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KR20130092815A - Method and system for training rehabilitation of cognition and exercise based on bio signal - Google Patents

Method and system for training rehabilitation of cognition and exercise based on bio signal Download PDF

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KR20130092815A
KR20130092815A KR1020120014349A KR20120014349A KR20130092815A KR 20130092815 A KR20130092815 A KR 20130092815A KR 1020120014349 A KR1020120014349 A KR 1020120014349A KR 20120014349 A KR20120014349 A KR 20120014349A KR 20130092815 A KR20130092815 A KR 20130092815A
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KR
South Korea
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user
signal
exercise
emg
key
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KR1020120014349A
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Korean (ko)
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이영호
문치웅
최흥호
문창수
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인제대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 사용자의 신체에 부착되어 상기 사용자 근육의 움직임을 감지하며 근전도 신호를 획득하는 근전도 모듈, 신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하고 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력하는 중앙 유닛 및 상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어하는 인터페이스부를 포함하는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템을 제공한다.The present invention is attached to the body of the user senses the movement of the user muscles EMG module for obtaining an EMG signal, a central unit for comparing the processed EMG signal with a threshold value and outputs a key operation signal corresponding to the result of the comparison And an interface unit controlling the electronic device by transmitting the output key manipulation signal to the electronic device.

Description

생체신호를 기반으로 하는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템 및 방법{METHOD AND SYSTEM FOR TRAINING REHABILITATION OF COGNITION AND EXERCISE BASED ON BIO SIGNAL}METHOD AND SYSTEM FOR TRAINING REHABILITATION OF COGNITION AND EXERCISE BASED ON BIO SIGNAL}

본 발명은 사용자의 움직임에 따른 생체신호의 한 예인 근전도 신호를 이용하여 재활 훈련을 수행하기 위한 방안에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for performing rehabilitation training using an EMG signal which is an example of a biosignal according to a user's movement.

최근 노령화로 인한 노인인구가 증가함에 따라 뇌졸중 환자의 수가 급상승하고 있다. 뇌졸중은 대부분 운동 장애 및 인지 장애 증상을 동반하며, 노인은 노화로 인해 신체의 사용이 어려워지고 지적 능력이 감퇴하는 증상을 동반한다. 특히 뇌졸중 및 외상성 뇌질환으로 인한 인지장애는 환자의 주의력, 기억력, 지각력, 문제 해결능력 등에 이상을 초래하고 일상생활의 동작 수행을 어렵게 하고 나아가서는 가정, 사회 및 직업생활의 수행에 중요한 장애 요소가 된다. 이를 치료하기 위해 재활 치료의 중요성이 커지고 있으며, 효과적인 재활 치료를 하기 위한 연구가 활발하다. The number of stroke patients is rapidly increasing with the recent increase in the elderly population due to aging. Stroke is mostly accompanied by movement and cognitive impairment symptoms, and older people have symptoms of difficulty in using the body due to aging and a decrease in intellectual ability. In particular, cognitive impairment due to stroke and traumatic brain disease causes abnormalities in the patient's attention, memory, perception, problem solving ability, makes it difficult to carry out daily life movements, and furthermore, it is an important obstacle to performance of family, social and professional life. do. The importance of rehabilitation therapy is increasing to treat this, and there is a lot of research for effective rehabilitation therapy.

근전도 신호 처리는 진단의학, 스포츠 과학, 재활 공학과 같은 분야에서 인간의 골격근 분석 및 진단, 동작 모방을 위해 활발히 연구되어 왔다. 특히, 근전도 신호를 이용한 생체-기계 인터페이스 시스템 기술은 로봇 기술의 중요한 핵심이라고 할 수 있다. 근래에는 근전도 신호를 의수, 의족 및 휠체어나 인간 컴퓨터 인터페이스(Human Computer Interface; HCI)기술을 이용하여 신체 장애를 겪는 환자의 재활 치료를 목적에 사용되고 있다. 또한, 새로운 기술의 발달로 인지 장애를 가지고 있는 사람들을 위한 정보 기반 툴(Information-Based Tool)의 사용 가능성이 높아지면서 활동 범위가 제한되었던 사람들의 외부와의 접촉이 이전보다 더 용이해졌을 뿐만 아니라 환자가 독립적으로 생활하는 것이 가능하게 되고 있다. EMG signal processing has been actively studied for human skeletal muscle analysis, diagnosis, and behavioral mimics in fields such as diagnostic medicine, sports science, and rehabilitation engineering. In particular, bio-mechanical interface system technology using EMG signals is an important core of robot technology. Recently, EMG signals have been used for the purpose of rehabilitation of patients suffering from physical disabilities using prostheses, prostheses and wheelchairs or human computer interface (HCI) technology. In addition, the development of new technologies has made the use of Information-Based Tools for people with cognitive impairments more accessible than ever before, making it easier for people with limited activities to reach the outside world. It is becoming possible for patients to live independently.

예컨대, 상기 인간 컴퓨터 인터페이스와 관련하여 다양한 형태의 기술들이 출원되어 있는데, 대한민국 등록특허공보 제10-2009-0097246호에 기재된 "근전도 센서를 이용한 조작신호 발생장치", 대한민국 등록특허공보 제10-0822483호에 기재된 "근육 강화와 근육 재활치료를 위한 근전도 신호 바이오 피드백 게임을 이용한 근육 자가운동 시스템 및 그에 사용되는 근전도 신호 바이오 피드백 게임방법" 등이 있다.For example, various types of technologies have been filed in relation to the human computer interface, which is described in Korean Patent Publication No. 10-2009-0097246, "Operation Signal Generator Using EMG Sensor," Korean Patent Publication No. 10-0822483 And "autologous muscle exercise system using EMG signal biofeedback game for muscle strengthening and muscle rehabilitation therapy", and an EMG signal biofeedback game method used therein.

인지 기능 장애의 치료는 신경 손상의 회복과정에서 신경세포의 생성이나 신경연접의 가소성 등과 같은 신경가소성의 기전으로 설명하고 있으며 운동이나 환경자극을 통한 경험이 신경가소성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 신체 활동은 뇌의 활동을 통하여 이루어지며 역으로 신체의 활동은 뇌의 기능을 활성화시켜 신경가소성을 촉진시킨다. 이렇듯 운동 기능과 인지 기능은 상호 연관성이 있다는 연구가 활발하며 단편적인 재활 프로그램보다는 인지치료와 운동치료를 병행하는 다면적 재활 프로그램의 치료 효과가 더 좋다고 알려져 있다. 또한 인지 기능 장애는 재활 치료 프로그램에 참여하는 의욕과 동기를 저하시킬 뿐만 아니라 운동기능의 습득 능력에도 영향을 미치므로 운동재활과 인지재활을 병행하는 것은 중요하다. The treatment of cognitive dysfunction is explained by the mechanism of neuroplasticity such as the generation of nerve cells or the synaptic plasticity in the recovery of nerve damage, and it is known that the experience through exercise or environmental stimulation greatly affects the neuroplasticity. Physical activity occurs through the brain's activity, and in contrast, physical activity activates the brain's function to promote neuroplasticity. As such, researches on the interrelationship between motor function and cognitive function are actively conducted, and it is known that the multi-faceted rehabilitation program that combines cognitive therapy and exercise therapy is better than the fragmentary rehabilitation program. In addition, cognitive dysfunction not only lowers the motivation and motivation to participate in rehabilitation treatment programs, but also affects the ability to acquire motor skills, so it is important to combine exercise and cognitive rehabilitation.

종래에는 운동 장애와 인지 장애가 동반되는 경우, 각각의 재활 치료를 따로 수행하고 있으며 각 재활 치료를 수행할 때 재활 치료사나 보조원의 도움으로 재활 치료가 이루어지고 있다. 기존의 이러한 재활 치료 방식은 환자에게 시간적, 경제적으로 부담을 줄 뿐만 아니라, 장기간 재활 치료가 필요한 환자에게는 재활 치료에 대한 거부감을 들게 할 수 있다. 또한, 재활치료사나 보조원의 도움으로 재활 치료가 수행될 경우 환자가 재활 치료를 수동적으로 참여하게 되므로 높은 재활 치료 효과를 기대하기 어렵고, 환자는 자신이 수행한 재활 치료에 대한 결과를 즉각 피드백 받지 못하므로 자신의 회복 정도를 정확하게 파악하기 힘들다.
Conventionally, when a movement disorder and a cognitive impairment are accompanied, each rehabilitation treatment is performed separately, and each rehabilitation treatment is performed with the help of a rehabilitation therapist or assistant. Existing rehabilitation treatment methods not only burden the patient in time and economically, but also make patients with long-term rehabilitation disapproval of rehabilitation treatment. In addition, if the rehabilitation treatment is performed with the help of a rehabilitation therapist or assistant, the patient is passively involved in the rehabilitation treatment, so it is difficult to expect a high rehabilitation effect. Therefore, it is difficult to know exactly how much he recovers.

본 발명의 일실시예는 뇌졸중 환자나 노인, 어린이들의 손목 또는 신체 일부에 근전도 모듈을 부착하고, 근전도 모듈로부터 획득한 근전도 신호를 이용하여 운동 및 인지 재활 치료를 할 때 사용자의 의도를 인식함으로써, 인식된 사용자의 의도에 맞는 방향키를 조작하거나 설정된 키를 조작할 수 있는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention by attaching the EMG module to the wrist or body part of a stroke patient, the elderly, children, and by using the EMG signal obtained from the EMG module to recognize the intention of the user when exercise and cognitive rehabilitation treatment, Provided are an exercise and cognitive rehabilitation training system and method capable of manipulating a direction key or a set key in accordance with a recognized user's intention.

본 발명의 일실시예는 재활 치료 시 치료사의 개입을 줄이고 생체신호에 의해 구동되는 게임을 통해 즉각적인 피드백을 제공하여 환자의 재활치료 효과를 정확하고 객관적으로 분석을 할 수 있으며 종래에 각기 따로 수행되었던 운동 및 인지 재활을 동시에 환자 스스로 반복하여 치료 기간을 단축시킬 수 있는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템 및 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention can reduce the intervention of the therapist during rehabilitation treatment and provide immediate feedback through the game driven by the bio-signal to accurately and objectively analyze the effect of the patient's rehabilitation treatment, which has been performed separately Provided are an exercise and cognitive rehabilitation training system and method that can simultaneously repeat exercise and cognitive rehabilitation by themselves to shorten the duration of treatment.

본 발명의 일실시예는 근전도 신호를 이용하여 스마트폰, 스마트 TV, PC, 태블릿 PC와 같은 전자장치와 인터페이스할 수 있는 키 조작신호를 발생시켜 운동 및 인지 재활 치료를 수행할 수 있는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템 및 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention generates a key operation signal that can interface with electronic devices such as smart phones, smart TVs, PCs, tablet PCs using EMG signals to exercise and cognitive rehabilitation treatment Provide rehabilitation training systems and methods.

본 발명의 일실시예에 따른 운동 및 인지 재활 훈련 시스템은 사용자의 신체에 부착되어 상기 사용자의 근전도 신호를 획득하여 움직임을 감지하는 근전도 모듈, 신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하고, 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력하는 중앙 유닛 및 상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어하는 인터페이스부를 포함한다.The exercise and cognitive rehabilitation training system according to an embodiment of the present invention is attached to the user's body to acquire the EMG signal of the user to detect the movement of the EMG module, the signal processing EMG signal compared with the threshold, and compared And a central unit for outputting a key operation signal corresponding to a result, and an interface unit for transmitting the output key operation signal to an electronic device to control the electronic device.

상기 근전도 모듈은 휴대가 가능하고 상기 사용자의 신체에 탈착 또는 부착이 가능한 커프(Cuff)형으로 설계될 수 있다.The EMG module may be designed as a cuff type that is portable and detachable or attachable to the body of the user.

상기 운동 및 인지 재활 훈련 시스템은 상기 획득한 근전도 신호를 증폭 또는 필터링하여 신호 처리하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.The exercise and cognitive rehabilitation training system may further include a signal processor for amplifying or filtering the acquired EMG signal and processing the signal.

상기 중앙 유닛은 상기 사용자의 운동 능력과 연관된 문턱치를 입력받고, 상기 입력된 문턱치에 대응하는 키를 설정받는 설정부 및 상기 신호 처리된 근전도 신호를 상기 문턱치와 비교하고, 상기 비교된 문턱치에 대응하는 키를 식별하고, 상기 식별된 키를 조작하는 키 조작신호를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.The central unit receives a threshold associated with the exercise capability of the user, compares the setting unit receiving the key corresponding to the input threshold and the signal-processed EMG signal with the threshold, and corresponds to the compared threshold. And a controller for identifying a key and outputting a key operation signal for operating the identified key.

상기 중앙 유닛은 상기 사용자의 운동 방식과 연관된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 추출하고, 추출된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 고려하여 상기 문턱치를 조정하는 조정부를 더 포함할 수 있다.The central unit may further include an adjusting unit configured to extract the directional pattern of the muscular strength and the strength of the muscular strength associated with the movement method of the user, and adjust the threshold in consideration of the extracted directional pattern and the strength of the muscular strength.

상기 운동 및 인지 재활 훈련 시스템은 상기 문턱치보다 높은 근전도 신호를 획득한 횟수, 상기 근전도 신호와 연관된 반응 시간의 평균 및 분산을 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.The exercise and cognitive rehabilitation training system may further include a database that stores the number of times the EMG signal is acquired above the threshold, the average and variance of the response time associated with the EMG signal.

상기 인터페이스부는 상기 키 조작신호에 따라 상기 전자장치를 제어하여 게임을 수행한 경우, 상기 게임과 연관된 운동량, 점수, 목표달성시간 중 적어도 하나를 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 저장된 운동량, 점수, 목표달성시간을 화면을 통해 제공할 수 있다.When the interface unit controls the electronic device according to the key manipulation signal to perform a game, the interface unit stores at least one of an exercise amount, a score, and a goal achievement time associated with the game in the database, and stores the stored exercise amount, score, and goal achievement. The time can be provided on the screen.

상기 데이터베이스는 상기 인터페이스부에 의해 작동되는 키 조작신호를 이용하여 주의력 훈련, 시공간 지각력 훈련, 기억력 훈련 등의 인지 재활 치료를 수행하는 게임 컨텐츠, 및 사용자의 이름, 나이, 아이디, 근전도 획득 위치(환부) 등을 포함하는 사용자의 인적 사항을 저장할 수 있다.The database includes game contents for performing cognitive rehabilitation treatment such as attention training, space-time perceptual training, memory training, and the user's name, age, ID, and EMG acquisition position using the key manipulation signal operated by the interface unit. User information, including user information).

본 발명의 일실시예에 따른 운동 및 인지 재활 훈련 방법은 사용자의 신체에 부착된 근전도 모듈을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 감지한 근전도 신호를 획득하는 단계, 신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하여, 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력하는 단계 및 상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어하는 단계를 포함한다.Exercise and cognitive rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention using the EMG module attached to the user's body to obtain an EMG signal that detects the user's movement, comparing the processed EMG signal with a threshold And outputting a key manipulation signal corresponding to the result of the comparison, and controlling the electronic apparatus by transmitting the output key manipulation signal to the electronic apparatus.

본 발명의 일실시예에 따르면, 기존의 운동, 재활 치료와 달리 운동 재활과 인지 재활을 동시에 수행함으로써 재활 훈련 기간을 단축할 수 있으며 인지 재활치료 기능이 포함된 게임을 이용하여 재활 훈련에 흥미 및 동기를 유발하여 치료 효과를 극대화 할 수 있으며 환자 스스로 반복하여 재활 치료를 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, unlike the existing exercise, rehabilitation treatment, by performing the exercise rehabilitation and cognitive rehabilitation at the same time can shorten the rehabilitation training period and using the game containing the cognitive rehabilitation therapy interest and rehabilitation training Motivation can be used to maximize the effectiveness of treatment, and the patient can repeatedly perform rehabilitation.

본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자의 근육 움직임에 따라 전자장치를 제어하여 재활 훈련함으로써, 재활 치료사나 보조원의 개입이 줄어들고, 환자의 능동적인 재활 치료 참여를 유발할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by controlling the electronic device in accordance with the muscle movement of the user to rehabilitation, the intervention of the rehabilitation therapist or assistant can be reduced, and the patient can participate in active rehabilitation treatment.

본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자 스스로가 재활 치료를 수행하게 함으로써 재활치료사나 보조원 등 전문 인력의 인력과 수고를 줄일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, by allowing the user to perform the rehabilitation treatment themselves, it is possible to reduce the labor and labor of professional personnel such as rehabilitation therapist or assistant.

본 발명의 일실시예에 따르면, 휴대 간편한 근전도 모듈을 이용하여 시간과 공간에 제약받지 않는 재활 치료가 이루어지며, 환자 스스로가 재활 치료 결과에 대해 즉각적인 피드백을 제공받을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rehabilitation treatment is not limited to time and space by using the portable EMG module, and the patient may receive immediate feedback on the rehabilitation treatment result.

본 발명의 일실시예에 따르면, 환자의 재활 치료 수행 결과를 게임 수행 시간 및 게임 점수로써 정확하게 기록하고 분석할 수 있고, 재활 치료 시간과 비용이 감소되어 보다 효율적인 재활 치료가 가능하다. According to one embodiment of the present invention, the results of the rehabilitation treatment performed by the patient can be accurately recorded and analyzed as game performance time and game score, and the rehabilitation treatment time and cost are reduced to enable more efficient rehabilitation treatment.

본 발명의 일실시예에 따르면, 학습장애나 인지 기능 발달이 더딘 어린이들 또한 재활 훈련 게임을 통해 인지 능력 및 근력 향상을 도모할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, children with slow learning or cognitive development may also improve cognitive ability and strength through rehabilitation training games.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 운동 및 인지 재활 훈련 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈 부착 위치와 손목 구분 동작에 관한 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 신호에 대응하는 키 조작신호에 관한 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 재활 훈련하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 게임을 수행하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 게임을 수행하는 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 게임을 수행하는 또 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 재활 치료 수행 결과의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용한 재활 치료 수행 결과의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 운동 및 인지 재활 훈련 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of the exercise and cognitive rehabilitation training system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of the EMG module attachment position and wrist classification operation according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a key operation signal corresponding to an EMG signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of rehabilitation training using the EMG module according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of playing a game using an EMG module according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating another example of playing a game using an EMG module according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B illustrate another example of playing a game using an EMG module according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing an example of the results of rehabilitation treatment using the EMG module according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing another example of the results of the rehabilitation treatment using the EMG module according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a sequence of an exercise and cognitive rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 운동 및 인지 재활 훈련 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of the exercise and cognitive rehabilitation training system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템(100, 이하 '재활 훈련 시스템'이라 함)은 근전도 모듈(110), 신호 처리부(120), 중앙 유닛(130), 인터페이스부(140) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the exercise and cognitive rehabilitation training system 100 (hereinafter, referred to as a “rehabilitation training system”) includes an EMG module 110, a signal processor 120, a central unit 130, an interface unit 140, and a database. 150 may be included.

근전도 모듈(110)은 사용자의 신체에 부착되어 상기 사용자의 움직임을 감지하여 근전도 신호를 획득한다. 근전도 모듈(110)은 사용자로부터 근전도 신호를 획득할 수 있는 위치 상기 사용자의 신체 부위 어디에나 부착될 수 있다. 실시예로, 근전도 모듈(110)은 휴대(Carry)가 가능하고, 상기 사용자의 신체에 탈착 또는 부착이 가능한 커프(Cuff)형으로 설계될 수 있다.The EMG module 110 is attached to the body of the user to detect the movement of the user to obtain an EMG signal. The EMG module 110 may be attached anywhere in the body part of the user where the EMG signal can be obtained from the user. In an embodiment, the EMG module 110 may be carried in a carry type and may be designed as a cuff type that may be attached to or detached from the body of the user.

신호 처리부(120)에서는 상기 획득한 근전도 신호에 대한 증폭 또는 필터링 등의 신호 처리를 수행 할 수 있다. 신호 처리부(120)는 상기 획득한 근전도 신호가 미약한 경우에는 증폭하고, 이 증폭된 근전도 신호에 잡음이 많이 포함되어 있으면 잡음을 제거하는 필터링을 수행할 수 있다.The signal processor 120 may perform signal processing such as amplification or filtering on the obtained EMG signal. The signal processor 120 may amplify the acquired EMG signal when the obtained EMG signal is weak, and perform filtering to remove noise when the amplified EMG signal includes a lot of noise.

중앙 유닛(130)은 신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하고, 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력한다. 이를 위해 중앙 유닛(130)은 제어부(131), 설정부(132) 및 조정부(133)를 포함할 수 있다.The central unit 130 compares the processed EMG signal with a threshold and outputs a key operation signal corresponding to the result of the comparison. To this end, the central unit 130 may include a controller 131, a setting unit 132, and an adjusting unit 133.

설정부(132)는 상기 사용자의 운동 능력과 연관된 문턱치를 입력받고 상기 입력된 문턱치에 대응하는 키를 설정받을 수 있다. 사용자마다 운동 능력이 상이하기 때문에 설정부(132)는 상기 사용자의 운동 능력을 고려하여 상기 사용자로부터 상기 문턱치를 입력받을 수 있다. 또한 상기 문턱치는 상기 대응하는 키의 개수와 연관이 있다. 예컨대, 설정할 키가 4개인 경우, 설정부(132)는 상기 문턱치를 4개 입력받을 수 있다. 예를 들어, 제 1 문턱치는 제 1 키, 제 2 문턱치는 제 2 키, 제 3 문턱치는 제 3 키, 제 4 문턱치는 제 4 키와 대응될 수 있다.The setting unit 132 may receive a threshold associated with the exercise ability of the user and receive a key corresponding to the input threshold. Since the exercise ability is different for each user, the setting unit 132 may receive the threshold value from the user in consideration of the exercise ability of the user. The threshold is also related to the number of corresponding keys. For example, when there are four keys to be set, the setting unit 132 may receive four thresholds. For example, the first threshold may correspond to the first key, the second threshold may correspond to the second key, the third threshold may correspond to the third key, and the fourth threshold may correspond to the fourth key.

상기와 같이 각 문턱치에 대응하는 각 키는 데이터베이스(150)에 저장될 수 있다. As described above, each key corresponding to each threshold may be stored in the database 150.

제어부(131)는 상기 신호 처리된 근전도 신호를 상기 문턱치와 비교하고 상기 비교된 문턱치에 대응하는 키를 식별하고 상기 식별된 키를 조작하는 키 조작신호를 출력할 수 있다. 예를 들어 상기 식별된 키가 제 1 키인 경우, 제어부(131)는 상기 제 1 키를 조작할 제 1 키 조작신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 제 1 키는 "위쪽" 방향의 방향키이거나, 숫자키 '1'일 수 있다. 또한, 키 조작신호는 게임과 연관된 신호로서, 상/하/좌/우 방향으로 이동시키거나 숫자 키를 누르는 등의 신호일 수 있다. The controller 131 may compare the signal-processed EMG signal with the threshold, identify a key corresponding to the compared threshold, and output a key operation signal for manipulating the identified key. For example, when the identified key is the first key, the controller 131 may output a first key operation signal for operating the first key. In this case, the first key may be a direction key in an "up" direction or may be a numeric key '1'. In addition, the key manipulation signal is a signal associated with the game, and may be a signal such as moving in the up / down / left / right directions or pressing a numeric key.

조정부(133)는 상기 사용자의 운동 방식과 연관된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 추출하고 추출된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 고려하여 상기 문턱치를 조정할 수 있다. 상기 운동 능력과 마찬가지로, 상기 사용자의 상태에 따라 운동 방식이 상이할 수 있다. 따라서, 조정부(133)는 상기 사용자의 운동 방식을 고려하여 상기 추출된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기에 따라 상기 문턱치를 조정할 수 있다.The adjusting unit 133 may extract the directional pattern and the strength of the muscle force associated with the user's exercise method, and adjust the threshold in consideration of the extracted directional pattern and the strength of the muscle force. Like the exercise ability, the exercise method may be different according to the state of the user. Accordingly, the adjusting unit 133 may adjust the threshold value according to the extracted directional pattern and strength of the muscle in consideration of the user's exercise method.

인터페이스부(140)는 상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어한다. 상기 전자장치는 스마트폰, 스마트 TV, PC, 태블릿 PC 등과 같은 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스부(140)는 지그비(Zigbee), 블루투스, lan 통신 등의 무선 통신을 통해 상기 키 조작신호를 상기 전자장치로 전송할 수 있다. 상기 키 조작신호에 의해 상기 전자장치는 문자를 입력하거나, 상/하/좌/우 방향으로 키를 이동시킬 수 있다.The interface unit 140 transmits the output key manipulation signal to the electronic device to control the electronic device. The electronic device may include a device such as a smart phone, a smart TV, a PC, a tablet PC, and the like. For example, the interface unit 140 may transmit the key manipulation signal to the electronic device through wireless communication such as Zigbee, Bluetooth, lan communication, or the like. The electronic device may input a character or move a key in an up / down / left / right direction by the key manipulation signal.

실시예로, 중앙 유닛(130)은 상기 신호 처리한 근전도 신호에 기초하여 상기 문턱치보다 높은 근전도 신호를 획득한 횟수 산출하거나, 상기 근전도 신호와 연관하여 전자 장치의 반응 시간이나, 사용자의 반응 시간을 평균 내거나, 분산을 산출할 수 있다.In an embodiment, the central unit 130 may calculate the number of times of obtaining an EMG signal higher than the threshold value based on the processed EMG signal, or determine a reaction time of an electronic device or a reaction time of a user in association with the EMG signal. Average or calculate the variance.

데이터베이스(150)는 사용자의 인적 사항과 재활 훈련을 수행하는 동안 사용자의 움직임에 따른 상기 문턱치보다 높은 근전도 신호를 획득한 횟수, 상기 근전도 신호와 연관된 반응 시간의 평균 및 분산을 저장할 수 있다. 또한 인지 재활 치료기능을 포함한 게임 수행 시의 반응 시간 및 획득 점수의 평균과 분산을 저장할 수 있다. The database 150 may store the user's personal information and the number of times the EMG signal is acquired higher than the threshold according to the user's movement during the rehabilitation training, the average and the variance of the response time associated with the EMG signal. In addition, it can store the reaction time and the average and variance of the score obtained when playing the game including the cognitive rehabilitation therapy.

인터페이스부(140)는 상기 전자장치와 근전도 모듈(110)간의 무선 통신을 통해 근전도 신호에 따른 키 조작신호를 상기 전자장치로 전송하고, 전송된 키 조작신호를 수신하여 사용자의 의도를 파악하여 그에 해당하는 알맞은 키를 작동시킬 수 있다.The interface unit 140 transmits a key operation signal based on an EMG signal to the electronic device through wireless communication between the electronic device and the EMG module 110, receives the transmitted key operation signal, and grasps the intention of the user. The appropriate key can be activated.

데이터베이스(150)는 인터페이스부(140)에 의해 작동되는 키 조작신호를 이용하여 주의력 훈련, 시공간 지각력 훈련, 기억력 훈련 등의 인지 재활 치료를 수행하는 게임 컨텐츠, 사용자의 이름, 나이, 아이디, 근전도 획득 위치(환부) 등을 포함하는 사용자의 인적 사항을 저장할 수 있다.The database 150 acquires a game content for performing cognitive rehabilitation treatment such as attention training, space-time perceptual training, memory training, and the like by using a key manipulation signal operated by the interface unit 140, the user's name, age, ID, and EMG. Personal information of the user, including the location (return) and the like can be stored.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈 부착 위치와 손목 구분 동작에 관한 일례를 도시한 도면이다.2 is a view showing an example of the EMG module attachment position and wrist classification operation according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 근전도 모듈은 사용자 근육의 움직임을 감지할 수 있는 사용자의 손목(210)에 부착될 수 있다. 예컨대, 사용자의 신체 부위 중 전완근에 4 채널(ch1 내지 ch4)의 근전도 모듈이 부착되어 손목의 상(220), 우(230), 하(240), 좌(250) 등의 움직임에 대한 근전도 신호를 검출하여 사용자의 의도를 구분할 수 있다. 근전도 모듈을 부착하는 사용자의 신체 부위는 전완근에 국한하는 것이 아니라 근 방향성을 구분할 수 있는 신체 부위 모두에 적용할 수 있다.Referring to FIG. 2, the EMG module may be attached to a wrist 210 of a user who may sense movement of a user muscle. For example, an EMG module of four channels (ch1 to ch4) is attached to the forearm muscle of the user's body part, and the EMG signal for movements of the upper 220, the right 230, the lower 240, and the left 250 of the wrist. The intention of the user can be distinguished by detecting the. The body part of the user to which the EMG module is attached may be applied to all parts of the body that can distinguish the muscle direction, not limited to the forearm muscle.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 신호에 대응하는 키 조작신호에 관한 일례를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a key operation signal corresponding to an EMG signal according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 근전도 신호는 사용자의 움직임에 따라 각각의 키 역할을 수행함으로써 운동 및 인지 재활 게임을 수행할 수 있다. 예컨대, 사용자가 손목을 위로 올렸을 경우(310), '위쪽' 방향키(311), 또는 숫자키 '1(312)'을 매칭시킬 수 있다. 따라서, 중앙 유닛은 사용자가 손목을 위로 올리는 근전도 신호를 입력받은 경우 전자장치에 '상' 방향키나 숫자키 '1'을 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 3, the EMG signal may play an exercise and cognitive rehabilitation game by performing respective key roles according to a user's movement. For example, when the user raises the wrist up 310, the 'up' direction key 311 or the numeric key '1 312' may be matched. Therefore, the central unit may output a key manipulation signal for inputting the 'up' direction key or the numeric key '1' to the electronic device when the user receives the EMG signal for raising the wrist up.

사용자가 손목을 오른쪽으로 돌린 경우(320) '오른쪽' 방향키(321), 또는 숫자키 '2(322)'를 매칭시킬 수 있다. 따라서, 중앙 유닛은 사용자가 손목을 오른쪽으로 돌리는 근전도 신호를 입력받은 경우 상기 전자장치에 '우' 방향키나 숫자키 '2'를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.When the user turns the wrist to the right (320), the 'right' direction key 321, or the numeric key '2 (322)' may be matched. Therefore, when the user receives an EMG signal for turning the wrist to the right, the central unit may output a key manipulation signal for inputting a 'right' direction key or a numeric key '2' to the electronic device.

사용자가 손목을 아래로 내렸을 경우(330) '아래쪽' 방향키(331), 또는 숫자키 '3(332)'을 매칭시킬 수 있다. 따라서, 중앙 유닛은 사용자가 손목을 아래로 내리는 근전도 신호를 입력받은 경우 전자장치에 '하' 방향키나 숫자키 '3'을 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.When the user lowers the wrist 330, the 'down' direction key 331, or the numeric key '3 332' may be matched. Therefore, when the user receives the EMG signal for lowering the wrist down, the central unit may output a key operation signal for inputting the 'down' direction key or the numeric key '3' to the electronic device.

사용자가 손목을 왼쪽으로 돌린 경우(340) '왼쪽' 방향키(341), 또는 숫자키 '4(342)'를 매칭시킬 수 있다. 따라서, 중앙 유닛은 사용자가 손목을 왼쪽으로 돌리는 근전도 신호를 입력받은 경우, 상기 전자장치에 '좌' 방향키나 숫자키 '4'를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.When the user turns the wrist to the left (340), the 'left' direction key 341, or the numeric key '4 (342)' may be matched. Therefore, when the user receives an EMG signal for turning the wrist to the left, the central unit may output a key operation signal for inputting a 'left' direction key or a numeric key '4' to the electronic device.

실시예에 따라 상기 키는 키보드의 방향이나 숫자키뿐만 아니라, 다양한 키와 매칭될 수 있으며 마우스, 키패드, 터치센서 등의 역할을 대신할 수도 있다.According to an exemplary embodiment, the key may be matched with various keys as well as the direction of the keyboard or the numeric keys, and may substitute for a mouse, a keypad, and a touch sensor.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 재활 훈련하는 일례를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of rehabilitation training using the EMG module according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 사용자는 자신의 손목을 '오른쪽 위쪽 방향'으로 움직임으로써, 410 위치에 있던 별을 420 위치로 이동시킬 수 있다. 즉, 사용자의 손목 움직임에 따른 근전도 신호를 화살표 방향키에 매칭시킬 수 있다. 따라서, 중앙 유닛은 사용자가 손목을 오른쪽, 위쪽으로 연속해서 돌리는 근전도 신호를 입력받은 경우, '우' 및 '상' 방향키를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 전자장치의 조작에 따라 화면 상 410에 위치한 별이 420의 위치로 이동될 수 있다.Referring to FIG. 4, the user may move a star located at 410 to the 420 position by moving his wrist in a 'right upward direction'. That is, the EMG signal according to the user's wrist movement can be matched with the arrow direction key. Therefore, the central unit may output a key operation signal for inputting the 'right' and 'up' direction keys when the user receives an EMG signal that continuously rotates the wrist to the right and upward. In this case, the star located at 410 on the screen may be moved to the position of 420 according to the manipulation of the electronic device.

참고로 도 4는 근 운동의 방향성을 근전도 신호로 감지하여 주어진 도형을 다른 위치에 그려진 그림의 틀에 맞추는 형식의 게임 방식으로 시각적응력 훈련을 도모할 수 있다.For reference, in FIG. 4, visual stress training can be implemented in a game type in which a direction of muscle movement is detected as an EMG signal and a given figure is matched to a frame of a picture drawn at another position.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 게임을 수행하는 일례를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of playing a game using an EMG module according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 중앙 유닛은 사용자의 손목 움직임에 따른 근전도 신호를 방향키에 매칭시킬 수 있다. 중앙 유닛은 '①' 영역에서, 사용자가 손목을 위쪽으로 올리는 근전도 신호가 입력되면 '상 방향키'를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다. 계속해서, 중앙 유닛은 '②' 영역에서, 사용자가 손목을 왼쪽으로 돌리는 근전도 신호가 입력되면 '좌 방향키'를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다. 또한, 중앙 유닛은 '③' 영역에서, 사용자가 손목을 위쪽으로 올리는 근전도 신호가 입력되면 '상 방향키'를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 5, the central unit may match an EMG signal according to a user's wrist movement with a direction key. The central unit may output a key manipulation signal for inputting an 'up' key when the EMG signal of the user raising the wrist upward in the '①' area. Subsequently, the central unit may output a key operation signal for inputting the 'left direction key' when the EMG signal for turning the wrist to the left in the area '②' is input. In addition, the central unit may output a key operation signal for inputting the 'up direction key' when the EMG signal of the user raising the wrist upward in the '③' area.

이렇게 중앙 유닛은 운동 방향을 실시간으로 측정하는 근전도 신호를 이용하여 전자표시장치의 출발점(Start)에서 사용자가 제어하는 식별자를 출발시켜 표시된 도착지점(Goal)까지 도달시키는 게임을 수행할 수 있다.In this way, the central unit may play a game of starting the identifier controlled by the user from the start point of the electronic display device to the marked destination point using the EMG signal measuring the direction of movement in real time.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 게임을 수행하는 다른 일례를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating another example of playing a game using an EMG module according to an embodiment of the present invention.

참고로, 도 6은 기억력 훈련을 위한 운동 및 인지 재활 게임에 관한 것이다. 전자장치는 제 1 화면(610)을 사용자에게 일정 시간 동안 제공하고 이후, 제 2 화면(620)을 제공할 수 있다. 이때, 중앙 유닛은 사용자의 손목 움직임에 따른 근전도 신호를 도3에 나타낸 바와 같이 숫자키(312,322,332,342)에 매칭시킬 수 있다. 제 2 화면(620)이 제공될 때, 사용자가 손목을 위쪽으로 올리면, 중앙 유닛은 '상방향'으로 올리는 근전도 신호에 따라, 숫자키 '1'를 입력하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.For reference, FIG. 6 relates to an exercise and cognitive rehabilitation game for memory training. The electronic device may provide the first screen 610 to the user for a predetermined time and then provide the second screen 620. In this case, the central unit may match the EMG signal according to the movement of the user's wrist with the numeric keys 312, 322, 332 and 342. When the second screen 620 is provided, when the user raises the wrist upwards, the central unit may output a key operation signal for inputting the numeric key '1' according to the EMG signal raised in the 'upward' direction.

즉, 사용자는 처음 제공한 그림(610)과 똑같은 그림(625)을 찾아 그 그림에 표시된 숫자(621)와 같은 숫자키(312)에 해당되는 손목 움직임(310)을 하여 게임을 수행할 수 있다.That is, the user may find a picture 625 that is the same as the picture 610 first provided, and perform the game by performing a wrist movement 310 corresponding to the number key 312 such as the number 621 shown in the picture. .

이 밖에도, 게임은 주의력 훈련 게임, 시공간 지각력 훈련 게임, 기억력 훈련 게임 등 인지 재활 치료와 연관된 것일 수 있다.In addition, the game may be associated with cognitive rehabilitation therapy, such as attention training games, space-time perceptual training games, memory training games.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 게임을 수행하는 또 다른 일례를 도시한 도면이다. 7A and 7B illustrate another example of playing a game using an EMG module according to an embodiment of the present invention.

참고로, 도 7a 및 7b는 공간 기억력 훈련 인지 재활 게임에 관한 것이다. 도 7a를 참고하면, 전자장치는 일정시간동안 (711) 주변과 같은 그림 조각들을 화면을 통해 표시할 수 있다. 이후, 상기 전자장치는 도 7b의 (721) 주변과 같이 그림 모두가 가리워진 화면으로 전환하면서 도 7a의 물음표 자리(712)에는 도 7b의 (722)와 같이 도 7a의 그림 중 하나를 표시할 수 있다. 이때, 사용자는 도 7b의 (722)에 해당하는 그림과 매칭되는 그림의 도 7a에서의 위치를, 손목 움직임에 의한 근 운동 방향의 판별이 가능한 근전도 신호를 이용하여 공간 기억력 훈련 인지 재활 게임을 수행할 수 있다. For reference, FIGS. 7A and 7B relate to spatial memory training cognitive rehabilitation games. Referring to FIG. 7A, the electronic device may display pieces of the figure, such as the area 711, on a screen for a predetermined time. Subsequently, the electronic device switches to a screen in which all of the pictures are hidden as shown in the vicinity of 721 of FIG. 7B, and displays one of the pictures of FIG. 7A as shown in 722 of FIG. 7B on the question mark 712 of FIG. 7A. Can be. At this time, the user performs the spatial memory training cognitive rehabilitation game using the EMG signal that can determine the muscle movement direction by the wrist movement, the position in FIG. 7A of the picture that matches the picture corresponding to 722 of FIG. 7B. can do.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용하여 재활 치료 수행 결과의 일례를 도시한 도면이다.참고로, 도 8은 인지 재활 게임을 수행하였을 때 사용자의 문턱치 이상인 근전도를 발생한 횟수를 나타낸 것으로,상기 도 4 내지 도 7b에 도시한 인지 재활 게임에 의해 산출될 수 있다. 사용자가 각 인지 재활 게임을 수행한 후, 데이터베이스는 상기 게임을 수행한 운동량을 저장할 수 있다. 이 경우, 인터페이스부는 상기 저장된 운동량을 정량적으로 피드백함으로써, 상기 사용자가 재활 치료를 반복함에 따른 효과를 정량적으로 확인할 수 있도록 한다. 8 is a diagram illustrating an example of a result of performing rehabilitation treatment using an EMG module according to an embodiment of the present invention. For reference, FIG. 8 illustrates the number of occurrences of EMG that is equal to or greater than a threshold of a user when a cognitive rehabilitation game is performed. As shown, it may be calculated by the cognitive rehabilitation game shown in FIG. 4 to FIG. 7B. After the user performs each cognitive rehabilitation game, the database may store the amount of exercise for playing the game. In this case, the interface unit quantitatively feeds back the stored exercise amount, so that the user can quantitatively confirm the effect of repeating the rehabilitation treatment.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 근전도 모듈을 이용한 재활 치료 수행 결과의 다른 일례를 도시한 도면이다.9 is a view showing another example of the results of the rehabilitation treatment using the EMG module according to an embodiment of the present invention.

참고로, 도 9는 인지 재활 게임을 수행하였을 때 사용자의 게임에 대한 반응 시간 및 획득 점수를 그래프로 나타낸 것으로, 상기 도 4 내지 도 7b에 도시한 인지 재활 게임에 의해 산출될 수 있다. 사용자가 인지 재활 게임을 수행한 후, 게임의 목표 달성 시간까지 걸린 시간과 자신이 획득한 점수를 정량적이고 객관적인 데이터로써 피드백하고 데이터베이스에 저장할 수 있다. 상기 데이터 베이스에 반복되어 저장된 인지 재활 게임 수행 결과를 통해 사용자가 재활 치료 효과를 정량적으로 피드백 함에 따라 과제 해결 정도가 부족한 재활 훈련 게임을 확인하고, 상기 확인된 재활 훈련 게임을 반복 실행할 수 있다. For reference, FIG. 9 is a graph showing a response time and an acquisition score of a user when a cognitive rehabilitation game is performed, and may be calculated by the cognitive rehabilitation game shown in FIGS. 4 to 7B. After the user performs the cognitive rehabilitation game, the time taken to achieve the goal of the game and the score obtained by the user may be fed back as quantitative and objective data and stored in a database. As the user quantitatively feeds back the effect of rehabilitation treatment through the result of repeatedly performing the cognitive rehabilitation game stored in the database, the rehabilitation training game lacking the task resolution may be checked, and the checked rehabilitation training game may be repeatedly executed.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 운동 및 인지 재활 훈련 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a sequence of an exercise and cognitive rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시한 운동 및 인지 재활 훈련 방법은 도 1에 도시한 재활 훈련 시스템에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는 재활 훈련 시스템이 운동 및 인지 재활 훈련 방법에 포함된 각 단계를 수행하는 것으로 설명한다.The exercise and cognitive rehabilitation training method shown in FIG. 10 may be performed by the rehabilitation training system shown in FIG. 1. Hereinafter, it will be described that the rehabilitation training system performs each step included in the exercise and cognitive rehabilitation training method.

단계 S10에서, 재활 훈련 시스템은 사용자의 신체에 부착된 근전도 모듈을 이용하여 상기 사용자의 움직임을 감지한 근전도 신호를 획득한다. 상기 근전도 모듈은 휴대가 가능하고, 근 방향성을 구분할 수 있는 사용자의 신체 부위 어느 위치에나 탈착 또는 부착할 수 있으며, 예컨대, '전완근' 부위에 부착할 수 있다.In step S10, the rehabilitation training system acquires an EMG signal that detects the movement of the user using an EMG module attached to the user's body. The EMG module is portable and can be attached or detached at any position of the user's body part that can distinguish the muscle orientation, and can be attached to, for example, the 'forearm muscle' part.

또한, 상기 재활 훈련 시스템은 상기 획득한 근전도 신호를 증폭하거나, 필터링하는 등의 신호 처리를 수행할 수 있다.In addition, the rehabilitation training system may perform signal processing such as amplifying or filtering the obtained EMG signal.

단계 S20에서, 상기 재활 훈련 시스템은 신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하여, 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력한다. 실시예로, 상기 재활 훈련 시스템은 상기 사용자의 운동 능력과 연관된 문턱치를 입력받아 상기 입력된 문턱치에 대응하는 키를 설정하고, 신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하여 상기 비교된 문턱치에 대응하는 키를 식별함으로써, 식별된 키를 조작하는 키 조작신호를 출력할 수 있다.In step S20, the rehabilitation training system compares the signal-processed EMG signal with a threshold and outputs a key operation signal corresponding to the result of the comparison. In an embodiment, the rehabilitation training system receives a threshold value associated with the exercise ability of the user, sets a key corresponding to the input threshold value, compares the processed EMG signal with a threshold value, and corresponds to the compared threshold value. By identifying the key, a key operation signal for operating the identified key can be output.

단계 S30에서, 상기 재활 훈련 시스템은 상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어한다.In step S30, the rehabilitation training system transmits the output key manipulation signal to an electronic device to control the electronic device.

실시예로, 상기 재활 훈련 시스템은 상기 사용자의 운동 방식과 연관된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 추출하고, 상기 추출된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 고려하여 상기 문턱치를 조정할 수 있다.In an embodiment, the rehabilitation training system may extract the directional pattern and the strength of the muscular strength associated with the user's exercise method, and adjust the threshold in consideration of the extracted directional pattern and the strength of the muscular strength.

다른 실시예로, 상기 재활 훈련 시스템은 상기 획득한 근전도 신호에 기초하여 상기 문턱치보다 높은 근전도 신호를 획득한 횟수를 산출하고, 상기 근전도 신호와 연관된 반응 시간의 평균 및 분산을 산출함으로써 산출된 상기 횟수, 상기 평균 및 상기 분산을 상기 사용자와 연관하여 데이터베이스에 저장할 수 있다.In another embodiment, the rehabilitation training system calculates the number of times of obtaining the EMG signal higher than the threshold based on the acquired EMG signal, and calculates the average and variance of the response time associated with the EMG signal. The average and the variance may be stored in a database in association with the user.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Methods according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. The medium may be a transmission medium such as an optical or metal line, a wave guide, or the like, including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure, or the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

100: 운동 및 인지 재활 훈련 시스템
110: 근전도 모듈
120: 신호 처리부
130: 중앙 유닛
140: 인터페이스부
150: 데이터베이스
100: Exercise and Cognitive Rehabilitation Training System
110: EMG module
120: Signal processor
130: central unit
140:
150: Database

Claims (13)

사용자의 신체에 부착되어, 상기 사용자의 움직임을 감지하여 근전도 신호를 획득하는 근전도 모듈;
신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하고, 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력하는 중앙 유닛; 및
상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어하는 인터페이스부
를 포함하는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
An EMG module attached to a body of a user to detect an EMG signal by detecting a movement of the user;
A central unit for comparing the processed EMG signal with a threshold and outputting a key operation signal corresponding to the result of the comparison; And
Interface unit for controlling the electronic device by transmitting the output key operation signal to the electronic device
Exercise and cognitive rehabilitation training system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 근전도 모듈은,
휴대가 가능하고, 상기 사용자의 신체에 탈착 또는 부착이 가능한 커프(Cuff)형으로 설계되는, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
The method of claim 1,
The EMG module,
An exercise and cognitive rehabilitation training system, which is portable and designed to be a cuff type that can be detached or attached to the user's body.
제1항에 있어서,
상기 획득한 근전도 신호를 증폭 또는 필터링하여 신호 처리하는 신호 처리부
를 더 포함하는, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
The method of claim 1,
A signal processor for amplifying or filtering the obtained EMG signal and processing the signal
Further comprising, athletic and cognitive rehabilitation training system.
제1항에 있어서
상기 중앙 유닛은
상기 사용자의 운동 능력과 연관된 문턱치를 입력받고 상기 입력된 문턱치에 대응하는 키를 설정받는 설정부; 및
상기 신호 처리된 근전도 신호를 상기 문턱치와 비교하고, 상기 비교된 문턱치에 대응하는 키를 식별하며 상기 식별된 키를 조작하는 키 조작신호를 출력하는 제어부
를 포함하는 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
The method of claim 1, wherein
The central unit
A setting unit configured to receive a threshold associated with the exercise ability of the user and to set a key corresponding to the input threshold; And
A controller for comparing the processed EMG signal with the threshold, identifying a key corresponding to the compared threshold, and outputting a key operation signal for operating the identified key
Exercise and cognitive rehabilitation training system comprising a.
제4항에 있어서,
상기 중앙 유닛은,
상기 사용자의 운동 방식과 연관된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 추출하고, 추출된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 고려하여 상기 문턱치를 조정하는 조정부
를 더 포함하는, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
5. The method of claim 4,
The central unit,
The adjusting unit for extracting the directional pattern and strength of the muscle strength associated with the user's exercise method, and adjusting the threshold in consideration of the extracted directional pattern and strength of the strength
Further comprising, athletic and cognitive rehabilitation training system.
제1항에 있어서,
상기 문턱치보다 높은 근전도 신호를 획득한 횟수, 상기 근전도 신호와 연관된 반응 시간의 평균 및 분산을 저장하는 데이터베이스
를 더 포함하는, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
The method of claim 1,
A database that stores the number of times the EMG signal is acquired above the threshold, the average and variance of the response time associated with the EMG signal
Further comprising, athletic and cognitive rehabilitation training system.
제6항에 있어서,
상기 인터페이스부는,
상기 키 조작신호에 따라 상기 전자장치를 제어하여 게임을 수행한 경우, 상기 게임과 연관된 운동량, 점수, 목표달성시간 중 적어도 하나를 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 저장된 운동량, 점수, 목표달성시간을 화면을 통해 제공하는, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
The method according to claim 6,
The interface unit includes:
When the game is performed by controlling the electronic device according to the key manipulation signal, at least one of the exercise amount, score, and target achievement time associated with the game is stored in the database, and the stored exercise amount, score, and target achievement time are displayed on the screen. Provided through, athletic and cognitive rehabilitation training system.
제6항에 있어서,
상기 데이터베이스는,
상기 인터페이스부에 의해 작동되는 키 조작신호를 이용하여 주의력 훈련, 시공간 지각력 훈련, 기억력 훈련 등의 인지 재활 치료를 수행하는 게임 컨텐츠, 및 사용자의 이름, 나이, 아이디, 근전도 획득 위치(환부) 등을 포함하는 사용자의 인적 사항을 저장하는, 운동 및 인지 재활 훈련 시스템.
The method according to claim 6,
The database includes:
Game contents for performing cognitive rehabilitation treatment such as attention training, space-time perceptual training, memory training, and the user's name, age, ID, EMG acquisition position (reflux), etc. using key manipulation signals operated by the interface unit. An athletic and cognitive rehabilitation training system that stores the user's personal information, including.
사용자의 신체에 부착된 근전도 모듈을 이용하여 상기 사용자 근육의 움직임을 감지한 근전도 신호를 획득하는 단계;
신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하여 상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력하는 단계; 및
상기 출력된 키 조작신호를 전자장치로 전송하여 상기 전자장치를 제어하는 단계
를 포함하는 운동 및 인지 재활 훈련 방법.
Obtaining an EMG signal that detects movement of the user muscle using an EMG module attached to a user's body;
Comparing the processed EMG signal with a threshold and outputting a key operation signal corresponding to the result of the comparison; And
Controlling the electronic device by transmitting the output key manipulation signal to an electronic device;
Exercise and cognitive rehabilitation training method comprising a.
제9항에 있어서,
상기 비교한 결과에 대응하는 키 조작신호를 출력하는 단계는,
상기 사용자의 운동 능력과 연관된 문턱치를 입력받고 상기 입력된 문턱치에 대응하는 키를 설정받는 단계;
신호 처리한 근전도 신호를 문턱치와 비교하여 상기 비교된 문턱치에 대응하는 키를 식별하는 단계; 및
상기 식별된 키를 조작하는 키 조작신호를 출력하는 단계
를 포함하는 운동 및 인지 재활 훈련 방법.
10. The method of claim 9,
The step of outputting a key operation signal corresponding to the comparison result,
Receiving a threshold associated with the athletic capability of the user and setting a key corresponding to the input threshold;
Comparing the processed EMG signal with a threshold to identify a key corresponding to the compared threshold; And
Outputting a key operation signal for operating the identified key
Exercise and cognitive rehabilitation training method comprising a.
제10항에 있어서,
상기 사용자의 운동 능력과 연관된 문턱치를 입력받는 단계는
상기 사용자의 운동 방식과 연관된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 추출하는 단계; 및
상기 추출된 근력의 방향성 패턴 및 근력의 세기를 고려하여 상기 문턱치를 조정하는 단계
를 포함하는 운동 및 인지 재활 훈련 방법.
The method of claim 10,
Receiving a threshold associated with the exercise ability of the user
Extracting a directional pattern of muscle strength and strength of muscle power associated with the user's exercise mode; And
Adjusting the threshold value in consideration of the extracted directional pattern of strength and strength of the strength;
Exercise and cognitive rehabilitation training method comprising a.
제9항에 있어서,
상기 획득한 근전도 신호에 기초하여 상기 문턱치보다 높은 근전도 신호를 획득한 횟수를 산출하는 단계;
상기 근전도 신호와 연관된 반응 시간의 평균 및 분산을 산출하는 단계; 및
산출된 상기 횟수, 상기 평균 및 상기 분산을 상기 사용자와 연관하여 데이터베이스에 저장하는 단계
를 더 포함하는, 운동 및 인지 재활 훈련 방법.
10. The method of claim 9,
Calculating a number of times of obtaining an EMG signal higher than the threshold value based on the acquired EMG signal;
Calculating an average and a variance of the response time associated with the EMG signal; And
Storing the calculated number of times, the average and the variance in a database in association with the user
Further comprising, exercise and cognitive rehabilitation training method.
제9항에 있어서,
상기 키 조작신호에 따라 상기 전자장치를 제어하여 게임을 수행한 경우, 상기 게임과 연관된 운동량, 점수, 목표달성시간 중 적어도 하나를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계;
상기 저장된 운동량, 점수, 목표달성시간을 화면을 통해 제공하는 단계
를 더 포함하는, 운동 및 인지 재활 훈련 방법.
10. The method of claim 9,
Storing at least one of an exercise amount, a score, and a target achievement time associated with the game in the database when the electronic device is controlled according to the key manipulation signal;
Providing the stored exercise amount, score, and goal achievement time through a screen;
Further comprising, exercise and cognitive rehabilitation training method.
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