KR20010033769A - 말초 신경 자극을 위한 자기 신경 자극기 - Google Patents

Abstract

자기 신경 자극기(magnetic nerve stimulator) 시스템은 코일(4)로 감은 높은 필드 포화도(high field saturation)를 갖는 물질로부터 구성된 코어(2)로 구성된다. 사이리스터(thyrister) 전기용량성 방전 회로는 디바이스를 펄스화한다. 신속하게 충전되는 자기장은 양호하게 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)인 코어(2)에 의해 유도된다. 다양한 신경 그룹의 특정 자극 작업에 대해, 특수하게 구성된 코어는 에어 코어 자극기(air core stimulator)로 가능한 것 보다 더 높은 효율성으로 더 깊은 레벨에서의 신경 자극을 허용한다. 본 발명으로 가능한 응용 중에는 요실금 치료, 팔과 다리에서 큰 근육 그룹의 복귀, 체중 감량을 돕는 복부벽 근육 그룹의 자극, 및 메타볼릭 비율(metabolic rate) 증가가 있다. 원하는 바에 따라 자극을 집속하는데는 C 형상이 사용된다.

Description

말초 신경 자극을 위한 자기 신경 자극기{Magnetic nerve stimulator for exciting peripheral nerves}

신경 단위 세포(neuron)의 자기적인 자극은 지난 수십년 동안 많이 연구되었다. 거의 모든 자기적 자극 작업은 생체 안에서 이루어진다. 많은 부분의 자기적 자극 연구가 뇌 자극 분야에서 있었다. Cohen은 이 연구 분야에 대해 많은 공헌을 하였다. (예를 들면, T. Kujirai, M. Sato, J. Rothwell, 및 L.G. Cohen의 "중동맥 신경 체지각 자극 전위에서 두개골간 자기적 자극의 효과 (The Effect of Transcranial Magnetic Stimulation on Median Nerver Somatosensory Evoked Potentials)", Journal of Clinical Neurophysiology and Electro Encephalography, Vol.89, No.4, 1993, pp 227-234를 참고한다.) 이러한 작업은 Davey (K.R. Davey, C.H. Cheng, C.M. Epstein의 "두개골간 뇌 자극을 위한 합금-코어 전자기 (An Alloy-Core Electromagnet for Transcranial Brain Stimulation)", Journal of Clinical Neurophysiology, Vol. 6, No. 4, 1989, p. 354 참고); 및 Epstein (Charles Epstein, Daniel Schwartzberg, Kent Davey, 및 David Sudderth의 "인간내에 자기적인 뇌 자극의 위치를 국부화 (Localizing the Site of Magnetic Brain Stimulation in Humans)", Neurology, Vo. 40, 1990년 4월, pp. 666-670을 참고) 등을 포함하는 다양한 다른 연구 노력에 의해 이루어졌다. 많은 부분의 모든 자기적 자극 연구는 중추 신경 시스템에서 신경을 자극하도록 시도한다.

본 발명은 많은 점에서 이전 연구와 다르다. 먼저, 본 발명은 말초 신경 시스템에 주로 적용가능하지만, 중추 신경 시스템에서 신경을 자극하는데도 사용될 수 있다. 두번째로, 특히 중요하게, 이전 신경 자극 연구는 다양한 형태나 크기의 에어 코어 코일(air core coil)에 의해 거의 대부분 배타적으로 지배되었다. 본 발명은 자기적 코어의 사용에 관한 것이고, 특히 높은 필드 포화성을 갖는 삼투성 코어를 사용하는 것으로, 가장 바람직한 물질은 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)이다. 에어 코어 자극기 중에는 원형, 타원형, 8자형, 및 D형 코일이 있다. 코일은 일반적으로 코일의 코어가 감긴 곳으로의 전기용량성 방전에 의해 자극된다. 지수적으로 감쇠되는 필드는 전형적으로 100 μsec 부근에서 시간 상수를 갖는다. 자기장 피크의 전형적인 타켓값은 2개의 테슬라(Tesla) 부근에서 일어난다. J.A. Cadwell은 아마도 이들 에어 코일 자극기를 사용 및 판매하고 있는 사람들 중 선두일 것이다. 그의 주요 특허 중에는 미국 특허 번호 4,940,453, "신경을 자기적으로 자극하는 방법 및 장치(Method and Apparatus for Magnetically Stimulating Neurons)", 1990년 7월 10일이 있다. 모두가 단위별로 판매되는 다수의 에어 코어 코일로의 기본적인 전기용량성 방전으로 동작하는 전원이 다수 있다. 이때는 다양한 형상의 코일이 조사된다. 이러한 코일 중 하나는 운동 근육 피질 위에 고정된 캡(cap) 형태의 디바이스이다(K. Krus, L. Gugino, W. Levy, J. Cadwell, 및 B. Roth의 "운동 근육 피질의 두내골간 자극을 위한 캡 형상 코일의 사용(The use of a cap shaped coil for transcranial stimulation of the motor cortex)", Journal of Neurophysiology, Vol. 10, No. 3, 1993, pp. 353-362를 참고).

이러한 에어 코어 코일을 자극하는데 사용되는 다양한 회로에 대해서도 많은 연구가 있다. H. Eton 및 R. Fisher는 이러한 대안을 그들의 특허 "자기적 신경 자극기(Magnetic Nerve Stimulator)" 미국 특허 번호 5,066,272, 1991년 11월 19일에서 제시한다. 이들은 2개의 캐패시터를 사용할 것을 제안한다 - 하나는 관심있는 코일에 전기용량적으로 방전하기 위한 것이고, 두번째 것은 코일에 잔류하는 유도성 에너지로부터 충전을 회복하기 위한 것이다. 본 발명에서 사용되는 회로는 단일 캐패시터로 똑같은 목적을 이룬다.

말초 신경 시스템에 대해 일부 자극 연구가 실행되고 있다(Paul Maccabee, V. Amassian, L. Eberle, 및 R. Cracco의 "생체내에서 직선 및 곡선의 양서류와 포유류 말초 신경의 자기적 코일 자극:자극 궤적(Magnetic Coil Stimulation of Straight and Bent Amphibian and Mammalian Peripheral Nerve in vitro: Locus of Excitation)", Journal of Physiology, Vol. 460, 1993년 1월, pp. 201-219를 참고). 그러나, Maccabee 연구의 많은 부분은 두개골 자극에 타켓을 두고 있다. 본 발명의 적용은 말초 신경 시스템에 초점을 두고 있지만, 중추 신경 시스템에서도 사용될 수 있다.

본 출원은 1994년 11월 28일 출원된 미국 특허 출원 제 08/345,572호(계류중)의 부분계속출원이며 그에 대한 모든 우선권을 주장한다.

신경 세포(nerve cell)는 다수의 다른 방법으로 자극될 수 있지만, 한가지 직접적인 방법은 신경내의 전하를 증가시켜, 주위에 있는 세포외의 액체에 대해 신경 내부의 막 전위를 증가시키는 것이다. 기능적 전기 자극 (Functional Electrical Stimulation, FES)의 범위내에 드는 한 등급의 디바이스는 피부상이나 관심있는 신경 그룹 다음에 있는 생체 조직내에 위치하는 전극을 통해 신경에 전하를 직접적으로 주입함으로서 신경을 자극시킨다. 전하 전달에 필요한 전기장은 간단히 전극의 와이어(wire)를 통해 주어진다.

FES는 반 셀(half-cell)의 반응을 포함하는 메카니즘을 통해 이루어진다. 전자는 와이어에서 흐르고, 이온은 신체에서 흐른다. 전기 전해질 인터페이스에서, 반 셀의 반응은 전자-이온 교환을 이루도록 일어난다. 이 반 셀 반응이 가역 체제로 유지되지 않으면, 부분적으로는 반 셀 반응의 산화 때문에, 또한 부분적으로는 이에 의해 이루어지는 화학적 불균형 때문에 회저 현상(necrosis)이 일어나게 된다.

FES의 이점은 자극이 통상적으로 별로 크지 않은 전류 및 전압 레벨을 갖는 매우 작은 전극으로부터 이루어질 수 있다는 점이다. 그러나, 불편한 점은 반 셀 반응을 포함한다는 점이다. FES를 사용하는 대부분의 복귀 프로그램은 전극을 피부상에 직접 배치한다. 전극과 피부 표면 사이에는 전도성 젤(gel)이나 버퍼링(buffering) 용액이 배치되어야 한다. 오랜 기간 동안 신경이나 근육 조직을 자극시킬 때는 전극/피부 인터페이스에서의 전류 집중으로 인해 때때로 피부염이 동반된다. 이러한 문제는 특히 신경 그룹의 보다 완전한 자극이나 회복에 더 큰 자극 레벨이 요구될 때 특히 악화된다.

대조적으로, 자기적 자극은 유도에 의해 전하 전달에 필요한 전기장을 실현한다. 신속하게 변하는 자기장은 생물학적 조직에서 전기장을 유도한다; 적절하게 방향이 정해질 때와 적절한 크기가 이루어질 때, 자기적으로 유도된 전기장은 FES에 의해 실현되는 것과 똑같은 결과를 이루어, 자극되는 신경에 전하를 직접 전달한다. 신경내의 국부적인 막 전위가 대략 90 밀리볼트 (millivolts)인 정상적인 음의 말초 레벨에 대해 상승될 때, 신경은 자극된다.

본 발명은 특히 주입된 전극의 사용에 적절하지 않은 응용을 목적으로 한다. 본 발명은 특별히 특정한 응용에서, 선택된 신경 또는 신경 그룹의 침해되지 않는 외부 자극을 위해 설계된다. 요실금 및 근육 그룹의 복귀 뿐만 아니라 잠재적인 체중 감량 치료를 포함하는 이러한 응용에서, FES를 사용하는 원하는 자극 레벨은 때로 편안한 제한치로 생각되는 것에서 벗어난다. 즉, 관심있는 근육 그룹을 자극시키도록 피부를 통해 이상적으로 주입되는 전류는 때로 시간에 따라 일부 피부염을 일으킨다. 본 발명은 또한 젤의 사용과 직접적인 전극/피부 배치가 불편하고 때로 환자에 의해 저지되는 응용에서도 사용될 수 있다.

FES와 반대로, 자기적 자극은 전극 피부 접촉을 요구하지 않는 유리한 특성을 갖는다. 그래서, 입고 있는 옷을 통해 자극이 이루어질 수 있다. 이는 불편한 난점을 극복하고, 환자의 위엄을 지켜준다. 두번째로, 직접적인 접촉이 없기 때문에, 과도한 추가 피부염 없이 더 강한 자극 레벨이 실현될 수 있다. 본 발명이 제공하는 공헌은 환자내에서 더 높은 레벨의 자기장 집속(focusing) 및 자극을 이루는 기능이다. 목표로 하는 가능한 다수의 응용에서 이와 같이 더 높은 레벨의 집속은 탄력성과 동일하다. 또한, 더 높은 레벨의 전력 효율성이 집속과 동반된다. 전형적으로, 본 발명의 방법에 의해 설계되는 디바이스는 계수 2 만큼 자기 저항 경로를 줄인다. 이 자기 저항 감소는 똑같은 수의 계수 만큼 전류를 감소시키고, 전력 손실을 4중으로 감소시킨다.

도 1은 코어(core)를 둘러싸 도넛형 코일 필드를 감은 "C"형 코어 자극기의 평면도로서, 필드선(점선)이 자극의 투과 깊이 및 집속도를 나타내는 도면.

도 2는 감긴 코일을 자극하는데 사용되는 전기 회로도.

도 3은 요실금의 치료에 사용되는 코어 자극기 구성의 측면도로서, 치료하는 동안 환자가 앉은 자리 아래에 코어가 고정되게 설계된 도면.

도 4는 복귀 목적으로 다리의 근육을 마사지하는데 사용되는 코어 자극기(환자의 다리를 둘러싼)의 투시도로서, 도넛형 코어가 한 측면에 겹쳐져 있고 다리를 덮은 도면.

도 5는 팔 또는 다리 근육 복귀에 사용되는 코어 자극기의 절반 부분에 대한 투시도로서, 다른 위상으로 감긴 것이 코어로 절단되어 인접한 리세스나 슬롯에 배치된 도면.

도 6은 팔 또는 다리 자극기의 단면도로서, 한 부분에서 다음 부분으로 감기는 것이 팔 또는 다리 주위의 배치를 용이하게 하기 위해 코어 유닛의 오프닝이 손쉽게 허용하도록 길게 접혀 취해진 도면.

도 7은 환자의 몸통 주위에 착용되도록 설계된 겹쳐지는 다중위상 자극기의 투시도.

본 발명의 목적은 말초 신경 시스템의 신경을 자극시키기 위한 자기 신경 자극기(magnetic nerve stimulator)를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 말초 신경 시스템내에서 신경의 비침해 자극(non-invasive stimulation)을 위한 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인간내의 깊은 신경을 자극하도록 상당한 깊이와 집속성의 자기장을 만들기 위한 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비침해 신경 자극을 이루도록 내부 말초 신경에 집속될 수 있는 자기장을 만드는 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방광 및 비뇨기 질병을 치료하기 위한 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 요실금의 치료를 위한 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 근육 복귀 및/또는 조정을 위한 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 체중 감량을 보조하는데 사용되는 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

본 발명의 기타 다른 목적들은 본원 명세서의 설명과 관련하여 명확해질 것이다.

본 발명의 목적들을 이루기 위해, 여기서는 수술을 필요로 하지 않고 신경을 자극하는데 사용될 수 있는 자기 신경 자극기가 제공된다. 말초 신경의 자기 자극은 경쟁하는 FES 시스템 보다 편리하게 한계값을 변화시킬 수 있다는 이점을 갖는다. 경쟁하는 자기 신경 자극기에 대한 본 발명의 이점은 매우 포화가능한 자기 코어, 즉 높은 필드 포화의 삼투성 코어를 사용하는 것과 자기 코어 자극기 자체의 설계에 있다.

바람직한 실시예에서, 자기 신경 자극기는 양호하게 자기적 또는 자기화될 수 있는 물질의 코어를 사용해 구성된다. 높은 필드 포화도을 갖는 삼투성 물질이 사용되고, 바람직한 코어는 적어도 1.5 테슬라(Tesla)의 필드 포화도를 갖는다. 코어에 적절한 일부 물질은 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur), 오시놀(orthinol), 금속성 유리(메트글래스 (metglass)), 퍼멀로이(permalloy), 수퍼멀로이(supermalloy), 분말 철분, 및 실리콘 철분이나 실리콘 스틸, 특히 3% 입자 지향성 스틸(마그네실(magnesil))을 포함한다. 페라이트(ferrite)도 사용될 수 있지만, 0.5 T에서 포화된다는 사실로 인해 바람직하지는 못하다.

본 발명에 따르면, 오픈 코어(open core)가 사용되는 것이 매우 바람직하다. 자극기에 의해 만들어지는 자기장을 집속하는데 오픈 코어가 보다 효과적으로 사용될 수 있다고 밝혀졌고 도넛형 코어(toroidal core)의 적절함이 침해 응용에 제한되는 것으로 밝혀졌기 때문에, 도넛형 코어는 바람직하지 않다. 오픈 코어는 360도 이하의 각도로 회전하는 아크(arc) 형태의 코어를 칭한다. 180도 코어는 모든 심축으로부터 2개의 코어가 구성될 수 있으므로 물질을 효과적으로 사용하기에 매우 편리하다. 더 큰 각도(예를 들면, 210 - 220 각도)를 갖는 코어가 또한 사용될 수 있다. 이들 코어는 더 작은 투과 깊이를 갖더라도 더 많이 집속된다. 다른 방법으로, 바람직하지 않은 실시예에서는 더 크거나 작은 각도의 코어가 사용될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 대략 100 μsec의 특성 감쇠 시간을 갖는 코일을 초당 5 내지 50회 "연소(fire)"하는 것이 목적이다. 시스템은 이러한 반복 비율로 연소되기에 효과적이고 확실해야 한다. FES를 사용해 비뇨기 스트레스 요실금을 치료하는데는 5 내지 10 Hz의 연소 비율이 효과적인 것으로 공지되어 있다. 더 높은 자극 비율(예를 들면, 50 Hz)은 비뇨 회수 및 응급성의 증상을 치료하는데 유용한 것으로 증명되었다. 15 Hz 이상에서는 지속되는 수축이 일어난다. 의학적 지식이 진보되고 다양한 연구가 더 실행됨에 따라, 더 높거나 낮은 주파수 또는 특정한 자극 패턴의 연소 비율이 특정한 응용에 유용한 것으로 증명될 수 있다.

정확한 자극 주파수는 필요한 응용의 요구조건에 따라 어느 정도 변하게 된다. 때때로 근육 그룹은 5초 주기 동안의 휴식에 이어서 5초 주기 동안 자극될 필요가 있고, 이어서 연속적으로 또 다른 5초 동안 자극되고 다시 휴식한다. 자극되고 있는 동안, 때로는 지속되는 근육 그룹을 지속되게 수축시키는 것이 바람직하다. 요구조건에서는 15 Hz의 반복 비율로 코어를 계속하여 펄스화할 필요가 있는 것으로 나타난다. 코어를 연소하는 동안 포함되는 큰 전류 때문에, 가능한한 코어를 효과적으로 만드는 것이 필요하다. 주위 영역을 제외하고 자극에 타켓이 된 영역으로 자기장을 집속하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의해 제시되는 특수하게 설계된 코어는 그러한 집속성을 실현하는 반면, 종래 기술에 의해 사용되는 에어 코어 코일은 그렇지 못하다.

코어 구성에 대해, 본 발명의 가장 간단한 코어 구성은 "C" 형상의 코어이다. "C"의 스팬(span)은 주의깊게 선택되어야 한다; 스팩은 투과 깊이와 자기장의 크기 모두에 영향을 준다. 보다 중요한 점은 코어의 구성이다. 최상의 코어는 높은 필드 포화도를 갖는 얇은 적층물로부터 구성된다. 전형적인 코어는 2 밀(mil) 단위의 바나듐 펄멘듀어을 사용해 감겨질 수 있다. 이러한 물질의 긴 리본은 원하는 반지름, 두께, 및 깊이로 심축(예를 들면, 나무나 플라스틱 심축)에 감겨진다. 리본의 각 측면은 이를 인접한 부분으로부터 전기적으로 고립시키도록 얇은 절연 코팅제로 코팅된다. 일반 코어는 대략 180 - 220도의 각도를 회전할 수 있는 본체 주위에서 다양한 위치에 사용될 수 있다. 일단 리본이 원하는 차원의 심축상에 감겨지면, 그 위치를 고정시키도록 에폭시(epoxy)에 담겨진다. 일단 에폭시가 굳으면, 심축이 제거되고 코어는 원하는 각도의 스팬으로 절단된다. 절단하면, 인접한 적층의 전기적인 고립이 파괴된다. 각 절단은 매끄럽도록 섬세하게 가라져야 하고, 이어서 깊은 에칭(etching)이 실행된다. 깊은 에칭은 산성 욕조에 절단면 각각을 담금으로서 실행된다. 이는 절단면이 약간 조각으로 갈라지게 하지만, 적층의 전기적인 고립을 유지시킨다. 이 깊은 에칭을 실행하는 것이 실패되면, 상당한 와류(eddy current) 손실을 일으키게 되어 코어의 절단면을 가열시킨다. 깊은 에칭에 이어서, 단면부는 코어의 형상 및 구조적인 통합성을 유지하도록 에폭시로 닦겨진다. 최종적인 구성 단계는 코어에 대해 절연 와이어의 코일을 감는 것이다. 이 종류의 코어에 대한 전형적인 인덕턴스(inductance)는 약 30 μH이다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 인덕턴스나 자기장 강도로 실시될 수 있다.

가장 간단한 구조로, 각 코어는 단 1회 감긴다. 감긴 것은 약 100 μs의 특성 시간을 갖고 지수적으로 감쇠하는 펄스에 의해 자극된다. 실제 신호는 2 내지 3 싸이클만이 코일 전류로 나타내지도록 지수적으로 감쇠되는 포락선내에서 대략 그 시간의 링잉(ringing) 주기를 갖는다. 자극은 대략적으로 약 5 - 50 Hz의 주기로 반복된다. 상기에 언급된 바와 같이, 이러한 패턴의 반복 주기는 응용에 따라 변하게 된다. 회로는 통상적으로 전파장 정류기 브릿지(full wave rectifier bridge)로 공급되는 변환기로 구성된다. 브릿지 전압은 캐패시터를 충전시킨다; 캐패시터상의 전하는 전류를 코일로 구동시키도록 실리콘 제어 정류기로 트리거(trigger)된다. 두번째로 코일을 통해 다시 돌아오는 복귀 전하는 제 2 자극 위상에 회로를 준비시키도록 다이오드를 통해 캐패시터로 다시 공급된다.

본 발명에 대한 중요한 목적하는 응용부분은 적어도 3가지, 즉, 요실금, 근육 복귀, 및 체중 제어 치료가 있다. 요실금 치료를 위해서는 골반층 근육을 자극할 필요가 있다. 이러한 자극은 자속을 직접 질 공동(vaginal cavity)까지 집중하여 집속시킴으로서 이루어진다. 이 목적을 실현할 수 있는 한가지 적절한 코어는 각각이 약 180도의 각도로 회전하는 2개의 "C" 코어를 각각 조합시킴으로서 구성된다. 코어의 다리는 중추 영역에서 함께 주어진다. 두 "C" 코어의 공통된 중심 다리는 코일로 감기고, 자속에 대한 복귀 경로는 두 "C" 사이에서 분리된다. 코어는 그 자체로 환자가 치료하는 동안 앉아있는 의자 아래에 인접하여 말초 부분에 고정된다.

제 2 응용 부분은 근육의 복귀에 있다. 타켓으로 되는 주요 근육 그룹은 허벅다리, 종아리, 이두근, 및 삼두근이다. 기하형은 이들 응용에 대해 모두 유사하여, 근육 주위에서 원추형 확장이 사용된다. 비록 이 문제점에 대한 한 솔루션은 환자의 재량으로 주위에 이동되는 간단한 "C" 코어 및 코일이지만, 다른 자극기는 2차 멤버를 튜브 아래로 몰아내도록 전기기계에서 사용되는 관 형상과 유사하다. 여기서, 기하형은 자극되는 근육 그룹 주위에서 방위각상으로 운행되는 리세스(recess) 또는 슬롯(slot)을 갖는 경첩형 관 형상을 반드시 요구한다. 자극기의 코일은 리세스나 슬롯에 고정되고, 주위의 구조는 다시 적층 바나듐 합성이 된다. 구조가 2 또는 3 코일로 고정되면, 이들은 위상적 배열로 자극될 수 있다.

이러한 자극은 길이축을 따라 근육 조직 그룹을 주무르는 효과를 갖는다. 이 특정 자극 패턴은 다리의 근육건 그룹과 같이 더 큰 근육 그룹을 보다 전체적으로 치료하는데 도움이 된다. 신경 그룹의 전체 복귀 또는 자극은 장기 복귀에 유리하다. 디바이스로의 예비 실험에서는 기술된 주파수에서의 자극이 정상적인 수단을 통해 이루어질 수 있는 것 보다 더 높은 효율성과 비율로 근육의 운동을 이루는 것으로 나타난다.

또 다른 응용 부분은 체중 감량 관리를 보조하는 것이다. 근육 복귀와 같이, 다른 방법은 신체의 근육 부분 위로 이동되는 휴대용 유닛을 간단히 사용하는 것이다. 특별히 자극하기 어려울 수 있는 한 그룹은 복부벽이다. 이 그룹의 자극을 실현하는 다른 방법은 환자가 앉은 의자 측면에 경첩되거나 환자에 보안될 수 있는 가슴 플레이트와 유사하다. 가슴 플레이트는 상기에 기술된 방식으로 구성된 높은 필드 포화도의 코어가 뒤에 붙은 2 또는 3 위상의 코일 배열을 포함한다. 코어는 복부 금육 그룹내에서 자속을 깊이 구동하도록 공간을 둔다. 근육 복귀 및 체중 감량 관리에서, 코일의 위상은 자극 패턴을 전후로 주무르는 효과를 제공하도록 시간에 따라 변경될 수 있다. 체중 관리의 근본적인 원리는 이들 근육 그룹을 연소하는데 아데노신 3인산염(adenosine triphosphate)을 빨아올리는 것이 요구된다는 것이다; 이 에너지 지출은 자기 자극기에 의해 인위적으로 유도된다.

요약하면, 신체내에서 다양한 근육 그룹을 보다 효과적으로 자극하는 방법은 다수 있음을 주목하여야 한다. 보다 효과적인 방법에 대한 주요점은 이들 코어를 구성하도록 높은 자기장 포화도의 얇은 적층 물질을 공전하여, 자속을 원하는 영역으로 구동하여 집속시키는 것이다. 간단한 "C"형 코어는 종래의 코어 보다 적어도 2의 계수 만큼 자기 저항(reluctance) 이점을 이룬다. 중심 다리에 연결된 다수의 코어를 사용함으로서, 필드가 복귀될 때 자극을 저지하도록 둘 이상의 영역에 주어진 복귀 경로로 단일 집속 위치가 이루어질 수 있다. 다른 응용에서는 실제로 관심있는 조직을 둘러싼 다중위상의 코일이 시간에 따라 근육 그룹을 방향성있게 주무르거나 흔들도록 자극될 수 있다. 특정한 랩핑(wrapping) 응용은 손상된 근육 그룹의 복귀에 더 도움이 될 수 있다.

본 발명에 따르면, 말초 신경 시스템에서 신경의 비침해 자극(non-invasive stimulation)에 사용될 수 있는 자기 신경 자극기가 제공된다. 비침해 자극의 이점은 수술, 신체 절개, 또는 불편한 전극의 사용을 필요로 하지 않고 피부 표면 아래에서 신경이 깊이 자극될 수 있는 것으로, 중요한 것이다. 그러나, 효과적인 비침해 자극기를 이루기 위해, 자극기는 관심있는 신경이나 신경 그룹을 효과적으로 자극하도록 신체내에서 충분한 깊이 및 투과를 이루도록 주의깊게 설계되어야 한다.

본 발명은 내부의 인간 신경 그룹이 요실금을 치료하고, 근육 복귀(또는 조절)를 이루고, 또는 체중 감량을 보조하게 자극될 수 있도록 충분한 깊이 및 투과를 이룰 수 있는 자기 신경 자극기를 제공함으로서 매우 효과적인 비침해 자극을 이루는 것을 목적으로 한다.

바람직한 실시예에서, 코어는 높은 필드 포화도를 갖는 삼투성 자기 물질로 구성된다. 높은 필드 포화도란 말로 본 발명자는 1.5 테슬라(Tesla) 이상으로 포화되는 자기화될 수 있는 물질이 사용된다는 사실을 칭한다.

자기 신경 자극기는 양호하게 자기화될 수 있는 물질로 이루어진다. 원하는 자기장이 전형적으로 1.5 테슬라 이상에 이르므로, 1.5 테슬라 이상에서 포화되는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 적절한 물질로는 예를 들면, 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)이 있다. 다른 적절한 물질은 금속성 유리(메트글래스(metglass)), 퍼멀로이(permalloy), 수퍼멀로이(supermalloy), 분말 철분, 및 실리콘 철분이나 실리콘 스틸, 특히 3% 입자 지향성 스틸(마그네실(magnesil))을 포함한다. 페라이트(ferrite)도 사용될 수 있지만, 0.5 T에서 포화된다는 사실로 인해 바람직하지는 못하다. 이들 물질은 예를 들면, Butler, Pennsylvania의 Magnetics사로부터 구해질 수 있다.

3% 입자 지향성 실리콘 스틸은 특히 유용한 코어 물질인 것으로 밝혀졌다. 이 물질은 비교적 낮은 비용으로 매우 양호한 성능을 제공하는 이점을 갖는다. 입자 지향성 스틸은 또한 보빈(bobbin)에 감겨질 수 있으므로 유용하다. 더 높은 필드는 필드가 이동될 방향으로 자기 입자가 방위각상으로 향할 때(보빈 주위에서) 이루어질 수 있다.

코어로 사용될 수 있는 일부 물질과 그 특성의 요약은 다음과 같다:

표 1 : 자기 코어 물질

물질	주파수	포화도
펄멘듀어	＜ 5 kHz	2.2 T
마그네실(3% 입자 지향성 스틸)	＜ 1 kHz	1.75 T
분말 철분	＜ 10 kHz	1.75 T
메트글래스	＜ 100 kHz	1.5 T
오시놀	＜ 10 kHz	1.45 T
퍼멀로이	＞ 10 kHz	0.7 T
수퍼멀로이	＞ 10 kHz	0.7 T
페라이트	＜ 500 kHz	0.5 T

따라서, 일반적으로, 자기화될 수 있는 물질의 사용은 신경 자극에 사용되는 자기장을 집속시키고 증진시키는데 도움이 되므로 코어로 바람직하다. 따라서, 높은 필드 포화도를 갖는 물질, 즉 1.5 테슬라 이상에서 포화되는 물질이 추천된다. 일부 물질에서는 2.0 테슬라의 포화도가 이루어질 수 있다. 그러나, 여기서 주어진 설명에 따라, 자기 신경 자극기가 또한 더 낮은 필드에서 포화되는 물질, 예를 들면 1.0 테슬라 이상 또는 페라이트와 같이 0.5 테슬라 이상에서 포화되는 물질을 사용해 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 자극기는 덜 효과적인 것으로 밝혀졌기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 따르면, 오픈 코어(open core)의 사용도 또한 바람직하다. "오픈 코어"란 말로, 본 발명자는 코어의 단말부 사이에 갭(gap)이나 오프닝(opening)이 있도록 코어가 아크(arc)로 굽었다는 사실을 칭한다. 이는 코어에 의해 발생되는 자기장이 오프닝을 넘어서 피부의 표면 아래에 더 강하고 정확하게 집속될 수 있다. 그래서, 오픈 코어는 원하는 정도의 투과 및 집속을 제공하고 그에 의해 자극기의 효율성을 개선하는데 사용된다.

오픈 코어는 비도넛형으로, 코어의 단말부 사이에 갭을 갖고 360 도 이하의 아크로 회전된다. 바람직한 실시예에서, 오픈 코어는 C 형상이다. 코어 아크의 스팬(span)에 대해 바람직한 각도는 대략 180 - 220도이다. 바람직한 실시예에서, 적절한 코어는 대략 205 내지 220도의 각도로 회전될 수 있다. 다른 실시예에서는 대략 190 내지 230도의 코어가 사용될 수 있다. 다른 방법으로, 대략 180 - 270도의 아크를 회전하는 코어가 또한 가능하다. 그러나, 아크 각도가 더 커지고 필드 집속이 더 좋아질수록, 투과 깊이는 더 낮아진다. 기하형이 이를 요구하지 않으면, 180도 이하의 각도로 회전되는 코어에는 이점이 없는 것으로 믿어진다.

또한, 코어가 깊은 신경을 자극하기 위해 큰 반지름이 권고된다. 자기장은 극 헤드 사이에서 역거리에 따라 지수적으로 감소된다. 작은 반지름의 코어는 헤드 사이에 매우 높은 필드를 갖지만, 필드가 신속하게 감소된다. 큰 코어는 헤드 사이에 더 낮은 필드를 갖지만, 필드가 덜 신속하게 감소된다. 그래서, 더 큰 반지름의 코어는 신체에 수 cm로 더 높은 필드를 갖는다. 요실금 치료를 위해, 골반층 근육을 자극하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 적어도 5 cm의 투과 깊이가 권고되어, 더 큰 반지름의 코어가 바람직하다. 2개 코어를 함께 배치하는 것은 한 지점에서 필드를 집중시키는 이점을 갖는다. 필드는 복귀 지점에서 절반으로 삭감된다. 이는 2차 자극 위치를 단념시킨다. 휴대용 디바이스에서는 대략 5"의 외부 지름과 대략 4"의 내부 지름이 권고된다. 요실금 디바이스에서는 대략 6"의 외부 지름과 대략 3"의 내부 지름이 권고된다. 코일로는 15 kV 절연의 15 kVolt No. 6 AWG 와이어가 사용될 수 있다.

본 디바이스는 종래 기술의 디바이스와 똑같은 전류에 대해 훨씬 더 많은 자극을 만들어내, 성능이 현저하게 개선된다. 한가지 디바이스 테스트는 똑같은 전류량에 대해 종래 기술에 공지된 디바이스 보다 거의 2배의 자극을 나타낸다.

본 발명의 또 다른 중요한 이점은 자극기의 설계가 외부적인 자기 처리를 허용하는 점이다. "외부적"이란 말로 본 발명자는 자극이 신체내의 소자를 주입시키거나 수술 또는 절개하지 않고 자극이 이루어질 수 있다는 사실을 칭한다. 그래서, 예를 들면, 주입 전극과 같이 사람 신체에 임의의 종류의 내부 소자를 사용할 필요가 없다. 자극기에서 사용되는 높은 필드 포화도의 물질은 침해 수술을 필요로 하지 않고 유기체에 침투하고 유기체내의 내부 신경을 효과적으로 자극하도록 충분한 깊이 및 집속가능성을 갖는 자기장을 제공한다. 이는 특히 요실금 치료에 큰 이점이다. 이는 또한 다른 응용에서도 잠재적으로 유용한 점이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 신체를 통해 다양한 말초 신경 그룹을 자극할 수 있는 "C"형 코어가 설명된다. 코어(2)는 심축에서 높은 자기장 포화도를 갖는 물질의 2 내지 4 밀(mill) 적층을 감아 구성된다; 요구되는 적층수는 원하는 코어의 두께 및 깊이로 나타내진다.

적층의 폐루프 스풀(spool)은 심축으로부터 제거되어 단위 구조 통합성을 제공하도록 에폭시(epoxy)로 코팅된다. 폐루프는 이어서 원하는 바에 따라 "C"형의 깊이 및 각도를 제공하도록 절단된다. 이어서, 절단 엣지에는 깊은 산성 에칭이 실행된다. 절단 엣지는 에폭시가 분해하여 절단면 부근에 코어를 얇은 조각으로 약간 분리시키게 하는 산성 욕조에 담가진다. 에폭시는 더 이상 얇은 조각으로 분리되지 않도록 에칭된 단말면에서 닦여진다. 이 과정은 코어로 흐르는 와류(eddy current)를 방지하는데 필요하다. 이는 코어에 의해 만들어질 수 있는 유효한 B 필드를 감소시킨다.

적층 물질은 포화가능한 물질, 바람직하게 높은 필드 포화도를 갖는 물질로 구성되어야 한다. 앞서 설명된 바와 같이, 코어에서 특징적인 자기장은 양호하게 적어도 1.5 테슬라의 강도를 갖는다. 적절한 물질로는 적어도 2 테슬라의 범위에서 특징적인 필드가 이루어질 수 있다. 양호하게, 높은 필드 밀도를 운반하는 바나듐 펄멘듀어 또는 3% 입자 지향성 스틸이 사용되지만, 본 발명은 이 바람직한 실시예에 제한되지 않는다. 본 자극기에서는 높은 필드 포화도가 높은 투과율 보다 더 중요하다.

높은 포화도의 계수에 부가하여, 본 실시예에서는 또한 열 산출 및/또는 잡음 레벨을 최소화하도록 코어를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 히스테리시스(hysteresis) 손실을 최소화하는 것이 바람직하다. 히스테리시스는 코어 물질의 분자 구조에서 방향성이 변화되는 것으로 인한 내부 손실이다. 이는 BH 루프가 얼마나 오픈되는가와 관련된다. 히스테리시스는 아마도 코어를 가열시키는 주요 원인일 것이다. 인가된 필드가 물질 길이를 변화시킬 때, 물질은 자기 변형을 디스플레이하는 것으로 칭하여진다. 이는 자극기의 동작 동안 잡음을 일으킬 수 있다. 와류 손실은 작은 두께나 가루를 사용해 해결될 수 있다.

낮은 히스테리시스 손실 및 낮은 자기 변형을 이루는데 유용한 물질은 수퍼멀로이(supermalloy) 제품이다. 이 물질들은 높은 니켈 포함도(50% ~ 80%)를 갖는다. 80% 니켈 변화는 매우 낮은 히스테리시스 손실을 갖지만, 물질이 단지 0.7 T에서 포화된다. 이러한 니켈 합금은 절반 밀의 두께로 이루어질 수 있다.

사용될 수 있는 또 다른 물질은 메트글래스(metglass)이다. 이는 낮은 내부 저항을 갖는 금속화된 철분-유리 물질이다. 일반적인 물질은 NAMGLASS1 또는 SA1의 상표명을 갖는다. 이 물질은 횡단 필드 어닐링(annealing)될 수 있다. 이 처리는 필드 흐름 사용에 대해 우측 각도로 입자 구조의 방향을 정한다. 어닐링은 히스테리시스 손실을 상당히 낮춘다. 또한 투과성도 낮아지지만, 그 효과는 본 자극기를 위해 의미있는 효과는 아니다. 그 물질은 또한 매우 낮은 자기 변형성을 갖는다.

또 다른 물질로, 순철분은 매우 유연하여 곡선 루프를 갖는다. 이러한 유연성은 잡음을 감소시킬 것으로 믿어진다. 이는 1.7 T에서 포화되고, 때로는 분말 코어로 발견된다.

전술한 바와 같이, 일반적으로 코어에 유용한 또 다른 물질은 3% 입자 지향성 스틸이다. 일부 제작자에 의해 사용되는 이 물질의 일반명은 마그네실(magnesil)이다. 그 물질은 기본적으로 3% 실리콘을 갖는 스틸이고, 1.75 T에서 포화된다. 코어로 적절한 또 다른 물질은 수퍼멘듀어(supermendur)이다. 이 물질은 철분과 코발트를 포함하고, 2.2 T에서 포화된다. 그러나, 이들 물질은 모두 매우 자기 변형적이므로, 자기장에 노출될 때 길이를 변화시킨다. 두 물질은 모두 제곱 BH 루프(square BH 루프)를 갖는다.

코어의 선택 이후에, 감긴 코일(4)은 절단면(5)을 통해 자속을 구동시키는 방식으로 코어 주위를 둘러싼다. 필드선(6)은 이러한 코어로 기대되는 투과 깊이 및 집속 정도를 나타낸다.

도 2는 도 1의 코어 및 코일을 "연소"시키는데 사용되는 전기 회로를 도시한다. (7)에서 정상적인 12 V, 60 Hz의 신호가 자극된다. 변압기(8)는 전압을 약 1-3 kV로 증폭시킨다. 이 높은 전압 AC 신호는 전파장 정류기 브릿지(full wave rectifier bridge)(10)로 공급된다. 정류기 브릿지로부터의 신호는 이어서 다이오드(12)를 통과하여 캐패시터(14)를 충전시킨다. 캐패시터의 좌측 또는 위쪽에 있는 모든 전기적 성분의 목적은 단순히 캐패시터로 전하를 넣는 것이다. 자극기 코어로 주입될 회로 잔류 에너지는 C(캐패시턴스값)의 절반에 전압 제곱을 곱한 것이다. 사이리스터(thyrister)(16)가 작은 제어 전압 펄스로 트리거될 때, 전류는 사이리스터를 통해 코어(2)로 흐른다. 대부분의 에너지는 다시 캐패시터(14)로 전해져, 초기 전하로부터 반대 극성으로 이를 재충전시킨다. 역으로 충전된 캐패시터(14)는 바로 다이오드(18)를 통해 나란히 연결된 자극기 코일(2)로 다시 방전된다. 이론적으로, 이 에너지는 모두 캐피시터(14)를 통과하여 초기 극성에 따라 재충전되어야 한다. 물론, 실질적으로, 이 LC 회로는 일부 손실을 갖고, 사이리스터(16)는 바로 차단되지 않는다. 실제로는 코어(2)의 전류가 완전히 차단되기 이전에 이 L 회로에서 지수적으로 감쇠하는 2 내지 3의 링(ring) 주기가 목격된다. 차단 이후에, 캐패시터는 초기에 했던 것처럼 다이오드(12)를 통해 충전된다. 이는 사이리스터(16)가 다시 트리거될 때까지 계속 충전된다.

다른 작업에서는 다른 자극/휴식 싸이클이 사용된다. 요실금의 치료에서, 이러한 자극 싸이클은 5초 on 상태, 5초 off 상태이다. "on"으로 특징지워지는 5초 동안, 사이리스터(16)는 계속하여 초당 15회 펄스화될 수 있다. 자극 기법은 자극 프로토콜의 목적 및 요구조건에 따라 변경될 수 있다.

도시된 회로는 본 발명의 실시를 위해 바람직한 실시예지만, 다른 회로 설계(이중 캐패시터 배열 등과 같은)가 또한 종래 기술에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이 코일을 연소하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 의해 만들어진 자기장은 대략 20 - 50 kHz에서 펄스화되지만, 그 주파수는 변화될 수 있다. 이 주파수는 간단히:

(식 1)

이다.

도 3에는 요실금 치료에 적절한 이중 "C" 코어형 배열이 도시된다. 이 코어를 구성하는 각각의 "C"형은 약 220도의 각도로 회전한다. 코어(20)는 W형 배열로 끝에서 끝으로 배치된다. 감긴 것(4)은 두 코어의 공통된 중심 다리를 둘러싼다. 이들 코어의 절단면은 환자가 앉는 안장 쿠션(21)의 하단측과 만나도록 설계된다. 주요 자속은 질 공동으로의 일반 중심 코어에 구동된다. 이 자속은 "W"자의 앞뒤 긴 대를 통해 복귀된다. 복귀 자속의 크기가 훨씬 더 작기 때문에, "W"자의 중심 다리 부근의 질 층을 제외하고 자극이 일어나지 않는다.

도 4는 다리와 팔의 근육 그룹을 자극시키기에 적절한 코어 자극기를 도시한다. 이 구성에서, 코어(22)는 다리(24)나 팔이 삽입되는 도넛형 덮개로 구성된다. 비록 이 작업에서는 도 1의 "C" 코어가 적절하지만, 그 기하향은 근육 그룹의 균등한 제어 자극을 이루도록 다를 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자극기(22)의 각 섹션은 2개의 절반 쉘(half shell)(26)로 구성된다. 리세스(recess)나 슬롯(27)은 쉘내에서 우선적으로 감길 코일의 배치를 허용하도록 절반 쉘로 절단된다. 쉘(26)을 감는 것은 각각 팔이나 다리 축을 따라 우선적으로 자기장을 생성하는 방식으로 정렬된다. 자극기(22)의 인접한 리세스나 슬롯은 다른 위상을 포함한다. 팔/다리의 축 위 아래로 이동되는 자기장을 자극시키는데는 2 또는 3개 위상 배열이 사용된다. 이 감는 배열은 축 이동파를 실현하도록 도넛형 모터에서 사용된 것과 다르지 않다. 자극기(22)를 구성하는 두 공통된 절반의 한 엣지는 경첩(hinge)과 같이 작용하여야 한다. 두 절반을 전기적으로 연결시키게 감는 것은 간단히 도 6에서 제안된 바와 같이 연장부(28)로 와이어 아래에 나오게함으로서 이루어진다. 연장부(28)와 연관된 감는 부분의 추가 길이는 환자의 팔이나 다리를 둘러싸거나 겹쳐지게 하는데 필요로 하는 자극기의 탄력성을 보장한다.

도 7은 복부 근육의 자극에 적절한 또 다른 실시예를 제안한다. 여기서, 자극기는 환자가 앉은 의자에 겹쳐진다. 자극기는 치료하는 동안 환자의 복부를 덮는다. 자극기(30)는 다시 높은 자기장 포화도를 갖는 삼투성 적층 물질로 구성된다. 코어로 절단된 리세스나 슬롯에는 다수의 감긴 코일이 놓인다. 감기는 것은 복부로 자속을 구동시키고 복부벽 근육 그룹의 수축을 일으키도록 설계된다. 다시, 감기는 것은 이 근육 그룹의 방향성 메시지를 발생하도록 위상이 정해질 수 있다.

이상, 특정 실시예에 대해 본 발명을 설명하였지만, 다른 변형들이 당업자들에 의해 이루어질 수도 있으므로 이상의 설명에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위 내의 변형들을 모두 포함하는 것임을 주지하라.

Claims (51)

1. 개인의 신경들을 자기적으로 자극함으로서 개인의 실금(incontinence)을 치료하는 방법에 있어서,

   (a) 자기 신경 자극기를 제공하는 단계;

   (b) 자기장을 발생하도록 상기 자기 신경 자극기에 전력을 제공하는 단계; 및

   (c) 요실금을 치료하도록 상기 개인의 신경들을 자극하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 신경 자극기가 각 개인의 신체 외부에 유지되면서 요실금을 치료하도록 상기 개인의 신경들의 자극을 포함하는 외부 자극을 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 자기 신경 자극기는 상기 자기 신경 자극기가 개인의 신체 외부에 유지되면서 요실금을 치료하도록, 상기 자기장이 상기 개인에게 침투하여 상기 개인의 신경을 자극하기에 충분한 깊이의 자기장과 집속성을 제공할 수 있는 자극기를 포함하는 방법.
4. 개인의 신경들을 자기적으로 자극함으로서 개인의 실금을 치료하는 방법에 있어서,

   (a) 자기 물질의 코어(core)를 포함하는 자기 신경 자극기를 제공하는 단계;

   (b) 자기장을 발생하도록 상기 자기 신경 자극기에 전력을 제공하는 단계; 및

   (c) 상기 자기 신경 자극기가 개인의 신체 외부에 유지되면서 실금을 치료하도록 상기 개인의 신경들에 대한 자극을 포함하며, 요실금을 치료하기 위해 상기 개인의 신경들을 외부적으로 자극하는 단계를 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 자기 신경 자극기는 적어도 1.5 테슬라(Tesla)의 자기장 강도에서 포화되는 자기 물질인 고도로 포화가능한 자기 물질의 코어를 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 적어도 2.0 테슬라의 자기장에서 포화되는 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 2.0 테슬라 이상의 자기장에서 포화되는 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 실리콘 스틸(silicon steel)을 포함하는 방법.
9. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 3% 입자 지향성 실리콘 스틸(grain oriented silicon steel)을 포함하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 실리콘 스틸은 상기 자기장이 이동될 방향에서 방위각상으로 배향되는 자기 입자를 갖는 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 3% 입자 지향성 실리콘 스틸은 상기 자기장이 이동될 방향에서 방위각상으로 배향되는 자기 입자를 갖는 방법.
12. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 금속성 유리(metallic glass)를 포함하는 방법.
13. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 오시놀(orthinol)을 포함하는 방법.
14. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 퍼멀로이(permalloy)를 포함하는 방법.
15. 제5항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)를 포함하는 방법.
16. 자기 신경 자극기로서,

    (a) 적어도 1.5 테슬라의 자기장에서 포화되는 자기화될 수 있는 물질을 포함하는 고도로 포화가능한 자기 물질의 코어;

    (b) 상기 코어의 부근에서 전류를 운반하는 자극기 코일; 및

    (c) 상기 자극기 코일에서 전류 흐름을 생성하고, 상기 자극기 코일 및 상기 코어가 자기장을 발생하게 하도록 상기 자극기 코일에 연결된 전류 수단을 포함하는 자기 신경 자극기.
17. 제16항에 있어서, 상기 코어는 적어도 2.0 테슬라의 자기장에서 포화되는 고도로 포화가능한 자기 물질을 포함하는 자기 신경 자극기.
18. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 2.0 테슬라를 넘는 자기장에서 포화되는 자기 신경 자극기.
19. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
20. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 3% 입자 지향성 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
21. 제19항에 있어서, 상기 실리콘 스틸은 보빈(bobbin)에 감기는 자기 신경 자극기.
22. 제21항에 있어서, 상기 실리콘 스틸은 자기 입자를 포함하고, 상기 실리콘 스틸은 상기 자기장이 이동될 방향에서 방위각상으로 자기 입자가 배향되도록 상기 보빈에 감기는 자기 신경 자극기.
23. 제20항에 있어서, 상기 3% 입자 지향성 실리콘 스틸은 보빈에 감기는 자기 신경 자극기.
24. 제20항에 있어서, 상기 3% 입자 지향성 실리콘 스틸은 자기 입자를 포함하고, 상기 3% 입자 지향성 실리콘 스틸은 상기 자기장이 이동될 방향에서 방위각상으로 상기 자기 입자가 배향되도록 상기 보빈에 감기는 자기 신경 자극기.
25. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 금속성 유리를 포함하는 자기 신경 자극기.
26. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 오시놀을 포함하는 자기 신경 자극기.
27. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 퍼멀로이를 포함하는 자기 신경 자극기.
28. 제16항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 바나듐 펄멘듀어를 포함하는 자기 신경 자극기.
29. 자기 신경 자극기로서,

    (a) 적어도 1.5 테슬라의 자기장에서 포화되는 물질을 포함하는 고도로 포화가능한 자기 물질의 오픈 코어(open core);

    (b) 상기 코어의 부근에서 전류를 운반하는 자극기 코일; 및

    (c) 상기 자극기 코일에서 전류 흐름을 생성하고, 상기 자극기 코일 및 상기 코어가 자기장을 발생하게 하도록 상기 자극기 코일에 연결된 전류 수단을 포함하는 자기 신경 자극기.
30. 제29항에 있어서, 상기 오픈 코어는 대략 180 내지 270도의 각도로 회전하는 자기 신경 자극기.
31. 제29항에 있어서, 상기 오픈 코어는 대략 190 내지 230도의 각도로 회전하는 자기 신경 자극기.
32. 제29항에 있어서, 상기 오픈 코어는 대략 205 내지 220도의 각도로 회전하는 자기 신경 자극기.
33. 제31항에 있어서, 상기 코어는 적어도 2.0의 자기장에서 포화되는 고도로 포화가능한 자기 물질을 포함하는 자기 신경 자극기.
34. 제31항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 2.0 테슬라를 넘는 자기장에서 포화되는 자기 신경 자극기.
35. 제29항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
36. 제30항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
37. 제31항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
38. 제32항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
39. 제29항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 3% 입자 지향성 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
40. 제30항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 3% 입자 지향성 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
41. 제31항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 3% 입자 지향성 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
42. 제32항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 3% 입자 지향성 실리콘 스틸을 포함하는 자기 신경 자극기.
43. 제35항에 있어서, 상기 실리콘 스틸은 상기 자기장이 이동될 방향에서 방위각상으로 배향되는 자기 입자를 포함하는 자기 신경 자극기.
44. 제39항에 있어서, 상기 3% 입자 지향성 실리콘 스틸은 상기 자기장이 이동될 방향에서 방위각상으로 배향되는 자기 입자를 포함하는 자기 신경 자극기.
45. 제29항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 금속성 유리를 포함하는 자기 신경 자극기.
46. 제29항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 오시놀을 포함하는 자기 신경 자극기.
47. 제29항에 있어서, 상기 고도로 포화가능한 자기 물질은 퍼멀로이를 포함하는 자기 신경 자극기.
48. 제12항에 있어서, 상기 금속성 유리는 횡단 필드 어닐링(transverse field annealing)되는 방법.
49. 제25항에 있어서, 상기 금속성 유리는 횡단 필드 어닐링되는 자기 신경 자극기.
50. 제45항에 있어서, 상기 금속성 유리는 횡단 필드 어닐링되는 자기 신경 자극기.
51. 자기 신경 자극기로 사용하기 위한 디바이스를 구성하는 방법에 있어서,

    (a) 얇은 절연 코팅으로 고도로 포화가능한 물질의 리본(ribbon)을 코팅하는 단계;

    (b) 원하는 반지름, 두께, 및 깊이로 폐루프 심축상에 상기 리본을 감는 단계;

    (c) 코어를 형성하도록 에폭시로 상기 리본을 코팅하는 단계;

    (d) 원하는 스팬(span) 각도로 상기 코어를 절단하여, 상기 코어의 단면부를 형성하는 단계;

    (e) 상기 코어의 상기 단면부를 매끄럽게 가는 단계;

    (f) 상기 코어의 상기 단면부를 산성 욕조에 담그는 단계;

    (g) 상기 코어의 상기 단면부를 에폭시로 덮는 단계; 및

    (h) 상기 코어에 대해 절연 와이어의 코일을 감는 단계를 포함하는 방법.