KR20200023798A - 두뇌 자극 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두뇌 자극 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 의료적 목적으로 사용되는 비침습적 전기 자극 장치 가운데 두뇌 자극에 최적화 된 구조를 갖는 장치에 관한 것이다.

Description

두뇌 자극 장치{Apparatus for Stimulating Brain}

본 발명은 두뇌 자극 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 의료적 목적으로 사용되는 비침습적 전기 자극 장치 가운데 두뇌 자극에 최적화 된 구조를 갖는 장치에 관한 것이다.

뇌 신경 자극을 통해 환자를 치료하고자 오랜 기간 연구되어 온 치료 기법들로는 심부 전기 자극법(deep electrical stimulation), 경두개 자기 자극법(TMS: transcranial magnetic stimulation) 및 경두개 전기 자극법(TES:transcranial electrical stimulation), 특히 경두개 직류 자극법(tDCS: transcranial direct current stimulation) 및 경두개 랜덤 노이즈 자극법(tRNS: transcranial random noise stimulation) 등이 있다.

특히, 다음의 방법들과 장치들이 알려져 있으며, 침습적 방법과 비침습적 방법이 구분될 수 있다. 침습적 방법들의 경우에, 협심증의 경우에서 외부 척수의 수막들의 신경자극을 위한 자극기가 개시되었으며, 자극기는 수술에 의해 실행된다.

그리고, 주로 경두개 자기 및 전기 뇌 자극 방법들이 뇌의 비침습적 신경자극을 위한 방법으로서 알려져 있다.

경두개 자기 자극법(TMS)의 경우에, 머리의 표면의 위에 있는 자기 코일이 1 밀리세컨드(ms)보다 짧은 지속 시간으로 매우 짧은 자기장을 가하는데 사용된다.

자기장은 대략 1 내지 2 테슬러의 세기를 가진다. 자기장은 두개골을 통과하며 매우 짧은 전류 흐름을 유도한다. 이는 수 입방 센티미터의 정확하게 한계가 정해진 영역에서 신경성 방출들을 생성한다. 따라서, 코일 전류는 먼저 자기 에너지로 변환되며 그런 다음에 신경세포들에 있는 전류로 전환된다. 그리고, 싱글-펄스 TMS에 더하여 반복 TMS(rTMS: Repetitive TMS)가 알려져 있다. rTMS에서, 다수의 펄스들이 소정의 시퀀스에 적용된다. 높은 펄스 수는 피질의 흥분을 증가시키는 반면에 예를 들어 1 헤르츠의 낮은 펄스 수는 피질의 흥분을 억제시킨다.

경두개 직류 자극법(tDCS)의 경우에는, 약한 연속적인 직류가 두피의 위에 있는 두 개의 대면적 전극들을 통해 가해진다. 이는 피질의 신경세포들의 막 전위의 작은 변경 및 발화율의 변화를 초래하며, 그에 따라 이의 흥분 레벨이 영향을 받는다. 정확히 말하면, 이는 자극의 극성에 따라, 증가되거나 감소된다. 양극 자극의 경우(양극은 세포 몸체나 수지상 돌기의 근처에 있다), 탈분극화가 증가된 막 전위와 발화율에 의해 발생되며, 그에 따라 흥분을 증가시킨다. 음극의 자극의 경우에, 신경세포들은 낮아진 막 전위와 발화율의 결과로 과분극화되며, 흥분은 감소된다.

본 발명은 머리에 착용하는 캡(CAP)의 다양한 위치에 모듈을 결합하고, 각 모듈들의 기준점은 캡과 하나로 결합되어 시스템 기준점과 연결되도록 하는 두뇌 자극 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두뇌 자극 장치는, 스마트폰 앱을 통해 원하는 위치의 모듈에 대해서 AC/DC 자극 레벨을 설정할 수 있어, 특정 위치에는 AC 자극을, 특정 위치에는 DC 자극을 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있다는 등의 장점을 가지며, 따라서, 다양한 질환에 대한 연구/치료 장비 등으로 적용 가능하다는 특징을 갖는다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예에 따른 두뇌 자극 장치는, 머리에 착용하는 캡(CAP)의 다양한 위치에 다수의 자극 모듈이 결합되고, 상기 자극 모듈들의 기준점은 상기 캡과 하나로 결합되어 시스템 기준점과 연결되며, 상기 자극 모듈 가운데 일부는 AC 자극, 나머지 가운데 적어도 일부는 DC 자극이 가능한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 각각의 자극 모듈은, 스마트폰 앱을 통해 AC/DC 자극 레벨의 설정이 가능할 수 있으며, 또한, 상기 스마트폰 앱을 통해 각각의 자극 모듈별 자극 파형이나 자극 세기의 설정이 가능한 것이 좋다.

이때, 상기 자극 모듈은, 스마트폰 앱과의 통신을 제어하고, 설정된 값이 출력되도록 출력 회로를 제어하는 제어부; 상기 제어부를 통해 설정된 값이 정확하게 출력되는지 출력값을 비교 모니터링 하는 비교부; 생체 자극값을 출력하는 자극출력부; 상기 자극출력부를 통해서 출력되는 값이 정확한지 피드백을 통해 비교하는 모니터링부; 및 스마트폰 앱과의 통신을 수행하는 송수신부;를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 두뇌 자극 장치는, 스마트폰 앱을 통해 원하는 위치의 모듈에 대해서 AC/DC 자극 레벨을 설정할 수 있어, 특정 위치에는 AC 자극을, 특정 위치에는 DC 자극을 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있다는 등의 장점을 가지며, 따라서, 다양한 질환에 대한 연구/치료 장비 등으로 적용 가능하다는 특징을 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 두뇌 자극 장치의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는 도 1의 두뇌 자극 장치에 적용되는 자극 모듈의 구성을 구체적으로 나타낸 설명도이다.
도 3은 도 2의 자극 모듈의 도 1의 두뇌 자극 장치 내에서의 연결 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2의 자극 모듈의 내부 구조를 나타낸 설명도이다.

본 발명은 머리에 착용하는 캡(CAP)의 다양한 위치에 모듈을 결합하고, 각 모듈들의 기준점은 캡과 하나로 결합되어 시스템 기준점과 연결되도록 하는 두뇌 자극 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두뇌 자극 장치는, 스마트폰 앱을 통해 원하는 위치의 모듈에 대해서 AC/DC 자극 레벨을 설정할 수 있어, 특정 위치에는 AC 자극을, 특정 위치에는 DC 자극을 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있다는 등의 장점을 가지며, 따라서, 다양한 질환에 대한 연구/치료 장비 등으로 적용 가능하다는 특징을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 두뇌 자극 장치는, 머리에 착용하는 캡(CAP)의 다양한 위치에 다수의 자극 모듈이 결합되고, 상기 자극 모듈들의 기준점은 상기 캡과 하나로 결합되어 시스템 기준점과 연결되며, 상기 자극 모듈 가운데 일부는 AC 자극, 나머지 가운데 적어도 일부는 DC 자극이 가능한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 각각의 자극 모듈은, 스마트폰 앱을 통해 AC/DC 자극 레벨의 설정이 가능할 수 있으며, 또한, 상기 스마트폰 앱을 통해 각각의 자극 모듈별 자극 파형이나 자극 세기의 설정이 가능한 것이 좋다.

이때, 상기 자극 모듈은, 스마트폰 앱과의 통신을 제어하고, 설정된 값이 출력되도록 출력 회로를 제어하는 제어부; 상기 제어부를 통해 설정된 값이 정확하게 출력되는지 출력값을 비교 모니터링 하는 비교부; 생체 자극값을 출력하는 자극출력부; 상기 자극출력부를 통해서 출력되는 값이 정확한지 피드백을 통해 비교하는 모니터링부; 및 스마트폰 앱과의 통신을 수행하는 송수신부;를 포함하도록 구성될 수 있다.

이 과정에서 상기 제어부는 임피던스 변화에 상관없이 고주파수, 고정밀의 일정한 전류를 자동으로 출력할 수 있는 증폭기를 이용한 커런트 미러(Current mirror) 회로 등을 이용해 구성될 수 있을 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 머리에 착용하는 캡(CAP)의 다양한 위치에 다수의 자극 모듈이 결합되고,
   상기 자극 모듈들의 기준점은 상기 캡과 하나로 결합되어 시스템 기준점과 연결되며,
   상기 자극 모듈 가운데 일부는 AC 자극, 나머지 가운데 적어도 일부는 DC 자극이 가능한 것을 특징으로 하는 두뇌 자극 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각각의 자극 모듈은, 스마트폰 앱을 통해 AC/DC 자극 레벨의 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 두뇌 자극 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스마트폰 앱을 통해 각각의 자극 모듈별 자극 파형이나 자극 세기의 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 두뇌 자극 장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자극 모듈은,
   스마트폰 앱과의 통신을 제어하고, 설정된 값이 출력되도록 출력 회로를 제어하는 제어부;
   상기 제어부를 통해 설정된 값이 정확하게 출력되는지 출력값을 비교 모니터링 하는 비교부;
   생체 자극값을 출력하는 자극출력부;
   상기 자극출력부를 통해서 출력되는 값이 정확한지 피드백을 통해 비교하는 모니터링부; 및
   스마트폰 앱과의 통신을 수행하는 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극 장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어부는 임피던스 변화에 상관없이 고주파수, 고정밀의 일정한 전류를 자동으로 출력할 수 있는 증폭기를 이용한 커런트 미러(Current mirror) 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극 장치.

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