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근위 신경으로부터 분기되는 복수의 원위 신경에 연결된 근육들의 움직임으로 관절의 각도가 결정되는 생체에서, 상기 관절의 각도를 검출하기 위한 관절 각도 검출 시스템으로서, 상기 근위 신경에 설치되어 근위 신경의 신경 신호("근위 신경 신호")를 수집하는 수집 전극체;상기 근위 신경 신호를 분석하여 상기 관절의 각도를 추정하는 각도 추정기를 포함하고, 상기 각도 추정기는,상기 근위 신경 신호에서 각각의 원위 신경들로부터 상기 근위 신경으로 전달되는 구심성 신경 신호("원위 신경 신호")들을 분리 추출하고,기학습된 원위 신경 신호들과 관절의 각도의 상관 관계를 이용해, 추출된 원위 신경 신호들로부터 관절의 각도를 추정하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제1항에 있어서,상기 수집 전극체는 n개(n은 2보다 큰 자연수)의 채널을 구비는 다채널 전극체이고, 상기 근위 신경 신호는 n개의 채널 신경 신호로 수집되는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제3항에 있어서,상기 관절의 움직임에는 m개(m은 1보다 큰 자연수)의 원위 신경이 관여하고,상기 각도 추정기는,고차의 신호를 저차의 신호로 투영하는 투영 추적(PP; projection pursuit) 기법과, 복수의 신호의 직교하는 로테이션(orthogonal rotation)을 찾아내는 빠른 독립 성분 분석(FastICA; fast independent component analysis) 기법을 함께 적용하여, 각 원위 신경으로부터 유발된 m개의 독립된 원위 신경 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제1항에 있어서,상기 각도 추정기는, 추출된 원위 신경 신호들과 기추정된 관절의 각도를 입력 값으로 하는 인공 신경 네트워크를 통해 현재의 관절의 각도를 추정하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제5항에 있어서,상기 인공 신경 네트워크는, 현재 추정된 관절의 각도 값을 피드백하여 입력값으로 이용하는 순환 신경 네트워크인 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제1항에 있어서,상기 각도 추정기는,상기 근위 신경 신호를 독립된 원위 신경 신호들로 분리하는 신경 신호 분리 모듈;상기 원위 신경 신호들로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 모듈;노이즈가 제거된 원위 신경 신호들로부터 상기 관절의 각도를 추정하는 각도 추정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제1항에 있어서,추정된 관절의 각도 값을 피드백 신호로 하여, 기설정된 목표 각도 값을 추종하는 관절의 각도를 만들어내기 위한 관절 각도 제어 신호를 생성하는 각도 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제8항에 있어서,상기 관절 각도 제어 신호를 기반으로, 각 원위 신경을 자극하여 그에 연결된 근육의 활동을 유발하기 위한 자극 펄스를 생성하는 자극 펄스 생성기;상기 자극 펄스에 대응하는 전기 자극을 원위 신경 각각에 설치되는 자극 전극체을 통해 원위 신경에 가하도록 하는 전기 자극기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제9항에 있어서,근위 신경 신호를 전처리하여 상기 각도 추정기로 전달하는 신호 처리기를 더 포함하고,상기 자극 펄스 생성기는, 상기 자극 펄스의 주기에 대응하는 소거 신호(blanking signal)를 생성하여 상기 신호 처리기에 전달하고,상기 신호 처리기는 상기 소거 신호를 상기 근위 신경 신호에 중첩하여, 전기 자극에 의해 발생하는 교란 신경 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제1항에 있어서,상기 근위 신경은 좌골 신경이고,상기 원위 신경들은 상기 좌골 신경으로부터 분기되는 경골 신경과 비골 신경이며,다리의 발목 관절의 각도를 추정하여 생체의 보행 및 균형 유지를 제어하는데 이용하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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제1항에 있어서,상기 수집 전극체는, 복수의 전극이 복수의 채널을 형성하고, 상기 원위 신경의 외주를 말아 연결되는 커프형 전극체인 것을 특징으로 하는 관절 각도 검출 시스템
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