KR20220170499A

KR20220170499A - 근골격계 질환 예방을 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 근전도의 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20220170499A
Application number: KR1020210081414A
Authority: KR
Inventors: 정원영; 이소정; 임대영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-12-30
Also published as: KR102624534B1

Abstract

근골격계 질환의 예방, 지연, 또는 경감을 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 근전도의 모니터링 시스템, 그리고 이를 위한 방법이 제공된다. 상기 웨어러블 장치는 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 갖는 벨트 본체; 상기 벨트 본체의 일면 상에 배치되는 근전도 측정 장치; 및 상기 벨트 본체의 타면 상에 배치되고, 상기 전극홀에 적어도 부분적으로 삽입되는 전극을 포함한다.

Description

근골격계 질환 예방을 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 근전도의 모니터링 시스템{WEARABLE DEVICE FOR PREVENT OF MUSCULOSKELETAL DISORDER AND MONITORING SYSTEM OF ELECTROMYOGRAPHY USING THE SAME}

본 발명은 웨어러블 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 근골격계 질환의 예방, 지연, 또는 경감을 위한 웨어러블 장치 및 이를 이용한 근전도의 모니터링 시스템, 그리고 이를 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 근골격계 질환 내지는 근골격계 장애(musculoskeletal system disorder)는 신체의 신경, 근육, 인대, 뼈 및 그 주변 신체 조직 등에 손상이 발생하여 통증이 나타나는 질환을 총칭한다.

근골격계 질환은 주로 부적절한 자세나 생활 습관, 신체에 무리가 되는 반복적인 동작과 같은 만성적 요인 또는 무거운 물건을 드는 등 갑작스러운 자극과 같은 일시적 요인에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 특히 특정 동작을 반복하는 작업환경에서 빈번하게 발생될 뿐 아니라 앉아서 일하는 시간이 많고 PC와 스마트폰 등의 사용 시간이 긴 현대인들의 대부분은 근골격계 질환의 위험에 노출되어 있으며, 인구의 약 30% 가량은 만성적인 근골격계 질환을 앓는다는 보고도 있다.

근골격계 질환의 가장 흔한 증상은 관절의 움직임에 따른 통증이다. 그러나 이를 방치할 경우 자세의 이상, 뼈의 변형(deformity), 관절의 가동 범위 제한 등의 장애가 발생할 수도 있고, 대표적으로 경추간판장애, 요추간판장애 등의 영구적 손상이 야기될 수도 있다.

근골격계 질환을 유발하는 주요 원인은 반복적인 동작 또는 중량물 취급 등의 작업환경 또는 부적절한 자세를 취하는 평소의 생활 습관 등을 들 수 있다. 그러나 근골격계 질환으로 인한 통증이 발생하고 나서야 비로소 이를 인지하는 경우가 대부분이다. 따라서 실제 각 개인의 근육의 전기신호를 기반으로 근육의 누적 피로도를 측정하고 이에 대해 가이드라인을 제시하는 등의 근골격계 질환을 예방하기 위한 방법이 부재한 것이 현실이다.

근골격계 질환을 치료하는 방법에 있어서도, 심한 경우 통증을 완화하고 조직 재생을 돕기 위해 비스테로이드성 진통소염제, 스테로이드제, 근이완제나 신경안정제 등의 약물 치료를 수반하기도 하나, 대부분의 경우 스트레칭 등의 간단한 운동, 관절을 압박할 수 있는 보호대 착용, 적절한 휴식, 올바른 자세의 습관화 외에는 치료법 또한 마땅치 않다.

한편, 조립 또는 생산라인에 종사하는 작업자들의 경우 목, 어깨, 허리, 손목 부위의 근골격계 질환이 높은 빈도로 발생되고 있다. 산업체에서는 이러한 근골격계 질환 발생을 예방하기 위해 초기 치료, 통증 완화 진료, 재활 프로그램, 캠페인 등을 운영하고 있으나, 작업 시에 실제로 근골격계 질환을 예방할 수 있는 의학적으로 관리 지원이 가능한 시스템은 미비하다. 예를 들어, 작업 시 중량물을 반복적으로 몇 회 이상 취급할 경우 또는 특정 동작을 몇 분 이상 지속할 경우 등에 대한 가이드라인이 없어 근골격계 질환이 발생할 수 있는 지에 대해 확인할 수 없는 문제가 있다. 또한 동일한 수준으로 반복적인 중량물 취급 또는 특정 동작의 반복 등의 수행한다고 하더라도 개인의 MVC(Maximun voluntary isometric contraction)에 따라 근피로도의 기준이 상이할 수 있다. 특히, 반복적인 중량물 취급, 조립 작업 등의 작업환경에서 근활성도 또는 근피로도를 모니터링하고, 개인의 근피로도 가이드라인에 따라 위험을 경고할 수 있는 근골격계 질환 예방 제품 또는 시스템이 더욱 필요할 수 있다.

또한, 최근 COVID-19 등 감염성 질환의 장기화에 따라 헬스장을 벗어나 홈트레이닝을 하고자 하는 수요가 증대되고 있다. 스스로 운동의 자세나 방법을 따라할 수 있도록 가이드하는 어플리케이션이나 동영상 매체 또한 손쉽게 찾아볼 수 있으나, 비숙련자의 경우 실제로 효과적인 운동이 이루어지고 있는지에 대해 확인할 수 없는 문제가 있다. 예를 들어, 육안으로 보기에 유사한 자세를 모사한다 하더라도 단련하고자 하는 근육에 힘이 분배되었는지, 근육에 정확히 자극이 가해지고 있는지 등을 확인하기 어렵다. 특히 복합 관절 운동과 달리 목표한 특정 근육만을 단련하는 고립 운동의 경우 근자극에 대한 모니터링이 더욱 필요할 수 있다.

뿐만 아니라 잘못된 자세로 중량 운동을 장기간 지속하는 경우 근골격계 질환이 유발되거나 가속화될 수 있으며, 특히 좌우측의 근육을 모두 이용하는 운동의 경우 양측 근육에 힘이 적절하게 분배되지 않으면 큰 부상으로 이어지기도 한다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 근골격계 질환으로 인한 통증이 발생하기 전에 사용자 스스로 근골격계 질환을 예방하거나 장애의 발생을 지연시킬 수 있는 웨어러블 장치를 제공하는 것이다.

또, 근골격계 질환을 인지하고 나서도 통증이나 장애의 진행을 경감/개선시키고, 및/또는 근골격계 질환의 치료에 도움이 될 수 있는 웨어러블 장치를 제공하는 것이다.

또는 근골격계 질환의 예방, 지연을 위해 작업환경에서 또는 운동 시 해당 자세의 반복으로 근활성도 등을 모니터링하여 사용자 신체의 근피로도가 얼마나 누적되었는지를 상시 예측하고 위험수준에서 경고할 수 있는 웨어러블 장치를 제공하는 것이다.

또는 근골격계 질환의 예방, 지연, 또는 통증 경감의 목적 외에도, 운동 수행시 적절한 자세를 취하는지, 해당 자세에 적합한 근육이 충분히 활성화되었는지 등을 모니터링하여 사용자 신체의 근전도를 상시 측정할 수 있는 웨어러블 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 웨어러블 장치에 사용될 수 있는 허리 보호대 또는 벨트를 제공하는 것이다.

또, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 웨어러블 장치를 이용한 근전도의 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 웨어러블 장치를 이용한 근전도의 모니터링 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 웨어러블 장치를 이용한 알람의 제공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치는 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 갖는 벨트 본체; 상기 벨트 본체의 일면 상에 배치되는 근전도 측정 장치; 및 상기 벨트 본체의 타면 상에 배치되고, 상기 전극홀에 적어도 부분적으로 삽입되는 전극을 포함한다.

상기 웨어러블 장치는 허리에 착용하도록 상기 제1 방향으로 연장된 띠 형상이고, 상기 근전도 측정 장치는 상기 제1 방향으로 이격되어 복수개일 수 있다.

착용자의 신체 조건에 따라 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 이용해 적절한 위치에 상기 전극을 체결하도록 구성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 벨트 본체의 일면 상에 배치되고, 상기 복수의 전극홀의 적어도 일부를 커버하도록 배치되는 신축성 밴드를 더 포함할 수 있다.

상기 근전도 측정 장치는 상기 밴드와 상기 벨트 본체 사이에 배치되고, 상기 근전도 측정 장치는 상기 제1 방향으로 이격되어 복수개일 수 있다.

또, 상기 벨트 본체는 상기 제1 방향으로 연장된 띠 형상이고, 복수의 전극홀들의 상기 제1 방향으로의 최소 이격 거리는 상기 제2 방향으로의 최소 이격 거리 보다 작고, 어느 전극홀의 크기는 2mm 이상 5mm 이하일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 상기 벨트 본체는 상기 전극홀 내에 삽입된 링으로서, 상기 전극홀의 내측벽 및 상기 벨트 본체의 일면과 타면을 적어도 부분적으로 커버하는 링을 더 포함할 수 있다.

이 때 상기 링은 상기 벨트 본체 보다 강성이 높은 비전도성 재질로 이루어질 수 있다.

상기 벨트 본체는 내장된 위치 식별 유닛을 더 포함하되, 상기 위치 식별 유닛은 상기 복수의 전극홀들을 서로 구별 또는 식별할 수 있는 비콘, RFID 또는 NFC 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 벨트 본체는 상기 타면 측에 위치한 제1 층 및 상기 일면 측에 위치한 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층은 제1 층 보다 신축성이 큰 재질로 이루어질 수 있다.

상기 벨트 본체는 서로 상이한 소재로 이루어진 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 벨트가 신축되지 않은 상태에서, 상기 제1 층의 전극홀의 크기는 상기 제2 층의 전극홀의 크기와 상이할 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 허리 보호대는 제1 방향으로 연장된 형상의 벨트로서, 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 가지고, 어느 인접한 전극홀 간의 상기 제2 방향으로의 최소 이격 거리는 3.5cm 내지 5.0cm 범위에 있다.

어느 두개의 전극홀 간의 상기 제1 방향으로의 최대 이격 거리는 15cm 이상일 수 있다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 모니터링 시스템은 전술한 웨어러블 장치; 및 사용자 단말을 포함하는 근전도 모니터링 시스템으로서, 상기 사용자 단말은, 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 위치에 관한 정보를 획득하고, 상기 제1 근전도 측정 장치를 기준으로, 제2 근전도 측정 장치의 위치가 올바르지 않을 경우 위치 불량을 의미하는 제1 알람을 생성하고, 상기 제1 근전도 측정 장치를 기준으로, 제2 근전도 측정 장치의 위치가 올바를 경우 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 근전도 측정 신호에 관한 정보를 획득하도록 구성된다.

사용자 단말은 상기 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 배열된 방향에 관한 변위 정보를 더 획득할 수 있다.

이 때 상기 제1 근전도 측정 장치 또는 제2 근전도 측정 장치가 제1 배열 상태일 경우 배열 방향 불량을 의미하는 제2 알람을 생성하고, 그렇지 않을 경우 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 근전도 측정 신호에 관한 정보를 획득하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호의 차이가 소정의 제3 기준 이상일 경우 제3 알람을 생성하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호가 모두 소정의 제4 기준 미만일 경우 제4 알람을 생성하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호의 크기 및 유지 시간에 기초하여 근피로도를 예측하도록 구성될 수 있다.

또, 예측된 근피로도 및 소정의 제5 기준에 기초하여 저위험, 중간위험, 및 고위험으로 분류되는 제5 알람을 생성하도록 구성될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 벨트 본체의 전극홀에 삽입된 복수의 전극을 이용해 사용자의 근전도를 상시 측정할 수 있다. 또, 전극홀은 벨트의 내측면에 배치되는 반면, 근전도 측정 장치는 벨트의 외측면에 배치되어 우수한 착용감과 활동성을 제공할 수 있다.

또, 전극홀을 제1 방향 및 제2 방향을 따라 복수개 배열함으로써 사용자들의 키, 팔 길이 또는 다리 길이, 허리 둘레 등과 같은 신체적 특성 차이에도 불구하고 적합한 위치에 근전도 측정 장치 및 측정 전극을 고정할 수 있다.

뿐만 아니라, 벨트 본체의 외측면에 근전도 측정 장치를 고정할 수 있는 밴드를 배치하여 사용자가 격렬한 운동 등을 수행하는 경우에도 근전도 측정 장치 및 측정 전극을 견고하게 고정하고 사용자 피부에 밀착시킨 상태를 유지할 수 있고, 측정 신뢰도를 높일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 착용한 상태를 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 웨어러블 장치의 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 웨어러블 장치의 일면을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2의 웨어러블 장치의 타면을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 3의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 도 3의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 장치의 확대 사시도이다.
도 8은 도 7의 웨어러블 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 모니터링 시스템의 모식도이다.
도 11은 도 10의 근전도 모니터링 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12 내지 도 14는 본 실시예에 따른 근전도 모니터링 시스템에 있어서 사용자 단말의 인터페이스를 나타낸 도면들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.

또, 제1 방향(X)은 평면 내 임의의 일 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 상기 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하거나 수직한 다른 방향을 의미한다. 제3 방향(Z)은 상기 평면과 교차하는 또 다른 방향을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치를 착용한 상태를 나타낸 모식도이다. 도 2는 도 1의 웨어러블 장치의 분해사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)는 벨트(100)(또는 벨트 본체, 또는 본체, 또는 허리 보호대), 하나 이상의 근전도 측정 장치(200), 복수의 측정 전극(300) 및 밴드(400)를 포함할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)를 허리에 둘러서 사용하고, 근전도 측정 장치(200)가 사용자의 등 측에 위치하는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 '벨트'는 대략 띠 형상을 가지고 신체에 감거나 부착하거나, 또는 착용하는 형상의 구조물을 총칭하며, 허리에 착용하는 것으로 제한해석되지 않는다. 예를 들어 벨트는 엉덩이, 등허리, 등, 목 등에 착용할 수도 있다. 웨어러블 장치(11)는 착용형 장치, 벨트형 장치, 테이핑 장치, 보호대 장치 등의 용어와 혼용될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6을 더 참조하여 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도 3은 도 2의 웨어러블 장치의 일면을 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 2의 웨어러블 장치의 타면을 나타낸 평면도이다. 도 5는 도 3의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다. 도 6은 도 3의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.

도 3 내지 도 6을 더 참조하면, 벨트(100)는 복수의 전극홀(100h)을 가질 수 있다. 전극홀(100h)은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면 시점에서 대략 원 형상일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 전극홀(100h)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 대략 매트릭스 배열될 수 있다. 전극홀(100h)은 벨트(100)를 제3 방향(Z)으로 관통하는 형상일 수 있다. 이하에서, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)은 전극홀(100h)의 배열 방향을 의미할 수 있다. 또, 제3 방향(Z)은 벨트(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다.

벨트(100)는 사용자 신체를 감싸는 대략 띠 형상을 가질 수 있다. 예컨대 벨트(100)는 대략 제1 방향(X)으로 연장된 형상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 벨트(100)의 일면(100a) 및 타면(100b)은 각각 서로 간의 결합을 위한 결합부들(191, 192)을 가질 수 있다. 결합부들(191, 192)은 각각 암-벨크로와 수-벨크로로 구성될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 벨트(100)의 결합부들(191, 192)은 후크 등으로 구성될 수도 있다.

벨트(100)는 연장 방향으로 우수한 신축성을 가짐과 동시에 유연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 벨트(100)가 우수한 신축성을 가짐에 따라 사용자들의 허리 둘레 내지는 배 둘레 등 신체적 특성 차이에도 불구하고 온전하게 착용할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 벨트(100)는 그 내부에 내장된 철심 또는 와이어 등을 더 포함할 수 있다. 벨트(100)가 와이어를 포함하여 제1 방향(X)으로의 신축성, 제1 방향(X)과 제3 방향(Z)이 속하는 평면 방향으로의 가요성을 가지되, 제2 방향(Y)과 제3 방향(Z)이 속하는 평면 방향으로는 상대적으로 작은 가요성을 부여할 수 있다. 이에 따라 벨트(100)에 의해 사용자의 허리를 지지해주는 복대와 같이 기능할 수도 있다. 즉, 후술할 바와 같이 벨트(100)는 근전도 측정 장치(200) 및 전극(300)들과 결합되어 사용되나, 근전도 측정 장치(200) 등이 결합되지 않는 경우 그 자체로 허리 보호대로서 사용될 수도 있다.

근전도 측정 장치(200)는 벨트(100)의 일면(100a)(또는 상면, 또는 외측면) 상에 배치될 수 있다. 근전도 측정 장치(200)는 복수개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 벨트(100)의 연장 방향, 예컨대 대략 제1 방향(X)으로 이격되어 복수개일 수 있다. 도 2 등은 근전도 측정 장치(200)가 제1 근전도 측정 장치(210) 및 제2 근전도 측정 장치(220)를 포함하는 경우를 예시한다.

근전도 측정 장치(200)는 적어도 2개의 전극홀(100h)을 커버하는 크기를 가질 수 있다. 근전도 측정 장치(200)는 제1 부분(200a) 및 제2 부분(200b)을 포함하고, 제1 부분(200a) 및 제2 부분(200b)의 배열을 따라 연장된 형상일 수 있다. 제1 부분(200a)과 제2 부분(200b)은 각각 어느 하나의 전극(300)과 결합될 수 있다.

근전도 측정 장치(200)는 후술할 전극(300)을 이용해 사용자 신체의 생체 정보, 예컨대 근전도(electromyography, EMG)를 측정하고, 및/또는 측정된 정보를 처리하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 근전도 측정 장치(200)는 하우징에 내장된 프로세서, 메모리, 배터리, 및/또는 사용자 단말이나 서버와의 무선 통신을 위한 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 근전도 측정 장치(200)는 변위 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 변위 센서는 하우징 내에 내장된 상태일 수 있다. 변위 센서는 제1 부분(200a)과 제2 부분(200b)의 배열 및 배치 상태를 감지할 수 있다. 예컨대, 근전도 측정 장치(200)의 제1 부분(200a)과 제2 부분(200b)이 서로 제1 방향(X)으로 배열된 상태인지, 즉 누워있는 상태인지, 또는 제2 방향(Y)으로 배열된 상태인지, 즉 세워져 있는 상태인지 등을 감지할 수 있다. 변위 센서는 자이로스코프(gyroscope) 등을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 근전도 측정 장치(200)의 변위 센서가 제공하는 기능에 대해서는 후술한다.

전극(300)은 벨트(100)의 타면(100b)(또는 하면, 또는 내측면) 상에 배치될 수 있다. 즉, 전극(300)은 벨트(100)를 사이에 두고 근전도 측정 장치(200)와 이격될 수 있다. 전극(300)은 전극홀(100h)을 통해 근전도 측정 장치(200)와 결합하도록 구성될 수 있다.

어느 하나의 근전도 측정 장치(200)는 복수의 전극(300)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 전극은 근전도 측정 장치(200)의 제1 부분(200a)과 결합되고, 다른 전극은 근전도 측정 장치(200)의 제2 부분(200b)과 결합될 수 있다. 하나의 근전도 측정 장치(200)와 결합되어 전기적으로 연결된 복수의 전극(300)들은 사용자 피부와 맞닿고, 복수의 전극(300)들은 함께 사용자 신체 어느 부위에서의 근전도를 측정할 수 있다.

전극(300)은 금속 재질, 또는 도전성 실리콘 등 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 또, 전극 플레이트(300a)의 제3 방향(Z)으로의 두께는 약 5mm 이하, 또는 약 4mm 이하, 또는 약 3mm 이하일 수 있다. 어느 하나의 전극(300)은 오직 하나의 전극홀(100h)과 중첩하거나, 또는 복수의 전극홀(100h)들과 중첩하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 평면상 어느 하나의 전극(300)은 제1 방향(X)으로 배열된 전극홀(100h)들 중 하나 이상의 전극홀과 부분적으로 중첩할 수 있다. 다른 예를 들어, 평면상 어느 하나의 전극(300)은 제2 방향(Y)으로 배열된 전극홀(100h)들 중 오직 하나의 전극홀(100h)과 중첩할 수 있다.

전극(300)은 패드 형태를 갖는 전극 플레이트(300a) 및 전극 플레이트(300a)로부터 근전도 측정 장치(200) 방향으로 돌출된 전극 돌기(300b)를 포함할 수 있다. 전극 플레이트(300a)는 확장된 형상을 가지고 사용자 피부와 밀착하며 생리 전기적 신호를 획득할 수 있다. 전극 돌기(300b)는 근전도 측정 장치(200)에 마련된 홈(groove)(미도시) 등에 삽입되어 끼움 결합될 수 있다. 즉, 전극 돌기(300b)는 벨트(100)의 전극홀(100h)을 적어도 부분적으로 관통할 수 있다.

전극홀(100h)은 평면상 대략 원형일 수 있다. 이 때 전극홀(100h)의 크기, 예컨대 최대폭, 즉 직경은 약 2mm 이상 5mm 이하, 또는 약 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다. 전극홀(100h)이 너무 작으면 전극 돌기(300b)가 삽입되기 어려울 수 있다. 반면 전극홀(100h)이 너무 크면 전극 돌기(300b)가 온전히 고정되지 않고, 측정된 근전도 값의 신뢰도가 저하될 수 있다.

전극홀(100h)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 복수개 배열될 수 있다. 도 2 등은 전극홀(100h)이 제1 방향(X)으로 6개, 제2 방향(Y)으로 6개 배열된 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 전극홀(100h)은 벨트(100)의 제1 방향(X) 중심을 기준으로 좌우 대칭으로 배열될 수 있다. 도 2 등은 좌측 3열의 전극홀(100h)들과 우측 3열의 전극홀(100h)들이 소정 거리 만큼 이격되어 형성된 경우를 예시하나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

전극홀(100h)의 제1 방향(X)으로의 이격 거리와 제2 방향(Y)으로의 이격 거리는 상이할 수 있다. 예컨대, 벨트(100)가 제1 방향(X)으로 연장된 띠 형상인 경우, 인접한 전극홀(100h)들 간의 제1 방향(X)으로의 최소 이격 거리(D1)는 제2 방향(Y)으로의 최소 이격 거리(D2) 보다 작을 수 있다.

근전도 측정 장치(200)는 제1 부분(200a)과 제2 부분(200b)이 제2 방향(Y)으로 배열되도록, 즉 세워진 상태를 갖도록 사용될 수 있다. 이 상태에서 근전도 측정 장치(200)는 사용자의 신체적 특성에 적합하도록 제1 방향(X)으로의 위치 및 제2 방향(Y)으로의 위치가 조절될 수 있다.

이 경우 전극홀(100h) 간의 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(D2)는 근전도 측정 신뢰성에 영향을 미치는 중요한 요소일 수 있다. 만일 전극홀(100h) 간의 제2 방향(Y)의 이격 거리(D2)가 너무 작을 경우 어느 하나의 근전도 측정 장치(200)에 결합되는 두개의 전극(300) 간의 간섭이 발생할 수 있다. 또는 전극 플레이트(300a)의 평면상 크기를 작게 구성해야 하고 이에 따라 충분한 생체 전기 신호를 획득하기 어려울 수 있다. 반면 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(D2)가 너무 클 경우 원하는 지점에서의 정확한 근전도를 측정하지 못할 수 있다. 이러한 측면에서, 인접한 전극홀(100h) 간의 제2 방향(Y)으로의 최소 이격 거리(D2)는 약 3.5cm 내지 5.0cm, 또는 약 3.5cm 내지 4.5cm, 또는 약 3.7cm 내지 4.2cm일 수 있다.

반면 전극홀(100h) 간의 제1 방향(X)으로의 이격 거리(D1)는 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(D2)에 비해 상대적으로 자유롭게 설계될 수 있으나, 만일 전극홀(100h) 간의 제1 방향(X)의 이격 거리(D1)가 너무 클 경우, 예컨대 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(D2) 보다 클 경우, 근전도 측정 장치(200)의 제1 방향(X)으로의 정밀한 위치 조정을 달성할 수 없다.

또, 벨트(100)가 제1 방향(X)으로 배열된 복수의 전극홀(100h)들을 갖는 경우, 어느 두개의 전극홀(100h) 간의 최대 이격 거리(Dm)는 약 15cm 이상, 또는 약 16cm 이상, 또는 약 17cm 이상일 수 있다. 예를 들어, 최대 이격 거리(Dm)는 제1 방향(X)의 일측 마지막 전극홀과 타측 마지막 전극홀 간의 이격 거리로 정의될 수 있다. 두개의 전극홀(100h) 간의 제1 방향(X)으로의 최대 이격 거리(Dm)를 상기 범위와 같이 충분히 형성하여 요추 부근의 근전도 측정 등의 목적을 달성할 수 있다. 최대 이격 거리(Dm)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 약 50cm 이하일 수 있다.

본 명세서에서, 전극홀(100h) 간의 이격 거리는 전극홀(100h)의 평면상 중심, 예컨대 원주 중심을 양단으로 하는 거리를 의미한다.

본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)는 사용자의 관절, 예컨대 허리나 복부를 감싸는 벨트(100)를 포함하여 허리 질환을 앓는 사용자의 요추 보호를 위한 보호대 기능을 제공할 수 있다. 동시에 전극(300) 및 근전도 측정 장치(200)를 이용해 사용자 신체 특정 부위의 근전도도를 상시 측정할 수 있다.

따라서 근골격계 질환, 예컨대 요추 질환을 앓고 있거나 통증 등의 증상을 인지하고 있는 사용자는 벨트(100)를 이용한 요추 보호와 동시에 근전도 측정 장치(200)를 이용해 좌측의 근육과 우측의 근육의 근전도 상태를 모니터링할 수 있고, 적절치 못한 자세 또는 생활 습관을 교정할 수 있다. 또한 개인의 MVC에 따라 근피로도 가이드라인을 구축하고 위험수준에 따라 경고할 수 있다. 따라서 근골격계 질환의 진행을 지연시키거나, 통장을 완화, 경감 내지는 개선할 수 있고, 근골격계 질환의 치료 과정에서 사용될 수도 있다.

예컨대, 사용자가 평소 좌측 또는 우측으로 기울어지거나 삐뚤어진 자세를 취하는 습관을 가진 경우, 좌측의 척주 기립근(spinal erector muscle)과 우측의 척주 기립근에서 발생하는 근전도도가 상이할 수 있다. 이 때 제1 근전도 측정 장치(210) 및 제2 근전도 측정 장치(220)가 각각 좌우측의 척주 기립근의 근전도를 측정하고 측정된 값의 차이 등에 기초하여 알람을 발생시키고, 사용자는 알람이 발생할 경우 자세를 바로 잡는 등의 방법으로 자세 불량을 교정할 수 있다.

또는 현재 근골격계 질환을 앓고 있지 않고 통증이 없는 경우에도 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)를 이용할 경우 자세 불량에 기인한 근골격계 질환의 발생 또는 발생 가능성을 예방할 수 있다.

또는 생산 및 조립라인의 작업자의 반복적인 동작 수행 또는 중량물 취급을 하는 경우, 대상 근육의 근활성도를 모니터링하여 근피로도를 예측할 수 있고, 또한 위험수준 가이드라인에 따라 경고하여 부상이나 장애로 이어지는 것을 방지할 수 있다.

또는 홈트레이닝 등 스스로 근육 운동을 하는 경우, 대상 근육에 적절한 자극이 가해지고 있는지를 모니터링할 수 있고, 또한 잘못된 자세로 중량 운동을 지속하여 부상이나 장애로 이어지는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)는 전극(300), 구체적으로 전극 플레이트(300a)를 사이에 두고 사용자의 피부와 벨트(100)가 이격될 수 있다. 전술한 것과 같이 전극 플레이트(300a)가 5mm 이하의 두께를 갖는 경우 벨트(100)가 사용자의 피부와 실질적으로 밀착될 수 있다.

만일 본 발명과 달리, 벨트(100)와 사용자 피부 사이에 근전도 측정 장치(200)가 개재될 경우 착용감과 활동성이 저하됨은 물론 근전도 측정의 신뢰도가 저하될 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 근전도 측정 장치(200)의 제3 방향(Z)으로의 두께가 약 1.5cm 이상인 경우 사용자와 벨트(100) 사이에 상당한 정도의 갭(gap)이 생겨 사용자의 움직임 및 근전도 측정 장치(200)의 자중에 의해 흔들림이 생기고 점차 위치를 이탈하여 근전도 측정 신뢰도가 저하될 수 있다.

또한 사용자가 격렬한 운동을 하는 경우에도 제2 방향(Y)(또는 제1 방향(X))으로 이격된 적어도 2개의 전극홀(100h)을 이용해 전극(300)과 근전도 측정 장치(200)를 고정함으로써 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로의 움직임을 정확히 고정할 수 있는 장점이 있다.

특히 본 발명에 따른 웨어러블 장치(11)를 근골격계 질환의 예방, 지연, 경감 또는 치료를 위해 상시 착용하는 것으로 구현할 경우, 근전도 측정 장치(200)의 안정적인 위치 고정은 매우 중요한 요소이다. 착용 후 시간 경과에 따라 위치를 다시 조정 및 재착용 해야 하거나, 또는 전극(300)의 위치 이탈로 인해 근전도 측정 기록에 단절이 발생한 경우 사용자로 하여금 사용 편의성이 미흡한 것은 물론, 본 발명과 같은 상시 근전도 측정 기구에 대한 신뢰도와 필요성의 저하, 효용성에 대한 불신 등으로 인해 실생활 중의 적극적인 활용을 저해하거나, 웨어러블 장치(11)를 사용하지 않게 되는 심리적 요인으로 작용할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 웨어러블 장치(11)는 위치 식별 유닛(미도시) 및 밴드(400)를 더 포함할 수 있다.

위치 식별 유닛은 전극홀(100h)과 인접하여 벨트(100) 내부에 내장될 수 있다. 위치 식별 유닛은 배열된 복수의 각 전극홀(100h)을 서로 구별 내지는 식별하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 위치 식별 유닛은 전극홀(100h)의 개수와 상응하게 구비될 수 있다. 이를 통해 근전도 측정 장치(200) 및/또는 전극(300)이 어느 전극홀(100h)에 삽입되어 결합된 상태인지에 관한 정보를 획득할 수 있다. 위치 식별 유닛은 비콘(beacon), RFID 또는 NFC 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 비콘, RFID, NFC에 대해서는 공지의 기술을 활용할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다. 웨어러블 장치(11)의 위치 식별 유닛에 대해서는 상세하게 후술한다.

밴드(400)는 벨트(100)의 일면(100a) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 밴드(400)는 복수의 전극홀(100h)들 모두, 또는 적어도 일부를 커버하도록 배치될 수 있다. 밴드(400)는 벨트(100)의 연장 방향, 예컨대 대략 제1 방향(X)으로 이격되어 복수개일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 도 2 등은 밴드(400)가 제1 밴드(410) 및 제2 밴드(420)를 포함하는 경우를 예시한다.

밴드(400)는 신축성, 구체적으로, 제2 방향(Y)으로의 신축성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제2 방향(Y)으로 연장된 형상의 밴드(400)의 일단과 타단은 벨트(100)의 타면(100b) 상에서 결합될 수 있다. 즉, 밴드(400)의 제2 방향(Y)으로의 길이는 벨트(100)의 제2 방향(Y)으로의 폭 보다 클 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

평면 시점에서 밴드(400)는 복수의 전극홀(100h) 및 근전도 측정 장치(200)를 커버하도록 배치될 수 있다. 또, 밴드(400)는 근전도 측정 장치(200)를 사이에 두고 벨트(100)와 이격될 수 있다. 이에 따라 밴드(400)는 근전도 측정 장치(200)를 벨트(100)의 일면에 밀착시키는 기능을 제공할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 전극(300)은 전극홀(100h)을 부분적으로 관통하여 근전도 측정 장치(200)에 마련된 홈에 삽입됨으로써, 벨트(100)를 개재하여 결합될 수 있다. 이에 따라 사용자의 신체에 근전도 측정 장치(200)의 위치를 고정하는 기능을 제공하는 수단, 즉 벨트(100)의 외부에 근전도 측정 장치(200)가 위치한다. 그러나 근전도 측정 장치(200)의 무게가 지나치게 클 경우 근전도 측정 장치(200)가 벨트(100)로부터 분리될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(11)는 근전도 측정 장치(200)를 사이에 두고 벨트(100)와 이격되되, 근전도 측정 장치(200)를 벨트(100)에 밀착시키는 신축성 밴드(400)를 채택하여 위와 같은 문제를 해결한다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다. 다만 전술한 실시예와 동일하거나, 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 장치의 확대 사시도이다. 도 8은 도 7의 웨어러블 장치의 단면도로서, 도 5와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(12)는 복수의 전극홀(100h)을 갖는 벨트(100), 벨트(100)의 일면 상에 배치된 근전도 측정 장치(200)와 밴드(미도시) 및 타면 상에 배치된 전극(300)을 포함하되, 벨트(100)는 전극홀(100h)에 삽입된 링(150)을 더 포함하는 점이 전술한 실시예와 상이한 점이다.

앞서 설명한 것과 같이 본 발명에 따른 웨어러블 장치(12)는 벨트(100)의 복수의 전극홀(100h)을 이용해서 사용자들의 신체적 특성 차이, 예컨대 체형 등의 차이에도 불구하고 원하는 위치의 근전도를 측정할 수 있다. 또, 복수의 전극홀(100h)을 이용해 전극(300)과 근전도 측정 장치(200) 사이에 벨트(100)를 개재함으로써 전극(300) 등을 강건하게 고정할 수 있는 장점이 있다.

그러나 벨트(100)가 신축성, 예컨대 제1 방향(X) 등 길이 방향으로의 신축성을 가지고, 사용자의 허리 둘레 내지는 배 둘레 등으로 인해 벨트(100)가 신장될 경우 전극홀(100h)의 형상이 타원 등으로 변화할 수 있다. 이 경우 전극(300)의 전극 돌기(300b) 등이 전극홀(100h)에 의해 온전히 고정되지 못할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 웨어러블 장치(12)는 전극홀(100h) 내에 삽입된 링(150)을 더 포함할 수 있다. 링(150)은 전극홀(100h)과 같이 평면상 관통홀을 가질 수 있다. 링(150)은 전극홀(100h)의 개수와 상응하는 개수로, 즉 각 전극홀(100h) 마다 배치될 수 있다.

또, 링(150)은 벨트(100)의 일면(예컨대 외측면) 및 타면(예컨대 내측면)을 적어도 부분적으로 커버할 수 있도록 확장된 단부를 가질 수 있다. 예를 들어 링(150)의 제3 방향(Z) 양측 단부는 플랜지부와 같은 형상을 구비할 수 있다. 또, 링(150)은 양측 단부 사이에, 전극(300)의 전극 돌기(300b)가 삽입되는 전극홀과 같이 기능하도록 제3 방향(Z)으로 연장된 원통 형상을 가질 수 있으며, 상기 원통 부분은 벨트(100)에 형성된 전극홀(100h)의 내측벽을 커버할 수 있다. 링(150)은 전극(300)과의 전기적 도통이 발생하지 않도록 비전도성을 갖거나, 또는 전극(300) 보다 전기 전도성이 현저하게 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 또, 링(150)은 벨트(100) 보다 강성(rigidity)이 높고 유연성이 낮은 재질, 예컨대 고무 등의 재질로 이루어질 수 있다.

벨트(100)가 신장되어 벨트(100)에 형성된 전극홀(100h)의 형상이 변형되는 경우에도 링(150)의 관통홀은 온전히 대략 원 형상을 유지할 수 있다. 또, 링(150)은 벨트(100)의 일면과 타면, 및 전극홀(100h)의 내측벽과 맞닿아 소정의 마찰이 형성되기 때문에 링(150)은 고정 상태를 상대적으로 용이하게 유지할 수 있다. 이를 통해 벨트(100)가 신장되는 경우에도 전극(300) 및 근전도 측정 장치(200)의 위치를 고정하여 사용자 피부에 밀착 상태를 유지할 수 있고, 근전도 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 전술한 비콘, RFID, NFC 등의 위치 식별 유닛은 링(150)에 내장될 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 위치 식별 부재는 복수의 전극홀(100h)들을 서로 식별하도록 구성 및 배치될 수 있다. 이 경우 전극홀(100h)에 삽입되어 가장 인접한 링(150)이 위치 식별 유닛을 내장하거나, 또는 위치 식별 유닛과 같이 기능하도록 하여 위치 식별 정밀성을 높일 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 장치의 단면도로서, 도 5와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 웨어러블 장치(13)는 복수의 전극홀(100h)을 갖는 벨트(103), 벨트(103)의 일면 상에 배치된 근전도 측정 장치(200)와 밴드(미도시) 및 타면 상에 배치된 전극(300)을 포함하되, 벨트(103)가 제1 층(110)과 제2 층(120)을 포함하는 점이 전술한 실시예와 상이한 점이다.

앞서 설명한 것과 같이 본 발명에 따른 웨어러블 장치(13)는 벨트(103)의 복수의 전극홀(100h)을 이용해서 사용자들의 신체적 특성 차이에도 불구하고 원하는 위치의 근전도를 측정할 수 있고, 전극(300) 등을 강건하게 고정할 수 있는 장점이 있다. 그러나 벨트(103)가 신장될 경우 전극홀(100h)의 형상이 타원 등으로 변화할 수 있다. 이 경우 전극(300)의 전극 돌기(300b) 등이 전극홀(100h)에 의해 온전히 고정되지 못할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 웨어러블 장치(13)의 벨트(103)는 서로 제3 방향(Z)으로 중첩하는 제1 층(110)과 제2 층(120)을 포함하되, 제1 층(110)과 제2 층(120)은 서로 상이한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 층(110)(또는 내피층)은 상대적으로 강성이 높고 유연성이 낮은 재질, 예컨대 섬유 재질 등으로 이루어지고, 제2 층(120)(또는 외피층)은 소정의 신축성을 가지면서도 동시에 상대적으로 강성이 작은 재질로 이루어질 수 있다.

제1 층(110)은 사용자의 피부에 접할 수 있기 때문에 부드러운 질감을 제공하고 안정적인 지지가 가능하도록 강성이 높은 섬유 등의 재질을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서 벨트(103)가 신장되는 경우에도 전극홀(100h), 구체적으로 제1 층(110)의 전극홀(100h)의 형상 변형이 상대적으로 적도록 할 수 있다. 이를 통해 전극(300) 등의 위치를 보다 온전하게 유지할 수 있다.

반면 제2 층(120)은 상대적으로 강성이 작고 우수한 신축성을 갖는 재질을 이용해 벨트(103)가 뛰어난 신축성을 갖도록 하여 벨트(103)가 사용자의 허리 등을 조이도록 구성할 수 있다.

도 9는 벨트(103)가 제1 층(110)과 제2 층(120)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 벨트(103)는 제1 층(110)과 제2 층(120) 사이에 추가적인 층을 구비하거나, 또는 와이어 등이 삽입된 상태일 수도 있다.

몇몇 실시예에서, 벨트(103)가 신축되지 않은 초기 상태에서, 제1 층(110)의 전극홀과 제2 층(120)의 전극홀의 크기는 상이할 수 있다. 예를 들어, 내측에 위치한 제1 층(110)의 초기 전극홀의 크기는 외측에 위치한 제2 층(120)의 초기 전극홀의 크기 보다 클 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 벨트(103)가 신장될 경우, 상대적으로 유연성이 작은 제1 층(110)의 전극홀은 형상 변형이 미미할 수 있고, 따라서 상대적으로 전극홀을 크게 형성할 수 있다. 반면 상대적으로 유연성이 큰 제2 층(120)의 전극홀에는 상대적으로 큰 형상 변형이 발생하여 최대폭이 증가할 수 있다. 따라서 제2 층(120)의 전극홀은 최대폭의 증가를 고려하여 상대적으로 전극홀을 작게 형성할 수 있다.

제1 층(110)의 전극홀과 제2 층(120)의 전극홀은 서로 적어도 부분적으로 중첩하며, 서로 연결됨은 물론이다.

이하, 본 발명에 따른 웨어러블 장치를 이용한 근전도 모니터링 시스템에 대해 설명한다. 이하의 근전도 모니터링 시스템에서 수행되는 방법은 사용자 단말의 프로세서를 통해 수행되는 것을 기준으로 설명하나, 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자는 근전도 측정 장치를 통해 수행되는 측면을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 모니터링 시스템의 모식도이다. 도 11은 도 10의 근전도 모니터링 방법을 나타낸 순서도이다. 도 12 내지 도 14는 본 실시예에 따른 근전도 모니터링 시스템에 있어서 사용자 단말의 인터페이스를 나타낸 도면들이다.

우선 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 근전도 모니터링 시스템(1)은 사용자가 착용한 웨어러블 장치(11) 및 사용자 단말(30)을 포함한다. 도 10은 웨어러블 장치(11)로서 도 2 등의 실시예에 따른 웨어러블 장치를 이용한 경우를 예로 하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

사용자 단말(30)은 웨어러블 장치(11), 구체적으로 근전도 측정 장치와 무선 통신 등을 통해 정보를 송수신할 수 있다. 사용자 단말(30)은 무선 통신 모듈을 가지고 근전도 측정 장치와의 통신이 가능하면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 어플리케이션이 설치된 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 스마트워치, 스마트글라스 또는 어플리케이션이 설치된 근전도 모니터링 시스템 전용 휴대용 전자 기기 등을 포함할 수 있다. 사용자 단말(30)과 근전도 측정 장치 간의 통신은 공지의 기술을 이용할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.

도 11을 더 참조하면, 사용자 단말(30) 또는 사용자 단말(30)에 설치된 어플리케이션의 프로세서는 복수의 근전도 측정 장치들로부터 각각 변위에 관한 정보를 수신하여 판단하는 단계(S100), 복수의 근전도 측정 장치들로부터 위치에 관한 정보를 수신하여 판단하는 단계(S200), 복수의 근전도 측정 장치들의 개별 근전도 측정값에 관한 정보를 수신하여 그 차이를 기준값(예컨대 제3 기준값)과 비교하는 단계(S300) 및 복수의 근전도 측정 장치들의 개별 근전도 측정값에 관한 정보를 수신하여 기준값(예컨대 제4 기준값)과 비교하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 여기서 복수의 근전도 측정 장치들은 전술한 하나의 벨트에 결합된 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치를 포함할 수 있다. 또, 사용자 단말(30)의 프로세서를 이용해 수행되는 것을 기준으로 하나, 다른 실시예에서 상기 방법 및 단계들은 근전도 측정 장치의 프로세서에 의해 수행되거나, 또는 서버(미도시)의 프로세서에 의해 수행될 수도 있다.

도 12를 더 참조하면, 사용자 단말(30)을 통해 사용자는 근전도도를 측정하고자 하는 대상 부위, 구체적으로 근육을 선택할 수 있다. 도 12는 사용자가 등허리의 배면측 근육인 척주 세움근을 선택한 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 사용자가 측정 대상 부위를 선택함에 따라 특정 부위의 근육을 활성화하여 디스플레이함으로써 사용자가 선택된 대상 부위를 인식하도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 사용자 단말(30)이 측정 대상 또는 모니터링 대상 근육에 관한 정보를 획득한 후, 사용자 단말(30)은 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 근전도 측정 장치의 변위, 즉 배열 방향에 관한 정보를 더 획득할 수 있다(S100).

상기 변위에 관한 정보는 제1 근전도 측정 장치 및/또는 제2 근전도 측정 장치가 각각, 가로 방향으로 누운 상태로 배열되었는지, 또는 세로 방향으로 세워진 상태로 배열되었는지 등의 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 앞서 설명한 것과 같이 하나의 근전도 측정 장치는 적어도 2개의 전극과 결합되며, 이 때 2개의 전극이 가로 방향으로 배열되었는지, 또는 세로 방향으로 배열되었는지를 의미할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이 벨트는 복수의 전극홀을 가지고, 상기 전극홀에 각 근전도 측정 장치 및 이와 상응하는 적어도 2개의 전극이 삽입될 수 있다. 또, 근전도 측정 장치와 전극들의 위치는 벨트에 내장된 위치 식별 유닛 등을 이용하여 측정될 수 있다.

다른 실시예에서, 근전도 측정 장치의 변위에 관한 정보는 벨트에 내장된 위치 식별 유닛을 이용하여 수행되지 않고, 근전도 측정 장치에 내장된 자이로 센서 등의 변위 센서를 이용하여 수행될 수도 있다.

비제한적인 예시로서, 복수의 근전도 측정 장치 중 어느 하나라도 가로 방향으로 배열된 경우, 예컨대 어느 근전도 측정 장치의 제1 부분과 제2 부분이 가로로 배열되어 전극들이 서로 다른 열의 전극홀에 삽입된 경우 사용자 단말(30)은 근전도 측정 장치 중 적어도 일부가 올바른 배열 방향을 갖지 않은 것으로 판단하여 제1 알람을 생성할 수 있다(S150).

다음으로, 사용자 단말(30)이 측정 대상 또는 모니터링 대상 근육에 관한 정보를 획득한 후, 사용자 단말(30)은 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 근전도 측정 장치의 위치에 관한 정보를 더 획득할 수 있다(S200).

상기 위치에 관한 정보는 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치가 인체의 중심, 또는 벨트의 중심을 기준으로 좌우 대칭적으로 부착되어 있는지, 및/또는 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치가 수직 방향으로 같은 레벨에 부착되어 있는지 등의 정보를 포함할 수 있다.

비제한적인 예시로서, 근전도 측정 장치들이 각각 세로 방향으로 배열되되, 우측의 제1 근전도 측정 장치가 위에서 3번째 및 4번째 전극홀에 결합되어 있는 반면, 좌측의 제2 근전도 측정 장치가 위에서 4번째 및 5번째 전극홀에 결합되는 경우 사용자 단말(30)은 복수의 근전도 측정 장치들이 올바른 위치에 결합되지 않은 것으로 판단하여 제2 알람을 생성할 수 있다(S250). 상기 근전도 측정 장치들 간의 위치의 정확 판단은 어느 하나의 근전도 측정 장치를 기준으로, 다른 근전도 측정 장치에 대해 수행될 수 있다.

다른 비제한적인 예시로서, 근전도 측정 장치들이 각각 세로 방향으로 배열되되, 우측의 제1 근전도 측정 장치가 가장 우측열의 전극홀에 결합되어 있는 반면, 좌측의 제2 근전도 측정 장치가 가장 좌측에서 2번째 열의 전극홀에 결합되어 있는 경우 사용자 단말(30)은 복수의 근전도 측정 장치들이 올바른 위치에 결합되지 않은 것으로 판단하여 제2 알람을 생성할 수 있다(S250).

만일 전술한 것과 같이 근전도 측정 장치들의 변위에 관한 정보가 올바른 것으로 판단되고(S100), 및/또는 복수의 근전도 측정 장치들의 위치가 올바른 것으로 판단되면(S200) 근전도 측정 장치들은 각각 근전도 값을 측정하여 사용자 단말(30)이 이에 관한 정보를 수신할 수 있다.

다음으로 도 13을 더 참조하면, 사용자 단말(30)이 복수의 근전도 측정 장치들로부터 각각 측정된 근전도 값에 관한 정보를 획득한 후, 사용자 단말(30)은 제1 근전도 측정 장치에서 측정된 근전도 값과 제2 근전도 측정 장치에서 측정된 근전도 값의 차이를 계산하여, 이를 소정의 기준값, 예컨대 제3 기준값과 더 비교할 수 있다(S300).

앞서 설명한 것과 같이 하나의 벨트에는 적어도 2개의 근전도 측정 장치가 부착되고, 이들이 서로 좌우 대칭적으로 배치되어 하나는 우측의 근육, 예컨대 우측의 척주 기립근의 근전도값을 측정하고 다른 하나는 좌측의 근육, 예컨대 좌측의 척주 기립근의 근전도값을 측정하도록 구성될 수 있다.

만일 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치에서 각각 측정된 값의 차이가 소정의 제3 기준값 이상인 경우, 사용자의 신체는 좌우 근육이 상당한 정도로 불균일하게 활성화된 상태를 의미할 수 있다. 즉, 사용자의 자세가 좌우 방향으로 균형을 갖지 못한 경우 좌측의 근육에서 측정되는 근전도와 우측의 근육에서 측정되는 근전도가 상당한 차이를 나타낼 수 있다. 이 경우 사용자 단말(30)은 사용자의 좌우 근육들이 비대칭적인 자세 불량임을 의미하는 제3 알람을 생성할 수 있다(S350).

다음으로 도 14를 더 참조하면, 사용자 단말(30)이 복수의 근전도 측정 장치들로부터 각각 측정된 근전도 값에 관한 정보를 획득한 후, 사용자 단말(30)은 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치를 포함하는 복수의 근전도 측정 장치들에서 측정된 개별 근전도 값들을 소정의 기준값, 예컨대 제4 기준값과 더 비교할 수 있다(S400).

만일 제1 근전도 측정 장치에서 측정된 값과 제2 근전도 측정 장치에서 측정된 값이 소정의 제3 기준 미만이되, 제1 근전도 측정 장치에서 측정된 값과 제2 근전도 측정 장치에서 측정된 값이 모두 제4 기준 이하일 경우, 사용자의 신체는 전체적으로 근육 활성화가 미진한 상태를 의미할 수 있다. 즉, 사용자가 의자에 앉은 상태에서 엉덩이를 앞으로 빼서 앉는 등 자세가 불량할 경우 사용자의 좌우측 척주 기립근들에 근전도 값이 미진할 수 있다. 특히 척주 기립근에 어느 정도 힘이 가해지지 않은 경우 척추 근골격계 질환이 발생할 수 있다. 이 경우 사용자 단말(30)은 사용자의 근육들에 힘이 가해지지 않아 골격 손상이 발생할 수 있음을 의미하는 제4 알람을 생성할 수 있다(S450).

앞서 설명한 것과 같이 본 발명에 따른 웨어러블 장치(11)는 사용자의 허리를 지지하는 보호대 기능과 함께 상시적으로 사용자의 근육, 예컨대 허리 근육의 근전도를 모니터링할 수 있다. 이를 통해 사용자는 평소 자신의 자세 등을 점검하여 바로잡을 수 있고, 근골격계 질환을 예방하거나, 장애를 지연하거나 증상을 경감시키며, 나아가 치료 목적으로도 활용할 수 있다. 뿐만 아니라 근골격계 질환 외에도 홈트레이닝 등 운동 과정에서 활용할 수도 있음은 전술한 바와 같다.

몇몇 실시예에서, 사용자 단말(30)은 사용자의 자세가 부적합한 것으로 판단된 경우 경고 알림, 자세를 바로 잡는 방법, 운동, 이를 위한 운동 기구들을 소개하는 연계 페이지를 함께 제시할 수도 있다. 도 14는 QR 코드를 이용하는 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.

도면으로 표현하지 않았으나, 몇몇 실시예에서 사용자 단말(30)은 웨어러블 장치(11)의 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호의 크기 및/또는 유지 시간에 기초하여 근피로도를 예측할 수 있다. 또, 예측된 근피로도와 소정의 제5 기준에 기초하여, 사용자의 대상 근육의 손상에 대해 저위험, 중간위험 및 고위험으로 분류되어 이들을 포함하는 제5 알람을 생성하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 첨부된 도면의 순서도의 각 구성 요소는 소프트웨어(Software) 또는, FPGA(Field Programmable Gate Array)나 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어(Hardware)를 의미할 수 있다. 그렇지만, 상기 구성 요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(Addressing) 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분된 구성요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성 요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성 요소로 구현될 수도 있다.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

첨부된 도면의 구성도 또는 블록도 상의 각 구성요소는 소프트웨어나 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit) 등의 하드웨어로 구현될 수 있다. 다만, 구성도 또는 블록도 상의 각 구성요소들은 소프트웨어 및 하드웨어뿐만 아니라 어드레싱 가능한 저장 매체에서 구현될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수 있다.

구성도 또는 블록도 상의 각 구성요소는 특정된 논리 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 의미할 수 있다. 따라서 구성도 또는 블록도 상의 구성요소가 제공하는 기능은 더 세분화된 복수의 구성요소에 의해 구현되거나, 또는 구성도 또는 블록도 상의 복수의 구성요소들은 일체화된 하나의 구성요소에 의하여 구현될 수도 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11: 웨어러블 장치
100: 벨트
100h: 전극홀
200: 근전도 측정 장치
300: 측정 전극
400: 신축성 밴드

Claims

제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 갖는 벨트 본체;
상기 벨트 본체의 일면 상에 배치되는 근전도 측정 장치; 및
상기 벨트 본체의 타면 상에 배치되고, 상기 전극홀에 적어도 부분적으로 삽입되는 전극을 포함하는, 근골격계 질환의 예방, 지연, 또는 경감을 위한 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 웨어러블 장치는 허리에 착용하도록 상기 제1 방향으로 연장된 띠 형상이고,
착용자의 신체 조건에 따라 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 이용해 적절한 위치에 상기 전극을 체결하도록 구성되고,
상기 근전도 측정 장치는 상기 제1 방향으로 이격되어 복수개인 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 벨트 본체의 일면 상에 배치되고, 상기 복수의 전극홀의 적어도 일부를 커버하도록 배치되는 신축성 밴드를 더 포함하는 웨어러블 장치.
제3항에 있어서,
상기 근전도 측정 장치는 상기 밴드와 상기 벨트 본체 사이에 배치되고,
상기 근전도 측정 장치는 상기 제1 방향으로 이격되어 복수개인 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 벨트 본체는 상기 제1 방향으로 연장된 띠 형상이고,
복수의 전극홀들의 상기 제1 방향으로의 최소 이격 거리는 상기 제2 방향으로의 최소 이격 거리 보다 작고,
어느 전극홀의 크기는 2mm 이상 5mm 이하인 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 벨트 본체는 상기 전극홀 내에 삽입된 링으로서, 상기 전극홀의 내측벽 및 상기 벨트 본체의 일면과 타면을 적어도 부분적으로 커버하는 링을 더 포함하되, 상기 링은 상기 벨트 본체 보다 강성이 높은 비전도성 재질로 이루어진 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 벨트 본체는 내장된 위치 식별 유닛을 더 포함하되,
상기 위치 식별 유닛은 상기 복수의 전극홀들을 서로 구별 또는 식별할 수 있는 비콘, RFID 또는 NFC 중 하나 이상을 포함하는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 벨트 본체는 상기 타면 측에 위치한 제1 층 및 상기 일면 측에 위치한 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층은 제1 층 보다 신축성이 큰 재질로 이루어지는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 벨트 본체는 서로 상이한 소재로 이루어진 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 벨트가 신축되지 않은 상태에서, 상기 제1 층의 전극홀의 크기는 상기 제2 층의 전극홀의 크기와 상이한 웨어러블 장치.
제1 방향으로 연장된 형상의 벨트로서, 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 전극홀을 가지고, 어느 인접한 전극홀 간의 상기 제2 방향으로의 최소 이격 거리는 3.5cm 내지 5.0cm 범위에 있는 허리 보호대.
제9항에 있어서,
어느 두개의 전극홀 간의 상기 제1 방향으로의 최대 이격 거리는 15cm 이상인 허리 보호대.
제1항에 따른 웨어러블 장치; 및 사용자 단말을 포함하는 근전도 모니터링 시스템으로서, 상기 사용자 단말은,
제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 위치에 관한 정보를 획득하고,
상기 제1 근전도 측정 장치를 기준으로, 제2 근전도 측정 장치의 위치가 올바르지 않을 경우 위치 불량을 의미하는 제1 알람을 생성하고,
상기 제1 근전도 측정 장치를 기준으로, 제2 근전도 측정 장치의 위치가 올바를 경우 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 근전도 측정 신호에 관한 정보를 획득하도록 구성된 근전도 모니터링 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 배열된 방향에 관한 변위 정보를 더 획득하고,
상기 제1 근전도 측정 장치 또는 제2 근전도 측정 장치가 제1 배열 상태일 경우 배열 방향 불량을 의미하는 제2 알람을 생성하고, 그렇지 않을 경우 제1 근전도 측정 장치 및 제2 근전도 측정 장치로부터 각각 근전도 측정 신호에 관한 정보를 획득하도록 구성된 근전도 모니터링 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호의 차이가 소정의 제3 기준 이상일 경우 제3 알람을 생성하도록 구성된 근전도 모니터링 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호가 모두 소정의 제4 기준 미만일 경우 제4 알람을 생성하도록 구성된 근전도 모니터링 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제1 근전도 측정 장치와 제2 근전도 측정 장치로부터 획득한 근전도 측정 신호의 크기 및 유지 시간에 기초하여 근피로도를 예측하고,
예측된 근피로도 및 소정의 제5 기준에 기초하여 저위험, 중간위험 및 고위험으로 분류되는 제5 알람을 생성하도록 구성된 근전도 모니터링 시스템.