KR101662594B1 - Under-scalp impantable Deep brain stimulation system with wireless power transmission function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선전력 전송 기능을 결합하여 배터리 소모에 따른 재수술이 불필요한 반영구적인 초소형 심부 뇌자극 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템은 두피에 이식되는 체내장치와, 무선전력 전송 방식에 의해 상기 체내장치로 전력을 공급하는 체외장치를 포함하고, 상기 체외장치는 배터리와, 상기 배터리에서 공급된 전력을 상기 체내장치로 전송하는 무선전력 송신부를 포함하고, 상기 체내장치는 상기 무선전력 송신부에서 전송되는 전력을 수신하는 무선전력 수신부와, 상기 무선전력 수신부에 수신된 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하는 자극부를 포함하고, 상기 무선전력 송신부는 상기 배터리에서 공급된 전력에 의해 자장이 유도되는 외부코일과, 상기 외부코일이 감기는 외부자석을 포함하고, 상기 무선전력 수신부는 상기 외부코일에 유도된 자장에 의해 교류 전력이 형성되도록 상기 외부코일에 정렬하는 내부코일과, 상기 내부코일이 감기는 내부자석을 포함하고, 상기 체외장치는 상기 외부자석이 상기 내부자석에 부착됨에 따라 상기 외부코일과 상기 내부코일이 정렬된 상태로 상기 체내장치에 결합하는 것을 특징으로 한다.  The present invention relates to a semi-permanent deep brain stimulation system which does not require re-operation due to battery consumption by combining a wireless power transmission function. The microdermabrasion stimulation system according to the present invention includes an in-body device implanted in the scalp and an extracorporeal device supplying power to the in-vivo device by a wireless power transmission method, wherein the extracorporeal device includes a battery, And a wireless power transmission unit for transmitting power to the in-vivo apparatus, wherein the in-vivo apparatus includes a wireless power receiving unit for receiving power transmitted from the wireless power transmitting unit, Wherein the wireless power transmission unit includes an external coil to which a magnetic field is induced by the electric power supplied from the battery and an external magnet to which the external coil is wound, An inner coil arranged on the outer coil so as to form alternating current power by the coil, Wherein the outer magnet is coupled to the in-vivo apparatus in an aligned state with the outer coil and the inner coil as the outer magnet is attached to the inner magnet.

Description

무선전력 전송 기능이 결합된 초소형 심부 뇌자극 시스템{Under-scalp impantable Deep brain stimulation system with wireless power transmission function}[0001] The present invention relates to an ultra-small deep brain stimulation system combined with a wireless power transmission function,

본 발명은 무선전력 전송 기능을 결합하여 배터리 소모에 따른 재수술이 불필요한 반영구적인 초소형 심부 뇌자극 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-permanent deep brain stimulation system which does not require re-operation due to battery consumption by combining a wireless power transmission function.

심부 뇌자극 장치(Deep Brain Stimulation, DBS)는 뇌의 특정 부위에 전기 자극을 가해 파킨슨병과 같은 질병의 증상을 완화시켜 주는 이식형 장치이다.Deep Brain Stimulation (DBS) is an implantable device that alleviates symptoms of diseases such as Parkinson's disease by applying electrical stimulation to specific areas of the brain.

도 1은 종래의 심부 뇌자극 장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 심부 뇌자극 장치는 뇌에 이식되는 전극(1), 가슴 부위에 이식되어 전기자극신호를 발생시키는 제어장치(2), 전극(1)과 제어장치(2)를 연결하는 연결선(3)으로 이루어져 있다.1 is a view showing a conventional deep brain stimulation apparatus. Referring to FIG. 1, a conventional deep brain stimulation apparatus includes an electrode 1 implanted in the brain, a control device 2 implanted in the chest to generate an electric stimulation signal, an electrode 1 and a control device 2 And a connecting line (3) for connection.

상기 구성들 중 가슴 부위에 이식되는 제어장치(2)는 마이크로프로세서 기반의 복잡한 전자회로와 5년 정도의 구동을 위한 배터리, 외부와의 통신을 위한 RF 송수신장치 등으로 구성되는데, 생체 내에서의 장기간 동안의 안정된 작동을 위해 특별히 제조된 Titanium 케이스에 담겨져 Laser welding으로 봉합되는 인공 심장 박동기(Cardiac Pacemaker)의 기본 구조를 그대로 사용하고 있다. The control device 2 implanted in the chest region of the above-described structures is composed of a complicated electronic circuit based on a microprocessor, a battery for driving for about five years, and an RF transceiver for communicating with the outside. For stable operation over a long period of time, the basic structure of a cardiac pacemaker, which is contained in a specially manufactured titanium case and sealed with laser welding, is used as it is.

따라서 종래의 심부 뇌자극 장치는 제어장치(2)의 제조원가가 비싸지고, 크기도 커져서 이식부위가 가슴까지 내려올 수밖에 없었으며, 특히 5년 이내에 배터리의 수명이 다하게 되면 수술을 통해 새로운 제어장치로 교체할 수밖에 없는 문제가 있었다. Therefore, in the conventional deep brain stimulation device, the manufacturing cost of the control device 2 becomes high and the size becomes large, so that the implantation area has to be lowered to the chest. Especially, if the battery life is over within 5 years, There was a problem that had to be replaced.

한편, 한국공개특허공보 제2008-0100564호(2008.11.19)에는 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 유선으로 전력을 공급하는 별도의 전원장치를 인체 내에 이식하는 대신 인체 외부로부터 무선으로 공급되는 전력을 이용하여 환자의 뇌신경을 자극하도록 구성되는 "자기유도에 의한 무선공급 전력으로 구동되는 심부 뇌자극 장치"(이하, '종래기술'이라 한다)가 공개된 바 있다. In order to solve the above problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0100564 (2008.11.19) discloses a technique in which, instead of implanting a separate power supply device for supplying electric power into a wired state, (Hereinafter referred to as " prior art ") driven by radio power supplied by magnetic induction, which is configured to stimulate the nervous system of a patient.

도 2는 종래기술에 따른 심부 뇌자극 장치를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a deep brain stimulation apparatus according to the prior art.

도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 심부 뇌자극 장치(4)는 환자의 머리 부위에 이식되는 이식모듈(5), 모자(6) 내부에 구비되어 이식모듈(5)에서 소요되는 전력을 무선으로 공급하기 위해 회전 자기장을 발생시키는 모자모듈(7)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the deep brain stimulation apparatus 4 according to the related art includes a transplantation module 5 that is implanted in a head of a patient, a power supply unit 5, And a cap module 7 for generating a rotating magnetic field for supplying the rotating magnetic field.

또한, 이식모듈(5)은 환자의 신경계에 전기적인 자극을 가하는 자극핀(8), 자극핀(8)을 구동하기 위한 유도 전력을 생성하는 유도코일판(9)으로 구성되며, 모자모듈(7)은 이식모듈(5)의 구동을 위해 소요되는 전력을 생성하기 위해 이식모듈(5)의 유도코일판(9) 측으로 회전 자기장을 발생시켜주는 회전자기장원반(10), 회전자기장원반(10)을 회동시켜주는 소형 전기모터(11), 전기모터(11)를 제어하는 제어부(12)로 구성된다.The implantation module 5 comprises a stimulation pin 8 for applying electrical stimulation to the nervous system of the patient and an induction coil plate 9 for generating an inductive power for driving the stimulation pin 8, 7 includes a rotating magnetic field disc 10 for generating a rotating magnetic field toward the induction coil plate 9 side of the implantation module 5 to generate power required for driving the implantation module 5, A small electric motor 11 for rotating the electric motor 11, and a control unit 12 for controlling the electric motor 11. [

그러나, 위와 같은 구성을 가지는 종래기술에 따른 심부 뇌자극 장치(4)는 모자모듈(7)이 구비된 모자(6)를 항상 착용하고 다녀야 한다는 문제가 있다.However, the deep brain stimulation apparatus 4 according to the related art having the above-described structure has a problem that the cap 6 equipped with the cap module 7 must be always worn.

또한, 이식모듈(5)의 유도코일판(9)에 유도 전력을 생성하기 위해서는 회전자기장원반(10)과 유도코일판(9)이 정확하게 정렬되어야 하지만, 종래기술에 따른 심부 뇌자극 장치(4)에서의 회전자기장원반(10)과 유도코일판(9)의 정렬은 단지 환자가 모자(6)를 착용하는 것에 의해 이루어지기 때문에 정확한 정렬이 어려우며, 설사 정확한 정렬이 이루어지도록 모자(6)를 착용하였다고 하더라도 바람 등의 주변 환경에 의해 모자(6)가 움직이게 되면 정렬이 다시 틀어질 염려가 있는 문제가 있다.In order to generate inductive power on the induction coil plate 9 of the implantation module 5, the rotating magnetic field disc 10 and the induction coil plate 9 must be accurately aligned, but the deep brain stimulation device 4 The alignment of the rotating magnetic field disc 10 with the induction coil plate 9 is difficult to precisely align because only the patient is wearing the cap 6 and the alignment of the cap 6 Even if the cap 6 is worn, if the cap 6 moves due to the surrounding environment such as the wind, there is a problem that the alignment may be turned back on again.

한국공개특허공보 제2008-0100564호 (2008.11.19. 공개)Korean Patent Publication No. 2008-0100564 (published on November 19, 2008)

본 발명은 무선전력 전송 기술을 결합하여 두피에 반영구적으로 이식이 가능한 초소형 심부 뇌자극 시스템을 제공한다.The present invention provides an ultra-small deep brain stimulation system capable of semi-permanent implantation into the scalp by combining wireless power transmission techniques.

또한, 본 발명은 두피에 이식되는 체내장치와 체내장치에 전력을 공급하는 체외장치가 두피를 사이에 두고 쉽고 간단하게 탈부착 될 수 있는 초소형 심부 뇌자극 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides an ultra deep brain stimulation system in which an in-body device implanted in the scalp and an extracorporeal device supplying power to the in-vivo device can be easily attached and detached between the scalp.

본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템은 두피에 이식되는 체내장치와, 무선전력 전송 방식에 의해 상기 체내장치로 전력을 공급하는 체외장치를 포함하고, 상기 체외장치는 배터리와, 상기 배터리에서 공급된 전력을 상기 체내장치로 전송하는 무선전력 송신부를 포함하고, 상기 체내장치는 상기 무선전력 송신부에서 전송되는 전력을 수신하는 무선전력 수신부와, 상기 무선전력 수신부에 수신된 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하는 자극부를 포함하고, 상기 무선전력 송신부는 상기 배터리에서 공급된 전력에 의해 자장이 유도되는 외부코일과, 상기 외부코일이 감기는 외부자석을 포함하고, 상기 무선전력 수신부는 상기 외부코일에 유도된 자장에 의해 교류 전력이 형성되도록 상기 외부코일에 정렬하는 내부코일과, 상기 내부코일이 감기는 내부자석을 포함하고, 상기 체외장치는 상기 외부자석이 상기 내부자석에 부착됨에 따라 상기 외부코일과 상기 내부코일이 정렬된 상태로 상기 체내장치에 결합하는 것을 특징으로 한다. The microdermabrasion stimulation system according to the present invention includes an in-body device implanted in the scalp and an extracorporeal device supplying power to the in-vivo device by a wireless power transmission method, wherein the extracorporeal device includes a battery, And a wireless power transmission unit for transmitting power to the in-vivo apparatus, wherein the in-vivo apparatus includes a wireless power receiving unit for receiving power transmitted from the wireless power transmitting unit, Wherein the wireless power transmission unit includes an external coil to which a magnetic field is induced by the electric power supplied from the battery and an external magnet to which the external coil is wound, An inner coil arranged on the outer coil so as to form alternating current power by the coil, Wherein the outer magnet is coupled to the in-vivo apparatus in an aligned state with the outer coil and the inner coil as the outer magnet is attached to the inner magnet.

또한, 상기 무선전력 송신부는 상기 배터리에서 공급된 전력을 이용하여 상기 외부코일에 자장을 유도하는 외부 마이크로 컨트롤러와 무선전력 드라이빙 회로를 더 포함하고, 상기 무선전력 수신부는 상기 내부코일에 형성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 자극부에 공급하는 정류회로를 더 포함하고, 상기 자극부는 상기 정류회로에서 공급된 직류 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하기 위한 특정 자극 파형을 생성하는 내부 마이크로 콘트롤러와 자극회로, 상기자극회로에서 생성된 자극 파형에 따라 뇌신경을 자극하는 자극용 전극을 포함할 수 있다. The wireless power transmission unit may further include an external microcontroller and a wireless power driving circuit for guiding a magnetic field to the external coil using power supplied from the battery, And a rectifier circuit for converting the DC power into DC power and supplying the DC power to the magnetic pole portion, wherein the magnetic pole portion includes an internal microcontroller for generating a specific magnetic pole waveform for stimulating the cranial nerve using the DC power supplied from the rectifier circuit, And a stimulation electrode for stimulating the brain according to the stimulation waveform generated by the stimulation circuit.

본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템은 무선전력 전송 방식으로 전력을 공급하는 체외장치가 두피에 이식된 체내장치에 탈부착 될 수 있어서 체내장치의 반영구적 이식이 가능하며, 그에 따라 종래의 이식형 심부 뇌자극 장치의 단점인 배터리 삽입에 따른 이식체 부피 증가와 교체에 따른 환자 불편을 최소화할 수 있다.The microdermabrasion stimulation system according to the present invention can be detached and attached to an in-body device implanted in the scalp so that the device for supplying electric power in the wireless power transmission mode can be detachably attached, so that the in-vivo device can be permanently implanted, It is possible to minimize the patient inconvenience due to the increase and replacement of the implant volume due to battery insertion, which is a disadvantage of the stimulation device.

또한, 본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템은 내부자석과 외부자석의 탈부착에 의해 체외장치와 체내장치가 두피를 사이에 두고 쉽고 간단하게 탈부착 될 수 있다.Further, in the micro deep brain stimulation system according to the present invention, the external magnet and the external magnet can be easily attached and detached between the external body and the internal body through the scalp.

또한, 본 발명은 내부코일은 내부자석에 감겨지고, 외부코일은 외부자석에 감겨지기 때문에, 한 쌍의 코일(즉, 내부코일과 외부코일)은 내부자석과 외부자석의 부착결합에 의한 체내장치와 체외장치의 결합에 의해 자동적으로 정확하게 정렬될 수 있다. Further, in the present invention, since the inner coil is wound on the inner magnet and the outer coil is wound on the outer magnet, the pair of coils (i.e., the inner coil and the outer coil) And can be automatically and precisely aligned by the combination of the extracorporeal device.

도 1은 종래의 심부 뇌자극 장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 종래기술에 따른 심부 뇌자극 장치를 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 심부 뇌자극 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 심부 뇌자극 시스템을 구성도이다.1 is a view showing a conventional deep brain stimulation apparatus,
2 is a view showing a deep brain stimulation apparatus according to the prior art,
FIG. 3 is a schematic diagram of a deep brain stimulation system according to an embodiment of the present invention,
4 is a block diagram of a deep brain stimulation system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것일 수 있으며, 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 한정되지 않는다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed and that the embodiments of the invention are provided so that this disclosure may be more fully understood by those skilled in the art, And all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, thickness and size may be exaggerated for clarity of description, and the present invention is not limited by the relative size or thickness shown in the accompanying drawings.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be construed to have meanings consistent with the contextual meanings of the related art and are not to be construed as ideal or overly formal meanings as are expressly defined in the present application .

본 발명은 파킨슨병을 비롯한 이상운동 질환 및 정신운동 질환의 효과적인 치료를 위해 무선전력 전송 기술을 결합하여 두피에 반영구적으로 이식이 가능한 초소형 심부 뇌자극 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-small deep brain stimulation system capable of semi-permanent implantation into scalp by combining wireless power transmission technology for effective treatment of abnormal motor and mobility disorders including Parkinson's disease.

본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템은 두피에 이식되어 뇌신경을 자극하는 체내장치와, 체내장치에 무선전력 전송 방식에 의해 전력을 공급하는 체외장치를 포함한다. The micro-deep brain stimulation system according to the present invention includes an in-body device that is implanted into the scalp to stimulate the brain, and an extracorporeal device that supplies power to the in-body device by a wireless power transmission method.

체내장치는 두피에 이식 가능하도록 초소형의 형태로 이루어지며, 체외장치는 초소형의 체내장치와 두피를 사이에 두고 탈부착 가능하게 구비될 수 있다. The in-vivo device is configured to be of a small size so as to be transplanted into the scalp, and the extracorporeal device can be detachably attached to the in-vivo device and the scalp.

따라서 본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템은 체내장치에 배터리를 구비시킬 필요가 없어서 초소형으로 제작이 가능할 뿐만 아니라 두피에 반영구적으로 이식이 가능하다. Accordingly, the micro-deep brain stimulation system according to the present invention is not only required to be equipped with a battery in the body apparatus but also can be manufactured in a very small size and can be permanently implanted in the scalp.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 심부 뇌자극 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a schematic diagram of a deep brain stimulation system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템(100)은 두피에 반영구적으로 이식되는 체내장치(110)와, 두피(101)를 사이에 두고 체내장치(110)와 결합하는 체외장치(120)를 포함한다.3, the micro-deep brain stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention includes an in-body device 110 that is semi-permanently implanted in the scalp, an in-vivo device 110, And an extracorporeal device 120 that combines the two.

체외장치(120)는 배터리(121) 및 배터리(121)에서 공급되는 전력을 체내장치(110)로 전송하는 무선전력 송신부(122)를 포함하고, 체내장치(110)는 무선전력 송신부(122)에서 전송되는 전력을 수신하는 무선전력 수신부(112) 및 무선전력 수신부(112)에 수신된 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하는 자극부(111)를 포함한다.The in-vivo device 120 includes a wireless power transmission unit 122 that transmits the power supplied from the battery 121 and the battery 121 to the in-vivo device 110. The in-vivo device 110 includes a wireless power transmission unit 122, And a stimulating unit 111 for stimulating the nerve using the power received by the wireless power receiving unit 112. The wireless power receiving unit 112 receives the power transmitted from the wireless power receiving unit 112,

배터리(121)는 체외장치(120)와 일체로 구비될 수도 있으며, 체외장치(120)에 교체가능하게 구비될 수도 있다.The battery 121 may be integrally provided with the extracorporeal device 120, or may be replaceably installed in the extracorporeal device 120.

또한, 무선전력 송신부(122)는 배터리(121)에서 공급된 전력에 의해 자장이 유도되는 외부코일(123) 및 외부코일(123)이 감기는 외부자석(124)을 포함하고, 무선전력 수신부(112)는 외부코일(123)에 유도된 자장에 의해 교류 전력이 형성되도록 외부코일(123)에 정렬하는 내부코일(113) 및 내부코일(113)이 감기는 내부자석(114)을 포함한다.The wireless power transmission unit 122 includes an external coil 123 to which the magnetic field is induced by the electric power supplied from the battery 121 and an external magnet 124 to which the external coil 123 is wound, 112 includes an inner coil 113 that aligns with the outer coil 123 so that AC power is formed by the magnetic field induced in the outer coil 123 and an inner magnet 114 that the inner coil 113 is wound with.

따라서, 본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템(100)은 외부자석(124)과 내부자석(114)의 탈부착에 의해 체외장치(120)가 두피(101)를 사이에 두고 체내장치(110)에 쉽고 간단하게 탈부착 될 수 있다.Accordingly, in the micro-deep brain stimulation system 100 according to the present invention, the extracorporeal device 120 is attached to the in-vivo apparatus 110 with the scalp 101 interposed therebetween by the attachment / detachment of the outer magnet 124 and the inner magnet 114 It can be easily attached and detached.

또한, 내부코일(113)은 내부자석(114)에 감겨지고, 외부코일(123)은 외부자석(124)에 감겨지기 때문에, 외부자석(124)이 내부자석(114)에 부착 결합되면, 외부코일(123)과 내부코일(113)은 정렬된 상태를 이룰 수 있다.Since the inner coil 113 is wound on the inner magnet 114 and the outer coil 123 is wound on the outer magnet 124, when the outer magnet 124 is attached to the inner magnet 114, The coil 123 and the inner coil 113 may be in an aligned state.

즉, 본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템(100)은 외부자석(124)과 내부자석(114)의 탈부착에 의해 체외장치(120)가 체내장치(110)에 두피(101)를 사이에 두고 쉽게 간단하게 탈부착 될 수 있으며, 이와 같이 체외장치(120)가 체내장치(110)가 부착 결합되면 자동적으로 외부코일(123)과 내부코일(113)은 무선전력 전송이 가능하도록 정렬될 수 있게 된다. That is, in the micro-deep brain stimulation system 100 according to the present invention, the extracorporeal device 120 is installed in the in-vivo apparatus 110 by putting the outer magnet 124 and the inner magnet 114 on and off, The external coil 123 and the internal coil 113 can be automatically aligned so as to enable wireless power transmission when the extracorporeal device 120 is attached and attached to the in-body device 110 .

체외장치(120)가 두피(101)를 사이에 두고 체내장치(110)에 결합된 경우에 무선전력 전송 방식에 의해 전력을 전송하기 위해서는 외부코일(123)과 내부코일(113)이 정확하게 정렬되는 것이 중요한데, 본 발명에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템(100)은 간단하게 외부자석(124)과 내부자석(114)의 부착 결합에 의해 체외장치(120)가 체내장치(110)에 결합될 수 있음과 동시에 자동적으로 외부코일(123)과 내부코일(113)이 무선전력 전송이 가능하도록 정확하게 정렬될 수 있는 것이다.When the extracorporeal device 120 is coupled to the in-vivo device 110 with the scalp 101 interposed therebetween, the external coil 123 and the inner coil 113 are correctly aligned The extracorporeal device 120 can be coupled to the in-vivo device 110 by simply attaching the outer magnet 124 and the inner magnet 114 to each other. The outer coil 123 and the inner coil 113 can be accurately aligned so as to enable wireless power transmission.

이하 본 발명의 일실시 예에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템의 구체적인 구성 에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration of the micro-deep brain stimulation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 심부 뇌자극 시스템을 구성도이다.4 is a block diagram of a deep brain stimulation system according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 무선전력 송신부(122)는 배터리(121)에서 공급된 전력을 이용하여 외부코일(123)에 자장을 유도하는 외부 마이크로 컨트롤러(125)와 무선전력 드라이빙 회로(126)를 더 포함할 수 있다. 3 and 4, the wireless power transmission unit 122 includes an external microcontroller 125 that induces a magnetic field to the external coil 123 using the power supplied from the battery 121, and a wireless power driving circuit 126 ).

무선전력 수신부(112)는 내부코일(113)에 형성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 자극부(111)에 공급하는 정류회로(115)를 더 포함할 수 있다. The wireless power receiving unit 112 may further include a rectifying circuit 115 that converts AC power formed in the inner coil 113 into DC power and supplies the AC power to the magnetic pole unit 111. [

또한, 자극부(111)는 정류회로(115)에서 공급된 직류 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하기 위한 특정 자극 파형을 생성하는 내부 마이크로 콘트롤러(116)와 자극회로(117), 자극회로(117)에서 생성된 자극 파형에 따라 뇌신경을 자극하는 자극용 전극(118)을 포함할 수 있다. The stimulating unit 111 includes an internal microcontroller 116 for generating a specific stimulating waveform for stimulating the cranial nerve using the DC power supplied from the rectifying circuit 115, a stimulating circuit 117, a stimulating circuit 117, And a stimulation electrode 118 for stimulating the brain according to the stimulation waveform generated in the stimulation electrode 118. [

이하 전술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 초소형 심부 뇌자극 시스템(100)의 작동에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the micro-deep brain stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 배터리(121)가 구비된 체외장치(120)를 두피(101)에 반영구적으로 이식된 체내장치(110)에 결합시킨다.First, the extracorporeal device 120 having the battery 121 is coupled to the in-vivo apparatus 110 which is permanently implanted in the scalp 101.

전술한 바와 같이, 체외장치(120)와 체내장치(110)의 결합은 외부자석(124)과 내부자석(114)의 부착에 의해 쉽고 간단하게 이루어질 수 있으며, 이와 같이 외부자석(124)과 내부자석(114)가 부착되면, 외부코일(123)과 내부코일(113)은 무선전력 전송이 가능하도록 정렬될 수 있게 된다.As described above, the combination of the extracorporeal device 120 and the in-vivo device 110 can be easily and simply performed by attaching the outer magnet 124 and the inner magnet 114, When the magnet 114 is attached, the outer coil 123 and the inner coil 113 can be aligned to enable wireless power transmission.

이후, 체외장치(120)의 배터리(121)에서 전력이 공급되게 되면, 상기 공급된 전력은 외부 마이크로 컨트롤러(125)와 무선전력 드라이빙 회로(126)에 의해 외부코일(123)에 자장을 유도한다. Thereafter, when power is supplied from the battery 121 of the extracorporeal device 120, the supplied power induces a magnetic field to the outer coil 123 by the external microcontroller 125 and the wireless power driving circuit 126 .

그리고, 상기 유도된 자장은 피부(ex. 두피)를 관통하여 내부코일(113)에 교류 전력을 형성하게 되고, 이와 같이 형성된 교류전력은 정류회로(115)에 의해 직류전력으로 변환된 후 내부 마이크로 컨트롤러(116)와 자극회로(117)에 공급된다. The induced magnetic field passes through the skin (ex. Scalp) to form AC power in the inner coil 113, and the AC power thus formed is converted into DC power by the rectifying circuit 115, And supplied to the controller 116 and the stimulation circuit 117.

그러면, 내부 마이크로 컨트롤러(116)는 공급된 전력을 이용하여 자극회로(117)에 특정 자극 파형을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 특정 자극 파형은 자극용 전극(118)에 의해 뇌신경을 자극하게 된다.Then, the internal microcontroller 116 generates a specific stimulation waveform in the stimulation circuit 117 using the supplied power, and the thus generated specific stimulation waveform stimulates the cranial nerve by the stimulation electrode 118 .

한편, 배터리(121)가 소모되어 수명을 다하게 되면, 외부자석(124)과 내부자석(114)의 부착을 해제시킴으로써 체외장치(120)를 체내장치(110)로부터 분리시키고, 새로운 체외장치(120)를 체내장치(110)에 부착 결합시키거나 배터리(121)가 교체된 체외장치(120)를 다시 체내장치(110)에 결합시킴으로써, 두피(101)에 이식된 체내장치(110)를 반영구적으로 사용할 수 있다.When the life of the battery 121 is exhausted, the external magnet 124 is disengaged from the internal magnet 114 to separate the external device 120 from the internal device 110, The in-vivo device 110 implanted in the scalp 101 is semi-permanently attached to the in-vivo device 110 by attaching the external device 120 to which the battery 121 has been replaced, Can be used.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 무선전력 방식으로 전력을 공급하는 체외장치가 두피에 이식되는 체내장치에 자석의 탈부착에 의해 쉽게 결합할 수 있는 초소형 심부 뇌자극 시스템에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다. As described above, the present invention relates to an ultra-small deep brain stimulation system that can easily couple an extracorporeal device that supplies power in a wireless power mode to an in-vivo device implanted into a scalp by attaching and detaching magnets. It can be changed into various forms. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, and all changes which can be made by those skilled in the art are also within the scope of the present invention.

100 : 초소형 심부 뇌자극 시스템
110 : 체내장치 111 : 자극부
112 : 무선전력 수신부 113 : 내부코일
114 : 내부자석
120 : 체외장치 121 : 배터리
122 : 무선전력 송신부 123 : 외부코일
124 : 외부자석100: Micro-deep brain stimulation system
110: in-vivo device 111:
112: wireless power receiving unit 113: internal coil
114: inner magnet
120: extracorporeal device 121: battery
122: wireless power transmission unit 123: external coil
124: External magnet

Claims (2)

두피에 이식되는 체내장치와, 무선전력 전송 방식에 의해 상기 체내장치로 전력을 공급하는 체외장치를 포함하고,
상기 체외장치는 배터리와, 상기 배터리에서 공급된 전력을 상기 체내장치로 전송하는 무선전력 송신부를 포함하고,
상기 체내장치는 상기 무선전력 송신부에서 전송되는 전력을 수신하는 무선전력 수신부와, 상기 무선전력 수신부에 수신된 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하는 자극부를 포함하고,
상기 무선전력 송신부는 상기 배터리에서 공급된 전력에 의해 자장이 유도되는 외부코일과, 상기 외부코일이 감기는 외부자석과, 상기 배터리에서 공급된 전력을 이용하여 상기 외부코일에 자장을 유도하는 외부 마이크로 컨트롤러와 무선전력 드라이빙 회로를 포함하고,
상기 무선전력 수신부는 상기 외부코일에 유도된 자장에 의해 교류 전력이 형성되도록 상기 외부코일에 정렬하는 내부코일과, 상기 내부코일이 감기는 내부자석과, 상기 내부코일에 형성된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 자극부에 공급하는 정류회로를 포함하고,
상기 체외장치는 상기 외부자석이 상기 내부자석에 부착됨에 따라 상기 외부코일과 상기 내부코일이 정렬된 상태로 상기 체내장치에 결합하는 것을 특징으로 하는 초소형 심부뇌자극 시스템.An in-vivo device that is implanted into the scalp; and an extracorporeal device that supplies power to the in-vivo device by a wireless power transmission scheme,
Wherein the extracorporeal device includes a battery and a wireless power transmission unit for transmitting the power supplied from the battery to the in-
Wherein the in-vivo apparatus includes a wireless power receiving unit for receiving power transmitted from the wireless power transmitting unit, and a stimulating unit for stimulating the nerve using the power received by the wireless power receiving unit,
The wireless power transmission unit includes an external coil through which a magnetic field is induced by the power supplied from the battery, an external magnet through which the external coil is wound, and an external micro- A controller and a wireless power driving circuit,
Wherein the wireless power receiving unit includes an inner coil that is aligned with the outer coil so that AC power is formed by the magnetic field induced in the outer coil, an inner magnet to which the inner coil is wound, And a rectifying circuit for converting the electric power supplied to the magnetic pole portion,
Wherein the extracorporeal device is coupled to the in-vivo device in a state in which the outer coil and the inner coil are aligned as the outer magnet is attached to the inner magnet. 제 1 항에 있어서,
상기 자극부는 상기 정류회로에서 공급된 직류 전력을 이용하여 뇌신경을 자극하기 위한 특정 자극 파형을 생성하는 내부 마이크로 콘트롤러와 자극회로, 상기자극회로에서 생성된 자극 파형에 따라 뇌신경을 자극하는 자극용 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 심부뇌자극 시스템.
The method according to claim 1,
The stimulation unit includes an internal microcontroller and a stimulation circuit for generating a specific stimulation waveform for stimulating the cranial nerve using the DC power supplied from the rectifier circuit, and a stimulation electrode for stimulating the cranial nerve according to the stimulation waveform generated by the stimulation circuit Wherein the micro-deep brain stimulation system comprises:
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