KR20030016417A - 말초 신경들을 자극하기 위한 자기 신경 자극기 - Google Patents

Abstract

자기 신경 자극기(magnetic nerve stimulator) 시스템은 코일 권선(4)으로 높은 필드 포화도(high field saturation)를 갖는 재료로부터 구성된 코어(2)를 포함한다. 사이리스터(thyrister) 용량성 방전 회로는 디바이스를 펄스화한다. 신속하게 충전되는 자기장은 코어(2), 바람직하게 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)에 의해 유도된다. 다양한 신경 그룹들의 특정 자극을 할당하기(task) 위해, 특수하게 구성된 코어들은 에어 코어 자극기(air core stimulator)들로 가능한 것 보다 더 높은 효율성으로 더 깊은 레벨들에서의 신경의 자극을 허용한다. 본 발명으로 가능한 응용들 중에는 실금 치료, 팔과 다리에서 큰 근육 그룹들의 재활, 체중 감량을 돕기 위한 복부벽 근육 그룹들의 자극, 및 메타볼릭 비율(metabolic rate) 증가가 있다. 원하는 바와 같이 자극을 집속하는데 C 형이 사용된다.

Description

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

관련 출원들

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

발명의 배경 및 종래 기술의 설명

신경 세포(nerve cell)는 다수의 다른 방식들로 자극될 수 있지만, 한가지 직접적인 방법은 신경내의 전하를 증가시키는 것이며, 그러므로 둘러싸고 있는 세포밖의 체액(fluid)에 대해 신경 내부의 막 전위를 증가시킨다. 기능적 전기 자극 (Functional Electrical Stimulation; FES) 부류에 드는 한 등급의 디바이스들은 피부상이나 관심있는 신경 그룹 다음에 있는 생체 내에 위치하는 전극들을 통해 신경들에 전하들을 직접 주입함으로써 신경들을 자극시킨다. 전하 전달에 필요한 전기장들은 간단히 전극들의 와이어(wire)들을 통해 주어진다.

FES는 반세포(half-cell)의 반응을 포함하는 메카니즘을 통해 달성된다. 전자들은 와이어들에서 흐르고, 이온들은 신체에서 흐른다. 전기 전해질 인터페이스에서, 반세포의 반응은 전자-이온 상호 교환을 달성하도록 일어난다. 만일 이 반세포의 반응이 가역 체제(reversible regime)로 유지되지 않으면, 부분적으로는 반세포의 반응의 산화 때문에, 그리고 부분적으로는 이에 의해 달성되는 화학적 불균형 때문에 괴사(necrosis)가 일어나게 된다.

FES의 이점은 자극이 통상적으로 별로 크지 않은 전류 및 전압 레벨들을 갖는 매우 작은 전극들로부터 달성될 수 있다는 점이다. 그러나, 단점은 반 세포의 반응들을 포함한다는 점이다. FES를 사용하는 대부분의 재활 프로그램들은 전극들을 피부상에 직접 배치한다. 전도성 젤(gel)이나 버퍼링(buffering) 용액은 전극들과 피부 표면 사이에 배치되어야 한다. 오랜 기간 신경이나 근육 조직의 자극은 종종 전극/피부 인터페이스에서 전류 집중으로 인한 피부 자극(skin irritation)을 동반한다. 이러한 문제는 특히 더 큰 자극 레벨들이 신경 그룹의 보다 완전한 자극이나 회복(recruitment)에 요구될 때 악화된다.

대조적으로, 자기적 자극(magnetic stimulation)은 유도에 의한 전하 전달에 필요한 전기장들을 실행한다. 신속하게 변하는 자기장들은 생물학적 조직에서 전기장들을 유도한다; 적절하게 배향될 때와 적절한 크기가 달성될 때, 자기적으로 유도된 전기장은 FES에 의해 실행되는 것과 동일한 결과를 이루어, 자극될 신경에전하를 직접 전달한다. 신경내의 국부적인 막 전위가 대략 90 밀리볼트 (millivolts)의 정상적인 음 주위(ambient) 레벨(이 레벨은 둘러싸인 조직의 국부적인 PH 및 신경의 타입에 민감하다)에 대해 상승될 때, 신경이 활성화된다(fire).

본 발명은 특히 주입된 전극들의 사용에 적절하지 않은 응용들을 목적으로 한다. 본 발명은 특히 특정한 응용들에서, 선택된 신경 또는 신경 그룹들의 비침습(non-invasive) 외부 자극을 위해 설계된다. 잠재적인 체중 감량 치료뿐만 아니라 실금(incontinence) 및 근육 그룹들의 재활을 포함하는 이러한 응용들에서, FES를 사용하는 원하는 자극 레벨들은 때때로 편안한 제한치로 생각되는 것에서 벗어난다. 즉, 관심있는 근육 그룹들을 자극시키기 위해 피부를 통해 이상적으로 주입되는 전류는 때때로 시간에 따라 어떤 피부 자극(skin irritation)을 일으킨다. 젤(gel)들의 사용과 직접적인 전극/피부 배치가 불편하고, 때때로 환자에 의해 저항을 받는 응용들에서도 본 발명이 또한 사용될 수 있다.

FES와 반대로, 자기적 자극은 전극 피부 접촉을 요구하지 않는 유리한 특징을 갖는다. 그래서, 입고 있는 옷을 통해 자극이 이루어질 수 있다. 이는 불편하다는 난점을 극복하며, 환자의 위엄을 지켜준다. 두번째로, 직접적인 접촉이 없기 때문에, 과도한 추가 피부 자극 없이 더 강한 자극 레벨이 실행될 수 있다. 본 발명이 제공하는 공헌은 환자내에서 더 높은 레벨들의 자기장 집속(focusing) 및 자극을 이루는 능력이다. 이와 같이 더 높은 레벨의 집속은 목표로 하는 가능한 응용들의 수에서 어떤 유연성과 동일하다. 또한, 더 높은 레벨의 전력 효율성이 이 집속과 동반된다. 전형적으로, 본 발명에서 아웃라인된 방법들에 의해 설계되는디바이스들은 인자 2(factor of 2) 만큼 자기 저항 경로를 줄인다. 이 자기 저항 감소는 동일한 인자 만큼 전류를 감소시키고, 전력 손실을 4배 감소시킨다.

신경 단위 세포(neuron)의 자기적인 자극은 지난 수십년 동안 많이 연구되었다. 거의 모든 자기적 자극 작업은 생체 안에서 행해졌다. 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 전위들에서 두개골간 자기적 자극의 효과들(The Effects of Transcranial Magnetic Stimulation on Median Nerve Somatosensory Evoked Potentials)", Journal of Clinical Neurophysiology and Electro Encephalography, Vol.89, No.4, 1993, pps. 227-234를 참고). 이러한 작업은 Davey 등의 연구 노력(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, Volume. 6, No. 4, 1989, p. 354 참고); 및 Epstein 등의 연구 노력(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, Volume 40, 1990년 4월, pps. 666-670을 참고)을 포함해서 다양한 다른 연구 노력들이 동반되었다. 모든 자기적 자극 연구의 대부분은 중추 신경계에서 신경들을 활성화(fire)하도록 시도한다.

본 발명은 많은 점에서 이전 연구 노력들과 다르다. 먼저, 본 발명은 중추신경계에서 신경을 자극하는데도 사용될 수 있지만 말초 신경계에 주로 적용 가능하다. 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 포화도를 갖는 투과성 코어를 사용하는 것으로, 가장 바람직한 재료는 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)이다. 에어 코어 자극기들 중에는 원형, 타원형, 8자형, 및 D형 코일들이 있다. 코일들은 일반적으로 이 코일들의 코어의 권선으로의 용량성 방전에 의해 여기된다. 지수적으로 감쇠되는 필드는 전형적으로 100㎲ 부근에서 시간 상수를 갖는다. 자기장 피크에 대한 전형적인 타켓값들은 2 테슬라(Tesla) 부근에서 일어난다. J.A. Cadwell은 아마도 이들 에어 코일 자극기들을 사용 및 판매하고 있는 사람들 중 선두일 것이다. 그의 주요 특허들 중에는 미국 특허 번호 4,940,453, 발명의 명칭 "신경 단위 세포를 자기적으로 자극하는 방법 및 장치(Method and Apparatus for Magnetically Stimulating Neurons)", 1990년 7월 10일이 있다. 모두가 단위별로 판매되는 다수의 에어 코어 코일들로의 기본적인 용량성 타입의 방전으로 동작하는 전원들이 다수있다. 이때는 다양한 형상의 코일들이 조사된다. 이러한 코일 중 하나는 운동 근육 피질(motor cortex) 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, pps. 353-362를 참고).

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

말초 신경계에 대해 일부 자극 연구가 실행되고 있다(예를 들어 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, pps. 201-219를 참고). 그러나, Maccabee의 연구의 많은 부분은 두개골 자극에 타켓을 두고 있다. 본 발명의 적용은 중추 신경계에서도 사용될 수 있지만, 말초 신경계에 초점을 두고 있다.

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

본 발명의 다른 목적은 말초 신경계내에서 신경들의 비침습 자극(non-invasive stimulation)을 위한 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

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

본 발명의 또 다른 목적은 비침습 신경 자극을 이루도록 내부 말초 신경들에 집속될 수 있는 자기장들을 발생시킬 수 있는 자기 신경 자극기를 제공하는 것이다.

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

본 발명의 또 다른 목적은 실금의 치료를 위한 자기 신경 자극기들을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 근육 재활 및/또는 조절을 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 여기에 제공된 명세서와 관련하여 명확해질 것이다.

본 발명의 목적들을 이루기 위해, 여기서는 수술을 필요로 하지 않고 신경들을 자극하는데 사용될 수 있는 자기 신경 자극기가 제공된다. 말초 신경들의 자기 자극은 경쟁하는 FES 시스템들 보다 편리하게 한계값을 변화시킬 수 있다는 이점들을 갖는다. 경쟁하는 자기 신경 자극기에 대한 본 발명의 이점은 높게 포화 가능한 자기 코어, 즉 높은 필드 포화의 투과성 코어를 사용하는 것과 자기 코어 자극기 자체의 설계에 있다.

바람직한 실시예에서, 자기 신경 자극기는 바람직하게 자기적 또는 자기화될 수 있는 재료의 코어를 사용해 구성된다. 높은 필드 포화도를 갖는 투과성 재료가 사용되고, 바람직한 코어는 적어도 1.5 테슬라(Tesla)의 필드 포화도를 갖는다. 코어에 적합한 일부 재료들은 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur), 오시놀(orthinol), 금속성 유리(메트글래스(metglass)), 퍼멀로이(permalloy), 수퍼멀로이(supermalloy), 분말로 된 철, 및 실리콘 철들이나 실리콘 스틸들, 특히 3% 그레인(grain) 배향 스틸(마그네실(magnesil))을 포함한다. 0.5 T에서 포화된다는 사실로 인해 바람직하지 않지만, 페라이트(ferrite)도 사용될 수 있다.

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 적절함(suitability)이 침습(invasive) 응용들에 제한되는 것으로 밝혀졌기 때문에, 도넛형 코어는 바람직하지 않다. 오픈 코어는 360도 보다 작은 각도로 연장하는 아크(arc) 형태의 코어를 의미한다. 180도 코어는 모든 심축으로부터 2개의 코어가 구성될 수 있으므로 재료를 효과적으로 사용하기에 매우 편리하다. 더 큰 각도(예를 들면, 210 - 220 각도)를 갖는 코어가 또한 사용될 수 있다. 이들 코어들은 더 작은 투과 깊이를 갖더라도 더 많이 집속된다. 대안으로, 더 크거나 작은 각도의 코어들이 바람직하지 않은 실시예에서 사용될 수도 있다.

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

정확한 자극 주파수는 필요한 응용의 요구조건에 따라 어느 정도 변하게 된다. 때때로 근육 그룹들은 5초 주기 동안의 자극에 이어서 5초 주기 동안 휴지될 필요가 있고, 이어서 연속적으로 또 다른 5초 동안 자극되고 다시 휴지된다. 자극되고 있는 동안, 때로는 근육 그룹들을 지속적으로 수축시키는 것이 바람직하다. 이 요구조건은 15Hz의 반복 비율로 코어들을 계속하여 펄스화할 필요가 있는 것을 나타낸다. 코어의 어느 주어진 활성화 동안 관여되는 큰 전류 때문에, 가능한 한 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 코일들은 그렇지 못하다.

코어 구성에 대해, 본 발명의 가장 간단한 코어 구성은 "C" 형상의 코어의 구성이다. "C"의 연장(span)은 주의깊게 선택되어야 한다; 연장은 자기장의 크기와 투과 심도 모두에 영향을 준다. 코어의 구성이 추가적으로 중요하다. 최상의코어들은 높은 필드 포화도를 갖는 얇은 적층물 재료(thin laminate material)들로부터 구성된다. 전형적인 코어는 2 밀(mil) 스톡의 바나듐 펄멘듀어를 사용해 감겨질 수 있다. 이러한 재료의 긴 리본은 원하는 반지름, 두께, 및 깊이로 심축(mandrel)(예를 들면, 나무나 플라스틱 심축)에 감겨진다. 리본의 각 측면은 이를 인접한 부분으로부터 전기적으로 절연시키도록 얇은 절연 코팅제로 코팅된다. 본체 주위에서 다양한 위치에 사용될 수 있는 일반 코어는 대략 180 - 220도의 각도를 연장할 수 있다. 일단 리본이 원하는 크기들로 심축상에 감겨지면, 그 위치를 고정시키도록 에폭시(epoxy)에 담겨진다. 일단 에폭시가 굳으면, 심축이 제거되고 코어는 원하는 각도의 스팬을 위해 절단된다. 절단하면, 인접한 적층물들의 전기적인 절연이 파괴된다. 각 절단은 스무스해지도록 섬세하게 연마되어야 하고, 이어서 깊은 에칭(etching)이 실행된다. 깊은 에칭은 산성조(acid bath)에 절단부들 각각을 담금으로서 실행된다. 이는 절단부들이 약간 얇은 조각으로 갈라지게 하지만, 적층물들의 전기적인 절연을 유지시킨다. 이 깊은 에칭을 실행하는 것이 실패되면, 코어의 절단부들에서 상당한 와류(eddy current) 손실과 열을 일으키게 된다. 깊은 에칭에 이어서, 단부들은 코어의 형상 및 구조적인 통합성(integrity)을 유지하도록 에폭시로 닦겨진다. 구성의 최종적인 단계는 코어의 주위에 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 구성에서, 각 코어는 하나의 권선만을 가지고 있다. 이 권선은약 100㎲의 특성 시간을 갖고 지수적으로 감쇠하는 펄스에 의해 여기된다. 실제 신호는 2 내지 3 싸이클들만이 코일 전류로 나타내지도록 지수적으로 감쇠되는 포락선내에서 대략 그 시간의 링잉(ringing) 기간을 갖는다. 여기는 대략적으로 약 5 - 50 Hz 주기로 반복된다. 상기에 언급된 바와 같이, 이러한 패턴의 반복 사이클은 응용에 따라 변하게 된다. 회로는 통상적으로 전파 정류기 브릿지(full wave rectifier bridge)로 공급하는 변환기로 구성된다. 브릿지 전압은 캐패시터를 충전시킨다; 캐패시터상의 전하는 코일에 전류를 구동(drive)하기 위해 실리콘 제어 정류기로 트리거(trigger)된다. 두번째로 코일을 통해 다시 돌아오는 복귀 전하는 자극의 제 2 위상을 위해 회로를 준비시키도록 다이오드를 통해 캐패시터로 다시 공급된다.

본 발명에 대한 중요한 목표 응용들은 적어도 3가지, 즉, 실금, 근육 재활, 및 체중 조절 치료가 있다. 실금 치료를 위해서는 골반층 근육을 자극할 필요가 있다. 이러한 자극은 자속을 직접 질강(vaginal cavity)까지 집중 및 집속시킴으로써 이루어진다. 이 목적을 실현할 수 있는 한가지 적절한 코어는 각각이 약 180도의 각도로 연장하는 2개의 "C" 코어들을 조합시킴으로써 구성된다. 코어들의 다리들은 중추 영역에 접한다. 두 "C" 코어들의 공통된 중앙 다리는 코일로 감기고, 자속에 대한 복귀 경로는 두 "C"들 사이에서 분리된다. 코어들 자체는 환자가 치료하는 동안 앉아 있는 의자 아래에 인접하고 말단 부분에 설치된다.

제 2 응용 영역은 근육들의 재활에 있다. 목표로 하는 주요 근육 그룹은 허벅다리, 종아리, 이두근, 및 삼두근이다. 기하 구조는 이들 응용에 대해 모두 유사하여, 근육 주위에서 원추형 확장이 사용된다. 비록 이 문제점에 대한 한 해결책이 환자의 재량으로 여기저기 옮겨지는 간단한 "C" 코어 및 코일이지만, 대안적인 자극기는 관 아래로 2차 멤버를 밀기 위해 전기기계들에서 사용되는 관 형상의 모터들과 유사하다. 여기서, 기하 구조는 자극될 근육 그룹 주위에서 방위각으로 이어지는(run) 리세스(recess)들 또는 슬롯(slot)들을 갖는 힌지된(hinged) 관 형상을 반드시 요구할 것이다. 자극기의 코일들은 리세스들이나 슬롯들에 설치되고, 주위 구조는 다시 적층 바나듐 합성물이 될 것이다. 구조가 2 또는 3 코일들에 설치되면, 이들은 위상적 배열로 자극될 수 있다.

이러한 자극은 그 길이축을 따라 근육 조직 그룹을 주무르는 효과를 가질 것이다. 이 특정 자극 패턴은 다리에서 오금건(hamstring) 그룹과 같이 더 큰 근육 그룹들을 보다 완전하게 회복시키는데 도움이 될 수 있다. 신경 그룹의 완전한 회복 또는 자극은 장기간 재활에 유리할 것이다. 디바이스를 사용한 예비 실험들에서는 기술된 주파수들에서의 자극들이 통상적인 수단을 통해 이루어질 수 있는 것보다 더 높은 효율성과 비율로 근육들의 운동을 달성하는 것이 나타난다.

또 다른 응용 영역은 체중 감량 관리를 보조하는 것이다. 근육 재활과 같이, 다른 대안은 신체의 다중 영역(multiple area) 위로 이동되는 휴대용(handheld) 유닛을 간단히 사용하는 것이다. 특별히 자극하기 어려울 수 있는 한 그룹은 복부벽(abdominal wall)이다. 이 그룹의 자극을 실현하는 대안적인 방법은 환자가 앉은 의자의 측면에 힌지되거나 환자에 고정될 수 있는 가슴 플레이트(chest plate)와 유사하다. 가슴 플레이트는 상기에 기술된 방식으로 구성된 높은 필드 포화도의 코어에 의해 지지되는 코일들의 2 또는 3 위상 배열을 포함한다. 코어들은 복부 근육 그룹내에서 자속을 깊이 구동하도록 공간을 둔다. 근육 재활 및 체중 감량 관리에서, 코일들의 위상(phasing)은 자극 패턴을 앞뒤로 "주무르는" 자극 패턴의 효과를 제공하도록 시간에 따라 변경될 수 있다. 체중 관리 이면의 이론적 근거는 이들 근육 그룹들의 활성화는 아데노신 3인산(adenosine triphosphate) 소모을 요구한다는 것이다; 이 에너지 소비는 자기 자극기에 의해 인위적으로 유도되고 있다.

요약하면, 신체내에서 다양한 근육 그룹들을 보다 효과적으로 자극하기 위한 방법들이 존재함에 주목하여야 한다. 이 보다 효과적인 기술들의 핵심은 이들 코어들을 구성하기 위해 높은 자기장 포화도의 얇은 적층물 재료를 사용하여 회전시켜, 자속을 원하는 영역으로 구동하여 집속시키는 것이다. 간단한 "C"형 코어는 종래의 코어들에 비해 적어도 인자 2의 자기 저항(reluctance) 이점을 이룬다. 중심 다리에 연결된 다수의 코어들을 사용함으로써, 필드가 복귀될 때 자극을 방해하도록 2개 또는 그 이상의 영역들에 분배된 복귀 경로로 단일 집속 위치가 이루어질 수 있다. 다른 응용들에서, 실제로 관심있는 조직을 둘러싼 다중 위상의 코일들은 시간에 따라 근육 그룹들을 방향성있게 주무르거나 흔들도록 여기될 수 있다. 어떤 감싸는(wrapping) 응용들은 손상된 근육 그룹들의 더 높은 회복에 더 많이 도움이 될 수 있다.

도 1은 코어(core) 둘레를 감싼 도넛형 코일 필드를 갖는 "C"형 코어 자극기의 평면도로서, 필드선들(점선)은 투과 심도(depth of penetration) 및 자극의 집속을 나타내는 도면.

도 2는 코일 권선을 자극하는데 사용되는 전기 회로도 개략도.

도 3은 실금의 치료에 사용되는 코어 자극기 구성의 측면도로서; 치료 동안 환자가 앉은 자리 밑에 코어가 설치되도록 설계된 도면.

도 4는 재활 목적들을 위해 다리의 근육들을 마사지하는데 사용되는 코어 자극기(환자의 다리 둘레를 감싼)의 투시도로서, 관형 코어는 한 측면에 힌지되고 다리 둘레를 덮도록 설계된 도면.

도 5는 팔 또는 다리 근육 재활을 위해 사용되는 코어 자극기의 절반 섹션의 투시도로서; 다른 위상들의 권선들은 인접한 리세스들이나 슬롯들에 배치되며, 코어로 절단된 도면.

도 6은 팔 또는 다리 자극기의 단면도로서, 한 섹션에서 다음 섹션으로 지나는 권선은 팔 또는 다리 주위의 배치를 용이하게 하기 위해 코어 유닛들의 개구를 용이하게 허용하도록 긴 폴드(fold)로 취해진 도면.

도 7은 환자의 몸통 주위를 따르도록 설계된 힌지된 다중위상 자극기의 개략적인 투시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 코어4 : 코일

5 : 절단면 6 : 필드선

8 : 변압기10 : 전파 정류기 브릿지

12, 18 : 다이오드14 : 캐패시터

16 : 사이리스터

본 발명에 따르면, 말초 신경계에서 신경들의 비침습 자극(non-invasivestimulation)에 사용될 수 있는 자기 신경 자극기가 제공된다. 비침습 자극의 이점은 수술, 신체 절개, 또는 불편한 전극들의 사용을 필요로 하지 않고 피부의 표면 아래에서 신경들이 깊게 자극될 수 있으므로, 중요한 것이다. 그러나, 효과적인 비침습 자극기(stimulator)를 이루기 위해, 자극기는 관심있는 신경들이나 신경 그룹들을 효과적으로 자극하기 위해 신체내에서 충분한 심도 및 투과를 이루도록 주의깊게 설계되어야 한다.

본 발명자들은 내부의 인간 신경 그룹들이 실금을 치료하고, 근육 재활(또는 조절)을 이루고, 또는 체중 감량을 보조하기 위해 자극될 수 있도록 충분한 심도 및 투과를 이룰 수 있는 자기 신경 자극기를 제공함으로써 매우 효과적인 비침습 자극의 목적을 인식해왔다.

바람직한 실시예에서, 코어는 높은 필드 포화도를 갖는 투과성 자기 재료로 구성된다. 높은 필드 포화도에 관해서 말하자면, 발명자들은 1.5 테슬라(Tesla) 이상에서 포화되는 자화될 수 있는 재료가 사용된다는 사실을 가리킨다.

자기 신경 자극기는 양호하게 자화될 수 있는 재료로 이루어진다. 원하는 자기장들이 전형적으로 1.5 테슬라 이상에 이르므로, 1.5 테슬라 이상에서 포화되는 재료들을 사용하는 것이 바람직하다. 한 적절한 재료는 예를 들면, 바나듐 펄멘듀어(vanadium permendur)이다. 다른 적절한 재료들은 금속성 유리들(즉, 메트글래스(metglass)), 퍼멀로이(permalloy), 수퍼멀로이(supermalloy), 분말로 된 철, 및 실리콘 철들이나 실리콘 스틸들, 특히 3% 그레인 배향 스틸(마그네실(magnesil))을 포함한다. 페라이트(ferrite)도 사용될 수 있지만,0.5 T에서 포화된다는 사실로 인해 바람직하지는 못하다. 이들 재료들은 예를 들면, Butler, Pennsylvania의 Magnetics사로부터 구해질 수 있다.

3% 그레인 배향 실리콘 스틸(grain oriented silicon steal)은 특히 유용한 코어 재료인 것으로 밝혀졌다. 이 재료는 비교적 낮은 비용으로 매우 양호한 성능을 제공하는 이점을 갖는다. 그레인 배향 스틸은 또한 보빈(bobbin)에 감겨질 수 있으므로 유용하다. 더 높은 필드는 필드가 이동될 방향으로 자기 그레인들이 방위각으로 배향될 때(보빈 주위에서) 이루어질 수 있다.

코어에 사용될 수 있는 어떤 재료들과 그 특징적인 특성들의 요약은 다음과 같다:

표 1 : 자기 코어를 위한 재료들

재료	주파수	포화도
펄멘듀어	< 5 kHz	2.2 T
마그네실(3% 그레인 배향 스틸)	< 1 kHz	1.75 T
분말로 된 철	< 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, 자화될 수 있는 재료의 사용이 신경 자극에 사용되는 자기장을 집속시키고 증진시키는데 도움이 되므로 코어에 대해 바람직하다. 따라서, 높은 필드 포화도를 갖는 재료들, 즉 1.5 테슬라 이상에서 포화되는 재료들이 추천된다. 어떤 재료들에서는, 2.0 테슬라의 포화도가 이루어질 수 있다. 그러나, 여기서 주어진 설명에 따라, 자기 신경 자극기들이 또한 더 낮은 필드들에서 포화되는 재료들, 예를 들면 1.0 테슬라 이상 또는 페라이트와 같이 0.5 테슬라 이상에서도 포화되는 재료들을 사용하여 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 자극기들은 덜 효과적인 것으로 밝혀졌기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 따르면, 오픈 코어(open core)의 사용도 또한 바람직하다. "오픈 코어"에 관하여 말하자면, 발명자들은 코어의 단부들 사이에 갭(gap)이나 개구(opening)가 있도록 코어가 아크(arc)로 굽었다는 사실을 가리킨다. 이는 코어에 의해 발생되는 자기장이 개구(opening)를 넘어서 피부의 표면 아래에 더 강하고 정확하게 집속될 수 있게 한다. 그래서, 오픈 코어는 원하는 정도의 투과 및 집속을 제공하고 그에 의해 자극기의 효율성을 개선하는데 사용된다.

오픈 코어는 비도넛형으로, 즉 코어의 단부들 사이에 갭을 갖고 360 도보다 작은 아크로 연장된다. 바람직한 실시예들에서, 오픈 코어는 C 형이다. 코어의 아크의 연장(span)에 대한 바람직한 각도는 대략 180 - 220도이다. 바람직한 실시예들에서, 적절한 코어는 대략 205 내지 대략 215 또는 220도의 각도로 연장될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 대략 190 내지 230도의 코어들이 사용될 수 있다. 대안적으로, 대략 180 - 270도의 아크를 연장하는 코어가 또한 가능하다. 그러나, 아크 각도가 더 커지고 필드 집속이 더 좋아지지만, 투과 심도는 더 낮아진다. 만일 기하구조가 이를 요구하지 않는다면, 180도보다 작은 각도로 연장하는 코어에는 이점이 없는 것으로 생각된다.

또한, 코어에는 깊은 신경들을 자극하기 위해 큰 반지름이 권고된다. 자기장은 극 헤드들 사이에서 역거리에 따라 지수적으로 감소된다. 작은 반지름의 코어는 헤드들 사이에 매우 높은 필드를 갖지만, 필드는 빠르게 감소된다. 큰 코어는 헤드들 사이에 더 낮은 필드를 갖지만, 필드가 보다 덜 빠르게 감소된다. 그래서, 더 큰 반지름의 코어는 신체에 수 cm로 더 높은 필드를 갖는다. 실금 치료를 위해, 골반층 근육들을 자극하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 적어도 5cm의 투과 심도가 권고되어, 더 큰 반지름의 코어가 바람직하다. 2개 코어들을 함께 배치하는 것은 한 지점에서 필드를 집중시키는 이점을 갖는다. 필드는 복귀 지점들에서 절반으로 줄어든다. 이는 2차 자극 위치들을 방해한다. 휴대용 디바이스에 대해서, 대략 5"의 외부 지름과 대략 4"의 내부 지름이 권고된다. 실금 디바이스에 대해서, 대략 6"의 외부 지름과 대략 3"의 내부 지름이 권고된다. 코일에 대해서, 15kV 절연의 15 kVolt No. 6 AWG 와이어가 사용될 수 있다.

본 디바이스는 종래 기술의 디바이스들과 동일한 전류에 대해 훨씬 더 많은 자극을 만들어내며, 성능이 현저하게 개선된 것이다. 한가지 디바이스 테스트는 예를 들어 똑같은 전류량에 대해 공지된 종래 기술의 디바이스 보다 거의 2배의 자극을 나타낸다.

본 발명의 또 다른 중요한 이점은 자극기의 설계가 외부적인 자기 처리를 허용한다는 점이다. "외부적(external)"이란 것에 관하여 말하자면, 본 발명자들은 신체내의 임의의 소자들을 주입시키거나 임의의 수술 또는 절개하지 않고도 자극이 이루어질 수 있다는 사실을 가리킨다. 그래서, 예를 들면, 주입된 전극과 같이 사람 신체에 임의의 종류의 내부 소자를 사용할 필요가 없다. 자극기에서 사용되는 높은 필드 포화도의 재료는 침습 수술을 필요로 하지 않고 생체(organism)에 효과적으로 침투하고, 생체내의 내부 신경들을 효과적으로 자극하도록 충분한 깊이 및집속 가능성의 자기장을 제공한다. 이는 특히 실금 치료에 큰 이점이다. 이는 또한 다른 응용들에서도 잠재적으로 유용하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 신체를 통해 다양한 말초 신경 그룹들을 자극할 수 있는 "C"형 코어가 설명된다. 코어(2)는 심축(mandrel)상에 높은 자기장 포화도를 갖는 재료의 2 내지 4 밀(mil) 적층물들을 감아 구성된다; 요구되는 적층물들의 수는 원하는 코어의 두께 및 심도로 나타날 것이다.

적층물들의 이 폐루프 스풀(spool)은 심축으로부터 제거되어 유닛 구조 통합성(unit structural integrity)을 제공하도록 에폭시(epoxy)로 코팅된다. 폐루프는 이어서 원하는 바에 따라 "C"형의 길이 및 각도를 제공하도록 절단된다. 이어서, 절단 에지들 상에 깊은 산성 에칭이 실행된다. 절단 에지들은 에폭시가 분해하여 절단면 부근에서 코어를 약간 얇은 조각으로 분리(delamination)시키게 하는 산성조에 담가진다. 에폭시는 그 다음 더 이상 얇은 조각으로 분리되는 것을 막도록 에칭된 단부들에서 닦여진다(brush). 이 과정은 코어에 와류(eddy current)가 흐르는 것을 방지하기 위해서 필요하다. 이는 코어에 의해 생성될 수 있는 유효한 B 필드를 감소시킨다.

적층물 재료는 포화 가능한 재료, 바람직하게 높은 필드 포화도를 갖는 재료로 구성되어야 한다. 앞서 설명된 바와 같이, 코어들에서 특징적인 자기장들은 양호하게 적어도 1.5 테슬라의 강도들을 갖는다. 적절한 재료들로는, 적어도 2 테슬라의 범위에서 특징적인 필드들이 이루어질 수 있다. 바람직하게, 높은 필드 밀도를 운반하는 이러한 재료들로서, 바나듐 펄멘듀어 또는 3% 그레인 배향 스틸이 사용되지만, 본 발명은 이 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다. 본 자극기들에서, 높은 필드 포화도가 높은 투과성 보다 더 중요하다.

높은 포화도의 계수에 부가하여, 본 실시예들에서는 또한 열 산출 및/또는 잡음 레벨들을 최소화하도록 코어를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 히스테리시스(hysteresis) 손실들을 최소화하는 것이 바람직하다. 히스테리시스는 코어 재료의 분자 구조의 배향의 변화로 인한 내부 손실이다. 이는 BH 루프가 어떻게 오픈되는가와 관련된다. 히스테리시스는 아마도 코어에서 열에 대한 주 공헌자일 것이다. 인가된 필드가 재료의 길이를 변화시킬 때, 재료는 자기 변형 (magnetorestriction)을 디스플레이하는 것으로 칭하여진다. 이는 자극기의 동작 동안 잡음을 일으킬 수 있다. 와류 손실들은 작은 두께의 스톡(small thickness stock)이나 가루를 사용함으로써 대처될 수 있다.

낮은 히스테리시스 손실 및 낮은 자기 변형을 이루는데 한 유용한 재료는 수퍼멀로이(supermalloy) 제품들이다. 이 재료들은 높은 니켈 함유량(50% ~ 80%)을 갖는다. 이 재료가 단지 0.7 T에서 포화되지만, 80% 니켈 변화는 매우 낮은 히스테리시스 손실들을 갖는다. 이러한 니켈 합금들은 절반 밀(mil)의 두께들로 이루어질 수 있다.

사용될 수 있는 또 다른 재료는 메트글래스(metglass)이다. 이는 낮은 내부 저항을 갖는 금속화된 철-유리 재료이다. 일반적인 재료는 NAMGLASS1 또는 SA1의 상표명을 갖는다. 이 재료는 횡단 필드 어닐링될 수 있다. 이 처리는 필드 흐름 사용에 대해 직각들로 그레인 구조를 배향한다. 어닐링은 히스테리시스 손실을 상당히 낮춘다. 이는 또한 투과성을 낮추지만, 그 효과는 본 자극기의 목적들을 위해 중요한 것은 아니다. 그 재료는 또한 매우 낮은 자기 변형을 갖는다.

또 다른 재료로, 순철(pure iron)은 매우 부드러우며 곡선 루프를 갖는다. 이러한 유연성은 잡음을 감소시킬 것으로 여겨진다. 이는 1.7 T에서 포화되고, 때로는 분말로 된 코어들에서 발견된다.

전술한 바와 같이, 일반적으로 코어에 유용한 또 다른 재료는 3% 그레인 배향 스틸이다. 일부 제작자들에 의해 사용되는 이 재료에 대한 일반 명칭은 마그네실(magnesil)이다. 그 재료는 본질적으로 3% 실리콘을 갖는 스틸이고, 1.75 T에서 포화된다. 코어에 적절한 또 다른 재료는 수퍼멘듀어(supermendur)이다. 이 재료는 철과 코발트를 포함하고, 2.2 T에서 포화된다. 그러나, 이들 재료들은 모두 매우 자기 변형적이어서, 자기장에 노출될 때 길이가 변한다. 두 재료들은 모두 스퀘어 BH 루프(square BH loop)를 갖는다.

코어의 선택 이후에, 권선 또는 코일(4)이 절단면(5)들을 통해 자속을 구동시키는 방식으로 코어 주위를 감싼다. 필드선(6)들은 이러한 코어로 예상되는 투과 심도 및 집속 정도를 나타낸다.

도 2는 도 1의 코어 및 코일을 "활성화(fire)"시키는데 사용되는 전기 회로를 도시한다. (7)에서 통상적인 120V, 60Hz의 신호가 회로를 여기한다. 변압기(8)는 전압을 약 1-3 kV로 증폭시킨다. 이 높은 전압 AC 신호는 그 다음 전파 정류기 브릿지(full wave rectifier bridge)(10)로 공급된다. 정류기 브릿지로부터의 신호는 이어서 다이오드(12)를 통과하여 캐패시터(14)를 충전시킨다. 캐패시터의 좌측 또는 위쪽(upstream)에 있는 모든 전기 소자들의 목적은 단순히 캐패시터로 전하를 넣는 것이다. 자극기 코어로 주입될 회로에서의 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 이 에너지는 다시 캐패시터(14)로 되돌아가, 그 초기 전하로부터 반대 극성으로 이를 재충전시킨다. 역으로 충전된 캐패시터(14)는 바로 다이오드(18)를 통해 병렬로 접속된 자극기 코일(2)로 다시 방전된다. 이론적으로, 이 모든 에너지는 캐패시터(14)를 통과하여 그 초기 극성에 따라 이를 재충전한다. 물론, 실제로, 이 LC 회로는 얼마간의 손실을 가지며, 사이리스터(16)는 바로 차단되지 않는다. 실제로 코어(2)의 전류가 완전히 차단되기 이전에 이 L 회로의 지수적으로 감쇠하는 2 내지 3 링(ring) 사이클들이 목격된다. 차단 이후에, 캐패시터는 초기에 했던 것처럼 다이오드(12)를 통해 충전된다. 이는 사이리스터(16)가 다시 트리거될 때까지 계속 충전된다.

다른 작업들에서는 다른 자극/휴지 싸이클들이 사용된다. 실금의 치료에서, 한 이러한 자극 싸이클은 5초 on 상태, 5초 off 상태일 수 있다. "on"으로 특징지워지는 5초 동안, 사이리스터(16)는 계속해서 초당 15회 펄스화될 수 있다. 이 자극 몽타주는 자극 프로토콜의 목적 및 요구조건들에 따라 변경될 수 있다.

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

(식 1)

이다.

도 3에는 실금 치료에 적절한 이중 "C" 코어형 배열이 도시된다. 이 코어를 포함하는 각각의 "C"는 약 220도의 각도로 각각 연장한다. 코어(20)들은 W형 배열로 끝과 끝이 대응하게 배치된다. 권선(4)은 두 코어들의 공통된 중심 다리를 감싼다. 이들 코어들의 절단면들은 환자가 앉는 안장 쿠션(saddle cushion)(21)의 하단측과 접하도록(flush) 설계된다. 1차 자속은 공통 중심 코어 위로 질강(vaginal cavity)으로 구동된다. 이 자속은 "W"자의 앞뒤 암(arm)들을 통해 복귀된다. 복귀 자속의 크기가 훨씬 더 작기 때문에, "W"자의 중앙 다리 부근의 질 층을 제외하고는 자극은 일어나지 않는다.

도 4는 다리와 팔의 근육 그룹들을 자극시키는데 적절한 코어 자극기를 도시한다. 이 구성에서, 코어(22)들은 다리(24)나 팔이 삽입되는 관형 덮개로 구성된다. 비록 이 작업에서는 도 1의 "C" 코어가 적절하지만, 그 기하구조는 이 근육 그룹의 균등하고(homogenous) 제어된 자극들을 이루는데 어렵다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자극기(22)의 각 섹션은 2개의 절반 쉘(half shell; 26)들로 구성된다. 리세스(recess)들이나 슬롯(27)들은 쉘들내에서 우선적으로 감길 코일들의 배치를 허용하도록 절반 쉘들로 절단된다. 쉘(26)의 각 권선들은 각각 팔이나 다리의 축을 따라 우선적으로 자기장을 생성하는 방식으로 정렬된다. 자극기(22)의 인접한 리세스들나 슬롯들은 다른 위상들을 포함할 것이다. 팔/다리의 축 위 아래로 이동하는 이동 자기장을 일으키는데 2 또는 3개 위상 배열이 사용된다. 이 권선 배열은 축 이동파를 실현하도록 관형 모터들에서 사용된 것과 다르지 않다. 자극기(22)를 구성하는 두 공통된 절반부들의 한 에지는 힌지(hinge)와 같이 작용하여야 한다. 두 절반부들을 전기적으로 연결시키는 권선은 간단히 도 6에서 제안된 바와 같이 연장부(28)로 와이어를 아래에 나오게함으로써 이루어진다. 연장부(28)와 연관된 권선의 여분의 길이는 환자의 팔이나 다리를 감싸거나 힌지하는데 필요한 자극기의 유연성(flexibility)을 보장한다.

도 7은 복부 근육들의 자극에 적절한 또 다른 대안적인 실시예를 제안한다. 여기서, 자극기(30)는 환자가 앉은 의자에 힌지된다. 자극기는 그 다음 치료 동안 환자의 복부를 덮는다. 자극기(30)는 다시 높은 자기장 포화도를 갖는 적층된 투과성 재료로 구성된다. 코어로 절단된 리세스들이나 슬롯들에는 다수의 권선들이 놓인다. 권선들은 복부로 자속을 구동시키고 복부벽 근육 그룹의 수축을 일으키도록 설계된다. 다시, 권선들은 이 근육 그룹의 방향성 마사지를 일으키도록 조정될 수 있다.

이상, 임의의 특정 실시예들에 대해 본 발명을 설명하였지만, 다른 변형들이 당업자들에 의해 제안될 수도 있으므로 이상의 설명에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위들 내의 변형들을 모두 포함하는 것임을 주지하라.

본 발명은 말초 신경계의 신경들을 자극하기 위한 자기 신경 자극기(magnetic nerve stimulator)를 제공한다.

Claims (17)

1. 생체(organism)의 신경들을 자기적으로 자극하기 위한 방법에 있어서,

   (a) 전하로 캐피시터를 충전하는 단계와,

   (b) 자극기 코일을 통해 상기 캐패시터를 방전하는 단계로서, 상기 자극기 코일은 높게 자기적으로 포화 가능한 재료로 이루어진 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 상기 방전 단계와,

   (c) 상기 자극기 코일과 코어에 의해 발생된 자기장을 사용하여 상기 생체의 신경들을 자극하는 단계를 포함하는, 자극 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 높게 포화 가능한 재료는 바나듐 펄멘듀어를 포함하는, 자극 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 신경들은 상기 생체의 말초 신경계 부분인, 자극 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 실금(incontinence) 치료를 위해 상기 신경들을 자극하는 단계를 더 포함하는, 자극 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 무게 제어를 위해 상기 신경들을 자극하는 단계를 더 포함하는, 자극 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 근육 재활(rehabilitation)을 위해 상기 신경들을 자극하는 단계를 더 포함하는, 자극 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 싸이클들로 상기 신경들을 자극하는 단계를 더 포함하며, 상기 사이클(cycle)들은 상기 신경들의 자극 기간들과 상기 신경들의 휴지 기간들을 포함하는, 자극 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장을 원하는 영역으로 집속 및/또는 집중시키는 단계를 더 포함하는, 자극 방법.
9. 자기 신경 자극기에 있어서,

   (a) 높게 자기적으로 포화 가능한 재료의 코어와,

   (b) 상기 코어에 의해 규정된 기학학적인 외부 경계들내에 위치한 길이축을 갖는 자극기 코일과,

   (c) 상기 자극기 코일 및 상기 코어가 자기장을 발생하게 하는 전류 흐름을 상기 자극기 코일에 생성하기 위해 상기 자극기 코일에 접속되는 전류 수단을 포함하며, 상기 전류 수단은,

   (ⅰ) 전원과,

   (ⅱ) 상기 전원에 접속된 변압기와,

   (ⅲ) 상기 변압기에 접속된 전파 정류기 브릿지와,

   (ⅳ) 상기 전파 정류기 브릿지에 접속된 다이오드와,

   (ⅴ) 상기 다이오드에 접속된 캐패시터 수단과,

   (ⅵ) 상기 캐패시터 수단 및 상기 자극기 코일에 접속된 사이리스터와,

   (ⅶ) 상기 캐패시터 수단 및 상기 자극기 코일에 접속된 제 2 다이오드를 포함하는, 자기 신경 자극기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 높게 포화 가능한 재료는 상기 코어내에 대략 2 테슬라(Tesla)의 자기장을 유지할 수 있는 재료인, 자기 신경 자극기.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 코어는 바나듐 펄멘듀어로 구성되는, 자기 신경 자극기.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 코어는 대략 210도의 아크를 규정하는, 자기 신경 자극기.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 높게 포화 가능한 재료는 바나듐 펄멘듀어를 포함하는, 자기 신경 자극기.
14. 생체의 신경들을 자기적으로 자극함으로써 생체의 실금을 치료하는 방법에 있어서,

    (a) 자기 신경 자극기를 제공하는 단계로서, 상기 자극기는 높게 자기적으로 포화 가능한 재료의 적어도 하나의 코어와, 상기 코어를 적어도 부분적으로 감싸는 자극기 코일을 포함하는, 상기 제공 단계와,

    (b) 자기장을 발생시키기 위해 상기 코일을 통해 전류를 통과시키는 단계와,

    (c) 상기 자기장을 이용하여 상기 생체의 신경들을 자극함으로써 상기 생체의 실금을 치료하는 단계를 포함하는, 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 높게 포화 가능한 재료는 상기 코어내에 대략 2 테슬라의 자기장을 유지할 수 있는 재료인, 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 코어는 대략 210도의 각을 포함하며, 대략 150도의 개구를 갖는, 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 높게 포화 가능한 재료는 바나듐 펄멘듀어를 포함하는, 방법.