 이전 자극 차례의 EMG raw 데이터 및 현재 자극 차례의 EMG raw 데이터의 차이를 계산하여, 상기 자극 아티팩트 및 M-wave의 영향을 제거시키고, 제1 EMG 전극에서 계산된 데이터의 차이값과, 제2 EMG 전극에서 계산된 데이터의 차이값을 차연산하여, 동적으로 변하는 상기 기능적 전기 자극에 의한 영향을 제거하고 상기 자발 근활성 신호를 검출하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
3. The method of claim 2,
The processor calculates the difference between the EMG raw data of the previous stimulation order and the EMG raw data of the current stimulation order to eliminate the effect of the stimulation artifact and the M-wave, and calculates the difference value of the data calculated at the first EMG electrode, Calculating a difference value of data calculated at the second EMG electrode by subtracting the influence of the dynamically changing functional electrical stimulation and detecting the spontaneous muscle activation signal
In spontaneous muscle activity signal detection system.
(b) 상기 데이터를 일정 단위로 절단하고 버퍼에 저장시키는 단계;
(c) 상기 일정 단위로 절단된 데이터에 대해, 이전 자극에서 획득된 데이터와 현재 자극에서 획득된 데이터를 차연산하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 획득된 차연산 결과 값을 이용하여 자발 근활성 신호를 검출하는 단계
를 포함하는 자발 근활성 신호 검출 방법.
(a) receiving data from an EMG electrode attached at a predetermined location;
(b) cutting the data into a predetermined unit and storing the data in a buffer;
(c) performing a difference operation on the data obtained in the previous stimulus and the data obtained in the current stimulus, with respect to the data cut in the predetermined unit; And
(d) detecting a spontaneous muscle activation signal using the result of the difference operation obtained in the step (c)
And detecting the spontaneous activity signal.
상기 (a) 단계는 기능적 전기 자극이 인가되는 해당 근육의 피부 표면에 부착되며, 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 부착되는 상기 EMG 전극으로부터 데이터를 수신하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step (a) comprises: receiving data from the EMG electrode attached to the skin surface of the muscle to which the functional electrical stimulus is applied and attached in a direction parallel to the direction of the muscle fiber
A method for detecting a spontaneous muscle active signal.
상기 (a) 단계는 자극 아티팩트, M-wave, 자발 근활성 신호의 선형 합으로 이루어지는 EMG raw 데이터를 수신하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 방법.
6. The method of claim 5,
The step (a) may include receiving EMG raw data consisting of a linear sum of stimulus artifacts, M-waves, and spontaneous muscle activation signals
A method for detecting a spontaneous muscle active signal.
상기 (b) 단계는 자극 주파수를 고려하여 상기 데이터를 일정 단위로 절단하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 방법.
6. The method of claim 5,
The step (b) includes cutting the data in a predetermined unit in consideration of the stimulation frequency
A method for detecting a spontaneous muscle active signal.
상기 (c) 단계는 이전 및 현재 자극에서 획득된 데이터를 차연산하여 동기 수축에 의한 결과를 제거하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 방법.
6. The method of claim 5,
The step (c) may include subtracting data obtained from previous and current stimuli to eliminate the result of synchronous shrinkage
A method for detecting a spontaneous muscle active signal.
상기 (c) 단계는 제1 EMG 및 제2 EMG전극으로부터 획득된 데이터에 대해, 이전 자극에서 획득된 데이터와 현재 자극에서 획득된 데이터의 차연산 결과 값을 각각 산출하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 방법.
6. The method of claim 5,
The step (c) may further include calculating a difference operation result value between the data obtained from the previous stimulus and the data obtained from the current stimulus, with respect to the data obtained from the first EMG and the second EMG electrode
A method for detecting a spontaneous muscle active signal.
상기 (d) 단계는 상기 각각 산출된 차연산 결과값의 차이를 계산하여, 동적인 기능적 전기 자극에 의한 영향을 제거하고, 상기 자발 근활성 신호를 검출하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 방법.
11. The method of claim 10,
The step (d) may include calculating the difference of the calculated difference operation results to remove the influence of dynamic functional electrical stimulation, and detecting the spontaneous muscle activation signal
A method for detecting a spontaneous muscle active signal.
상기 기능적 전기 자극이 인가되는 특정 근육의 피부 표면에 부착되는 EMG 전극; 및
상기 EMG 전극의 부착 위치에서 수신된 데이터를 절단하고, 이전 차례의 데이터 및 현재 자극 차례의 데이터 간의 차이를 계산하여, 자발 근활성 신호를 검출하는 검출부
를 포함하는 자발 근활성 신호 검출 시스템.
A FES electrode for applying a functional electrical stimulus;
An EMG electrode attached to a skin surface of a specific muscle to which the functional electrical stimulus is applied; And
A detector for detecting the spontaneous muscle activation signal by cutting off the data received at the attachment position of the EMG electrode and calculating the difference between the data of the previous data and the data of the current stimulation order,
Wherein the spontaneous muscle activation signal detection system comprises:
상기 FES 전극과 EMG 전극은 근섬유의 방향과 평행한 방향으로 부착되는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
13. The method of claim 12,
The FES electrode and the EMG electrode are attached in a direction parallel to the direction of the muscle fiber
In spontaneous muscle activity signal detection system.
상기 FES 전극은 동적인 기능적 전기 자극을 인가하는 한 쌍의 전극이고, 상기 EMG 전극은 상기 동적인 기능적 전기 자극 하에서 근육의 활성 신호를 측정하는 적어도 두 쌍의 전극인 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein the FES electrode is a pair of electrodes for applying dynamic functional electrical stimulation and the EMG electrode is at least two pairs of electrodes for measuring muscle activity signals under the dynamic functional electrical stimulation
In spontaneous muscle activity signal detection system.
상기 검출부는 자극 아티팩트, M-wave, 자발 근활성 신호의 합으로 이루어지는 EMG 데이터를 자극 주파수의 길이를 고려하여 절단하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템.
15. The method of claim 14,
The detection unit may be configured to cut EMG data consisting of the sum of the stimulus artifact, M-wave, and spontaneous muscle activation signal in consideration of the length of the stimulation frequency
In spontaneous muscle activity signal detection system.
상기 검출부는 이전 자극 차례의 EMG raw 데이터 및 현재 자극 차례의 EMG raw 데이터의 차이를 계산하여, 상기 자극 아티팩트 및 M-wave의 영향을 제거시키고, 제1 EMG 전극에서 계산된 데이터의 차이값과, 제2 EMG 전극에서 계산된 데이터의 차이값을 차연산하여, 동적으로 변하는 상기 기능적 전기 자극에 의한 영향을 제거하고 상기 자발 근활성 신호를 검출하는 것
인 자발 근활성 신호 검출 시스템. 16. The method of claim 15,
The detection unit calculates the difference between the EMG raw data of the previous stimulation order and the EMG raw data of the current stimulation order to eliminate the influence of the stimulation artifact and the M-wave. The difference between the difference value of the data calculated at the first EMG electrode, Calculating a difference value of data calculated at the second EMG electrode by subtracting the influence of the dynamically changing functional electrical stimulation and detecting the spontaneous muscle activation signal
In spontaneous muscle activity signal detection system.
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