KR20100031715A - 경두개 전기 자극 장치 - Google Patents

Abstract

환자의 두부에서 분리할 수 있게 장착된 장착구 2와 장착구 2에 설치된 적어도 한 벌의 전극 4를 가지며, 전류 발생기에 접속된 전극 4로부터 전류를 출력하는 것에 의해 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 전기 자극하는 경두개 전기 자극 장치 1이다. 장치구 2에 장치구 2를 두피에 사상체(thread-like body) 8에 의한 계지가능한 계지부(engagement part) 6이 만들어지고, 장착구 2에 전극 4가, 전극 4의 머리 부분 옆에 돌출 가능하게 설치되어, 전극 4의 선단(tip)은 머리 부분의 피하를 찌르는 것이 가능하다. 환자의 두개골 외판을 드릴로 구멍을 뚫을 필요가 없으며, 전극의 설치가 단시간에 실시된다. 환자의 머리 부분의 예정 위치에 전극을 배치할 수 있고, 유효하게 대뇌 피질 운동영역을 자극할 수 있다.

Description

경두개 전기 자극 장치{transcranial electrical stimulation device}

본 발명은 환자 머리 부위의 예정 위치에 전극을 배치할 수 있고, 유효하게 대뇌 피질 운동영역을 자극할 수 있는 경두개 전기 자극 장치에 관한 것이다.

경두개 전기 자극법은 대뇌 피질의 운동영역을 전기 자극하는 방법이며, 1984년에 Levy 등에 의해 보고된(Levy, 1984) 그 보고와 동시에 순식간에 온 세상에 퍼졌다.

경두개 전기 자극법은 주로 척수환자에 있어서, 척수 장애 세그먼트 진단을 위해 또는 척수 종양 등의 수술 중에 척수 기능 모니터링을 실시하는 목적은 넓게 사용되고 있는(Mckay, 1997). 척수 장애 세그먼트 진단은 척수 환자의 장해 세그먼트를 기능적으로 진단하는 것이 가능하기 때문에 치료의 확실성을 비약적으로 향상시켰다.

또한 척수 수내 종양 및 척추 측만증 등의 수술 중에 척수 손상을 일으키는 위험성이 있는 경우 보다 안전한 수술을 진행시키는데 있어서 척수 기능 모니터링은 불가결하다.

척수 장애 세그먼트 진단 또는 척수 기능 모니터링에 있어서, 그 유용성에 관해 논의된 다수의 보고가 있다. 본 출원인에 있어서도 과거 12년 간 경두개 전기 자극법을 실시한 임상 예는 600 예가 넘으며, 정형외과 병원이 전국에 약 4500 시설이 존재하는 것을 고려해보면, 지금까지 본 방법을 실행한 임상 예의 수는 방대한 것이라고 추측된다.

그러나 한편으로 다음과 같은 문제점도 존재한다.

종래 방법에서는 대뇌 피질의 운동영역을 자극하기 위해 그 바로 위쪽의 두개골 외판을 드릴로 구멍을 뚫어 침 전극을 설치하고 있다.

지금까지는 종래 방법에 있어서 위독한 합병증의 보고는 없지만 뼈에 구멍을 뚫는 것을 필요로 하기 때문에 전극의 설치에 시간을 필요로 하고 있다.

또한 머리 부분의 크기는 개인차가 있기 때문에 한번의 전극 설치로 반드시 유효하게 대뇌 피질 운동영역을 자극하는 것은 한계가 있으며, 유도 전위의 도출이 곤란한 경우는 전극 위치의 변경을 필요로 하는 임상의 예가 있다.

따라서 더욱이 간편하게 머리 부분에 장착 가능하고 낮은 침습 전극의 설치 수단의 개발이 요망되고 있다.

특개평 9-294815호 공보(특허문헌 1)에는 두 개의 전극 쌍으로부터 각각의 독립적으로 조절된 전류를 출력하는 경두개 전기 자극 장치가 개시되어 있다.

그러나 이 장치에는 전극을 밴드 등으로 머리 부분에 설치하고 있어 환자 머리 부분의 예정 위치에 전극을 배치할 수 없다.

특개평 7-289649호 공보(특허문헌 2)에는 피로감이 적고 치료 효과를 향상시키는 신경파를 발생시키는 눈 신경의 자극 신호발생 장치가 개시되어 있다. 하지만 이 발명은 경두개 전기 자극 장치에 관한 것은 아니다.

특개 2003-339885호 공보(특허문헌 3)에는 두피 조직의 열화를 예방 치료하고 한편 머리 부분 표정근의 이상 긴장을 완화하여 두통 및 거기에 따르는 증상의 경감을 도모할 수 있는 두피 부활용 전기 자극 장치가 개시되어 있다. 하지만 이 발명도 경두개 전기 자극 장치에 관한 것은 아니다.

특허문헌 1: 특개평 9-294815호 공보

특허문헌 2: 특개평 7-289649호 공보

특허문헌 3: 특개 2003-339885호 공보

본 발명은 상기 문제점의 해결을 도모하는 것을 의도하는 것이며, 이하를 목적으로 한다.

(1) 환자의 두개골 외판을 드릴로 구멍을 뚫는 것을 필요로 하지 않고 따라서 전극의 설치가 단시간으로 실시되는 경두개 전기 자극 장치를 제공하는 것이다.

(2) 환자의 머리 부분의 예정 위치에 전극을 배치할 수 있고, 유효하게 대뇌 피질 운동영역을 자극할 수 있는 경두개 전기 자극 장치를 제공하는 것이다.

(3) 간편하게 머리 부분에 장착가능하고 더욱이 낮은 침습 전극의 설치 수단을 가지는 경두개 전기 자극 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 경두개 전기 자극 장치는 환자의 머리 부분에서 분리할 수 있게 장착된 장치구와 상기 장착구에 설치된 적어도 한 벌의 전극을 가지며, 전류 발생기에 접속된 상기 전극으로부터 전류를 출력함으로써 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 전기 자극하는 경두개 전기 자극 장치이고, 상기 장착구에 상기 장착구를 두피에 사상체(thread-like body)에 의한 계지가능한 계지부(engagement part)가 만들어지고, 상기 장착구에 상기 전극이 머리 부분 옆에 돌출가능하게 설치되어 전극의 선단(tip)은 머리 부분의 피하를 찌르는 것이 가능하다.

하나의 실시형태에서는 상기 계지부는 장착구에 만들어진 통공이다.

하나의 실시형태에서는 상기 전극의 주위에 나사가 형성되어 상기 장착구에 상기 전극이 나사로 고정된다.

하나의 실시형태에서는 상기 장착구가 탄성 변형가능한 아치 형태의 탄성 부재료로부터 만들어진다.

하나의 실시형태에서는 상기 장착구가 탄성이 있는 플라스틱으로 만들어진 플레이트이다.

하나의 실시형태에서는 상기 장착구가 헤어밴드(카츄샤)형의 형상이다.

하나의 실시형태에서는 상기 사상체가 실 또는 끈이다.

하나의 실시형태에서는 상기 장착구의 양쪽 끝 부분에 상기 장착구를 환자의 머리 부분에 고정하기 위해 고정된 부분이 설치되어 있다.

하나의 실시형태에서는 상기 장착구에 고착구가 고정되어 상기 고착 부분에 상기 전극이 나사를 전방 또는 후방으로 회전하는 것이 가능하게 설치되어 있다.

하나의 실시형태에서는 상기 전극이 상기 장착구의 세로 방향으로 이동가능하다.

이것에 의해 본 발명은 상기의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 경두개 전기 자극 장치에 의하면 장착구의 계지부(예를 들면, 구멍)에 실을 통하여 환자의 정수리 부분의 두피에 꿰메어 장착구의 계지부를 정수리 부분에 고정하면, 계지부의 좌우 양쪽 옆에 배치된 전극은 각각 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 향하여 예정 위치에 배치된다.

따라서 전극으로부터 전류를 출력하는 것에 의해 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 전기 자극하는 것이 가능하다.

이와 같이 장착구를 환자의 머리 부분에 장착하는 것만으로 환자의 머리 부분의 예정 위치에 전극을 배치할 수 있으며, 유효하게 대뇌 피질 운동영역을 자극할 수 있다. 게다가 전극과 환자의 대뇌 피질의 운동영역의 거리를 거의 일정해야 하기 때문에 안정한 전위로 운동영역을 자극할 수 있다.

또한 나사 전극을 이용하기 위해 피하에 전극을 설치하는 것만으로도 충분히 자극을 가하는 것이 가능하므로 환자의 두개골 외판을 드릴로 구멍을 뚫을 필요가 없고, 전극의 설치가 단시간으로 실시된다. 더욱이 간편하게 머리 부분에 장착 가능하고 낮은 침습이다.

특히 카츄샤(머리장식품의 일종)형의 대좌 부분과 침 전극으로부터 구성되는 것에 의해 캬츄샤 형의 플레이트는 탄성이 있는 플라스틱으로 구성되기 때문에, 머리 부분의 형태 및 크기에 영향을 받지 않고, 어떠한 임상 예에 있어서도 본 발명의 경두개 전기 자극 장치를 머리 부분에 고정(fit)할 수 있다.

또한 침 전극은 두개골 외판을 구멍을 뚫지 않고 피하에 찌르므로 효과적으로 대뇌 피질을 자극할 수 있도록 최적화되어 있다. 덧붙여 카츄사형의 대좌에는 침 전극을 세팅하는 구멍을 복수로 형성하면 유효한 운동영역의 자극이 얻어지지 않는 경우에도 전극 위치의 변경은 대단히 용이하다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예의 경두개 전기 자극 장치를 머리 부분에 장착한 형태를 나타내는 설명도이다.
도 2는 도 1에 나타난 경두개 전기 자극 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타난 경두개 전기 자극 장치의 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타난 경두개 전기 자극 장치의 설치 형태를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 1에 나타난 경두개 전기 자극 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 6은 피하에 경두개 전기 자극 장치의 전극이 투과된 형태의 설명도이다.
도 7은 경두개 전기 자극 장치의 다른 실시형태의 개략도이다.

이하 본 발명의 실시 형태를 도면을 통해 설명한다.

도 1∼도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 경두개 전기 자극 장치 1은 환자의 머리 부분에서 분리할 수 있게 장착된 장착구 2와 상기 장착구 2에 설치된 적어도 한 벌의 전극 4를 가진다.

장착구 2는 탄성 변형 가능한 아치 형태의 플레이트로부터 구성된다. 장착구 2는 탄성을 가지는 전기 절연성 플라스틱으로 형성할 수 있다. 또한 금속판 등으로 구성할 수도 있다. 장착구 2를 금속판으로 형성하는 경우에는 전기 절연제 수지로 금속판의 표면을 피복하는 것이 바람직하다.

장착구 2의 양쪽 끝 부분에는 상기 장착구 2를 환자의 머리 부분에 고정하기 위해 12를 설치할 수 있다. 상기 고정 부분 12는 시트형 패스너(fastener)로 구성될 수 있다. 그 경우, 양쪽 끝 부분에 시트형 패스너를 설치한 턱 끈을 사용하고, 상기 턱 끝의 시트형 패스너를 장착구 2의 고정부분 12에 고정하는 것에 의해 장착구 2를 머리 부분에 고정할 수 있다.

또한 도 7에 나타난 것과 같이 장착구 2의 양쪽 끝 부분에 만곡부 14를 설치하여 장착구 2를 머리 부분의 양 옆 또는 귀에서 부착, 분리할 수 있는 것도 좋다.

상기 장착구 2의 좌우 방향의 거의 중앙 부분에는 장착구 2를 환자의 두피에 사상체 8에 의하여 계지가능한 계지부 6이 설치되어 있다. 사상체 8은 실 또는 끈으로 구성될 수 있다.

상기 계지부 6으로서는 장착구 2에 설치된 통공 또는 돌기를 얻을 수 있다. 이 통공 6의 위치는 장착구 2를 머리 부분에 장착 경우에 정수리 부분에 통공 6이 위치하는 자리에 설치되어 있다.

장착구 2에 한 벌의 전극 4, 4가 설치되어 있다. 장착구 2를 아치 형태의 플레이트로 구성한 경우에 플레이트의 외면에 고착한 고착부 10에 전극 4가 설치되어 있다.

상기 고착부 10은 전기 절연성 수지 등으로 원판 형태로 구성되어, 그 중심 부분에 구멍 11이 형성되어 있다. 상기 구멍 11에 대응하는 장착구 2의 플레이트에 통공(표시되지 않음)이 형성되어 있다.

전극 4는 나사로 형성되어, 고착부 10의 구멍 11 및 장착구 2의 구멍에 나사로 고정하는 것에 의해 상기 전극 4는 머리 부분 옆에 돌출 치수를 조절 가능하게 설치되어 있다.

도 4에 나타난 바와 같이 전극 4는 계지부 6을 준비하여 좌우방향(L1)으로 4.5∼5.5 cm 떨어지고, 한편 전방(L2)으로 1.5∼2.5 cm 떨어진 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 전형적으로는 계지부 6에 대하여 좌우방향으로 5 cm 떨어지고, 한편 전방으로 2 cm 떨어진 위치에 설치된다. 또한 본 발명의 자극 장치를 유아에 적용하는 경우는 계지부 6의 좌우 3 cm 위치에 한 벌의 전극 4, 4를 설치하는 것도 괜찮다. 이러한 치수는 환자의 머리 부분의 크기, 성별, 연령 등을 고려하여 임으로 설정할 수 있다.

이 장착구 2의 계지부 6을 환자의 정수리 부분에 위치시키는 것으로 전극 4는 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 향하게 된다.

상기 고착구 10의 구멍의 내면에 전극 4의 수나사에 대응하는 암나사를 형성하여도 좋다.

전극 4의 선단부 5는 나사가 설치되어 있지 않고, 거의 원추형 또는 원추대형으로 되어 있다.

전극의 재료로서는 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 백금, 은, 동, 스테인레스, 금, 도체에 금을 도금한 것 등을 사용할 수 있다. 특히 금 및 금 도금한 것이 바람직하다.

상기 한 벌의 전극 4는 종래 공지의 전류 발생기(표시되지 않음)에 코드로 접속되고 있어, 상기 전극 4로부터 전류를 출력함으로써 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 전기 자극할 수 있다. 상기 전류 발생기는 펄스를 포함한 전류를 발생한다. 전류 발생기에는 전류를 조정 억제하는 억제수단이 접속되어, 억제 수단은 펄스의 전류 진폭, 펄스 폭, 펄스의 주파수 등을 조절한다.

다음에 상기 구성의 경두개 전기 자극 장치 1을 이용하여, 환자의 대뇌 피질의 운동 영역을 전기 자극하는 방법을 설명한다.

도 1 및 도 4에 나타난 것과 같이 환자의 머리 부분에 장착구 2를 장착한다. 여기서 장착구 2의 양쪽 끝 부분에 고정 부분 12를 설치하는 경우에는 밴드, 스트립 또는 끈 등의 억압 부재를 환자의 턱 아래를 통하여 고정 부분 12에 고정된다. 장착구 2는 탄성을 가지는 것에 의해 종종 환자의 머리 부분의 크기에도 적응될 수 있다.

장착구 2에 설치된 통공 6에 실 8을 통하여 환자의 정수리 부분의 두피에 꿸 수 있다. 이것에 의해 장착구 2의 중앙부는 환자의 정수리 부분에 거의 고정되는 것과 함께 양 전극 4, 4의 위치가 환자의 머리 부분에 있어서 원하는 자리에 위치한다.

다음에 전극 4를 돌려 그 선단 부분 5를 피하 16에 진행시킨다. 전극 4를 머리 부분 옆에 돌출하는 것에 따라 장착구 2는 반작용을 받아 머리 부분으로부터 떨어지려고 했지만 장착구 2의 중앙 부분은 상기한 것과 같이 정수리 부분에 실 8 등으로 고정되어 있는 것에 의해 장착구 2의 중앙 부분은 머리 부분으로부터 크게 떨어질 필요는 없고, 전극 4의 선단은 피하에 찌르게 된다.

전극 4의 선단 부분을 피하 16에 4∼5 mm 정도 찔러 넣는다. 여기서 전극 4는 그 주위에 나사가 형성됨으로써 머리 부분의 피하의 조직과 넓은 접촉면적으로 접촉한다. 이 상태에서 전류 발생기에 접속된 전극 4로부터 전류를 출력함으로써 환자의 대뇌피질의 운동영역을 전기 자극한다.

이와 같이 전극 4를 피하의 조직과 충분히 접촉한 상태에서 전극 4로부터 전류를 출력함으로써 효율적으로 대뇌 피질을 자극할 수 있다.

또한 상기 실시예 형태에서는 장착구 2에 침 전극 4를 세팅하는 구멍을 계지부 6의 양옆 2개의 위치에 형성시키지만 여러 개 위치에 형성하여도 좋다. 또한 머리 부분의 크기, 성별 및 연령에 따라서 전극을 장착구의 플레이트에 따라 이동할 수 있게 구성하여도 좋다. 예를 들어 장착구의 플레이트에 세로 구멍을 만들어 전극을 세로에 슬라이드 이동 가능하게 멈추듯이 해여도 좋다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면 환자의 두개골 외판을 드릴로 뚫을 필요가 없고, 따라서 전극의 배치가 단시간으로 실시되는 경두개 전기 자극 장치가 제공된다. 이 장치는 환자의 머리 부분의 예정 위치에 전극을 배치할 수 있고, 유효하게 대뇌 피질 운동영역을 자극할 수 있다. 더욱이 간편하게 머리 부분에 장착 가능하며, 낮은 침습이다.

Claims (10)

1. 환자의 머리 부분에서 분리할 수 있게 장착된 장치구와 상기 장착구에 설치된 적어도 한 벌의 전극을 지니며, 전류 발생기에 접속된 상기 전극으로부터 전류를 출력함으로써 환자의 대뇌 피질의 운동영역을 전기 자극하는 경두개 전기 자극 장치에 있어서, 상기 장착구에 장착구를 두피에 사상체에 의한 계지가능한 계지부(engagement part)가 만들어지고, 상기 장착구에 상기 전극이 머리 부분 옆에 돌출가능하게 설치되어 전극의 선단(tip)은 머리 부분의 피하를 찌르는 것이 가능함을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 계지부는 장착구에 만들어진 통공임을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 전극의 주위에 나사가 형성되어 상기 장착구에 상기 전극이 나사로 고정됨을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 장착구는 탄성 변형가능한 아치 형태의 탄성 부재로부터 만들어짐을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 장착구는 플라스틱 제의 플레이트임을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 장착구는 카츄샤 형의 형상임을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 사상체(thread-like body)는 실 또는 끈임을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 장착구의 양쪽 끝 부분에 상기 장착구를 환자의 머리 부분에 고정하기 위해 고정 부위가 설치됨을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
9. 제 1항에 있어서, 상기 장착구에 고착구가 고정되어 상기 고착 부분에 상기 전극이 나사를 전방 또는 후방으로 회전하는 것이 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.
   
10. 제 1항에 있어서, 상기 전극은 상기 장착구의 세로 방향으로 이동 가능함을 특징으로 하는 경두개 전기 자극 장치.

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