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동작의도 반영 착용형 근육제어 시스템

키워드

기술개요

기술이전 대상 기술은 전기자극 기술을 이용하여 근육 제어를 위해 피부에 인가되는 전기자극(기능적 전기자극, FES (Functional Electrical Stimulation) : 근육에 전기자극을 가하여 근육수축을 유발함으로써 기능적으로 유용한 동작을 만들어 내는 방법)하에서도 안정적으로 자발근수축(vEMG: 자발근수축 : 사용자의 의도에 의해 발생하는 전기적 근육신호) 신호를 검출하여 사용자의 동작의도를 실시간으로 감지할 수 있는 알고리즘을 탑재하여, 사용자의 동작의도에 따라 자연스럽게 근육을 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 의도 반영 근육제어 시스템임

기술이전 목적 및 필요성

- 근감소증 (sarcopenia : 70~80세 노인 근육의 30 % 이상 감소하는 현상) 은 인구의 고령화에 따라 급격히 증가하고 있는 추세로, 일상생활 활동 및 보행 장애를 유발하여 노인들의 독립적인 생활을 제한하는 주요 원인으로 기초대사율을 저하시켜 인슐린 저항성을 높이고, 2형 당뇨병 발생을 촉진하는 등 고혈압 및 심혈관계 질환 발생 가능성을 증가시킴. 최근 국제질병분류(ICD-CM, Clinical Modification)에 의해 질병코드(M62.84)를 부여받아 단순한 증상이 아닌 질병으로 분류되고 있음
- 최근에는 웨어러블 로봇 형태의 근력 및 보행 보조 기술이 소비자 시장에 등장하고 있으며, 각종 매체에서 관련 기술이 소개되는 등, 근력 보조 기술에 대한 관심이 증대되고 있음
- 본 기술은 사용자의 수의 운동 (수의 운동 : 자신이 마음먹은 대로 할 수 있는 운동을 말한다. 이를 위해서는 먼저 운동을 하겠다는 의욕을 일으킨 후 관계하는 근육으로 보내는 운동지령 프로그램이 짜여지고, 각각의 근육으로 운동지령을 보내야 한다) 과 기능적 전기자극이 혼재된 상황(super imposed)에서도 사용자의 동작의도(motion intention)를 실시간으로 분석하고 사용자의 동작의도에 따라 근육을 제어(EMG-Controlled FES)하여 자연스러운 관절의 움직임을 만들 수 있는 기술이며, 또한 전기자극 기반의 근육제어를 이용하여 근육제어를 통한 보행보조, 자기주도적 재활 및 근력 운동 시스템에 활용이 가능하며, 동작의도 반영 근육제어 시스템으로 운동 재활 시에 사용자의 동작 의도를 반영한 운동 재활을 통하여 효과를 극대화도 가능함.

기술의 특징 및 장점

o 사용자의 동작의도에 따라 자연스럽게 근육을 제어
o 전기자극하에서도 근전도로부터 실시간으로 자발근활성신호(vEMG) 검출
o 가벼운 무게와 옷 안에 착용할 수 있는 웨어러블 제품 개발이 가능

기술의 성숙도

단계 : 5

활용방안 및 기대성과

- 병원 재활 센터에서 운동 재활 분야, 근육 강화를 위한 헬스 및 홈트레이닝 분야, 고령자를 위한 보행 보조 기술 분에 적용 가능할 것으로 기대

- 기존의 헬스 및 재활 등은 사용자의 동작 의도를 반영하지 않고 프로그램된 시퀀스에 따라 강제 근육제어를 하였다면, 본 기술은 사용자의 동작의도를 반영하여 근육을 제어할 수 있기에 사용자의 참여를 유도할 수 있어 재활 및 운동 효과 등을 개선할 수 있을 것으로 기대. 또한 가벼운 무게와 옷 안에 착용할 수 있는 웨어러블 제품 개발이 가능해 일상생활에서도 재활 및 운동이 가능할 것으로 기대

기술이전 내용 및 범위

○ 기술이전의 내용
사용자의 수의 동작과 기능적 전기자극이 혼재된 상황(super imposed)에서도 사용자의 동작의도를 실시간으로 분석하고 사용자의 동작의도에 따라 근육을 제어(EMG-Controlled FES)하여 자연스러운 관절의 움직임을 제어할 수 있는 전기자극을 이용한 동작의도 반영 착용형 근육제어 시스템

○ 기술이전의 범위
- 근육제어 알고리즘이 탑재된 프로그램 소스
· 기능적 전기자극(FES) 하의 자발근수축(vEMG) 검출을 위한 신호처리 알고리즘
· vEMG 기반의 동자의도에 따른 자연스러운 근육제어 알고리즘
- 근육제어 시스템 하드웨어 회로도
· EMG, FES 회로도
· EMG, FES 통합 전극 패턴 및 설계도
- 국내 특허 통상실시권