KR20230128639A - Insomnia treatment device and method using non-invasive stimulation device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비침습식 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치 및 방법에 관한 것으로, 피시술자의 머리에 밀착되는 패치를 포함한 복수의 전극들이 배치된 헬멧; 사용자 단말기와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 전극들로부터 측정된 수면 뇌파, 별도의 센서 모듈을 통해 측정된 수면 뇌파, 상기 통신 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 수면 뇌파를 바탕으로 불면증을 판단하고, 상기 불면증 판단시에 상기 전극 들 중 적어도 하나를 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation) 전극으로 구동하는 제어부를 포함한다. The present invention relates to an apparatus and method for treating insomnia using a non-invasive stimulator, comprising: a helmet in which a plurality of electrodes are disposed including a patch closely adhered to the head of a subject; a communication module that communicates with a user terminal; and determining insomnia based on the sleep EEG measured from the electrodes, the sleep EEG measured through a separate sensor module, and the sleep EEG from the user terminal received through the communication module, and when determining the insomnia, the electrode and a controller for driving at least one of them as a transcranial direct current stimulation (tDCS) electrode.
Description
본 발명은 불면증을 개선하고 깊은 수면을 유도할 수 있는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for treating insomnia using a non-invasive stimulator capable of improving insomnia and inducing deep sleep.
현대 사회에서 불면증으로 고통을 받는 환자가 급증하고 있다. 가벼운 불면증은 호전되기 쉬우나, 심한 불면증의 경우에 진정 수면제, 항불안제, 항우울제 등 약물을 사용하고 있다. 이러한 약물은 부작용이 따른다. In modern society, the number of patients suffering from insomnia is rapidly increasing. Mild insomnia is easy to improve, but in the case of severe insomnia, medications such as sedative sleeping pills, anti-anxiety drugs, and antidepressants are used. These drugs come with side effects.
불면증 원인으로 가장 유력한 가설로는 불면증의 과각성 가설(Hyperarousal Hypothesis of Insomnia)이 있다. 불면증의 과각성 가설은 뇌가 각성이 되면서 베타파가 증가하고, 각성이 불면에 대한 걱정을 일으키면서 불면증이 점점 더 심해지는 결과를 초래한다는 것이다. The most influential hypothesis for the cause of insomnia is the Hyperarousal Hypothesis of Insomnia. The hyperarousal hypothesis of insomnia is that as the brain becomes awake, beta waves increase, and arousal causes anxiety about insomnia, resulting in insomnia getting worse.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 약물의 부작용 없이 불면증을 효과적으로 치료할 수 있는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치 및 방법을 제공한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned needs and / or problems, and provides an insomnia treatment device and method using a non-invasive stimulation device that can effectively treat insomnia without drug side effects.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.Meanwhile, other unspecified objects of the present invention will be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치는 피시술자의 머리에 밀착되는 패치를 포함한 복수의 전극들이 배치된 헬멧; 사용자 단말기와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 전극들로부터 측정된 수면 뇌파, 별도의 센서 모듈을 통해 측정된 수면 뇌파, 상기 통신 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 수면 뇌파를 바탕으로 불면증을 판단하고, 상기 불면증 판단시에 상기 전극 들 중 적어도 하나를 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation) 전극으로 구동하는 제어부를 포함한다. An insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device according to an embodiment of the present invention includes a helmet in which a plurality of electrodes are disposed including a patch that is in close contact with the head of a person being treated; a communication module that communicates with a user terminal; and determining insomnia based on the sleep EEG measured from the electrodes, the sleep EEG measured through a separate sensor module, and the sleep EEG from the user terminal received through the communication module, and when determining the insomnia, the electrode and a controller for driving at least one of them as a transcranial direct current stimulation (tDCS) electrode.
상기 사용자 단말기는 수면 뇌파 데이터를 발생하는 웨어러블 기기; 및 상기 비침습적 자극 장치 및 상기 웨어러블 기기와 연동하는 어플리케이션을 실행하는 스마트폰을 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 스마트폰을 통해 입력된 사용자 명령에 응답하여 상기 전극들을 구동할 수 있다. The user terminal may include a wearable device generating sleep brain wave data; And it may include a smart phone that executes an application that works with the non-invasive stimulator and the wearable device. The control unit may drive the electrodes in response to a user command input through the smart phone.
상기 제어부는 상기 수면 뇌파에서 미리 설정된 특이 패턴이 검출될 때, 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 음전극으로 구동할 수 있다. 상기 특이 패턴은 K-complex 패턴과 sleep spindle 패턴 중 하나 이상을 포함할 수 있다. The controller may drive at least one of the electrode modules as a negative electrode when a preset specific pattern is detected in the sleep brain wave. The specific pattern may include one or more of a K-complex pattern and a sleep spindle pattern.
상기 제어부는 상기 수면 뇌파에서 베타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동할 수 있다. The control unit may drive an electrode facing an area where beta waves are relatively large in the sleep brain waves as a negative electrode.
상기 제어부는 상기 수면 뇌파가 렘 수면 상태의 진폭과 주파수로 변할 때 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 양전극으로 구동할 수 있다. The control unit may drive at least one of the electrode modules as a positive electrode when the sleep brain wave changes to the amplitude and frequency of the REM sleep state.
상기 제어부는 상기 수면 뇌파의 분석 결과 측정된 수면 효율을 바탕으로 상기 전극들에 인가되는 전류 세기 또는 구동되는 전극들의 개수를 가변하여 불면증 치료 강도를 조절할 수 있다. 상기 제어부는 상기 수면 효율이 낮을수록 상기 전류 세기를 높이거나 상기 구동되는 전극들의 개수를 증가시켜 상기 불명증 치료 강도를 높일 수 있다. The control unit may adjust the insomnia treatment intensity by varying the current strength applied to the electrodes or the number of driven electrodes based on the sleep efficiency measured as a result of the sleep brain wave analysis. As the sleep efficiency decreases, the control unit may increase the strength of the treatment of insomnia by increasing the current intensity or increasing the number of driven electrodes.
상기 제어부는 상기 수면 뇌파에서 델타파가 미리 설정된 델타파 기준값 이하로 적을 때, 상기 델타파가 상대적으로 적은 부위에 대향하는 전극을 양전극으로 구동할 수 있다. 상기 델타파가 상기 델타파 기준값 보다 클 때, 상기 델타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동할 수 있다. When delta waves in the sleep brain waves are less than or equal to a preset delta wave reference value, the control unit may drive an electrode facing an area where the delta waves are relatively small as positive electrodes. When the delta wave is greater than the delta wave reference value, an electrode facing an area where the delta wave is relatively large may be driven as a negative electrode.
상기 제어부는 상기 수면 뇌파를 바탕으로 판단된 상기 불면증이 심할수록 선택된 전극에 인가되는 전류의 전류 세기를 높이거나 구동되는 전극들의 개수를 증가시킬 수 있다. The control unit may increase the current intensity of the current applied to the selected electrode or increase the number of driven electrodes as the insomnia determined based on the sleep EEG is severe.
본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 방법은 상기 전극들로부터 측정된 수면 뇌파, 별도의 센서 모듈을 통해 측정된 수면 뇌파, 상기 통신 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 수면 뇌파를 바탕으로 불면증을 판단하는 단계; 및 상기 불면증 판단시에 상기 전극 들 중 적어도 하나를 tDCS 전극으로 구동하는 단계를 포함할 수 있다. Insomnia treatment method using a non-invasive stimulator according to an embodiment of the present invention is a sleep EEG measured from the electrodes, a sleep EEG measured through a separate sensor module, and the user terminal received through the communication module. Determining insomnia based on sleep EEG; and driving at least one of the electrodes as a tDCS electrode when determining the insomnia.
본 발명의 다른 실시예에 따른 불면증 치료 방법은 상기 수면 뇌파에서 K-complex 패턴과 sleep spindle 패턴 중 하나 이상의 특이 패턴이 검출될 때, 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 음전극으로 구동하는 단계; 상기 수면 뇌파에서 베타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동하는 단계; 상기 수면 뇌파가 렘 수면 상태의 진폭과 주파수로 변할 때 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 양전극으로 구동하는 단계; 상기 수면 뇌파에서 델타파가 미리 설정된 델타파 기준값 이하로 적을 때, 상기 델타파가 상대적으로 적은 부위에 대향하는 전극을 양전극으로 구동하는 단계; 상기 델타파가 상기 델타파 기준값 보다 클 때, 상기 델타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동하는 단계; 및 상기 수면 뇌파를 바탕으로 판단된 상기 불면증이 심할수록 선택된 전극에 인가되는 전류의 전류 세기를 높이거나 구동되는 전극들의 개수를 증가시키는 단계 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. Insomnia treatment method according to another embodiment of the present invention, when at least one specific pattern of the K-complex pattern and the sleep spindle pattern is detected in the sleep EEG, driving at least one of the electrode modules as a negative electrode; driving an electrode facing an area where beta waves are relatively large in the sleep brain waves as a negative electrode; driving at least one of the electrode modules as a positive electrode when the sleep brain wave changes to the amplitude and frequency of a REM sleep state; driving an electrode facing an area where the delta wave is relatively small as a positive electrode when the delta wave in the sleep brain wave is less than a preset delta wave reference value; driving an electrode facing an area where the delta wave is relatively large as a negative electrode when the delta wave is greater than the delta wave reference value; and increasing the current intensity of the current applied to the selected electrode or increasing the number of driven electrodes as the insomnia determined based on the sleep EEG is severe.
본 발명에 따르면, 헬멧에 장착하여 경도 인지 장애를 예방할 수 있으므로 피시술자가 안전하게 뇌를 자극할 수 있다.According to the present invention, mild cognitive impairment can be prevented by mounting on a helmet, so that the subject can safely stimulate the brain.
본 발명은 정해진 프로그램에 의해 동작하도록 조작할 수 있어, 안전하면서도 편리하게 피시술자가 뇌자극을 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention can be manipulated to operate according to a predetermined program, so there is an effect that the subject can perform brain stimulation safely and conveniently.
본 발명은 피시술자의 머리에 착용하는 헬멧 형태로 피시술자가 혼자서 쉽게 착용이 가능하다. The present invention is in the form of a helmet worn on the head of the pisisulja, and can be easily worn by the pisisulja alone.
본 발명은 피시술자의 자가 진단에 따라 tDCS로 구동되는 전극을 이용하여 피시술자의 불면증을 치료할 수 있다. In the present invention, insomnia of a subject can be treated using an electrode driven by tDCS according to the subject's self-diagnosis.
본 발명은 피시술자가 착용한 헬멧의 전극을 tDCS 전극으로 구동하여 발생되는 전기 자극으로 피시술자가 깊은 수면으로 잠들도록 하여 피시술자의 뇌가 충분히 피로 회복하도록 돕고, 각성 뇌파상 델타파가 감소되는 효과를 제공할 수 있다. The present invention helps the subject's brain to fully recover from fatigue by allowing the subject to fall asleep in deep sleep with electrical stimulation generated by driving the electrodes of the helmet worn by the subject with tDCS electrodes, and provides an effect of reducing delta waves on awakening brain waves can do.
본 발명은 수면 뇌파 분석을 통해 피시술자의 머리에서 베타파가 상대적으로 큰 부위에 전기 자극을 집중하여 개인별로 최적화된 불면증 치료 효과를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide an insomnia treatment effect optimized for each individual by concentrating electrical stimulation on a part of the subject's head where beta waves are relatively large through sleep EEG analysis.
본 발명은 피시술자의 수면이 렘 수면으로 바뀔 때, 선택된 전극을 양전극으로 구동하여 장기 기억을 강화하고, 인지 기능과 기억력을 향상시킬 수 있다. The present invention can strengthen long-term memory and improve cognitive function and memory by driving the selected electrode as a positive electrode when the sleep of the subject is changed to REM sleep.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치를 개략적으로 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전극 모듈들의 패치가 접촉되는 피시술자의 뇌 자극 부위를 보여 주는 도면이다.
도 3은 전기 자극 신호에서 tDCS 파형과 tACS 파형을 개략적으로 보여 주는 파형도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치가 구현된 헬멧을 여러 각도에서 보여 주는 도면들이다.
도 5는 패치를 제외한 전극 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 밀착 패드가 비도전성 실리콘 홀더 내에 장착된 전극 모듈을 보여 주는 부분 절개 사시도이다.
도 7은 수면 주기를 보여 주는 도면이다.
도 8은 수면중 측정되는 뇌파에서 제2 단계 수면에서 측정되는 특이 패턴을 보여 주는 도면이다.
도 9는 깨어 있는 상태, 렘 수면 상태, 그리고 넌렘 수면 상태의 뇌파 측정 예를 보여 주는 도면이다.
도 10a 내지 도 10f는 tDCS를 이용한 불면증 치료 방법을 보여 주는 도면들이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.1 is a block diagram schematically showing a non-invasive stimulation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a brain stimulation site of a subject to whom patches of the electrode modules shown in FIG. 1 are in contact.
3 is a waveform diagram schematically showing a tDCS waveform and a tACS waveform in an electrical stimulation signal.
4a and 4b are views showing a helmet in which a non-invasive stimulation device according to an embodiment of the present invention is implemented from various angles.
5 is an exploded perspective view of an electrode module excluding patches.
6 is a partially cut-away perspective view showing an electrode module in which an adhesion pad is mounted in a non-conductive silicon holder.
7 is a diagram showing a sleep cycle.
8 is a diagram showing a specific pattern measured in the second stage sleep in EEG measured during sleep.
9 is a diagram showing examples of EEG measurement in an awake state, a REM sleep state, and a non-REM sleep state.
10a to 10f are diagrams showing a method for treating insomnia using tDCS.
It is revealed that the accompanying drawings are illustrated as references for understanding the technical idea of the present invention, and thereby the scope of the present invention is not limited thereto.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the drawings, look at the configuration of the present invention guided by various embodiments of the present invention and the effects resulting from the configuration. In the description of the present invention, if it is determined that a related known function may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention as an obvious matter to those skilled in the art, the detailed description thereof will be omitted.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. The term "module" used in this document may include a unit implemented by hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. A module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
본 문서에서 "모듈"이나 "노드"는 CPU, AP 등과 같은 연산 장치를 이용하여 데이터를 이동, 저장, 변환 등의 작업을 수행한다. 예컨대 "모듈"이나 "노드"는 서버, PC, 태블릿 PC, 스마트폰 등과 같은 장치로 구현될 수 있다.In this document, a "module" or "node" performs tasks such as moving, storing, and converting data using a computing device such as a CPU or AP. For example, a “module” or “node” may be implemented as a device such as a server, PC, tablet PC, or smart phone.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스 비침습적 자극 장치에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a non-invasive health stimulation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치를 개략적으로 보여 주는 블록도이다. 1 is a block diagram schematically showing a non-invasive stimulation device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치(100)는 피시술자의 두피에 밀착된 패치(Patch)를 통해 비침습적으로 전기적 자극을 가하도록 구성된다. 이와 같은 전기적 자극을 통해 다양한 뇌를 이유로 하는 질환을 예방하거나 치료 및 관리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 비침습적 자극 장치(100)를 이용하여 경도인지장애 뿐만 아니라 불면증, 우울증, 경련성 질환, 통증, 기억력 향상, 운동 학습 능력 향상, 지적 장애, 중독 질환 및 조현증 등을 예방하거나 치료 및 관리할 수 있다. The non-invasive stimulation device 100 according to an embodiment of the present invention is configured to non-invasively apply electrical stimulation through a patch adhered to the scalp of a subject. Through such electrical stimulation, various diseases caused by the brain can be prevented, treated, and managed. For example, by using the non-invasive stimulation device 100 of the present invention, not only mild cognitive impairment, but also insomnia, depression, convulsive disease, pain, memory improvement, motor learning ability improvement, intellectual disability, addiction disease, and schizophrenia are prevented. or can be treated and managed.
본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치(100)는 자극 장치(110), 전원부(120), 및 제어부(140)를 포함한다. The non-invasive stimulation device 100 according to an embodiment of the present invention includes a stimulation device 110, a power supply unit 120, and a control unit 140.
자극 장치(110)는 피시술자 머리의 여러 위치에 밀착되는 복수의 패치들에 전류를 인가하는 전극 모듈들(111~117)을 포함한다. 실시예에서, 자극 장치(110)의 전극 모듈들(111~117)은 일곱 개로 예시되었으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 자극 장치(110)는 세 개 이상의 전극 모듈들을 포함할 수 있다. The stimulation device 110 includes electrode modules 111 to 117 that apply current to a plurality of patches closely attached to various positions on the head of a person to be treated. In the embodiment, the electrode modules 111 to 117 of the stimulation device 110 are illustrated as seven, but are not limited thereto. For example, stimulation device 110 may include three or more electrode modules.
제어부(140)는 전원부(120)로부터 전원을 공급받아 전극 모듈들(111~117)에 전류가 흐르게 한다. 복수의 전극 모듈들(111~117) 중 일부는 양전극이 되고, 다른 일부는 음전극이 될 수 있고, 전극 모듈들(111~117) 각각에 인가되는 전류의 극성이 반전될 수 있다. 또한, 복수의 전극 모듈들(111~117) 중 일부에만 전류가 흐르고, 다른 일부로는 전류가 흐르지 않는 것도 가능하다. 즉, 각각의 전극부의 극성 또는 동작 여부는 제어부(120)에 설정된 프로그램에 따라 변경될 수 있다. The control unit 140 receives power from the power supply unit 120 and causes current to flow through the electrode modules 111 to 117 . Some of the plurality of electrode modules 111 to 117 may be positive electrodes and others may be negative electrodes, and the polarity of the current applied to each of the electrode modules 111 to 117 may be reversed. In addition, it is also possible that current flows only in some of the plurality of electrode modules 111 to 117 and current does not flow in other portions. That is, the polarity or operation of each electrode unit may be changed according to a program set in the control unit 120 .
비침습적 자극 장치(100)에 제3 및 제4 전극 모듈들 없이 다섯 개의 전극 모듈들이 배치되는 경우, 제1 전극 모듈(111)은 피시술자의 좌측 전두엽에 대응하는 위치에 밀착되며, 제2 전극 모듈(112)은 피시술자의 우측 전두엽에 대응하는 위치에 밀착되며, 제5 전극 모듈(115)은 피시술자의 좌측 두정엽측, 좌측 후두엽측 및 좌측 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 대응하는 위치에 밀착되며, 제6 전극 모듈(116)은 피시술자의 머리 중 우측 두정엽측, 우측 후두엽측 및 우측 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 대응하는 위치에 밀착될 수 있다. 그리고 제7 전극 모듈(117)은 상기 전극 모듈(111, 112, 115, 116)과 다른 위치의 피시술자의 머리에 밀착될 수 있으며, 예를 들어 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있다. 제7 전극 모듈(117)은 전류가 방출되는 양전극이나 전류가 들어오는 음전극일 수 있다.When five electrode modules are disposed in the non-invasive stimulation device 100 without the third and fourth electrode modules, the first electrode module 111 adheres to a position corresponding to the left frontal lobe of the subject, and the second electrode module 112 adheres to a position corresponding to the right frontal lobe of the subject, and the fifth electrode module 115 adheres to a position corresponding to an area including at least a part of the left parietal lobe, left occipital lobe, and left temporal lobe of the subject. The sixth electrode module 116 may be adhered to a position corresponding to an area including at least a part of the right parietal lobe, the right occipital lobe, and the right temporal lobe of the head of the person to be treated. In addition, the seventh electrode module 117 may be in close contact with the head of the person to be treated at a different position from the electrode modules 111, 112, 115, and 116, and for example, at least part of the back of the person's ears, back of the head, and back of the neck of the person to be treated. It can be in close contact with the area containing it. The seventh electrode module 117 may be a positive electrode from which current is emitted or a negative electrode from which current is received.
비침습적 자극 장치(100)에 일곱 개의 전극 모듈들이 배치되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전극 모듈(111)은 피시술자의 좌측 전두엽에 대응하는 위치에 밀착되며, 제2 전극 모듈(112)은 피시술자의 우측 전두엽에 대응하는 위치에 밀착되며, 제3 전극 모듈(113)은 피시술자의 좌측 전두엽과 좌측 두정엽 사이의 좌측 운동 감각 영역에 밀착되며, 제4 전극 모듈(114)은 피시술자의 우측 전두엽과 우측 두정엽 사이의 우측 운동 감각 영역에 대응하는 위치에 밀착될 수 있다. 제5 전극 모듈(115)은 피시술자의 좌측 측두 두정엽 영역에 밀착되며, 제6 전극 모듈(116)은 피시술자의 우측 측두 두정엽 영역에 밀착될 수 있다. 그리고 제7 전극 모듈(117)은 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있다. 제7 전극 모듈(117)은 전류가 방출되는 양전극이나 전류가 들어오는 음전극일 수 있다.When seven electrode modules are disposed in the non-invasive stimulation device 100, as shown in FIG. ) adheres to the position corresponding to the right frontal lobe of the subject, the third electrode module 113 adheres to the left kinesthetic area between the left frontal lobe and the left parietal lobe of the subject, and the fourth electrode module 114 adheres to the right side of the subject It may adhere to a position corresponding to the right kinesthetic region between the frontal lobe and the right parietal lobe. The fifth electrode module 115 may adhere to the left temporal parietal region of the person to be treated, and the sixth electrode module 116 may closely adhere to the right temporal parietal region of the person to be treated. Further, the seventh electrode module 117 may adhere to an area including at least a part of the back of the ear, the back of the head, and the back of the neck of the person to be treated. The seventh electrode module 117 may be a positive electrode from which current is emitted or a negative electrode from which current is received.
전극 모듈들(111~117) 각각은 피시술자의 머리에 밀착되는 패치와 결합되어 그 패치에 전류를 인가하여 피시술자의 뇌에 전기 자극을 인가한다. 패치들 각각은 쉽게 압축 및 복원되는 다공질 소재 예를 들어 스펀지로 제작될 수 있으며, 수분이 포함된 습식 패드 또는 건식 패드를 포함할 수 있다. 건식 패드는 하이드로젤 복합재(multilayer hydrogel composite)로 제작될 수 있다. Each of the electrode modules 111 to 117 is combined with a patch that is in close contact with the head of the person to be treated, and applies electric stimulation to the brain of the person to be treated by applying current to the patch. Each of the patches may be made of a porous material that is easily compressed and restored, for example, a sponge, and may include a wet pad or dry pad containing moisture. The dry pad may be made of a multilayer hydrogel composite.
제어부(140)는 경두개자극전류(tCS: Transcranial Current Stimulation)가 피시술자의 머리에서 원하는 부위에 인가되도록 피시술자의 증상에 따라 미리 설정된 프로그램에 따라 전극 모듈들(111~117)에 전기 자극 신호를 인가할 수 있다. 본 발명에서 이용하는 경두개전류자극의 종류는 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation), tACS(transcranial Alternating Current Stimulation), tRNS(transcranial Random-Noise Stimulation) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. The control unit 140 applies electrical stimulation signals to the electrode modules 111 to 117 according to a program set in advance according to the symptoms of the person to be treated so that transcranial current stimulation (tCS) is applied to a desired part of the subject's head. can do. The type of transcranial current stimulation used in the present invention may be at least one of transcranial direct current stimulation (tDCS), transcranial alternating current stimulation (tACS), and transcranial random-noise stimulation (tRNS), or a combination thereof.
본 발명의 비침습적 자극 장치(100)는 피시술자가 머리에 착용하기 쉬운 헬멧 형태로 구현될 수 있다. 피시술자가 비침습적 자극 장치(100)를 착용하고 뇌자극 시술을 시작할 경우, 제어부(140)는 도 2와 같은 전기 자극 신호를 인가할 수 있다. The non-invasive stimulation device 100 of the present invention may be implemented in the form of a helmet that is easy to be worn on the head by a subject. When a person to be treated wears the non-invasive stimulator 100 and starts a brain stimulation procedure, the controller 140 may apply an electrical stimulation signal as shown in FIG. 2 .
전원부(120)는 사용 전원을 통해 비침습적 자극 장치(100)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 전원부(120)는 전극 모듈들(111~117)의 구동에 필요한 전원을 공급할 수 있으며, 필요에 따라 배터리일 수 있다. 전원부(120)가 배터리인 경우, 충전이 가능한 2차 전지가 이용될 수 있다.The power supply unit 120 may supply power necessary for the operation of the non-invasive stimulation device 100 through the power used. The power supply unit 120 may supply power necessary for driving the electrode modules 111 to 117, and may be a battery if necessary. When the power source 120 is a battery, a rechargeable secondary battery may be used.
제어부(140)의 메모리에는 피시술자의 증상에 따라 최적화된 전기 자극 신호를 제공하기 위한 복수의 자극 신호 패턴들이 저장되어 있다. 제어부(140)는 환자의 증상이나 진단 결과에 따라 전기 자극 위치와 전기 자극 신호 패턴을 선택할 수 있다. A plurality of stimulation signal patterns are stored in the memory of the controller 140 to provide an electrical stimulation signal optimized according to the symptoms of the person to be treated. The control unit 140 may select an electrical stimulation location and an electrical stimulation signal pattern according to a patient's symptom or diagnosis result.
제어부(140)는 전원부(120)로부터 공급되는 전원을 조절하여 전극 모듈들(111~117) 각각에 공급되는 전기 자극 신호의 전류량을 조절할 수 있다. The control unit 140 may adjust the amount of current of the electrical stimulation signal supplied to each of the electrode modules 111 to 117 by adjusting the power supplied from the power supply unit 120 .
본 발명의 비침습적 자극 장치(100)는 사용자의 여러가지 상태를 측정하기 위한 하나 이상의 센서 모듈(130)을 더 포함할 수 있다. 센서 모듈(130)은 피시술자의 머리 예를 들어, 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 한 영역에 밀착될 수 있다. 센서 모듈(130)은 보다 효과적인 생체 정보 예를 들어, 산소 포화도, 심박수, 스트레스 지수, 뇌파 등의 생체 정보를 측정하여 제어부(140)에 제공할 수 있다. The non-invasive stimulation device 100 of the present invention may further include one or more sensor modules 130 for measuring various conditions of the user. The sensor module 130 may adhere to at least one area of the subject's head, for example, the back of the ear, the back of the head, and the back of the neck of the subject. The sensor module 130 may measure more effective biometric information, such as oxygen saturation, heart rate, stress index, and brainwave, and provide the measured biometric information to the control unit 140 .
제어부(140)는 센서 모듈(130)로부터 수신된 생체 정보를 분석하여 피시술자의 신체 변화를 실시간 측정하여 피시술자의 뇌의 전기 자극 시술시에 피시술자의 신체 변화를 실시간 모니터(monitor)할 수 있다. 제어부(140)는 전기 자극 시술시에 피시술자의 신체 변화를 분석하여 전극 모듈들(111~117)에 인가되는 전기 자극 신호의 패턴이나 전류 세기를 자동 변경할 수 있다. The controller 140 analyzes the biometric information received from the sensor module 130 to measure changes in the body of the recipient in real time, and monitors changes in the body of the recipient in real time during electrical stimulation of the recipient's brain. The controller 140 may automatically change the pattern or current intensity of the electrical stimulation signal applied to the electrode modules 111 to 117 by analyzing changes in the body of the user during the electrical stimulation procedure.
제어부(140)는 전기 자극 신호의 전류가 인가되는 전극 모듈들(111~117) 각각의 전압을 측정하여 전극 모듈들(111~117)의 패치 저항을 판단할 수 있다. 피시술자의 머리에 패치가 밀착되면, 패치 저항값이 미리 설정된 기준값 보다 작은 값이지만, 패치가 피시술자의 머리에 밀착되지 않으면 패치 저항값이 기준값 이상으로 높게 측정된다. 따라서, 제어부(140)는 피시술자의 머리에 접촉되는 패치들 각각의 밀착도를 실시간 감지할 수 있다. The control unit 140 may determine the patch resistance of the electrode modules 111 to 117 by measuring the voltage of each of the electrode modules 111 to 117 to which the current of the electrical stimulation signal is applied. When the patch adheres to the head of the person to be treated, the patch resistance value is smaller than the preset reference value, but when the patch does not adhere to the head of the person to be treated, the patch resistance value is measured higher than the reference value. Accordingly, the controller 140 may detect in real time the degree of adhesion of each of the patches that come into contact with the head of the person to be treated.
제어부(140)는 도면에서 생략된 사용자 인터페이스 또는 사용자 단말기를 통해 수신된 입력 신호에 응답하여 사용자 예를 들어, 의료진이나 피시술자 자신의 선택에 따라 전극 모듈들(111~117) 각각에 흐르는 전류의 세기를 조절할 수 있다. 예컨대, 제어부(140)는 사용자 입력에 응답하여 전극 모듈들(111~117) 각각에 흐르는 전류를 0.1mA 내지 5mA 의 범위에서 조절할 수 있다. 제어부(140)는 미리 설정된 프로그램에 따라 시술 모드에 따라 전극 모듈들(111~117) 각각에 인가되는 전류 세기를 자동으로 조절할 수 있다.The control unit 140 responds to an input signal received through a user interface or a user terminal omitted from the drawings, and the intensity of the current flowing through each of the electrode modules 111 to 117 according to the user's selection, for example, a medical staff member or a person to be operated on. can be adjusted. For example, the controller 140 may adjust the current flowing through each of the electrode modules 111 to 117 in the range of 0.1 mA to 5 mA in response to a user input. The control unit 140 may automatically adjust the current intensity applied to each of the electrode modules 111 to 117 according to a procedure mode according to a preset program.
본 발명의 비침습적 자극 장치(100)은 통신 모듈(150)을 더 포함할 수 있다. 통신 모듈(150)은 WiFi, 블루투스 등의 표준 근거리 통신을 수행할 수 있다. 제어부(140)는 통신 모듈(150)을 통해 사용자 단말기(300)로 피시술자의 생체 정보와, 비침습적 자극 장치(100)의 동작에 관한 정보를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 비침습적 자극 장치(100)를 이용한 시술 모드나 횟수 등에 대한 정보를 피시술자의 단말기로 전송할 수 있다. 이 경우, 피시술자는 비침습적 자극 장치(100)의 이용에 대한 안내를 받을 수 있으며, 제품에 대한 관리를 받을 수도 있다. 사용자 단말기(300)는 피시술자의 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 기기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. The non-invasive stimulation device 100 of the present invention may further include a communication module 150. The communication module 150 may perform standard short-range communication such as WiFi and Bluetooth. The control unit 140 may transmit biometric information of the person to be treated and information about the operation of the non-invasive stimulation device 100 to the user terminal 300 through the communication module 150 . In addition, the controller 140 may transmit information about the operation mode or number of times using the non-invasive stimulator 100 to the user's terminal. In this case, the person to be treated may receive guidance on the use of the non-invasive stimulation device 100 and may receive product management. The user terminal 300 may include one or more of a subject's smartphone, computer, and wearable device.
도 3은 전기 자극 신호에서 tDCS 파형과 tACS 파형을 개략적으로 보여 주는 파형도이다. 3 is a waveform diagram schematically showing a tDCS waveform and a tACS waveform in an electrical stimulation signal.
tDCS 파형은 직류 신호로 발생되어 미리 설정된 시술 시간 동안 동일 극성의 전기 자극 신호를 전극 모듈들(111~117)에 인가한다. 이에 비해 tACS 파형은 교류 신호로 발생되어 구형파(점선) 또는 정현파(실선) 형태의 전기 자극 신호를 전극 모듈들(111~117)에 인가한다. The tDCS waveform is generated as a DC signal and applies an electrical stimulation signal of the same polarity to the electrode modules 111 to 117 for a preset treatment time. In contrast, the tACS waveform is generated as an alternating current signal and applies an electrical stimulation signal in the form of a square wave (dotted line) or sinusoidal wave (solid line) to the electrode modules 111 to 117.
tDCS는 동일 극성을 가지는 전기 자극을 통해 뇌의 자발적인 신경활동을 조절한다. 예를 들어, tDCS는 뇌 부위별로 의사결정, 기억, 언어, 감각 지각 등의 조절에 효과가 있다. 이에 비해, tACS는 극성이 주기적으로 반전되는 교류를 이용하기 때문에 뇌 영역에서 전류의 방향성(예를 들어, 상향 또는 하향) 조절이 실질적으로 불가능하다. 따라서 우울증, 경련성 질환, 통증, 지적 장애, 중독질환 및 경도인지장애를 예방하거나 치료 및 관리하거나, 기억력 향상, 운동학습능력 향상 등의 효과를 위해서는 tACS보다는 tDCS가 널리 이용된다. 다만, tDCS는 피시술자의 피로도나 스트레스에 의해 시술 효과가 감소할 수 있다. 그리고 tDCS는 시술 초기에 피부에 따끔한 통증 등의 불쾌감을 유발하는데, 이 불쾌감으로 인해 피침습적 자극 장치의 주기적이고 장기적인 이용 가능성이 낮아지며, 이용하더라도 피시술자의 스트레스를 높일 수 있다. 특히, 인지기능 저하가 발생한 경우 피시술자의 불안, 긴장이 높아지는데, tDCS의 불쾌감이 피시술자의 불안, 긴장감을 더 높일 수 있다. tDCS regulates spontaneous neural activity in the brain through electrical stimulation with the same polarity. For example, tDCS is effective in regulating decision-making, memory, language, and sensory perception by brain region. In comparison, since tACS uses an alternating current whose polarity is periodically reversed, it is practically impossible to control the directionality (eg, upward or downward) of current in the brain region. Therefore, tDCS is widely used rather than tACS to prevent, treat, and manage depression, convulsive disease, pain, intellectual disability, addiction disease, and mild cognitive impairment, or to improve memory and motor learning ability. However, the effectiveness of tDCS may be reduced due to fatigue or stress of the recipient. In addition, tDCS causes discomfort such as tingling pain in the skin at the beginning of the procedure, and due to this discomfort, the possibility of periodic and long-term use of the invasive stimulation device is lowered, and even if it is used, the stress of the operator may be increased. In particular, when cognitive decline occurs, the anxiety and tension of the subject increase, and the discomfort of tDCS can further increase the anxiety and tension of the subject.
본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치(100)는 tDCS 전에 tACS를 이용하여 피시술자의 머리에 접촉된 피시술자의 피부를 전기 자극에 적응시킴으로써, 그 뒤에 실시되는 tDCS 자극에서 피부 자극을 낮춰 줄 수 있다. tACS의 자극 신호는 4~40 Hz의 교류 신호로 발생될 수 있다. 바람직하게는, tACS(alpha)가 이용될 수 있다. tACS(alpha)는 8~12Hz의 교류 신호로 발생되어 피시술자의 긴장을 완화하는 효과가 있다. 따라서, tACS 자극을 실시한 후에, tDCS를 수행할 경우 시술 효과가 더욱 상승된다. The non-invasive stimulation device 100 according to an embodiment of the present invention uses tACS before tDCS to adapt the skin of the subject in contact with the subject's head to electrical stimulation, thereby reducing skin irritation in the subsequent tDCS stimulation can The stimulation signal of tACS can be generated as an AC signal of 4 to 40 Hz. Preferably, tACS (alpha) may be used. tACS (alpha) is generated as an alternating signal of 8 to 12 Hz, and has the effect of relieving the tension of the subject. Therefore, when tDCS is performed after tACS stimulation, the treatment effect is further enhanced.
제어부(140)는 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행 가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.The control unit 140 may be implemented as a program (or application) including an executable algorithm that can be executed on a computer. The program may be stored and provided in a non-transitory computer readable medium. A non-transitory readable medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, or memory, but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. Specifically, the various applications or programs described above may be stored and provided in a non-transitory readable medium such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, or ROM.
본 발명의 비침습적 자극 장치는 복수의 전극 모듈들이 배치되어 환자의 진단 결과를 바탕으로 복수의 자극 부위에 전기 자극을 동시에 가할 수 있다. 특히, 본 발명의 비침습적 자극 장치는 뇌 기능에 이상이 있는 복수의 부위를 직접 동시에 자극할 수 있으므로 증상 완화 및 치료 효과를 향상시킬 수 있다. In the non-invasive stimulation device of the present invention, a plurality of electrode modules are disposed so that electrical stimulation can be simultaneously applied to a plurality of stimulation sites based on a diagnosis result of a patient. In particular, the non-invasive stimulator of the present invention can directly and simultaneously stimulate a plurality of areas with abnormal brain function, thereby relieving symptoms and improving treatment effects.
본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 자극 장치는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 헬멧 형태로 구현될 수 있다. 도 4a는 헬멧 본체를 좌측 위에서 바라 본 사사도이고, 도 4b는 착용 방향에서 헬멧 본체의 내부를 보여 주는 저면도이다. The non-invasive stimulator according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a helmet as shown in FIGS. 4a and 4b. Figure 4a is a perspective view of the helmet body viewed from the top left, Figure 4b is a bottom view showing the inside of the helmet body in the wearing direction.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 비침습적 자극 장치(100)는 헬멧 본체(210), 헬멧 본체(210)의 내부 면에 배치된 밀착 밴드(230), 밀착 밴드(230)와 헬멧 본체(210)에 분산 배치된 적어도 하나의 전극 모듈들(111~117), 밀착 밴드(230)를 조이거나 푸는 다이얼(240)을 포함한다.4a and 4b, the non-invasive stimulation device 100 includes a helmet body 210, an adhesion band 230 disposed on an inner surface of the helmet body 210, an adhesion band 230 and the helmet body 210 ) and a dial 240 for tightening or loosening at least one electrode module (111 to 117) and the close-fitting band 230 disposed in a distributed manner.
헬멧 본체(210)는 피시술자의 머리 크기 이상으로 설정된 저면 개구부를 포함하고, 피시술자의 이마로부터 뒷통수까지 감싸는 형태로 제작된다. 헬멧 본체(210)의 상부 내면에는 하나 이상의 전극 모듈들(113, 114)이 유동 가능하게 결합될 수 있다. 헬멧 본체(210)의 상부 중앙부는 브릿지부(211)를 포함할 수 있다. 헬멧 본체(210)의 상부에서 브릿지부(211)의 양측의 개구부가 형성될 수 있다. 브릿지부(211)에서 피시술자의 머리와 대향하는 내면에 전극 모듈들(113, 114)이 배치될 수 있다. 헬멧 본체(210)의 일측에 배치된 회로 내장부(220)에는 전원부(120), 제어부(140), 및 통신 모듈(150)이 실장된 회로 보드가 내장되고, 도면에서 생략된 전원 버튼, 스타트 키 버튼(Start key button), 비침습적 자극 장치(100)의 동작 상태를 표시하는 LED 표시부, 스피커, 외부 기기나 전원이 연결된 USB 포트 등이 회로 보드에 연결될 수 있다. The helmet body 210 includes a bottom opening set to a size larger than the head of the person to be treated, and is manufactured in a form that covers the person to be treated from the forehead to the back of the head. One or more electrode modules 113 and 114 may be movably coupled to the upper inner surface of the helmet body 210 . The upper central portion of the helmet body 210 may include a bridge portion 211 . Openings on both sides of the bridge portion 211 may be formed at the top of the helmet body 210 . Electrode modules 113 and 114 may be disposed on the inner surface of the bridge part 211 facing the head of the person to be treated. A circuit board on which the power supply unit 120, the control unit 140, and the communication module 150 are mounted is embedded in the circuit internal unit 220 disposed on one side of the helmet body 210, and the power button and start button omitted from the drawing are mounted. A start key button, an LED display for displaying an operating state of the non-invasive stimulation device 100, a speaker, a USB port to which an external device or power is connected, and the like may be connected to the circuit board.
밀착 밴드(230)는 피시술자의 머리와 대향하는 헬멧 본체(210)의 내면에 감겨진다. 전극 모듈들(111~117)은 도 2에 도시된 전기 자극 부위들 각각에 대향하도록 밀착 밴드(230), 브릿지부(211), 그리고 도면에서 생략된 시소 서포트 부재에 유동 가능하게 분산 설치된다. 밀착 밴드(230)는 다이얼(240)에 연동하여 그 지름이 확장되거나 작아진다. 밀착 밴드(230)에는 하나 이상의 전극 모듈 특히, 피시술자의 앞머리의 전기 자극 위치에 대향하는 전극 모듈이 결합될 수 있다. 시소 서포트 부재에 피시술자의 뒷머리와 뒷목에 대향하는 둘 이상의 전극 모듈들이 결합될 수 있다. The adhesion band 230 is wound on the inner surface of the helmet body 210 facing the head of the person to be treated. The electrode modules 111 to 117 are movably distributed and installed on the contact band 230, the bridge part 211, and the seesaw support member omitted from the drawing so as to face each of the electrical stimulation parts shown in FIG. The diameter of the contact band 230 is increased or decreased in association with the dial 240 . One or more electrode modules, in particular, an electrode module that opposes the electric stimulation position of the forehead of the person to be treated may be coupled to the adhesion band 230 . Two or more electrode modules facing the back of the head and back of the neck of the person to be treated may be coupled to the seesaw support member.
전극 모듈들(111~117) 각각은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 비도전성 실리콘 홀더(11), 도전성 실리콘 패드(13), 비도전성 실리콘 필러(Pillar)(15), 금속 핀(17), 및 패치(20)를 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 5 and 6 , each of the electrode modules 111 to 117 includes a non-conductive silicon holder 11, a conductive silicon pad 13, a non-conductive silicon pillar 15, a metal pin ( 17), and a patch 20.
비도전성 실리콘 홀더(11), 도전성 실리콘 패드(13), 및 비도전성 실리콘 필러(15)는 금형 성형이 용이한 실리콘 합성 고무로 성형될 수 있다. 실리콘 합성 고무는 내열성이 우수하며, 카본 블랙, 은 또는 그와 동등한 수준의 도전성 재료와 배합될 때 저항이 매우 낮은 도전성을 가지게 된다. The non-conductive silicone holder 11, the conductive silicone pad 13, and the non-conductive silicone filler 15 may be molded of silicone synthetic rubber, which is easy to mold. Silicone synthetic rubber has excellent heat resistance and has very low resistance when mixed with carbon black, silver, or an equivalent conductive material.
비도전성 실리콘 홀더(11)는 오목한 내부 공간을 원형 띠 형태의 측벽이 감싸는 용기 구조로 제작된다. 비도전성 실리콘 홀더(11)의 중앙부는 금속 핀(17)의 헤드부(17a)가 삽입되는 중공(hole)(11a)을 포함한다.The non-conductive silicon holder 11 has a container structure in which a circular band-shaped side wall surrounds a concave inner space. The central portion of the non-conductive silicon holder 11 includes a hole 11a into which the head portion 17a of the metal pin 17 is inserted.
금속 핀(17)은 비도전성 실리콘 홀더(11)의 오목한 내면에서 중공(11a)에 삽입되는 헤드부(17a), 헤드부(17a)의 외부 측면로부터 수직으로 돌출된 스토퍼(17b), 헤드부(head)(17a)의 두께 보다 얇은 두께로 헤드부(17a)에 연결된 네크부(neck)(17c)를 포함한다. The metal pin 17 includes a head portion 17a inserted into the hollow 11a on the concave inner surface of the non-conductive silicon holder 11, a stopper 17b vertically protruding from the outer side of the head portion 17a, and a head portion. It includes a neck portion 17c connected to the head portion 17a with a thickness smaller than that of the head portion 17a.
도전성 실리콘 패드(13)는 비도전성 실리콘 홀더(11)의 오목한 내면에 평탄하게 배치된다. The conductive silicon pad 13 is evenly disposed on the concave inner surface of the non-conductive silicon holder 11 .
비도전성 실리콘 필러(15)는 비도전성 실리콘 홀더(11)의 오목한 내면 중앙에서 도전성 실리콘 패드(13)에 접합된다. 비도전성 실리콘 필러(15)는 패치(20)의 중공에 삽입되어 패치(20)를 지지한다. The non-conductive silicon pillar 15 is bonded to the conductive silicon pad 13 at the center of the concave inner surface of the non-conductive silicon holder 11 . The non-conductive silicon filler 15 is inserted into the hollow of the patch 20 to support the patch 20 .
비도전성 실리콘 필러(15)는 넓은 평판부(15a)와, 평판부(15a)의 하면으로부터 돌출된 돌출부(15c)를 포함한다. 평판부(15a)의 상면은 하나 이상의 작은 돌기(15b)를 포함한다. 비도전성 실리콘 필러(15)는 중공(15d)을 포함한다. 중공(15d)은 평판부(15a)를 관통하고 돌출부(15a)의 일부를 관통하여 돌출부(15c)의 높이 보다 작은 깊이로 평판부(15a)와 돌출부(15c)의 중앙에 오목하게 파여진 공간을 제공한다. The non-conductive silicon pillar 15 includes a wide flat plate portion 15a and a protruding portion 15c protruding from the lower surface of the flat plate portion 15a. The upper surface of the flat plate portion 15a includes one or more small protrusions 15b. The non-conductive silicon pillar 15 includes a hollow 15d. The hollow 15d penetrates the flat plate part 15a and penetrates a part of the protruding part 15a to a depth smaller than the height of the protruding part 15c. provides
비도전성 실리콘 홀더(11), 도전성 실리콘 패드(13), 비도전성 실리콘 필러(15), 및 금속 핀(17)은 금형에서 동시에 결합될 수 있다. 예를 들어, 별도로 제작된 비도전성 실리콘 홀더(11), 비도전성 실리콘 필러(15), 및 금속 핀(17)이 금형 내에 장착된 상태에서 도전성 실리콘 패드(13)의 원료가 금형 내로 주입되면 도 11에 도시된 바와 같이 패치(20)를 제외한 전극 모듈의 구성 요소들이 한 공정에서 결합된다. The non-conductive silicon holder 11, the conductive silicon pad 13, the non-conductive silicon pillar 15, and the metal pin 17 can be simultaneously joined in the mold. For example, when the raw material for the conductive silicon pad 13 is injected into the mold while the separately manufactured non-conductive silicon holder 11, the non-conductive silicon filler 15, and the metal pin 17 are mounted in the mold, As shown in FIG. 11, components of the electrode module except for the patch 20 are combined in one process.
비도전성 실리콘 필러(15)의 중공(15d)에 금속 핀(17)의 가는 네크부(17c)가 삽입된다. 금속 핀(17)의 네크부(17c)가 비도전성 실리콘 필러(15)의 중공(15d)에 삽입된 상태에서, 도전성 실리콘 패드(13)가 금속 핀(17)과 비도전성 실리콘 필러(15) 사이에 채워진다. 패치(20)가 습식 패드인 경우, 비도전성 실리콘 필러(15)와 금속 핀(17) 사이에 채워진 도전성 실리콘 패드(13)를 통해 전류 경로와 수분 침투가 확산될 수 있다. A thin neck portion 17c of the metal pin 17 is inserted into the hollow 15d of the non-conductive silicon pillar 15. In a state where the neck portion 17c of the metal pin 17 is inserted into the hollow 15d of the non-conductive silicon pillar 15, the conductive silicon pad 13 is connected to the metal pin 17 and the non-conductive silicon pillar 15. filled in between When the patch 20 is a wet pad, a current path and moisture permeation may diffuse through the conductive silicon pad 13 filled between the non-conductive silicon filler 15 and the metal pin 17 .
비도전성 실리콘 필러(15)의 평판부(15a)로부터 돌출된 돌기(15b)는 비도전성 실리콘 홀더(11)의 내면과 접촉하고, 비도전성 실리콘 홀더(11)의 내면과 비도전성 실리콘 필러(15)의 평판부(15a) 사이에 공간을 확보한다. 돌기(15b)에 의해 확보된 공간과, 중공(15d)에 도전성 실리콘 패드(13)의 중앙 부분이 채워진다. The protrusion 15b protruding from the flat plate portion 15a of the non-conductive silicon filler 15 contacts the inner surface of the non-conductive silicon holder 11, and the inner surface of the non-conductive silicon holder 11 and the non-conductive silicon pillar 15 ) to secure a space between the flat plate parts 15a. The central portion of the conductive silicon pad 13 is filled in the space secured by the protrusion 15b and the hollow 15d.
패치(20)는 전술한 바와 같이 습식 패드 또는 건식 패드로 구현될 수 있다. 패치(20)가 도전성 실리콘 필러(15)에 압입되면, 도 6에 도시된 바와 같이 도전성 실리콘 필러(15)의 돌출부(15c)가 패치(20)는 비도전성 실리콘 홀더(11)의 오목한 내부 공간에 삽입된다. 비도전성 실리콘 필러(15)는 비도전성 실리콘 홀더(11) 내에서 패치(20)를 고정한다. 패치(20)의 두께는 비도전성 실리콘 홀더(11)의 측벽 보다 두껍다. 따라서, 패치(20)가 비도전성 실리콘 홀더(11) 내에 삽입될 때 패치(20)는 d1 만큼 외부로 돌출되어 피시술자의 머리에 밀착될 수 있다. As described above, the patch 20 may be implemented as a wet pad or a dry pad. When the patch 20 is press-fitted into the conductive silicon pillar 15, as shown in FIG. 6, the protruding portion 15c of the conductive silicon pillar 15 forms the patch 20 in the concave inner space of the non-conductive silicon holder 11. is inserted into The non-conductive silicon pillar 15 secures the patch 20 within the non-conductive silicon holder 11 . The thickness of the patch 20 is thicker than the sidewall of the non-conductive silicon holder 11 . Therefore, when the patch 20 is inserted into the non-conductive silicon holder 11, the patch 20 protrudes outward by d1 and can adhere to the head of the person to be treated.
비도전성 실리콘 필러(15)의 돌출부(15c) 높이는 패치(20)의 두께 보다 크다. 따라서, 패치(20)가 도전성 실리콘 필러(15)에 압입된 상태에서, 도 6과 같이 비도전성 실리콘 필러(15)의 돌출부(15c)가 d2 만큼 패치(20)로부터 돌출된다. 전기 자극 시술시에 패치(20)의 중앙부 과열로 인하여 피시술자가 뜨겁게 느낄 뿐 아니라 두피에 화상이 발생하는 버닝(burning) 현상이 나타낼 수 있다. 비도전성 실리콘 필러(15)는 패치(20)의 중앙부에서 패치(20)와 피시술자의 피부 사이의 공간을 확보하여 밀착 수준을 낮춤으로써 버닝 현상을 방지할 수 있다. The height of the protruding portion 15c of the non-conductive silicon pillar 15 is greater than the thickness of the patch 20 . Accordingly, in a state where the patch 20 is press-fitted into the conductive silicon pillar 15, the protruding portion 15c of the non-conductive silicon pillar 15 protrudes from the patch 20 by d2 as shown in FIG. 6 . During the electrical stimulation procedure, due to overheating of the central portion of the patch 20, the subject may feel hot, and a burning phenomenon may occur on the scalp. The non-conductive silicon filler 15 secures a space between the patch 20 and the skin of a person to be treated at the center of the patch 20 to lower the level of adhesion, thereby preventing a burning phenomenon.
전극 모듈들(111~117)은 헬멧 본체(210)의 내부에서 전기 자극 부위와 대향하는 위치에 배치된다. 전극 모듈들(117~117) 각각은 배선을 통해 회로 보드에 연결된다. The electrode modules 111 to 117 are disposed inside the helmet body 210 at positions facing the electrical stimulation site. Each of the electrode modules 117 to 117 is connected to the circuit board through wiring.
제어부(140)는 미리 설정된 뇌파 분석 알고리즘을 실행하여 전극 모듈들(111)로부터 측정된 전압을 분석한 결과를 바탕으로 피시술자의 수면중일 때 발생되는 뇌파(이하, “수면 뇌파”라 함)를 실시간 측정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 피시술자의 전두엽에 밀착하는 전극 모듈들(111, 112)을 이용하여 피시술자의 수면 뇌파를 측정하고, 뇌파 분석 알고리즘으로 분석한 결과를 바탕으로 불면증을 진단할 수 있다. 다른 실시예로, 제어부(140)는 기존의 수면 뇌파 측정 장치(또는 센서 모듈)로부터 수신된 수면 뇌파 데이터를 이용하여 피시술자의 수면 뇌파를 실시간 측정할 수 있다. 제어부(140)는 전극 모듈들(111~117)로부터 측정된 수면 뇌파 또는 별도의 센서 모듈(130)을 통해 측정된 수면 뇌파를 바탕으로 판단된 불면증 치료를 위하여 전극 모듈들(111~117) 들 중 적어도 하나를 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation) 전극으로 구동할 수 있다. The control unit 140 executes a preset brain wave analysis algorithm to analyze the voltage measured from the electrode modules 111, and based on the result of analyzing the brain wave (hereinafter referred to as “sleep brain wave”) generated while the subject is sleeping, in real time. can be measured For example, the control unit 140 may measure the subject's sleep EEG using the electrode modules 111 and 112 in close contact with the frontal lobe of the subject, and diagnose insomnia based on the result of analysis using an EEG analysis algorithm. . In another embodiment, the controller 140 may measure the sleep EEG of the subject in real time by using the sleep EEG data received from the existing sleep EEG measuring device (or sensor module). The control unit 140 uses the electrode modules 111 to 117 for insomnia treatment determined based on the sleep EEG measured from the electrode modules 111 to 117 or the sleep EEG measured through a separate sensor module 130. At least one of them may be driven as a transcranial direct current stimulation (tDCS) electrode.
제어부(140)는 통신 모듈(150)을 통해 사용자 단말기와 근거리 통신을 수행하여 사용자 단말기에 생체 정보와 기기 동작 상태를 전송할 수 있다. 제어부(140)는 피시술자가 착용한 웨어러블 기기로부터 수신된 수면 뇌파 데이터 예를 들어, 액티그라프(actigraph) 데이터를 바탕으로 수면 상태를 판단하고 그 수면 상태에 따른 전기 자극 신호를 선택된 자극 모듈들(111~117)에 제공할 수 있다. 웨어러블 기기는 피시술자의 손목에 착용 가능한 스마트 워치 타입 또는 밴드일 수 있으며, 수면 활동 정보를 발생하는 액티그라프를 포함할 수 있다. 웨어러블 기기는 스마트폰을 통해 수면 활동 정보를 비침습적 자극 장치(100)로 전송하거나 직접 비침습적 자극 장치(100)로 전송할 수 있다. The controller 140 may perform short-range communication with the user terminal through the communication module 150 to transmit biometric information and device operation status to the user terminal. The control unit 140 determines a sleep state based on sleep EEG data, for example, actigraph data received from a wearable device worn by a person to be operated on, and selects an electrical stimulation signal according to the sleep state. Stimulation modules 111 ~117) can be provided. The wearable device may be a smart watch type or band wearable on a wrist of a person receiving treatment, and may include an actigraph generating sleep activity information. The wearable device may transmit sleep activity information to the non-invasive stimulation device 100 or directly to the non-invasive stimulation device 100 through a smartphone.
피시술자는 비침습적 자극 장치(100)와 근거리 무선 통신으로 연결되어 비침습적 자극 장치(100) 및 웨어러블 기기와 연동되어 자신의 스마트폰에서 실행되는 어플리케이션을 통해 수면 뇌파 분석 기반 자가 진단할 수 있다. 따라서, 피시술자는 자신의 수면 상태를 자가 진단하고, 그 진단 결과에 따른 전기 자극 명령을 비침습적 자극 장치(100)로 전송하여 불면증 치료를 받을 수 있다. 제어부(140)는 피시술자의 사용자 단말기(300)로부터의 전기 자극 명령에 응답하여 전극 모듈들(111~117)을 구동하여 전기 자극을 실시할 수 있다. The subject of treatment is connected to the non-invasive stimulation device 100 through short-range wireless communication and interlocks with the non-invasive stimulation device 100 and the wearable device to perform sleep EEG analysis-based self-diagnosis through an application running on their smartphone. Therefore, the subject can self-diagnose his or her sleep state and receive an insomnia treatment by transmitting an electrical stimulation command according to the diagnosis result to the non-invasive stimulation device 100. The controller 140 may perform electrical stimulation by driving the electrode modules 111 to 117 in response to an electrical stimulation command from the user terminal 300 of the person to be treated.
수면은 높은 꿈을 꾸면서 눈동자가 빠르게 움직이는 렘(REM, Rapid Eye Movement) 수면과, 꿈을 꾸지 않는 넌렘(Non-REM) 수면으로 나뉘어질 수 있다. 렘 수면은 뇌 활동성이 크고 장기 기억을 형성하고, 넌렘 수면은 상대적으로 뇌 활동성이 낮고 피로를 회복시킨다. 제어부(140)는 수면 중인 피시술자의 수면 뇌파 분석을 바탕으로 렘 수면과 넌렘 수면을 구분할 수 있다. Sleep can be divided into REM (Rapid Eye Movement) sleep, in which the pupils move rapidly while dreaming, and Non-REM sleep, in which dreaming is not performed. REM sleep has high brain activity and forms long-term memories, while non-REM sleep has relatively low brain activity and restores fatigue. The controller 140 may distinguish between REM sleep and non-REM sleep based on the sleep EEG analysis of the subject during sleep.
일반적으로, 수면 중인 사람의 수면 뇌파를 측정하면 도 7과 같이 렘 수면과 넌렘 수면이 교번된다. 렘 수면으로부터 넌렘 수면으로 전이되기 시작하는 제2 단계(도 7의 Stage 2) 수면에서 측정되는 수면 뇌파에서 도 8과 같은 K-complex와 sleep spindle과 같은 특이 패턴이 검출될 수 있다. 제어부(140)는 수면 중인 피시술자의 수면 뇌파를 실시간 측정하여 상기 특이 패턴이 검출될 때 깊은 수면을 유도하기 위하여 불면증 모드에서 선택된 전극 모듈(111~117)에 음극성의 전기 자극 신호를 인가하여 그 전극 모듈을 음전극으로 구동할 수 있다. 깊은 수면은 피시술자의 뇌가 충분한 피로 회복을 돕고, 점차적으로 각성 뇌파상 델타파가 감소되는 효과를 제공한다. In general, when the sleep EEG of a sleeping person is measured, REM sleep and non-REM sleep are alternated as shown in FIG. 7 . Specific patterns such as K-complex and sleep spindles as shown in FIG. 8 can be detected in the sleep EEG measured in the second stage (Stage 2 in FIG. 7) sleep, which begins to transition from REM sleep to non-REM sleep. The control unit 140 measures the sleep EEG of the subject in real time and when the specific pattern is detected, applies a negative electric stimulation signal to the electrode modules 111 to 117 selected in the insomnia mode to induce deep sleep, and applies the electrical stimulation signal to the electrode. The module can be driven with a negative electrode. Deep sleep helps the subject's brain recover from sufficient fatigue, and provides an effect of gradually reducing delta waves on the arousal brain wave.
수면 뇌파에서 델타파가 커진다는 것은 뇌의 피로도 증가 상태를 나타내고, 이러한 델타파 증가는 수면 부족에서 나타나는 이상 패턴이다. 한편, 델타파는 이용하여 피시술자가 수면을 유도하기 위해 헬멧을 어느 정도의 기간과 주기 동안 사용해야할지 알 수 있는 파라메터로 이용될 수 있다. An increase in delta waves in sleep EEG indicates a state of increased brain fatigue, and such an increase in delta waves is an abnormal pattern that appears in sleep deprivation. On the other hand, the delta wave can be used as a parameter to know how long and for how long the helmet should be used by the subject to induce sleep.
제어부(140)는 수면 뇌파 분석을 통해 피시술자의 머리에서 베타파가 상대적으로 큰 부위를 판단하여 그 부위에 밀착되는 전극 모듈을 통해 음극 자극이 집중될 수 있도록 제어하여 개인별 수면 뇌파 이상(Abnormal)에 최적화된 불면증 치료 효과를 제공할 수 있다. The control unit 140 determines the part of the subject's head where the beta wave is relatively large through sleep EEG analysis, and controls the cathodic stimulation to be concentrated through the electrode module in close contact with the part, thereby determining the individual sleep EEG abnormality (abnormal). It can provide an optimized insomnia treatment effect.
피시술자의 수면이 렘 수면으로 바뀔 때, 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 넌렘 수면에 비해 수면 뇌파의 진폭이 감소되고 주파수가 높아진다. 제어부(140)는 선택된 전극 모듈들(111~117) 중 적어도 하나에 양극성의 전기 자극 신호를 인하여 그 전극 모듈을 양전극으로 구동한다. 이 때, 장기 기억이 강화되고, 인지 기능과 기억력이 향상되는 효과가 제공된다.When the subject's sleep changes to REM sleep, as can be seen in FIG. 9 , the amplitude of sleep EEG is reduced and the frequency is increased compared to non-REM sleep. The control unit 140 drives the electrode module as a positive electrode due to a positive electrical stimulation signal to at least one of the selected electrode modules 111 to 117 . At this time, long-term memory is strengthened, and the effect of improving cognitive function and memory is provided.
최근, 보편화되고 있는 스마트 워치나 헬스 케어 기능이 내장된 웨어러블 기기는 수면 활동 정보 예를 들면 액티그라피 데이터를 발생할 수 있다. 제어부(140)는 피시술자가 착용한 웨어러블 기기로부터 수면 활동 정보 데이터를 수신 받아 수면 상태와 수면 효율(Efficiency)을 측정하고, 불면증 치료 강도를 조절할 수 있다. 불면증 치료 강도는 전기 자극 신호의 전류 세기와 구동되는 전극 모듈들의 개수에 비례할 수 있다. 제어부(140)는 수면 효율이 높으면 피시술자가 깊은 잠을 자고 있는 것이므로 치료 강도를 낮출 수 있다. 반면에, 제어부(140)는 수면 효율이 소정의 기준값 예를 들어, 63% 이하이면 불면증 상태이므로 전극 모듈에 인가되는 전류 세기를 높이거나 전기 자극 부위를 확대할 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 수면 효율이 낮을수록 선택된 전극 모듈에 인가되는 전류의 전류 세기를 높이거나 구동되는 전극 모듈들의 개수를 증가시켜 불명증 치료 강도를 높여 불면증 치료 효과를 높일 수 있다. Recently, a smart watch or a wearable device having a built-in health care function may generate sleep activity information, for example, actigraphy data. The controller 140 may receive sleep activity information data from a wearable device worn by a person to be treated, measure a sleep state and sleep efficiency, and adjust an intensity of treatment for insomnia. The insomnia treatment intensity may be proportional to the current intensity of the electrical stimulation signal and the number of driven electrode modules. If the sleep efficiency is high, the control unit 140 can lower the intensity of treatment because the subject is in deep sleep. On the other hand, if the sleep efficiency is less than a predetermined reference value, for example, 63%, the controller 140 may increase the current applied to the electrode module or enlarge the electrical stimulation area because the insomnia state is present. Therefore, the control unit 140 may increase the insomnia treatment intensity by increasing the current intensity of the current applied to the selected electrode module or increasing the number of driven electrode modules as the sleep efficiency decreases, thereby increasing the insomnia treatment effect.
수면 뇌파 분석 결과, 액티그라피 데이터에서 청색으로 보이는 수준으로 델타파가 미리 설정된 델타파 기준값 이하로 적을 때, 우울증으로 인한 불면증일 수 있다. 제어부(140)는 델타파가 상대적으로 적은 부위에 대향되는 전극 모듈에 양극성의 전기 자극 신호를 인가하여 그 전극 모듈을 양전극으로 구동하여 깊은 잠을 유도할 수 있다. 반면에, 제어부(140)는 수면 뇌파 분석 결과, 액티그라피에서 적색으로 보이는 수준으로 델타파가 상기 델타파 기준값 보다 크면 델타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극 모듈을 음전극으로 구동하여 깊은 잠을 유도할 수 있다. As a result of sleep EEG analysis, when a delta wave is less than a preset delta wave reference value at a level that appears blue in actigraphy data, it may be insomnia due to depression. The controller 140 may induce deep sleep by applying a positive electrical stimulation signal to an electrode module facing a region having relatively few delta waves and driving the electrode module with a positive electrode. On the other hand, if the delta wave is greater than the delta wave reference value at a level that appears red in actigraphy as a result of sleep brain wave analysis, the controller 140 drives the electrode module facing the area where the delta wave is relatively large with a negative electrode to induce deep sleep. can induce
본 발명의 비침습적 자극 장치(100)는 도 10a 내지 도 10f에 도시된 바와 같은 tDCS 기반 전기 자극으로 수면 질 개선과 불면증 치료 효과를 제공할 있다. The non-invasive stimulation device 100 of the present invention can provide an effect of improving sleep quality and treating insomnia with tDCS-based electrical stimulation as shown in FIGS. 10a to 10f.
도 10a 내지 도 10f는 tDCS를 이용한 불면증 치료 방법을 보여 주는 도면들이다. 10a to 10f are diagrams showing a method for treating insomnia using tDCS.
불면증이 경미한 경우, 도 10a에 도시된 바와 같이 피시술자의 좌우측 전두엽에 밀착된 한 쌍의 전극 모듈들(111, 112)을 음전극으로 구동하여 tDCS 시술을 수행할 수 있다. 이 때, 전류는 2mA 이하의 전류가 전극 모듈들(111, 112)에 흐를 수 있다. If insomnia is mild, as shown in FIG. 10A , a pair of electrode modules 111 and 112 closely attached to the left and right frontal lobes of the subject may be driven as negative electrodes to perform the tDCS procedure. At this time, a current of 2 mA or less may flow through the electrode modules 111 and 112 .
불면증 증상이 높은 경우, tDCS 자극 부위가 확대되거나 전류 세기가 증가할 수 있다. 예를 들어, 분면증이 다소 심한 경우에 도 10b에 도시된 바와 같이 피시술자의 전두엽과 두정엽에 밀차되는 두 쌍의 전극들(111~114)을 4mA 이하의 전류가 흐르는 음전극으로 구동하여 tDCS 시술을 수행할 수 있다. 불면증이 심한 경우에 도 10c에 도시된 바와 같이 피시술자의 뇌자극 영역 전체에 전기 자극을 주기 위하여 세 쌍의 전극들(111~116)을 2mA~4mA의 전류가 흐르는 음전극으로 구동하여 tDCS 시술을 수행할 수 있다. 도 10a 내지 도 10c에서, 제7 전극 모듈(117)은 음전극으로 구동될 수 있다. If insomnia symptoms are high, the tDCS stimulation site may be enlarged or the current intensity may increase. For example, in the case of severe quadrant syndrome, as shown in FIG. 10B, the two pairs of electrodes 111 to 114 closely spaced in the frontal lobe and parietal lobe of the subject are driven by a negative electrode with a current of 4 mA or less to perform the tDCS procedure can be done In the case of severe insomnia, as shown in FIG. 10c, the three pairs of electrodes (111 to 116) are driven with a negative electrode through which a current of 2 mA to 4 mA flows to give electrical stimulation to the entire brain stimulation area of the subject to perform the tDCS procedure can do. 10A to 10C, the seventh electrode module 117 may be driven as a negative electrode.
수면 뇌파 측정 결과를 바탕으로 진단된 수면 상태에 따라 수면 질 개선과 불면증 치료를 위한 tDCS 뇌 자극시에, 도 10d 내지 도 10f에 도시된 바와 같이 전극 모듈들(111~116)이 양전극으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 도 10d에 도시된 바와 같이 제1 전극 모듈(111)이 양전극으로 구동될 수 있다. 불면증 증상이 심할수록 tDCS 자극 부위가 확대되거나 전류 세기가 증가할 수 있다. 도 10e의 경우, 제1 및 제2 전극 모듈들(111, 112)이 양전극으로 구동된다. 도 10f의 경우, 제1, 제2, 제5 및 제6 전극 모듈들(111, 112, 115, 116)이 양전극으로 구동된다. 도 10d 내지 도 10f에서 제7 전극 모듈(117)은 음전극으로 구동될 수 있다. During tDCS brain stimulation for improving sleep quality and treating insomnia according to the sleep state diagnosed based on the sleep EEG measurement result, the electrode modules 111 to 116 are driven with positive electrodes as shown in FIGS. 10D to 10F can For example, as shown in FIG. 10D , the first electrode module 111 may be driven as a positive electrode. As the symptoms of insomnia become more severe, the tDCS stimulation site may be enlarged or the current intensity may be increased. In the case of FIG. 10E , the first and second electrode modules 111 and 112 are driven with positive electrodes. In the case of FIG. 10F , the first, second, fifth, and sixth electrode modules 111, 112, 115, and 116 are driven with positive electrodes. In FIGS. 10D to 10F , the seventh electrode module 117 may be driven as a negative electrode.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 명세서의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 명세서의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.Since the content of the specification described in the problem to be solved, the problem solution, and the effect above does not specify the essential features of the claim, the scope of the claim is not limited by the matters described in the content of the specification.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
11: 비도전성 실리콘 홀더
13: 도전성 실리콘 패드
15: 비도전성 실리콘 필러
17: 금속 핀
20: 패치
100: 비침습적 자극 장치
111~117: 전극 모듈
120: 전원부
130: 센서 모듈
140: 제어부
150: 통신 모듈
210: 헬멧 본체
220: 회로 내장부
230: 밀착 밴드
240: 다이얼
300: 사용자 단말기11: non-conductive silicon holder 13: conductive silicon pad
15: non-conductive silicon filler 17: metal pin
20: patch 100: non-invasive stimulation device
111 to 117: electrode module 120: power supply
130: sensor module 140: control unit
150: communication module 210: helmet body
220: circuit internal part 230: close band
240: dial 300: user terminal
Claims (10)
사용자 단말기와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및
상기 전극들로부터 측정된 수면 뇌파, 별도의 센서 모듈을 통해 측정된 수면 뇌파, 상기 통신 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 수면 뇌파를 바탕으로 불면증을 판단하고, 상기 불면증 판단시에 상기 전극 들 중 적어도 하나를 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation) 전극으로 구동하는 제어부를 포함하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. a helmet in which a plurality of electrodes including a patch closely adhered to the head of a subject are disposed;
a communication module that communicates with a user terminal; and
Insomnia is determined based on the sleep EEG measured from the electrodes, the sleep EEG measured through a separate sensor module, and the sleep EEG from the user terminal received through the communication module, and when the insomnia is determined, the electrodes Insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device including a control unit for driving at least one of the tDCS (transcranial direct current stimulation) electrode.
상기 사용자 단말기는,
수면 뇌파 데이터를 발생하는 웨어러블 기기; 및
상기 비침습적 자극 장치 및 상기 웨어러블 기기와 연동하는 어플리케이션을 실행하는 스마트폰을 포함하고,
상기 제어부는,
상기 스마트폰을 통해 입력된 사용자 명령에 응답하여 상기 전극들을 구동하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 1,
The user terminal,
A wearable device generating sleep brain wave data; and
Including a smartphone that executes an application that interworks with the non-invasive stimulation device and the wearable device,
The control unit,
Insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device for driving the electrodes in response to a user command input through the smartphone.
상기 제어부는,
상기 수면 뇌파에서 미리 설정된 특이 패턴이 검출될 때, 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 음전극으로 구동하고,
상기 특이 패턴은 K-complex 패턴과 sleep spindle 패턴 중 하나 이상을 포함하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 1,
The control unit,
driving at least one of the electrode modules as a negative electrode when a preset specific pattern is detected in the sleep brain wave;
The specific pattern is an insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device comprising at least one of a K-complex pattern and a sleep spindle pattern.
상기 제어부는,
상기 수면 뇌파에서 베타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 1,
The control unit,
Insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device for driving an electrode facing a relatively large portion of the sleep brain wave as a negative electrode.
상기 제어부는,
상기 수면 뇌파가 렘 수면 상태의 진폭과 주파수로 변할 때 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 양전극으로 구동하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 3 or 4,
The control unit,
Insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device for driving at least one of the electrode modules as a positive electrode when the sleep brain wave changes to the amplitude and frequency of the REM sleep state.
상기 제어부는,
상기 수면 뇌파의 분석 결과 측정된 수면 효율을 바탕으로 상기 전극들에 인가되는 전류 세기 또는 구동되는 전극들의 개수를 가변하여 불면증 치료 강도를 조절하고,
상기 수면 효율이 낮을수록 상기 전류 세기를 높이거나 상기 구동되는 전극들의 개수를 증가시켜 상기 불명증 치료 강도를 높이는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 1,
The control unit,
Based on the sleep efficiency measured as a result of the analysis of the sleep brain waves, the insomnia treatment intensity is adjusted by varying the current strength applied to the electrodes or the number of driven electrodes,
Insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device that increases the strength of the insomnia treatment by increasing the current intensity or increasing the number of the driven electrodes as the sleep efficiency decreases.
상기 제어부는,
상기 수면 뇌파에서 델타파가 미리 설정된 델타파 기준값 이하로 적을 때, 상기 델타파가 상대적으로 적은 부위에 대향하는 전극을 양전극으로 구동하고,
상기 델타파가 상기 델타파 기준값 보다 클 때, 상기 델타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 1,
The control unit,
When the delta wave in the sleep brain wave is less than a preset delta wave reference value, driving an electrode facing an area where the delta wave is relatively small as a positive electrode;
When the delta wave is greater than the delta wave reference value, insomnia treatment device using a non-invasive stimulator for driving the electrode opposite to the region where the delta wave is relatively large as a negative electrode.
상기 제어부는,
상기 수면 뇌파를 바탕으로 판단된 상기 불면증이 심할수록 선택된 전극에 인가되는 전류의 전류 세기를 높이거나 구동되는 전극들의 개수를 증가시키는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 장치. According to claim 6 or 7,
The control unit,
Insomnia treatment device using a non-invasive stimulation device that increases the current intensity of the current applied to the selected electrode or increases the number of driven electrodes as the insomnia determined based on the sleep EEG is severe.
상기 전극들로부터 측정된 수면 뇌파, 별도의 센서 모듈을 통해 측정된 수면 뇌파, 상기 통신 모듈을 통해 수신된 상기 사용자 단말기로부터의 수면 뇌파를 바탕으로 불면증을 판단하는 단계; 및
상기 불면증 판단시에 상기 전극 들 중 적어도 하나를 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation) 전극으로 구동하는 단계를 포함하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 방법.In the insomnia treatment method using a non-invasive stimulation device including a helmet having a plurality of electrodes including a patch that is in close contact with the head of a person to be treated, and a communication module that communicates with a user terminal,
determining insomnia based on the sleep EEG measured from the electrodes, the sleep EEG measured through a separate sensor module, and the sleep EEG from the user terminal received through the communication module; and
Insomnia treatment method using a non-invasive stimulation device comprising the step of driving at least one of the electrodes with a transcranial direct current stimulation (tDCS) electrode when the insomnia is determined.
상기 수면 뇌파에서 K-complex 패턴과 sleep spindle 패턴 중 하나 이상의 특이 패턴이 검출될 때, 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 음전극으로 구동하는 단계;
상기 수면 뇌파에서 베타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동하는 단계;
상기 수면 뇌파가 렘 수면 상태의 진폭과 주파수로 변할 때 상기 전극 모듈들 중 적어도 하나를 양전극으로 구동하는 단계;
상기 수면 뇌파에서 델타파가 미리 설정된 델타파 기준값 이하로 적을 때, 상기 델타파가 상대적으로 적은 부위에 대향하는 전극을 양전극으로 구동하는 단계;
상기 델타파가 상기 델타파 기준값 보다 클 때, 상기 델타파가 상대적으로 큰 부위에 대향하는 전극을 음전극으로 구동하는 단계; 및
상기 수면 뇌파를 바탕으로 판단된 상기 불면증이 심할수록 선택된 전극에 인가되는 전류의 전류 세기를 높이거나 구동되는 전극들의 개수를 증가시키는 단계를 더 포함하는 비침습적 자극 장치를 이용한 불면증 치료 방법. According to claim 9,
driving at least one of the electrode modules as a negative electrode when at least one specific pattern of a K-complex pattern and a sleep spindle pattern is detected in the sleep brain wave;
driving an electrode facing an area where beta waves are relatively large in the sleep brain waves as a negative electrode;
driving at least one of the electrode modules as a positive electrode when the sleep brain wave changes to the amplitude and frequency of a REM sleep state;
driving an electrode facing an area where the delta wave is relatively small as a positive electrode when the delta wave in the sleep brain wave is less than a preset delta wave reference value;
driving an electrode facing an area where the delta wave is relatively large as a negative electrode when the delta wave is greater than the delta wave reference value; and
Insomnia treatment using a non-invasive stimulation device further comprising the step of increasing the current intensity of the current applied to the selected electrode or increasing the number of driven electrodes as the insomnia determined based on the sleep EEG is severe.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220025723A KR20230128639A (en) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | Insomnia treatment device and method using non-invasive stimulation device |
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| KR1020220025723A KR20230128639A (en) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | Insomnia treatment device and method using non-invasive stimulation device |
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|---|---|
| KR20230128639A true KR20230128639A (en) | 2023-09-05 |
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| KR1020220025723A KR20230128639A (en) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | Insomnia treatment device and method using non-invasive stimulation device |
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| KR (1) | KR20230128639A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140080299A (en) | 2012-12-20 | 2014-06-30 | (주)와이브레인 | Headwear type apparatus and transcranial electric stimulation system using the same |
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2022
- 2022-02-28 KR KR1020220025723A patent/KR20230128639A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140080299A (en) | 2012-12-20 | 2014-06-30 | (주)와이브레인 | Headwear type apparatus and transcranial electric stimulation system using the same |
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |