KR101128341B1 - Cyborg systems following user's intention - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템에 관한 것으로서, 인체의 생체 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초 운동신경의 축색다발에 삽입되어 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업(pickup)하는 마이크로 니들 전극칩; 마이이크로 니들 전극칩에 의해 픽업된 운동지령 신호를 인체 외부의 장치로 전송하고, 외부로부터 공급되는 전원을 입력받아 상기 마이크로 니들 전극칩의 구동전원으로 공급해주는 통신 모듈; 통신 모듈로부터 전송된 신호를 입력받아 증폭 및 신호 파형의 특징을 추출하여 패턴 매핑(mapping)처리하는 한편, 상기 마이크로 니들 전극칩에 의해 픽업된 운동 지령신호와, 인체의 특정 부위에 설치되어 있는 센서에 의해 검출된 위치정보를 바탕으로 운동지령을 생성하여 송출하는 제어장치; 및 인체에 착용되어 인체의 특정 부위의 운동을 보조하는 것으로, 상기 제어장치로부터 송출된 운동지령을 수신하여 운동으로 변환하고, 그때의 위치정보를 상기 센서에 의해 획득하여 상기 제어장치로 전송하는 운동 대행장치를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 운동기능에 장애를 가진 사용자가 의도하는 운동 기능을 대행할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 보다 더 자신이 의도하는 동작을 원활히 수행할 수 있게 된다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a user-intentional follow-up cyborg system, comprising: a microneedle inserted into an axon bundle of a spinal cord or related peripheral motor nerve related to a biologically impaired motor function of a human body and picking up a plurality of exercise command signals transmitted from a nervous system Electrode chips; A communication module for transmitting the exercise command signal picked up by the microneedle electrode chip to a device external to the human body and receiving power supplied from the outside to supply driving power to the microneedle electrode chip; Receives the signal transmitted from the communication module, extracts the characteristics of the amplification and the signal waveform, and performs the pattern mapping process, while the motion command signal picked up by the microneedle electrode chip and the sensor installed in a specific part of the human body A control device for generating and transmitting an exercise command based on the position information detected by the controller; And an exercise worn by the human body to assist the movement of a specific part of the human body, receiving an exercise command transmitted from the control device, converting the exercise command into motion, and acquiring position information by the sensor and transmitting the motion information to the control device. It includes a substitute device.
According to the present invention, it is possible to substitute for the exercise function intended by the user with a disability in the exercise function, through which the user can more smoothly perform the intended action.
Description
본 발명은 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템에 관한 것으로서, 더 상세히는 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초운동 신경의 축색다발에 마이크로 전극 칩(chip)을 삽입하여 그 마이크로 전극 칩을 통해 직접 운동지령 신호를 픽업하고, 운동대행 장치를 제어함으로써 운동기능에 장애를 가진 사용자가 의도하는 운동 기능을 대행할 수 있도록 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a user-intentional follow-up cyborg system, and more particularly, by inserting a microelectrode chip into an axon bundle of a spinal cord or a related peripheral motor nerve associated with a disordered motor function, and directly driving a motion command signal through the microelectrode chip. The present invention relates to a user-intentional follow-up cyborg system that enables a user with an impairment in exercise function to pick up and control the exercise agent.
신경에 직접 전극을 삽입하여 운동을 조정하려는 방식은 부분적으로 활용되어 왔다. 예를 들어, 척수에 전극을 삽입하여 전기자극으로 장애자의 방광근육을 수축시켜 배뇨를 촉진하는 방법이나, 자극을 통해 통증을 완화시키는 방법 등 간단한 응용은 이미 실용화되어 있고, 또한 절단 부위의 신경을 연결하기 위해 전기자극으로 신경선의 배치를 확인하는 수술방법 등은 일반화되어 있다.The method of coordinating movement by inserting electrodes directly into the nerve has been partially utilized. For example, a simple application such as inserting an electrode into the spinal cord to contract urinary bladder muscles by electrical stimulation to promote urination or to relieve pain through stimulation has already been put to practical use. Surgical methods of confirming neural wire placement by electrical stimulation for connection are common.
이상과 같은 기술과 유사한 기술로는 BCI(brain computer interface) 기술이 있으며, 비침습(EEG, FMRI 등) 또는 침습전극(마이크로전극, 바늘전극)방식이 제안되어 있다. BCI의 목표는 전극을 통해 뇌의 전기생리학적 신호(electro physiological sources)를 외부로 끌어내 운동과 관련된 뇌신호를 특정화하여 운동 대행장치와 연동하려는 것이다. Techniques similar to those described above There is a BCI (brain computer interface) technology, non-invasive (EEG, FMRI, etc.) or invasive electrode (micro electrode, needle electrode) method has been proposed. The goal of BCI is to bring the brain's electrophysiological sources to the outside and characterize the brain signals associated with the movement to interact with the movement agent.
비침습 방식은 장착의 편리성과 수술 등의 부담이 없다는 장점이 있는 반면, 뇌외부의 표면에서 채취된 간접신호이기 때문에, 신호원이 분명치 않은 통합적, 복합신호로서 운동지령 관련정보를 특정화하기가 매우 곤란하다. 특히, 노이즈가 많고 특징량의 일관성이 적어 발견적 연구단계 수준이라 할 수 있다. The non-invasive method has the advantage that there is no burden of mounting convenience and surgery, while the indirect signal collected from the outer surface of the brain, it is very difficult to specify the motion command-related information as an integrated, complex signal with no clear signal source. It is difficult. In particular, it is a level of heuristic research due to the high noise and low consistency of feature quantities.
침습전극법은 브레인 칩(brain chip)을 대뇌운동계에 삽입함으로써 선명한 생체신호를 얻을 수 있다는 장점이 있어, 쥐, 원숭이의 BCI 실험사례도 보고되고 있다. 그러나 관련영역 운동기능과 연계된 뇌세포의 수만해도 천문학적인 숫자이기 때문에, 뇌세포 상호 간의 작용과정도, 또 뇌의 정보처리 메커니즘도 해명되지 못한 상황에서, 많아야 수백여개의 전극으로 픽업(pickup)하는 뇌신호가 특정 운동지령치로서의 대표성은 있는지, 복잡한 순차적 운동지령을 실시간으로 신호처리하여 특정화할 수 있을지 BCI는 기초 연구단계라고 할 수 있다. Invasive electrode method has the advantage that a clear bio-signal can be obtained by inserting a brain chip (brain chip) in the cerebral motor system, the case of BCI experiments of rats and monkeys have also been reported. However, since the number of brain cells associated with motor function is related to astronomical numbers, the process of interaction between brain cells and the information processing mechanisms of the brain are not elucidated. Whether the brain signal is representative as a specific exercise command value or whether the complex sequential exercise command can be specified by real-time signal processing can be said to be a basic research stage.
구체적으로 말하여, 첫 번째 난관은, 뇌세포 수는 수 조개, 대뇌피질의 사지운동관련 영역지도가 규명되어있으나, 그렇다고 해도 관련 신경세포 수만해도 수 천만개, 마이크로칩을 삽입하여 신경신호를 추출한다 해도 출력 수는 수백여개 수준이다. 이론적으로 이 정도의 출력신호만으로는 운동지시의 추정, 복원은 풀기 어려운 문제이다. Specifically, the first difficulty is that the number of brain cells, the map of the limb movement of the cortex and the cerebral cortex has been identified, but even then, the tens of millions of related neurons are inserted, and the microchip is inserted to extract the nerve signals. Even if the output is hundreds of levels. Theoretically, it is difficult to estimate and restore the exercise instruction with this level of output signal alone.
두 번째 문제는 사지운동과 관련된 대뇌피질 운동분야의 지도가 규명되어 있지만 그 영역내의, 즉, 수십마이크로 굵기의 실타래 같은 수상돌기 뭉치인 회백질의 어디에, 어떻게 마이크로 전극칩을 삽입하면 좋은지의 문제와, 어떻게 개개의 전극의 공간적 위치를 적절하게 배치할 수 있을지의 문제이다. 전극 삽입수술마다 환자마다, 삽입위치의 차이가 있게 마련이지만 이에 대한 보정방법이 확립되어 있지 못하며, 셋째로, 칩의 삽입으로 인한 뇌세포의 궤멸 등은 오히려 인간 정신현상에 치명적인 영향을 주므로 마이크로 칩 삽입 뇌수술은 극히 제한적이 될 수밖에 없다는 점이다. 현재, BCI 분야는 운동과 뇌신호 패턴의 특징적 경향을 도출하려는 뇌리듬 연구(mu, Beta, gamma), 운동전의 미소 전위변화 추정 등 발견적 방법으로 연구가 진행 중이다.The second problem is the map of the cerebral cortical movement related to limb movement, but the question of how and where microelectrode chips can be inserted in the area, that is, the gray matter, the dendritic bundles of tens of microns of thread, It is a matter of how to properly position the spatial positions of the individual electrodes. There is a difference in the insertion position for each electrode insertion surgery, but the correction method is not established. Third, the collapse of the brain cells due to the insertion of the chip has a fatal effect on the human mental phenomenon. Insertion brain surgery can only be extremely limited. Currently, the field of BCI is being studied by heuristic methods such as brain rhythm research (mu, Beta, gamma) to estimate characteristic trends of movement and brain signal patterns, and estimation of small potential change before exercise.
이와는 별도의 관련기술로서 표면 근전도(EMG;electromyogram)를 이용하여 온/오프(on/off) 정도의 단순 조작이 가능한 의수, 보행보조, 외골격(exoskeleton)이 개발되고 있다. 이 방식은 비침습법이란 장점이 있지만 환자마다 전극위치를 조정해야하고, 또 착용시 정상적 신호인지를 확인?조정해야 하는 번거로움이 있으며, 결정적인 문제는 손가락의 움직임 같은 섬세한 운동 실현에는 적합하지 못하다는 점이다. 또한 전극으로 근육에 직접 전기적인 자극을 주어 수축을 반복하도록 하는 FES(functional electric system) 등이 개발되었으나 인간 피로도가 높아 널리 활용되지 못하고 있는 실정이다.As a separate related art, prostheses, walking aids, and exoskeletons that can be operated on / off by using an electromyogram (EMG) have been developed. This method has the advantage of non-invasive method, but has to adjust the electrode position for each patient, and has to check and adjust the normal signal when worn, the critical problem is that it is not suitable for delicate movements such as finger movements Is the point. In addition, a functional electric system (FES) for repeatedly contracting by giving electrical stimulation to muscles directly as an electrode has been developed, but is not widely used due to high human fatigue.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 뇌의 복잡한 활동신호에 의존하는 BCI(brain computer interface)를 개선한 것으로서, 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초운동 신경의 축색다발에 마이크로 전극 칩(chip)을 삽입하여 그 마이크로 전극 칩을 통해 직접 운동지령 신호를 픽업하고, 운동대행 장치를 제어함으로써 운동기능에 장애를 가진 사용자가 의도하는 운동 기능을 대행할 수 있도록 하는 사용자 의도 추종형 사이보그(cyborg) 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned matters and is an improvement of the brain computer interface (BCI), which relies on complex activity signals of the brain, and has a microelectrode in the axon bundle of spinal cord and related peripheral motor nerves related to impaired motor function. A user-intentioned follow-up cyborg that inserts a chip and picks up a motion command signal directly through the micro-electrode chip, and controls an exercise agent so that a user with impaired motor function can substitute for the intended exercise function. Its purpose is to provide a (cyborg) system.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템은,In order to achieve the above object, the user-intentional following cyborg system according to the present invention,
인체의 생체 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초 운동신경의 축색다발에 삽입되어 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업(pickup)하는 마이크로 니들(micro needle) 전극칩; A micro-needle electrode chip inserted into the axon bundle of the spinal cord or related peripheral motor nerves related to the biological impaired motor function of the human body and picking up a plurality of exercise command signals transmitted from the nervous system;
인체에 내장되거나 그 일부가 피부 외부로 노출되도록 설치되고, 상기 마이크로 니들 전극칩과 전기적으로 접속되며, 마이이크로 니들 전극칩에 의해 픽업된 운동지령 신호를 인체 외부의 장치로 전송하고, 외부로부터 공급되는 전원을 입력받아 상기 마이크로 니들 전극칩의 구동전원으로 공급해주는 통신 모듈;It is embedded in the human body or installed so that a part thereof is exposed to the outside of the skin, and is electrically connected to the microneedle electrode chip, and transmits the exercise command signal picked up by the microneedle electrode chip to a device external to the human body, and is supplied from the outside. A communication module configured to receive a power to be supplied to a driving power of the microneedle electrode chip;
상기 통신 모듈로부터 전송된 신호를 입력받아 증폭 및 신호 파형의 특징을 추출하여 패턴 매핑(mapping)처리하는 한편, 상기 마이크로 니들 전극칩에 의해 픽업된 운동 지령신호와, 인체의 특정 부위에 설치되어 있는 센서에 의해 검출된 위치정보를 바탕으로 운동지령을 생성하여 송출하는 제어장치; 및 It receives the signal transmitted from the communication module, extracts the characteristics of the amplification and the signal waveform, and performs the pattern mapping process, while the exercise command signal picked up by the microneedle electrode chip and the specific part of the human body are installed. A control device for generating and transmitting an exercise command based on the positional information detected by the sensor; And
인체에 착용되어 인체의 특정 부위의 운동을 보조하는 것으로, 상기 제어장치로부터 송출된 운동지령을 수신하여 운동으로 변환하고, 그때의 위치정보를 상기 센서에 의해 획득하여 상기 제어장치로 전송하는 운동 대행장치를 포함한다.It is worn on the human body to assist the movement of a specific part of the human body, and receives the exercise command sent from the control device to convert the movement, and the motion information to obtain the position information by the sensor and transmit to the control device Device.
여기서, 상기 마이크로 니들 전극칩은 전극칩의 주 몸체부를 이루는 어댑터 (adapter)와; 상기 어댑터의 전면(前面)에 설치되며, 실제로 인체의 생체 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초 운동신경의 축색다발에 삽입되어 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업(pickup)하는 다수의 니들 전극과; 상기 어댑터의 후면(後面)에 설치되며, 상기 다수의 니들 전극에 의해 픽업된 다수의 신호를 단일 신호로 변환하는 신호전처리 IC를 포함한다.The microneedle electrode chip may include an adapter forming a main body of the electrode chip; A plurality of needles installed in the front of the adapter, which are actually inserted into the axon bundle of the spinal cord or related peripheral motor nerves related to the human body's biological impaired motor function and pick up a plurality of exercise command signals transmitted from the nervous system. An electrode; A signal preprocessing IC is installed on the rear surface of the adapter and converts a plurality of signals picked up by the plurality of needle electrodes into a single signal.
또한, 상기 다수의 니들 전극은 축색다발에서 공간적으로 축색을 선택할 수 있도록 하기 위해, 다수의 니들 전극의 각 단부로 이루어지는 하나의 평면이 경사면을 이루도록 각 니들의 길이가 일정 비율의 차이를 갖도록 구성된다. In addition, the plurality of needle electrodes are configured such that the length of each needle has a predetermined ratio difference so that one plane consisting of each end of the plurality of needle electrodes forms an inclined surface in order to be able to spatially select an axle from the axon bundle. .
또한, 상기 어댑터에는 어댑터를 전후로 이동시킴으로써 어댑터에 고정되어 있는 상기 다수의 니들 전극이 척수나 축색다발에 삽입되는 깊이를 조절하기 위한 깊이조절용 나사가 더 설치된다. In addition, the adapter is further provided with a depth adjusting screw for adjusting the depth that is inserted into the spinal cord or axon bundle of the plurality of needle electrodes fixed to the adapter by moving the adapter back and forth.
또한, 상기 신호전처리 IC는 입력 신호의 고임피던스에 대응하여 소정 주파수 이하의 신호만 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)와, 저역통과필터를 통과한 신호를 증폭하는 차동증폭기와, 차동증폭기를 거친 신호를 스캔 및 단일 신호로 변환하여 송출하는 멀티플렉서로 구성된다.In addition, the signal preprocessing IC includes a low pass filter for passing only a signal below a predetermined frequency corresponding to the high impedance of the input signal, a differential amplifier for amplifying a signal passing through the low pass filter, and a differential amplifier. It consists of a multiplexer that scans the rough signal and converts it into a single signal.
또한, 상기 통신 모듈은 외부의 장치와 유선식으로 통신하는 유선식 통신 모듈 또는 무선식으로 통신하는 무선식 통신 모듈로 구성될 수 있다. In addition, the communication module may be configured as a wired communication module for wired communication with an external device or a wireless communication module for wireless communication.
여기서, 상기 유선식 통신 모듈은 그 몸체의 일부는 표피 내부에 매몰되도록, 그리고 몸체의 일부는 표피 외부로 노출되도록 설치되는 커넥터 부재로 구성되며, 커넥터 부재의 표피 외부로의노출부측에는 외부 장치와의 통신 및 외부로부터 전원을 공급받기 위한 복수의 전극 접점이 형성된다. 여기서, 바람직하게는 상기 노출부측에는 상기 커넥터 부재와 맞물림 결합되는 외부의 상대측 커넥터 부재와의 결합시 상기 복수의 전극 접점이 상대측 커넥터부재의 전극 접점과 정확히 결합될 수 있도록 가이드하는 가이드 돌기가 더 형성된다. 또한, 바람직하게는 상기 커넥터 부재의 표피 매몰부측에는 커넥터 부재의 표피에의 설치 상태를 안정적으로 유지시키기 위한 복수의 고정용 다리부재가 더 형성된다. Here, the wired communication module is composed of a connector member which is installed so that a part of its body is buried inside the skin and a part of the body is exposed to the outside of the skin, and the external device and the external device on the exposed part side of the connector member to the outside of the skin. A plurality of electrode contacts are formed for communication and power supply from the outside. Here, the exposed portion side is further formed with a guide protrusion for guiding the plurality of electrode contacts to be accurately coupled with the electrode contact of the mating connector member when the mating with the external mating connector member engaged with the connector member. do. Further, preferably, a plurality of fixing leg members are further formed on the skin buried portion side of the connector member for stably maintaining the installation state of the connector member on the skin.
또한, 상기 무선식 통신 모듈은 인체에 내장되어 상기 마이크로 니들 전극칩과 전기적으로 접속되며, 상기 마이크로 니들 전극칩으로부터의 송출 신호(아날로그 신호)를 입력받아 디지털 신호로 변환하고, 외부로부터 공급된 전원을 상기 마이크로 니들 전극칩 측으로 공급하는 무선통신용 IC 칩과; 상기 무선통신용 IC 칩에 의해 변환된 디지털 신호를 전달받아 상기 제어장치로 무선으로 송신하고, 외부로부터의 전력공급용 마이크로파 신호를 무선으로 수신하여 상기 무선통신용 IC 칩 측으로 전송하는 무선 안테나를 포함한다. In addition, the wireless communication module is embedded in the human body and electrically connected to the microneedle electrode chip, receives a transmission signal (analog signal) from the microneedle electrode chip, converts it into a digital signal, and supplies power from an external source. A wireless communication IC chip for supplying the microneedle electrode chip to the microchip; And a wireless antenna that receives the digital signal converted by the wireless communication IC chip and wirelessly transmits the digital signal to the control device, and wirelessly receives a power supply microwave signal from the outside and transmits the wireless signal to the wireless communication IC chip.
여기서, 상기 무선통신용 IC 칩은 상기 무선 안테나를 통해 수신한 외부로부터의 전원공급용 마이크로파 신호 및 상기 마이크로 니들 전극칩으로부터의 송출 신호를 수신하는 수신부와, 그 수신부를 통해 수신된 상기 마이크로 니들 전극칩으로부터의 송출 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 A/D(analog-to-digital) 변환부와, 그 A/D 변환부에 의해 변환된 디지털 신호를 전송하는 송신부와, 상기 수신부를 거쳐 입력되는 상기 전원공급용 마이크로파 신호를 원래의 전력에너지로 변환하는 전력변환부와, 상기 A/D 변환부 및 전력변환부의 동작을 제어하는 CPU를 포함한다. Here, the IC chip for wireless communication includes a receiver for receiving a power supply microwave signal and an output signal from the microneedle electrode chip received through the wireless antenna, and the microneedle electrode chip received through the receiver. An A / D (analog-to-digital) converting unit for converting the transmitted signal (analog signal) from the digital signal, a transmitting unit for transmitting the digital signal converted by the A / D converting unit, and the receiving unit And a power converter converting the input microwave signal for power supply into original power energy, and a CPU controlling the operations of the A / D converter and the power converter.
또한, 상기 운동 대행장치는 인체의 수족을 대행하도록 능동적인 운동이 가능한 구동부와, 상기 구동부의 운동에 따른 위치정보를 제공하는 센서와, 상기 구동부가 비정상적으로 동작하거나 오동작을 할 경우 구동부의 동작을 정지시키기 위한 비상스위치를 포함한다. In addition, the exercise agent is a drive unit capable of active movement to act as a limb of the human body, a sensor for providing position information according to the movement of the drive unit, and if the drive unit operates abnormally or malfunctions the operation of the drive unit An emergency switch for stopping.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초운동 신경의 축색다발에 마이크로 전극 칩(chip)을 삽입하여 그 마이크로 전극 칩을 통해 직접 운동지령 신호를 픽업하고, 운동대행 장치를 제어함으로써 운동기능에 장애를 가진 사용자가 의도하는 운동 기능을 대행할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 보다 더 자신이 의도하는 동작을 원활히 수행할 수 있게 된다. According to the present invention as described above, by inserting a micro electrode chip into the axon bundle of the spinal cord or related peripheral motor nerves associated with the impaired motor function, and picks up the exercise command signal directly through the micro electrode chip, By controlling, the user can perform an exercise function intended by a user who has a disability in the exercise function, and thus, the user can more smoothly perform his or her intended operation.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 마이크로 니들 전극칩의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 도 2의 마이크로 니들 전극칩에 있어서, 신호 전처리 IC의 내부 회로구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 유선식 통신 모듈의 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 무선식 통신 모듈의 구성을 보여주는 도면.
도 6은 도 5의 무선식 통신 모듈의 무선통신용 IC 칩의 내부 회로 구성을 보여주는 도면.1 is a view schematically showing the overall configuration of a user intended tracking cyborg system according to the present invention.
2 is a view showing the configuration of a micro-needle electrode chip of the user-intentional follow-up cyborg system according to the present invention.
3 is a diagram illustrating an internal circuit configuration of a signal preprocessing IC in the microneedle electrode chip of FIG. 2.
Figure 4 is a view showing the configuration of a wired communication module of the user intention following type cyborg system according to the present invention.
5 is a view showing the configuration of a wireless communication module of a user intended tracking cyborg system according to the present invention.
6 is a view showing the internal circuit configuration of the IC chip for wireless communication of the wireless communication module of FIG.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a user intended tracking cyborg system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템은, 마이크로 니들(micro needle) 전극칩(110), 통신 모듈(120)(120')(도 4 및 도 5 참조), 제어장치(130), 운동 대행장치(140)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a user-intentional following cyborg system according to the present invention includes a micro
상기 마이크로 니들 전극칩(110)은 인체의 생체 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초 운동신경의 축색다발에 삽입되어 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업(pickup)한다. The
상기 통신 모듈(120)(120')은 인체에 내장되거나(도 5 참조), 그 일부가 피부 외부로 노출되도록 설치되고(도 4 참조), 상기 마이크로 니들 전극칩(110)과 전기적으로 접속되며, 마이이크로 니들 전극칩(110)에 의해 픽업된 운동지령 신호를 인체 외부의 장치(예컨대, 후술되는 제어장치(130))로 전송하고, 외부로부터 공급되는 전원을 입력받아 상기 마이크로 니들 전극칩(110)의 구동전원으로 공급해 준다.The
상기 제어장치(130)는 상기 통신 모듈(120)(120')로부터 전송된 신호를 입력받아 증폭 및 신호 파형의 특징을 추출하여 패턴 매핑(mapping)처리하는 한편, 상기 마이크로 니들 전극칩(120)에 의해 픽업된 운동 지령신호와, 인체의 특정 부위(예를 들면, 발바닥과 손바닥 부분)에 설치되어 있는 센서(143,144)에 의해 검출된 위치정보를 바탕으로 운동지령을 생성하여 송출한다. 이와 같은 제어장치(130)는 후술되는 운동 대행장치(140)의 인체의 허리 및 등 부위에 착용되는 메인 착용부(160)에 내장 설치될 수 있다. The
상기 운동 대행장치(140)는 인체에 착용되어 인체의 특정 부위의 운동을 보조하는 것으로, 상기 제어장치(130)로부터 송출된 운동지령을 수신하여 운동으로 변환하고, 그때의 위치정보를 상기 센서(143,144)에 의해 획득하여 상기 제어장치 (130)로 전송한다.The
여기서, 상기 마이크로 니들 전극칩(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전극칩의 주 몸체부를 이루는 어댑터(adapter)(111)와; 그 어댑터(111)의 전면(前面)에 설치되며, 실제로 인체의 생체 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초 운동신경의 축색다발에 삽입되어 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업 (pickup)하는 다수의 니들 전극(112)과; 상기 어댑터(111)의 후면(後面)에 설치되며, 상기 다수의 니들 전극(112)에 의해 픽업된 다수의 신호를 단일 신호로 변환하는 신호전처리 IC(113)를 포함한다. 여기서, 상기 다수의 니들 전극(112)의 재료로는 인체(생체)에 거부 반응이 없는 금속들, 예를 들면 백금(Pt), 이리듐(Ir) 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 신호전처리 IC(113)는 바람직하게는 절연막(114)으로 감싸여져 보호된다. 이때, 절연 물질로는 실리콘이나 유리 등이 사용될 수 있다. 도 2에서 참조번호 117은 통신 모듈(120)(120')과의 접속을 위한 도선을 나타낸다. Here, as shown in FIG. 2, the
또한, 상기 다수의 니들 전극(112)은 바람직하게는 축색다발에서 공간적으로 축색을 선택할 수 있도록 하기 위해, 다수의 니들 전극(112)의 각 단부로 이루어지는 하나의 평면이 경사면을 이루도록 각 니들의 길이가 일정 비율의 차이(예를 들면, 단차 100㎛ 정도)를 갖도록 구성된다. 이상과 같은 개개의 니들 전극(112)은 와이어 프레임(115)을 통해 상기 신호전처리 IC(113)와 전기적으로 연결된다.In addition, the plurality of
또한, 상기 어댑터(111)에는 어댑터(111)를 전후로 이동시킴으로써 어댑터 (111)에 고정되어 있는 상기 다수의 니들 전극(112)이 척수나 축색다발에 삽입되는 깊이를 조절하기 위한 깊이조절용 나사(116)가 더 설치된다. In addition, the
또한, 상기 신호전처리 IC(113)는 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 신호의 고임피던스에 대응하여 소정 주파수 이하의 신호만 통과시키는 저역통과필터(low pass filter)(301)와, 저역통과필터(301)를 통과한 신호를 증폭하는 차동증폭기 (differential amplifier)(302)와, 차동증폭기(302)를 거친 신호를 스캔(scan) 및 단일 신호로 변환하여 송출하는 멀티플렉서(multiplexer)(303)로 구성된다. In addition, as illustrated in FIG. 3, the
또한, 상기 통신 모듈(120)(120')은 외부의 장치와 유선식으로 통신하는 유선식 통신 모듈(120)(도 4의 경우) 또는 무선식으로 통신하는 무선식 통신 모듈 (120')(도 5의 경우)로 구성될 수 있다. In addition, the communication module 120 (120 ') is a wired communication module 120 (in case of Figure 4) to communicate with an external device in a wired manner or a wireless communication module 120' (wireless communication) ( 5)).
여기서, 상기 유선식 통신 모듈(120)은 도 4에 도시된 바와 같이, 그 몸체의 일부는 표피 내부에 매몰되도록, 그리고 몸체의 일부는 표피 외부로 노출되도록 설치되는 커넥터 부재(121)로 구성되며, 커넥터 부재(121)의 표피 외부로의 노출부측에는 외부 장치(예컨대, 제어장치(130))와의 통신 및 외부로부터 전원을 공급받기 위한 복수의 전극 접점(122)이 형성된다. 여기서, 바람직하게는 상기 노출부측에는 상기 커넥터 부재와 맞물림 결합되는 외부의 상대측 커넥터 부재와의 결합시 상기 복수의 전극 접점(122)이 상대측 커넥터부재의 전극 접점과 정확히 결합될 수 있도록 가이드하는 가이드 돌기(123)가 더 형성된다. 또한, 바람직하게는 상기 커넥터 부재(121)의 표피 매몰부측에는 커넥터 부재(121)의 표피에의 설치 상태를 안정적으로 유지시키기 위한 복수의 고정용 다리부재(124)가 더 형성된다. Here, as shown in FIG. 4, the
또한, 상기 무선식 통신 모듈(120')은 도 5에 도시된 바와 같이, 인체에 내장되어 상기 마이크로 니들 전극칩(110)과 전기적으로 접속되며, 상기 마이크로 니들 전극칩(110)으로부터의 송출 신호(아날로그 신호)를 입력받아 디지털 신호로 변환하고, 외부로부터 공급된 전원을 상기 마이크로 니들 전극칩(110) 측으로 공급하는 무선통신용 IC 칩(510)과; 상기 무선통신용 IC 칩(510)에 의해 변환된 디지털 신호를 전달받아 상기 제어장치(130)로 무선으로 송신하고, 외부로부터의 전력공급용 마이크로파 신호를 무선으로 수신하여 상기 무선통신용 IC 칩(510) 측으로 전송하는 무선 안테나(520)를 포함한다. In addition, as shown in FIG. 5, the
여기서, 상기 무선통신용 IC 칩(510)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 무선 안테나(520)를 통해 수신한 외부로부터의 전원공급용 마이크로파 신호 및 상기 마이크로 니들 전극칩(110)으로부터의 송출 신호를 수신하는 수신부(513)와, 그 수신부(513)를 통해 수신된 상기 마이크로 니들 전극칩(110)으로부터의 송출 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 A/D(analog-to-digital) 변환부(511)와, 그 A/D 변환부(511)에 의해 변환된 디지털 신호를 전송하는 송신부(512)와, 상기 수신부(513)를 거쳐 입력되는 상기 전원공급용 마이크로파 신호를 원래의 전력에너지로 변환하는 전력변환부(514)와, 상기 A/D 변환부(511) 및 전력변환부(514)의 동작을 제어하는 CPU(515)를 포함한다. Here, as shown in FIG. 6, the
또한, 상기 운동 대행장치(140)는 인체의 수족을 대행하도록 능동적인 운동이 가능한 구동부(141,142)와, 상기 구동부(141,142)의 운동에 따른 위치정보를 제공하는 센서(143,144)(여기서, 이들 센서는 발바닥, 손바닥 부분에 설치됨)와, 상기 구동부(141,142)가 비정상적으로 동작하거나 오동작을 할 경우 구동부(141,142)의 동작을 정지시키기 위한 비상스위치(145)를 포함한다. In addition, the
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 동작에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 간략히 설명해 보기로 한다.Then, the operation of the user-intentional following cyborg system according to the present invention having the above configuration will be briefly described with reference to FIGS. 1 to 3.
본 발명의 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템의 마이크로 니들 전극칩 (110)이 인체의 생체 장애 운동기능에 관련된 척수나 관련 말초 운동신경의 축색다발에 삽입되고, 운동 대행장치(140)가 사용자(장애자)의 인체에 착용된 상태에서, 사용자가 어떤 움직임을 시작하면, 그것은 운동 지령 신호로 신경계를 통해 전달된다. 이에 따라 마이크로 니들 전극칩(110)은 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업(pickup)하고, 픽업된 운동지령 신호는 통신모듈(120)(여기서는 편의상 유선식 통신모듈이 적용된 경우를 예로 들어 설명함)을 통해 제어장치(130)로 전송된다. The
이때, 상기 마이크로 니들 전극칩(110)은 다수의 니들 전극(112)에 의해 픽업된 다수의 신호 중 소정 주파수 이하의 신호만 저역통과필터(301)에 의해 통과시키고, 저역통과필터(301)를 통과한 신호를 차동증폭기(302)에 의해 증폭시키며, 차동증폭기(302)를 거친 신호를 멀티플렉서(303)에 의해 스캔(scan) 및 단일 신호로 변환하여 송출한다.In this case, the
한편, 통신모듈(120)을 통해 신호를 전송받은 제어장치(130)는 그 전송받은 신호를 증폭 및 신호 파형의 특징을 추출하여 패턴 매핑(mapping)처리하는 한편, 상기 마이크로 니들 전극칩(110)에 의해 픽업된 운동 지령신호와, 인체의 특정 부위(예를 들면, 발바닥과 손바닥 부분)에 설치되어 있는 센서(143,144)에 의해 검출된 위치정보를 바탕으로 운동지령을 생성하여 송출한다. Meanwhile, the
이에 따라, 운동 대행장치(140)는 상기 제어장치(130)로부터 송출된 운동지령을 수신하여 운동으로 변환하고, 그때의 위치정보를 상기 센서(143,144)에 의해 획득하여 상기 제어장치(130)로 전송한다. 그러면, 제어장치(130)는 다시 상기 마이크로 니들 전극칩(110)에 의해 픽업된 운동지령 신호와 센서(143,144)에 의해 획득된 위치정보를 바탕으로 새로운 운동지령을 생성하며, 이와 같은 일련의 과정이 반복된다. 이에 의해 본 발명의 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템은 사용자(장애자)가 의도하는 운동 기능을 대행할 수 있게 되며, 이를 통해 사용자(장애자)는 보다 더 자신이 의도하는 동작을 원활히 수행할 수 있게 된다. Accordingly, the
한편, 이상과 같은 일련의 과정이 진행되는 동안, 운동 대행장치(140)의 구동부(141,142)가 비정상적으로 동작하거나 오동작을 할 경우, 사용자(장애자)는 비상스위치(145)를 작동시키게 되고, 그에 따라 구동부(141,142)의 동작이 정지되어 사용자(장애자)의 의도와는 다른 동작이나 어떤 위험한 상황의 발생을 방지하게 된다. On the other hand, during the above-described series of processes, when the driving
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.
110...마이크로 니들 전극칩 111...어댑터
112...니들 전극 113...신호 전처리 IC
114...절연막 115...와이어 프레임
116...깊이조절용 나사 117...도선
120,120'...통신 모듈 121...커넥터 부재
122...전극 접점 123...가이드 돌기
124...고정용 다리부재 301...저역통과필터
302...차동증폭기 303...멀티플렉서
510...무선통신용 IC 칩 511...A/D 변환부
512...송신부 513...수신부
514...전력변환부 515...CPU
520...무선 안테나110 ... Micro
114
116
120,120 '...
122 ...
124 fixing
302 ...
510 ... Wireless
512 ...
514 ...
520 Wireless Antenna
Claims (12)
인체에 내장되거나 그 일부가 피부 외부로 노출되도록 설치되고, 상기 마이크로 니들 전극칩과 전기적으로 접속되며, 마이이크로 니들 전극칩에 의해 픽업된 운동지령 신호를 인체 외부의 장치로 전송하고, 외부로부터 공급되는 전원을 입력받아 상기 마이크로 니들 전극칩의 구동전원으로 공급해주는 통신 모듈;
상기 통신 모듈로부터 전송된 신호를 입력받아 증폭 및 신호 파형의 특징을 추출하여 패턴 매핑(mapping)처리하는 한편, 상기 마이크로 니들 전극칩에 의해 픽업된 운동 지령신호와, 인체의 특정 부위에 설치되어 있는 센서에 의해 검출된 위치정보를 바탕으로 운동지령을 생성하여 송출하는 제어장치; 및
인체에 착용되어 인체의 특정 부위의 운동을 보조하는 것으로, 상기 제어장치로부터 송출된 운동지령을 수신하여 운동으로 변환하고, 그때의 위치정보를 상기 센서에 의해 획득하여 상기 제어장치로 전송하는 운동 대행장치를 포함하고,
상기 마이크로 니들 전극칩은, 전극칩의 주 몸체부를 이루는 어댑터(adapter)와, 상기 어댑터의 전면(前面)에 설치되어 신경계에서 전달되는 다수의 운동 지령신호를 픽업(pickup)하는 다수의 니들 전극 및 상기 어댑터의 후면(後面)에 설치되며, 상기 다수의 니들 전극에 의해 픽업된 다수의 신호를 단일 신호로 변환하는 신호전처리 IC를 포함하고,
상기 다수의 니들 전극은 그 각 단부로 이루어지는 하나의 평면이 경사면을 이루도록 각 니들의 길이가 일정 비율의 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.A micro-needle electrode chip inserted into the axon bundle of the spinal cord or related peripheral motor nerves related to the biological impaired motor function of the human body and picking up a plurality of exercise command signals transmitted from the nervous system;
It is embedded in the human body or installed so that a part thereof is exposed to the outside of the skin, and is electrically connected to the microneedle electrode chip, and transmits the exercise command signal picked up by the microneedle electrode chip to a device external to the human body, and is supplied from the outside. A communication module configured to receive a power to be supplied to a driving power of the microneedle electrode chip;
It receives the signal transmitted from the communication module, extracts the characteristics of the amplification and the signal waveform, and performs the pattern mapping process, while the exercise command signal picked up by the microneedle electrode chip and the specific part of the human body are installed. A control device for generating and transmitting an exercise command based on the positional information detected by the sensor; And
It is worn on the human body to assist the movement of a specific part of the human body, and receives the exercise command sent from the control device to convert the movement, and the motion information to obtain the position information by the sensor and transmit to the control device Including a device,
The microneedle electrode chip may include an adapter forming a main body of the electrode chip, a plurality of needle electrodes installed on a front surface of the adapter and picking up a plurality of movement command signals transmitted from a nervous system; A signal preprocessing IC installed on a rear surface of the adapter and converting a plurality of signals picked up by the plurality of needle electrodes into a single signal,
And said needle electrodes have a difference in ratio of a length of each needle such that one plane formed at each end thereof forms an inclined surface.
상기 어댑터에는 어댑터를 전후로 이동시킴으로써 어댑터에 고정되어 있는 상기 다수의 니들 전극이 척수나 축색다발에 삽입되는 깊이를 조절하기 위한 깊이조절용 나사가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 1,
And the adapter further includes a depth adjusting screw for adjusting a depth of the plurality of needle electrodes fixed to the adapter by moving the adapter back and forth to the spinal cord or the axon bundle.
입력 신호의 고임피던스에 대응하여 소정 주파수 이하의 신호만 통과시키는 저역통과필터(low pass filter);
상기 저역통과필터를 통과한 신호를 증폭하는 차동증폭기; 및
상기 차동증폭기를 거친 신호를 스캔 및 단일 신호로 변환하여 송출하는 멀티플렉서로 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 1, wherein the signal preprocessing IC,
A low pass filter for passing only a signal below a predetermined frequency in response to the high impedance of the input signal;
A differential amplifier for amplifying the signal passing through the low pass filter; And
And a multiplexer configured to scan and pass a signal passed through the differential amplifier into a single signal and transmit the converted signal.
상기 통신 모듈은 외부의 장치와 유선식으로 통신하는 유선식 통신 모듈 또는 무선식으로 통신하는 무선식 통신 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 1,
The communication module is a user-intentional follow-up cyborg system, characterized in that consisting of a wired communication module to communicate in a wired communication with an external device or a wireless communication module to communicate wirelessly.
상기 유선식 통신 모듈은 그 몸체의 일부는 표피 내부에 매몰되도록, 그리고 몸체의 일부는 표피 외부로 노출되도록 설치되는 커넥터 부재로 구성되며, 커넥터 부재의 표피 외부로의 노출부측에는 외부 장치와의 통신 및 외부로부터 전원을 공급받기 위한 복수의 전극 접점이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 6,
The wired communication module is composed of a connector member which is installed so that a part of the body is buried inside the skin and a part of the body is exposed to the outside of the skin, and the connector member is exposed to the outside of the skin to communicate with an external device. And a plurality of electrode contacts for receiving power from the outside.
상기 노출부측에는 상기 커넥터 부재와 맞물림 결합되는 외부의 상대측 커넥터 부재와의 결합시 상기 복수의 전극 접점이 상대측 커넥터부재의 전극 접점과 정확히 결합될 수 있도록 가이드하는 가이드 돌기가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 7, wherein
The exposed portion side is further provided with a guide protrusion for guiding the plurality of electrode contacts to be accurately coupled with the electrode contact of the mating connector member when the mating with the external mating connector member engaged with the connector member. A user intent following cyborg system.
상기 커넥터 부재의 표피 매몰부측에는 커넥터 부재의 표피에의 설치 상태를 안정적으로 유지시키기 위한 복수의 고정용 다리부재가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 7, wherein
And a plurality of fixing leg members for stably maintaining the installation state on the skin of the connector member on the skin buried portion side of the connector member.
인체에 내장되어 상기 마이크로 니들 전극칩과 전기적으로 접속되며, 상기 마이크로 니들 전극칩으로부터의 송출 신호(아날로그 신호)를 입력받아 디지털 신호로 변환하고, 외부로부터 공급된 전원을 상기 마이크로 니들 전극칩 측으로 공급하는 무선통신용 IC 칩; 및
상기 무선통신용 IC 칩에 의해 변환된 디지털 신호를 전달받아 상기 제어장치로 무선으로 송신하고, 외부로부터의 전력공급용 마이크로파 신호를 무선으로 수신하여 상기 무선통신용 IC 칩 측으로 전송하는 무선 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 6, wherein the wireless communication module,
It is embedded in the human body and electrically connected to the microneedle electrode chip, receives a transmission signal (analog signal) from the microneedle electrode chip, converts it into a digital signal, and supplies power supplied from the outside to the microneedle electrode chip. An IC chip for wireless communication; And
Receiving a digital signal converted by the wireless communication IC chip and transmitting it wirelessly to the control device, and wirelessly receiving a power supply microwave signal from the outside and transmitting it to the wireless communication IC chip side. A user intended tracking cyborg system.
상기 무선 안테나를 통해 수신한 외부로부터의 전원공급용 마이크로파 신호및 상기 마이크로 니들 전극칩으로부터의 송출 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신부를 통해 수신된 상기 마이크로 니들 전극칩으로부터의 송출 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 A/D(analog-to-digital) 변환부;
상기 A/D 변환부에 의해 변환된 디지털 신호를 전송하는 송신부;
상기 수신부를 거쳐 입력되는 상기 전원공급용 마이크로파 신호를 원래의 전력에너지로 변환하는 전력변환부; 및
상기 A/D 변환부 및 전력변환부의 동작을 제어하는 CPU를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템.The method of claim 10, wherein the IC chip for wireless communication,
A receiver which receives a power supply microwave signal received from the outside through the wireless antenna and a transmission signal from the microneedle electrode chip;
An analog-to-digital (A / D) converter for converting a transmission signal (analog signal) from the microneedle electrode chip received through the receiver into a digital signal;
A transmitter for transmitting the digital signal converted by the A / D converter;
A power converter converting the power supply microwave signal input through the receiver into original power energy; And
And a CPU for controlling operations of the A / D converter and the power converter.
인체의 수족을 대행하도록 능동적인 운동이 가능한 구동부;
상기 구동부의 운동에 따른 위치정보를 제공하는 센서; 및
상기 구동부가 비정상적으로 동작하거나 오동작을 할 경우 구동부의 동작을 정지시키기 위한 비상스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 의도 추종형 사이보그 시스템. According to claim 1, The exercise agent,
A drive unit capable of active movement to act as a limb of the human body;
A sensor providing position information according to the movement of the driving unit; And
And an emergency switch for stopping the operation of the driving unit when the driving unit operates abnormally or malfunctions.
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|---|---|---|---|
| KR1020100011791A KR101128341B1 (en) | 2010-02-09 | 2010-02-09 | Cyborg systems following user's intention |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8676334B2 (en) | 2012-03-20 | 2014-03-18 | Korea Institute Of Science And Technology | Peripheral nerve interface system and method for prosthetic hand control |
| US11266344B2 (en) | 2016-09-21 | 2022-03-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for measuring skin condition and electronic device therefor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030017124A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-03 | 림스테크널러지주식회사 | Radio telemetric system and method using brain potentials for remote control of toy |
| JP2007020835A (en) | 2005-07-15 | 2007-02-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Rehabilitation apparatus |
| US20080009771A1 (en) * | 2006-03-29 | 2008-01-10 | Joel Perry | Exoskeleton |
-
2010
- 2010-02-09 KR KR1020100011791A patent/KR101128341B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030017124A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-03 | 림스테크널러지주식회사 | Radio telemetric system and method using brain potentials for remote control of toy |
| JP2007020835A (en) | 2005-07-15 | 2007-02-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Rehabilitation apparatus |
| US20080009771A1 (en) * | 2006-03-29 | 2008-01-10 | Joel Perry | Exoskeleton |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A. M. Sodagar et al., An Implantable Microsystem for Wireless Multi-Channel Cortical Recording, Int. Conf. on Solid-State Sensors, Actuators, and Microsystems, June 10-14, 2007, pp. 69-72* |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8676334B2 (en) | 2012-03-20 | 2014-03-18 | Korea Institute Of Science And Technology | Peripheral nerve interface system and method for prosthetic hand control |
| US11266344B2 (en) | 2016-09-21 | 2022-03-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for measuring skin condition and electronic device therefor |
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