KR102387573B1 - 내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말 및 전자 장치 및 이들의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말 및 전자 장치 및 이들의 동작 방법이 개시된다. 개시된 외부 장치는 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치로부터 사용자의 생체 정보를 수신하고, 생체 정보에 기초하여, 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보 및 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 내부 장치로 전송한다.

Description

내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말 및 전자 장치 및 이들의 동작 방법{INTERNAL DEVICE, EXTERNAL DEVICE, USER TERMINAL AND ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
아래 실시예들은 내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말 및 전자 장치 및 이들의 동작 방법에 관한 것이다.
이식형 의료장치는 인체에 삽입되는 장치를 의미하며, 최근 질병의 진단 및 치료를 위해 활용되고 있다. 예를 들어, 이식형 의료장치에는 뇌심부 자극기 및 신경 자극기 등이 포함될 수 있다. 이러한 이식형 의료장치는 인체에 장기간 삽입되어 질병을 감지하거나, 병의 증상을 완화시킬 수 있다.
종래의 자극 장치에는 2012년 5월 30일에 출원되고, 2013년 12월 10일에 공개된 공개특허공보 제10-2013-0134213호(발명의 명칭: 이식 가능한 자기 자극 시스템)가 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법은 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치로부터 상기 사용자의 생체 정보를 수신하는 단계; 및 상기 생체 정보에 기초하여, 상기 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보 및 상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 상기 내부 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 자극 정보 및 상기 전력을 전송하는 단계는 상기 생체 정보에 기초하여 상기 사용자로 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 사용자로 상기 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단된 경우, 상기 자극 정보 및 상기 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단하는 단계는 상기 생체 정보에 기초하여 상기 사용자로부터 이상 증상이 검출된 경우, 상기 사용자로 상기 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단하는 단계는 상기 생체 정보에 기초하여 상기 내부 장치가 오작동하거나 또는 상기 사용자의 신체가 손상된 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자로 상기 자극을 인가하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법은 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말로부터 제어 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제어 정보에 기초하여 상기 자극 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 제어 정보는 상기 내부 장치, 상기 외부 장치 및 상기 사용자 단말을 포함하는 제1 피드백 루프에 의하여 결정되는 제1 제어 정보; 및 상기 내부 장치, 상기 외부 장치, 상기 사용자 단말 및 의료 전문가에 의해 제어되는 전자 장치를 포함하는 제2 피드백 루프에 의하여 결정되는 제2 제어 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 제1 제어 정보는 상기 제1 피드백 루프에 대응하여 미리 정해진 적어도 하나의 제1 자극 패턴 중 어느 하나의 자극 패턴을 선택하는 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 제2 제어 정보는 상기 제2 피드백 루프에 대응하여 미리 정해진 적어도 하나의 제2 자극 패턴 중 어느 하나의 자극 패턴을 선택하는 정보; 및 상기 생체 정보에 기초하여 실시간으로 생성되는 자극 패턴에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 제어 정보는 상기 사용자 또는 상기 사용자를 진단하는 의료 전문가에 의해 설정될 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 제어 정보에 기초하여 자극 정보를 결정하는 단계는 상기 사용자를 진단하는 의료 전문가에 의해 결정된 제어 정보에 따라 상기 자극 정보를 재 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 자극 정보 및 상기 전력을 전송하는 단계는 상기 사용자의 신체 외부에 위치한 상기 외부 장치가 상기 내부 장치와 인접하게 배치된 상태에서 상기 자극 정보 및 상기 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 자극 정보 및 상기 전력을 전송하는 단계는 상기 내부 장치에 포함된 코일에 대응하여 상기 외부 장치에 구비된 코일을 통해 상기 자극 정보 및 상기 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 사용자의 생체 정보를 수신하는 단계는 상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 상기 내부 장치로 전송하는 동안, 상기 내부 장치로부터 상기 사용자의 생체 정보를 수신할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 자극 정보는 상기 사용자로 인가되는 펄스의 세기, 지속시간, 간격 및 반복횟수 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법에서 상기 생체 정보는 상기 사용자의 뇌파 신호, 온도, 습도, 컨텍 임피던스(contact impedance) 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법은 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말과 연결된 상태에서, 상기 수신된 생체 정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 사용자의 신체 내부에 위치한 내부 장치의 동작 방법은 상기 사용자의 생체 정보를 상기 사용자의 신체 외부에 위치한 외부 장치로 전송하는 단계; 및 상기 외부 장치로부터 상기 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보 및 상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 수신하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 내부 장치의 동작 방법은 상기 전력에 기초하여 상기 자극 정보에 따라 생성된 자극을 상기 사용자의 신체 내 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전극들을 통해 상기 사용자로 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 내부 장치의 동작 방법에서 상기 전극들은 상기 자극의 채널 개수와 동일하거나 많은 전극 페어들(electrode pairs)을 포함하고, 상기 전극 페어들 각각은 애노드 전극(anode electrode) 및 캐소드 전극(cathode electrode)을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 내부 장치의 동작 방법에서 상기 전극 페어들 각각을 구성하는 애노드 전극 및 캐소드 전극은 상기 자극 정보에 따라 가변적으로 변경될 수 있다.
일실시예에 따른 내부 장치의 동작 방법에서 상기 내부 장치는 상기 사용자의 두개골과 두피 사이에 위치할 수 있다.
일실시예에 따른 내부 장치의 동작 방법에서 상기 자극 정보는 상기 생체 정보 또는 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말로부터 상기 외부 장치로 전송된 제어 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
일실시예에 따른 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말의 동작 방법은 상기 사용자 또는 상기 사용자를 진단하는 의료 전문가에 의해 설정된 제어 정보를 결정하는 단계; 및 상기 사용자의 신체 외부에 위치하여 상기 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치로 상기 자극 정보 및 전력을 전송하는 외부 장치로 상기 제어 정보를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보는 상기 제어 정보에 기초하여 결정된다.
일실시예에 따른 사용자 단말의 동작 방법에서 상기 제어 정보를 결정하는 단계는 상기 사용자로부터 입력된 요청에 따라 상기 사용자가 희망하는 시점에 미리 정해진 자극을 상기 사용자로 인가시키기 위한 제어 정보를 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 사용자 단말의 동작 방법은 상기 내부 장치에서 센싱된 상기 사용자의 생체 정보를 상기 외부 장치로부터 수신하는 단계; 및 상기 수신된 생체 정보를 상기 사용자를 진단하는 의료 전문가에 의해 제어되는 전자 장치로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 의료 전문가에 의해 제어되는 전자 장치의 동작 방법은 신체 내 내부 장치가 센싱한 사용자의 생체 정보를 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 의료 전문가에 의해 설정되고, 상기 사용자로 자극을 인가시키기 위한 제어 정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보는 상기 제어 정보에 기초하여 결정된다.
도 1은 일실시예에 따라 내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말, 서버 및 전자 장치 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말 및 전자 장치의 루프 별 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 내부 장치, 외부 장치 및 사용자 단말의 배치 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따라 내부 장치 및 외부 장치 간 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따라 내부 장치, 외부 장치 및 사용자 단말 간 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 외부 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 일실시예에 따른 내부 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 일실시예에 따라 내부 장치에서 복수의 전극들을 통해 자극을 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 일실시예에 따라 사용자의 머리에 배치된 복수의 전극들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 일실시예에 따라 내부 장치에 적용된 전극의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 14는 일실시예에 따라 사용자로 인가되는 자극을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일실시예에 따라 자극 인터페이스의 예시를 나타낸 도면이다.
도 16은 일실시예에 따라 사용자로 인가되는 자극의 예시를 나타낸 도면이다.
도 17은 일실시예에 따라 외부 장치의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 18은 일실시예에 따라 내부 장치의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 일실시예에 따라 사용자 단말의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 20은 일실시예에 따라 전자 장치의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 21은 일실시예에 따른 장치를 나타낸 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 실시예의 범위가 본문에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 공지된 기능 및 구조는 생략하도록 한다.
도 1은 일실시예에 따라 내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말, 서버 및 전자 장치 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 사용자는 질환을 가지는 환자로서, 신체 내에 자극이 인가됨으로써 해당 질환이 치료되거나 해당 질환에 따른 증상이 조절될 수 있다. 의료 전문가는 사용자를 진단하는 의사, 간호사, 임상 병리사 등으로써, 사용자의 생체 정보에 기초하여 사용자의 상태, 질환 또는 증상을 진단하고, 진단 결과에 따라 사용자로 인가되는 자극을 원격으로 조절할 수 있다.
일실시예에 따른 사용자의 신체 내에 내부 장치(110)가 삽입될 수 있다. 내부 장치(110)는 신체 내에서 사용자의 생체 정보를 센싱하고, 외부 장치(120)로 센싱된 생체 정보를 무선으로 전송할 수 있다. 또한, 내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 무선으로 수신한 자극 정보에 기초하여 사용자로 자극을 인가할 수 있다. 예를 들어, 자극 정보는 사용자로 인가할 자극에 대한 정보이고, 자극은 복수의 전극들을 이용한 전기적 자극을 포함할 수 있다.
전극은 전기적 자극을 통해 해당 자극을 받는 뇌 조직의 생체 활성을 유도하는 역할을 수행할 수 있다. 자극을 받은 뇌 조직 및 신경에서는 활동 전위(Action Potential)이 발생되어 해당 조직 및 신경과 연결된 다른 신경들로 하여금 순차적으로 활성화되게 할 수 있다. 이와 같이, 전기적 자극으로 뇌 질환의 발현 및 심화를 억제하는 기술을 뇌자극술이라고 지칭할 수 있다.
내부 장치(110)는 배터리 없이 외부 장치(120)로부터 무선으로 수신한 전력에 기반하여 구동할 수 있다. 예를 들어, 내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 수신된 전력에 기반하여, 사용자의 생체 정보를 센싱하고 사용자로 자극을 인가할 수 있다. 내부 장치(110)에는 배터리가 없어 부피가 최소화될 수 있고, 내부 장치(110)를 사용자 신체 내에 삽입하는 수술 부담을 효과적으로 줄일 수 있으며, 배터리를 교체할 필요가 없어 영구적인 사용이 가능할 수 있다.
외부 장치(120)는 사용자의 신체 외부에 위치한 장치로서, 예를 들어, 사용자의 신체 외부에서 내부 장치(110)와 인접하게 배치될 수 있다. 외부 장치(120)는 내부 장치(110)로부터 사용자의 생체 정보를 수신할 수 있다. 외부 장치(120)는 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보 및 내부 장치(110)를 구동시키기 위한 전력을 내부 장치(110)로 무선으로 전송할 수 있다.
사용자 단말(130)은 사용자에 의해 제어되는 장치로서, 예를 들어, 스마트 폰, 모바일 기기, 웨어러블 장치, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 스마트 가전기기, 지능형 자동차 등일 수 있다. 사용자 단말(130)은 무선 또는 유선 네트워크를 통해 외부 장치(120)과 통신을 수행할 수 있다. 사용자 단말(130)은 외부 장치(120)로부터 사용자의 생체 정보를 수신하고, 사용자로 자극을 인가시키기 위한 제어 정보를 외부 장치(120)로 전송할 수 있다.
외부 장치(120)로 전송된 제어 정보는 외부 장치(120)에서 자극 정보가 결정되는 데 이용될 수 있다. 제어 정보는 사용자 단말(130)에서 사용자에 의해 설정되거나 또는 전자 장치(150)에서 의료 전문가에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가에 의해 설정된 제어 정보는 사용자에 의해 설정된 제어 정보보다 많은 권한을 가질 수 있다.
일실시예에 따른 서버(140)는 무선 또는 유선 네트워크를 통해 사용자 단말(130)에 연결되고, 사용자 단말(130)로부터 생체 정보를 수신할 수 있다. 서버(140)는 사용자 단말(130)로부터 수신된 생체 정보를 데이터베이스에 기록할 수 있으며, 사용자 단말(130) 또는 전자 장치(150)의 요청에 의해 데이터베이스에 기록된 생체 정보를 사용자 단말(130) 또는 전자 장치(150)로 전달할 수 있다. 또한, 서버(140)는 전자 장치(150)로부터 수신된 제어 정보를 사용자 단말(130)로 전달할 수도 있다. 예를 들어, 서버(140)는 클라우드 데이터베이스로 동작할 수 있다.
실시예에 따라서는 서버(140)가 존재하지 않을 수도 있으며, 이 경우 생체 정보는 사용자 단말(130)로부터 전자 장치(150)로 직접 전달되어 전자 장치(150) 내 메모리에 저장될 수 있으며, 제어 정보는 전자 장치(150)로부터 사용자 단말(130)로 전달될 수 있다.
전자 장치(150)는 의료 전문가에 의해 제어되는 장치로서, 예를 들어, 스마트 폰, 모바일 기기, 웨어러블 장치, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 스마트 가전기기, 지능형 자동차 등일 수 있다. 전자 장치(150)는 사용자 단말(130) 또는 서버(140)로부터 생체 정보를 수신하고, 수신된 생체 정보를 의료 전문가에게 제공할 수 있다. 전자 장치(150)는 의료 전문가로부터 입력된 제어 정보를 사용자 단말(130) 또는 서버(140)로 전송할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 서버(140)가 존재하지 않은 실시예를 기준으로 설명하겠으나, 아래의 설명이 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 서버(140)가 존재하는 실시예에 대해서도 제한 없이 적용될 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 내부 장치, 외부 장치, 사용자 단말 및 전자 장치의 루프 별 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따라 내부 장치(110), 외부 장치(120), 사용자 단말(130) 및 전자 장치(150) 중 적어도 두 개에 의해 형성되는 루프(loop) 1, 루프 2 및 루프 3이 도시된다. 사용자의 질병 또는 증상의 심각한 정도에 따라 루프 1 내지 루프 3이 적응적으로 동작함으로써, 사용자의 상태에 적합한 진단, 처방, 치료 등이 실시간으로 수행될 수 있다.
일실시예에 따른 루프 1은 내부 장치(110) 및 외부 장치(120)로 형성되는 루프로서, 예를 들어, 사용자의 질병 또는 증상에 대해 긴급 조치가 요구되는 경우에 동작할 수 있다.
루프 1에서, 내부 장치(110)는 사용자의 생체 정보를 센싱하고, 센싱된 생체 정보를 외부 장치(120)로 전송한다. 이 때, 내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 무선 전송된 전력에 기초하여 구동할 수 있다.
외부 장치(120)는 내부 장치(110)로부터 수신한 생체 정보에 기초하여 자극 정보 및 전력을 내부 장치(110)로 전송한다. 이 때, 외부 장치(120)는 생체 정보에 기초하여 사용자로 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 외부 장치(120)는 생체 정보에 기초하여 사용자로부터 이상 증상이 검출된 경우, 사용자로 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다. 외부 장치(120)는 간질 환자인 사용자의 생체 정보를 통해 발작 전조 현상으로 이상 뇌파가 검출되는 여부를 판단하고, 만약 이상 뇌파가 검출된 경우 사용자로 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 사용자의 생체 정보는 뇌파(EEG; Electroencephalogram) 신호를 포함할 수 있다.
또는, 외부 장치(120)는 생체 정보에 기초하여 내부 장치(110)가 오작동하거나 또는 사용자의 신체가 손상된 것으로 판단된 경우, 사용자로 자극을 인가하지 않는 것으로 판단할 수도 있다. 외부 장치(120)는 생체 정보에 포함된 온도, 습도, 컨텍 임피던스(contact impedance) 중 적어도 하나에 기초하여 내부 장치(110)의 오작동 또는 사용자의 신체 손상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 내부 장치(110)의 온도, 습도 중 적어도 하나가 미리 정해진 임계 범위를 벗어나는 것으로 확인된 경우, 외부 장치(120)는 내부 장치(110)가 오작동하거나, 이상 온도 또는 이상 습도로 인해 사용자의 신체가 손상된 것으로 판단하고, 사용자로 자극을 인가하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 또한, 생체 정보에 따라 내부 장치(110)와 사용자 신체 간의 컨텍 임피던스가 변경된 것으로 확인된 경우, 외부 장치(120)는 현재 설정된 자극이 사용자의 질병 또는 증상에 적절하지 않다고 판단하고, 사용자로 자극을 인가하지 않는 것으로 결정할 수도 있다.
외부 장치(120)는 사용자로 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단된 경우에 응답하여 자극 정보를 내부 장치(110)로 전송할 수 있다. 이 때, 자극 정보는 사용자 단말(130)로부터 전달된 제어 정보에 의해 미리 결정된 자극 정보일 수 있다.
반대로, 사용자로 자극을 인가할 필요가 없는 것으로 판단된 경우, 외부 장치(120)는 생체 정보 및 판단 결과 중 적어도 하나를 사용자 단말(130)로 전송함으로써, 사용자가 인지하게 할 수 있다. 또는, 외부 장치(120)는 생체 정보 및 판단 결과 중 적어도 하나를 전자 장치(150)로 전송함으로써, 의료 전문가가 인지하고 적절한 진단 또는 처방을 내리게 할 수도 있다.
일실시예에 따른 루프 2는 내부 장치(110), 외부 장치(120) 및 사용자 단말(130)로 형성되는 루프로서, 예를 들어, 만성적인 질병 또는 증상을 가진 사용자의 요청에 의해 동작할 수 있다.
루프 2에서, 사용자 단말(130)는 사용자로부터 입력된 요청에 따라 사용자가 희망하는 시점에 미리 정해진 자극을 사용자로 인가시키기 위한 제어 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 우울증이나 불면증 등 만성적인 질병 또는 증상을 느끼는 사용자는 해당 질병 또는 증상을 완화시킬 수 있는 자극을 인가 받기를 원할 수 있다. 이 때, 사용자는 자극에 대한 요청을 사용자 단말(130)에 입력할 수 있다.
여기서, 희망하는 시점에는 현 시점뿐만 아니라 현 시점으로부터 일정 시간 이후의 시점, 사용자가 특정 장소에 위치하는 시점 등 다양한 시점이 제한 없이 포함될 수 있다. 또한, 미리 정해진 자극은 루프 2에 대응하여 미리 정해진 적어도 하나의 제1 자극 패턴 중에서 사용자에 의해 선택된 어느 하나의 자극 패턴에 해당될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자극 패턴은 우울증, 불면증 등 만성적인 질병 또는 증상의 유형과 자극 강도에 기반하여 미리 정해질 수 있다. 적어도 하나의 제1 자극 패턴은 의료 전문가의 진단에 기초해서 미리 결정될 수 있으며, 전자 장치(150)로부터 수신된 제어 정보에 따라 추후 변경될 수도 있다.
사용자 단말(130)은 결정된 제어 정보를 외부 장치(120)로 전송할 수 있다. 외부 장치(120)는 제어 정보에 기초하여 자극 정보를 결정하고, 사용자가 희망하는 시점에 자극 정보를 전력과 함께 내부 장치(110)로 전송할 수 있다. 내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 수신된 전력을 기초로 구동하여 자극 정보에 따른 자극을 사용자로 인가할 수 있다.
일실시예에 따른 루프 3은 내부 장치(110), 외부 장치(120), 사용자 단말(130) 및 전자 장치(150)로 형성되는 루프로서, 예를 들어, 의료 전문가에 의해 사용자의 질병 또는 증상이 정기적으로 관리되는 경우에 동작할 수 있다.
루프 3에서, 내부 장치(110)는 치매 등이 있는 사용자의 생체 정보를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 전력을 수신하여 구동할 때마다 또는 구동하는 동안 정기적으로 사용자의 생체 정보를 센싱하고, 센싱된 생체 정보를 외부 장치(120)로 전송할 수 있다. 생체 정보는 외부 장치(120) 및 사용자 단말(130)을 통해 전자 장치(150)로 전달될 수 있다. 전자 장치(150)는 수집된 생체 정보를 의료 전문가로 제공할 수 있고, 의료 전문가로부터 사용자의 생체 정보에 따른 자극을 사용자로 인가시키기 위한 제어 정보를 입력 받을 수 있다.
전자 장치(150)는 제어 정보를 사용자 단말(130)을 통해 외부 장치(120)로 전송할 수 있다. 외부 장치(120)는 제어 정보에 기초하여 자극 정보를 결정하고, 결정된 자극 정보를 전력과 함께 내부 장치(110)로 무선으로 전송할 수 있다. 내부 장치(110)는 무선 전송된 전력에 기반하여 구동하여 자극 정보에 따른 자극을 생성하여 사용자로 인가할 수 있다.
여기서, 전자 장치(150)에서 의료 전문가에 의해 설정된 제어 정보는 루프 3에 대응하여 미리 정해진 적어도 하나의 제2 자극 패턴 중에서 의료 전문가에 의해 선택된 어느 하나의 자극 패턴에 대한 정보 및 생체 정보에 기초하여 실시간으로 생성되는 자극 패턴에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제2 자극 패턴은 사용자의 상태에 따라 의료 전문가가 처방할 수 있는 자극 패턴을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2 자극 패턴은 앞서 설명한 사용자에 의해 선택되는 적어도 하나의 제1 자극 패턴보다 다양할 수 있다.
또한, 생체 정보에 기초하여 실시간으로 생성되는 자극 패턴에 대한 정보는 루프 1에서 사용자의 생체 정보에 따라 외부 장치(120)에서 결정되는 자극 정보를 재 설정하는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가는 사용자의 신체 변화 등으로 인해 현재 설정된 자극의 영향이 미미한 것으로 판단하고, 자극의 세기를 증가시키고자 할 수 있다. 이 때, 의료 전문가는 생체 정보에 기초하여 실시간으로 생성되는 자극 패턴에 대한 정보를 제어 정보로 입력함으로써, 루프 1에 따른 자극을 변경할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 내부 장치, 외부 장치 및 사용자 단말의 배치 예시를 나타낸 도면이다.
일실시예에 따라 사용자의 신체 내에 삽입된 내부 장치(110)는 단수 또는 복수일 수 있다. 단수인 경우, 내부 장치(110)는 사용자의 신체 내 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전극들을 통해 다양한 위치에 자극을 인가할 수 있다. 외부 장치(120)로부터 내부 장치(110)로 전송된 자극 정보에는 사용자로 인가할 자극의 패턴과 해당 자극을 출력할 전극에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 자극 정보에는 특정 패턴의 자극이 첫 번째 전극 및 세 번째 전극에서 출력된다는 정보가 포함될 수 있다.
복수인 경우, 복수의 내부 장치들은 사용자의 신체 내 서로 다른 위치에 배치되고, 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 외부 장치(120)로부터 복수의 내부 장치들로 전송된 자극 정보에는 사용자로 인가할 자극의 패턴, 해당 자극을 출력할 내부 장치에 대한 정보, 해당 내부 장치에 포함된 전극에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 자극 정보에는 특정 패턴의 자극이 다섯 번째 내부 장치의 두 번째 전극 및 네 번째 전극에서 출력된다는 정보가 포함될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 내부 장치(110)가 단수인 실시예를 기준으로 설명하나, 이러한 설명이 내부 장치의 개수를 제한하지 않는다.
외부 장치(120)는 사용자의 신체 외부에서 내부 장치(110)로부터 생체 정보를 수신하고, 자극 정보 및 전력을 전송할 수 있다. 예를 들어, 외부 장치(120)는 베개(121), 모자(123), 헬멧 등과 같이 사용자의 머리를 감싸거나 지지하는 형태로 구현되어 사용자의 머리와 인접하게 위치함으로써, 일상 생활 중에서도 사용자는 자극을 인가 받을 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 내부 장치(110)는 사용자의 신체 내에서 두개골과 두피 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 내부 장치(110)는 두개골 바깥 부분에서 두개골에 근접하게 위치할 수 있다. 내부 장치(110)를 사용자의 신체 내부에 배치시킬 때 두개골을 손상시키기 않으므로, 수술 부담을 크게 줄일 수 있다.
내부 장치(110)는 전자기 유도 현상을 통해 외부 장치(120)로부터 전력을 공급 받아, 뇌 조직 방향으로 자극을 인가할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따라 내부 장치 및 외부 장치 간 동작을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 내부 장치(110)는 데이터 송수신기, 제어부, 센서, 전력 수신기, 전력 조절기, 자극기를 포함할 수 있다. 내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 무선 전송된 전력을 유도 코일을 통해 전력 수신기에서 수신할 수 있다. 전력 수신기에 수신된 전력은 전력 조절기를 통해, 내부 장치(110)의 각 구성요소로 전달될 수 있다. 외부 장치(120)로부터 무선 전송된 전력을 수신하는 동안, 센서는 사용자의 생체 정보를 센싱하고, 센싱된 생체 정보를 데이터 송수신기를 통해 외부 장치(120)로 전송할 수 있다. 데이터 송수신기는 유도 코일을 통해 생체 정보를 외부 장치(120)로 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치(120)는 데이터 송수신기, 전력 송신기, 제어부, 전원, 외부 통신부를 포함할 수 있다. 외부 장치(120)의 구성요소들은 전원에 저장된 전력에 기반하여 구동할 수 있다. 외부 장치(120)는 내부 장치(110)로부터 전송된 생체 정보를 유도 코일을 통해 데이터 송수신기에서 수신할 수 있다. 수신된 생체 정보는 제어부로 전송되고, 제어부는 생체 정보에 기초하여 사용자로 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단하고, 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단되면 생체 정보에 기초하여 결정된 자극 정보 및 전력을 내부 장치(110)로 전송할 수 있다. 자극 정보는 데이터 송수신기에서 유도 코일을 통해 내부 장치(110)로 전송되고, 전력은 전력 송신기에서 유도 코일을 통해 내부 장치(110)로 전송될 수 있다. 외부 장치(120)에 포함된 외부 통신부는 사용자 단말과 통신을 수행하는 데 이용될 수 있다.
내부 장치(110)는 외부 장치(120)로부터 전송된 전력을 유도 코일을 통해 전력 수신기에서 수신하고, 자극 정보를 유도 코일을 통해 데이터 송수신기에서 수신할 수 있다. 수신된 자극 정보는 제어부를 통해 자극기로 전달되고, 자극기에서 자극 정보에 따른 자극이 생성되어 사용자로 자극이 인가될 수 있다.
일실시예에 따른 내부 장치(110)는 배터리 없이 전자기 유도 현상을 통해 외부 장치(120)로부터 전력을 공급 받아 구동함으로써, 배터리 교체 없이 영구적으로 사용 가능할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따라 내부 장치, 외부 장치 및 사용자 단말 간 동작을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 내부 장치(110)는 안테나로 동작할 수 있는 코일(611), 외부 장치(120)와 통신을 수행하는 데이터 송수신기(612), 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU; Micro Controller Unit)을 포함하는 제어부(613), 외부 장치(120)로부터 무선 전송된 전력을 수신하는 전력 수신기(614), 수신된 전력을 정류기를 통해 안정적으로 내부 장치(110)의 각 구성요소로 공급하는 전력 조절기(615), 자극 생성을 위해 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(616), 자극 정보에 기초하여 자극을 생성하는 자극 생성기(617), 생성된 자극에 따라 자극 전류를 구동시키는 자극 전류 구동기(618), 전극 페어(electrode pair)를 구성하고 사용자로 자극을 출력하는 애노드 전극 및 캐소드 전극(619)을 포함할 수 있다. 고전압 발생기(616)는 고전압을 생성하여 높은 전압이 요구되는 자극 생성기(617) 및 자극 전류 구동기(618)로 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 외부 장치(120)는 사용자 단말(130)과 통신을 수행하는 외부 통신부(621), 제어부(623), 내부 장치(110)로 전력을 무선 전송하는 전력 송신기(625), 내부 장치(110)와 통신을 수행하는 데이터 송수신기(627) 및 무선 전력 전송과 데이터 송수신에서 안테나로 동작할 수 있는 코일(629)을 포함할 수 있다. 외부 통신부(621)는 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 장치로서, 예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 및 지그비(Zigbee) 등 RF(Radio Frequency) 무선 통신, 적외선 통신 등을 수행할 수 있다.
외부 장치(120)의 코일(629)과 내부 장치(110)의 코일(611)은 자기 유도를 통해 전력 및 데이터를 무선으로 전달할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 외부 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
단계(710)에서, 외부 장치는 사용자 단말로부터 제어 정보를 수신할 수 있다. 만약 제어 정보가 수신되지 않은 경우, 외부 장치는 사용자 단말로부터 제어 정보가 수신될 때까지 대기할 수 있다.
제어 정보가 수신된 경우, 단계(720)에서 외부 장치는 수신한 제어 정보를 해석하여 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보를 결정할 수 있다. 단계(730)에서, 외부 장치는 무선 통신을 위해 자극 정보를 변조할 수 있다. 단계(740)에서, 외부 장치는 변조된 자극 정보와 전력을 내부 장치로 무선으로 전송할 수 있다. 외부 장치는 자극 정보를 전송한 후에도 내부 장치에서 사용자로 자극이 정상적으로 인가되도록 계속해서 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.
단계(750)에서, 외부 장치는 사용자 단말로부터 변경된 제어 정보를 수신할 수 있다. 만약 변경된 제어 정보가 수신되지 않은 경우, 외부 장치는 단계(740)를 계속해서 수행할 수 있다.
변경된 제어 정보가 수신된 경우, 단계(760)에서, 외부 장치는 변경된 제어 정보를 해석하여 변경된 자극 정보를 결정할 수 있다. 단계(770)에서, 외부 장치는 변경된 자극 정보를 변조할 수 있다. 단계(780)에서, 외부 장치는 변경된 자극 정보를 전력과 함께 내부 장치로 무선으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따라 사용자가 자극 인가를 중단시키고 싶은 경우, 외부 장치의 전원을 오프(off)하거나, 외부 장치 및 내부 장치 간의 이격 거리를 증가시킴으로써 외부 장치와 내부 장치 간 연동을 중지시킬 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 내부 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
단계(810)에서, 내부 장치는 외부 장치로부터 전력 및 자극 정보를 수신할 수 있다. 외부 장치로부터 전력이 수신됨에 따라 내부 장치는 온(on)되어 외부 장치로부터 자극 정보를 수신할 수 있다.
단계(821)에서, 내부 장치는 전력 조절기를 통해 전력을 내부 장치의 각 구성요소로 공급할 수 있다. 단계(831)에서, 내부 장치는 고전압 발생기를 통해 고전압을 생성할 수 있다. 단계(841)에서, 내부 장치는 자극 생성기와 자극 전류 구동기로 고전압을 전달할 수 있다.
또한, 단계(823)에서, 내부 장치는 수신된 자극 정보를 복조할 수 있다. 단계(833)에서, 내부 장치는 복조된 자극 정보를 해석할 수 있다. 단계(843)에서, 내부 장치는 자극 생성기를 통해 자극 정보에 기초하여 자극을 생성할 수 있다. 단계(845)에서, 내부 장치는 자극 전류 구동기를 통해 자극 전류를 구동하여 사용자로 자극을 인가할 수 있다.
단계(850)에서, 내부 장치는 자극을 인가하는 동안 변경된 자극 정보가 외부 장치로부터 수신되는지 여부를 모니터링할 수 있다. 만약 변경된 자극 정보가 수신되지 않은 경우, 내부 장치는 단계(845)을 계속해서 수행할 수 있다.
만약 변경된 자극 정보가 수신된 경우, 내부 장치는 단계(860)에서 변경된 자극 정보를 복조하고, 단계(870)에서 변경된 자극 정보를 해석하고, 단계(880)에서, 변경된 자극을 생성하며, 단계(890)에서 변경된 자극 전류를 구동하여 사용자로 변경된 자극을 인가할 수 있다.
내부 장치는 외부 장치로부터 전력 공급이 중단되는 경우에 오프될 수 있다.
도 9는 일실시예에 따라 내부 장치에서 복수의 전극들을 통해 자극을 출력하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 제어부(910)는 외부 장치로부터 수신된 자극 정보를 자극 생성기(920)로 전달할 수 있다. 자극 생성기(920)는 자극 정보를 채널에 따라 자극 전류 구동기들(930)로 전달할 수 있다. 자극 전류 구동기들(930)은 자극 채널의 개수만큼 존재할 수 있다. 자극 전류 구동기들(930) 각각은 해당 채널에 따른 애노드 전류와 캐소드 전류를 생성하고, MUX(Multiplexer) 기반 전극 스위치 네트워크(940)를 통해 각 전극들(950)로 애노드 전류와 캐소드 전류를 전달할 수 있다.
MUX 기반 전극 스위치 네트워크(940)를 통해 전극 페어를 구성하는 애노드 전극과 캐소드 전극은 자극에 따라 동적으로 변경될 수 있다.
도 10 및 도 11은 일실시예에 따라 사용자의 머리에 배치된 복수의 전극들을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따라 내부 장치(110)는 사용자의 두개골 바깥부분에 배치될 수 있다. 제어부(1010)와 복수의 전극들은 PCB(printed circuit board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 또는 전선 등의 형태로 물리적으로 직접 연결될 수 있다. 제어부(1010)와 복수의 전극들을 연결하는 부분은 생체 적합한 물질로 코딩되어 자극이 새지(leak) 않으면서 생체 조직을 보호하도록 구성될 수 있다. 실시예에 따라서는, 자극이 실제 인가되는 생체 조직에 접촉된 부분만 백금 등으로 코딩될 수도 있다. 또한, 제어부(1010)와 복수의 전극들을 직접 연결하는 대신 별도의 커넥터를 이용하여 서로 연결시킬 수도 있고, 이러한 경우에는 제어부(1010)와 복수의 전극들의 전도성 있는 부분을 고정 부재를 통해 물리적으로 연결시킬 수도 있다.
내부 장치에 포함된 코일은 외부 장치로부터 전력 및 자극 정보를 용이하게 수신하기 위해 두피에 인접하게 배치되고, 복수의 전극들은 사용자로 자극을 용이하게 인가하기 위해 두개골에 인접하게 배치될 수 있다.
내부 장치에 포함된 복수의 전극들에는 애노드 전극(1051) 및 캐소드 전극(1053)이 적어도 한 쌍 이상 포함될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 애노드 전극(1051) 및 캐소드 전극(1053)은 제어부(1010)를 중심으로 방사형으로 대칭되도록 배치될 수도 있지만, 전극들이 배치될 수 있는 실시예가 이에 제한되지 않는다.
복수의 전극들은 제어부(1010)에서 인가 가능한 채널의 개수보다 2배 이상일 수 있으며, 제어부(1010)로부터 인가되는 자극에 따라 동작되는 애노드 전극 및 캐소드 전극이 변경될 수 있다. 예를 들면, 제어부(1010)는 자극에 따라 복수의 전극들 중 일부 전극만이 동작할 수 있고, 또는 전극 페어를 구성하는 애노드 전극 및 캐소드 전극이 동적으로 변경될 수도 있다. 또한, 도 14에서 설명될 자극 트레인 또는 자극 영역에 따라서도 자극이 인가되는 전극들이 동적으로 변경될 수 있다.
이와 같이, 다수의 채널을 독립적으로 운용할 수 있기 때문에 복수의 채널들을 연계하여 사용자에게 새로운 패턴의 자극을 보다 넓은 범위에서 인가할 수 있다. 예를 들어, 복수의 채널들은 사용자의 두상 전체에 대하여 넓게 펼쳐져서 형성되어, 자극 포인트에 해당하는 복수의 전극들이 순차적으로 자극을 출력하거나 특정 전극으로 점진적으로 자극의 강도를 조절하는 형태 등으로 사용자의 두상에 대하여 광범위한 자극 인가가 가능할 수 있다. 사용자의 전두엽뿐만 아니라 측두엽, 두정엽 등 뇌 전체를 효과적으로 자극할 수 있다.
도 12 및 도 13은 일실시예에 따라 내부 장치에 적용된 전극의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 내부 장치가 DBS(Deep Brain Stimulation) 기법을 통해 사용자로 자극을 인가하는 예시가 도시된다. 내부 장치는 뇌피질로 삽입되어 뇌심부를 자극하는 리드(lead)(1210)를 통해 자극을 인가할 수 있다. 이 경우에도, 리드(1210)를 제외한 내부 장치의 나머지 구성요소들은 두개골 바깥 부분에 위치하며, 사용자의 두개골에 리드(1210)를 통과시키기 위한 홀만이 존재할 수 있다.
도 13을 참조하면, 내부 장치가 tDCS(Transcranial Direct Current Stimulation) 기법을 통해 사용자로 자극을 인가하는 예시가 도시된다. 이 경우, 사용자의 두개골 자체에는 침습을 위한 어떠한 홀도 존재하지 않을 수 있다. 내부 장치의 전극(1310)은 두개골 바깥에서 자극을 인가할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 내부 장치로 전력 및 자극 정보를 전송하는 외부 장치는 헬멧 또는 모자 등에 구비될 수 있고, 사용자는 일상 생활 중에서도 필요에 따라 자극을 인가 받거나, 자극의 인가 시점 및 인가 세기 등을 용이하게 제어할 수 있다.
도 14는 일실시예에 따라 사용자로 인가되는 자극을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 자극은 자극 페어(stimulation pair)(1410), 자극 트레인(stimulation train)(1420), 자극 영역(stimulation area)(1430)로 구분될 수 있다.
자극 페어(1410)는 두 개의 자극 펄스들로 구성될 수 있다. 자극 페어(1410)는 자극 펄스의 진폭 AMP(amplitude)과 펄스 폭 PW(pulse width) 및 두 개의 자극 펄스들 간의 간격 DZ0(dead zone 0)으로 결정될 수 있다. 여기서, 진폭 AMP는 자극 세기를 나타내며, 펄스 폭 PW은 자극의 지속 시간을 나타낼 수 있다. 한 방향으로만 자극을 인가할 경우 조직이 괴사할 우려가 있으므로, 한 방향으로 자극을 인가한 후에는 다른 방향으로도 자극을 인가할 필요가 있으며, 이러한 두 개의 자극 펄스들이 하나의 자극 페어(1410)를 구성할 수 있다.
자극 트레인(1420)은 복수의 자극 페어들로 구성될 수 있다. 자극 트레인(1420)은 자극 페어들 간의 간격 DZ1, 연속되는 자극 페어의 개수 M, 자극 트레인들 간의 간격 DZ2, 자극 트레인의 개수 N으로 결정될 수 있다.
자극 영역(1430)은 복수의 자극 트레인들로 구성될 수 있다. 자극 영역(1430)은 초기 딜레이 THD_DEL, 자극의 세기의 증가 정도 RAMP_SEL, 연속되는 자극 트레인의 개수, 자극 영역들 간의 간격 DZ3으로 결정될 수 있다.
일실시예에 따라 사용자로 인가되는 자극은 복수의 자극 영역들을 포함할 수 있으며, 도 14에 도시된 자극 페어(1410), 자극 트레인(1420), 자극 영역(1430)의 파라미터들이 자극 정보에 포함될 수 있다.
도 15는 일실시예에 따라 자극 인터페이스의 예시를 나타낸 도면이다.
일실시예에 따른 사용자 또는 의료 전문가는 도 15에 예시적으로 도시된 자극 인터페이스를 통해 사용자로 인가할 자극을 직관적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말 또는 전자 장치에 설치된 어플리케이션 또는 프로그램을 통해 사용자 또는 의료 전문가로 자극 인터페이스가 제공될 수 있다. 자극 인터페이스를 통해, 인가하고자 하는 자극이 군집 별, 단위 별로 세부적으로 조절될 수 있으며, 내부 장치와 외부 장치 간의 연결 상태와 자극 정보가 실시간으로 모니터링될 수 있으며, 자극의 예상 종료 시점도 확인될 수 있다.
도 16은 일실시예에 따라 사용자로 인가되는 자극의 예시를 나타낸 도면이다.
일실시예에 따라 베이스라인(baseline) EEG가 측정되고, 측정 결과에 따라 HFS(high-frequency stimulation)에 해당하는 촉진(facilitation) 1 자극과 LFS(low-frequency stimulation)에 해당하는 억제(inhibition) 1 자극이 반복해서 인가될 수 있다. 그 후, iTBS(intermittent theta burst stimulation)에 해당하는 촉진 2 자극과 cTBS(continuous theta burst stimulation)에 해당하는 억제 2 자극이 반복해서 인가될 수 있다. 도 16에 도시된 자극은 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 사용자로 인가될 수 있는 자극이 이에 제한되지 않는다.
도 17은 일실시예에 따라 외부 장치의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 일실시예에 따른 외부 장치의 동작 방법은 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치로부터 사용자의 생체 정보를 수신하는 단계(1710) 및 생체 정보에 기초하여 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보 및 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 내부 장치로 전송하는 단계(1720)를 포함한다.
도 18은 일실시예에 따라 내부 장치의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 일실시예에 따른 내부 장치의 동작 방법은 사용자의 생체 정보를 사용자의 신체 외부에 위치한 외부 장치로 전송하는 단계(1810) 및 외부 장치로부터 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보 및 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 수신하는 단계(1820)를 포함한다.
도 19는 일실시예에 따라 사용자 단말의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 일실시예에 따른 사용자 단말의 동작 방법은 사용자 또는 사용자를 진단하는 의료 전문가에 의해 설정된 제어 정보를 결정하는 단계(1910) 및 사용자의 신체 외부에 위치하여 사용자의 신체 내 삽입된 내부 장치로 자극 정보 및 전력을 전송하는 외부 장치로 제어 정보를 전송하는 단계(1920)를 포함한다. 그리고, 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보는 제어 정보에 기초하여 결정된다.
도 20은 일실시예에 따라 전자 장치의 동작 방법을 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 일실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 신체 내 내부 장치가 센싱한 사용자의 생체 정보를 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말로부터 수신하는 단계(2010) 및 의료 전문가에 의해 설정되고, 사용자로 자극을 인가시키기 위한 제어 정보를 사용자 단말로 전송하는 단계(2020)를 포함한다. 그리고, 사용자로 인가할 자극에 대한 자극 정보는 제어 정보에 기초하여 결정된다.
도 17 내지 도 20에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 16을 통하여 전술한 사항들이 그대로 적용되므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 21은 일실시예에 따른 장치를 나타낸 도면이다.
도 21을 참조하면, 일실시예에 따른 장치(2100)는 메모리(2110), 프로세서(2120) 및 트랜시버(2130)를 포함한다. 또한, 장치(2100)는 무선 전력부(2140) 및 센서(2150)를 더 포함할 수도 있다. 메모리(2110), 프로세서(2120), 트랜시버(2130), 무선 전력부(2140) 및 센서(2150)는 버스(bus)(2160)를 통하여 서로 통신할 수 있다.
메모리(2110)는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어를 포함할 수 있다. 프로세서(2120)는 메모리(2110)에 저장된 명령어가 프로세서(2120)에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리(2110)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있다. 프로세서(2120)는 명령어들, 혹은 프로그램들을 실행하거나, 장치(2100)의 동작을 제어하는 장치를 포함할 수 있다.
일실시예에 따라 장치(2100)가 외부 장치에 해당하는 경우, 장치(2100)는 메모리(2110), 프로세서(2120), 트랜시버(2130) 및 무선 전력부(2140)를 포함할 수 있다. 장치(2100)는 트랜시버(2130)를 통해 내부 장치 또는 사용자 단말과 통신을 수행하고, 무선 전력부(2140)를 통해 내부 장치로 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따라 장치(2100)가 내부 장치에 해당하는 경우, 장치(2100)는 메모리(2110), 프로세서(2120), 트랜시버(2130), 무선 전력부(2140) 및 센서(2150)를 포함할 수 있다. 장치(2100)는 트랜시버(2130)를 통해 외부 장치와 통신을 수행하고, 무선 전력부(2140)를 통해 외부 장치로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 또한, 장치(2100)는 센서(2150)를 통해 사용자의 생체 정보를 센싱할 수 있다.
일실시예에 따라 장치(2100)가 사용자 단말에 해당하는 경우, 장치(2100)는 메모리(2110), 프로세서(2120) 및 트랜시버(2130)를 포함할 수 있다. 장치(2100)는 트랜시버(2130)를 통해 외부 장치 또는 전자 장치와 통신을 수행할 수 있다.
일실시예에 따라 장치(2100)가 전자 장치에 해당하는 경우, 장치(2100)는 메모리(2110), 프로세서(2120) 및 트랜시버(2130)를 포함할 수 있다. 장치(2100)는 트랜시버(2130)를 통해 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다.
그 밖에, 장치(2100)에는 앞서 설명된 동작들이 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 또는 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (29)

  1. 사용자의 신체 내 내부 장치로부터 상기 사용자의 생체 정보를 수신하는 단계;
    상기 생체 정보에 기초하여 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 있다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말이나 제3자에 의해 제어되는 전자 장치의 관여 없이, 상기 생체 정보에 기초하여 상기 사용자로 제공할 자극에 대한 자극 정보 및 상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 상기 내부 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 없다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자 단말 및/또는 상기 전자 장치로 상기 생체 정보를 전송하는 단계
    를 포함하는 외부 장치의 동작 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 생체 정보에 기초하여 상기 사용자로부터 이상 증상이 검출된 경우, 상기 사용자로 상기 자극을 인가할 필요가 있는 것으로 판단하는, 외부 장치의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자극을 인가할 필요가 있는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 생체 정보에 기초하여 상기 내부 장치가 오작동하거나 또는 상기 사용자의 신체가 손상된 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자로 상기 자극을 인가하지 않는 것으로 판단하는, 외부 장치의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말로부터 제어 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제어 정보에 기초하여 상기 자극 정보를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 외부 장치의 동작 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 정보는
    상기 내부 장치, 상기 외부 장치 및 상기 사용자 단말을 포함하는 제1 피드백 루프에 의하여 결정되는 제1 제어 정보; 및
    상기 내부 장치, 상기 외부 장치, 상기 사용자 단말 및 상기 전자 장치를 포함하는 제2 피드백 루프에 의하여 결정되는 제2 제어 정보
    중 적어도 하나를 포함하는, 외부 장치의 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 제어 정보는
    상기 제1 피드백 루프에 대응하여 미리 정해진 적어도 하나의 제1 자극 패턴 중 어느 하나의 자극 패턴을 선택하는 정보를 포함하는, 외부 장치의 동작 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 제어 정보는
    상기 제2 피드백 루프에 대응하여 미리 정해진 적어도 하나의 제2 자극 패턴 중 어느 하나의 자극 패턴을 선택하는 정보; 및
    상기 생체 정보에 기초하여 실시간으로 생성되는 자극 패턴에 대한 정보
    중 적어도 하나를 포함하는, 외부 장치의 동작 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 자극 정보 및 상기 전력을 전송하는 단계는
    상기 사용자의 신체 외부에 위치한 상기 외부 장치가 상기 내부 장치와 인접하게 배치된 상태에서 상기 자극 정보 및 상기 전력을 무선으로 전송하는, 외부 장치의 동작 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자극 정보 및 상기 전력을 전송하는 단계는
    상기 내부 장치에 포함된 코일에 대응하여 상기 외부 장치에 구비된 코일을 통해 상기 자극 정보 및 상기 전력을 무선으로 전송하는, 외부 장치의 동작 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 생체 정보를 수신하는 단계는
    상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 상기 내부 장치로 전송하는 동안, 상기 내부 장치로부터 상기 사용자의 생체 정보를 수신하는, 외부 장치의 동작 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 자극 정보는
    상기 사용자로 제공되는 펄스의 세기, 지속시간, 간격 및 반복횟수 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는, 외부 장치의 동작 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 생체 정보는
    상기 사용자의 뇌파 신호, 온도, 습도, 컨텍 임피던스(contact impedance) 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는, 외부 장치의 동작 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말과 연결된 상태에서, 상기 수신된 생체 정보를 상기 사용자 단말로 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 외부 장치의 동작 방법.
  17. 사용자의 신체 내부에 위치한 내부 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 사용자의 생체 정보를 상기 사용자의 신체 외부에 위치한 외부 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 외부 장치로부터 상기 사용자로 제공할 자극에 대한 자극 정보 및 상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 자극 정보 및 상기 전력은
    상기 외부 장치에서 상기 생체 정보에 기초하여 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 있다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말이나 제3자에 의해 제어되는 전자 장치의 관여 없이, 상기 생체 정보에 기초하여 결정되고,
    상기 생체 정보는
    상기 외부 장치에서 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 없다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자 단말 및/또는 상기 전자 장치로 전송되는,
    내부 장치의 동작 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력에 기초하여 상기 자극 정보에 따라 생성된 자극을 상기 사용자의 신체 내 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전극들을 통해 상기 사용자로 제공하는 단계
    를 더 포함하는 내부 장치의 동작 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전극들은 상기 자극의 채널 개수와 동일하거나 상기 자극의 채널 개수보다 많은 전극 페어들(electrode pairs)을 포함하고,
    상기 전극 페어들 각각은 애노드 전극(anode electrode) 및 캐소드 전극(cathode electrode)을 포함하는, 내부 장치의 동작 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전극 페어들 각각을 구성하는 애노드 전극 및 캐소드 전극은
    상기 자극 정보에 따라 가변적으로 변경되는, 내부 장치의 동작 방법.
  21. 삭제
  22. 제17항에 있어서,
    상기 자극 정보는
    상기 생체 정보 또는 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말로부터 상기 외부 장치로 전송된 제어 정보에 기초하여 결정되는, 내부 장치의 동작 방법.
  23. 제1항, 제3항 내지 제8항, 제12항 내지 제20항 및 제22항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  24. 사용자의 신체 내 내부 장치로부터 수신된 상기 사용자의 생체 정보에 기초하여 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 있는지 여부를 판단하고, 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 있다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말이나 제3자에 의해 제어되는 전자 장치의 관여 없이, 상기 생체 정보에 기초하여 상기 사용자로 제공할 자극에 대한 자극 정보를 결정하는 프로세서;
    상기 결정된 자극 정보를 상기 내부 장치로 전송하는 통신부; 및
    상기 내부 장치를 구동시키기 위한 전력을 상기 내부 장치로 전송하는 전력 송신기
    를 포함하고,
    상기 통신부는
    상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 없다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자 단말 및/또는 상기 전자 장치로 상기 생체 정보를 전송하는,
    외부 장치.
  25. 사용자의 신체 내부에 위치한 내부 장치에 있어서,
    센싱된 상기 사용자의 생체 정보를 상기 사용자의 신체 외부에 위치한 외부 장치로 전송하고, 상기 외부 장치로부터 상기 사용자로 제공할 자극에 대한 자극 정보를 수신하는 통신부;
    상기 외부 장치로부터 상기 내부 장치를 구동시켜 상기 사용자로 자극을 제공하기 위한 전력을 수신하는 전력 수신기; 및
    상기 전력 및 자극 정보에 기초하여 상기 자극을 생성하여 상기 사용자로 제공하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 자극 정보 및 상기 전력은
    상기 외부 장치에서 상기 생체 정보에 기초하여 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 있다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자에 의해 제어되는 사용자 단말이나 제3자에 의해 제어되는 전자 장치의 관여 없이, 상기 생체 정보에 기초하여 결정되고,
    상기 생체 정보는
    상기 외부 장치에서 상기 생체 정보에 따른 자극을 상기 사용자로 제공할 필요가 없다고 판단된 경우에 응답하여, 상기 사용자 단말 및/또는 상기 전자 장치로 전송되는,
    내부 장치.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
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