KR20230012285A - 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스 - Google Patents

Abstract

표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스가 개시된다.
이를 위해 본 발명은 발목 외면을 감싸는 길이로 되며 밀착되는 착용부위에 밀착되게 하는 밴드체; 상기 밴드체 외면에 설치되는 상태에서 착용부위 피부의 접촉을 통해 근육신경을 자극하며 이에 대한 근전도 반응이 표시되고 관리자의 중앙 서버와 송수신되는 디스플레이체: 상기 측정체가 밴드의 외면에 결합 분리되는 지지홀이 구비된 착탈체;를 포함한다.

Description

표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스{wearable device with measuring surface electromyogram}

본 발명은 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스에 관한 것으로 특히 만성 발목 외측 불안정을 가진 환자의 수술 전 운동치료요법 및 교육을 선행하고 수술 후 발목 통증, 관절가동범위 균형 및 기능적 회복에 미치는 영향을 규명할 수 있는 장치에 관한 것이다.

근전도검사(electromyography, EMG)는 골격근에서 발생하는 전기적인 신호를 측정하고 기록하는 기술로서, 신경과 근육에서 발생하는 전기적 신호를 기계를 통해 분석해 말초신경이나 신경 주변 및 근육의 이상이 있는지 보기 위한 검사이다.

이러한 근전도검사를 시행하는 방법으로는 바늘로 근육을 찔러 시행하는 근육내 침근전도 검사와, 피부에 전극을 붙여 검사하는 표면 근전도 검사로 나뉘어 시행되고 있는 실정이다.

침근전도 검사의 경우 검사자의 지시에 따르지 않고 움직이게 될 경우 부상으로 이어질 수 있고, 바늘 삽입한 부위의 통증 및 출혈이 발생할 수 있는 문제점으로 피부에 붙여서 표면에 전극이 밀착되는 근전도 검사 방법이 그 대안으로 선택되었다.

발목 염좌는 가장 흔한 발목 손상 중의 하나로서 최근 다양한 종류의 스포츠와 신체 활동이 늘어나게 됨에 따라 발목 염좌의 발생도 증가하고 있다.

이런 발목 염좌에 대한 적절한 치료가 이루어지지 못할 경우 결국 만성 외측 발목 인대 불안정으로 진행되고 이는 장기적으로 발목의 퇴행성 관절염으로 이어지게 되는 자연경과를 보인다.

반복된 발목 염좌의 누적 결과로 인한 만성 외측 발목 인대 불안정성이 발생된 환자에서 6개월 이상 지속되는 증상 및 동반된 관절 질환 여부, 환자의 활동정도 등에 따라 선별적으로 수술적 치료(인대 재건술)를 결정한다.

발목 불안정성은 크게 기계적 불안정성과 기능적 불안정성으로 구분할 수 있는데, 기계적 불안정성은 해부학적 조직의 손상으로 인해 관절의 느슨함을 신체 진찰을 통해 확인할 수 있다.

기능적 불안정성은 반복적인 염좌로 인해 근력, 관절가동범위, 협응력, 고유수용성 감각의 저하, 자세조절능력 부족으로 인한 환자의 주관적 감각에 의한 불안정성을 의미한다.

그러므로 발목 손상은 기계적 회복과 기능적 회복을 모두 고려하여 치료해야 한다.

선행연구에서 슬관절 전방십자인대 재건술이나 슬관절 인공관절치환술, 고관절 인공관절치환술을 시행하기 전 환자에게 운동치료요법을 적용하여 통증과 근력, 관절가동범위, 고유수용성감각 등 기능적인 회복이 더 빠르게 나타난 바 있다.

또한 운동을 통해 근력 및 손상 인대 조직의 상태를 최대한 회복시키고 이를 유지하면서 수술을 진행한다면 수술 후에 보다 빠른 회복을 기대할 수 있을 것이다.

발목 염좌에 대한 적절한 치료가 이루어지지 못할 경우 결국 만성 외측 발목 인대 불안정으로 진행되고 이는 장기적으로 발목의 퇴행성 관절염으로 이어지게 되는 자연경과를 보이게 된다.

발목외측 인대 재건술을 시행하기에 앞서 수술 전 운동프로그램을 시작하면 수술 후 나타날 수 있는 통증, 관절가동범위, 균형능력 등에 더욱 빠른 회복을 나타낼 것으로 기대되므로 수술 전 4주간의 운동프로그램은 만성 발목 인대 불안정성을 가진 환자에서 나타나는 근력 약화, 균형능력 저하, 관절가동범위 제한 등을 보완할 수 있는 것으로 기대 된다.

이와 같은 발목 염좌의 적절한 치료를 위하여 대한민국 특허청의 등록특허 10-0994208호(이하 선발명이라 한다)에 따르면 선 발명의 양말의 적어도 일부분에 전도사에 의해 형성되는 미세전류 자극부, 미세전류를 발생하여 상기 미세전류 자극부로 인가하는 미세전류발생기, 상기 미세전류 자극부에는 접속되는 연결부, 양말의 일측에 형성되어 상기 미세전류발생기가 수용되는 포켓부를 가진 미세전류 자극용 양말에 있어서, 상기 연결부는 상기 포켓부 측으로 연장되고, 상기 미세전류발생기에는 한 쌍의 제1접속단자가 형성되며, 상기포켓부에는 상기 연결부에 접속되는 한 쌍의 제2접속단자가 형성되며, 상기 미세전류발생기가 상기 포켓부 내에 수용됨에 따라 제1 및 제2 접속단자는 전기적으로 접속되고, 상기 미세전류발생기는, 양의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제1컨트롤신호, 음의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제2컨트롤신호, 및 전원전압의 승압을 위한 제3컨트롤신호를 발생하여 상기 미세전류 발생을 제어하고, 상기 미세전류발생기를 통해 인체에 공급되는 미세전류의 레벨을 확인하여 미리 정해진 레벨이 아닌 경우에 상기 제3컨트롤신호를 컨트롤하여 승압전압의 레벨을 변동시킴에 의해 상기 미세전류의 인체공급레벨을 컨트롤하는 컨트롤부; 상기 컨트롤부의 상기 제3컨트롤신호에 응답하여 전원전압을 승압하여 원하는 레벨의 승압전압을 발생하는 승압부; 및 상기 승압부에 의해 승압된 상기 승압전압을 바탕으로 하여 원하는 레벨의 미세전류를 발생시켜 인체접촉단자들을 통해 인체의 특정부위에 공급하되, 상기 제1컨트롤 신호가 입력되는 경우에는 양의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하고, 상기 제2컨트롤 신호가 입력되는 경우에는 음의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하는 미세전류 출력부;를 구비하고, 상기 미세전류출력부는 인체에 공급되었다가 회수되는 미세전류를 체크하여 인체에 실제로 공급된 미세전류의 레벨이 원하는 레벨 범위 내에 있는지를 확인할 수 있는 공급레벨 확인신호를 발생하여 상기 컨트롤부에 제공하고, 상기 컨트롤부는 상기 공급레벨확인신호에 응답하여 상기 제3컨트롤 신호를 통해 상기 승압부의 승압전압의 레벨을 컨트롤함에 의해 원하는 레벨의 미세전류가 인체에 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 미세전류 자극용 양말을 포함하는 구성이 제안되었다.

이러한 선 발명은 양말에 형성하는 포켓부에 미세전류발생기가 수용되는 구조에서 미세전류를 발생시켜 인체접촉단자들을 통해 인체의 특정부위에 공급되는 것이어서 미세전류발생기의 무게로 인해 양말이 발목부위에서 흘러 내려 측정부위에 안정되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 선 발명은 미세전류발생기와 양말의 미세전류자극부를 접속단자의 결합, 분리구조로 되어 있어 사용상에 구조적 불편함이 있다.

KR등록특허 10-0994208(2010.11.08. 등록)

본 발명은 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스를 제공함을 그 목적으로 한다.

더 나아가 만성 발목 외측 불안정성을 가진 환자의 수술 전 운동치료요법 교육을 선행하고 수술 후 발목 통증, 관절가동범위, 균형 및 기능적 회복에 미치는 영향을 규명함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 급성 발목 염좌 후 만성 외측 발목 인대 불안정성으로 악화되는 소견이 확인되면 임상적으로 대개 수술적 치료를 권하므로 수술 전 통증 및 기능적 상태가 수술 후에도 영향을 미칠 수 있어서 수술 전 근력 및 손상된 인대 조직을 최상의 상태로 회복시키기 위한 운동치료요법 및 교육의 병행을 통한 수술 후 빠른 기능의 회복을 목적으로 한다.

표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스가 소개된다.

이를 위해 본 발명은 발목 외면을 감싸는 길이로 되며 밀착되는 착용부위에 밀착되게 하는 밴드체; 상기 밴드체 외면에 설치되는 상태에서 착용부위 피부의 접촉을 통해 근육신경을 자극하며 이에 대한 근전도 반응이 표시되고 관리자의 중앙 서버와 송수신되는 디스플레이체: 상기 측정체가 밴드의 외면에 결합 분리되는 지지홀이 구비된 착탈체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스를 제공하게 된다.

본 발명은 해당 웨어러블 디바이스를 기존 양말에 이식하여 양말을 신게 되면 근전도 측정이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 만성 발목 외측 불안정성을 가진 환자의 수술 전 운동치료요법 및 교육을 선행하고 수술 후 발목 통증, 관절가동범위, 균형 및 기능적 회복에 미치는 영향을 규명할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 급성 발목 염좌 후 만성 외측 발목 인대 불안정성 진단으로 수술적 치료를 권하므로 수술 전 근력 및 손상된 인대 조직을 최상의 상태로 회복시키기 위한 운동치료요법 및 교육을 병행할 수 있어 수술 후 빠른 기능의 회복이 제공되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 측정장치에 대한 분해 사시도.
도 2는 본 발명이 적용되는 측정장치에 대한 조립상태 종단면도.
도 3은 본 발명 중 밴드체의 종단면 확대도.
도 4는 본 발명 중 측정체의 저면을 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 밴드체에 측정체의 결합상태를 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 밴드체에 대한 다른 실시예 적용상태도.

본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예는 예시하는 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상 세히 설명될 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 측정장치에 대한 분해 사시상태를 나타내고, 도 2는 본 발명이 적용되는 측정장치에 대한 조립상태 종단면을 나타낸다.

본 발명인 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스는 발목 외면을 감싸는 길이로 되어 착용부위에 밀착되게 하는 밴드체(100)가 구비된다.

상기 밴드체(100) 외면에는 착용부위 피부의 접촉을 통해 근육신경을 자극하며 이에 대한 근전도 반응이 표시되고 관리자의 중앙 서버와 송수신되는 측정체(200)가 구비된다.

상기 측정체(200)는 운동프로그램 이행 시 측정대상자로부터 신체정보를 수집하는 목적으로 사용되므로 측정대상자의 의도에 따라 신체정보를 수집활용하기 위해서는 상기 밴드체(100)의 외면에 결합 또는 분리되는 구성이 요구된다.

따라서, 상기 밴드체(100)에는 상기 측정체(200)를 결합 및 분리할 수 있는 지지홀(330)이 구비된 착탈체(300)가 구비되며, 측정대상자의 근전도 정보를 측정하는 측정체(200) 내부에 근전도를 측정하기 위한 폐회로 구동 상태를 조절하기 위한 리모컨(400)이 구비된다.

도 3은 본 발명 중 밴드체(100)의 종단면 확대상태를 나타낸다.

상기 밴드체(100)는, 신축소재를 띠 형상으로 직조하여 발목을 감싸는 길이로 된 밴드(110)로 형성된다.

상기 밴드(110)는 발목을 감싸는 상태를 유지하기 위해 밴드의 양단에 맞물림 및 분리를 이루는 고정부재(150)가 구비되게 한다.

또한 밴드(110)의 중간위치에는 상기 측정체(200)의 접촉부(210)가 피부에 닿을 수 있도록 구멍을 뚫은 통공(120)이 구비된다.

상기 밴드(110)를 발목에 감쌀 때 착용부위에 점착력으로 밀착되도록 하기 위해 밴드의 내면에 밀착대(130)가 더 구비되게 한다.

상기 밀착대(130)는, 착용되는 발목부위에서 밀착력을 향상시키기 위해 가요성 소재를 사용하여 상기 밴드체(110) 내면의 통공(120)위치에서 양단을 향해 도포 및 점착되게 한다.

발목피부에 점착되는 밀착대(130)의 표면을 평편하게 형성하는 것 보다 파형으로 형성하게 되면 파형의 단면이 피부와의 접촉 면적이 확장되어 착용상태의 안정성을 제공하게 된다.

상기 밴드(110)의 표면에는 상기 측정체(200)가 밴드(110)에 장착되게 하는 착탈체(300)가 설치된다.

상기 착탈체(300)를 형성함에 있어서는 탄성 고무소재로 되어 상기 측정체(300)가 삽입 장착되는 지지홀(330)과, 상기 지지홀(330) 입구에서 측정체(300)의 테두리 둘레를 감싸는 지지테(310)가 일체로 형성되게 한다.

도 4는 본 발명 중 측정체(200)의 저면을 보인 사시상태를 나타낸다.

상기 측정체(200)는, 상기 착탈체(300)의 지지홀(330)에 장착되는 케이스 내부에 신경자극에 대한 근전도 반응을 감지하기 위한 전극부, 상기 전극부로부터 감지된 전기신호를 처리하고 제어신호가 생성되는 제어부, 상기 제어신호에 의해 제동력을 제공 및 진동을 발생시키는 제동부가 구비된다.

상기 케이스의 저면으로 피부와 접촉되는 단자(220)가 설치된다.

상기 단자(220)가 피부와의 접촉을 원활하게 하기 위해 케이스의 저면을 돌출시키되, 상기 밴드체(100)의 통공(120) 높이로 접촉부(210)를 돌출 되게 하여 상기 단자(220)를 접촉부(210)에 설치되게 한다.

또한, 상기 측정체(200)는, 케이스 표면에 구비된 표시면(230)을 구비하여 저면으로 돌출 형성된 접촉부(210)를 통하여 측정되는 근전도 반응이 전극부, 제어부, 제동부를 통해 표시면(230)에서 디지털화로 표시되게 하고, 상기 측정체(200)의 프로그램 구동을 위해 전원 공급을 이루는 리드홀(250)이 상기 측정체(200) 외경면에 구비되게 한다.

도 5는 본 발명의 밴드체(100)에 측정체(200)의 결합상태를 보인 단면을 나타낸다.

상기 밴드체(100)의 밴드(110) 상면에 결합된 착탈체(300)는 가요성이 있는 실리콘 소재로 형성되므로 착탈체(300)의 지지홀(330) 속으로 측정체(200)를 삽입시키기 위해 착탈체(300)와 일체로 된 지지테(310)의 내측단을 들어 올리면서 측정체(200)를 지지홀(330)로 밀어 넣어 측정체(200)가 지지홀(330) 공간으로 진입되게 한다.

상기 측정체(200)가 착탈체(300)의 지지홀(330) 속으로 삽입되면 지지테(310)는 측정체(200)의 상단 테두리에 탄성적으로 밀착되는 상태가 되고, 동시에 측정체(200)의 저면으로 돌출된 접촉부(210)는 지지홀(330) 바닥에 형성된 통공(120)의 공간에 위치한다.

이처럼 측정체(200)가 착탈체(300)의 지지홀(330) 공간 내에 장착되면 지지테(310)는 측정체(200)의 상면 테두리 외주연 전체를 탄성력으로 누르고 있으므로 안정된 장착상태가 유지된다.

이와 같은 안정된 장착상태의 측정체(200)의 저면으로 돌출된 접촉부(210)는 상기 밴드체(100)의 중간 위치에 천공된 통공(120)으로 진입되어 밀착대(130)의 표면, 즉 피부와 닿은 위치에 노출되는 상태가 되므로 접촉부(210)의 단자(220)가 측정하고자 하는 환자의 발목 부위 피부에 밀착되는 상태가 된다.

상기 측정체(200)가 장착된 상태에서 밴드체(100)의 밴드(100)를 발목에 두르면 밴드(110)의 양단에 형성된 고정부재(150)가 상호 맞닿아 결합된다.

상기 고정부재(150)는 맞닿는 부분에 상호결합력이 제공되는 벨크로 테이프 또는 스냅단추 그리고 너클 중 어느 하나의 것을 선택할 수 있다.

이러한 밴드체(100)를 발목에 착용하면 발목 피부에 닿는 밀착대(130)소재의 점착성의 특징으로 발목 부위에 점착되는 상태로 접촉된다.

또한, 밀착대(130)의 표면이 곡면형태의 요철형상을 이루고 있어 피부와의 접촉을 더욱 안정되게 하므로 밴드체(100)에 측정체(200)가 장착된 상태이라 해도 착용부위에서 흘러내리지 않게 되면 접촉부(210)의 단자(220)는 훈련프로그램이 완료될 때까지 접촉된 위치를 유지하여 측정값이 안정되게 수집될 수 있는 특징이 있다.

도 6은 본 발명의 밴드체에 대한 다른 실시 예 적용상태도이다.

상기 밴드체(100)는, 착용을 다양하게 할 수 있도록 하기 위해 발목을 삽입하는 삽입홀의 구비된 홀더 또는 양말(100A) 형상으로 형성할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 밴드체 110 : 밴드 120 : 통공
150 : 고정부재 200 : 측정체 210 : 접촉부
220 : 단자 230 : 표시면 250 : 리드홀
300 : 착탈체 310 : 지지테 330 : 지지홀
400 : 리모컨체 410 : 선택버튼 430 : 디스플레이창

Claims (8)

1. 발목 외면을 감싸는 길이로 되며 밀착되는 착용부위에 밀착되게 하는 밴드체;
   상기 밴드체 외면에 설치되는 상태에서 착용부위 피부의 접촉을 통해 근육신경을 자극하며 이에 대한 근전도 반응이 표시되고 관리자의 중앙 서버와 송수신되는 디스플레이체: 및
   상기 측정체가 밴드의 외면에 결합 분리되는 지지홀이 구비된 착탈체;를 포함하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밴드체는,
   띠 형상의 신축소재로 발목을 감싸는 길이로 밴드가 형성되며 상기 밴드의 양단에 맞물림 및 분리를 이루는 고정부재가 구비되고, 중간위치에는 상기 디스플레이체의 접촉부가 피부에 닿는 통공이 구비되며,
   상기 밴드의 내면으로 착용부위에 점착력으로 밀착되는 밀착대가 더 구비되게 한 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 측정체는,
   신경자극에 대한 근전도 반응을 감지하기 위한 전극부,
   상기 전극부로부터 감지된 전기신호를 처리하고 제어신호가 생성되는 제어부, 상기 제어신호에 의해 제동력을 제공 및 진동을 발생시키는 제동부가 구비되고,
   측정단자가 피부와 접촉되게 측정체의 저면이 상기 밴드체의 통공 높이로 돌출되는 접촉부로 이루어진 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
4. 제1항에 있어서,
   상기 착탈체는,
   탄성 고무소재로 되어 상기 밴드체 상면에 설치되어 상기 측정체가 삽입 장착되는 지지홀과, 상기 지지홀 입구에서 측정체의 테두리를 감싸는 지지테가 일체로 형성되게 한 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
5. 제1항에 있어서,
   상기 밀착대는,
   가요성 소재로 되어 상기 밴드체 내면의 통공위치에서 양단을 향해 도포 및 점착되는 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
6. 제1항에 있어서,
   상기 측정체는,
   상기 측정체의 저면으로 형성되는 접촉부를 통하여 측정되는 근전도 반응이 상기 측정체의 내부에 구비되는 전극부, 제어부, 제동부를 통해 상기 측정체의 표면에 구비된 표시면에 디지털화로 표시되는 전원 공급을 이루는 리드홀이 상기 측정체 외경면에 구비되게 한 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
7. 제1항에 있어서,
   상기 밀착대는,
   점착성을 갖는 가요성 소재로 되어 상기 밴드체 내면의 통공위치에서 양단을 향해 도포 및 점착되되, 피부와 접촉되는 표면을 파형으로 형성하여 접촉되는 피부와의 접촉 면적이 감소되게 한 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.
8. 제1항에 있어서,
   상기 밴드체는,
   발목을 삽입하는 삽입홀이 구비된 밴드 또는 양말 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 표면 근전도 측정이 가능한 웨어러블 디바이스.

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