WO2022114279A1 - 사용자 맞춤의 스마트 ems 트레이닝 슈트 - Google Patents

사용자 맞춤의 스마트 ems 트레이닝 슈트 Download PDF

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문찬곤
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(주)스마트메디칼디바이스
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    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances

Definitions

  • the present invention relates to a customized smart EMS training suite.
  • EMS training is an exercise using low frequency, that is, an electrical signal. While exercise using barbells strengthens muscles by resisting heavy weights, EMS training is a principle that induces muscle contraction/relaxation with low-frequency stimulation and strengthens muscles by resisting the movement.
  • the present invention was applied for as a result of research and development conducted by Gyeonggi-do Economic Science Promotion Agency in order to solve the above problems.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a user-customized smart EMS training suit with good portability and wearability.
  • the user-customized smart EMS training suit to solve the above problems has good portability and wearability. characterized by including.
  • a multi-channel EMS device that can connect to and control a smart device by utilizing BLE wireless communication and generate EMS suitable for muscles, a process that generates low frequencies according to music, It is characterized by including a control APP (UX) that can be used with minimal operation, a UX that allows the user to exercise EMS with minimal settings, and a safety device that allows the EMS device to be used safely.
  • UX control APP
  • the present invention it is possible to use the EMS device without expertise by providing customized waveforms for each muscle.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a user-customized smart EMS training suite.
  • FIG. 2 is a reference diagram illustrating settings in a smart device.
  • FIG. 3 is a reference diagram illustrating a main part of the human body for attaching an EMS suit electrode.
  • FIG. 4 is a reference diagram illustrating the structure of an EMS suit electrode.
  • 5A and 5B are reference diagrams illustrating waveforms for electrical stimulation.
  • FIG. 6 is a reference diagram illustrating a control and status signal encryption process.
  • FIG. 7 is a reference diagram illustrating an app basic flow procedure in a smart device.
  • FIG. 8 is a reference diagram illustrating pattern selection of each region.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a user-customized smart EMS training suite.
  • EMS Electromuscle Stimulation training began 50 years ago at the Russian Aerospace Training School and the National Aeronautics and Space Administration to find an exercise method that does not require movement for astronauts who have been in zero gravity for a long time.
  • Muscle loss occurs when you are in zero gravity for a long time. By injecting artificial electrical stimulation into the muscle, muscle loss can be prevented. It helps to strengthen the muscles by transmitting a low frequency of less than 100Hz to the muscles and forcibly exercising the muscles.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • EMS In the case of EMS, it can be used to strengthen only the desired part of the muscle, or to treat and rehabilitate injuries for those who have difficulty exercising due to physical discomfort. It is expected that the number of exercise equipment for the elderly who find it difficult to exercise will increase with the aging of the population.
  • EST Electrical Stimulation Therapy
  • EMS Electrical Muscle Stimulation
  • EMS is being actively introduced into the training field for cosmetic purposes due to the effect of strengthening the muscles and correcting the body shape accordingly, and EMS shows high efficiency in calorie consumption, which is a secondary effect.
  • the muscles are continuously stimulated through the electrode pads placed in close contact with the body, and more exercise can be done in a short time.
  • Customized programs such as muscle strengthening and fat burning are provided according to gender and region (muscle location).
  • APP connected to a smart device with BLE (Bluetooth Low Energy), and a waveform is generated according to the music using the music sync function. Users can use it comfortably with simple app settings and fine intensity adjustment. As a suit-type product, you can wear it like correction underwear and exercise comfortably.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • EMS training app can be installed on a smart device, a communication and EMS control module, and an EMS training suite.
  • the set waveform pattern is set according to the muscle for each part and transmits the set waveform pattern through BLE to the EMS control module.
  • the intensity is transmitted to the EMS control module through BLE, and the exercise starts according to a preset program.
  • FIG. 2 is a reference diagram illustrating settings in a smart device.
  • EMS unit waveforms In the case of portable equipment, only the patterned waveform is provided regardless of the shape or part of the muscle.
  • the developed product increases efficiency by providing different waveforms depending on the position of the male and female pads, muscle strengthening, or fat burning. Safe and smooth EMS movement is possible by generating EMS unit waveforms at the level of medical devices. It can be equipped with a music sync function that generates different waveforms depending on the beat of the music.
  • FIG. 3 is a reference diagram illustrating a main part of the human body for attaching an EMS suit electrode.
  • Electrodes are placed on each major site. Combined with the EMS control module. It is manufactured considering activity and convenience.
  • FIG. 4 is a reference diagram illustrating the structure of an EMS suit electrode.
  • Conductive fiber, conductive silicone, etc. are used inside the suit to implement the electrode.
  • 5A and 5B are reference diagrams illustrating waveforms for electrical stimulation.
  • FIG. 6 is a reference diagram illustrating a control and status signal encryption process.
  • FIG. 7 is a reference diagram illustrating an app basic flow procedure in a smart device
  • FIG. 8 is a reference diagram illustrating pattern selection of each part.
  • the program suitable for the muscle area is automatically selected.
  • the present invention can be applied to various playback devices by being implemented as a software program and recorded on a computer-readable recording medium.
  • the various playback devices may be a PC, a notebook computer, a portable terminal, or the like.
  • the recording medium may be a hard disk, flash memory, RAM, ROM, etc. built-in to each playback device, or an optical disk such as a CD-R or CD-RW, compact flash card, smart media, memory stick, or multimedia card as an external type. have.

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Abstract

본 발명에 따른 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트는 휴대성 및 착용성이 좋으며, EMS슈트에 무선으로 연결하여 EMS를 제어할 수 있고, EMS제어 장치를 스마트 기기에서 제어 할 수 있는 APP을 포함하고, BLE 무선통신 활용하여 스마트기기와 연결, 스마트기기에서 제어할 수 있도록 하고, 근육에 맞는 EMS를 발생시킬 수 있는 멀티채널 EMS기기와, 음악에 맞춰 저주파를 발생시키는 프로세스와, 사용자가 최대한 편리하고, 최소한의 동작으로 사용 가능한 컨트롤 APP(UX)와, 사용자가 최소한의 설정으로 EMS운동 가능한 UX와, EMS기기를 안전하게 사용할 수 있도록 하는 안전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트
본 발명은 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트에 관한 것이다.
EMS 트레이닝은 저주파, 즉 전기신호를 이용하는 운동이다. 역기 등을 이용한 운동은 무거운 무게에 저항해서 근육을 강화시켜주는 것이라면, EMS 트레이닝은 저주파 자극으로 근육이 수축/이완을 유도하고 그 움직임에 저항하는 힘으로 근육강화가 되는 원리이다.
최근의 EMS 트레이닝과 관련한 주요 제품 매출액은 국내에서 약 1,000억 이상의 고성장을 하고 있다.
1인가구 시대, 경제적인 요건 등으로 홈트레이닝 족 증가, 홈트레이닝 제품 판매 증가가 예상된다. 70%이상의 성인이 현재 운동이 부족하다고 느끼고 있으며, 특히 젊은 여성의 운동이 17%이상 증가하는 등 미용 목적의 운동 횟수가 늘고 있다.
또한, 고령 인구가 확대되어 노인도 쉽게 이용할 수 있는 근력 단력형 및 체조형 운동기구 매출이 증가할 것으로 예상된다.
그런데, 기존제품은 비싼 가격, 위생문제, 전문 트레이너의 지도가 필요하고, 근육 내성이 발생하는 문제점이 있으며, 일부 제품은 화상 등의 사고 사례 발생이 우려되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 경기도 경제과학진흥원에 의해 진행된 연구개발의 성과로 출원된 것이다.
과제고유번호: D191985　
부처명: 경기도
연구관리 전문기관: 경기도경제과학진흥원
연구사업명: 기업주도(일반)
연구과제명: 사용자 맞춤 스마트 EMS 트레이닝 슈트 개발　
기여율: 75%
주관기관: ㈜스마트메디칼디바이스
연구기간: 2019.09.01 - 2020.11.30
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 휴대성 및 착용성이 좋은 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트를 제공하는데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트는 휴대성 및 착용성이 좋으며, EMS슈트에 무선으로 연결하여 EMS를 제어할 수 있고, EMS제어 장치를 스마트 기기에서 제어 할 수 있는 APP을 포함하는 것을 특징으로 한다.
BLE 무선통신 활용하여 스마트기기와 연결, 스마트기기에서 제어할 수 있도록 하고, 근육에 맞는 EMS를 발생시킬 수 있는 멀티채널 EMS기기와, 음악에 맞춰 저주파를 발생시키는 프로세스와, 사용자가 최대한 편리하고, 최소한의 동작으로 사용 가능한 컨트롤 APP(UX)와, 사용자가 최소한의 설정으로 EMS운동 가능한 UX와, EMS기기를 안전하게 사용할 수 있도록 하는 안전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 근육별 맞춤 파형 제공으로 전문성 없이 EMS 기기를 사용 가능하다.
PT트레이너가 반드시 필요한 기존의 제품과는 달리 트레이너 없이 사용자가 쉽게 사용 할 수 있는 환경을 제공한다. 무선 환경을 제공하여 복잡하지 않게 설치 및 착용할 수 있다.
도 1은 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 스마트 기기에서의 설정을 예시하는 참조도이다.
도 3은 EMS 슈트 전극을 부착하기 위한 인체의 주요 부위를 예시하는 참조도이다.
도 4는 EMS 슈트 전극의 구조를 예시하는 참조도이다.
도 5a 및 도 5b는 전기 자극을 위한 파형을 예시하는 참조도이다.
도 6은 제어 및 상태 신호 암호화 과정을 예시하는 참조도이다.
도 7은 스마트기기에서의 앱 기본 흐름 절차를 예시하는 참조도이다.
도 8은 각 부위의 패턴 선택을 예시하는 참조도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1은 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트를 설명하기 위한 개념도이다.
EMS(Electrical Muscle Stimulation) 트레이닝이란, 50년전 러시아 우주항공연수고와 미국 항공우주국에서 무중력 상태에 오랫동안 있는 우주비행사를 위해 움직이지 않아도 되는 운동법을 찾아낸 것이 시초이다.
무중력상태서 오래있는 경우 근육 손실이 발생한다. 인위적인 전기자극을 근육에 주입함으로써 근육 손실을 예방할 수 있다. 100Hz 미만의 저주파를 근육에 전달하여, 강제로 근육을 운동시킴으로 근육 강화에 도움을 준다.
성별ㆍ부위(근육위치)에 따라 근육강화, 지방연소 등의 맞춤형 프로그램 제공으로 운동 및 다이어트 효과를 극대화할 수 있다.
BLE(Bluetooth Low Energy)로 스마트 기기와 연결 APP으로 컨트롤할 수 있다.
뮤직싱크 기능을 이용 음악에 맞춘 파형을 발생시킬 수 있다.
간편한 앱 설정 및 세밀한 강도조정으로 사용자가 편안하게 사용 할 수 있다.
EMS의 경우 원하는 부분만 근육 강화하거나, 몸이 불편해 운동하기 힘든 사람들을 위해 부상 치료 재활 치료용으로 사용할 수 있다. 고령화 시대로 가면서 운동하기 힘든 고령자들을 위한 운동기구가 증가할 것으로 예상된다.
전기자극기 기술 (EST: Electrical Stimulation Therapy)은 전기적 신호를 통해 인위적으로 근육의 수축을 유도하여 치료하는 방법이다.
운동선수, 일반인들의 트레이닝 도구, 신체의 일부나 전신을 움직일 수 없는 환자들의 회복이나 이차적으로 따라오는 증상에 대한 예방, 선수들의 운동 후 회복등에 활용된다.
EST의 한 분야인 전기근육자극(EMS: Electrical Muscle Stimulation)은 훈련, 치료의 목적도 있지만 최근에는 미용의 목적으로도 쓰이기 시작한다.
근육이 강해지고 이에 따라 체형이 보정되는 효과로 인해 EMS는 미용목적으로 트레이닝 분야에 적극 도입되고 있으며, EMS는 부수적인 효과인 칼로리 소모에 있어서 높은 효율을 보인다.
뇌에 메시지를 보내는 작업을 거치지 않고 바로 부에 밀착 배치된 전극패드를 통해 근육을 끈임 없이 자극하며, 짧은 시간동안 더 많은 운동을 할 수 있게 된다.
성별ㆍ부위(근육위치)에 따라 근육강화, 지방연소 등의 맞춤형 프로그램을 제공한다.
BLE(Bluetooth Low Energy)로 스마트 기기와 연결 APP으로 컨트롤하고, 뮤직싱크 기능을 이용 음악에 맞춘 파형 발생한다. 간편한 앱 설정 및 세밀한 강도조정으로 사용자가 편안하게 사용 할 수 있다. 슈트형 제품으로, 보정 속옷처럼 입고 편안하게 운동 할 수 있다.
스마트기기에 설치가 가능한 EMS 트레이닝 앱, 통신 및 EMS제어 모듈, EMS 트레이닝 슈트로 구성될 수 있다.
스마트 기기에서 성별, 운동 목적 (근육강화, 지방연소)을 선택하면 각 부위별 근육에 맞게 세팅된 파형으로 세팅 BLE를 통해 설정된 파형 패턴을 EMS제어 모듈로 전송한다.
스마트기기에서 강도를 설정하면 BLE를 통해 EMS제어 모듈로 강도가 전송되며 미리 설정된 프로그램에 따라 운동을 시작한다.
케이블을 슈트에 내장 외부 돌출을 최소화할 수 있고, 본체와 BLE 무선연결하고, 충전배터리를 사용하고, 스마트 기기로 제어할 수 있다.
스마트 기기 제어, 충전배터리를 사용하는 무선장비이므로 사용 장소의 제약이 없다. 스마트 기기와 연동되므로 사용자가 직접 강도 및 파형 조정이 가능하다. 실외운동 (걷기, 조깅)등을 하면서 사용가능하다.
도 2는 스마트 기기에서의 설정을 예시하는 참조도이다.
스마트 기기에서 기본적인 설정을 하면 성별, 및 근육부위에 따라 맞춤형 프로그램 제공한다. 트레이너가 원격으로 코칭하는 기능으로 확장 가능하다. 사용절차가 직관적이고 단순하다. 예를 들어, 슈트장착 → 컨트롤러 연결 → 앱 구동 → 채널별 강도 조절 → 사용의 순서로 동작한다.
또한, 근육별 맞춤형 파형, 컨트롤러 연결하고 프로그램만 선택해서 진행하며, 앱을 이용한 원격 트레이닝 서비스 확장 가능, 뮤직 싱크 기능을 이용한 랜덤 파형 발생으로 근육 내성을 감소시킬 수 있다.
휴대용장비의 경우 근육의 모양이나 부위에 상관 없이 패턴만 바뀐 파형 제공한다. 개발 제품은 남,녀 구분 패드의 위치, 근육강화인지, 지방연소인지에 따라 다른 파형을 제공하여 효율을 높인다. 의료기기 수준의 EMS단위파형을 발생시킴으로 안전하고 부드러운 EMS운동이 가능하다. 음악의 비트에 따라 다른 파형을 발생시키는 뮤직싱크 기능 탑재 가능하다.
도 3은 EMS 슈트 전극을 부착하기 위한 인체의 주요 부위를 예시하는 참조도이다.
각 주요 부위에 전극 배치한다. EMS컨트롤 모듈과 결합한다. 활동성과 편리성을 고려 제작한다.
도 4는 EMS 슈트 전극의 구조를 예시하는 참조도이다.
슈트 내부에 도전성 섬유, 도전성 실리콘 등을 사용하여 전극을 구현한다.
슈트의 신축성을 고려 각 연결 부위가 끊어지지 않도록 한다.
EMS 트레이닝 슈트 컨트롤러 개발
1) EMS 장비 출력 제어
도 5a 및 도 5b는 전기 자극을 위한 파형을 예시하는 참조도이다.
지방 연소 및 근육강화에 효과가 있는 파형 및 출력 사용
부위별 맞춤 프로그램 파라메타 사용
출력테스트 기준 : 500Ω 무유도저항 기준, Irms 20mA이하
2) BLE 통신 및 제어
도 6은 제어 및 상태 신호 암호화 과정을 예시하는 참조도이다.
Custom service UUID 사용
모듈 제어 (EMS 파형, 전압 및 전류, LED)
모듈 상태 전송 (BATT상태, 전극 상태 등)
프로그램에 따른 EMS 트레이닝 파라메타 전송
제어 및 상태 신호 암호화
EMS 출력 및 BLE 통신모듈 HW설계 및 제작
BLE 4.x RF, Logic 설계(TI CC2640)
EMS 발생 장치, EMS Control Logic 설계
PCB Artwork 및 SMT
Control FW & APP API 설계 및 제작
HW설계시 생산 전문 인력 참여, 양산시 고려해야 할 부분들 협의
Risk management를 통한 안전장치 설계 및 반영
EMS 트레이닝 APP개발
도 7은 스마트기기에서의 앱 기본 흐름 절차를 예시하는 참조도이고, 도 8은 각 부위의 패턴 선택을 예시하는 참조도이다.
사용자 설정 최소화, 설정된 프로그램에 따라 강도만 조절하면 되도록 UX설계
성별, 설정된 프로그램에 따라, 근육 부위에 맞는 프로그램을 자동으로 선택
사용자가 최소한의 선택만으로 효과적으로 기기를 사용 할 수 있도록 UX 설계
본 발명은 소프트웨어적인 프로그램으로 구현하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 소정 기록매체에 기록해 둠으로써 다양한 재생장치에 적용할 수 있다. 다양한 재생장치는 PC, 노트북, 휴대용 단말 등일 수 있다. 예컨대, 기록매체는 각 재생장치의 내장형으로 하드디스크, 플래시 메모리, RAM, ROM 등이거나, 외장형으로 CD-R, CD-RW와 같은 광디스크, 콤팩트 플래시 카드, 스마트 미디어, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 휴대성 및 착용성이 좋으며,
    EMS슈트에 무선으로 연결하여 EMS를 제어할 수 있고,
    EMS제어 장치를 스마트 기기에서 제어 할 수 있는 APP을 포함하는 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    BLE 무선통신 활용하여 스마트기기와 연결, 스마트기기에서 제어할 수 있도록 하고,
    근육에 맞는 EMS를 발생시킬 수 있는 멀티채널 EMS기기와,
    음악에 맞춰 저주파를 발생시키는 프로세스와,
    사용자가 최대한 편리하고, 최소한의 동작으로 사용 가능한 컨트롤 APP(UX)와,
    사용자가 최소한의 설정으로 EMS운동 가능한 UX와,
    EMS기기를 안전하게 사용할 수 있도록 하는 안전장치를 포함하는 사용자 맞춤의 스마트 EMS 트레이닝 슈트.
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