KR101874231B1 - 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경두개직류자극을 주면서 동시에 기능적 근적외선 분광법으로 뇌활성도 측정 할 수 있는 경두개직류자극과 뇌활성도 측정이 동시 가능한 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈에 관한 것으로, 단면은 T자 모양으로 구성되고 상부면은 원형으로 구성되어 원 기둥 모양의 관통관을 구비한 전극 케이스; 상하 운동하도록 상기 전극 케이스의 내부에 체결되어 기능적 근적외선 분광법을 이용하여 뇌 활성도를 측정하기 위한 회로가 실장되는 전자회로 기판; 상기 전극 케이스의 상부 케이스와 상기 전자회로 기판 사이에 설치되는 탄성부재; 상기 전자회로 기판에 고정되고, 발광 광 섬유 전극과, 수광 광 섬유 전극 및 상기 발광 광 섬유 전극과 상기 수광 광 섬유 전극을 지지 및 보호하도록 원통형으로 구성되는 암막 특성 플라스틱을 구비하여 상기 관통관을 통해 돌출되는 뇌 활성도 측정용 전극; 및 상기 관통관 외부에 상기 뇌 활성도 측정용 전극을 둘러싸도록 형성되는 경두개직류자극용 전극을 포함하여 구성된 것이다.

Description

경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈{Electrode module for Transcranial DC Stimulation and Functional near infrared spectroscopy }

본 발명은 경두개직류자극(Transcranial Direct Current Stimulationm; tDCS) 장치 및 기능적 근적외선 분광법(Functional near-infrared spectroscopy; fNIRS)의 뇌활성도 측정 장치에 관한 것으로, 특히 경두개직류자극을 주면서 동시에 기능적 근적외선 분광법으로 뇌활성도 측정 할 수 있는 경두개직류자극과 뇌활성도 측정이 동시 가능한 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈에 관한 것이다.

경두개직류자극(tDCS) 장치는 비침습적으로 미세한 전류 자극을 경두개에 가하여 뇌에 자극을 주는 의료 장치로, 뇌의 전기 활성도를 조절하여 뇌 인지 기능의 조절이 가능하도록 한다. 즉, 경두개직류자극(tDCS) 장치는 음극(cathode) 전극과 상기 음극 전극에 대응하는 양극(anode) 전극을 구비하고 상기 전극들 각각에 대응하는 직류 전류를 발생하여 공급한다.

이와 같은 경두개직류자극(tDCS)은 뇌신경 세포의 활성도를 증진시키거나 억제 시킬 수 있는 기능을 가지고 있어 뇌졸중 등 뇌질환의 재활 치료뿐만 아니라 우울증, 간질, 치매, 파킨슨, 틱장애, 이명, 중독증, 만성통증, 불안장애, 수면장애 등 이루 열거할 수 없을 정도로 많은 뇌신경 질환의 치료에 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.

또한, 뇌졸중 환자의 보행 재활 치료를 위해 주로 사용해왔던 고전적 재활 치료법은 정적인 상태에서 체중 부하나 체중 이동, 균형 훈련 등이 있다. 그러나, 이러한 치료법은 근육의 수축 양상 및 일반적 상태를 호전 시키지만 치료 후에도 이상 보행이 계속 나타난다.

최근에는 뇌졸중 환자의 보행 양상을 증진시키기 위한 재활 훈련으로 기능적 전기 자극, 트레드밀 보행 훈련, 로봇 보조 보행 치료 등이 새로운 치료적 접근법으로 이용되고 있다. 이러한 치료법을 일반적인 치료와 병행하여 실시할 경우, 보행 특성의 결과에 유의할 만한 향상이 나타나는 것으로 알려졌다.

현재 뇌졸중 환자의 하지 근력, 운동 기능 및 보행 능력에 대한 임상적 평가를 위해 Motoricity Index, Fugl-Meyer Index, Rivermead Motor Assessment 및 Functional Ambulatory Category(Holden et al.,1984, Collenet al., 1990, Demeurisse et al., 1980) 등을 사용하고 있다.

이러한 평가 항목들은 균형 감각, 관절 범위, 독립 보행 여부 등 하지 운동 기능에 대한 임상 치료 효과를 평가 할 수 있지만, 뇌가소성적 관점에서 운동 기능이 회복됨에 따라 대뇌피질의 활성 변화 및 운동신경망의 재구성 등을 평가할 수는 없었다.

한편, 부분 체중 부하 트레드밀 재활 훈련은 뇌졸중 이후 보행 기능 향상을 위한 방법으로 널리 쓰이고 있지만, 그에 대한 효과 및 재활 치료를 위한 적절한 시기에 관해서는 알려진 바가 없다.

특히, 기존 연구(Cochrane review 2012 stroke, Duncan et al.,2011, Morone et al., 2012)에 따르면, 일반 지면 보행 재활, 트레드밀 재활 및 로봇 보조 보행 재활 치료의 임상적 치료 효과나 최적의 활용 방법은 확립되어 있지 않은 상태이다.

따라서, 일반적인 보행 치료 방법인 트레드밀 보행 재활 치료에 대한 뇌가소성적 측면에서의 임상적 치료 효과의 고찰을 통해 보행 재활 치료의 기능적 회복에 대한 뇌가소성적 임상평가 방법에 대한 기반 기술 확보가 요구되고 있다.

또한, 보행 재활 치료의 뇌가소성적 평가를 위한 기존의 뇌활성화 측정 방법인 fMRI(Functional MRI), PET(positron emission tomography) 등은 앙와위(supine position) 상태인 누운 상태로 하는 보행과 관련된 운동에 대해서도 측정이 매우 제한적으로 가능하나 특히 보행의 본질적 요소인 중력 가속도 하의 보행 상태를 실시간으로 측정할 수 없다.

이에 비해 최근 각광받고 있는 비침습적인 뇌활성화 측정 방법 중 fNIRS, EEG(electroencephalogram) 등은 보행 훈련 상태를 실시간 측정이 가능하나, 머리, 체간 등의 움직임이나, 호흡, 심박 등 생리적 잡음 등 원하지 않는 잡음 등으로 인해 보행과 관련된 신경생리학적 정보가 포함된 충실한 뇌활성도 신호의 획득이 곤란한 문제점이 있다.

따라서, 뇌혈류 신호(fNIRS, EEG)의 측정뿐 아니라 근신호(EMG; electromyography), 운동 생리 신호(Goniometer, IMU 등) 등을 함께 측정 및 분석함으로써 잡음에 강인한 정확한 뇌혈류 신호의 물리적 특성을 분석하고 이를 활용해 더 효율적인 보행 재활 치료 방법이 요구되고 있다.

한편, 다른 비침습적인 뇌활성화 측정 방법으로, 사람의 대뇌피질에 분포하는 뇌혈류의 산화 또는 불산화 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있는 기능적 근적외선 분광법이 있다.

일반적으로 기능적 근적외선 분광법(Functional near infrared spectroscopy: fNIRS)은 기능적 자기공명영상법(fMRI)에 비해 저가의 장비로 측정이 간편하고 사람이 움직이는 동안에도 측정이 가능하여 환자의 운동 재활 훈련 목적의 임상 재활 치료나 동작과 관련한 다양한 작업 수행 시 뇌의 기능적 연구 등에 적극적으로 활용되고 있으며, 그 수요가 증가 추세에 있다.

도 1은 일반적인 헤모글로빈의 상대적 흡수 계수를 나타낸 그래프이고, 도 2는 일반적인 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS)을 설명하기 위한 설명도이다.

상기 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS)는 근적외선 광의 생체조적에서의 산란 및 흡수특성을 이용하여 뇌 활동정보를 제공하는 기법이다. 비록 높은 산란 특성을 가지는 인체 특성상 뇌 깊은 영역의 정보를 획득할 수 없지만, 충분한 뇌 피질영역의 활동를 얻을 수 있기에 현재 뇌 인지 관찰 및 다양한 뇌 과학 및 공학 분야에 활용되고 있다. 또한 기능적 근적외선 분광법(fNIRS) 기반 확산 광 영상(diffuse optical imaging techniques) 뇌의 우수한 공간 및 시간에 따른 정보를 얻을 수 있다.

인체의 머리는 뇌(brain)와 상기 뇌를 감싸고 있는 두개골(skull)과 상기 두개골의 외부 표면을 감싸는 뇌피(scalp)를 구비하여 구성된다.

따라서, 상기 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS)는 상기 뇌피에 근적외선 광원(S)을 조사하고 다수개의 수광 소자(D1, D2)를 통해 상기 뇌피 또는 두개골을 통해 반사되는 근적외선을 수광하여 뇌활성도를 측정한다.

상기와 같은 뇌졸중 환자의 운동능력 개선을 위하여 상기 경두개직류자극(tDCS)의 뇌 자극과 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학(Homodynamics) 정보를 동시 측정 하고자 할 때, 상기 경두개직류자극을 위한 전극과 상기 기능적 근적외선 분광법으로 뇌활성도를 측정하기 위한 전극이 같은 위치에 놓이도록 할 수 없어서, 상기 경두개직류자극(tDCS) 또는 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정의 전극 밀도가 낮아질 수 밖에 없으며, 이를 통한 고해상도(High Density) 상기 경두개직류자극(tDCS) 또는 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정 시스템 구성에 제약이 되었다.

상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정 장치의 경우 송 수신부가 별개로 구성되어 있으므로, 송신부 혹은 수신부의 전극이 피부와 접촉이 올바르게 되었는지에 대한 검사의 어려움이 존재 하였다.

또한, 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정 장치의 전극이 머리카락에 의해 전극과 두피사이에 공간이 발생하고, 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정 장치의 전극을 광섬유로 구성할 경우 지나치게 복잡하고 정교한 전극 배치가 요구되며, 광섬유의 길이가 길어짐에 따라 광 섬유 자체 감쇄(attenuation) 차이가 커지는 현상이 발생하여 측정된 신호 품질 저하 현상이 발생하였다.

또한, 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정 장치에 반도체 센서를 사용하여 아날로그 전극 신호를 메인(main) 모듈에 전송하는 경우, 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정 장치의 역동적인 자극에 따른 노이즈 간섭이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경두개직류자극(tDCS)과 뇌활성도 측정을 동시에 할 수 있는 경두개직류자극(tDCS) 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈은, 단면은 T자 모양으로 구성되고 상부면은 원형으로 구성되어 원 기둥 모양의 관통관을 구비한 전극 케이스; 상하 운동하도록 상기 전극 케이스의 내부에 체결되어 기능적 근적외선 분광법을 이용하여 뇌 활성도를 측정하기 위한 회로가 실장되는 전자회로 기판; 상기 전극 케이스의 상부 케이스와 상기 전자회로 기판 사이에 설치되는 탄성부재; 상기 전자회로 기판에 고정되고, 발광 광 섬유 전극과, 수광 광 섬유 전극 및 상기 발광 광 섬유 전극과 상기 수광 광 섬유 전극을 지지 및 보호하도록 원통형으로 구성되는 암막 특성 플라스틱을 구비하여 상기 관통관을 통해 돌출되는 뇌 활성도 측정용 전극; 및 상기 관통관 외부에 상기 뇌 활성도 측정용 전극을 둘러싸도록 형성되는 경두개직류자극용 전극을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 경두개직류자극용 전극을 감싸는 형태로 설치되는 스펀지를 더 구비함을 특징으로 한다.

상기 전극 케이스는 상기 전자회로 기판이 상하 방향으로 이동할 수 있도록 상기 전자회로 기판을 고정하는 적어도 2개의 고정축을 더 구비함을 특징으로 한다.

상기 전극 케이스는 외부면에 캡 고정용 돌출부를 더 구비함을 특징으로 한다.

상기 경두개직류자극용 전극을 결합시키기 위하여, 상기 전극 케이스의 관통관 외부면에 나선형 나사선이 더 구비됨을 특징으로 한다.

상기 전자회로 기판은, PCB 기판상에, 상기 발광 광 섬유 전극에 다파장 광을 발광하는 LED 어레이와, 외부의 제어 신호에 따라 상기 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부와, 상기 수광 광 섬유 전극으로부터 근적외선 광을 검출하는 근적외선 검출부와, 상기 근적외선 검출부로부터 검출된 광 신호를 필터링하여 전기적인 신호로 변환하고 1차 증폭하여 출력하는 검출회로부와, 상기 검출회로부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이를 증폭하여 통신 케이블을 통해 출력하는 증폭 및 변환부와, 상기 각부의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부가 실장됨을 특징으로 한다.

상기 뇌 활성도 측정용 전극은 상기 암막 특성 플라스틱(33) 내부의 상기 발광 광 섬유 전극과 상기 수광 광 섬유 전극 사이에 형성되는 광 차단막을 더 구비함을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 경두개직류자극과 뇌활성도 측정이 동시 가능한 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈에 있어서는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 경두개직류자극을 인가하기 위한 전극과 뇌활성도를 측정하기 위한 전극이 통합되어 구성되므로, 동일한 위치에서 뇌활성도를 측정한 신호를 획득하고, 경두개직류자극을 가할 수 있다.

둘째, 발광소자 및 수광소자와 연결된 2개의 광섬유가 근접한 거리에 존재하고, 피부에 부착된 경우 굴절 및 확산에 의해 수광되는 근적외선의 양이 많아지게 되고, 피부에 적절히 부착되지 않을 경우, 그 수광되는 근적외선의 양은 급격히 줄어들게 되므로, 손쉽게 광섬유와 두피사이의 부착여부를 검사할 수 있다.

셋째, 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 혈류역학 측정의 전극의 뒷 표면에 스프링(spring)이 부착되어 탄성력으로 광섬유를 밀어주게 되어 두피와의 밀착력을 높여줌과 동시에 피험자의 두피 자극을 최소화할 수 있다.

또한, 2개의 광섬유 및 이를 지지하는 물체의 크기가 5mm이하로, 두피와의 접촉을 어렵게 하는 머리카락의 영향을 최소화 할 수 있으며, 건식의 경우 머리카락을 피하여 두피에 접촉할 수 있고, 습식으로 이용할 경우 요철이 스폰지를 고정하는 역할로 활용되며, 스폰지의 탄성과 캡(Cap)의 탄성이 함께 작용하여 두피 표면에 경두개직류자극이 원활히 이루어지게 된다.

넷째, 근적외선 수광 센서가 전극에 내장됨으로써 근적외선의 전달을 위해 사용하는 광 섬유의 길이는 매우 짧아지므로, 긴 광섬유에 의한 신호 품질 감소 현상을 방지할 수 있다.

다섯째, 뇌활성도를 측정하기 위한 전극에서 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 상기 뇌활성도 측정 신호를 디지털 신호로 전송하게 되므로, 경두개직류자극을 제어하기 위한 제어 신호 배선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장 및 주변 자기장에 의한 신호 품질 감소를 방지할 수 있고, 캡(Cap)에 구성된 그물과 같은 많은 배선들이 서로 영향을 주어 발생하는 노이즈 및 피험자의 운동으로 인하여 발생하는 노이즈도 방지할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 헤모글로빈의 상대적 흡수 계수를 나타낸 그래프
도 2는 일반적인 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS)을 설명하기 위한 설명도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 구성 단면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 정면 및 배면도
도 5은 본 발명에 따른 전자회로 기판(20)의 구성도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 구성 단면도
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 정면 및 배면도

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 경두개직류자극과 뇌활성도 측정이 동시 가능한 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 구성 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 정면 및 배면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈은 건식용 전극 모듈이다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 전극 케이스(10), 전자회로 기판(20), 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30) 및 경두개직류자극용 전극(40)으로 구성된다.

상기 전극 케이스(10)는 단면은 T자 모양으로 구성되고 상부면은 원형으로 구성된다. 상기 전극 케이스(10)의 외부면에 캡(Cap) 고정용 돌출부(11)을 구비하고, 내부에 상기 전자회로 기판(20)을 내장할 수 있는 공간을 구비하고, 하측으로 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30)이 상하 운동을 할 수 있도록 원 기둥 모양의 관통관(12)을 구비한다.

또한, 상기 전극 케이스(10)는 내부에서 상기 전자회로 기판(20)이 상하 방향으로 이동할 수 있도록 상기 전자회로 기판(20)을 고정하는 적어도 2개의 고정축(13)을 구비한다.

상기 전극 케이스(10)의 상부 케이스와 상기 전자회로 기판(20) 사이에 탄성 부재인 스프링(50)을 구비한다.

상기 전자회로 기판(20)은 원형으로 형성되고, 상기 고정축(13)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 상기 전극 케이스(20) 내부에 체결되고 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용하여 뇌 활성도를 측정하기 위한 근적외선 발생장치, 근적외선 발생 제어 장치, 근적외선 검출 장치, 전원 공급 장치, 및 AD 변환기 등의 전자회로가 실장된다.

상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30)은 상기 전자회로 기판(20)의 상기 근적외선 발생장치에 연결되는 발광 광 섬유 전극(31)과, 상기 근적외선 검출 장치에 연결되는 수광 광 섬유 전극(32)과, 상기 발광 광 섬유 전극(31)과 상기 수광 광 섬유 전극(32)을 지지 및 보호하도록 원통형으로 구성되는 암막 특성 플라스틱(33)을 구비하여 구성된다.

여기서, 상기 암막 특성 플라스틱(33) 내부에는 상기 발광 광 섬유 전극(31)과, 상기 수광 광 섬유 전극(32) 사이에 설치되는 광 차단막(34)을 더 구비한다.

내부에 상기 발광 광 섬유 전극(31) 및 상기 수광 광 섬유 전극(32)과 상기 광 차단막(34)을 구비한 상기 암막 특성 플라스틱(33)은 상기 전극 케이스(10)의 관통관(12)을 따라 내부에 설치되고, 상기 관통홀(12)보다 더 돌출된다.

상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30)은 상기 전자회로 기판(20)에 고정되고, 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30) 및 상기 전자회로 기판(20)은 상하 방향으로 연동된다.

상기 전극 케이스(10)의 관통관(12) 외부면에는 나선형 나사선(14)이 형성되고, 상기 나선형 나사선(14)에 맞물려 상기 경두개직류자극용 전극(40)이 결합된다.

상기 경두개직류자극용 전극(40)의 경우 전류의 흐름은 뽀죡한 부분 및 모서리 영역에서 전류가 대부분 흘러가므로, 도 3과 같이, 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30) 주변을 상기 경두개직류자극용 전극(40)이 둘러싸는 형상으로 형성하므로, 경두개직류자극이 이루어 짐과 동시에, 기능적 근적외선 분광법을 이용하여 뇌 활성도를 측정할 수 있다.

상기 경두개직류자극용 전극(40)은 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30)을 둘러싸도록 원형 혹은 사각형(다각형)으로 형성할 수 있다.

상기 경두개직류자극용 전극(40)을 건식용으로 사용하기 위해서 두피 표면과 접촉하는 부분은 볼형 막대 형태의 모양을 갖도록 구성한다.

또한, 상기 경두개직류자극용 전극(40)에 전류를 공급하기 위한 제 1 전선(60)과, 상기 전자회로 기판(20)에 전원을 공급하고, 상기 근적외선 발생 제어 장치에 제어 신호를 공급하며, 상기 근적외선 검출 장치에 의해 검출된 근적외선 신호를 전송하기 위한 제 2 전선(70)을 구비한다.

상기에서, 상기 발광 광 섬유 전극(31) 및 상기 수광 광 섬유 전극(32)의 굵기(지름)는 0.5 내지 2mm 정도(바람직하게는 1mm 정도)이고, 상기 암막 특성 플라스틱(33)의 굵기(지름)는 약 5mm 이하이다.

도 3은 본 발명에 따른 전자회로 기판(20)의 구성도이다.

상기 전자회로 기판(20)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, PCB 기판(21)상에, 상기 발광 광 섬유 전극(31)에 다파장 광(근적외선 광)을 발광하는 LED 어레이(22)와, 외부의 제어 신호에 따라 상기 LED 어레이(22)를 구동하는 LED 구동부(23)와, 상기 수광 광 섬유 전극(32)으로부터 근적외선 광을 검출하는 근적외선 검출부(24)와, 상기 근적외선 검출부(24)로부터 검출된 광 신호를 필터링하여 전기적인 신호로 변환하고 1차 증폭하여 출력하는 검출회로부(25)와, 상기 검출회로부(25)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이를 증폭하여 통신 케이블을 통해 출력하는 증폭 및 변환부(26)와, 상기 각부의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부(27)가 실장된다.

상기 근적외선 검출부(24)는 상기 수광 광 섬유 전극(32)으로부터 근적외선 광을 검출하기 위해 반도체 센서를 구비할 수 있다.

상기 경두개직류자극용 전극(40)에 전류를 공급하기 위한 제 1 전선(60)은 별도로 구비될 수 있고, 상기 PCB 기판(21)상에 형성될 수 있다.

따라서, 상기 전자회로 기판(20)에는 뇌 활성도 측정을 위한 LED 제어 신호선, 전원 공급선 및 데이터 전송선(I2C + Sync)을 구비한 제 2 전선(70), 그리고 상기 경두개직류자극을 위해 전류를 공급하는 제 1 전선(60) 등이 연결될 수 있다.

또한, 두피 표면과 잘 연결되기 위해서 Head Cap과 연결을 고정할 수 있는 캡 고정용 돌출부가 존재하고, 상기 PCB 기판(21)과 상기 발광 광 섬유 전극(31) 및 상기 수광용 광 섬유 전극(32)은 서로 접착되어 있으며, 상기 광 차단막(34)이 돌출되어 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 구성 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈의 정면 및 배면도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈은 습식용 전극 모듈이다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 전극 케이스(10), 전자회로 기판(20), 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30) 및 경두개직류자극용 전극(40)을 기본적으로 구성하고, 습식용 전극으로 활용하기 위한 스펀지(80)를 더 구비한 것이다.

즉, 상기 경두개직류자극용 전극(40)을 감싸는 형태로 스펀지(80)를 더 구비한다.

따라서, 상기 스펀지(80)에 물을 흡수시켜 상기 경두개직류자극을 습식으로 두피에 인가하고, 상기 스펀지의 탄성과 상기 스프링의 탄성이 부가되어 상기 기능적 근적외선 분광법을 이용한 뇌 활성도 측정용 전극(30)을 두피에 더 밀착시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 경두개직류자극과 뇌활성도 측정이 동시 가능한 전극 모듈의 스펀지(80)를 제외한 나머지 구성은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 경두개직류자극과 뇌활성도 측정이 동시 가능한 전극 모듈의 구성과 같으므로 이들의 구성 설명은 생략한다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10: 전극 케이스 11: 돌출부
12: 관통관 13: 고정축
14: 나사선 20: 전자회로 기판
21: PCB 기판 22: LED 어레이
23: LED 구동부 24: 근적외선 검출부
25: 검출회로부 26: 증폭 및 변환부
27: 전원 공급부 30: 뇌 활성도 측정용 전극
31: 발광 광 섬유 전극 32: 수광 광 섬유 전극
33: 암막 특성 플라스틱 34: 광 차단막
40: 경두개직류자극용 전극 50: 스프링
60, 70: 전선 80: 스펀지

Claims (4)

1. 단면은 T자 모양으로 구성되고 상부면은 원형으로 구성되어 원 기둥 모양의 관통관과, 외부면에 캡 고정용 돌출부를 구비한 전극 케이스;
   상하 운동하도록 상기 전극 케이스의 내부에 체결되어 기능적 근적외선 분광법을 이용하여 뇌 활성도를 측정하기 위한 회로가 실장되는 전자회로 기판;
   상기 전극 케이스의 상부 케이스와 상기 전자회로 기판 사이에 설치되는 탄성부재;
   상기 전자회로 기판에 고정되고, 발광 광 섬유 전극과, 수광 광 섬유 전극 및 상기 발광 광 섬유 전극과 상기 수광 광 섬유 전극을 지지 및 보호하도록 원통형으로 구성되는 암막 특성 플라스틱을 구비하여 상기 관통관을 통해 돌출되고, 상기 암막 특성 플라스틱 내부의 상기 발광 광 섬유 전극과 상기 수광 광 섬유 전극 사이에 형성되는 광 차단막을 더 구비하는 뇌 활성도 측정용 전극;
   상기 관통관 외부에 상기 뇌 활성도 측정용 전극을 둘러싸도록 형성되는 경두개직류자극용 전극; 및
   상기 경두개직류자극용 전극을 감싸는 형태로 설치되는 스펀지를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극 케이스는 상기 전자회로 기판이 상하 방향으로 이동할 수 있도록 상기 전자회로 기판을 고정하는 적어도 2개의 고정축을 구비함을 특징으로 하는 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 경두개직류자극용 전극을 결합시키기 위하여, 상기 전극 케이스의 관통관 외부면에 나선형 나사선이 더 구비됨을 특징으로 하는 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자회로 기판은,
   PCB 기판상에, 상기 발광 광 섬유 전극에 다파장 광을 발광하는 LED 어레이와,
   외부의 제어 신호에 따라 상기 LED 어레이를 구동하는 LED 구동부와,
   상기 수광 광 섬유 전극으로부터 근적외선 광을 검출하는 근적외선 검출부와,
   상기 근적외선 검출부로부터 검출된 광 신호를 필터링하여 전기적인 신호로 변환하고 1차 증폭하여 출력하는 검출회로부와,
   상기 검출회로부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이를 증폭하여 통신 케이블을 통해 출력하는 증폭 및 변환부와,
   상기 각부의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부가 실장됨을 특징으로 하는 경두개직류자극 및 뇌활성도 측정용 전극 모듈.
   

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