KR102557813B1 - Nerve stimulation device and current control method for application to paralytic strabismus - Google Patents

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Abstract

마비사시 환자의 외안근에 삽입되어 상기 외안근에 전류 자극을 가하는 전극; 및 상기 전극과 연결되되, 스위치드 커패시터 회로와 저항으로 구성되어 커패시터의 방전에너지로부터 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시키는 전극 자극 회로;를 포함하는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치를 제공한다.An electrode inserted into an extraocular muscle of a paralytic strabismus patient to apply current stimulation to the extraocular muscle; And an electrode stimulation circuit connected to the electrodes, composed of a switched capacitor circuit and a resistor to generate a current that decays exponentially from the discharge energy of the capacitor; provides a nerve stimulation device for application to paralytic strabismus including.

Description

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치 및 전류 조절 방법{NERVE STIMULATION DEVICE AND CURRENT CONTROL METHOD FOR APPLICATION TO PARALYTIC STRABISMUS}Nerve stimulation device and current control method for application to paralytic strabismus

본 발명은 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치 및 전류 조절 방법에 관한 것으로, 변화하는 위상을 가진 전류를 전극에 발생시키는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치 및 전류 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nerve stimulation device and a current control method for application to paralytic strabismus, and relates to a nerve stimulation device and current control method for application to paralysis paralysis in which a current having a changing phase is generated at an electrode.

마비사시란, 뇌 손상 혹은 뇌신경마비에 의해 생긴 사시로 마비된 근육의 방향으로 복시가 심해지는 사시를 말한다.Paralytic strabismus refers to strabismus caused by brain damage or cranial nerve palsy, in which double vision worsens in the direction of paralyzed muscles.

눈에는 6개의 근육으로 인해 운동을 하게 되는데 이 근육은 12개의 뇌신경중 3, 4, 6번의 지배를 받아 눈의 근육에 신호를 전달하면서 발생하게 된다. 눈의 운동 중추인 뇌에 손상(외상, 고혈압, 당뇨병)이 가해지거나 말초 뇌신경에 질환이 생기는 경우 마비된 근육은 운동방향으로 움직이지 못하고 그 반대방향으로 눈이 치우쳐 사시가 유발된다.The eye is exercised by 6 muscles, and these muscles are governed by 3, 4, and 6 of the 12 cranial nerves, and are generated while transmitting signals to the muscles of the eye. When damage (trauma, hypertension, diabetes) is applied to the brain, which is the center of eye movement, or when a disease occurs in the peripheral cranial nerves, the paralyzed muscles cannot move in the direction of movement, and the eyes are biased in the opposite direction, causing strabismus.

주된 증상은 물체가 두 개로 보이는 복시현상이다. 또한 환자는 자신의 눈의 위치를 마비된 반대방향에 위치시키기 위해서 고개를 돌리거나 턱을 들고 다니며, 고개를 좌우로 돌리거나 고개를 좌우로 기울이게 된다. 복시현상은 한 눈을 가리면 소실되기 때문에 한눈에 안대를 하거나 한쪽 눈을 찡그리고 다니기도 한다. 미국에서 시행한 population based study에서 마비사시는 매년 10만명당 23.9명에서 발생하며 지속적인 증가 추세임을 보고하였다.The main symptom is double vision, in which objects appear as two. In addition, the patient turns his head, lifts his chin, turns his head left and right, or tilts his head left and right in order to position his/her eyes in the opposite direction of the paralysis. Since the double vision disappears when one eye is covered, some people wear an eyepatch or squint one eye. In a population-based study conducted in the United States, paralytic strabismus occurred in 23.9 per 100,000 people annually, and it was reported that it was a continuous increase.

따라서, 전기 자극으로 외안근 수축을 발생시켜 마비사시에 적용하기 위한 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치 및 전류 조절 방법이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a nerve stimulation device and a current control method for applying to paralytic strabismus by generating extraocular muscle contraction with electrical stimulation.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외안근에 전극을 삽입하고, 변화하는 위상을 가진 전류를 전극에 발생시켜 외안근에 전류자극을 주는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치와 전류 조절 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a nerve stimulation device and a current control method for application to paralytic strabismus by inserting an electrode into the extraocular muscle and generating a current with a changing phase to the electrode to provide current stimulation to the extraocular muscle. .

본 발명의 일측면은, 마비사시 환자의 외안근에 삽입되어 상기 외안근에 전류 자극을 가하는 전극; 및 상기 전극과 연결되되, 스위치드 커패시터 회로와 저항으로 구성되어 커패시터의 방전에너지로부터 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시키는 전극 자극 회로;를 포함할 수 있다.One aspect of the present invention, an electrode inserted into the extraocular muscle of a paralytic strabismus patient to apply current stimulation to the extraocular muscle; and an electrode stimulation circuit connected to the electrode and composed of a switched capacitor circuit and a resistance to generate a current that exponentially decays from the discharge energy of the capacitor.

또한, 전압의 극성을 조절하여 전압을 상기 전극 자극 회로에 공급하는 오실로스코프;를 더 포함하고, 상기 전극 자극 회로는, 상기 오실로스코프의 전압 극성에 따라 변화하는 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 것을 포함할 수 있다.In addition, an oscilloscope that adjusts the polarity of the voltage and supplies the voltage to the electrode stimulation circuit; further comprising, wherein the electrode stimulation circuit generates a current having a phase pattern that changes according to the voltage polarity of the oscilloscope. can

또한, 상기 전극 자극 회로는, 상기 오실로스코프에 의해 음의 극성을 가진 전압이 가해지면, 음의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 1단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 것을 포함할 수 있다.In addition, the electrode stimulation circuit may include generating a current having a negative polarity and exponentially attenuating one-step phase pattern when a voltage having a negative polarity is applied by the oscilloscope.

또한, 상기 전극 자극 회로는, 상기 오실로스코프에 의해 양의 극성을 가진 전압이 가해지면, 위상 지연(Interphase Delay) 시간 이후에, 양의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 2단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 것을 포함할 수 있다.In addition, the electrode stimulation circuit, when a voltage having a positive polarity is applied by the oscilloscope, a current having a two-step phase pattern that has a positive polarity and attenuates exponentially after an Interphase Delay time It may include generating.

또한, 상기 전극은, 폴리이미드 재질로 형성되는 기판층; 상기 기판층 상면에 구리로 형성되며 일정 패턴을 형성하는 트레이스층; 상기 트레이스층 상면에 은으로 형성되며 상기 트레이스층과 대응되는 패턴을 갖는 전극층; 및 상기 전극층 상면을 덮도록 형성되는 커버층;을 포함할 수 있다.In addition, the electrode, a substrate layer formed of a polyimide material; a trace layer formed of copper on the upper surface of the substrate layer and forming a predetermined pattern; an electrode layer formed of silver on an upper surface of the trace layer and having a pattern corresponding to that of the trace layer; and a cover layer formed to cover the upper surface of the electrode layer.

또한, 상기 트레이스층과 상기 전극층은, 상기 일정 패턴은 ㄱ자 형태의 절곡된 패턴이 상호 대칭되게 이루어지고, 상기 커버층은, 상기 트레이스층과 전극층의 일정 패턴에 대응되는 면적을 덮도록 형성될 수 있다.In addition, in the trace layer and the electrode layer, the predetermined pattern is formed so that the L-shaped bent patterns are symmetrical to each other, and the cover layer is formed to cover an area corresponding to the predetermined pattern of the trace layer and the electrode layer. there is.

본 발명의 다른 일측면은, 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치에서의 전류 조절 방법에 있어서, 오실로스코프에 의해 음의 극성을 가진 전압이 전극 자극 회로에 가해지면, 음의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 1단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 단계; 및 오실로스코프에 의해 양의 극성을 가진 전압이 전극 자극 회로에 가해지면, 위상 지연(Interphase Delay) 시간 이후에, 양의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 2단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 단계;를 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention, in the current control method in the nerve stimulation device for application in paralysis, when a voltage with a negative polarity is applied to the electrode stimulation circuit by an oscilloscope, exponentially with a negative polarity generating a current having a decaying one-step phase pattern; And when a voltage with a positive polarity is applied to the electrode stimulation circuit by an oscilloscope, after an interphase delay time, generating a current with a positive polarity and exponentially attenuating two-step phase pattern ; can be included.

마비사시가 지속되는 경우 수술적 치료에도 외안근 마비나 안구 운동이 회복되는 것은 어렵다. 따라서 현재 수술적 치료의 목적은 정면주시에서의 복시를 최소화하는 것으로 한정되며, 정면이 아닌 상하좌우 주시에서는 여전히 복시와 안구운동 장애가 나타난다. 3번 뇌신경 완전마비의 경우 상직근, 하직근, 내직근, 하사근이 모두 마비되고, 안구는 외전된 상태로 고정되어 심한 외사시가 발생한다. 이러한 경우 마비된 내직근에 대한 강화술은 그 효과가 미미하여 대부분 수술적 치료에 실패하며, 마비된 근육의 반대 근육을 끊어버리거나 제거하는 수술, 안구를 골막에 고정시켜버리는 수술 등이 제안되고 있다. 하지만 이러한 수술을 시행하게 되면 눈이 정면에 고정된 상태로 아예 움직이지 않게 된다. 결국, 현재 그 어떤 치료도 마비사시 환자의 안구운동 장애를 정상화시키지 못하며, 수술적 치료도 불완전한 결과만을 제공하고 있다.When paralytic strabismus persists, it is difficult to recover extraocular muscle paralysis or eye movement even with surgical treatment. Therefore, the purpose of current surgical treatment is limited to minimizing diplopia in frontal gaze, and diplopia and eye movement disorders still appear in up-down, left-right gaze rather than frontal gaze. In the case of complete paralysis of the third cranial nerve, the superior rectus muscle, inferior rectus muscle, medial rectus muscle, and inferior oblique muscle are all paralyzed, and the eyeball is fixed in an abducted state, resulting in severe exotropia. In this case, the effect of strengthening the paralyzed medial rectus muscle is insignificant, so most of the surgical treatment fails. However, with this type of surgery, the eyes remain fixed on the front and do not move at all. After all, currently, no treatment can normalize the eye movement disorder of patients with paralytic strabismus, and surgical treatment also provides only incomplete results.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 전극 자극 회로를 제공함으로써, 변화하는 위상을 가진 전류를 전극에 발생시켜, 외안근에 전류자극을 줌으로써, 안구이동을 발생시켜, 마비사시에 적용할 수 있는 효과가 있다.According to one aspect of the present invention described above, by providing an electrode stimulation circuit, by generating a current with a changing phase to the electrode, by giving current stimulation to the extraocular muscle, by generating eye movement, the effect that can be applied to paralytic strabismus there is

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치를 나타낸 개념도이다.
도2는 전극 구조를 나타내는 그래프이다.
도3은 도1의 전극 자극 회로이다.
도4는 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.
도5는 외안근에 전극을 삽입하는 과정을 나타낸 도면이다.
도6은 전극에 전류를 발생시킨 경우 안구의 움직임을 나타낸 도면이다.
도7은 지수적으로 감쇠하는 전류와 사각파형의 전류를 전극에 발생시켰을 때 에너지에 따른 안구이동을 나타낸 그래프이다.
도8은 전극에 가해지는 주파수에 따른 임피던스를 나타낸 그래프이다.
도9는 마비사시 적용방법을 나타낸 순서도이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 조절 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing a nerve stimulation device for application to paralytic strabismus according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing an electrode structure.
Figure 3 is the electrode stimulation circuit of Figure 1;
4 is a graph showing the waveform of current.
5 is a diagram illustrating a process of inserting an electrode into an extraocular muscle.
6 is a diagram showing the movement of the eyeball when a current is generated in an electrode.
7 is a graph showing eye movement according to energy when an exponentially decaying current and a square wave current are generated in an electrode.
8 is a graph showing the impedance according to the frequency applied to the electrode.
Figure 9 is a flow chart showing a paralytic strabismus application method.
10 is a flowchart illustrating a current control method according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a nerve stimulation device for application to paralytic strabismus according to an embodiment of the present invention.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)는 도1에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 또는, 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)에 마련되는 적어도 두 개의 구성요소가 하나의 구성요소로 통합되어 하나의 구성요소가 복합적인 기능을 수행할 수도 있다. 이하, 상술한 구성요소들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The nerve stimulator 1 for application to paralytic strabismus may be implemented with more components than those shown in FIG. 1 or fewer components. Alternatively, the nerve stimulator 1 for application to paralytic strabismus is a composite in which at least two components provided in the nerve stimulator 1 for application to paralytic strabismus are integrated into one component. function may be performed. Hereinafter, the above-described components will be described in detail.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)는 전극(100), 전극 자극 회로(200) 및 오실로스코프(300)를 포함한다.The nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus includes an electrode 100, an electrode stimulation circuit 200 and an oscilloscope 300.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)는 마비사시 환자의 외안근(10)에 삽입된 다음, 변화하는 위상의 전류를 발생시켜 외안근을 자극시키는 장치이다.The nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus is a device that is inserted into the extraocular muscle 10 of a paralytic strabismus patient and then stimulates the extraocular muscle by generating a current of a changing phase.

전극(100)은 마비사시 환자의 외안근에 삽입되어 외안근(10)에 전류 자극을 가한다. 외안근(10)은 외직근, 내직근, 상직근, 하직근, 상사근 및 하사근으로 이루어져 있다. 이 때, 구체적으로 전극(100)은 외안근 중 상직근에 삽입되어 고정시킬 수 있다.The electrode 100 is inserted into the extraocular muscle of the paralytic patient and applies current stimulation to the extraocular muscle 10 . The extraocular muscle 10 consists of the external rectus muscle, the internal rectus muscle, the superior rectus muscle, the inferior rectus muscle, the superior and inferior oblique muscles. At this time, in detail, the electrode 100 may be inserted and fixed to the superior rectus muscle among the extraocular muscles.

전극(100)은 기판층(Substrate), 트레이스층(Cu traces), 전극층(Au electrodes) 및 커버층(Top cover)을 포함한다. 전극(100)의 구조에 대한 상세한 설명은 도2에서 후술하도록 한다.The electrode 100 includes a substrate layer, a trace layer (Cu traces), an electrode layer (Au electrodes), and a cover layer (Top cover). A detailed description of the structure of the electrode 100 will be described later with reference to FIG. 2 .

오실로스코프(300)는 전압의 극성을 조절하여 전극 자극 회로(200)에 전압을 공급한다. 이를 위해, 오실로스코프(300)는 전극 자극 회로(200)와 연결된다.The oscilloscope 300 supplies voltage to the electrode stimulation circuit 200 by adjusting the polarity of the voltage. To this end, the oscilloscope 300 is connected to the electrode stimulation circuit 200.

전극 자극 회로(200)는 오실로스코프(300)의 전압 극성에 따라 변화하는 위상을 가진 전류를 전극(100)에 발생시키도록 전극(100)과 연결된다. 이를 위해서, 전극 자극 회로(200)는 스위치드 커패시터 회로(SCS)와 저항(Rs)으로 구성된다. 저항(Rs)은 커패시터(Cds)와 연결된다. 전극 자극 회로(200)는 커패시터의 방전에너지로부터 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시킨다. 전극 자극 회로(200)의 구조에 대한 상세한 설명은 도3에서 후술하도록 한다.The electrode stimulation circuit 200 is connected to the electrode 100 to generate a current having a phase that changes according to the voltage polarity of the oscilloscope 300 to the electrode 100. To this end, the electrode stimulation circuit 200 is composed of a switched capacitor circuit (SCS) and a resistor (Rs). Resistor Rs is connected to capacitor Cds. The electrode stimulation circuit 200 generates a current that decays exponentially from the discharge energy of the capacitor. A detailed description of the structure of the electrode stimulation circuit 200 will be described later with reference to FIG. 3 .

도2는 전극 구조를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing an electrode structure.

전극(100)은 도2에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 또는, 전극(100)은 전극(100)에 마련되는 적어도 두 개의 구성요소가 하나의 구성요소로 통합되어 하나의 구성요소가 복합적인 기능을 수행할 수도 있다. 이하, 상술한 구성요소들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The electrode 100 may be implemented with more components than those shown in FIG. 2 or fewer components. Alternatively, in the electrode 100, at least two components provided in the electrode 100 may be integrated into one component so that one component may perform a complex function. Hereinafter, the above-described components will be described in detail.

전극(100)은 기판층(Substrate), 기판층(Substrate) 상면에 구리로 형성되고 일정 패턴을 형성하는 트레이스층(Cu traces), 트레이스층 상면에 은으로 형성되며 트레이스층과 대응되는 패턴을 갖는 전극층(Au electrodes) 및 전극층 상면을 덮도록 형성되는 커버층(Top cover)을 포함한다.The electrode 100 is formed of a substrate layer, a trace layer formed of copper on the upper surface of the substrate layer and forming a certain pattern, and formed of silver on the upper surface of the trace layer and having a pattern corresponding to the trace layer. It includes an electrode layer (Au electrodes) and a cover layer formed to cover an upper surface of the electrode layer (Top cover).

기판층(Substrate)은 폴리이미드 재질로 형성된다. 트레이스층(Cu traces)과 전극층(Au electrodes)의 일정 패턴은 ㄱ자 형태의 절곡된 패턴이 상호 대칭되게 이루어진다. 커버층(Top cover)은 트레이스층(Cu traces)과 전극층(Au electrodes)의 일정 패턴에 대응되는 면적을 덮도록 형성된다.The substrate layer is formed of a polyimide material. In the predetermined pattern of the trace layer (Cu traces) and the electrode layer (Au electrodes), the L-shaped bent patterns are symmetrical to each other. The top cover is formed to cover an area corresponding to a predetermined pattern of the trace layer (Cu traces) and the electrode layer (Au electrodes).

트레이스층(Cu traces)은 ㄱ자 형태로 절곡된 좌측부 및 좌측부와 미리 설정된 거리만큼 이격되어 대칭되는 형태로 배치된 우측부로 마련된다.The trace layer (Cu traces) is provided with a left part bent in a letter shape and a right part arranged in a symmetrical form spaced apart from the left part by a predetermined distance.

전극층(Au electrodes)도 ㄱ자 형태로 절곡된 좌측부 및 좌측부와 미리 설정된 거리만큼 이격되어 대칭되는 형태로 배치된 우측부로 마련된다. 이 때, 절곡된 형상은 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, ㄱ자 형태로 한정되는 것은 아니다. 커버층(Top cover)은 전극층(Au electrodes)의 좌측부의 상면과 제2층의 우측부의 상면을 횡방향으로 덮도록 형성된다. 또한, 커버층(Top cover)이 전극층(Au electrodes)을 덮는 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.The electrode layer (Au electrodes) is also provided with a left part bent in the shape of a letter L and a right part arranged in a symmetrical form spaced apart from the left part by a preset distance. At this time, the bent shape may be formed in various shapes, and is not limited to the L shape. The top cover is formed to cover the top surface of the left side of the electrode layer (Au electrodes) and the top surface of the right side of the second layer in the transverse direction. In addition, the shape of the cover layer (Top cover) covering the electrode layer (Au electrodes) is not limited thereto, and may be formed in various shapes.

도3은 도1의 전극 자극 회로이다.Figure 3 is the electrode stimulation circuit of Figure 1;

전극 자극 회로(200)는 변화하는 위상을 가진 전류를 전극(100)에 발생시키도록 전극(100)과 연결된다. 1단계의 전류는 음의 극성을 가진 지수적으로 감쇠하는 전류(Exponential Decaying Current)이다. 2단계의 전류는 양의 극성을 가진 지수적으로 감쇠하는 전류(Exponential Decaying Current)이다The electrode stimulation circuit 200 is connected to the electrode 100 to generate a current having a changing phase to the electrode 100. The current in the first stage is an exponential decaying current with negative polarity. The current in the second stage is an exponential decaying current with positive polarity.

위상이 변화하는 전류를 발생시키기 위해서, 전극 자극 회로(200)는 스위치드 커패시터 회로와 저항으로 구성된다. SCS는 스위치드 커패시터 회로를 의미한다. SCS는 전압원, 커패시터 및 스위치로 마련될 수 있다. 스위치가 OFF되면, 커패시터에 전압원의 전압만큼 전하량이 충전될 수 있다. 스위치가 ON되면, 커패시터에 충전된 전하량이 저항에 의해 방전될 수 있다. 따라서, 전극 자극 회로(200)는 커패시터의 방전에너지로부터 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시킬 수 있는 것이다.In order to generate a phase-changing current, the electrode stimulation circuit 200 is composed of a switched capacitor circuit and a resistor. SCS stands for switched capacitor circuit. SCS may be provided with a voltage source, capacitor and switch. When the switch is turned OFF, an electric charge may be charged in the capacitor as much as the voltage of the voltage source. When the switch is turned on, the charge charged in the capacitor can be discharged by the resistor. Therefore, the electrode stimulation circuit 200 can generate a current that decays exponentially from the discharge energy of the capacitor.

도4는 전류의 파형을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the waveform of current.

그래프의 x축은 시간을 나타내고, y축은 전극 자극 회로(200)가 발생시키는 전류를 나타낸다. 한 주기는 t5로 설정된다.The x-axis of the graph represents time, and the y-axis represents the current generated by the electrode stimulation circuit 200. One period is set at t5.

t1~t2 시간 동안 오실로스코프(300)에 의해 전극 자극 회로(200)에 음의 극성을 가진 전압이 가해지면, 전극 자극 회로(200)는 음의 극성(Cathodic Phase)을 가지고 지수적으로 감쇠하는 위상 패턴을 가진 1단계의 전류를 발생시킨다. 이 때, 음의 극성을 가진 전류의 전하량을 -Q로 표현하였다.When a voltage having a negative polarity is applied to the electrode stimulation circuit 200 by the oscilloscope 300 for a time of t1 to t2, the electrode stimulation circuit 200 has a negative polarity (Cathodic Phase) and an exponentially attenuating phase Generates a one-step current with a pattern. At this time, the amount of charge of the current with negative polarity was expressed as -Q.

오실로스코프(300)에 의해 전극 자극 회로(200)에 양의 극성을 가진 전압이 가해지면, 지수적으로 감쇠하는 전류와 전압간의 위상 지연(Interphase Delay)이 발생된다. 이 때, 위상 지연 시간을 t2~t3로 표현하였다. 위상 지연 시간동안 지수적으로 감쇠하는 전류는 0으로 수렴할 수 있다. When a voltage having a positive polarity is applied to the electrode stimulation circuit 200 by the oscilloscope 300, an exponentially decaying current and voltage interphase delay occurs. At this time, the phase delay time was expressed as t2 to t3. A current that decays exponentially during the phase delay time may converge to zero.

위상 지연 시간 이후에, t3~t4 시간동안 전극 자극 회로(200)는 양의 극성(Anodic Phase)을 가지고 지수적으로 감쇠하는 2단계의 전류를 발생시킨다.After the phase delay time, the electrode stimulation circuit 200 generates a two-step current that has a positive polarity (Anodic Phase) and decays exponentially during t3 to t4 time.

1단계의 위상 패턴을 가진 전류의 전하량의 크기와 2단계의 위상 패턴을 가진 전류의 전하량의 크기가 동일하도록 미리 설정된 시간 이후에 전극을 접지시킨다. 이 과정을 Anodic Phase Balancing으로 표현하였다. 이 때, 전극을 접지시키면, 전극 자극 회로(200)는 전극의 음극과 양극에 전류를 발생시키지 않고 전류가 0으로 수렴된다. 이 때, 2단계의 위상 패턴을 가진 전하량의 크기를 Q로 표현하였다.The electrode is grounded after a predetermined time so that the magnitude of the charge amount of the current having the phase pattern of the first step and the magnitude of the charge amount of the current having the phase pattern of the second step are the same. This process was expressed as Anodic Phase Balancing. At this time, when the electrode is grounded, the electrode stimulation circuit 200 does not generate current between the cathode and anode of the electrode and the current converges to zero. At this time, the magnitude of the charge amount with the two-step phase pattern was expressed as Q.

도5는 외안근에 전극을 삽입하는 과정을 나타낸 도면이며, 도6은 전극에 전류를 발생시킨 경우 안구의 움직임을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a process of inserting an electrode into the extraocular muscle, and FIG. 6 is a view showing the movement of the eyeball when a current is generated in the electrode.

외안근에 전극(100)을 삽입하고, 전극(100)과 전극 자극 회로(200)를 도선으로 연결할 수 있다. 전극 자극 회로(200)가 전극(100)에 전류를 가하면, 외안근의 수축이 발생되어 안구가 움직이는 것을 관찰할 수 있다. 이로써, 외안근의 수축을 발생시켜 마비사시에 적용이 가능하다.The electrode 100 may be inserted into the extraocular muscle, and the electrode 100 and the electrode stimulation circuit 200 may be connected with a wire. When the electrode stimulation circuit 200 applies a current to the electrode 100, the contraction of the extraocular muscle occurs, and it can be observed that the eyeball moves. As a result, contraction of the extraocular muscles can be generated and applied to paralytic strabismus.

도7은 지수적으로 감쇠하는 전류와 사각파형의 전류를 전극에 발생시켰을 때 에너지에 따른 안구이동을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing eye movement according to energy when an exponentially decaying current and a square wave current are generated in an electrode.

사각파형의 전류는 Rectangular로 표현하였으며, 지수적으로 감쇠하는 전류를 Decaying exp로 표현하였다. 그래프의 가로축은 안구가 이동할 때 사용되는 에너지이고, 세로축은 안구의 이동거리를 의미한다. 지수적으로 감쇠하는 전류와 사각파형의 전류를 전극에 발생시켰을 때 에너지에 따른 안구이동을 비교하기 위해 Rs는 300Ω, Cds는 7uF, 펄스폭은 2ms, 주파수는 75Hz으로 공통적으로 설정하였다.The square wave current was expressed as Rectangular, and the exponentially decaying current was expressed as Decaying exp. The horizontal axis of the graph represents energy used when the eyeball moves, and the vertical axis represents the eyeball movement distance. In order to compare the eye movement according to the energy when the exponentially decaying current and the square wave current were generated at the electrode, Rs was set to 300Ω, Cds to 7uF, pulse width to 2ms, and frequency to 75Hz.

지수적으로 감쇠하는 전류를 전극(100)에 가했을 때는 안구가 6mm 이동할 때, 29.74μJ의 에너지가 소요된다. 또한, 사각파형의 전류를 전극(100)에 가했을 때는 안구가 5mm 이동할 때, 34.05μJ의 에너지가 소요된다. When an exponentially decaying current is applied to the electrode 100, energy of 29.74 μJ is required when the eyeball moves 6 mm. In addition, when a square wave current is applied to the electrode 100, energy of 34.05 μJ is required when the eyeball moves 5 mm.

즉, 이를 종합하면, 지수적으로 감쇠하는 전류를 전극(100)에 발생시키는 것이 적은 에너지로 안구가 이동하는 거리를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.In other words, taking these together, it can be seen that generating an exponentially decaying current through the electrode 100 can increase the distance the eyeball moves with less energy.

도8은 전극에 가해지는 주파수에 따른 임피던스를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the impedance according to the frequency applied to the electrode.

도8a는 구리로 형성되는 단일층의 전극과 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)의 전극(100)의 주파수에 따른 임피던스를 비교한 그래프이다.Figure 8a is a graph comparing the impedance according to the frequency of the single-layer electrode formed of copper and the electrode 100 of the nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus.

도8b는 구리로 형성되는 단일층의 전극과 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)의 전극(100)의 주파수에 따른 위상각을 비교한 그래프이다.Figure 8b is a graph comparing the phase angle according to the frequency of the single-layer electrode formed of copper and the electrode 100 of the nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus.

도8a를 참조하면, 그래프의 가로축은 주파수(Hz)이고, 세로축은 임피던스를 의미한다. 동일한 주파수를 기준으로, 구리로 형성되는 단일층의 전극의 경우에는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)의 전극(100)보다 임피던스의 크기가 더 큰 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8A, the horizontal axis of the graph represents frequency (Hz), and the vertical axis represents impedance. Based on the same frequency, in the case of a single-layer electrode formed of copper, it can be seen that the size of the impedance is greater than that of the electrode 100 of the nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus.

도8b를 참조하면, 그래프의 가로축은 주파수(Hz)이고, 세로축은 위상각을 의미한다. 주파수의 1 내지 100Hz의 범위에서는 위상각(Phase Angle)이 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)의 전극(100)이 구리로 형성되는 단일층의 전극보다 더 크게 나타난다. 주파수의 100 내지 1kHz의 범위에서는 위상각(Phase Angle)이 구리로 형성되는 단일층의 전극이 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)의 전극(100)보다 더 크게 나타난다. Referring to FIG. 8B, the horizontal axis of the graph represents frequency (Hz), and the vertical axis represents phase angle. In the frequency range of 1 to 100 Hz, the phase angle of the electrode 100 of the nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus appears larger than that of a single-layer electrode formed of copper. In the frequency range of 100 to 1 kHz, a single-layer electrode formed of copper has a larger phase angle than the electrode 100 of the nerve stimulation device 1 for application to paralytic strabismus.

이를 종합하면, 주파수의 100 내지 1kHz의 범위에서 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)의 전극(100)이 높은 내식성과 낮은 임피던스를 가진다.Taken together, the electrode 100 of the nerve stimulation device 1 for application to paralysis in the range of 100 to 1 kHz of frequency has high corrosion resistance and low impedance.

도9는 마비사시 적용방법을 나타낸 순서도이다.Figure 9 is a flow chart showing a paralytic strabismus application method.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치에 기반한 마비사시 적용방법은 도1에 도시된 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도1의 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the paralytic application method based on the paralytic strabismus for application to the paralytic strabismus proceeds on substantially the same configuration as the nerve stimulator 1 for application to the paralytic strabismus shown in FIG. 1, to apply to the paralytic strabismus of FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the nerve stimulation device 1 for, and repeated descriptions will be omitted.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치에 기반한 마비사시 적용방법은 마비사시 환자의 외안근에 전극을 배치하는 단계(1000), 전극과 전극 자극 회로를 연결하는 단계(1100) 및 전극에 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시키는 단계(1200)를 포함할 수 있다. 전극에 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시키는 단계(1200)에 대한 설명은 도10에서 상세히 후술하도록 한다.Paralytic strabismus application method based on a nerve stimulator for application to paralytic strabismus includes placing electrodes on the extraocular muscles of a paralytic strabismus patient (1000), connecting electrodes and electrode stimulation circuits (1100), and exponential attenuation to the electrodes. It may include step 1200 of generating an electric current. A description of the step 1200 of generating an exponentially decaying current to the electrode will be described later in detail with reference to FIG. 10 .

도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 조절 방법을 나타낸 순서도이다. 10 is a flowchart illustrating a current control method according to an embodiment of the present invention.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치에서의 마비사시 적용방법은 도1에 도시된 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도1의 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치(1)와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the paralytic application method in the nerve stimulator for application to paralytic strabismus is carried out on substantially the same configuration as the nerve stimulator 1 for application to paralytic strabismus shown in FIG. 1, to apply to paralytic strabismus in FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the nerve stimulation device 1 for, and repeated descriptions will be omitted.

마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치에서의 전류 조절 방법은 오실로스코프에 의해 음의 극성을 가진 전압이 전극 자극 회로에 가해지는 단계(2000), 음의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 1단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 단계(2100), 오실로스코프에 의해 양의 극성을 가진 전압이 전극 자극 회로에 가해지는 단계(2200) 및 위상 지연 시간 이후에, 양의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 2단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 단계(2300)을 포함한다.The current control method in the nerve stimulation device for application to paralytic strabismus is a step in which a voltage with a negative polarity is applied to the electrode stimulation circuit by an oscilloscope (2000), a phase of one step that has a negative polarity and attenuates exponentially Step 2100 of generating a current with a pattern, step 2200 in which a voltage having a positive polarity is applied to the electrode stimulation circuit by an oscilloscope, and after a phase delay time, 2 having a positive polarity and exponentially decaying Step 2300 of generating a current having a phase pattern of steps.

또한, 1단계의 위상 패턴을 가진 전류의 전하량의 크기와 2단계의 위상 패턴을 가진 전류의 전하량의 크기가 동일하도록 미리 설정된 시간 이후에 전극을 접지시킨다. 전극을 접지시키면, 전극 자극 회로(200)는 전극의 음극과 양극에 전류를 발생시키지 않고 전류가 0으로 수렴된다.In addition, the electrode is grounded after a predetermined time so that the magnitude of the charge amount of the current having the phase pattern of the first step is the same as the magnitude of the charge amount of the current having the phase pattern of the second step. When the electrode is grounded, the electrode stimulation circuit 200 converges to zero without generating a current between the cathode and anode of the electrode.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments, it will be understood that those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will be able to.

1: 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치
10: 안구
100: 전극
200: 전극 자극 회로
300: 오실로스코프1: Nerve stimulation device for application in paralytic strabismus
10: eye
100: electrode
200: electrode stimulation circuit
300: oscilloscope

Claims (7)

마비사시 환자의 외안근에 삽입되어 상기 외안근에 전류 자극을 가하는 전극; 및
상기 전극과 연결되되, 스위치드 커패시터 회로와 저항으로 구성되어 커패시터의 방전에너지로부터 지수적으로 감쇠하는 전류를 발생시키는 전극 자극 회로;를 포함하고,
전압의 극성을 조절하여 전압을 상기 전극 자극 회로에 공급하는 오실로스코프;를 더 포함하고, 상기 전극 자극 회로는, 상기 오실로스코프의 전압 극성에 따라 변화하는 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키고,
상기 전극 자극 회로는,
상기 오실로스코프에 의해 음의 극성을 가진 전압이 가해지면, 음의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 1단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치.
An electrode inserted into an extraocular muscle of a paralytic strabismus patient to apply current stimulation to the extraocular muscle; and
An electrode stimulation circuit connected to the electrode and composed of a switched capacitor circuit and a resistor to generate a current that decays exponentially from the discharge energy of the capacitor;
An oscilloscope that adjusts the polarity of the voltage and supplies the voltage to the electrode stimulation circuit, wherein the electrode stimulation circuit generates a current having a phase pattern that changes according to the voltage polarity of the oscilloscope,
The electrode stimulation circuit,
When a voltage with a negative polarity is applied by the oscilloscope, a nerve stimulation device for application to paralytic strabismus that generates a current with a negative polarity and an exponentially attenuating one-step phase pattern.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 전극 자극 회로는,
상기 오실로스코프에 의해 양의 극성을 가진 전압이 가해지면, 위상 지연(Interphase Delay) 시간 이후에, 양의 극성을 가지고 지수적으로 감쇠하는 2단계의 위상 패턴을 가진 전류를 발생시키는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치.
According to claim 1,
The electrode stimulation circuit,
When a voltage with a positive polarity is applied by the oscilloscope, after the phase delay (Interphase Delay) time, to apply to paralysis that generates a current with a two-step phase pattern that has a positive polarity and decays exponentially Nerve stimulation device for
 제 1항에 있어서,
상기 전극은,
폴리이미드 재질로 형성되는 기판층;
상기 기판층 상면에 구리로 형성되며 일정 패턴을 형성하는 트레이스층;
상기 트레이스층 상면에 은으로 형성되며 상기 트레이스층과 대응되는 패턴을 갖는 전극층; 및
상기 전극층 상면을 덮도록 형성되는 커버층;을 포함하는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치.
According to claim 1,
the electrode,
A substrate layer formed of a polyimide material;
a trace layer formed of copper on the upper surface of the substrate layer and forming a predetermined pattern;
an electrode layer formed of silver on an upper surface of the trace layer and having a pattern corresponding to that of the trace layer; and
Nerve stimulation device for application to paralytic strabismus including; a cover layer formed to cover the upper surface of the electrode layer.
 제 5항에 있어서,
상기 트레이스층과 상기 전극층은,
상기 일정 패턴은 ㄱ자 형태의 절곡된 패턴이 상호 대칭되게 이루어지고,
상기 커버층은,
상기 트레이스층과 전극층의 일정 패턴에 대응되는 면적을 덮도록 형성되는 마비사시에 적용하기 위한 신경 자극 장치.According to claim 5,
The trace layer and the electrode layer,
The predetermined pattern is made of L-shaped bent patterns symmetrical to each other,
The cover layer,
A nerve stimulation device for application to paralytic strabismus formed to cover an area corresponding to a predetermined pattern of the trace layer and the electrode layer. 삭제delete
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