KR20150140698A - 전기적 자극 장치 - Google Patents

Abstract

뇌에 대하여 보다 효과적으로 자극을 주어, 뇌 기능 장애를 보다 효과적으로 개선할 수 있도록 한다.
환자의 목부로부터 두정부까지의 부위에서, 뇌간을 통과하지 않고 뇌에 자극을 줄 수 있는 특정 위치에 장착되는 두부용 전극(H)을 구비하고 있다. 특정 위치로서 예를 들면 관자놀이 부분, 눈 위 이마 부분, 안면의 볼 부분, 목 뒷부분 등이 있다. 미약 전류의 인가가 소정 사이클을 반복함으로써 행해진다. 상기 소정 사이클이 미약 전류가 일정 시간 계속 인가되는 제1 상태와, 이 제1 상태 후에 일정 시간 이상 미약 전류의 인가가 휴지되는 제2 상태에 의해 구성된다. 상기 제1 상태에 있어서의 미약 전류의 인가가 소정 전류값을 향하여 서서히 증대된 후, 이 서서한 증대 시간보다 긴 시간 이 소정 전류값에 유지되도록 행해진다. 복수의 두부용 전극에 대한 전기 신호의 인가 타이밍이 동기로부터 점차 벗어나서 일정 주기로 다시 동기하도록 설정된다. 예를 들면 등에 보조 전극(S)을 장착하여, 말초 신경으로서의 척수를 통과하여 뇌에 자극을 주는 것도 보다 효과적이 된다.

Description

전기적 자극 장치{ELECTRICAL STIMULATION DEVICE}

본 발명은 뇌 장애를 개선하도록 한 전기적 자극 장치에 관한 것이다.

뇌 장애 중 특히 뉴럴 네트워크의 미발달에 기인하는 각종 질환이 알려져 있다. 특허문헌 1에는 뇌 기능이 발달되어 있지 않은 지적 장애인에 있어서는 모지구가 발달되어 있지 않은 점 및 지지(指趾)에 감각의 이상이 있는 점에 주목하여, 모지구 및 지지에 전극을 장착하여, 이 전극에 뇌에 자극을 주기 위한 전기 신호를 간헐적으로 주어, 뇌 기능 장애를 회복시키고자 하는 것이 개시되어 있다.

일본 특개 2009-153904호 공보(일본 특허 제5053826호 공보)

상기 서술한 특허문헌 1에 기재된 발명에 의하면, 뇌 기능 장애 회복의 효과를 기대할 수 있지만, 말초 신경으로부터의 통전의 효과는 한정적이어서, 추가적인 개선이 요구되는 것이다.

본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 뇌에 대하여 보다 효과적으로 자극을 주어, 뇌 기능 장애를 보다 효과적으로 개선할 수 있도록 한 전기적 자극 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 다음과 같은 제1 해결 수법을 채택하고 있다. 즉, 특허청구의 범위에 있어서의 청구항 1에 기재된 바와 같이,

전극을 통하여 생체에 전기 신호를 인가하는 전기적 자극 장치로서,

환자의 목부로부터 두정부까지의 부위에서, 뇌간을 통과하지 않고 뇌에 자극을 줄 수 있는 특정 위치에 장착되는 두부용 전극을 구비하고,

상기 두부용 전극에 인가되는 전기 신호가 뇌에 대한 자극이 되는 미약 전류가 생체에 흐르도록 설정되고,

상기 미약 전류의 인가가 소정 사이클을 반복함으로써 행해지고,

상기 소정 사이클이 상기 미약 전류가 일정 시간 계속 인가되는 제1 상태와, 이 제1 상태 후에 이 일정 시간 이상 이 미약 전류의 인가가 휴지되는 제2 상태에 의해 구성되고,

상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 소정 전류값을 향하여 서서히 증대된 후, 이 서서한 증대 시간보다 긴 시간 이 소정 전류값에 유지되도록 행해지고,

상기 복수의 두부용 전극에 대한 전기 신호의 인가 타이밍이 동기로부터 점차 벗어나서 일정 주기로 다시 동기하도록 설정되어 있는 것으로 되어 있다. 상기 해결 수법에 의하면, 전기 신호의 뇌에 대한 자극을 말초 신경을 통해서가 아니라, 뇌간을 바이패스하여 뇌로 직접적으로 행하도록 했으므로, 뇌 기능 장애를 효과적으로 개선할 수 있다.

또, 뇌로의 적절한 자극 부여와, 충분한 휴지 시간의 확보에 의해 뇌가 피폐해지는 사태를 방지하여, 전체로서 충분한 전기 자극량을 뇌에 줌에 있어서 바람직한 것이 된다.

또한, 뇌에 대하여 급격하게 자극이 주어지는 사태를 방지하여, 뇌가 피폐해지지 않도록 하면서, 전체로서 충분한 전기 자극량을 뇌에 줌에 있어서 바람직한 것이 된다.

이상에 더해, 자극 부여의 태양을 복잡화하여, 치료 효과를 더욱 촉진함에 있어서 바람직한 것이 된다. 특히 치료 효과가 진행한 단계에서의 자극 부여로서 바람직한 것이 된다.

상기 해결 수법을 전제로 한 바람직한 태양은 청구항 2 이하에 기재된 바와 같다. 즉,

상기 특정 위치가 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위의 적어도 1개소로 되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 2 대응). 이 경우, 뇌에 직접적으로 자극을 주기 위해서 바람직한 두부용 전극의 장착 위치가 제공된다.

상기 특정 위치가 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위 중 적어도 2개소 이상의 복수 개소로 되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 3 대응). 이 경우, 두부용 전극의 장착 부위로서는 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위 중 임의의 2개소, 임의의 3개소 또는 4개소 모두에서 행함으로써, 자극 위치가 많아져 뇌 기능 장애의 개선 효과를 보다 높임에 있어서 바람직한 것이 된다.

환자의 두부에 씌우는 헤드기어식의 장착 도구를 가지고, 상기 장착 도구의 내면에, 이 장착 도구를 환자의 두부에 씌웠을 때에 환자의 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위 중 적어도 2개소 이상의 복수 개소에 대응한 위치에 각각 상기 두부용 전극이 장비되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 4 대응). 이 경우, 복수의 특정 위치에 대한 두부용 전극의 장착을 용이하게 행할 수 있다.

상기 미약 전류가 주파수가 10~80pps(pulse per second)이며, 전류값이 10μA~100μA로 되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 5 대응). 이 경우, 미약 전류의 구체적인 인가 태양이 제공된다. 주파수는 지나치게 크면 1개 1개의 전기 신호 펄스를 뇌가 식별하기 어려워지므로 80pps 이하로 하는 것이 바람직한 것이 된다. 또, 주파수가 지나치게 작으면 단위시간당 뇌에 대한 펄스 횟수가 지나치게 적어지므로 10pps 이상으로 하는 것이 바람직한 것이 된다. 전류값으로서는 지나치게 크면 뇌에 대한 자극이 지나치게 커지므로 100μA 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 전류값이 지나치게 작으면 뇌가 자극을 느끼지 않게 되고, 또 뇌에 대한 자극량도 작아져버리므로 10μA 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 미약 전류가 주파수가 20~60pps이며, 전류값이 20μA~80μA로 되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 6 대응). 이 경우, 미약 전류의 바람직한 인가 태양이 제공된다.

상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 플러스 인가와 마이너스 인가가 교대로 반복되도록 행해지는 것으로 되어 있다(청구항 7 대응). 이 경우, 두부용 전극의 장착 부위에 아픔을 느끼게 되는 사태를 방지함에 있어서 바람직한 것이 된다.

상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 상시 플러스 인가 또는 마이너스 인가로 되어 있고,

앞의 소정 사이클에 있어서의 상기 제1 상태와 다음의 소정 사이클에 있어서의 상기 제1 상태에서는 플러스 인가와 마이너스 인가가 변경되는 것으로 되어 있다(청구항 8 대응). 이 경우, 청구항 7에 대응한 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 다음과 같은 제2 해결 수법을 채택하고 있다. 즉, 청구항 9에 기재된 바와 같이,

전극을 통하여 생체에 전기 신호를 인가하는 전기적 자극 장치로서,

환자의 목부로부터 두정부까지의 부위에서, 뇌간을 통과하지 않고 뇌에 자극을 줄 수 있는 특정 위치에 장착되는 두부용 전극을 구비하고,

상기 두부용 전극에 인가되는 전기 신호가 뇌에 대한 자극이 되는 미약 전류가 생체에 흐르도록 설정되고,

상기 미약 전류의 인가가 소정 사이클을 반복함으로써 행해지고,

상기 소정 사이클이 상기 미약 전류가 일정 시간 계속 인가되는 제1 상태와, 이 제1 상태 후에 이 일정 시간 이상 이 미약 전류의 인가가 휴지되는 제2 상태에 의해 구성되고,

상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 소정 전류값을 향하여 서서히 증대된 후, 이 서서한 증대 시간보다 긴 시간 이 소정 전류값에 유지되도록 행해지고,

환자의 목보다 하반신측의 부위에 장착되는 보조 전극을 또한 가지고,

상기 보조 전극에 인가되는 전기 신호가 상기 미약 전류보다 큰 자극용 전류가 생체에 흐르도록 설정되고,

상기 두부용 전극과 상기 보조 전극에 대한 전기 신호의 인가 타이밍이 동기로부터 점차 벗어나서 일정 주기로 재동기가 되도록 설정되어 있는 것으로 되어 있다. 이 경우, 말초 신경을 통과해서도 뇌에 대한 자극을 주어, 청구항 1에 대응한 효과를 한층 더 충분히 얻음에 있어서 바람직한 것이 된다. 특히, 자극 부여의 태양을 복잡화하여, 치료 효과를 더욱 촉진함에 있어서 바람직한 것이 된다. 특히, 치료 효과가 진행한 단계에서의 자극 부여로서 바람직한 것이 된다.

상기 보조 전극이 환자의 등에 장착되어 척수를 통과하여 뇌에 자극을 주도록 되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 10 대응). 이 경우, 말초 신경 중 민감한 척수에 전기 신호를 줌으로써, 청구항 1에 대응한 효과를 보다 충분히 발휘시킴에 있어서 바람직한 것이 된다.

상기 보조 전극이 상하 방향으로 간격을 두고 등에 장착됨과 아울러 동시에 전기 자극이 인가되는 복수 세트 가지고 있는 것으로 되어 있다(청구항 11 대응). 이 경우, 자극 부위의 수를 보다 많게 하여, 청구항 1에 대응한 효과를 한층 더 충분히 발휘시킴에 있어서 바람직한 것이 된다.

상기 미약 전류가 10μA~100μA로 되어 있고,

상기 자극용 전류가 30mA~300mA로 되어 있는 것으로 되어 있다(청구항 12 대응). 이 경우, 미약 전류 및 자극용 전류의 바람직한 전류값 범위가 제공된다.

본 발명에 의하면, 뇌 기능 장애의 개선을 보다 효과적으로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 전기적 자극 장치의 일례를 나타내는 간략 사시도.
도 2는 두부용 전극을 환자의 관자놀이 부분에 장착한 예를 나타내는 간략 정면도.
도 3은 두부용 전극을 환자의 눈 위 이마 부분에 장착한 예를 나타내는 간략 정면도.
도 4는 두부용 전극을 환자의 볼 부분에 장착한 예를 나타내는 간략 정면도.
도 5는 두부용 전극을 환자의 목 뒷부분에 장착한 예를 나타내는 간략 배면도.
도 6은 복수 세트의 보조 전극을 척수를 따라 환자의 등에 장착한 예를 나타내는 도면.
도 7은 두부용 전극을 가지는 헤드기어식의 장착 도구의 일례를 나타내는 정면도.
도 8은 도 7에 나타내는 장착 도구를 환자의 두부에 씌운 상태를 나타내는 정면도.
도 9는 두부용 전극에 인가되는 전기 신호의 구체예를 나타내는 특성도.
도 10은 두부용 전극에 인가되는 전기 신호의 다른 구체예를 나타내는 특성도.

도 1에 있어서, 1은 전기적 자극 장치의 본체이다. 본체(1)는 합계 8채널식으로 되어 있어, 그 중 4채널이 두부 전극(H)용으로 되어 있고, 남은 4채널이 보조 전극(S)용으로 되어 있다. 각 채널은 플러스측과 마이너스측으로 2개 1쌍이 되는 출력부(2A~2H)를 가진다. 두부용 전극(H)은 실시형태에서는 시트식으로 되어 있고, 보조 전극(S)은 실시형태에서는 흡인컵식으로 되어 있다. 각 전극(H, S)은 각각 도 1에서는 1채널분만이 표시되어 있다.

두부용 전극(H)은 케이블(3)을 통하여 커넥터(4)에 접속되고, 커넥터(4)가 출력부(2A(~2D))에 착탈이 자유롭게 접속된다. 이것에 의해, 출력부(2A(~2D))로부터 출력되는 전기 신호가 두부용 전극(H)에 인가되게 된다. 마찬가지로 보조 전극(S)은 케이블(5)을 통하여 커넥터(6)에 접속되고, 커넥터(6)가 출력부(2E(~2H))에 착탈이 자유롭게 접속된다. 이것에 의해, 출력부(2E(~2H))로부터 출력되는 전기 신호가 보조 전극(S)에 인가되게 된다.

두부용 전극(H)은 환자의 목부로부터 두정부까지의 부위에 있어서 장착되도록 되어 있다. 즉, 두부용 전극(H)은 말초 신경을 통하지 않고(즉 뇌간 배리어에서 자극 저감되지 않고), 뇌에 대하여 직접적으로 전기 신호에 의한 자극을 줄 수 있는 특정 위치에 대하여 장착되는 것으로 되어 있다. 구체적으로는 좌우 한 쌍으로 1세트가 되는 두부용 전극(H)을 환자의 관자놀이 부분에 장착한 예가 도 2에 표시된다. 두부용 전극(H)을 환자의 눈 위 이마 부분에 장착한 예가 도 3에 표시된다. 두부용 전극(H)을 환자의 볼 부분에 장착한 예가 도 4에 표시된다. 두부용 전극(H)을 환자의 목 뒷부분에 장착한 예가 도 5에 표시된다. 또한, 두부용 전극(H)은 귀의 뒷부분 등 상기 이외의 부분에도 적당히 장착할 수도 있다.

보조 전극(S)은 환자의 목보다 하반신측에 장착되는 것으로, 말초 신경을 통하여(즉 뇌간 배리어에 의한 자극 저감 작용을 받아), 뇌에 대하여 전기 신호에 의한 자극을 줄 수 있는 부위에 대하여 장착되는 것으로 되어 있다. 구체적으로는 좌우 한 쌍으로 1세트가 되는 합계 4세트(쌍)의 보조 전극(S)을 서로 간격을 두어 척수를 따라 등에 장착한 예가 도 6에 표시된다. 척수는 말초 신경 중에서도 민감하며 또한 자극 전달 용량도 큰 점에서, 보조 전극(S)에 의한 자극 부여 부위로서 적합하다. 또한, 보조 전극(S)은 예를 들면 손가락 끝, 모지구, 지지 등 적당한 부위에 장착할 수 있는 것이다.

복수 세트의 두부용 전극(H)을 특히 도 2~도 5에 나타내는 4개소의 부위에 장착하기에 적합한 장착 도구(10)의 일례가 도 7에 표시된다. 즉, 장착 도구(10)는 헤드기어식으로 되어 있고, 예를 들면 탄성 시트재에 의해 크게 신축 가능하게 형성되어 있다. 구체적으로는 장착 도구(10)는 환자의 두부로부터 목 부분에 걸쳐서 쓸 수 있는 자루형상의 본체부(11)를 가지고, 본체부(11)의 정면측(환자의 안면측)은 환자의 눈과 코와 입이 노출되도록 형성되어 있다. 즉, 본체부(11)에 의해, 환자의 두정부와 좌우의 측면부와 후두부(목부 윗부분을 포함함)가 덮이도록 되어 있다. 또, 본체부(11)로부터는 눈의 약간 아래의 위치로부터 환자의 코를 향하여 연장되는 좌우 한 쌍의 연장부(12)를 가진다. 장착 도구(10)의 내면에는 도 2~도 5에 나타내는 바와 같은 위치에 두부용 전극(H)이 장착되어 있다(고정식 또는 예를 들면 벨크로 패스너를 이용한 착탈식의 어느 것이어도 된다).

도 8은 도 7에 나타내는 장착 도구(10)를 환자의 두부에 씌운 상태가 표시된다. 이 상태에서 장착부(10)의 내면에 유지된 두부용 전극(H)이 도 2~도 5에 나타내는 바와 같은 위치에 동시에 장착된다. 또한, 도 7의 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 좌우 한 쌍의 연장부(12)끼리를 연결하는 탄성끈(13)이나, 본체부(11)의 전하단부끼리를 연결하는 탄성끈(14)을 설치하여, 도 8과 같은 장착 상태에서, 각 두부용 전극(H)이 소정 위치에 있어서 확실하게 환자에게 밀착되도록 해도 된다. 또, 연장부(12) 내에 박판형상의 탄성판을 유지시켜 이 탄성판의 탄성력을 이용하여 연장부(12)가 환자의 볼 부분에 확실하게 밀착되도록 할 수도 있다.

실시형태에서는 도 8과 같이 장착 도구(10)를 이용하여, 4세트의 두부용 전극(H)이 도 2~도 5에 나타내는 바와 같은 위치에 장착된다. 또, 4세트의 보조 전극(S)이 도 6에 나타내는 바와 같이 환자의 등에 장착된다. 이 장착 상태에서 두부용 전극(H)을 통과하여 생체 내에 미약 전류가 흐르도록 전기 신호가 인가된다. 또, 보조 전극(S)을 통과하여 생체 내에 자극용 전류가 흐르도록 전기 신호가 인가된다. 물론 각 전기 신호는 도 1에 나타내는 전기적 자극 장치의 본체(1)에서 발생되어 출력부(2A~2H)로부터 출력되는 것이다.

두부용 전극(H)을 통하여 뇌에 대하여 직접적으로 자극이 주어지게 된다. 이 경우, 상이한 4개의 부위로부터의 자극 부여가 되므로 뇌에 대한 자극이 효과적으로 행해져, 뇌의 뉴럴 네트워크가 재편성되어, 뇌 기능 장애의 개선이 효과적으로 행해진다. 이 두부용 전극(H)에 의한 자극에 더해, 보조 전극(S)으로부터 말초 신경을 통한 자극도 뇌에 대하여 부여되게 되고, 이것에 의해 뉴럴 네트워크의 재편성이 보다 촉진되어 뇌 기능 장애의 개선이 보다 효과적으로 행해진다.

여기서, 두부용 전극(H)에 인가되는 전기 신호에 대해서 설명한다. 우선, 도 9는 동시 통전 파형의 형태로 전기 신호를 인가하는 예가 표시된다. 이 도 9의 예에서는 소정 사이클을 반복하는 태양이 된다. 이 소정 사이클은 크게 구별하여 일정 시간(도 9에서는 1초) 자극 부여가 되는 제1 상태와, 제1 상태 후, 상기 일정 시간 이상(실시형태에서는 1초)의 동안만 전기 신호의 인가가 행해지지 않는 휴지 기간이 되는 제2 상태로 구성된다. 그리고, 다음의 사이클은 앞의 사이클에 있어서의 상기 제2 상태가 경과한 후에 개시되게 된다.

상기 제2 상태의 시간은 상기 일정 시간 이상이면 되고, 일정 시간의 2배 이상이라는 큰 시간으로 할 수도 있다. 특히, 뇌에 대한 피로 방지의 관점에서 환자에 따라 제2 상태의 시간을 변경할 수도 있다. 이 제2 상태에서의 휴지 시간(다음의 사이클로의 이행 시간에 대해서도 동일)은 중요하며, 뇌에 피로를 느끼게 하지 않도록 충분히 확보하는 것이 요망되는 것이다.

상기 제1 상태에서는 플러스와 마이너스의 각 펄스가 교대로 발생하도록 전기 신호가 인가된다. 이것에 의해, 두부용 전극(H)의 장착 부위에 아픔을 느끼게 되는 사태가 방지된다. 또, 펄스파로 되어 있는 전기 신호의 주파수는 10pps~80pps의 범위에서 설정되고(pps=pulse per second), 실시형태에서는 50pps의 주파수로 되어 있다. 1개의 펄스를 뇌가 지각할 수 있는 주파수로 하기 위해서, 주파수는 80pps 이하로 하고, 바람직하게는 60pps 이하로 한다. 또, 주파수가 지나치게 작으면 충분한 자극 횟수를 주는 것이 어려워지는 점에서, 주파수는 10pps 이상, 바람직하게는 20pps 이상으로 한다. 또한, 실시형태에서는, 주파수 50pps로 되어 있는데, 도 9에 나타내는 파형은 파형을 보다 상세하게 나타내기 위해서, 50pps일 때의 펄스수보다 적은 펄스수로 되어 있다(이 점은 이하의 도 10에 대해서도 동일하다).

두부용 전극(H)에 인가되는 전기 신호의 크기(전압)는 생체 내에 미약 전류가 되는 1mA(1000μA) 이하, 보다 구체적으로는 100μA 이하의 미약 전류가 흐르도록 설정된다. 즉, 100μA를 넘는 것 같은 큰 전류값은 뇌에 대한 자극이 지나치게 크므로 100μA 이하로 설정하고, 바람직하게는 80μA 이하로 한다. 또, 전류값이 지나치게 작으면 뇌가 지각하지 않게 되므로, 10μA 이상, 바람직하게는 20μA 이상으로 한다(실시형태에서는 40μA).

도 9의 예에서는 또한 제1 상태에 있어서 당초는 전류값이 0로부터 서서히 증대되어, 머지않아 일정한 소정 전류값이 되고, 이 소정 전류값에서 길게 유지되게 된다. 소정 전류값에서의 유지 시간이 예를 들면 0.8초이며, 전류값이 서서히 증대되는 시간이 예를 들면 0.2초가 되어, 소정 전류값에서의 유지 시간이 전류값의 서서한 증대를 행하는 시간보다 충분히 크게 되어 있다. 또한, 전류값을 서서히 증대시키는 것은 뇌로의 급격한 자극 부여를 피하기 위해서이다.

도 10은 도 9의 변형예를 나타내는 것이다. 즉, 도 10의 경우도 전기 신호가 인가되는 제1 상태와, 휴지 시간이 되는 제2 상태를 가진다. 도 9의 경우와 상이한 것은 앞의 사이클에 있어서의 제1 상태에서는 예를 들면 플러스측의 펄스만이 부여되는 한편, 다음의 사이클에 있어서의 제1 상태에서는 마이너스측의 펄스만이 부여된다. 이렇게하여 사이클이 이행될 때마다 인가되는 전기 신호가 플러스와 마이너스 사이에서 변경된다. 그 밖에 주파수, 전류값 등은 도 9의 경우와 마찬가지로 설정된다.

보조 전극(S)에 인가되는 전기 신호는 뇌가 자극을 지각하는 범위에서 적당히 부여할 수 있다. 단, 말초 신경을 통한 뇌에 대한 자극이 되므로, 두부용 전극(H)에 의해 부여되는 미약 전류보다 충분히 큰 전류값이 부여되게 된다(예를 들면 30mA~300mA). 보조 전극(S)으로부터의 자극 부여는 두부용 전극(H)으로부터의 자극 부여에 대응한 것이 된다(동기). 즉, 보조 전극(S)에 있어서는, 전류값만이 두부용 전극(H)과는 크게 상이하지만, 전기 신호의 인가 태양은 기본적으로 두부용 전극(H)에 인가되는 전기 신호와 동일하게 된다(도 9나 도 10에서의 주파수, 상기 제1 상태의 시간, 제2 상태의 시간 등이 동일하게 설정된다).

다음에 의학적 견지로부터 본 발명에 대해서 보충 설명한다. 우선, 체성감각은 피부감각과 심부감각으로 이루어지고, 피부지각은 촉각, 압각, 통각, 온도각(온각 및 냉각을 포함)으로 구성되며, 심부감각은 심부통각, 진동각, 관절각(운동각 및 위치각을 포함)으로 구성된다. 건강한 신생아·유유아에게서는 체성감각의 발달과 지적 발달이 연관되어 발현되어온다. 특히 체성감각 중에서 심부지각의 발달은 매우 빠르고, 목 가누기, 뒤집기, 네발로 기기 보행, 좌위, 입위, 입위 보행이 거의 1세까지 순차 출현하고, 간단한 의미가 있는 단어의 발음도 보이게 된다. 신생아·유유아에게서는 추체외로가 발달하여 발언 등의 기능이 출현한다고 생각된다. 이와 같은 상황은 추체외로의 발달이 없으면 지적 발달하지 않을 가능성을 시사한다. 최근 뉴럴 네트워크는 뇌 조직의 발달과 함께 미숙형으로부터 성숙형으로 변하는 것이 제창되었다(베이비 사이언스, p26-p36, Volume 8, 2008). 뉴럴 네트워크가 미숙한 예로서 신생아를 들 수 있고, 성장과 함께 뉴럴 네트워크 성숙형으로 재편된다. 미숙형 뇌 조직의 뉴럴 네트워크에서는 구심성 자극이 성숙형으로 보이도록 정확한 목적 신경 세포에 이르지 않지만, 정상아에게서는 뇌 조직이 성숙함에 따라 구심성 자극이 정확하게 목적 신경 세포에 도달하게 된다. 이 때, 구심성 자극이 다른 신경 세포에 전달되지 않도록 신경 세포에 억제가 가해지게 된다(베이비 사이언스, p26-p36, Volume 8, 2008). 뇌 장애아에게서는 뉴럴 네트워크의 재편이 일어나지 않는다고 생각된다.

다운증도 뇌 장애를 나타내는 질환으로, 이 뇌 장애아에게는 관절의 가동성이 항진한 예가 적지 않게 보이고 플로피 인펀트인 것 같은 경우가 많다. 플로피 인펀트에게서는 프로그 포지션, 젖은 타월 현상, 스카프 현상, 더블 폴딩이 특징적이다(일본의사회잡지 제125권 제8호 페이지 12). 플로피 인펀트에게서는 관절의 가동성이 항진한 결과가 보여지는 현상으로, 특히 더블 폴딩에서는 척추의 관절에 가동성이 크다고 생각된다. 이와 같은 경우에서는 심부지각이 확립되어 있지 않다고 생각되며, 심부지각에 관계된 뉴럴 네트워크의 성숙형으로의 재편이 일어나고 있지 않다고 생각된다. 심부지각은 추체외로에 의해 유지되므로, 뇌 기능에서는 무의식의 영역에 속한다. 이와 같은 현상을 나타내는 환아의 경우의 뇌가 무의식의 영역이 그 기능을 보유하고 있지 않은 것을 나타내고 있다.

저주파에 의한 손, 발에서의 전기 자극은 청력 장애, 두부 뇌 장애, 뇌경색, 시력 장애 등을 가지는 환자에서의 증상의 개선에 저주파 전기 자극이 유용했는데, 다운증 등의 뇌 장애자에게서는 발언 기능, 독본 능력, 리듬 반주 능력의 향상 등의 효과가 있어, 말초 신경으로부터의 통전이 뉴럴 네트워크의 재편을 촉진했다고 생각했다. 그러나, 말초 신경으로부터의 통전의 효과는 한정적이며, 다운증의 지적 장애를 근본적으로 해결하는 것이 아니었다. 이 결과로부터 전기 자극의 방법에 문제가 있는 것이 아닐까 생각했다. 그래서, 전류를 미약 전류로 바꾸고, 자극 부위도 손, 발 이외에 거의 몸 전체를 대상으로 하며, 특히 전극 장착 부위로서 뇌에 대한 직접적인 자극이 가능한 목부보다 상측의 두부에 주목했다.

증례 YM1(여성, 14세):피부지각의 이상을 조사했더니, 양측 대퇴 후면(선골 제1, 2 신경)에 지각둔마가 인정되었다. 또, 안모가 다운증에 특징적이며, 안면의 표정근의 발달이 떨어지고, 지각 장애도 수반된다고 생각했으므로, 그 부위를 전기 자극하기로 했다. 또, 지각 신경에 전기 자극하지 않으면 뉴럴 네트워크가 성숙화의 방향으로 재편되지 않는 점에서, 많은 신경에 정보가 전해질 때에 뉴럴 네트워크의 성숙화가 일어나기 쉽다고 생각하고, 가급적으로 동시에 전기적 자극을 행하는 것으로 했다. 구체적으로는 전기 자극 부위는 피부 신경 분절에 따라 척추를 따라 선골 신경 제4로부터 경추 제4까지 양측에 5cmx9cm 크기의 겔 전극을 종방향으로 길게 되도록 붙였다. 또 안면에서는 협골궁을 상한으로 5cmx9cm 크기의 겔 전극을 양측에 붙였다. 이들 겔 전극에 척추, 두개골을 끼우고 왼쪽으로부터 오른쪽으로 30μA의 미약 전류를 15분간에 걸쳐 흘림. 전류는 0.5s에서 정상 전류까지 올라가고, 1초간 통전하여 전류를 중단하고, 1.5초후 양극, 음극을 좌우에서 교체하여 미약 전류를 0.5s에서 정상 전류 레벨까지 올리고, 1초간 정상 레벨에서 통전, 그 후 통전을 중지하고, 1.5초 통전을 휴지하는 것을 1사이클로 하여 15분에 걸쳐 말초 신경으로부터 뉴럴 네트워크에 통전했다.

개시 1일째에는 어머니가 빌린 비디오를 비디오 대여점에 반납하러 간다고 했더니 환자가 내 것도 반납하고 싶다고 하여 어머니가 「언제까지 반납할거야?」라고 물었더니 환자는 「오늘」이라고 대답했다. 이전에는 동일한 질문을 해도 대답이 없었지만, 치료 후 시간적 개념이 발달하기 시작한 것 같았다.

개시 3일 후 텔레비전의 화면에 등장하는 인형을 1, 2, 3이라고 세는 등 변화가 보이고, 이것은 이전에는 보이지 않았던 능력이었다. 또, 등의 겔 전극을 벗겨낼 때에 간지럽다고 호소했다. 개시 8일째 산수의 문장 문제를 혼자 읽고 회답할 수 있게 되었다. 개시 30일째에 앉아 있을 때의 자세가 좋아졌다.

개시 35일째 뺄셈은 가르치지 않았지만, 간단한 뺄셈 「6-1」, 「10-5」를 할 수 있었다. 개시 42일째 초등학교 1학년생의 국어 교과서의 시작 부분을 모사, 전기할 수 있게 되었다. 이 때쯤 노래방에 가면 자력으로 노래방 기구의 조작을 할 수 있게 되었다. 개시 47일째 나무젓가락 주머니에 써 있는 「정기휴일」의 읽는 법을 묻게 되었다. 개시 56일째 가정 교사가 도와주긴 했지만 일기를 쓸 수 있게 되었다. 「오늘은 급식으로 소고기 덮밥을 먹었습니다. 하나키는 주먹밥을 먹었습니다」, 「오모리 선생님 다음에 노래방에 가요」 등.

개시 75일째 요즘은 농담을 하게 되었다고 중학교의 담임으로부터 들었다. 개시 81일째 구몬 문제집의 덧셈 40문제를 자력으로 약30분에 풀어 모두 정답을 맞추었고, 스스로 정답이라는 의미의 ○를 표시했다. 문제는 「2+1」, 「7+1」, 「23+1」, 「24+1」 등이다.

개시 123일째 1년전에 사준 플레이 스테이션 DS를 자력으로 능숙하게 사용할 수 있게 되었다. 개시 130일째 고개를 빼고 손바닥을 펼쳐 「우-, 우-」(옹알이 같은 소리)라고 발언하지 않게 되었다. 이 갈기, 더블 폴딩이 거의 보이지 않게 되고, 불수한 동작이 거의 없어졌다고 생각되었다.

미약 전류를 통전하기 6개월 전에 동일한 프로토콜에서 저주파 전류를 통전했는데, 10까지의 덧셈을 혼자서 할 수 있거나 못하거나 했었지만, 저주파 전류의 통전에서도 몸 전체의 운동 기능은 개선된 자각이 있었다. 상기 서술한 예에서는 말초 신경으로부터 중추 신경으로의 통전으로 심부지각이 정상화의 방향으로 진행하는 것을 알 수 있다. 불수의근의 근긴장이 높아지는 것은 심부지각에 관계되는 뉴럴 네트워크가 미숙형으로부터 성숙형에 가까워진 것을 의미하고, 무의식의 영역에서 무의식적으로 근긴장을 조절할 수 있는 것을 나타내고 있다. 추가로 말하면, 무의식의 영역에서 무의식적으로 근긴장을 조절할 수 있는 것은 의식과 무의식의 영역이 분리되어, 이 의식·무의식의 분리에 관한 뇌의 영역에 뉴럴 네트워크의 성숙이 일어난 것을 의미한다. 또한, 뉴럴 네트워크에서의 제어 부족에 의한 것이라고 생각되는 편두통에 인터벌을 수반하는 미약 전류 통전에 의한 뉴럴 네트워크의 재편성이 유효하다고 생각되며, 실제로 22세 여성의 편두통을 1주일동안 치유시킨 경험이 있다.

[증례 2] KYM, 남성, 54세, 의사:1개월분의 진료 보수 명세로서 약250건의 병명, 의과 점수 조사 등의 점검이 매월 있고, 1일 8시간에 걸쳐 약3일간 그 업무에 종사하고 있었다. 이 의사는 휴진일 이외에는 아침 8시부터 밤 20시까지 진료를 하고 있었으므로, 진료 종료 후는 피로 때문에 진료 보수 명세의 점검은 할 수 없어, 그것을 휴진일에 하고 있었다. 진료 종료 후에 안면부에 미약 전류를 15분 통전하고 나서 약50명의 진료 보수 명세의 점검을 했는데, 작업 효율이 약2배 이상 향상되어 1시간 내지 2시간의 시간밖에 걸리지 않았다. 두부에 대한 미약 전류의 통전은 작업, 학습 능력의 향상을 초래했다.

공감각을 병적 증상으로서 호소하는 환자, 다운증, 경도 지적 장애인, 자폐증, 정신분열증, 우울증, 인지증 등의 정신 질환의 환자에게는 피부지각을 포함하는 체성지각이상이 존재하는 경우가 있다. 이것은 그러한 증상에 대응하는 뇌 조직에서 뉴럴 네트워크의 이상이 존재한다고 생각되며, 인터벌을 수반한 미약 전류를 말초 신경으로부터 통전하여 뉴럴 네트워크를 재편하는 치료법은 유효하다고 생각된다. 지각 신경에 가까운 체표이면 거의 몸 전체에서 전기 자극은 가능하다. 정신질환에서는 의식 장애, 지적 기능의 장애, 기억 장애, 지각 장애, 사고 장애, 감정·기분의 장애는 일반적으로 보인다. 본 발명이 유효하다고 생각되는 정신질환으로서 이하를 들 수 있다.

증상성을 포함하는 기질성 정신 장애로서 치매성 질환, 코르사코프 증후군, 두부 외상 후유증 등, 뇌의 큰(=육안으로 알 수 있을 정도) 병변에 의한 정신질환을 가리킨다. 정신 작용 물질 사용에 의한 정신 및 행동의 장애로서 알코올, 아편, 대마, 진정약 또는 최면약, 코카인, 각성제·카페인, 환각약, 담배, 휘발성 용제, 설탕 등(정신 작용 물질에 관련된 정신질환을 가리키고, 의존증, 남용, 중독 등으로 나뉜다), 알코올 의존증, 약물 의존증 등을 포함한다. 정신분열증, 정신분열증형 장애 및 망상성 장애로서 정신분열증, 정신분열증형 장애, 지속성 망상성 장애, 급성 일과성 정신병성 장애, 감응성 망상성 장애, 정신분열감정 장애를 포함하는 기분(감정) 장애로서 기분 장애(감정 장애라고도 하며, 주로 기분이 장애되는 것이며), 조증, 쌍극성 장애(조울병이라고도 한다), 우울증.

신경증성 장애, 스트레스 관련 장애 및 신체 표현성 장애로서 공포증성 불안 장애(광장 공포[증], 사회[사교] 공포[증]), 다른 불안 장애(패닉 장애, 전반성 불안 장애), 강박성 장애 중증 스트레스 장애:중증 스트레스에 대한 반응 및 적용 장애(DSM-IV에서는 불안 장애에 PTSD 및 급성 스트레스 장애를 포함하는데, ICD-10에서는 중도의 스트레스 반응으로 분류된다)에는 급성 스트레스 장애, PTSD(심적 외상후 스트레스 장애), 적응 장애), 해리성(전환성) 장애(F44), 해리성 장애(DSM-IV-TR에서 해리성 장애가 거의 해당), 다른 해리성(전환성) 장애, 다중인격 장애(DSM-IV-TR에서는 해리성 동일성 장애), 신체 표현성 장애(신체화 장애, 심기 장애, 지속성 신체 표현성 동통성 장애), 다른 신경증성 장애.

생리적 장애 및 신체적 요인에 관련된 행동 증후군으로서 섭식 장애, 신경성 무식욕증(거식증), 신경성 대식증(과식증), 수면 장애, 불면증, 정신 생리성 불면증(개일리듬 수면 장애, 입면 곤란, 중간 각성, 조조 각성, 과면증, 수면시 무호흡 증후군, 나르콜렙시, 원발성 과면증, 반복성 과면증, 특발성 과면증), 수면시 수반증, 렘수면 행동 장애, 수면시 유행증, 야경증.

퍼스널리티 및 행동의 장애로서 특정의 퍼스널리티 장애를 들 수 있고, 망상성 퍼스널리티 장애, 정신분열형 퍼스널리티 장애, 비사회성 퍼스널리티 장애, 정서불안정성 퍼스널리티 장애(충동형 및 경계형), 연기성 퍼스널리티 장애, 강박성 퍼스널리티 장애, 불안성[회피성] 퍼스널리티 장애, 의존성 퍼스널리티 장애, 다른 특정의 퍼스널리티 장애, 퍼스널리티 장애, 특정 불능의 것, 혼합성 및 다른 퍼스널리티 장애, 지속적 퍼스널리티 변화, 뇌 손상 및 뇌 질환에 따르지 않는 것, 습관 및 충동의 장애, 성동일성 장애, 성기호 장애(페티시즘, 노출증, 절시증, 소아성애, 새디즘·매조키즘), 성의 발달과 방향에 관련된 심리 및 행동의 장애, 다른 성인의 퍼스널리티 및 행동의 장애, 증상 또는 능력 저하의 의도적 산출 또는 위장, 신체적 또는 심리적인 것(허위성 장애), 문하우젠 증후군, 특정 불능의 퍼스널리티 및 행동의 장애.

정신지체로서 지적 장애를 들 수 있다. 심리적 발달의 장애로서 광범성 발달 장애가 있고, 자폐증, 아스퍼거 증후군. 소아기 및 청년기에 통상 발증하는 행동 및 정서의 장애로서 다동성 장애(ADHD)(틱 장애, 투렛 장애). 그 밖의 장애로서 환각, 망상, 문화 의존 증후군(신경질, 대인 공포증).

이상 실시형태에 대해서 설명했는데, 본 발명은 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 범위에 있어서 적당한 변경이 가능하다. 예를 들면, 복수의 두부용 전극간에서의 자극 부여의 타이밍(제1 상태의 타이밍)을 서로 동기한 상태로부터 서서히 벗어나게 하여 일정 주기 후에 다시 동기시키도록 행하고, 이와 같은 자극 부여를 반복하여 행할 수도 있다. 마찬가지로, 두부용 전극과 보조 전극 사이에서도 자극 부여의 타이밍을 서로 동기한 상태로부터 서서히 벗어나게 하여 일정 주기 후에 다시 동기시키도록 행하고, 이와 같은 자극 부여를 반복하여 행할 수도 있다. 물론, 본 발명의 목적은 명기된 것에 한정되지 않고, 실질적으로 바람직한 또는 이점으로서 표현된 것을 제공하는 것도 암묵적으로 포함하는 것이다.

본 발명은 뇌 장애자의 기능 개선용으로서 적합하다.

1…본체(전기적 자극 장치)
2A~2H…출력부
H…두부용 전극
S…보조 전극
10…장착 도구
11…연장부

Claims (12)

1. 전극을 통하여 생체에 전기 신호를 인가하는 전기적 자극 장치로서,
   환자의 목부로부터 두정부까지의 부위에서, 뇌간을 통과하지 않고 뇌에 자극을 줄 수 있는 특정 위치에 장착되는 두부용 전극을 구비하고,
   상기 두부용 전극에 인가되는 전기 신호가 뇌에 대한 자극이 되는 미약 전류가 생체에 흐르도록 설정되고,
   상기 미약 전류의 인가가 소정 사이클을 반복함으로써 행해지고,
   상기 소정 사이클이 상기 미약 전류가 일정 시간 계속 인가되는 제1 상태와, 이 제1 상태 후에 이 일정 시간 이상 이 미약 전류의 인가가 휴지되는 제2 상태에 의해 구성되고,
   상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 소정 전류값을 향하여 서서히 증대된 후, 이 서서한 증대 시간보다 긴 시간 이 소정 전류값에 유지되도록 행해지고,
   상기 복수의 두부용 전극에 대한 전기 신호의 인가 타이밍이 동기로부터 점차 벗어나서 일정 주기로 다시 동기하도록 설정되어 있는
   것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 특정 위치가 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위의 적어도 1개소로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 특정 위치가 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위 중 적어도 2개소 이상의 복수 개소로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   환자의 두부에 씌우는 헤드기어식의 장착 도구를 가지고,
   상기 장착 도구의 내면에, 이 장착 도구를 환자의 두부에 씌웠을 때에 환자의 관자놀이 부위와, 눈 위 이마 부위와, 볼 부위와, 목의 후부위 중 적어도 2개소 이상의 복수 개소에 대응한 위치에 각각 상기 두부용 전극이 장비되어 있는
   것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미약 전류가 주파수가 10~80pps(pulse per second)이며, 전류값이 10μA~100μA로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 미약 전류가 주파수가 20~60pps이며, 전류값이 20μA~80μA로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 플러스 인가와 마이너스 인가가 교대로 반복되도록 행해지는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 상시 플러스 인가 또는 마이너스 인가로 되어 있고,
   앞의 소정 사이클에 있어서의 상기 제1 상태와 다음의 소정 사이클에 있어서의 상기 제1 상태에서는 플러스 인가와 마이너스 인가가 변경되는
   것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
9. 전극을 통하여 생체에 전기 신호를 인가하는 전기적 자극 장치로서,
   환자의 목부로부터 두정부까지의 부위에서, 뇌간을 통과하지 않고 뇌에 자극을 줄 수 있는 특정 위치에 장착되는 두부용 전극을 구비하고,
   상기 두부용 전극에 인가되는 전기 신호가 뇌에 대한 자극이 되는 미약 전류가 생체에 흐르도록 설정되고,
   상기 미약 전류의 인가가 소정 사이클을 반복함으로써 행해지고,
   상기 소정 사이클이 상기 미약 전류가 일정시간 계속 인가되는 제1 상태와, 이 제1 상태 후에 이 일정 시간 이상 이 미약 전류의 인가가 휴지되는 제2 상태에 의해 구성되고,
   상기 제1 상태에 있어서의 상기 미약 전류의 인가가 소정 전류값을 향하여 서서히 증대된 후, 이 서서한 증대 시간보다 긴 시간 이 소정 전류값에 유지되도록 행해지고,
   환자의 목보다 하반신측의 부위에 장착되는 보조 전극을 또한 가지고,
   상기 보조 전극에 인가되는 전기 신호가 상기 미약 전류보다 큰 자극용 전류가 생체에 흐르도록 설정되고,
   상기 두부용 전극과 상기 보조 전극에 대한 전기 신호의 인가 타이밍이 동기로부터 점차로 벗어나서 일정 주기로 재동기가 되도록 설정되어 있는
   것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보조 전극이 환자의 등에 장착되어, 척수를 통과하여 뇌에 자극을 주도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보조 전극이 상하 방향으로 간격을 두고 등에 장착됨과 아울러 동시에 전기 자극이 인가되는 복수 세트 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미약 전류가 10μA~100μA로 되어 있고,
    상기 자극용 전류가 30mA~300mA로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 자극 장치.

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