KR20240017832A - 근육 피로도 결정 방법 - Google Patents

Abstract

근육 피로도 결정 방법은 상이한 주파수에서의 전하에서 근육을 전기자극하는 단계를 포함한다. 전하는 신뢰가능하고 정확한 근력을 전기자극에 응답하여 결정하기 위해서 재귀적으로 결정된다. 이러한 방법은 이러한 힘을 결정하고 근육 피로도를 이들에 기반하여 결정하는 단계를 더 포함한다.

Description

근육 피로도 결정 방법

본 발명은 근육 피로도 결정 방법에 관한 것이다.

동물의 활동, 특히 사람의 활동은 "피로"를 유발한다. 이러한 피로는 신경성일 수도 있고(즉 지적이거나 정신적인 활동에 의해 유발됨) 및/또는 신체적인 것일 수도 있다(즉 신체의 작업에 의해 유발됨). 신체적 피로는 근육 작업으로 초래되고 영향을 받은 근육(들)에 의해서 제공될 수 있는 힘이 감소되게 하기 때문에 "근육 피로도"라고 불린다. 특히, 근육 피로는 신체적인 노력을 유지 및/또는 반복하는 능력이 없어지게 할 수 있다.

근육 피로도를 식별, 측정 및/또는 모니터링하는 것이, 예를 들어 스포츠 분야에서(예를 들어 훈련 효과 최적화, 부상 방지, 개인 스포츠 훈련 프로그램 이해, 근육의 준비 …를 위함), 및 근육 재활을 위한 물리치료 분야에서(예를 들어 운동 모니터링, 처치 최적화, 과잉 처치 방지 …를 위함)중요한 역할을 담당하고 있다.

피험자의 이러한 근육 피로도를 평가하기 위한 공지된 방법은 여러 번 반복되는 상기 근육의 최대 자발적인 수축(예를 들어 자발적인 움직임에 의한)을 요구하는 테스트를 수행하는 것이다. 근육 피로도는 모니터링된 데이터(예컨대, 시간, 속도, 힘, 파워, 가속도, …)에 대응하는 미리 결정된 최대 근력이 달성될 수 없는 경우에 식별된 것으로 여겨진다. 그러나, 이러한 최대 근육 수축에 도달하기 위한 피험자의 동기는 이러한 근육 피로도 평가에 영향을 줄 수 있다. 이러한 테스트는 또한 상당한 근육 피로를 유발하고, 따라서 이것은 이러한 방법에 의해서 얻어지는 결과에 영향을 주게 된다. 특히, 이러한 테스트는 여러 번 재현될 수 없고, 집중적인 근육 작업 이후에는 수행될 수 없다. 이러한 방법은 피험자를 부상 위험에 노출시키는 단점을 더 가진다.

전술된 문제점들을 해결하기 위해서, 아직 공개되지 않은 미국 출원 번호 제 17/091,468은 근육 피로도 결정 방법으로서,

(i) 상이한 주파수에서 근육을 전기자극하는 단계;

(ii) 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘을 결정하는 단계; 및

(iii) 단계 (ii)에서 결정된 힘에 기반하여 근육 피로도를 결정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

이러한 방법은, 피험자를 부상 위험에 노출시키지 않고서 불수의근의 피로도와 상태와 무관하게 불수의근을 자극하기 위해서, 단계 (i)에서 전기자극을 사용한다. 그러면, 근육 피로도가 단계 (iii)에서 쉽게 결정될 수 있는데, 그 이유는 근육 피로도가 단계 (ii)에서 측정되는 힘이 전기자극의 주파수에 대해서 불균일하게 변하게 하기 때문이다. 이러한 방법은 피험자 표준 데이터와의 비교, 예비적 조치, 또는 특정한 실행 조건을 요구하지 않기 때문에 유리하다.

그러나, 단계 (iii)으로부터 결정된 근육 피로도는 단계 (ii)에서의 힘 결정으로부터의 오차에 의해 손상될 수 있다. 예를 들어, 측정 기구에 의한 힘 결정의 경우에, 측정된 힘이 작을수록 측정 오차는 커진다. 이것은 통상적으로 기구의 감도 한계에 기인할 수 있다. 더욱이, 두 명의 상이한 피험자에서 동일한 근육의 동일한 조건에서 동일한 전기자극을 하면 근육 자체의 함수인 두 가지 매우 상이한 힘 결정이 초래할 수 있다. 예를 들어, 피험자가 고령이거나, 신체 지수가 높거나 임의의 근육 변형(예를 들어 위축(atrophy))이 있으면 단계 (ii)에서 결정되는 힘이 감소된다. 일부 경우에, 이러한 인자는, 이러한 힘이 결정 기법(예를 들어 측정 기구의 감도)으로부터 생기는 오차와 비교할 때 작아지게 되어 근육 피로도 결정이 부정확해지게 하는 방식으로, 단계 (ii)에서 결정된 힘에 영향을 줄 수 있다.

더 정확하고 신뢰가능한 근육 피로도 결정 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

개시된 기술 요지의 목적은 근육 피로도를 결정하기 위한 더 신뢰도가 높고 정확한 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 개시된 기술 요지는 근육의 근육 피로도를 결정하기 위한 방법으로서,

(a) 전하 및 근력 목표 간격을 설정하는 단계;

(b) 근육을 상기 전하에서의 고립된 펄스로 전기자극하는 단계;

(c) 단계 (b)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘을 결정하는 단계;

(d) 단계 (c)에서 결정된 힘이 근력 목표 간격(I)에 속하지 않으면:

(d.1) 단계 (c)에서 결정된 힘을 상기 근력 목표 간격과 비교하는 단계,

(d.2) 하위단계 (d.1)의 비교에 의존하여 상기 전하를 수정하는 단계, 및

(d.3) 단계 (b) 내지 단계 (d)를 반복하는 단계;

(i) 근육을 상이한 주파수에서 상기 전하로 전기자극하는 단계;

(ii) 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘을 결정하는 단계; 및

(iii) 단계 (ii)에서 결정된 힘에 기반하여 근육 피로도를 결정하는 단계를 순서대로 포함하는, 근육 피로도 결정 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 방법은 US 출원 번호 제 17/091,468에 설명된 방법보다 근육 피로도를 결정하기 위해 신뢰가능하고 더 정확한 반면에 그 장점 모두를 재현한다.

사실상, 이러한 방법의 단계 (i) 내지 단계 (iii)은 개시된 기술 요지의 방법의 일부이고, 단계 (iii)에서의 근육 피로도 결정이 이루어지게 한다. 특히, 그러면 이러한 방법은, 그 피로도와 무관하게 근육을 자극하고, 근육이 전기자극에 응답하여 비자발적 힘을 만들어 내게 할 수 있는 단계 (i)에서 전기자극을 사용하기 때문에 근육 피로도를 결정하기 위해서 효율적이고 안전하며, 탄력적이다. 이러한 단계는 언제라도, 심지어 스포츠 훈련 이후에도 피험자를 부상 위험에 노출시키지 않고서 수행될 수 있다. 이것은 근육의 임의의 최대 축소를 독려하려는 피험자의 의지에 의존하지 않는다. 또한, 단계 (ii)에서 근육 반응을 관찰하고 힘을 결정하기 위해서, 전기자극이 바람직하게도 제한되고 짧게 수행되기 때문에, 단계 (i)은 큰 근육 피로를 유발하지 않는다. 단계 (iii)에서의 근육 피로도 결정은 효율적인데, 그 이유는 소정 주파수에서의 전기자극에 응답하여 이러한 주파수의 함수로서 근육에 의해 발전되는 힘의 곡선을 근육 피로도가 불균일하게 변형시킨다는 사실로부터 혜택을 받기 때문이다. 그러면, 근육 피로도를 단계 (iii)에서 이러한 곡선 상의 적어도 두 개의 포인트에 기반하여 용이하게 결정하는 것이 가능해진다. 이러한 근육 피로도 결정은 이러한 방법의 실행 콘텍스트로부터 독립적이다. 피험자에 대해서 결정된 이러한 공지된 표준 곡선과의 비교도, 예비적인 측정도, 그리고 제한된 실행 조건도 필요하지 않다.

본 발명의 방법의 신뢰가능하고 정확한 특징은 새로운 파라미터인 전하를 고려하는 것으로부터 유래한다.

단계 (i)의 각각의 전기자극은 주파수들 중 하나에서의 펄스들의 반복을 포함한다. 그러면, "전하(electric charge)"는 통상적으로 펄스의 전기적 세기에 의하여, 및/또는 개별적인 펄스 지속기간(또는 펄스 폭)에 의하여, 및/또는 고정된 전류에 대한 펄스 전압에 의해서 규정된다. 본 명세서에서, 펄스의 전하의 임의의 수정이 바람직하게는 펄스 전기적 세기의 수정에만 대응하도록, 전하는 펄스 전기적 세기에 대응하는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 실시형태는 개시된 기술 요지의 범위로부터 얻어지는 "전하" 의 다른 종류를 배제하지 않는데, 그 이유는 이것이 "전하"라는 용어의 일반성으로부터 이해될 수 있기 때문이다. 특히, 전하의 수정은, 전기적 세기, 전압 또는 고정된 전류에 대한 폭 중의 하나 이상의 펄스 파라미터를 수정함으로써도 얻어질 수 있다.

단계 (i)에 특정된 바와 같이, 전기자극은 이러한 방법의 새로운 단계 (a) 내지 단계 (d)로부터 나온 특정 전하에서 생성된다. 이러한 방법에서, 전하는 처음에는 단계 (b) 내지 단계 (d) 내에서 재귀적 파라미터(recursive parameter)로서 사용된다. 단계 (a)에서 설정된 전하는, 예를 들어 일반적인 전하 또는 중간 전하로 이루어진다(예를 들어 15, 20 또는 25 mA의 펄스 전기적 세기). 이것은 주로 재귀과정(recursion)을 초기화하기 위해서 사용된다. 단계 (b) 내지 단계 (d)에 의하여 유발된 재귀과정은 종래 기술의 단점을 피하면서도 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 실행하기 위한 적절한 펄스 전하를 결정하는 것을 목적으로 한다.

좀 더 구체적으로는, 단계 (a)에서 설정된 바와 같은 전하를 단계 (i)에서 근육을 전기자극하기 위하여 사용하는 것의 관련성이 단계 (b)에서의 단일 고립된 펄스를 통해서 테스트된다. 이러한 펄스는 단계 (c)에서 근육에 의해 발전된 힘을 결정하기 위해서 근육 응답을 관찰하기 위해 사용된다. 그러면, 이러한 힘은, 근육 성질(예를 들어 피험자의 연령, 체질량 인덱스 및/또는 근육 개조) 및/또는 사용된 힘 결정 기법(예를 들어, 단계 (ii)에서 사용된 측정 기구의 감도)을 고려할 때 힘이 너무 낮고 및/또는 너무 높지 않다는 점에서, 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 실행하기 위해서 만족스러운 것으로 또는 그렇지 않은 것으로 평가된다.

이러한 평가는 단계 (a)에서 근력 목표 간격(muscular forces target interval)을 설정함으로써, 개시된 기술 요지에서 매우 쉽게 이루어진다. 후자는, 근육에 의존하여(그리고, 이제 피험자에 의존하여) 및/또는 이러한 방법을 구현하기 위하여 사용되는 시스템에 의존하여(예를 들어, 측정 기구 감도에 의존하여), 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 실행을 고려하여 단계 (b)에서 획득될 수 있는 허용가능한 힘(엄격하게 양의 힘)의 범위를 규정하는 것을 목적으로 한다. 그러면, 이러한 간격은 통상적으로 적어도 절반이 경계지어지거나, 즉 하부 또는 상부만이 경계지어지거나, 양자 모두가 경계지어진다.

바람직하게는, 근력 목표 간격은 (적어도) 하한을 포함한다. 이것은 통상적으로 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 사용되는 감도 결정 기법을 고려할 때 고도로 신뢰가능하기 위한 최소의 허용가능한 힘에 대응한다. 추가적으로, 이러한 하한은, 그러한 단계에서 결정된 힘에 있는 오차가 최소화되도록, 자발적 축소 또는 외부 진동과 같이 단계 (c) 및 단계 (ii) 실행 도중에 생길 수 있는 무시가능한 잠재적 섭동을 제공하기에 충분히 높은 것이 바람직하다.

그럼에도 불구하고, 이러한 방법의 실행이 피험자를 위하여 불편하게 되지 않도록 이러한 힘은 강하지 않아야 한다. 특히, 하한은, 이러한 방법의 실행이 피험자를 위해 충분히 쾌적하도록 유지하기 위하여, 힘의 결정이 신뢰가능하고 충분히 낮아지게 하기 위해서 충분히 높게 고정되어야 한다. 예를 들어, 이러한 하한은 근육 및 힘 결정 기법에 의존하여 3N, 4N, 5N, 6N, 7N, 8N, 9N 또는 10N일 수 있다. 예를 들어, 8N의 하한이 중간 피험자(연령, 체질량 지수에 있어서, 그리고 근육 개조가 없는 중간 피험자)의 근육인 사두근에 대해서 편리할 수 있다면, 4N의 하한이 동일한 피험자의 근육이 이두근에 대해서 더 양호할 수 있다. 어떠한 경우에서도, 이러한 하한은 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 힘을 결정하기 위해서 사용되는 결정 기법에 의존한다. 적응된 하한은 바람직하게는 적어도, 그리고 더 많은 바람직하게는 약 5N이다. 하한은 좀 더 일반적으로는 2 내지 10 N 사이에 포함된다.

이러한 방법이 피험자에게 쾌적하게 유지하기 위하여, 근력 목표 간격은 상한을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상한은 하한의 경우에서와 같이 근육에 의존하여(그리고, 이제 피험자에 의존하여) 및/또는 힘 결정 기법에 의존하여 50N, 60N, 70N, 80N, 90N 또는 100N일 수 있다. 근력 목표 간격이 하한을 포함하는 것이 바람직하지만, 설명된 바와 같이 상한만을 가지는 이러한 간격의 경우가 개시된 기술 요지의 범위에서 배제되는 것은 아니다.

근력 목표 간격의 데이터는, 존재하는 경우 그 하한 및/또는 상한에 등가임으로써, 단계 (c)에서 결정된 힘이 이러한 격에 속하는지가 이러한 힘이 존재한다면 상한보다 작고(또는 같고), 존재한다면 하한보다 큰지(또는 같은지)점검하는 것이라고 다르게 말할 수 있다면, 이러한 간격을 단계 (a)에서 설정하는 것은, 이러한 경계를 설정하고 단계 (d)에서 점검하는 것이라고 등가적으로 다르게 말할 수 있게 된다. 실수에 대해 보통의 토폴로지의 경우, 이러한 간격은 절반이 열리거나, 절반이 닫히거나, 개방형이거나 폐쇄형이거나, 및/또는 경계가 지어지거나 절반이 경계가 지어질 수 있다. 전술된 "또는 같다(or equal to)"라는 용어는 고려된 경계에서 닫혀 있는 간격에 대해서 적용된다.

이러한 방법의 단계 (d)는 전하에 대한 재귀과정을 규정한다. 특히, 단계 (b)에서 근육을 전기자극하기 위해 사용되는 전하가 근력 목표 간격 내에 포함된 힘, 즉 이러한 방법을 구현하기 위해 사용되는 시스템을 고려하고(예를 들어 힘 측정 기구의 감도를 고려하고), 및 피험자를 고려할 때 신뢰가능한 힘을 제공한다면, 이것은 이제 단계 (i) 내지 단계 (iii)를 실행하기 위해서 유지할 수 있다. 그렇지 않다면, 전하는 단계 (b)에서 결정된 힘과 단계 (a)에서 설정된 근력 목표 간격의 하위단계 (d.1)로부터의 비교에 대하여 하위단계 (d.2)에서 수정된다. 이러한 비교의 일 실시형태가 지금부터 제공된다.

전하 스텝 수정은 힘 결정이 신뢰될 수 없는 것을 정정하는 것을 목적으로 하고, 그리고 단계 (iii)에서의 근육 피로도 결정을 개선하는 것을 목적으로 한다. 그러면, 이러한 수정된 전하 스텝은 하위단계 (d.3)에서 유발된 것과 같은 단계 (b) 내지 단계 (d)의 재발생에 대해서 사용되는 전하 스텝이 된다. 힘 결정에 있어서의 신뢰불가능성을 점진적으로 줄여나가서 단계 (i) 내지 단계 (iii)로부터 원래 규정되었던 근육 피로도 결정 방법의 정확도 및 신뢰도를 개선하기 위하여, 단계 (b) 내지 단계 (d)는 이제 바람직하게도 단계 (i) 내지 단계 (iii)에서 사용될 전하를 결정하는 것을 허용하게 된다. 특히, 단계 (i)의 첫 번째 발생에서 사용된 "전하(electric charge)"는 재귀과정에 따라서, 단계 (a)에서 설정된 바와 같은 전하이거나 단계 (d.2)의 마지막 발생 시에 수정된 바와 같은 전하이다.

통상적으로, 단계 (i)의 첫 번째 발생 시에 사용된 전하는 25 내지 40 mA 사이에 포함되는 반면에, 단계 (a)에서 최초로 설정된 전하는 일반적으로 15 내지 30 mA 사이에 포함된다. 그러면, 단계 (a)에서 25 mA의 전하를 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 데이터는 개시된 기술 요지의 범위 내에서 한정하는 의미가 아니다. 특히, 단계 (a)에서 설정된 전하는 더 일반적으로는 10 내지 40 mA 사이에 포함된다.

앞서 언급된 바와 같이, 단계 (c) 및 단계 (ii)는 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정될 힘을 측정하도록 배치된 기구에 의해서 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 단계 (a)에서 설정된 전하 및/또는 근력 목표 간격은 근육에 및/또는 기구의 적어도 하나의 기술적 특징에 의존한다.

전하를 단계 (i) 이전에 단계 (b) 내지 단계 (d)를 통해서 적응시키는 것이 특히 유리하다. 사실상, 전하가 단계 (i) 이전의 전기자극 이전에 조절되었다면, 이것은 피험자를 불편하게 함과 동시에, 전기적인 피로 및/또는 강화작용(potentiation)을 생성함으로써 근육 피로도 결정에 영향을 줄 수 있는 불필요한 전기 충격(electriical impulsion)을 부과할 것이다(이제부터 설명되는 바와 같음).

전술된 바와 같이, 전하는 바람직하게는, 하위단계 (d.2)에서의 전하의 수정이 전기적 세기의 수정에 대응하는 방식으로, 전기자극을 구성하는 펄스(단계 (b) 및 단계 (i))의 전기적 세기에 의해서 규정된다. 후자는 이러한 방법을 실행하는 동안에 수정하고 모니터링하기가 쉽다는 장점을 가진다. 전기적 세기 또는 좀 더 일반적으로는 전하는, 전기자극에 대한 근육 응답에 영향을 주도록 이러한 방법이 적용되는 활동체(motor unit) 또는 근섬유에 대응한다.

단계 (i)의 첫 번째 발생 이전에 전하를 수정하기 위한 하위단계 (d.1) 및 하위단계 (d.2)의 바람직한 실시형태가 후술된다. 이러한 실시형태에서, 하위단계 (d.1)의 비교는 단계 (c)에서 결정된 힘에 대한 근력 목표 간격의 레퍼런스 힘의 비율의 결정을 포함한다. 이러한 비율은 단계 (c)에서 결정된 힘과 레퍼런스 힘 사이의 비율에 따른 거리, 및 간격에 대한 정밀한 정보를 제공하면서, 계산하기가 쉽다. 선택적으로, 이러한 레퍼런스 힘의 데이터는 간격의 데이터와 등가일 수 있다. 예를 들어, 이것은 레퍼런스 힘이 언제나 경계지어진 간격의 중간으로서, 또는 절반이 경계지어진 간격의 하한으로서 선택되는 경우에 그러하다.

레퍼런스 힘은 바람직하게는 근력 목표 간격의 하한 또는 상한이다. 레퍼런스 힘이 하한 경계(상한 경계)에 대응하고, 단계 (c)에서 결정된 힘이 하한 경계(상한 경계)보다 낮으면(높으면), 이러한 비율(ratio)은 단계 (c)의 후속하는 발생에서 간격 내의 힘을 제공하기 위해서 하위단계 (d.2)에서 전하에 적용될 비율(proportion)을 표시하게 된다.

펄스 전기적 세기에 대응하는 전하의 경우, 발명자는 이러한 전하에서의 고립된 펄스를 가지고 있는 근육의 전기자극에 응답하여 해당 근육에 의해 발전된 힘이 이러한 전하에 대해서 주로 선형적으로 변한다면 이러한 비율이 전하에 적용될 수정에 정확하게 대응한다는 것을 발견했다. 이러한 선형성은 높은 상관 인덱스를 가지는 통계적 회귀로부터 이어졌다. 그러므로, 전하의 수정은 수학식 E' F = E F'에 의하여 하위단계 (d.2)에서 결정되는 것이 바람직하고,

- E는 전하이며,

- E'는 결정될 수정된 전하이고,

- F는 단계 (c)에서 결정된 힘이며,

- F'는 레퍼런스 힘이다.

알 수 있는 바와 같이, 하위단계 (d.1)의 비율 계산은 이러한 공식으로부터 암시된다. 이러한 수학식은 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 실행하기 위한 적절한 전하를 단계 (b) 및 단계 (c)의 두 번의(또는 최대 세 번의) 반복으로 획득할 수 있게 한다는 주된 장점을 가지고, 그러면 전기적 세기에 대응하는 전하의 경우에 이러한 방법이 효율적이 된다.

또한, 전술된 바와 같이 하위단계 (d.1)의 비율이 적어도 하위단계 (d.2)의 수정을 표시하는 상태를 유지하기 때문에, 이러한 공식은 다른 "전하" 에 대해서도 일반화될 수 있다. 대안적인 방법에서는, 이러한 선형 함수(그 계수가 하위단계 (d.1)의 비율에 의해서 규정됨)보다 복잡한 함수도 하위단계 (d.2)에서의 전하의 수정을 규정하기 위해서 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 함수는 이러한 방법이 더 어렵고 느리게 실행되게 할 수 있다.

본 명세서에서는 수치적인 예가 제공된다. 단계 (a)에서 설정된 전하가 15 mA이고, 단계 (c)에서 결정된 힘이 3N이고, 근력 목표 간격이 닫힌 절반이 경계지어진 간격 인 경우, 레퍼런스 힘으로서 하한 5N을 고려하면, 하위단계 (d.1)의 비율은 5/3이고 수정된 전하는 25 mA이다. 하위단계 (d.3)에 의해 유발되는 바와 같이, 이러한 전하를 단계 (b) 및 단계 (c)의 새로운 발생을 통하여 테스트함으로써, 단계 (c)에서 새롭게 결정된 힘은 5N에 가까워질 것이다. 레퍼런스 힘이 간격의 경계로서 선택되기 때문에, 힘 결정 기법의 감도 또는 다른 외부 섭동에 기인한 오차를 고려할 때, 단계 (c)의 이러한 두 번째 발생 시에 결정된 힘은 여전히 5N보다 낮을 수 있고, 그러면 간격을 벗어날 수 있다. 이러한 경우에, 단계 (b) 및 단계 (c)의 세 번째 발생이 단계 (d)에 의해서 유발된다. 예를 들어, 이러한 새로운 힘이 4.5N이면, 하위단계 (d.1)으로부터의 10/9의 비율이 25 mA의 현재의 전하에 적용된다. 그러면, 수정된 전하는 28 mA이다(단위에 맞게 반올림됨). 단계 (b) 및 단계 (c)의 세 번째 발생이 이제 실행되고, 그러면 최종적으로 단계 (c)에서 5.5 N의 힘을 제공한다. 이러한 힘이 간격에 속하기 때문에, 단계 (d)는 더 이상 실행되지 않고, 단계 (i)이 이러한 전하를 가지고 실행될 수 있다.

이러한 예로부터 추론될 수 있는 바와 같이, 단계 (b) 및 단계 (c)의 이러한 세 번째 발생을 피하기 위해서 이러한 하한에 정확히 대응하지 않으면서 하한에 가까운 레퍼런스 힘을 사용하는 것이 더 유리할 수 있다. 사실상, 레퍼런스 힘이 6N으로 선택되었으면, 수정된 전하는 30 mA가 될 것이고, 단계 (c)의 두 번째 발생에서 결정된 힘은 틀림없이 5N보다 직접적으로 더 컸을 것이다. 더 일반적으로는, 이것이 레퍼런스 힘이 간격의 하한 또는 상한, 하나의 힘 스텝만큼 증가된 상기 하한, 또는 하나의 힘 스텝만큼 감소된 상기 상한 중에서 선택되는 것이 바람직한 이유이다. 바람직하게는, 이러한 "힘 스텝"은 1 내지 5N 사이에 포함되고, 예를 들어 이것은 1N, 2N, 3N, 4N 또는 5N이다.

앞서 자세하게 설명된 바람직한 실시형태에 대안적으로, 하위단계 (d.1) 및 하위단계 (d.2)의 다른 구현형태들이 개시된 기술 요지의 범위의 전부가 된다. 이러한 다른 구현형태의 일 예의 경우, 하위단계 (d.1)는 단계 (c)에서 결정된 힘이 근력 목표 간격에 포함된 모든 힘보다 크거나 작은지 결정하는 것을 포함할 수 있고, 하위단계 (d.2)는 이러한 경우들 각각에서 전하를 미리 결정된 스텝(예를 들어 0.5, 1, 2, 3, 4 또는 5 mA)만큼 각각 감소 또는 증가시키는 것으로 이루어질 수 있다. 1 mA의 이러한 스텝을 가지는 선행하는 수치적인 예를 고려하면, 값 3N이 간격 의 모든 힘보다 작다면, 수정된 전하가 단계 (b) 및 단계 (c)의 두 번째 발생에 대하여 16 mA가 되도록 전하는 1 mA만큼 증가될 것이다. 이러한 경우에, 이러한 전하를 가지고 단계 (c)의 두 번째 발생 시에 결정된 힘은 충분하지 않을 것이다. 세 번째, 네 번째 등의 발생에 대해서도 같다. 이러한 방식으로 28 mA의 전하에 도달하려면 단계 (b) 및 단계 (c)의 14 회의 발생이 필요할 것이다.

하위단계 (d.1) 및 하위단계 (d.2)의 이러한 다른 구현형태는 매우 간단하고 체계적이다. 이것은 임의의 실수 계산을 요구하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 이것을 실행되기 위해서 더 많은 시간이 걸릴 수 있다.

어떠한 경우에서도, 단계 (d)는 단계 (b) 내지 단계 (d)에 대한 재귀과정이고, 하위단계 (d.2)에서의 전하의 수정은 통상적으로 재귀적으로 이루어진다.

본 발명에 따른 방법은 광범위한 응용예에서, 특히 훈련 또는 경기 전에, 도중에, 또는 심지어 그 이후에 스포츠 전문가의 근육 피로도를 결정하기 위하여, 그리고 부상자 및/또는 노인의 근육 피로도를 근육 재활 도중에 결정하기 위해서 편리하다.

본 발명에 따른 결정 방법은 특히 스포츠 훈련을 플래닝하기 위해서 편리하다. 본 발명에 따른 방법은 일반적으로 치유 목적에 적용되도록 계획되지 않고, 병리적인 문제점을 식별하거나 찾아내려는 의도가 아니다. 이런 점에서, 본 발명의 일 실시형태는:

스포츠 활동을 플래닝하기 위한 방법으로서,

(a) 전하 및 근력 목표 간격을 설정하는 단계;

(b) 근육을 상기 전하에서의 고립된 펄스로 전기자극하는 단계;

(c) 단계 (b)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘을 결정하는 단계;

(d) 단계 (c)에서 결정된 힘이 근력 목표 간격(I)에 속하지 않으면:

(d.1) 단계 (c)에서 결정된 힘을 상기 근력 목표 간격과 비교하는 단계,

(d.2) 하위단계 (d.1)의 비교에 의존하여 상기 전하를 수정하는 단계, 및

(d.3) 단계 (b) 내지 단계 (d)를 반복하는 단계;

(i) 근육을 상이한 주파수에서 상기 전하로 전기자극하는 단계;

(ii) 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘을 결정하는 단계;

(iii) 단계 (ii)에서 결정된 힘에 기반하여 적어도 하나의 근육 데이터 정보를 결정하는 단계; 및

(v) 상기 근육 데이터 정보에 기반하여 스포츠 활동을 플래닝하는 단계를 포함하는, 스포츠 활동 플래닝 방법이라고 할 수 있다.

바람직하게는, 단계 (iii)에서 결정된 근육 데이터 정보의 전부, 임의의 부분, 일부, 또는 적어도 하나가 단계 (v)에서 스포츠 활동을 플래닝하기 위하여 사용된다.

바람직하게는, 스포츠 활동은 스포츠 훈련이다. 바람직하게는, 근육 데이터 정보는 근육 피로도(데이터)를 포함한다(또는 선택적으로 이것으로 이루어진다).

스포츠 활동을 플래닝하기 위한 방법은 치유용이 아니고 및/또는 의료용이 아니며 및/또는 치료를 위한 것이 아니다. 특히, 단계 (v)는 치유를 위한 진단을 유도하려는 것을 목적으로 하지 않는다. 바람직하게는, 단계 (v)는 근육 데이터 정보에 의존하여 시간 데이터를 결정하는 것을 포함한다(또는 선택적으로 이것으로 이루어진다).

근육 데이터 정보가 근육 피로도(데이터)를 포함한다면(또는 선택적으로 이것으로 이루어진다면), 이러한 스포츠 활동 플래닝 방법은 다음 단계들을 포함하는 것으로 다시 표현될 수 있다:

(0) 스포츠 활동 도중에 자극될 근육을 식별하는 단계;

(1) 단계 (0)에서 식별된 근육의 근육 피로도(또는 근육 피로도 데이터 정보)를 결정하기 위하여, 본 발명에 따른 결정 방법을 실행하는 단계; 및

(2) 단계 (1)에서 결정된 근육 피로도에 기반하여 상기 스포츠 활동을 계획하는 단계.

다르게 말하면, 단계 (1)은 선행하는 단계 (a) 내지 단계 (iii)에 대응한다. 단계 (1)에서 결정된 근육 피로도(데이터 정보)는 바람직하게는 단계 (iii)의 상이한 발생에서 결정된 근육 피로도(데이터) 정보의 전부, 임의의 부분, 일부, 또는 적어도 하나로부터, 더 바람직하게는 이러한 모든 근육 피로도(데이터)를 평균화함으로써 획득된다.

일반적으로, 본 발명에 따른 방법은 통상적으로 단계 (a) 내지 단계 (iii)을 포함하는, 근육의 근육 피로도의 비-치유용 및/또는 비-의료용 및/또는 비-치료용 결정 방법에 대응한다. 이러한 경우에는 비-치유용 진단이 단계 (iii)으로부터 유도된다.

본 명세서의 서두에서 통칭적으로 언급된 바 있는 본 발명에 따른 방법의 전술된 그리고 후속하는 실시형태 및 장점 중 임의의 것은 앞서 개시물의 특정한 특정 케이스, 특히 스포츠 활동 플래닝 방법 및 임의의 비-치유용 실시형태에 필요한 부분만 약간 수정하여 적용된다. 특히, 청구항에 제공된 실시형태 중 임의의 것이 단독적으로 또는 이러한 방법들과 조합하여 고려될 수 있다.

본 발명의 결정 방법의 다른 일반적인 장점은, 특정한 근육 피로도를 결정할 수 있게 한다는 것이다. 사실상, 근육 피로도는 많은 생리적 인자에 의존한다. 특히, 근육 피로도는 신경근 신경계 조절부가 임의의 추가적인 근섬유를 최대 포텐셜까지 자극할 수 없을 때에(소위 "중앙 근육 피로도(central muscle fatigue)"를 초래함), 또는 수축력을 근섬유의 직접 레벨에서 변경함으로써(소위 "주변 근육 피로도"를 초래함) 신경근 신경계 조절이 결핍됨에 의해서 초래될 수 있다. 본 발명의 프레임워크에서는, 결정 방법은 단계 (i)의 전기자극이 주변 근섬유에 직접적으로 영향을 준다면 단계 (iii)에서 근육 수축의 중앙 신경계 조절과 독립적으로 주변 근육 피로도를 직접적으로 결정할 수 있게 한다. 그러나, 본 발명은 선택적으로, 결정된 주변 근육 피로도를 다른 광역 피로도 측정으로부터 감산하는 것에 의한 중앙 근육 피로도 결정을 더 포함할 수 있다.

더욱이, 주변 근육 피로도 그 자체로서 근육 피로도가 얼마나 오래 근육에 영향을 주는지에 의존하여 다음 두 가지 종류의 근육 피로도를 포함한다: 본질적으로 고에너지 및/또는 대사 인자(metabolic factor)에 연관되는 소위 "단기-지속 주변 근육 피로도"(신속하게(즉, 수 분 이후에) 회복될 수 있음), 및 수 시간 및 심지어 수 일 동안 지속되는(예를 들어 격렬한 신체적 활동 이후에) 소위 "장기-지속 주변 근육 피로도".

단계 (iii)에서 결정된 근육 피로도는 바람직하게는 그리고 장기-지속 주변 근육 피로도이다. 선택적으로, 단기-지속 주변 근육 피로도도 본 발명의 방법으로부터, 본 발명의 방법을 실행한 이후의 소정 시간 간격 내에 근육 피로도를 추가적으로 결정하고 획득된 결과를 감산함으로써 결정될 수 있다.

본 발명의 프레임워크 내에서, 용어 "전기자극(electrostimulation)" 및 그 임의의 변형은 바람직하게는 신경근 전기 자극 또는 테스트되는 근육의 운동 뉴런의 임의의 종류의 자극을 가리킨다. 이러한 자극은 바람직하게는, 전기 펄스의 발생기 및 피험자 피부에, 가까이 및/또는 근육 옆에 배치되고 전류가 전극에 의해서 근육으로 전송될 수 있는 방식으로 발생기에 연결되도록 적응되는 전극을 포함하는 장치를 포함하는 자극기에 의해서 수행된다. 이러한 장치는 전기 펄스의 세기 및 주파수와 같은 전기자극 파라미터를 선택하기 위한 제어기를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 장치는 당업자에게 알려져 있다.

본원의 프레임워크 내에서, 단계 (ii)에서 결정된 각각의 "힘" 은 바람직하게는 주파수들 중 하나에서 단계 (i)의 전기자극의 전체 펄스에 응답하여 발전된 최대 힘에 대응한다. 이와 유사하게, 단계 (c)에서 결정된 각각의 "힘"은 바람직하게는 단계 (b)의 전기자극의 고립된 펄스에 응답하여 도달된 최대 힘에 대응한다.

본원의 프레임워크에서, 어떤 요소를 도입하기 위하여 부정관사 "a", "an", 또는 정관사 "the"를 사용하는 것은 이러한 요소가 여러 개 존재하는 것을 배제하지 않는다. 본원에서, "제 1", "제 2", "제 3" 등의 용어는 요소를 구별하기 위해서만 사용되고, 이러한 요소에서 임의의 순서를 암시하지 않는다. 본원에서, "~의 레벨에서(at level of)" 및 "~의 레벨에서(at the level of)"는 등가적으로 사용된다. 본원의 프레임워크 내에서, 용어 "~에 기반하여(on basis of)" 및 "~에 기반하여(on the basis of)"는 등가적으로 사용된다. 더욱이 후자들은 한정하는 의미가 아니다: 제 1 양이 제 2 양에 기반하여 결정된다는 사실은, 제 1 양이 제 1 양과 함께 제 3 양에 기반하여 결정될 수도 있다는 것을 배제하지 않는다.

본원의 프레임워크 내에서, 동사 "포함한다(comprise)", "포함하는(include)", "수반한다(involve)" 또는 임의의 파생어를 사용하는 것은, 언급된 것들 이외의 다른 요소가 존재하는 것을 배제할 수 없다. 동사 "포함한다(comprise)"가 두 값들 "사이에 포함된(comprised between)"이라는 용어에 의해서 간격을 규정하기 위해서 사용된다면, 이러한 두 값들은 이러한 간격으로부터 배제되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본원의 프레임워크 내에서, 용어 "바람직한(preferable)", "바람직하게(preferably)", "바람직한(preferred)"을 사용하는 것은 개시된 기술 요지의 범위와 관련하여 또는 청구항의 해석에 관하여 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 더 구체적으로는, "바람직한"이라는 한정사 또는 실시형태를 본원에서 포함하는 것은 청구된 기술 요지의 범위를 "바람직한" 실시형태만을 포함하는 것으로 한정하려는 의도가 아니다. 이러한 관점에서, "바람직한" 실시형태를 포함하는 것은 그렇게 인식되지 않는 기술 요지를 포기하는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

개시된 기술 요지의 방법의 정확도 및 신뢰도를 추가적으로 개선하기 위해서, 전술된 임의의 실시형태들과 완전히 호환가능한 이러한 방법의 바람직한 다른 실시형태들이 아래에 제안된다. 이러한 바람직한 실시형태에 따르면, 이러한 방법은 단계 (iii) 이후에 단계 (iv)의 여러 번의 발생을 포함한다. 단계 (iv)는,

(iv.1) 전하를 전하 스텝만큼 증가시키는 하위단계;

(iv.4) 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 반복하는 하위단계

를 포함한다.

그러면, 이러한 단계 (iv)는 단계 (i)의 첫 번째 발생 이후에만 단계 (a) 내지 단계 (d)로부터 규정된 전하 스텝을 추가적으로 수정하도록 제안한다. 이러한 수정은 단계 (i)의 두 번의 발생들 사이에 전하 스텝을 현재의 전하에 체계적으로 가산함으로써 이루어진다. 예를 들어, 선행하는 수치예, 및 단계 (iv)의 10 회의 발생을 고려하면, 이것은 단계 (i) 내지 단계 (iii)이 우선 28 mA의 전하로 실행되고, 그 후에 두 번째로는 29 mA의 전하로 실행되며, 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 열 한번째의 실행 시에는 38 mA의 전하로 실행된다는 것을 의미한다.

단계 (iv)는 광역 정확도 및 신뢰도를 개선할 수 있게 하는데, 그 이유는 이것이 단계 (ii)에서의 힘 그리고 단계 (iii)에서의 근육 피로도의 광범위한 결정(예를 들어 측정)을 획득하도록 허용하기 때문이다. 단계 (i) 내지 단계 (iii)를 이렇게 반복하면, 특히 이러한 데이터를 평균화할 수 있고, 근육 피로도가 극히 낮은 오차 마진을 가지고 정확하게 결정된다는 것을 확신할 수 있게 된다.

그럼에도 불구하고, 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 반복은 근육 생리학에 대한 과학 문헌에서 공지되고 설명된 바와 같은 "강화작용(potentiation)"(또는 활성화후-강화작용, 계단 현상, 강추구후강화(posttetanic potentiation))이라고 불리는 근육의 생리학적 현상을 처리할 필요가 있게 한다.

이러한 현상은 종래의 근육 활동이 후속하는 근육 수축을 강화하는데 주는 효과로서 규정된다. 근육 활동은 근육 피로도 및 강화작용을 생성하는데, 이것은 주변 근육 피로도에 대한 반대 현상이다. 그러므로, 강화작용은 근육 피로도와 공존하고, 이것을 다소 보상할 수 있다. 이러한 강화작용 현상은 모든 종류의 근육 활동과 함께 얻어진다. 그러므로, 근육 피로도를 결정하기 위해서 단계 (i)의 근육 전기자극을 수행할 때에, 전기-유발 근육 수축은 근섬유의 강화작용을 생성하고, 이것이 근육 피로도를 생성하고 이것이 결정되는 것을 방해한다. 후자의 교란은 전기 자극 펄스가 여러 개이고 시간 기간 안에서 반복되기 때문에 더욱 중요해진다.

이러한 강화작용을 완화시키고 심지어 피하기 위해서, 단계 (iv)는 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 반복하지 않는 것뿐만 아니라, 단계 (a) 내지 단계 (d)로부터 규정된 전하를 단계 (i)의 두 번의 발생들 사이에서 증가시키도록 제안한다. 사실상, 전하에 있어서의 이러한 이득은, 선행 전기자극에 의해서 강화되지 않은 새로운 근섬유를 단계 (i)의 각각의 발생에서 수반하는 것을 가능하게 한다. 결과로서, 근섬유의 공간적 점증(recruitment)이 단계 (iv)에 의해 유발된 단계 (i)의 각각의 발생 시에 수정된다.

그러면, 단계 (iv)는 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 반복함으로써 이러한 방법의 정확도를 개선하는 장점 및 근육 강화작용을 크게 완화시키고, 따라서 방법의 정확도를 효율적으로 개선하는 장점 양자 모두를 결합한다.

바람직하게는, 단계 (i)의 각각의 전기자극은 10 내지 100 mA에 포함된 전기적 세기를 가진 펄스의 반복을 포함하고, 하위단계 (iv.1)에서의 전하의 증가는 펄스의 전기적 세기의 증가로 이루어진다. 이러한 경우에, 펄스는 전기적 세기의 더 낮은 값으로부터 더 높은 값으로 증가하는데, 이들 값 양자 모두는 10 내지 100 mA이다. 더 낮은 값은 단계 (a) 내지 단계 (d)에 의하여 재귀적으로 결정된다. 바람직하게는, 피험자를 위해서 단계 (i)에서 부드러운 첫 번째 전기자극 느낌을 가지기 위하여, 이것은 15 내지 40 mA에 포함되고, 더 바람직하게는 약 25 mA 내지 30 mA이다. 근육을 위하여 너무 높은 스트레스를 피하기 위해서, 더 높은 값은 바람직하게는 30 내지 60 mA에 포함되고, 더 바람직하게는 약 40 mA 내지 50 mA이다.

바람직하게는, 전기적 세기에 관하여 표현된 전하 스텝은 +0.5 내지 +5 mA에 포함된다. 더 바람직하게는 이것은 약 + 1mA이고, 이러한 스텝 값은 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 각각의 발생 시에 상이한 근섬유를 충분히 전기자극하고, 그리고 강화작용을 완화시키기 위해서 충분하다.

바람직하게는, 발생 횟수는 5 내지 30 사이에 포함되고, 더 바람직하게는 10 내지 20 사이에 포함된다. 예를 들어, 힘 및 근육 피로도의 충분한 결정(예를 들어 측정)을 획득하고, 그 후에 이러한 방법으로부터 매우 낮은 오차 마진을 가지기 위해서 이것은 약 15 회일 수 있다.

단계 (iv)의 비한정적인 예시적인 실시형태에 따르면, 단계 (a) 내지 단계 (d)에서 규정된 전하는 단계 (iv)를 통해서 15 개의 +1 mA 전하 스텝만큼 점진적으로 증가된다. 세기가 이렇게 증가하면, 단계 (i)의 이전의 발생시의 전기자극에 의해서 영향을 받지 않고, 따라서 아직 강화되지 않은 근섬유의 새로운 층을 매번 보강하는 것이 가능해진다. 그러면 이러한 방법이 훨씬 더 정밀하고 구현하게 쉬워진다.

이러한 방법의 바람직한 실시형태에 따르면, 단계 (iv)는 하위단계 (iv.1)과 하위단계 (iv.4) 사이에, (iv.2) 단계 (b) 및 단계 (c)를 실행하는 하위단계를 더 포함한다.

다시 말하건대, 하위단계 (iv.2)의 이러한 공식화는 이러한 하위단계의 각각의 실행에서 고려된 "전하"와 함께 이해되어야 한다. 예를 들어, 선행하는 수치예에 후속하여, 하위단계 (iv.2)의 첫 번째 발생은 이제 단계 (b) 및 단계 (c)가 28 mA의 전하로 실행되게 유발한다.

이러한 하위단계 (iv.2)는 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 두 번의 발생들 사이에서 고립된 펄스에 의한 전기자극을 유발한다. 바람직하게는, 단계 (c)의 이러한 발생 시에 결정된 연속적 근육 응답 및 힘이 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 반복된 실행 도중에 근육 데이터 정보를 추론 및/또는 측정 및/또는 모니터링하기 위하여, 및/또는 이러한 실행을 적응시키기 위해서 사용될 수 있다.

모니터링하는 것이 특히 바람직한 이러한 근육 데이터 정보는, 하위단계 (iv.2)의 발생에 후속하여 단계 (b)의 전기자극에 응답하여 근육이 힘을 개발하기 위한 시간 지속기간이다. 사실상, 후술되는 바와 같이, 이러한 시간 지속기간은 증가하는 전하에서의 단계 (i)의 반복된 실행에 걸쳐서 점증된(recruited) 근섬유의 균질성을 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다.

사두근과 같은 인간의 근육은 "지근섬유(slow muscle fiber)" 및 "속근섬유(fast muscle fiber)"의 두 종류의 섬유를 포함한다. 일면에서, 지근섬유는 저레벨의 힘을 개발하고, 느리게 수축하지만, 이들은 주로 산화적 대사(oxidative metabolism)를 가지고, 피로에 대해 내성이 있다. 반면에, 속근섬유는 고레벨의 힘을 개발하고, 신속하게 수축되지만, 주로 해당촉진적 대사(glycolytic metabolism)를 가지고, 피로에 대해 내성이 없다.

그러면, 지근섬유 및 속근섬유 사이의 비율이 단계 (iv)에 의해 유발된 증가하는 전하에서의 근육의 전기자극 도중에 동일하게 유지되는지에 대해 의문을 가지는 것이 적절하다. 사실상, 점증된 속근섬유 및 지근섬유의 비율이 이러한 방법의 실행 도중에 전하의 함수로서 변한다면, 근섬유들이 피로에 대해 상이한 내성을 가지는 경우에 이것은 단계 (iii)에서의 근육 피로도 결정에 영향을 줄 것이다.

이러한 방법의 실행 도중에 이러한 파라미터를 모니터링하기 위한 방법은, 고립된 펄스에 의한 전기자극에 응답하여 단계 (c)에서 결정된 힘을 근육이 개발하기 위하여(즉, 도달하기 위하여) 필요한 시간을 결정(즉, 측정)하는 것이다. 사실상, 지근섬유 및 속근섬유가 그들의 힘을 상이한 속도로 개발하기 때문에, 이러한 시간의 변동은 전기자극된 지근섬유 및 속근섬유의 비율의 변동이라고 해석될 수 있다.

이것이 바로, 단계 (c)가, 근육이 단계 (b)의 전기자극에 응답하여 힘을 개발하기 위한 시간 지속기간을 결정하는 것을 더 포함하는 것이 바람직한 이유이다. 이러한 경우에, 단계 (iv)는 하위단계 (iv.2)와 하위단계 (iv.4) 사이에,

(iv.3) 선행 하위단계 (iv.2)로부터 유래한 단계 (c)의 발생 시에 결정된 시간 지속기간을 단계 (i)의 첫 번째 발생에 선행하는 단계 (c)의 마지막 발생 시에 결정된 시간 지속기간과 비교하는 하위단계를 포함하는 것이 바람직하다.

그러면 바람직하게도, 단계 (i)의 첫 번째 발생을 위해 사용될 전하를 인증하는 단계 (b) 및 단계 (c)의 발생과 연관된 원래의 시간 지속기간을 새롭게 증가된 전하에서의 고립된 펄스에 의한 전기자극으로부터 획득된 시간 지속기간과 연속적으로 비교하는 것이 가능해진다. 그러면, 근육 피로도 결정의 신뢰도에 영향을 줄 수 있는, 단계 (i)의 반복된 실행에 걸친 점증된 근섬유의 균질성에서의 잠재적인 변화를 검출할 수 있게 된다.

실무에서, 이러한 시간 지속기간은 피험자의 지근섬유 및 속근섬유 비율에 의존하여 일반적으로 50 내지 100 ms 사이에 포함된다. 일 예로서, 이것은 60, 70, 80 또는 90 ms일 수 있다.

방법의 실행은, 그 후에 하위단계 (iv.3)에서 비교되는 시간 지속기간들이 적어도 10 ms, 더 바람직하게는 적어도 5 ms만큼 편차를 가지는 하위단계 (iv.3)의 임의의 발생 이후에 중단될 수 있다. 사실상, 이러한 경우에는, 단계 (i)의 반복된 실행에 걸쳐서 점증된 지근섬유 및 속근섬유의 비율은, 근육 피로도 결정이 신뢰가능하게 인증되기에는 너무 많이 변한다.

본 개시물의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 임의의 주파수에서의 단계 (i)의 임의의 전기자극보다 적어도 300 ms의 휴지 기간이 선행 및/또는 후행한다. 이것은 하위단계 (iv.2)(또는 좀 더 일반적으로는 단계 (iv))가 이러한 방법의 일부로서 실행되는지 여부와 무관하게 적용된다.

휴지 기간은 전기자극(하위단계 (iv.2) 또는 단계 (i)의 전기자극)으로부터 다른 전기자극(하위단계 (iv.2) 또는 단계 (i)의 전기자극)까지의 교란을 완화(또는, 더 바람직하게는 회피)할 수 있기 때문에 바람직하다. 이러한 교란은, 예를 들어 근육 "강직유발(tetanisation)", 즉 시간 상 너무 가까운 두 개의 전기자극 각각에 응답하여 시간의 함수로서 근육에 의해 개발된 힘의 곡선들의 융합에 기인할 수 있다. 두 개의 연속적인 전기자극 사이에서 정상 및/또는 이완된 상태(즉 수축 또는 발전된 잔여 힘이 없이)로 근육이 적어도 한 번 거의 완전하게 복귀하도록 하기 위해서 300 ms의 최소 경계가 선택된다.

이것은 단계 (i)의 주파수들 각각에 대한 단계 (ii)의 각각의 발생 및 하위단계 (iv.2)로부터 유래한 단계 (c)의 각각의 발생 시에 근육에 의해 개발되는 힘을, 매우 낮은 결정 교란을 가지고, 또는 결정 교란이 없이 직접 결정할 수 있게 한다.

바람직하게는, 휴지 기간은 앞서 도입된 강화작용을 완화시키는 데에도 기여하고, 그러면 근육 피로도 결정의 정확도 및 신뢰도를 더 높이게 된다. 사실상, 연속적인 전기자극에서의 시간 간극은 단위 시간마다의 전기 임펄스의 개수를 감소시키고, 그러면 또한 이러한 전기자극에 의해 점증된 근섬유의 강화작용도 감소시킨다.

휴지 기간에 대해서 2/5, 3/5, 4/5, 1, 6/5, 7/5, 8/5, 9/5, 2, 3, 4 또는 5 초의 값들이 바람직한데, 그 이유는 일면으로는 이들이 전술된 교란 및 상기 강화작용을 크게 완화(그리고 심지어는 회피)하기에 충분히 크기 때문이고, 다른 면으로는 이들이 전체의 짧은 시간 기간 안에 이러한 방법이 충분히 짧게 실행되게 하고 용이하게 적용가능하게 할만큼 충분히 짧기 때문이다.

앞선 개시 내용에 따라서 상이한 휴지 기간들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 휴지 기간은 단계 (i)의 동일한 발생의 두 번의 전기자극들 사이에 적용될 수 있다. 그러면, 제 2 휴지 기간이 단계 (i)의 전체 실행 이후에 적용될 수 있다. 마지막으로, 제 3 휴지 기간이 하위단계 (iv.2)(존재할 경우)로부터 유발된 실행, 및 단계 (i)의 실행 사이에 적용될 수 있다. 이러한 휴지 기간 중 임의의 것은 전술된 교란을 완화 또는 회피하는 데에 기여하지만, 제 2 휴지 기간이야말로 이것에 그리고 강화작용 완화 또는 회피에 가장 주된 영향을 주는 것이다. 이것이, 제 2 휴지 기간이 제 1 및/또는 제 3 휴지 기간보다 큰 것이 바람직한 이유이다. 바람직하게는, 제 2 휴지 기간은 330 ms 이상인 반면에, 제 1 및 제 3 휴지 기간은 300 ms 이상이다. 더 바람직하게는, 이러한 제 2 휴지 기간은 1 초 이상인 반면에, 이러한 제 1 및 제 3 휴지 기간은 0.5 초 이상이다. 예를 들어, 제 2 휴지 기간은 약 5 초이고, 제 1 및 제 3 휴지 기간은 약 1 초이다.

특히, 본원의 프레임워크 내에서, 단계 (b)에서 사용되는 "고립된(isolated)"이라는 용어는, 고립된 펄스가 임의의 다른 전기자극의 임의의 다른 펄스로부터 시간적으로 분리되며, 바람직하게는 고립된 펄스에 대한 근육 응답이 획득되거나 적어도 거의 획득될 수 있도록(즉 근육이 정상 및/또는 이완된 상태로 거의 완전히 복귀함) 충분히 분리된다는 사실을 가리킨다. 바람직하게는, 이러한 펄스는 단계 (b) 및 단계 (i)의 임의의 다른 전기자극으로부터 적어도 300 ms만큼, 더 바람직하게는 적어도 1 초만큼 분리된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 단계 (iii)의 근육 피로도 결정의 신뢰도 및 정확도를 증가시키는 추가적인 방법이 제안된다. 이러한 실시형태에 따르면, 각각의 주파수에서의 단계 (i)의 각각의 전기자극은 최대 500 ms동안 지속된다. 다르게 말하면, 단계 (i)의 주파수들 각각에서의 펄스들의 반복은 최대 500 ms의 짧은 시간 기간 동안에 이루어진다.

이러한 짧은 시간 기간은 짧기 때문에, 바람직하게도 피험자의 자발적 교란 또는 반사 교란(reflex disturbance)을 피할 수 있게 하는데, 그렇지 않으면 피험자는 근육 수축에 참여하여 힘을 증가시키거나, 반대로 길항 근육을 수축시킴으로써 힘을 감소시킬 수 있을 것이다. 그러면, 단계 (ii)에서의 결정 및 전체 방법 실행이 더 정확하고 신뢰가능해진다. 이러한 짧은 시간 기간은 더 나아가, 펄스를 500 ms가 넘는 동안에 각각의 주파수에서 반복시키는 경우에 도달했을 것과 같은, 각각의 주파수에서 단계 (ii)에서 결정될 동일한 최대 힘에 도달할 수 있게 한다. 또한, 이러한 짧은 시간 기간은 바람직하게도 방법의 실행의 전체 시간을 줄인다.

바람직하게는, 짧은 시간 기간은 더 나아가 150 내지 250 ms 사이에 포함된다. 예를 들어, 이것은 200, 210, 220, 230, 240 또는 250 ms이다. 전술된 장점은 250 ms의 짧은 시간 기간에서 강화된다.

정확한 시간 기간 데이터 T(초단위임)가 주어진 주파수 μ(Hz 단위임)에서의 펄스 데이터의 정확한 개수 N과 등가라는 것을 지적할 수 있다. 그러한 값들은 공식 T = N/μ를 만족시킨다. 바람직하게는, 펄스들은 주파수들 각각에서의 단계 (i)의 각각의 전기자극 도중에 5 내지 20 회 반복된다.

본 발명의 대표적인 실시형태에 따르면, 단계 (i)에서 언급된 주파수는 0 내지 200 Hz 사이에 포함된다. 이러한 상한은 이러한 결정 방법을 실행함으로써 근육 피로도 유발을 완화시킨다. 바람직하게는, 주파수는 제 1 주파수(μ₁) 및 제 2 주파수(μ₂)를 포함한다. μ₂ - μ₁ ≥ μ₂/10이라는 점에서, 제 1 주파수는 바람직하게는 제 2 주파수로부터 적어도 10%만큼 다르다.

주파수들 사이의 이러한 차이는 어떤 주파수에서의 전기자극에 응답하여 이러한 주파수의 함수로서 근육에 의해 개발된 힘의 곡선 상의 두 포인트가, 단계 (iii)을 더 정확하게 수행하기 위해서 서로 충분히 이격되는 것을 보장하기 위해서 유리하다. 이것은 미리 존재하고 있는 근육 피로도에 의존하는 이러한 곡선의 변형의 비-균일성 및 비선형성으로부터 생긴다. 낮은 주파수(예컨대, 0 내지 50 Hz)에서의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘은 사실상, 더 높은 주파수(예컨대, 50 내지 200 Hz)에서의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘보다 이러한 근육 피로도에 의해 더 많이 영향받게 된다.

이것이, 전술된 차이(μ₂ - μ₁)가 더 바람직하게는 제 2 주파수(μ₂)의 적어도 20%이고 다시 말하건대 더 바람직하게는 적어도 50%인 이유이다. 바람직하게는, 제 1 주파수는 0 내지 50 Hz에 포함되고, 및/또는 제 2 주파수는 50 내지 200 Hz에 포함된다. 바람직하게는, 제 1 주파수는 약 20 Hz이고 및/또는 제 2 주파수는 약 120 Hz이다. 제 1 및 제 2 주파수에 대한 값들의 임의의 다른 유사한 커플, 예를 들어: 10 및 50 Hz, 20 및 100 Hz, 30 및 80 Hz, 50 및 150 Hz 등이 사용될 수 있다.

이러한 실시형태에 따르면, 단계 (i)에서 사용되는 전기자극 주파수는 바람직하게는 제 1 및 제 2 주파수만으로 이루어진다. 바람직하게는, 단계 (iii)에서 근육 피로도를 후술되는 바와 같이 이러한 두 개의 힘만을 고려함으로써 결정하는 것이 가능하다. 이러한 장점은 단계 (i)에서의 전기자극을 횟수 및 주파수에 있어서 제한함으로써 근육 피로도 유발을 피하는 것이다. 다른 장점은 제한된 개수의 데이터만을 고려함으로써 단계 (iii)의 실행을 용이화하는 것이다. 일 예로서, 단계 (i)은,

- 150 내지 250 ms에 포함되는 짧은 시간 기간 동안에 근육을 약 10, 15, 20 또는 25 Hz의 제 1 주파수에서 3, 4, 5, 또는 6 개의 펄스들의 반복으로써 전기자극하는 것; 및

- 150 내지 250 ms에 포함되는 짧은 시간 기간 동안에 상기 근육을 약 100, 110, 120 또는 130 Hz의 제 2 주파수에서 16, 17, 18 또는 19 개의 펄스들의 반복으로써 전기자극하는 것

으로 이루어질 수 있다.

그러나, 개시된 기술 요지는 제 1 및 제 2 주파수만으로 이루어진 주파수들로 한정되지 않는다. 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개, 일곱 개, 여덟 개와 같은 다른 개수의 주파수들, 또는 더 많은 주파수들도 주파수 범위 내에서 서로 등간격일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 단계 (iii)은,

- 단계 (ii)에서 결정된 힘들의 비교, 및

- 이러한 비교에 기반한 상기 근육 피로도의 결정

을 포함하는 것이 바람직하다.

제 1 및 제 2 주파수를 포함하는 전술된 주파수의 경우에, 단계 (ii)에서 결정된 힘은 이제:

- 제 1 주파수에서의 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 상기 근육에 의해 개발된 제 1 힘; 및

- 제 2 주파수에서의 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 상기 근육에 의해 개발된 제 2 힘

을 포함하고,

바람직하게는, 단계 (iii)은:

(iii.1) 제 2 힘(F2)에 대한 제 1 힘(F1)의 비율을 계산하는 하위단계,

(iii.2) 하위단계 (iii.1)에서 계산된 비율을 임계치와 비교하는 하위단계, 및

(iii.3) 하위단계 (iii.2)의 비교에 기반하여 근육 피로도를 결정하는 하위단계를 포함한다.

특히, 하위단계 (iii.1) 및 하위단계 (iii.2)는 그러면 힘들의 전술된 비교의 바람직한 구현형태가 된다.

단계 (iii)의 이러한 특정 구현형태는 근육 피로도를 결정하기 위한 쉽고 빠르며 복잡도가 낮은 계산을 허용한다. 이것은 매우 효율적이기도 하다. 사실상, 제 1 주파수가 제 2 주파수의 적어도 10%만큼 다르기 때문에, 이러한 비율은 근육 피로도의 함수에서의 전술된 곡선 변형의 불균일성에 의해서 영향을 받는다. 그러므로, 하위단계 (iii.2)에서 식별된 임의의 차이가, 특히 무피로도(non-fatigued) 근육에 대한 기대된 비율에 대응하는 임계치에 대하여 적어도 암시적으로 그리고 더 바람직하게는 명시적으로 더 결정될 수 있는 근육 피로도의 기저를 이룬다.

제 2 힘에 대한 제 1 힘의 비율과 비교되는 임계치는 바람직하게는 숫자 F(μ₁)/F(μ₂)로 이루어지는데,

- F는 전기자극에 응답하여 피로하지 않은 근육에 의해 개발된 힘을 이러한 전기자극의 주파수의 함수로서 나타내는 인간으로부터 독립적으로 증가하는 정칙 함수이고;

- μ₁ 및 μ₂는 각각 제 1 및 제 2 주파수이다.

비율을 이러한 방식으로 표현하는 것은, 이것이 인간으로부터 독립적이고 제 1 및 제 2 주파수의 임의의 커플에 대해서 함수 F를 통해 간접적으로 주어지기 때문에 유리하다. 이러한 실시형태는 개시된 기술 요지의 범위를 한정하지 않는다. 제 1 및 제 2 주파수만을 수반하는 전술된 실시형태에 대해서는 전술된 실시형태를 고려할 필요가 없는데, 그 이유는 이러한 주파수들에 대응하는 개수가 충분하기 때문이다.

일 예로서, 제 1 주파수는 10 내지 40 Hz에 포함될 수 있고, 제 2 주파수는 90 내지 130 Hz에 포함될 수 있으며, 임계치는 40 내지 90%에 포함될 수 있다. 더 바람직하게는, 제 1 주파수는 약 20 Hz이고, 제 2 주파수는 약 120 Hz이며, 및 임계치는 약 60%, 또는 65%, 또는 70%, 또는 75%, 또는 80%이다.

본원의 프레임워크 내에서, 용어 "결정하는(determining)", "결정한다(determine)", "결정(determination)" 및 임의의 다른 파생어는, 근육 피로도가 식별되기만 하는 것이 아니라 명시적으로 측정되고/또는 계산되는 것이 바람직하다는 점에서, 용어 "정량화하는(quantifying)", "정량화한다(quantify)" 및 "정량화(quantification)" 에 대응하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 앞선 실시형태들에 있어서, 명시적인 측정 및/또는 계산은 계산된 비율과 임계치의 비교로부터 및/또는 결정된 근육 피로도 평균화로부터 유도될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 단계 (iii)의 범위는 단계 (c) 및/또는 단계 (ii)에서 결정된 힘으로부터 적어도 부분적으로 유발된 다른 물리량, 예컨대, 예를 들어 연관된 토크에 기반하여 근육 피로도를 결정하는 것을 배제하지 않는다. 상호적으로, 단계 (c) 및 단계 (ii)의 범위는 단계 (b) 및 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 측정될 수 있는 힘에 관련된 중간 물리량, 예컨대, 예를 들어 변위, 가속도, 및/또는 토크에 기반할 수 있는 힘의 결정을 배제하지 않는다.

이러한 방법의 다른 개시된 실시형태에 따르면, 힘들은, 바람직하게는 스트레인 게이지 또는 동력계를 이용한 직접적인 힘 측정에 의해서 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정된다. 특히, 단계 (c) 및 단계 (ii)에서의 힘의 결정은, 임의의 중간 또는 간접적 척도 및/또는 관찰(예컨대, 근전도 검사에 의한 관찰) 또는 힘 결정 오차의 증가되는 위험을 유발하는 추론 또는 추정에 의해서가 아니라, 힘(뉴턴 단위임)을 측정함으로써, 또는 적절한 기술에 의하여, 직접적으로 수행된다. 이러한 직접적인 힘 측정은 바람직하게는 지금부터 소개되는 전용 근력 측정 디바이스에 의해서 수행된다.

바람직하게는, 수반된 근육은 사람(즉, 피험자)의 하지의 근육으로 이루어진다. 바람직하게는, 이러한 근육은 사두근(quadriceps) 또는 햄스트링(hamstring)으로 이루어진다. 이러한 경우에, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따르면, 이러한 방법은 단계 (a) 이전에,

(α) 시스템을 제공하는 단계;

(β) 시트를 수평 지지대 상에 위치시키는 단계; 및

(γ) 하지가 상기 근력 측정 디바이스와 오직 직접적인 외부 물리적 접촉 상태에만 있도록, 사람을 착좌 포지션에서 상기 시트 상에 위치시키고, 다리의 적어도 일부를 다리 지지 요소 상에 위치시키는 단계

를 더 포함하고,

상기 시스템은,

- 전기자극 파라미터를 선택하기 위한 제어기를 포함하는, 단계 (b) 및 단계 (i)의 전기자극을 생성하기 위한 장치;

- 근력 측정 디바이스; 및

- 논리 유닛

을 포함하며,

상기 근력 측정 디바이스는,

= 착좌 포지션인 사람을 수용하고 상기 수평 지지대 상에 위치되도록 되어 있는 상기 시트;

= 하지 중 다리의 적어도 일부를 수용하고 안정하게 유지시키도록 되어 있는 상기 다리 지지 요소;

= 단계 (b) 및 단계 (i)에서 상기 장치에 의해 생성된 전기자극에 응답하여, 상기 다리 지지 요소의 레벨에서 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정될 힘을 측정하도록 되어 있는 기구; 및

= 상기 시트 및 상기 다리 지지 요소를 기계적으로 커플링하고, 상기 다리 지지 요소의 레벨에 있는 상기 기구로의 연결 부재를 포함하는 기계적 구조체

를 포함하며,

상기 논리 유닛은,

= 상기 논리 유닛이 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정될 힘의 측정치를 상기 기구로부터 수신하도록 되어 있게끔, 상기 기구에 연결되고,

= 단계 (a)에서 설정된 상기 전하 및 상기 근력 목표 간격을 수신하도록 되어 있으며,

= 하위단계 (d.1) 및 하위단계 (d.2)를 단계 (a)에서 설정된 상기 전하 및 상기 근력 목표 간격으로부터 실행하고, 단계 (iii)을 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 상기 기구에 의해 측정된 힘으로부터 실행하도록 구성된다.

당업자에 의해서 이해될 수 있는 바와 같이, 단계 (α)에서 제공되는 시스템은 본 발명의 방법을 실행하도록 완전히 설계되고 구성된다. 특히, 바람직하게는, 단계 (a)에서 설정된 전하 및 근력 목표 간격은 논리 유닛에 의해 수신되고, 단계 (b) 및 단계 (i)의 전기자극은 상기 장치에 의해 생성되며, 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정된 힘은 상기 기구에 의해 측정된다. 추가적으로, 바람직하게는, 하위단계 (d.1)의 비교, 하위단계 (d.2)의 전하의 수정 및 단계 (iii)의 근육 피로도의 결정은, 단계 (a)에서 설정된 전하 및 근력 목표 간격에 기반하여 그리고 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 기구에 의해 측정된 힘에 기반하여 상기 논리 유닛에 의해 수행된다. 또한, 논리 유닛은 장치를 알고리즘에 의해서 활성화하고 및/또는 전기자극 파라미터를 선택하기 위해서 상기 장치 및/또는 그 제어기에 연결될 수 있다.

상기 전기자극 파라미터는 바람직하게는 전기자극 주파수, 각각의 전기자극에 대한 전하 및 펄스들의 개수를 적어도 포함한다. 바람직하게는, 전기자극 주파수는, 예를 들어 0 내지 200 Hz 사이의 주파수의 범위 안에서 변할 수 있다. 바람직하게는, 전하 선택은 펄스의 전기적 세기 선택을 적어도 포함한다. 이러한 전기자극 파라미터는 전술된 제 1, 제 2 및/또는 제 3 휴지 기간을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제어기는 이러한 방법에 관련된 미리 결정된 전기 충전 프로그램을 실행하기 위해서 구성될 수 있다. 대안적으로, 이러한 실행은 앞서 설명된 바와 같은 논리 유닛의 제어 하에 수행될 수 있다.

단계 (c) 및 단계 (ii)를 실행하기 위하여 근력 측정 디바이스를 사용하는 것이 특히 유리하다. 이러한 디바이스는 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 힘을 매우 높은 정밀도로 직접 결정하게 하면서도 매우 간단하고 이동하기가 쉽다. 사람이 시트 위에 착좌되고, 그의 다리가 단계 (γ)에서 언급된 바와 같이 다리 지지 요소 안에서 안정되게 위치되고 유지되기 때문에, 단계 (b) 및 단계 (i)의 실행도 매우 간단해진다.

바람직하게는, 하지가 근력 측정 디바이스와 직접적인 외부 물리적 접촉 상태에만 있기 때문에:

- 하지의 발이 공중에 있게 되고; 그리고/또는, 바람직하게는,

- 하지의 넓적다리 전부가 시트 위에 놓여 있게 되며; 그리고/또는, 바람직하게는,

- 하지의 무릎의 뒷부분이 시트의 측면과 접촉하게 된다.

바람직하게는, 이것은 단계 (c) 및 단계 (ii)에서의 힘의 측정 상태를 정확하게 알게 하고, 그리고 및 물리적 섭동(예를 들어, 지면과 같은 지지체 위에 있는 발에 의해 인가되는 힘에 의해 유발되는 섭동)이 회피되기 때문에 힘 결정이 더 정확하고 신뢰가능하게 한다. 바람직하게는, 사람은 단계 (b) 및 단계 (c)에서, 그의 등이 펴지고 하지 넓적다리와 실질적으로 직각을 이루도록 위치된다. 디바이스의 간단한 구조 및 사람이 쉽게 위치되는 것 덕분에, 기구에 의한 힘의 측정이 재현가능해진다. 이것은, 개시된 결정 방법을 동일한 배치 및 동일한 조건에서 실행할 필요가 없이, 그리고 사람의 다수의 위치설정 파라미터를 고려하지 않고서 시트가 수평 지지대 상에 위치될 수 있으면 단계 (iii)에서 결정된 근육 피로도가 언제나 그리고 어디에서나 날짜별로 비교될 수 있기 때문에, 개시된 방법의 목적을 위해서 유리하다.

바람직하게는, 근력 측정 디바이스는 시트의 레벨에 작용되는 인간의 총 체중 덕분에, 단계 (b), 단계 (c), 단계 (i) 및 (ii)의 실행 도중에 수평 지지체에 대해서 고정된 상태를 유지한다. 특히, 사람을 수용하고 이러한 방법을 실행하기 위해서 복잡하거나 무거운 구조체가 필요하지 않다. 단계 (β)에서 언급된 바와 같이, 기계적인 구조체에 의하여 다리 지지 요소에 커플링된 단순한 평면이 시트로서 사용되고 테이블 또는 다른 시트와 같은 수평 지지대 상의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 특히, 사람이 근육 피로도를 결정하기 위하여 특정한 의료 센터 또는 스포츠 센터에 가야 하는 것이 아니다. 시트는 그 위에 앉아 있는 사람 전체를 위치설정하도록 충분히 넓은 것이 바람직하다. 이것은 두 개의 세로축을 따라서 연속적으로, 바람직하게는 적어도 40 cm, 바람직하게는 적어도 50 cm 또는 적어도 60 cm만큼 연장된다.

다리 부분을 단순하게 지지하지 않고 수용함으로서, 다리 지지 요소는 다리 부분을 제 자리에 유지시킬 수 있게 하고, 예를 들어 전술된 바와 같은 힘의 정밀하고 재현가능한 측정을 보장한다. 다리 지지 요소는 다리의 일부를 측방향으로 움직이지 않게 하면서 다리의 이러한 부분의 곡률에 맞추기 위한 반-원통형 중공부를 포함하는 것이 바람직하다. 다리 지지 요소는 다리의 부분을 더 양호하게 움직이지 않게 하기 위한 스트랩을 더 포함할 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 단계 (c)및 단계 (ii)에서 결정될 힘을 다리 지지 요소의 레벨에서 측정하기 위하여, 기구는 다리 지지 요소의 레벨에서 기계적 구조체에 기계적으로 커플링된다. 이러한 힘을 직접적이고 정확하게 측정하기 위하여, 기구는 통상적으로 힘 방향에 맞게 정렬된다. 이것은 다리 지지 요소와 정렬되고, 다리 지지 요소와 일체를 이룰 수 있고, 다르게 말하면, 다리 지지 요소에 직접적으로 고정된다. 위에서 언급된 바와 같이, 기구는 바람직하게는 스트레인게이지 또는 동력계이다. 힘의 재현가능하고 직접적이며 정확한 측정이 수행될 수 있도록, 이것은 견인상태 또는 압축 상태에서 작동하도록 구현될 수 있다.

기계적 구조체는 바람직하게는 기계적 암 또는 기계적 프레임으로 이루어진다. 바람직하게는, 그러면 디바이스의 구조가 매우 간단하고 가벼워진다. 암 또는 프레임은 간단한 형태, 예를 들어 시트에 직교하는 적어도 하나의 평면 내에서 "I", "L", "T", "U", "S" 또는 "Z" 의 돌출된 형태를 가질 수 있고, 바람직하게는 시트에 커플링된(또는 고정된) 적어도 하나의 상부 말단부, 및 다리 지지 요소에 커플링된(또는 고정된) 적어도 하나의 하부 말단부를 포함한다. 이러한 디바이스는, 기계적 구조체의 시트에 대한 위치 및/또는 배향, 및/또는 다리 지지 요소의 기계적 구조체에 대한 위치 및/또는 배향을 수정하기 위한 위치 조절 요소를 포함할 수 있다. 이러한 위치 조절 요소는 나사, 볼트, 핀, 스프링 등과 같이 당업자에게 잘 알려져 있는, 바람직하게는, 예를 들어 캐비티 내에서 기계식 암 또는 프레임과 협력하도록 구성된 임의의 기계식 요소를 포함할 수 있다.

근력 측정 디바이스는 바람직하게는 시트, 다리 지지 요소, 기구, 기계적 구조체, 및 존재할 경우의 위치 조절 요소만으로 이루어진다. 그러면, 이것은 본 발명의 방법의 단계 (c) 및 단계 (ii)를 근육 피로도를 결정하기 위해서 매우 정확한 방법으로 구현할 수 있게 하면서, 매우 간단하고 실용적인 형태로 축약된다.

개시된 기술 요지는 근육의 근육 피로도를 결정하기 위한 시스템과 같이 앞서 상세히 설명된 바와 같은 시스템을 더 제공하는데, 이것도 역시 개시된 방법을 구현하기 위해서 적응된다. 본 발명에 따른 방법의 모든 실시형태 및 이러한 실시형태의 장점은 필요한 부분만 약간 수정하여 본 발명에 따른 이러한 시스템에도 적용된다. 특히, 이러한 시스템은 이전에 논의된 바와 같이 신뢰가능하고 정확한 근육 피로도 결정을 허용한다.

개시된 기술 요지는 청구항 내에서 추가적으로 소개된다. 본 발명으로부터 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 청구항에 제공된 실시형태 중 임의의 것은 단독적으로 또는 조합하여 고려될 수 있다. 특히, 가능하다면, 청구항의 의존성은, 청구항의 가능한 조합 - 이들이, 특히 본 발명을 고려할 때 기술적으로 가능하고 당업자에게 이해된다면 -중 임의의 하나가 본 출원의 일부가 되도록 넓은 의미에서 고려될 수 있다.

개시된 청구 요지의 다른 특징 및 장점은 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 정독하면 명백해질 것이고, 이것을 이해하기 위하여 다음의 첨부 도면이 참조된다:
- 도 1은 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 방법의 흐름도를 도시한다;
- 도 2는 본 발명의 대표적인 실시형태에 따르는 방법의 단계 (b)를 실행하는 동안에 시간의 함수인 연속적인 실험의 힘 측정을 예시한다;
- 도 3은 단계 (b)의 고립된 펄스의 전기적 세기에 의존하여, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따른 방법의 단계 (c)에서 측정된 힘들의 실험적인 곡선을 예시한다;
- 도 4는 소정 주파수에서의 단계 (i)의 전기자극에 응답하여, 이러한 주파수의 함수로서 근육에 의해 개발되는 (광역 및/또는 최대) 힘의 곡선을 예시한다;
- 도 5는 본 발명의 대표적인 실시형태에 따르는 방법의 단계 (i)을 실행하는 동안에 시간의 함수인 연속적인 실험의 힘 측정을 예시한다;
- 도 6은 개시된 방법의 대표적인 실시형태를 구현하기 위한 시스템 내의 근력 측정 디바이스를 예시한다.
도면에 그려진 것들은 측정치에 맞게 도시된 것이 아니다. 도면에서, 유사한 요소들에는 유사한 참조번호가 지정될 수 있다. 본원의 프레임워크에서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 참조번호를 가질 수 있다. 도면에서 참조 번호가 존재하는 것은 이러한 번호가 청구항에 표시되더라도 한정하는 것으로 여겨질 수 없다.

개시된 기술 요지의 대표 실시형태의 설명이 이제부터 도면을 참조하여 설명되지만, 본 발명은 이러한 레퍼런스에 의해서 한정되지 않는다. 특히, 후술되는 그림 또는 도면은 개략적인 것일 뿐이고, 어느 경우에도 한정하는 것이 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 예시된 근육 피로도 결정 방법은, 단계 (i)에서 상이한 주파수 μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n에서 근육을 전기자극하여, 단계 (ii)에서 각각의 주파수 μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n에서의 전기자극 각각에 개별적으로 응답하여 근육에 의해 개발된 각각의 (최대) 힘 F₁, F₂, F₃, …, F_n을 결정하고, 바람직하게는 측정하며, 단계 (iii)에서 근육의 근육 피로도를 이렇게 결정된 힘 F₁, F₂, F₃, …, F_n에 기반하여 결정하는 것을 제안한다. 전기자극의 횟수 n 은 2 회 이상이고, 예를 들어 2 내지 50 회 사이에 포함된다. 바람직하게는, 횟수 n은 2, 3, 4 또는 5 회와 같다. 더 바람직하게는, 횟수 n은 2 회와 같다.

단계 (i)의 전기자극은 이러한 전기자극들 중 임의의 것에 의해 이루어지는 펄스의 전기적 세기에 대응하는 전하(E)에서 수행된다. 전하(E)는 통상적으로 10 내지 100 mA 사이에 포함된다.

단계 (ii)에서의 정확하고 신뢰가능한 힘 결정 및 단계 (iii)에서의 근육 피로도 결정을 허용하는 전하(E)를 사용하기 위하여, 이러한 방법은 전술된 바와 같은 단계 (a) 내지 단계 (d)를 포함한다. 단계 (a)에서는, 초기 전하(E₀), 예를 들어 15 mA, 20) mA 또는 25 mA가 설정된다. 이러한 전하는 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 신뢰가능하게 실행하기 위해서 광범위한 클래스의 피험자에 대하여 편리한 중간 전하로서 선택된다. 단계 (a)는 또한 근력 목표 간격(I)을 설정하도록 제안한다. 바람직하게는, 간격(I)은 형태 또는 의 간격인데, L은 하한이고, 예를 들어 본 발명의 기술 요지에서 상세히 설명되는 바와 같이 5N이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전하(E:= E₀)가 단계 (b)에서 고립된 펄스로써 근육의 전기자극을 규정하고 수행하며, 단계 (c)에서 이러한 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 (최대) 힘 F를 결정하기 위해서 사용된다. F I이면, 단계 (i)가 최초 세트로서 E = E₀로 실행된다. 그렇지 않다면, 단계 (d)를 통해서 전하(E)가 E'로 수정되고, 단계 (b) 및 단계 (c)가 새로운 전하(E)를 가지고 재실행되어 새로운 힘 F 결정을 제공하고, 단계 (d)를 통하여 조건 F I가 재평가된다. 특히, E는 재귀적 파라미터에 대응하는데, 이것은 기술 요지의 개시물에서 완전히 설명되는 바와 같이 조건 F I가 만족될 때까지 추상화되어 표시되는 수정 E'에 의하여 재귀적으로 수정된다.

바람직하게는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 변하는 전하(축(85)에서 mA 단위로 판독됨)에서 단계 (c)에서 결정된 임의의 이러한 힘 F(축(82)에서 뉴턴 단위로 판독됨)의 실험 측정치를 나타내는 곡선(66)은, 적어도 단계 (b) 내지 단계 (d)의 재귀과정에 대해서 관심 범위에 속하는 전하에 대해서 실질적으로 선형적이다. 사실상, 대부분의 상황에서, 단계 (i)의 첫 번째 발생에서 사용된 전하는 25 내지 40 mA 사이에 포함될 것이다. 결과적으로, 단순히 현재의 전하(E)에 곡선 구배에 의해 유도된 비율을 적용함으로써, 단계 (d)에서의 수정된 전하(E')를 결정하는 것이 쉬워질 수 있다. 후자가 근육에 의존할 수 있기 때문에, 이것은 단계 (c)에서 마지막으로 결정된 힘(F)에 대한 레퍼런스 힘(바람직하게는 L, 또는 L+ 1/2*N, 또는 L + 1N임)의 비율에 의해서 획득된다.

근육이 단계 (c)에서 결정된 힘(F)을 개발하기 위한 시간 지속기간(T)은 적어도 단계 (i)의 첫 번째 발생에 선행하는 단계 (c)의 마지막 발생 시에, 그리고 선택적으로는, 존재한다면 단계 (c)의 앞선 발생 각각 시에 결정된다. 이러한 시간 지속기간은 도 1에 도시된 바와 같이F I라면 T₀:= T로 저장된다.

도 2는 단계 (b)의 실행 중의 시간의 함수인(축(83)에서 ms 단위로 판독됨) 연속적인 힘 측정치(축(82)에서 뉴턴 단위로 판독됨) - 그리고 단계 (c)에서 결정된 최대 힘(F)만이 아님 - 를 보여준다. 특히, 이러한 측정으로부터 따라오는 곡선(65)은 현재의 전하(E)에서의 고립된 펄스에 대한 근육의 응답에 대응한다. 이러한 응답은 "경련(twitch)"이라고 불린다. 시간 0은 펄스가 근육의 레벨에서 인가되는 순간에 대응한다. 곡선(65)으로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 힘(F)은 개략적으로 50 내지 100 ms에 포함된 시간 지속기간(T) 이후에 도달한다. 근육에 의해 개발된 힘은 고립된 펄스에 의한 전기자극에 기인하여 개발된 임의의 수축 또는 잔여 힘이 없이, 근육이 정상 상태로 복귀할 때까지 감소한다. 이러한 정상 상태는 특히 거의 180 ms 이후에 도달되고, 그리고 주로 300 ms 이후에 도달된다.

이러한 방법의 정확도 및 신뢰도를 더 증가시키기 위해서, 단계 (i) 내지 단계 (iii)이 위에서 설명되고 도 1에 도시되는 바와 같이 증가하는 전하와 함께 반복된다. 전하(E)는 우선 하위단계 (iv.1)에서 E+로 증가된다. 그러면, 단계 (b) 및 단계 (c)가 하위단계 (iv.2)에서 이러한 전하(E)를 가지고 실행됨으로써(여전히 현재의 전기자극 파라미터라고 기록됨), 힘(F) 및 시간 지속기간(T)이 이러한 업데이트된 전하를 가지고 단계 (c)에서 새롭게 결정되게 한다. 시간 지속기간(T)은 바람직하게는 하위단계 (iv.3)에서 T₀와 비교되고, 바람직하게는 단계 (i)의 반복된 실행에 걸친 점증된 근섬유가 지근섬유 및 속근섬유에 있어서 균질한 상태를 유지했다는 것을 보장하기 위하여, 단계 (i) 내지 단계 (iii)의 새로운 반복이 T-T₀ 0(예를 들어 |T-T₀| < 5 ms)인 경우에만 하위단계 (iv.4)로서 실행된다.

단계 (iii)의 각각의 발생 시의 근육 피로도 결정은, 예를 들어 두 힘(F₁ 및 F₂)의 비율 계산 및/또는 F_j를 μ_j에 연관시키는 함수에 대한 이산 적분 계산(1 ≤ j ≤ n), 및 이러한 계산 중 적어도 하나와 적어도 하나의 기대된 값의 비교에 의하여 수행될 수 있다.

도 4는 전기자극에 응답하여 주파수(축(81)에서 헤르쯔 단위로 판독됨)의 함수로서 근육에 의해 개발된(최대) 힘(축(82)에서 뉴턴 단위로 판독됨)의 그래프를 예시한다. 다르게 말하면, 각각의 그래프의 각각의 포인트는 단계 (i)의 주파수들 중 하나에서의 전기자극에 응답하여 단계 (ii)에서 결정될 수 있는 힘을 나타낸다. 곡선(61)은 가능한 전기자극 주파수의 함수인 이러한 전기자극에 응답하여 피로하지 않은 근육에 의해 개발된 힘을 나타내는 이론적인 기대 함수 F의 그래프에 대응한다. 곡선(62)은 피로한 근육(fatigued muscle)에 대해서 측정된 포인트(μ₁, F₁), (μ₂, F₂), (μ₃, F₃), …, (μ_n, F_n)에 대응하는 도트 클라우드의 연속적이고 규칙적인 확장을 나타낸다. 두 개의 곡선(61 및 62) 사이의 공간이 고주파수(예를 들어 90 Hz 초과)에 걸쳐서보다 저주파수(예를 들어 10 내지 40 Hz)에 걸쳐서 더 크다는 것에 주목한다. 이러한 공간은 근육에 대해서 측정된 힘 및 저주파수 및 고주파수 각각에서의 피로하지 않은 근육에 대한 함수 F로부터의 기대된 힘 사이의 차이(71 및 72)에 대응한다. 특히, 차이(72)는 매우 작아서, 두 개의 곡선(61 및 62)이 고주파수에 대해서는 실질적으로 동일하다고 가정될 수 있게 된다.

비율 F(20)/F(120)이 이론적으로 또는 실용적으로 65%라는 것이 알려져 있다는 것이 가정되면, 근육 피로도를 각각 결정하기 위해서 μ₁ = 20 Hz 및 μ₂ = 120 Hz에서의 전기자극에 응답하는 힘(F₁ 및 F₂)을 측정하면 충분하다. 사실상, F₂가 실질적으로 F(120)에 대응하기 때문에, F₂의 측정치는 일부 의미에서는 레퍼런스 측정에 대응하는 반면에, F₁의 측정치는 F₂에 대한 비율에 관하여 기대된 값이 발산하는 것을 강조하도록 허용한다. 특히, 비율 F₁/F₂가 65%보다 크게 다르면, 근육 피로도는 이러한 방법에 따라서 결정된다고 여겨지고, 정량화될 수 있다. 비율에 대한 약 65%의 이러한 값은 표시하기 위한 것이고 한정하는 것이 아니다. 고려되는 함수(F)에 따라서는 약 75% 또는 약 85%와 같은 다른 값들도 편리할 수 있다. 이와 유사하게, μ₁ 및 μ₂의 값은 절대 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 동일한 설명이 120 Hz 대신에 μ₂ = 100 Hz인 경우에도 유도될 수 있다.

하지 근육에 대한 힘(F₁, F₂, F₃, …, F_n)을 측정하기 위한 근력 측정 디바이스(1)가 도 6에 도시된다. 이것은 본 발명의 명세서에 기술된 것과 같은 방법을 구현하도록 적응된 전체 시스템의 일부인 것이 바람직하다.

디바이스(1)는 사람을 착석 포지션에서 수용하기 위한 부드러운 부분(11)을 포함하는 시트(10), 부드러운 부분(11)에 대한 강성 프레임(12), 및 시트를 수평 지지대 상에 착탈식으로 위치시키기 위한 위치설정 하부 부재(13)를 포함한다. 강성 프레임(12)은, 특히 부드러운 부분(11)의 레벨에서 시트(10)의 강성에 기여하는데, 부드러운 부분은 사람의 쾌적함을 위하여 탄력적 및/또는 패딩부착(padded) 재료로 제작될 수 있다. 위치설정 하부 부재(13)는 수평 지지대 상에서의 시트(10)의 안정성을 개선하기 위해서 부드러운 부분(11) 아래에서 0부터 1/20 미터까지의 높이로 조절될 수 있다. 이들은 석션 컵일 수 있다. 이들은 보호된 단부들일 수 있다. 디바이스(1)의 다른 부분이 이들보다 훨씬 더 낮게 연장되기 때문에, 이들은 지면 위에 놓여지도록 배치되지 않는다.

도시된 바와 같이, 디바이스(1)는 기계적 구조체(2)를 이용하여 시트(10)에 고정된 다리 지지 요소(3)를 포함한다. 후자는 특히 도 6에 예시된 디바이스(1) 내의 기계적 프레임이다. 다리 지지 요소(3)는 하지 다리의 하부 부분을 수용하고 적어도 부분적으로 움직이지 않게 하기 위한 반-원통형 중공부를 포함한다. 근육이 다리 지지 요소에 의해 수용되고 유지될 때, 특히 전기자극에 응답하여 다리 지지 요소(3)의 레벨에서 근육에 의해 개발되는 임의의 힘을 측정하기 위해서 측정 기구(4)가 역시 제공된다. 기계적 구조체(2)는 다리 지지 요소의 레벨에서 기구(4)에 연결되는 연결 부재(5)를 더 포함한다. 특히, 도 6의 예시된 구성에서, 기구(4)는 다리 지지 요소(3) 및 연결 부재(5) 사이에서 샌드위치 형태로 제 1 방향을 따라서 고정된 스트레인 게이지이다.

스트레인 게이지는 디바이스(1)를 개시된 시스템의 도시되지 않은 논리 유닛과 연결하기 위한 연결 말단부(41)를 포함한다. 논리 유닛은 근육 피로도를 주파수(μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n) 각각에서의 전기자극에 응답하여 디바이스(1)에 의해 결정되는 힘(F₁, F₂, F₃, …, F_n) 중 적어도 일부에 기반하여 결정하도록 구성된다.

연결 부재(5)는 전술된 제 1 방향에 수직인 제 2 방향 d를 따라서 기계적 구조체(2)에 대한 다리 지지 요소(3) 및 기구(4)의 위치를 변경하기 위한 위치 조절 요소(51)를 포함한다.

I₀을 단계 (a) 내지 단계 (d)로부터 규정된 전하(E)에 대응하는 전기적 세기인 것으로, 또는 다르게 말하면 단계 (i)의 첫 번째 발생에 대하여 사용될 전기적 세기라고 둔다. 이러한 전기적 세기는 바람직하게는 10 내지 50 mA 사이에 포함되고, 통상적으로는 약 25 mA이다. +0.1 mA 내지 +5 mA에 포함된, 바람직하게는 약 +1 mA의 전하 스텝(S)을 고려한다. K는 5 내지 30 회에 포함된, 바람직하게는 약 10 또는 15 회인 정수(소위 "발생 횟수")라고 둔다. 그러면, 개시된 기술 요지의 대표적인 실시형태에 따른 방법의 단계 (i) 내지 단계 (iv)는:

0 내지 K의 각각의 정수 k에 대해서 연속적으로:

- 제 1 주파수 μ₁(바람직하게는 (약) 20 Hz임)에서, N₁ 개의 펄스의 반복으로 250 ms 미만의 시간 기간 T₁ 동안에(펄스는 일정한 지속기간 및 I₀ + k S의 세기를 가짐) 근육을 전기자극하는 단계;

- 이러한 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 (최대) 힘 F₁을 결정하는 단계;

- 300 ms 내지 5 초에 포함된(바람직하게는 (약) 1 초임) 제 1 휴지 기간 R₁ 동안 대기하는 단계;

- 제 2 주파수 μ₂(바람직하게는 (약) 120 Hz임)에서, N₂ 개의 펄스의 반복으로 250 ms 미만의 시간 기간 T₂ 동안에(펄스는 일정한 지속기간 및 I₀ + k S의 세기를 가짐) 근육을 전기자극하는 단계;

- 이러한 마지막 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 (최대) 힘 F₂를 결정하는 단계;

- 적어도 하나의 근육 데이터 정보, 바람직하게는 근육의 근육 피로도를 결정된 힘 F₁ 및 F₂에 기반하여 결정하는 단계;

- 330 ms 내지 10 초에 포함된(바람직하게는 (약) 5 초임) 제 2 휴지 기간 R₂ 동안 대기하는 단계

를 포함한다.

하위단계 (iv.2) 및 하위단계 (iv.3)는 위에서는 언급되지 않지만, 이들은 본 명세서 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 이전에 설명된 바와 같은 단계들의 선행 목록 안에 명백하게 통합될 수 있다.

공식 T₁ = N₁ / μ₁ 및 T₂ = N₂ / μ₂가 펄스의 개수, 전기자극의 시간 지속기간 및 전기자극의 주파수 사이에 관계를 이루게 한다는 것에 주목할 수 있다. 특히, 바람직하게는, (약) 20 Hz인 μ₁에 대하여 N₁은(약) 5이고, (약) 120 Hz인 μ₂에 대하여 N₂는(약) 18이다. 펄스의 이러한 개수는, 힘 측정의 자발적인 섭동을 피하기 위해서 전기자극 시간 T₁ 및 T₂가 250 ms로 한정되게 하면서 상기 최대 힘 F₁ 및 F₂에 도달할 수 있게 한다. 예를 들어, N₂가 25인 것으로 여겨지면, T₂는 여전히 250 ms 미만이지만, (최대) 힘 F₂는 18인 N₂에 대한 것과 비교할 때 실질적으로 변하지 않고 남아 있을 것이다. N₁ 및 N₂의 이러한 값은 특히, μ₁ 및 μ₂의 전술된 값과 연관된 본 발명의 적절한 실시형태로서 발명자들에 의해서 실험에 의해 유도되었다.

도 5는 이전에 소개된 대표적인 실시형태에 따르는 개시된 방법의 실행의 일부 도중에, 인간의 하지 근육에 의해 시간(축(83)에서 판독됨)의 함수로서 발전되는 연속적인 힘(통상적으로 수축 힘)(축(82)에서 뉴턴 단위로 판독됨) - 그리고 단계 (c)에서 결정되는 최대 힘(F₁ 또는 F₂)만이 아님 -의 순전히 개략적인 곡선(63)을 예시한다.

특히, 이러한 도면은 단계 (i)의 전체 실행을 포함하는, 임의의 k에 대한 전기자극 효과를 예시한다. 곡선(63)이 각각의 k에 대해서, 단계 (i)의 각각의 발생에 대하여 제 2 휴지 기간 R₂ 이후에 스스로 유사하게 반복된다는 것을 쉽게 유도할 수 있다. 고려된 실시형태에 하위단계 (iv.2)가 포함된다면, 도 2의 전술된 곡선(65)과 유사한 곡선이 유사하게 반복하는 곡선들(63) 사이에 연속적으로 단순하게 개재된다. 곡선(65)과 유사한 각각의 곡선은 축(83)의 간격 [0, R₃] 상으로 한정되는데, 여기에서 R₃는 300 ms 내지 5 s에 포함되고, 바람직하게는 (약) 1 초인 제 3 휴지 기간이다.

앞서 소개된 명명법인 T₁, R₁, F₁, T₂, R₂, F₂가 도 5 에도 유사하게 적용된다. 곡선(65)과 유사하게, 곡선(63)은 실험 측정치에 기반한다. 이것은 명시적인 실험 데이터를 표시하지 않고서 개략적으로 재현된다. 또한, 도 5의 축들(82 및 83)은 반드시 선형 스케일인 것은 아니다. 특히, 명확화를 위하여, 도 5의 예시에 대응하는 개수 N₁ 및 N₂는 각각 3 및 5이고, 시간 기간 T₁, R₁, T₂ 및 R₂는 축(83)에 상에서 비례적으로 스케일링되지 않는다.

근육이 제 1 주파수 μ₁에서 3 개의 펄스의 반복으로 250 ms 미만의 시간 기간 T₁ 동안에 전기자극된다는 것을 도 5에서 볼 수 있고, 펄스는 일정한 지속기간 및 I₀ + k S의 세기를 가진다. 각각의 펄스가 생기는 것은 시간 축(83) 상의 바(84)에 대응한다. 곡선(63)에 가해지는 펄스의 영향은 64로 표시되고, 근육의 수축, 및 그 후에 근육 경직(tetanic) 프로세스에 의해 근육에 의해서 개발된 힘의 점진적인 증가로서 분명하게 보인다. 다르게 말하면, 생성된 펄스들(84)이 충분히 가깝기 때문에, 각각의 개별적인 펄스의 근육 효과의 일종의 융합이 시간 기간 T₁을 따라서 관찰되고, 그러면 시간 기간 T₁ 위에 곡선(63)의 이러한 계단형 부분이 제공된다.

동일한 논의가 제 2 주파수 μ₂ > μ₁에서 5 개의 펄스의 반복으로 250 ms 미만의 시간 기간 T₂ 동안에 근육을 전기자극하는 것에도 적용되는데, 펄스는 동일한 일정한 지속기간 및 I₀ + k S의 세기를 가진다.

각각의 시간 기간 T₁ 및 T₂ 동안에 주파수 μ₁ 및 μ₂에서의 이러한 전기자극 각각은, 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 최대 힘인 F₁ 및 F₂에 각각 도달하고 결정하며(이것이 도 5의 축(82)에서 보이기 때문임), 연속적으로 단계 (iii)에서 근육 피로도를 결정할 수 있게 한다. 도 5에서 보이는 바와 같이, 제 1 및 제 2 휴지 기간 R₁ 및 R₂는, 앞선 전기자극에 기인하여 개발된 임의의 수축 또는 잔여 힘이 없이, 그리고 다음의 전기자극이 시작되기 이전에 근육이 "정상" 및/또는 "이완된" 상태로 회복되게 할만큼 충분히 길다. 다르게 말하면, 휴지 기간 R₁ 및 R₂는 곡선(63)이 베이스라인으로 복귀할 수 있게 한다. 휴지 기간 R₁은 I₀ + k S의 형태인 동일한 펄스 세기를 가지는 주파수 μ₁ 및 μ₂에서의 전기자극들 사이에 발생한다. 휴지 기간 R₂는 I₀ + k S의 펄스 세기인 주파수 μ₂에서의 전기자극 및 I₀ +(k+1) S의 펄스 세기(하위단계 (iv.2)가 적용된다면 펄스 세기 I₀ +(k+1) S인 고립된 펄스)인 주파수 μ₁에서의 전기자극 사이에 발생한다.

본 발명에서 설명된 바와 같이, 이러한 방법은 힘 F₁ 및 F₂을 결정하는 데에 교란이 영향을 주는 것을 피하기에 편리하다. 도 5는 또한 이러한 교란(91, 92 및 93)의 곡선(63)에 대한 영향의 예를 도트 라인으로 예시한다. 본 방법이 특히 이들을 피하도록 착상되기 때문에, 이러한 교란은 순전히 가상적인 것이다.

교란(91)은 제 1 휴지 기간 R₁에 대해서 전술된 하한의 부적절성(non-respect)에 기인한, 곡선(63)에 대한 경직 효과의 일 예를 보여준다. 이러한 기간이 충분한 지속되지 않으면, 다음 전기자극이 시작될 때 근육은 여전히 수축되어 있고 이완되지 않으며, 이것은 주파수 μ₁ 및 μ₂에서의 전기자극의 효과의 부분적인 (경직) 융합에 기인하여 F₂의 측정치가 너무 높아지게 영향을 준다. 융합이 부분적이고 매우 제한된다면(즉 R₁이 115 ms보다 큰 경우), 그럼에도 불구하고 직접적인 수학적 처리(예를 들어 선형 보간에 의한 처리)를 적용하여 관찰된 교란 곡선(91)으로부터 힘 F₂를 결정하는 것이 가능하다. 유사한 논의가 제 2 휴지 기간 R₂에 대해서도 명백하게 적용될 수 있다.

교란(92)은 시간 기간 T₁ 동안의 곡선(63)에 대한 강화작용 효과의 일 예를 보여준다(하지만, 당업자는 이러한 효과가 이러한 시간 기간 동안에는 한정된다는 것을 쉽게 이해할 것이다). 단계 (i)의 연속적 발생 사이에 펄스 세기를 전하 스텝 S만큼 증가시키지 않음으로써 근육이 강화되고, 그러면 실제 힘 F₁은 근섬유의 일종의 훈련에 기인하여, 특히 그래야 하는 것보다 더 높게 교란된다. 본 발명에 따라서 단계 (i)의 연속적 발생 사이에 세기를 증가시키면, 이러한 강화작용 효과를 피할 수 있게 된다.

마지막으로, 교란(93)은 전기자극과 함께 피험자에 의한 자발적인 근육 수축 및/또는 반사적인 근육 수축의 일 예를 보여준다. 피험자는 펄스 생성 시에 힘을 증가시키고, 펄스들 사이에 또는 펄스가 지나간 후에 힘을 감소시킨다. 바람직하게는, 시간 기간 T₁ 및 T₂가 매우 짧아서(최대 500 ms, 바람직하게는 250 ms 미만) 피험자가 전기자극 도중에 스스로 반응할 수 없다면 이러한 교란은 일어날 수 없다.

실시형태들의 클래스에 대한 전기자극의 횟수 n이 2와 같지만, 이러한 실시형태들이 2회 이상의 임의의 횟수 n까지 쉽게 일반화될 수 있다는 것이 당업자에 의해서 쉽게 이해될 것이다.

다르게 말하면, 앞서 상세히 설명된 개시된 기술 요지는 상이한 주파수에서의 전하에서 근육을 전기자극하는 단계를 포함하는 근육 피로도 결정 방법에 관련된다. 상기 전하는 신뢰가능하고 정확한 근력을 전기자극에 응답하여 결정하기 위해서 재귀적으로 결정된다. 이러한 방법은 이러한 힘을 결정하고 근육 피로도를 이들에 기반하여 결정하는 단계를 더 포함한다.

개시된 기술 요지는 순전히 예시적인 것이고 한정하는 것으로 간주되어서는 안 되는 값을 가지는 특정한 실시형태에 관련하여 위에서 설명된 바 있다. 당업자는 개시된 기술 요지가 본원에서 앞서 예시 및/또는 설명된 예들로 한정되지 않는다는 것에 주목할 것이다. 개시된 기술 요지는 본원에서 설명된 새로운 기술적 특징들 각각, 및 그들의 조합을 포함한다. 이러한 방법의 모든 실시형태 및 장점은 필요한 부분만 약간 수정하여 앞서 언급된 스포츠 활동 플래닝 방법에 적용된다.

Claims (20)

1. 근육의 근육 피로도를 결정하기 위한 방법으로서,
   (a) 전하(E) 및 근력 목표 간격(I)을 설정하는 단계;
   (b) 근육을 상기 전하(E)에서의 고립된 펄스로 전기자극하는 단계;
   (c) 단계 (b)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘(F)을 결정하는 단계;
   (d) 단계 (c)에서 결정된 힘(F)이 근력 목표 간격(I)에 속하지 않으면:
   (d.1) 단계 (c)에서 결정된 힘(F)을 상기 근력 목표 간격(I)과 비교하는 단계,
   (d.2) 하위단계 (d.1)의 비교에 의존하여 상기 전하(E)를 수정하는 단계, 및
   (d.3) 단계 (b) 내지 단계 (d)를 반복하는 단계;
   (i) 근육을 상이한 주파수(μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n)에서 상기 전하(E)로 전기자극하는 단계;
   (ii) 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 근육에 의해 개발된 힘(F₁, F₂, F₃, …, F_n)을 결정하는 단계; 및
   (iii) 단계 (ii)에서 결정된 힘(F₁, F₂, F₃, …, F_n)에 기반하여 근육 피로도를 결정하는 단계
   를 순서대로 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   하위단계 (d.2)에서의 전하(E)의 수정이 전기적 세기의 수정에 대응하도록, 상기 전하(E)는 전기자극을 구성하는 펄스의 전기적 세기에 의해 규정되는, 근육 피로도 결정 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   하위단계 (d.1)의 비교는 단계 (c)에서 결정된 힘(F)에 대한 근력 목표 간격(I)의 레퍼런스 힘의 비율의 결정을 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 레퍼런스 힘은,
   근력 목표 간격의 하한 또는 상한, 하나의 힘 스텝만큼 증가된 상기 하한, 또는 하나의 힘 스텝만큼 감소된 상기 상한
   중에서 선택되는, 근육 피로도 결정 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 전하(E)의 수정은 수학식 E' F = E F'에 의하여 하위단계 (d.2)에서 결정되고,
   - E는 전하이며,
   - E'는 결정될 수정된 전하이고,
   - F는 단계 (c)에서 결정된 힘이며,
   - F'는 레퍼런스 힘인, 근육 피로도 결정 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 (c) 및 단계 (ii)는 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정될 힘(F, F₁, F₂, F₃, …, F_n)을 측정하기 위해서 배치된 기구(4)에 의해서 수행되고,
   상기 전하(E) 및/또는 상기 근력 목표 간격(I)은 상기 근육에 의존하여 및/또는 상기 기구(4)의 적어도 하나의 기술적 특징에 의존하여 단계 (a)에서 설정된, 근육 피로도 결정 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 단계 (a)에서 설정된 전하(E)는 10 내지 40 mA에 포함되고, 및/또는
   - 단계 (a)에서 설정된 상기 근력 목표 간격(I)의 하한(L)은 2 내지 10 N에 포함되는, 근육 피로도 결정 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은,
   단계 (iii) 이후에,
   (iv) (iv.1) 상기 전하(E)를 전하 스텝(S)만큼 증가시키는 단계; 및
   (iv.4) 단계 (i) 내지 단계 (iii)을 반복하는 단계
   가 여러 번 발생하는 것을 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   단계 (iv)는 하위단계 (iv.1)과 하위단계 (iv.4) 사이에,
   (iv.2) 단계 (b) 및 단계 (c)를 실행하는 하위단계를 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    단계 (c)는, 근육이 단계 (b)의 전기자극에 응답하여 힘(F)을 개발하기 위한 시간 지속기간(T)을 결정하는 것을 더 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    단계 (iv)는 하위단계 (iv.2)와 하위단계 (iv.4) 사이에,
    (iv.3) 선행 하위단계 (iv.2)로부터 유래한 단계 (c)의 발생 시에 결정된 시간 지속기간(T)을 단계 (i)의 첫 번째 발생에 선행하는 단계 (c)의 마지막 발생 시에 결정된 시간 지속기간(T₀)과 비교하는 하위단계를 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법의 실행은 하위단계 (iv.3)의 임의의 발생 시에 중단되고, 그 후에 하위단계 (iv.3)에서 비교된 시간 지속기간들(T, T₀)이 적어도 10 ms로부터의 편차를 가지는, 근육 피로도 결정 방법.
13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 주파수(μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n)에서의 단계 (i)의 각각의 전기자극은, 10 내지 100 mA에 포함된 전기적 세기를 가진 펄스들의 반복을 포함하고,
    하위단계 (iv.1)에서 상기 전하(E)를 증가시키는 것은 펄스의 전기적 세기의 증가에 대응하며,
    상기 전하 스텝(S)은 +0.5 내지 +5 mA에 포함된, 근육 피로도 결정 방법.
14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (iv)의 발생 횟수는 5 내지 30 회에 포함된, 근육 피로도 결정 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 주파수(μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n)에서의 단계 (i)의 각각의 전기자극보다 적어도 300 ms의 휴지 기간이 선행 및/또는 후행하는, 근육 피로도 결정 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 주파수(μ₁, μ₂, μ₃, …, μ_n)에서의 단계 (i)의 각각의 전기자극은 최대 500 ms 동안 지속되는, 근육 피로도 결정 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (i)의 주파수는,
    - 0 내지 50 Hz에 포함된 제 1 주파수(μ₁), 및
    - 50 내지 200 Hz에 포함된 제 2 주파수(μ₂)
    를 포함하고,
    제 1 주파수(μ₁)는 제 2 주파수(μ₂)와 적어도 10%만큼 다르며,
    단계 (ii)에서 결정된 힘은,
    - 제 1 주파수(μ₁)에서의 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 상기 근육에 의해 개발된 제 1 힘(F₁), 및
    - 제 2 주파수(μ₂)에서의 단계 (i)의 전기자극에 응답하여 상기 근육에 의해 개발된 제 2 힘(F₂)
    을 포함하고,
    단계 (iii)은,
    (iii.1) 제 2 힘(F₂)에 대한 제 1 힘(F₁)의 비율을 계산하는 하위단계,
    (iii.2) 하위단계 (iii.1)에서 계산된 비율을 임계치와 비교하는 하위단계, 및
    (iii.3) 하위단계 (iii.2)의 비교에 기반하여 근육 피로도를 결정하는 하위단계
    를 포함하는, 근육 피로도 결정 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 근육 피로도는 장기 지속(long-lasting) 주변 근육 피로도인, 근육 피로도 결정 방법.
19. 스포츠 활동을 플래닝하기 위한 방법으로서,
    (0) 스포츠 활동 도중에 자극될 근육을 식별하는 단계;
    (1) 단계 (0)에서 식별된 근육의 근육 피로도를 결정하기 위하여, 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 단계; 및
    (2) 단계 (1)에서 결정된 근육 피로도에 기반하여 상기 스포츠 활동을 플래닝하는 단계를 포함하는, 스포츠 활동 플래닝 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 근육은 사람의 하지 근육이고,
    상기 방법은 단계 (a) 이전에,
    (α) 시스템을 제공하는 단계;
    (β) 시트(10)를 수평 지지대 상에 위치시키는 단계; 및
    (γ) 하지가 상기 근력 측정 디바이스(1)와 오직 직접적인 외부 물리적 접촉 상태에만 있도록, 사람을 착좌 포지션에서 상기 시트(10) 상에 위치시키고, 다리의 적어도 일부를 다리 지지 요소(3) 상에 위치시키는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 시스템은,
    - 전기자극 파라미터를 선택하기 위한 제어기를 포함하는, 단계 (b) 및 단계 (i)의 전기자극을 생성하기 위한 장치;
    - 근력 측정 디바이스(1); 및
    - 논리 유닛
    을 포함하며,
    상기 근력 측정 디바이스는,
    = 착좌 포지션인 사람을 수용하고 상기 수평 지지대 상에 위치되도록 되어 있는 상기 시트(10);
    = 하지 중 다리의 적어도 일부를 수용하고 안정하게 유지시키도록 되어 있는 상기 다리 지지 요소(3);
    = 단계 (b) 및 단계 (i)에서 상기 장치에 의해 생성된 전기자극에 응답하여, 상기 다리 지지 요소(3)의 레벨에서 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정될 힘(F, F₁, F₂, F₃, …, F_n)을 측정하도록 되어 있는 기구(4); 및
    = 상기 시트(10) 및 상기 다리 지지 요소(3)를 기계적으로 커플링하고, 상기 다리 지지 요소(3)의 레벨에 있는 상기 기구(4)로의 연결 부재(5)를 포함하는 기계적 구조체(2)
    를 포함하며,
    상기 논리 유닛은,
    = 상기 논리 유닛이 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정될 힘(F, F₁, F₂, F₃, …, F_n)의 측정치를 상기 기구(4)로부터 수신하도록 되어 있게끔, 상기 기구(4)에 연결되고,
    = 단계 (a)에서 설정된 상기 전하(E) 및 상기 근력 목표 간격(I)을 수신하도록 되어 있으며,
    = 하위단계 (d.1) 및 하위단계 (d.2)를 단계 (a)에서 설정된 상기 전하(E) 및 상기 근력 목표 간격(I)으로부터 실행하고, 단계 (iii)을 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 상기 기구에 의해 측정된 힘(F, F₁, F₂, F₃, …, F_n)으로부터 실행하도록 구성되고,
    단계 (a)에서 설정된 상기 전하(E) 및 상기 근력 목표 간격(I)은 상기 논리 유닛에 의해 수신되고,
    단계 (b) 및 단계 (i)의 전기자극은 상기 장치에 의해 생성되며,
    단계 (c) 및 단계 (ii)에서 결정된 힘(F, F₁, F₂, F₃, …, F_n)은 상기 기구(4)에 의해 측정되고,
    하위단계 (d.1)의 비교, 하위단계 (d.2)의 전하(E)의 수정 및 단계 (iii)의 근육 피로도의 결정은, 상기 단계 (a)에서 설정된 전하(E) 및 상기 근력 목표 간격(I)에 기반하여 그리고 단계 (c) 및 단계 (ii)에서 상기 기구(4)에 의해 측정된 힘(F, F₁, F₂, F₃, …, F_n)에 기반하여 상기 논리 유닛에 의해 수행되며,
    상기 시트(10)의 레벨에 작용되는 사람의 총 체중으로 인해, 상기 근력 측정 디바이스(1)는 단계 (b), 단계 (c), 단계 (i) 및 단계 (ii)의 실행 도중에 상기 수평 지지대에 대하여 정지된 상태를 유지하는, 근육 피로도 결정 방법.