JP7186347B2

JP7186347B2 - 平面コイル構造付き磁気刺激装置

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Publication number: JP7186347B2
Application number: JP2021006101A
Authority: JP
Inventors: ポー－ペイ，リー
Original assignee: Hsuan Hua Chiu
Current assignee: Hsuan Hua Chiu
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2041-01-19
Also published as: JP2021112568A; TWI722779B; TW202128248A

Description

本発明は、磁気刺激装置に関し、特に、衣類に装着されるか、もしくはモバイル機器に内蔵されるフラット化の平面コイル構造を有し、人体に磁気刺激を与え体質を改善する為の磁気刺激装置に関する。

近年、電磁界技術の発展に伴い、多種多様な生物磁場の研究が盛んになり、植物種子の成長促進や、生物体の健康研究などを含み、生物磁場の研究はすでに様々な分野に応用されている。一部の研究によると、弱磁場は細胞の分裂と成長を促進する作用を持っている（Ｍ．Ｅ．Ｍａｆｆｅｉ，Ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｓｏｎｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎｐｌａｎｔｓｃｉｅｎｃｅ．５（２０１４）４４５）。マウスを用いた研究によると、磁場の変化による代謝率のばらつきが生まれる（Ａ．Ｌｅｒｃｈｌ，ｅｔａｌ．，Ｍａｒｋｅｄｒａｐｉｄａｌｔｅｒａｔｉｏｎｓｉｎｎｏｃｔｕｒｎａｌｐｉｎｅａｌｓｅｒｏｔｏｎｉｎｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｉｎｍｉｃｅａｎｄｒａｔｓｅｘｐｏｓｅｄｔｏｗｅａｋｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．１６９（１）（１９９０）１０２－１０８）。人体についての研究によると、低周波定磁場によるヒト白血球細胞に対する促進作用がある（Ｊ．Ｓａｂｏ，ｅｔａｌ．，ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔａｔｉｃｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｎｈｕｍａｎｌｅｕｋｅｍｉｃｃｅｌｌｌｉｎｅＨＬ－６０，Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．５６（１－２）（２００２）２２７－２３１）。そのため、磁場の応用について科学界でも重要な研究方向の一つとなっている。磁気刺激（ＭａｇｎｅｔｉｃＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）は次第に重視されるようになっている。

磁気刺激に関する医学的基礎研究の面では、以下のような成果が上がっている。関連研究によると、内関ツボ磁性皮内針の使用による心拍数異常患者の改善率が７４％と高い（尚栄ら、磁性皮内針内関ツボによる上室性不整脈の予防治療３８例、漢方医研究１４（４）（２００１）６２－６３）。低パルス磁場による脳外傷患者のうつ病に対する緩和作用が認められた（Ｌ．Ｂａｋｅｒ－Ｐｒｉｃｅ，Ｍ．Ａ．Ｐｅｒｓｉｎｇｅｒ，Ｗｅａｋ，ｂｕｔｃｏｍｐｌｅｘｐｕｌｓｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｍａｙｒｅｄｕｃｅｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｒａｕｍａｔｉｃｂｒａｉｎｉｎｊｕｒｙ，Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌａｎｄｍｏｔｏｒｓｋｉｌｌｓ．８３（２）（１９９６）４９１－４９８）。大腸菌細胞は地磁気の２５倍の磁界の環境下で細胞イオンチャンネルの感度が高まる（Ｊ．Ｄｏｂｓｏｎ，ｅｔａｌ．，ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒｗｅａｋｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｓｏｎｍｅｃｈａｎｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｓｕｂｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｓｔａｔｅｓｉｎＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ，ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＭｅｄｉｃｉｎｅ．２１（１）（２００２）８９－９５）。漢方医の研究においては、磁性漢方薬を外用として１２週間（皮膚に）貼り付けた後、免疫細胞の数を明らかに改善することができることがわかった（方鳳、沈茜。磁性漢方薬の外用による感受性小児の細胞免疫機能への影響。中国鍼灸１７（１）（１９９７）１５－１６）。ツボ磁場の研究においては、男性の内関、足三里、関元ツボに磁石を置くことによる精子量の増加、活性の増進が認められた（周伝雲、張瑞雪、ツボ磁気治療の作用機序研究。『安徽中医学院学報』２１（３）（２００２）８－１０）。したがって、低エネルギー磁界の活用による生理機能の調節への良好な効果があると分かる。

磁気刺激に関する研究成果の輩出につれ、台湾発明特許第Ｉ５２８９８４号、実用新案権第Ｍ５６２１３３号、発明出願第２０１９２２３１３号など、多くの技術が商品化されているが、これらの技術には下記のような共通の特徴がある。体積が大きく高価なため、自宅や外出時の携帯と使用に不便である。また、既存技術は殆ど反復経頭蓋磁気刺激療法（ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＴｒａｎｓｃｒａｎｉａｌＭａｇｎｅｔｉｃＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｒＴＭＳ）のみに関わっており、汎用性が悪い。主因としては、磁界強度の制御する為、磁気刺激発生装置の体積小型化が無理である。磁気刺激発生装置の体積小型化の一例としては、中国特許公報第ＣＮ１０５２４２２２４号に開示した『複合絶縁碍子の測定に用いる密着型２重平面高周波コイルの類似コイル構造』がある。しかし、上記特許の適用対象は高周波コイルであり、高周波放射である為、磁気刺激技術にとって必要不可欠な存在である低周波電流磁界には適用できない。

したがって、磁気刺激研究の成果を生活に実用化し、人々の健康を改善するためには、操作に手間がかからない超小型化の磁気刺激装置が必要であり、この磁気刺激装置のコイルは、平面化、モジュール化され、さらに服飾に装着されたり、モバイルデバイスに内蔵されたりして生活の一部になることが好ましい。

本段落では本発明のいくつかの特徴を抜粋して記載している。その他特徴は後続の段落に開示される。その目的は特許請求範囲の精神と範囲における様々な開示内容をカバーすることである。

上記ニーズを満たすために、本発明で開示する磁気刺激装置は、電力を供給する電力供給モジュールと、電力供給モジュールに電気的に接続する電流制御モジュールと、少なくとも一平面コイルモジュールとを備える平面コイル構造付き磁気刺激装置であり、前記電流制御モジュールは電流波形信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器に電気的に接続し、前記電流波形信号により前記電力供給モジュールからの電流の波形を調整出力電流になるように調整する電流スイッチとを備え、前記平面コイルモジュールは第１絶縁基板と、前記第１絶縁基板に形成される平面コイルとを備え、前記平面コイルの両端に前記電流スイッチと回路を形成し、前記調整出力電流を受けて相応の変化強度磁界を発生させ、前記平面コイルモジュールの数が１つの場合は、平面コイルと前記電流スイッチとが直接電気的に接続し、前記平面コイルモジュールの数が２つ以上の場合は、隣接し合う２つの平面コイルモジュールの平面コイルの端点が直列に接続し、首尾２つの平面コイルモジュールの平面コイルの未直列接続が、前記電流スイッチに直接電気的に接続される。

本発明で開示するもう一つの磁気刺激装置は、電力を供給する電力供給モジュールと、電力供給モジュールに電気的に接続する電流制御モジュールと、少なくとも一平面コイルモジュールとを備える平面コイル構造付き磁気刺激装置であり、前記電流制御モジュールは電流波形信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器に電気的に接続し、前記電流波形信号により前記電力供給モジュールからの電流の波形を調整出力電流になるように調整する電流スイッチとを備え、前記平面コイルモジュールは少なくとも一つの第１絶縁基板と、互いに平行に配置され、２つの隣接同士が電気的に接続し、同一の第１絶縁基板の両側に形成される複数の平面コイルとを備え、前記平面コイルモジュールの数が１つの場合、最外周の２つの平面コイルの端点は、前記電流スイッチに直接電気的に接続して回路を形成し、前記平面コイルモジュールの数が２つ以上の場合、隣接し合う２つの平面コイルモジュールの最外周の平面コイルの端点が直列に接続され、首尾二つの平面コイルモジュールの最外周の平面コイルの未直列接続が前記電流スイッチに直接電気的に接続し、平面コイルは、前記調整出力電流を受け、相応の変化強度磁界を発生させ、同一平面コイルモジュール中の複数の平面コイルの間で同一回転方向に電流が流れ、各平面コイルは、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所が実質的に揃うようになる。

本発明の一実施形態によれば、前記平面コイルモジュール３００はさらに、電流により発生する磁界の強度が最も強い箇所に位置し、前記平面コイルモジュール全体の透磁率を増強する鉄心を備える。

本発明の一実施形態によれば、前記電流制御モジュールはさらに、前記電力供給モジュールと前記電流スイッチとの間に電気的に接続され、前記電力供給モジュールからの電流を制限する電流制限器を備える。

本発明の一実施形態によれば、隣接し合う２つの平面コイルは、前記第１絶縁基板に形成されたメッキ付き貫通穴を介して電気的に接続される。

本発明の一実施形態によれば、前記電源モジュールは、少なくとも１つの一次電池、少なくとも１つの二次電池又は電源供給器を備える。

本発明の一実施形態によれば、前記信号発生器は、波形発生器、パルス発生器あるいは周波数発生器である。

本発明の一実施形態によれば、前記電流波形信号の波形は、正弦波、半正弦波、パルス波又は固定波形である。

本発明の一実施形態によれば、請求前記平面コイルは、金属箔エッチング、巻線あるいは導電性接着剤を印刷して形成される。

本発明の一実施形態によれば、前記第１絶縁基板の材質が、ベークライト板、コットン紙、エポキシ樹脂、ガラスクロス、ガラス繊維、フェノール樹脂、ガラス、ポリイミドあるいはポリエステルである。

平面コイル構造付き磁気刺激装置はさらに、前記平面コイルモジュール及び前記電流スイッチを電気的に接続して回路を形成する複数の電気的接続モジュールを備え、それぞれの電気的接続モジュールが、第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板に形成する少なくとも１つのリード線と、前記少なくとも１つのリード線及び前記第２絶縁基板に覆い、前記少なくとも１つのリード線を外部の水分から保護する防水保護層を備える。

本発明の一実施形態によれば、前記第２絶縁性基板の材料は、ポリイミド又はポリエステルである。

本発明の一実施形態によれば、防水保護層の材料がポリイミドフィルム又はテレフタル酸ポリエチレンフィルムである。

本発明に基づく前記平面コイルは、特定のパターンを囲むように形成される。前記平面コイルモジュールが前記調整出力電流によって発生する電気刺激磁界は、０～１０００ガウスの間にある。

本発明で開示するコイル構造は、平たくて薄い平面設計で、かつモジュール化可能である。従来の磁気刺激装置に比べ、本発明で開示するものは全体的な構造が軽薄短小で、携帯に便利である上、服飾に装着するか、もしくはモバイルデバイスに内蔵することができ、上記のニーズを満たす。

本発明の一実施形態で提供する平面コイル構造付き磁気刺激装置のシステムアウトライン図を示す。平面コイルモジュールの断面模式図を示す。平面コイルの内部に発生する磁気刺激領域を示す。固定波形の電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す。正弦波電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す。パルス波電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す。パルス波変調で高周波電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す。電気的接続モジュールの断面図を示す。本発明に基づくもう一つの実施形態で提供する平面コイル構造付き磁気刺激装置のシステムアウトライン図を示す。本発明に基づくもう一つの平面コイルモジュールの断面図を示す。図１０に示す矢印方向から見た第１平面コイルと第２平面コイルの模式図を示す。図１の平面コイル構造付き磁気刺激装置のアーキテクチャにおける異なる平面コイルモジュールの構造断面図を示す。図１２の実施形態の平面コイル模式図を示す。それぞれ異なる３種類の形状の平面コイルの電気的接続を示す。

以下、本発明の実施形態を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態で提供する平面コイル構造付き磁気刺激装置のシステムアウトライン図である。前記平面コイル構造付き磁気刺激装置は、電力供給モジュール１００、電流制御モジュール２００、２つの平面コイルモジュール３００、および３つの電気的接続モジュール４００を備える。以下、各モジュールの構成、機能、および相互間の動作について詳細に説明する。

電力供給モジュール１００は、電力を供給する主要な構成コンポーネントである。本発明の主旨によれば、電力供給モジュール１００により供給される電力は直流であっても交流であってもよい。態様としては、電力供給モジュール１００は、少なくとも１つの一次電池（例えば、アルカリ電池、水銀電池）または少なくとも１つの二次電池（例えば、リチウム電池）を備える電池ケースであってもよく、２つ以上の電池は並列または直列に電力を供給することができる。また、電力供給モジュール１００は、商用電源を変圧器で直流電力に変換するか、ひいては降圧された交流電力を直接供給する電源供給器であってもよい。

電流制御モジュール２００は、電力供給モジュール１００と電気的に接続し、信号発生器２１０と、電流スイッチ２２０と、電流制限器２３０を備える。信号発生器２１０の機能は、電流波形信号を発生することである。電流波形信号の波形は、正弦波、半正弦波、パルス波などの周期的な波形であってもよく、一定期間内に波形が実質的に変化しない固定波形であってもよい。ある実施形態では、前述の基本波形に周波数がより高い（例えば１ＭＨｚ）周期波または非周期波を印加してもよい。本発明に基づく信号発生器２１０は、波形発生器、パルス発生器あるいは周波数発生器であってもよい。本実施形態において、電流制御モジュール２００は波形発生器である。態様としては、電流制御モジュール２００は、シングルチップマイクロコンピュータであってもよく、デフォルトプログラムまたは外部からのプログラマブル・パルスまたは波形によって設定し、プログラマブル波形発生器は、電流スイッチ２２０を制御して所望の電流波形を発生させることができる。

上述したように、電流スイッチ２２０は、信号発生器２１０に電気的に接続され、その電流波形信号により電力供給モジュール１００からの電流波形を調整出力電流になるように調整する。つまり、調整出力電流自体には経時変化の波形（正弦波、半正弦波、パルス波など）や、一定時間内での一定電流がある。

電流制限器２３０は、電力供給モジュール１００と電流スイッチ２２０との間に電気的に接続され、前記電力供給モジュール１００からの電流を限流する。電流制限器２３０は保護回路であり、一定量の電流を電流制御モジュール２００に流すことを許容し、ユーザー安全を確保することを目的としている。また、他の実施形態では、電力供給モジュール１００の電流量が小さいため、電流制限器２３０を設けずに、電力供給モジュール１００に電流スイッチ２２０を電気的に直接接続してもよい。

平面コイルモジュール３００の断面模式図である図２に示すように、平面コイルモジュール３００は、第１絶縁基板３１０と、平面コイル３２０と、第１絶縁基板３１０の一部及び平面コイル３２０に覆われる防水保護層３３０とを備える。平面コイル３２０は、第１絶縁基板３１０上に形成され、防水保護層３３０によって発錆しないように保護される。本発明の精神によれば、平面コイルモジュール３００は、プリント基板の形態（フレキシブル式でもインフレキシブル式でもよい）であってもよい。したがって、平面コイル３２０は、金属箔エッチングまたは導電性接着剤を印刷して形成されたものであってもよい。第１絶縁基板の材質はベークライト板、コットン紙、エポキシ樹脂、ガラスクロス、ガラス繊維、フェノール樹脂、ガラス、ポリイミドあるいはポリエステルであってもよいが、これらに限定されない。また、平面コイルモジュール３００はプリント基板の形態ではなく、巻線の形で形成され、第１絶縁基板３１０に固定されていてもよい。この場合、第１絶縁基板３１０の材質は前述の諸項に限らず、非金属でかつ電気絶縁の材料を広く含んでもよい。

平面コイル３２０の両端は電流スイッチ２２０と回路を形成し、調整出力電流を受けて相応の変化強度磁界を発生させる（誘起磁場を発生させる）。平面コイル３２０の内部に発生する磁気刺激領域３６０を示す図３に示すように、当該領域が対向する人体の領域が磁気刺激を受ける領域である。コイル巻回形状によって、磁気刺激領域３６０には電流によって発生させる磁界強度の最も強い箇所３５０（図１）が生じる。当該箇所の磁界強度はソレノイド磁界式Ｂ＝μ_０・Ｎ・Ｉ式により計算することができる。ここで、μ_０：空気透磁率（４π×１０^－７Ｔ・ｍ・Ａ^－１）；Ｎ：コイル数；Ｉ：電流強度。同じ電流強度で、平面コイル３２０のコイル数を増やすことで、磁界強度を向上させることができる。電流によって発生させる磁界強度が最も強い箇所３５０以外では、磁気刺激領域３６０以内の領域の磁界強度は、上式により計算した値より小さい。磁気刺激領域３６０内のすべての位置においては、調整出力電流自体の波形によって、各箇所の磁界強度のばらつきが生じる。固定波形の電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す図４に示すように、本磁界から放出する磁界の強度が最大で約１００ガウス前後である。従来文献によると、低エネルギーの固定磁界（０～１０００ガウス）は生体の治療に対する効果的な刺激作用がある。したがって、本発明のあらゆる実施形態において、前記調整出力電流によって平面コイルモジュールから発生する電気的刺激磁界が一般的に０～１０００ガウスの間にある。正弦波電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す図５に示すように、本磁場では、磁場強度が正弦波で変化し、＋１００ガウス～－１００ガウスの間で経時変化し、一定周期が０．０１秒で、低周波１００Ｈｚの一定周波数の正弦波磁場を放出する。正弦波電流を半正弦波電流に変えると、その変化のあり方はそれに応じて０～－１００ガウス、あるいは０～＋１００ガウスの間で変化するようになる。パルス波電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す図６に示すように、本磁界の放出では、強度が最大で約１００ガウス前後で、固定信号周期がＴ＝０．０１秒で、低周波（１００Ｈｚ）のパルス磁界を放出する。ここで、放出する度に有効なデューティ比（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）は５０％であり、デューティ比の実現は、アプリケーションのニーズに応じ信号発生器２１０によって調整することができる（図１参照）。パルス波変調で高周波電流によって発生する磁界強度の経時変化を示す図７に示すように、本磁界では、固定磁界強度±９５ガウス、固定信号周期Ｔ０．０１秒、低周波（１００Ｈｚ）信号周期の高周波電磁波磁界を放出し、放出する度のデューティ比は５０％である。本実施形態のＲＦ周波数は１ＭＨｚ（変調高周波）であり、それぞれの有効な放出周期（黒い縞で示される）の間に変調波形に従って±９５ガウスの間で急速に発振する。

本発明で開示する平面コイルモジュール３００の数は少なくとも１つである。平面コイルモジュール３００の数が１つの場合は、平面コイル３２０と電流スイッチ２２０とは直接電気的に接続する。平面コイルモジュール３００の数が２つ以上の場合は（図１）、隣接し合う２つの平面コイルモジュール３００の最外周の平面コイル３２０の端点が直列に接続され、首尾二つの平面コイルモジュール３００の平面コイル３２０の未直列接続の端点が電流スイッチ２２０に直接電気的に接続し、回路を形成する。

また、平面コイルモジュール３００は、平面コイルモジュール３００全体の透磁率を高めて磁界強度を高める為、電流により発生する磁界の強度が最も強い箇所３５０に位置する鉄芯３７０を備えてもよい。鉄心３７０は、実況に応じいずれかの平面コイルモジュール３００に取り付けることができる。

本発明で開示する電気的接続モジュール４００の数は限定されず、平面コイルモジュール３００の数に応じて増減する。電気的接続モジュール４００は、平面コイルモジュール３００と電流スイッチ２２０とを電気的に接続する回路を形成する。具体的には、電気的接続モジュール４００の最も基本的な形態は１本の電線であり、より好ましい方法はフレキシブルプリント基板のような方法を採用することである。そのため、図８（電気的接続モジュール４００の断面図）を参照してください。本実施形態では、各電気的接続モジュール４００は、第２絶縁基板４１０と、少なくとも１本のリード線４２０と、防水保護層４３０を備える。リード線４２０は、第２絶縁基板４１０に形成され、平面コイル３２０と同様に、金属箔エッチングや導電性接着剤を印刷して第２絶縁基板４１０上に形成されていてもよい。第２絶縁基板４１０の材料は、ポリイミドやポリエステルであってもよいが、これらに限定されない。防水保護層４３０（図１中の破線部）は、リード線４２０及び第２絶縁基板４１０を覆い、外部からの水分浸入により侵害されないように、当該少なくとも１本のリード線４２０を保護する。この防水保護層４３０の材料は、ポリイミドフィルムまたはテレフタル酸ポリエチレンフィルムであってもよい。形態的には、全ての平面コイルモジュール３００と電気的接続モジュール４００とを同一の第２絶縁基板４１０上に形成し、銅箔を使用して互いに接続し合う回路を形成すればよく、この場合、電気的接続モジュール４００の数は一つと見なされてもよい。しかし、実用性を考慮すると、平面コイルモジュール３００は、健康改善や治療効果を収める為、ツボなどの特定位置に位置する必要があり、そのため、平面コイルモジュール３００間、平面コイルモジュール３００と電流制御モジュール２００間、ひいては電流制御モジュール２００と電力供給モジュール１００間の電気的接続はいずれも、電気的接続モジュール４００を使用してそれぞれ接続するようにする。

前述の実施形態では、平面コイルモジュールが持つ平面コイルの数は１つだけであるが、本発明の精神に基づき、平面コイルモジュールが持つ平面コイルの数は２つ以上で、互いに平行に積層して形成されていてもよい。その利点は、限られた平面コイルモジュールの面積において、平面コイルモジュールから発生する磁界の強度を増強するために、より多くの巻回数の平面コイルを立体的に形成することである。以下、もう一種の平面コイル構造付き磁気刺激装置の実施形態について図面9を参照しながら説明する。

図９に示す平面コイル構造付き磁気刺激装置は、前述の実施形態のアーキテクチャと類似している。相違点は、本実施形態で採用される平面コイルモジュール３００が２つの平面コイルを有し、平面コイルモジュール３００の数が１つだけ（したがって電気的接続モジュール４００の数は２つになる）である。給電モジュール１００、電流制御モジュール２００及び電気的接続モジュール４００の形態及び機能は、上述通りであるので繰り返さない。ただし、平面コイルモジュール３００の数は本実施形態の１つに限定されるものではなく、少なくとも１つである。本実施形態の平面コイルモジュール３００の断面図である図１０に示すように、平面コイルモジュール３００は、第１絶縁基板３１１と、第１平面コイル３２１と、第２平面コイル３２２と、第１防水保護層３３１と、第２防水保護層３３２を備える。第１平面コイル３２１と第２平面コイル３２２は、互いに平行に設けられ電気的に接続し、第１絶縁基板３１１の両側に隣接して形成される。電気的接続の方法は、第１絶縁基板３１１に形成されるメッキ付き貫通穴３１１１のめっき材３４０を介して電気的に接続する。

本実施形態では、平面コイルモジュールの数は１つである。第１平面コイル３２１と第２平面コイル３２２の端点は電流スイッチ２２０に直接電気的に接続されて回路を形成する。第１平面コイル３２１と第２平面コイル３２２は、いずれも前記調整出力電流を受け、相応の変化強度磁界を発生させる機能を有する。なお、本発明の技術的特徴の１つは、同一平面コイルモジュール中の複数の平面コイルの間で同一回転方向に電流が流れ、各平面コイルは、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所が実質的に揃うようになる。当該技術的特徴をよく理解するために、図１０に示す矢印方向から見た第１平面コイル３２１と第２平面コイル３２２の模式図である図１１に示すように、電流は、第１平面コイル３２１左側の端点から矢印に示す方向に沿って流入し、時計回りに第１平面コイル３２１の内端点３２１１から流出する。前記内端点３２１１は第２平面コイル３２２の内端点３２２１と電気的に接続されているため、電流はさらに内端点３２２１に流れ、時計回りに第２平面コイル３２２右側の端点から矢印に示す方向に沿って流出する。各平面コイルは、前記調整出力電流を受け、相応の変化強度磁界を発生させる。上下２つの平面コイル間の電流方向が一致しているため、磁界強度は両者の付加である。また、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所３５０が実質的に揃う（上下方向）ため、磁力線同士間に干渉が存在しないので磁界強度全体の減衰がない。電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所３５０には、平面コイルモジュール３００全体の透磁率を高めるための鉄芯を設けることが好ましい。

前述の実施形態では、平面コイルモジュールが持つ平面コイルの数は１つまたは２つであるが、実際の応用では、より多くの平面コイルがあってもよい。このような例を以下の実施形態により説明する。

図１の平面コイル構造付き磁気刺激装置のアーキテクチャにおける異なる平面コイルモジュールの構造断面図である図１２と本実施例の平面コイルモジュール３００の断面図である図１３に示すように、平面コイルモジュール３００は、第１平面コイル３２３、第２平面コイル３２４、第３平面コイル３２５、第４平面コイル３２６、上層第１絶縁基板３１２、中層第１絶縁基板３１３、下層第１絶縁基板３１４、第１防水保護層３３３及び第２防水保護層３３４を備える。平面コイル同士は互いに平行に配置され、２つの隣接同士が電気的に接続し、同一の第１絶縁基板の両側に形成される。例えば、第１平面コイル３２３と第２平面コイル３２４は電気的接続し（上層第１絶縁基板３１２に形成されるめっき材３４０付き貫通孔３１２１を介して電気的接続する）、上層第１絶縁基板３１２の両側に形成される。第２平面コイル３２４と第３平面コイル３２５は電気的に接続し（中層第１絶縁基板３１３に形成されるめっき材３４０付き貫通孔３１３１を介して電気的接続する）、中層第１絶縁基板３１３の両側に形成される。第３平面コイル３２５と第４平面コイル３２６は電気的に接続し（下層第１絶縁基板３１４に形成されるめっき材３４０付き貫通孔３１４１を介して電気的接続する）、下層第１絶縁基板３１４の両側に形成される。前述したように、本発明の技術的特徴の１つは、同一平面コイルモジュール３００中の複数の平面コイルの間で同一回転方向に電流が流れ、各平面コイルは、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所３５０が実質的に揃うようになる。当該技術的特徴をよく理解するために、図１２に示す矢印方向から見た第１平面コイル３２３、第２平面コイル３２４、第３平面コイル３２５、第４平面コイル３２６の模式図である図１３に示すように、電流は、第１平面コイル３２３左側の端点から矢印に示す方向に沿って流入し、時計回りに第１平面コイル３２３の内端点３２３１から流出する。前記内端点３２３１は第２平面コイル３２４の内端点３２４１と電気的に接続されているため、電流はさらに内端点３２４１に流れ、時計回りに第２平面コイル３２４の外端点３２４２から流出する。その続きで、外端点３２４２は、第３平面コイル３２５の外端点３２５２と電気的に接続されている為、電流は引き続き時計回りに第３平面コイル３２５の内端点３２５１に流れる。最後に、内端点３２５１は第４平面コイル３２６の内端点３２６１と電気的に接続されているため、電流はさらに内端点３２６１に流れ、時計回りに第４平面コイル３２６の端点から上側の矢印に示す方向に沿って流出する。各平面コイルは、当該調整出力電流を受け、相応の変化強度磁界を発生させ、４つの平面コイル間の電流方向が一致する為、磁界強度が４者の付加となる。また、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所３５０が実質的に揃う（上下方向）ため、磁力線同士間に干渉が存在しないので磁界強度全体の減衰がない。全体としては、立体構造による磁場強度の向上に繋がる。

他の実施形態では、平面コイルモジュール３００の数が２つ以上の場合、隣接し合う２つの平面コイルモジュール３００の最外周の平面コイル（第１平面コイル３２３と第４平面コイル３２６）の端点が直列に接続され、首尾二つの平面コイルモジュール３００の最外周の平面コイルの未直列接続が電流スイッチ２２０に直接電気的に接続する。

本発明では、平面コイルの形状は方形に限らず、特定のパターンを周回して形成されてもよい。図１４に示すように、平面コイルモジュール３００は、それぞれ３種類の異なる形状を持つ平面コイルが電気的接続されてもよい。本実施形態では、３つの平面コイルの外形はそれぞれ円形、星形及びハート形である。注目すべきは、各平面コイルは、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所３５０が実質的に揃うようになるものとする。

本発明は人体を磁気刺激の標的としているが、応用上、あらゆる生体（動物や植物）にも拡張して幅広い医療や生物関係の研究を行うこともできる。

本発明は、前述のとおり実施形態により説明したが、本発明を限定するものではない。通常の知識を持ついかなる当業者は、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく種々の変更、潤色が可能であるが、いずれも本発明の保護範囲に属し、本発明の保護範囲が各請求項によって規定されるべきであることを理解するものとする。

１００電力供給モジュール
２００電流制御モジュール
２１０信号発生器
２２０電流スイッチ
２３０電流制限器
３００平面コイルモジュール
３１０第１絶縁基板
３１１第１絶縁基板
３１１１貫通孔
３１２上層第１絶縁基板
３１２１貫通孔
３１３中層第１絶縁基板
３１３１貫通孔
３１４下層第１絶縁基板
３１４１貫通孔
３２０平面コイル
３２２１内端点
３２１第１平面コイル
３２１１内端点
３２２第２平面コイル
３２２１内端点
３２３第１平面コイル
３２３１内端点
３２４第２平面コイル
３２４１内端点
３２４２外端点
３２５第３平面コイル
３２５１内端点
３２５２外端点
３２６第４平面コイル
３２６１内端点
３３０防水保護層
３３１第１防水保護層
３３２第２防水保護層
３３３第１防水保護層
３３４第２防水保護層
３４０メッキ材
３５０電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所
３６０磁気刺激領域
３７０鉄芯
４００電気的接続モジュール
４１０第２絶縁基板
４２０リード線
４３０防水保護層

Claims

電力を供給する電力供給モジュールと、
電力供給モジュールに電気的に接続する電流制御モジュールと、
少なくとも一平面コイルモジュールと、
を備える平面コイル構造付き磁気刺激装置であり、
前記電流制御モジュールは、
電流波形信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器に電気的に接続し、前記電流波形信号により前記電力供給モジュールからの電流の波形を調整出力電流になるように調整する電流スイッチと、を備え、
前記平面コイルモジュールは、
１つが他の上に配されて平行に重なる複数の絶縁基板と、
平行に整列する複数の平面コイルであって、各平面コイルは一の前記絶縁基板の表面の片側に取り付けられ、平行に整列する前記平面コイルの２つの隣接同士が電気的に接続される複数の平面コイルと、を備え、
前記平面コイルは、平行に重なる前記絶縁基板の最も外側、並びに、平行に重なる前記絶縁基板の２つの隣接同士の間に取り付けられ、隣接し合う２つの平面コイルモジュールの端点が直列に接続され、首尾二つの平面コイルモジュールの最外周の平面コイルの未直列接続が前記電流スイッチに直接電気的に接続し、平面コイルは、前記調整出力電流を受け、相応の変化強度磁界を発生させ、同一平面コイルモジュール中の複数の平面コイルの間で同一回転方向に電流が流れ、各平面コイルは、電流によって発生する磁界の強度が最も強い箇所が実質的に揃うようになることを特徴とする平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記平面コイルモジュールはさらに、電流により発生する磁界の強度が最も強い箇所に位置し、前記平面コイルモジュール全体の透磁率を増強する鉄心を備えることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記電流制御モジュールはさらに、前記電力供給モジュールと前記電流スイッチとの間に電気的に接続され、前記電力供給モジュールからの電流を制限する電流制限器を備えることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
隣接し合う２つの平面コイルは、前記第１絶縁基板に形成されたメッキ付き貫通穴を介して電気的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記電源モジュールは、少なくとも１つの一次電池、少なくとも１つの二次電池又は電源供給器を備えることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記信号発生器は、波形発生器、パルス発生器あるいは周波数発生器であることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記電流波形信号の波形は、正弦波、半正弦波、パルス波又は固定波形であることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
請求前記平面コイルは、金属箔エッチング、巻線あるいは導電性接着剤により印刷されて形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記第１絶縁基板の材質が、ベークライト板、コットン紙、エポキシ樹脂、ガラスクロス、ガラス繊維、フェノール樹脂、ガラス、ポリイミドあるいはポリエステルであることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記平面コイルモジュール及び前記電流スイッチを電気的に接続して回路を形成する複数の電気的接続モジュールをさらに備え、それぞれの電気的接続モジュールが、
第２絶縁基板と、
前記第２絶縁基板に形成する少なくとも１つのリード線と、
前記少なくとも１つのリード線及び前記第２絶縁基板に覆い、前記少なくとも１つのリード線を外部の水分から保護する防水保護層と
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記第２絶縁性基板の材料は、ポリイミド又はポリエステルであることを特徴とする、請求項１０に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
防水保護層の材料がポリイミドフィルム又はテレフタル酸ポリエチレンフィルムであることを特徴とする、請求項１０に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記平面コイルは、特定のパターンを囲むように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。
前記平面コイルモジュールが前記調整出力電流によって発生する電気刺激磁界は、０～０．１テスラの間にあることを特徴とする、請求項１に記載の平面コイル構造付き磁気刺激装置。