KR20170107953A

KR20170107953A - 전기자극 관련 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170107953A
Application number: KR1020177005238A
Authority: KR
Inventors: 이안 그렉슨
Original assignee: 페메다 리미티드
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2017-09-26
Also published as: CN106604760B; IL250573A0; US11110269B2; US20170216576A1; AU2020203613B2; AU2015306105A1; JP6898025B2; GB201414695D0; WO2016026914A2; CA2957151A1; KR102566842B1; JP2017525481A; IL250573B; AU2020203613A1; WO2016026914A3; EP3183029A2; CN106604760A

Abstract

근육의 전기자극을 위해 근육에 일정한 목표 전류를 전달하는 장치 및 방법이 개시된다. 하나의 장치는 치료하는 동안 근육에 전달된 전기자극을 조정 및 제어하는 외부수단을 갖지 않는 완전한 독립 장치이다. 마이크로프로세서 기반의 장치는 장치로부터 전달되는 모든 펄스 각각에서 자극되고 있는 근육에 정확하고 유효한 목표 출력 전류를 더욱 일관되게 전달하기 위해, 근육을 통해 리턴 경로 전압 측정을 거쳐 전기자극을 하는 동안 근육에 전달된 실제 전류를 간접적으로 감시하고, 장치를 사용하는 동안 선택적, 추가적으로 내부 배터리 전압을 감시 및 조정한다. 장치는 전기자극 치료 사이클로 미리 프로그램되고, 이 치료 사이클 달성에 필요한 감시 및 조정을 포함해 전체 치료 사이클은 장치 내에서 자동이다.

Description

전기자극 관련 장치 및 방법{ELECTROSTIMULATION RELATED DEVICES AND METHODS}

본 발명은 근육의 전기자극과 관련된 장치 및 방법에 관련된다. 특히 그러나 비배타적으로 본 발명은 골반저 근육계의 전기자극과 관련된 전기자극 장치 및 방법에 관한 것이다.

골반저 장애를 가진 여성에 대한 간호가 여성 보건에서 점점 중요한 요소가 되고 있다. 골반장기탈출증 뿐만 아니라 대소변 실금, 성기능 장애도 포함하는 이 장애는 많은 성인 여성인구에게 영향을 미친다. 한가지 공통된 원인은 다양한 골반저 증세 - 스트레스성 및 절박성 대소변 실금이 가장 흔하고 오래 지속된다 - 를 가져오는 질 분만에 대한 트라우마이다. 결국, 골반저 장애와 관련된 상황들은 여성들의 삶에 상당한 충격을 줄 수 있고, 비용이 많이 들고 달갑지 않으며 때로는 충분히 효과적이지도 않은 교정 수술이 필요할 수 있다.

규칙적인 또는 프로그램된 주기로 골반저 근육을 훈련시킴으로써 골반저 근육의 기능을 통제 및 개선하는 다양한 접근을 통해 그러한 해로운 결과를 피하는 해법이 강조되고 있다.

일례로, 여성들은 출산 후 골반저 근육 기능을 회복하기 위해 골반저 근육을 훈련하도록 권고되어 왔다. 골반저 근육 훈련(PFME)은 비뇨 기능을 제어하는 근육을 훈련시키는 알려진 치료법이다. 골반저 근육 훈련은 1940년대 말 골반저 근육 강화를 위해 이 훈련법을 홍보한 아놀드 케겔 박사의 이름을 따서 케겔 훈련법으로도 불린다. 그러한 훈련법은 여러 주, 종종 수개월 중 하루 과정 동안 규칙적으로 관련 근육을 수축 및 이완시키는 것이다. 정확하게 훈련하지 못했거나, 유효한 결과를 내기 위해 규칙적으로 또는 충분한 기간동안 훈련하지 못했던 많은 여성들이 그러한 운동요법을 고수하는 중요한 문제가 있다. 여성들에게 그러한 훈련을 위한 알려진 보조기구로는 단단한 플라스틱 재질로 성형된 코어가 있다. 그러한 보조기구는 여러 등급의 무게로 나뉘고, 여성이 질 내부로 삽입하여 적절한 위치에 보유한다. 그러나 이는 일부 여성들에게는 어려울 수 있다. 최소 가능 무게가 너무 무겁거나 크기가 맞지 않다. 많은 여성들에게는, 이 장치를 정확하게 위치시키는 것도 문제가 된다. 이 장치들은 또한 경증 또는 중증 비뇨생식기 탈출증을 가진 여성들이 사용하기에는 부적절하다.

요실금 치료 방법으로, 여러 형태의 PFME, 근육의 물리적인 성능과 근육 강도 측정을 기반으로 하는 바이오 피드백 기술, 다른 행동 요법 및 골반저 근육의 신경근 전기자극 (NMES)를 통한 다양한 형태의 비수술적 접근법이 연구되어 왔다.

NMES는 전기자극을 제어하는 장치에 연결된 프로브 또는 피부 전극을 사용하는 골반저 근육의 전기자극을 포함한다. NMES를 시술받는 사람들은 병원과 같은 임상 설비에서 치료를 받거나 처음에 임상의원에서 훈련을 받고 이후 임상의에 의해 인지된 필요대로 프로그램되어 임대되거나 구입된 골반저 자극기로 집에서 치료한다. 훈련된 임상의는 실금 유형과 개별 여성의 골반저 근육의 기능을 가늠하고 자극기를 프로그래밍하여 개별화된 치료를 할 수 있다. 종래 자극기의 중요한 문제점은 딱딱한 질 전극을 사용하는 것과 여성이 치료받는 동안 전극을 유지하기 위해 전극에 종속되어 종종 누워있는 자세로 정지해 있어야 한다는 것이다. 전극은 보통 외부 제어기에 고정 배선되고, 일부 경우에는 외부 제어기에 무선으로 연결될 수 있다. 그러나 어떤 식으로든 제어부에 연결될 필요성 또한 치료받는 동안 움직일 자유를 제한한다. 이러한 요인들은 종래 NMES 치료법 사용을 고수하는 여성들에게 부정적인 영향을 준다.

가정용 또는 사용자가 제어할 수 있는 전기자극 장치는 유사한 문제가 있다. 그러한 장치들은 보통 사용자가 전기자극 장치를 설정 및 작동하게 하는 제어장치를 갖고 있다. 사용자는 관례적으로 전자 누름 스위치 또는 전기자극을 위해 다양한 파라미터를 갖는 회전식 제어 손잡이로 전기자극을 제어 및 조정한다. 이러한 제어 수단은 보통 자극 장치 또는 프로브의 표면에 위치하여 장치를 사용하는 동안 몸에서 노출되거나, 사용자의 몸 외부에 있는 제어부에 위치하여 유선 또는 무선으로 사용자 몸 내부에 있는 자극 프로브에 연결된다. 제어부를 갖춘 장치의 사용은, 대부분 비전문적인 사용자들이 장치를 제어하고 골반저 근육을 효과적으로 자극하기 위한 설정을 최적화하기가 어렵기 때문에 문제가 있다. 보통 이 장치들은 실금 유형과 관련되어 미리 설정된 프로그램을 선택하게 한다. 임상의의 입력없이 사용된다면, 여성이 정확한 프로그램을 선택할 수 있을 만큼 충분히 자신의 상황을 이해하지 못할 위험이 있다. 외부의 근육에 적용되는 NMES의 특성으로 인해, 보통 감각 신경들은 수축을 일으키는 모터 신경 이전에 자극에 반응한다. 따라서 가정용 NMES 장치를 사용하는 여성은 제1감각 레벨에서 자극을 감지할 위험이 있고, 이것이 치료 레벨임을 가정한다면 모터 효과에 도달하지 못해 진짜 치료 레벨이 효과적인 치료를 가져오지 못할 위험이 있다.

종래의 NMES 장치는 임상의와 함께 사용되든, 집에서 사용자에 의해 사용되든, 자동으로 조정되지 못한다. 집중 레벨, 보통, 전압이 편안함을 느끼도록 혹은 수축 레벨을 향상하도록 손으로 변경되는 동안, 이는 치료과정에서 보통 즉석에서 (일어난다 하더라도) 단지 몇 번 일어날 뿐이다.

따라서 이 종래의 장치 및 종래의 운동요법의 주요 과제는 사용자의 시간과 생활방식에 대한 부정적인 영향을 줄이면서 운동의 잇점을 실현하기 위해 효과적인 운동 레벨 및/또는 합리적인 유지 레벨을 얻는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 보다 사용하기 쉽고, 의사 또는 치료사의 개입이 필요없고, 사용 전 또는 사용하는 도중 사용자에 의한 전기자극 운동 프로그램을 조정 또는 제어할 필요가 없는 골반저 운동을 위한 전기자극 장치를 개발하려는 시도가 있어왔다.

그러한 장치의 예가 WO2007/059988 및 WO2007/059989에 기재되어 있다. 이 장치들에서, 펄스 주파수 및 패턴에 대해 미리 결정된 동작 전압 및 치료/운동 사이클이 마이크로 칩에 프로그램되고, 이 마이크로 칩은 장치 본체 내에 위치하며, 전체 장치는 질구가 닫힌 채 질 내부에 삽입된다.

그러한 장치들이 종래 기술의 장치 및 치료요법을 상당히 향상시킨 반면, 특히 사용자가 이동중일 때 및 광범위한 잠재적 사용자를 위해 특별히 효과적인 골반저 근육 운동을 보증하기 위해 더 개선할 필요가 있다.

본 발명은 부분적으로 여성의 골반저 근육계의 특징에 대해 지금까지 알려진 것보다 더 많은 이해에 입각한 것으로, 이 영역에 대한 전기자극의 유효성에 상당한 영향을 준다. 이 같은 이해는 종래의 수단을 통하거나 자동 또는 반자동 장치의 사용을 통한 효과적인 운동법을 제공하려는 이전의 여러 시도들을 수많은 이유로 좌절시켰다. 이는 몸의 이 부분에 있는 근육계의 특성과 본질을 추측했기 때문이고/때문이거나 종래 장치와 운동법의 동작 조건이 이 특성들이 감춰져 드러나지 않는 방식으로 작동됐기 때문이다. 어느 치료 요법 내에서도, 수많은 다른 치료법 또는 전기자극 이벤트가 각 이벤트마다 전기자극 치료 사이클을 구비한 전기자극 장치를 사용하여 이뤄질 수 있다. 따라서 임의의 주어진 치료 요법 내에서, 보통 다양한 치료 이벤트가 있을 수 있고, 각 시술은 동일한 또는 다른 전기자극 치료 사이클을 사용할 수 있다.

전기자극 기술에서는, 모든 근육이 저항 또는 임피던스를 갖고 있다는 것이 알려져 있고, 이는 근육들이 다양한 정도로 전기를 전도하는 것을 의미한다. 실제로, 이것이 의미하는 것은 전기를 근육에 효과적으로 입력하여 전기자극을 실시하려면 일정한 레벨의 전력이 필요함을 의미한다. 골반저 근육 영역과 관련하여, 종래의 전기자극 장치는 골반저 근육 영역의 특성과 거동에 대한 일반적인 가정과 이해에 기반하여 설계되었다. 골반저 근육 임피던스가 개별 여성의 월경주기를 통해 변하는 것이 알려진 반면, 첫번째 예에서 발견된 것은 다양한 여성 인구에 대한 골반저 임피던스 범위가 예상했던 것보다 상당히 더 넓다는 것이고, 두번째 예에서도 어느 특정 개인에 대한 골반저 영역의 임피던스가 단일의 정상 전기자극 치료 사이클에 해당할 수 있는 비교적 짧은 주기로 크게 변한다는 것이다. 예를 들어, 개인이 육체적인 운동 중이거나 앉아있거나 전립선 위치에서 막 일어섰을 때와 같이 정적이지 않고 이완되어 있지 않다면, 임피던스는 상당히 예측할 수 없게 변할 것이다. 최신 장치 및 특히 독립된 장치는 이러한 변동 수준을 해결할 수 없고, 따라서 이 변동 범위에서 꾸준하고 효과적인 전기자극을 전달할 수 없다.

지금까지 이러한 변동은 종래의 의사 또는 사용자가 제어하는 NMES 방식 때문에 어느 전기자극 운동법에서도 연구되지도, 효과적으로 수용되지도 않았다. 이는 부분적으로 주어진 치료 이벤트 또는 시점에서 부정확한 장치 설정 또는 장치 적용으로 인해, 관찰된 민감도 및 치료 허용범위 부족이 일어났다; 이는 그 이벤트에서 수많은 장치에서 설정 및 사이클 프로파일 변경에 의해 수정되었다. 이러한 임피던스 특성의 다양성에 대한 이해부족은 지금까지 다양한 범위의 여성을 효과적으로 전기자극할 수 있고, 단일 전기자극 시술과정에서 한 명의 여성에 있어서 예측할 수 없고 놀라운 임피던스 변동을 수용할 수 있는 독립 및 미리 프로그램된 전기자극 장치를 개발하게 한 주요 해결과제가 된 이유 중 하나이다.

따라서 본 발명의 목적은 전기자극 장치를 제공하는 것으로, 상기 전기자극 장치는 질 속으로 완전하게 삽입되는 독립 장치이자, 이 영역에서 유효한 전기자극을 전달하도록 자동으로 골반저 임피던스의 넓은 변동범위를 수용 및 조정하도록 작동하는 전기자극 장치를 제공하는 것이다. 이는 서로 다른 사용자들 사이의 근육 임피던스의 차이 및 개별 사용자들 내의 변화, 특히 여성이 전기자극을 받는 동안 이동하는 경우의 근육 임피던스의 변화를 보상하도록 자동으로 조정하는 피드백 수단을 갖는 장치이다. 그러한 장치는 매우 넓은 범위의 여성들 및 정상적인 생활의 활동 범위를 즐기는 개별 여성들이 지금까지의 종래 장치로는 불가능했던 골반저 영역까지 꾸준하게 효과적인 운동을 전달하면서 효과적으로 사용될 수 있다.

다른 목적으로는, 근육 임피던스의 차와 변화를 보상하도록 자동으로 조정되는 피드백 수단은 또한 독립적이지 않은 종래 장치들과 함께 사용되어 더 꾸준하고 효과적인 골반저 운동을 제공한다. 종래의 시스템에 대한 변경은, 피드백 관련 임피던스 사용이, 예를 들어, 의사 또는 사용자 제어 하에 최적의 근육 운동을 보장하도록 한다. 완전 자동은 아니지만, 이 기술을 사용하면 더 효과적인 매뉴얼 설정 및/또는 반자동 작동을 가능하게 해 이 환경에서 더 효과적인 운동 요법을 제공한다. 본 실시예에서, 사용자 및/또는 임상의는 전기자극 하에서 실제로 목표 출력이 근육까지 전달되고 있는지의 여부에 대한 표시를 제공받아 종래 치료요법에서 나타나는 고도의 주관성을 제거할 수 있다.

이러한 목적들은 유효한 측정, 피드백 및 제어 메커니즘을 통해 실현된다. 초기 펄스에서 펄스 형태의 전기자극 사이클 측정의 시작 및 그러한 측정에 대한 처리는 필요한 전기자극을 전달함에 있어 초기 펄스의 유효성을 결정하게 할 수 있게 한다. 다음으로, 이러한 결정은 이후의 전기자극에 대한 동작 파라미터를 조정하여 필요한 전기자극 효과를 전달하는데 사용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전기자극은 목표 전기자극 출력 전류를 근육에 전달하도록 선택된 초기 전압 레벨에서 전달된다; 후속 측정과 처리는 목표 출력 전류가 근육에 전달되었는지 여부를 결정하고, 전달되지 않았다면 목표 출력 전류를 달성하도록 적절한 조정 제어가 이루어져 후속 전기자극 전압 레벨을 자동으로 조정하도록 구현된다. 바람직할 실시예에서, 근육에 전달된 전류는 근육을 통한 리턴 경로 전압을 측정하여 결정된다. 후속 전기자극 펄스에 대한 자동 전압 레벨 조정과 함께 이루어지는 이 리턴 경로 전압에 대한 평가는 목표 출력 전류를 근육으로 더 효과적이고 꾸준하게 전달하게 해 효과적인 골반저 치료를 달성하게 한다. 근육 임피던스가 치료 사이클 내내 변하더라도, 이 피드백 메커니즘은 계속 동작하고, 바람직하게는 치료 사이클을 통해 계속 동작하여, 꾸준하고 적절한 목표 출력 전압 전류를 유지하는데 필요한 전압 레벨을 효과적으로 관리하게 할 수 있다. 따라서 이 메커니즘을 사용하는 장치는 근긴장 및 특정 개인의 환경 또는 개인 내 변화에 적응할 수 있게 되어 골반저 근육에 최적의 운동이 전달되게 한다.

따라서 제1양상에서 본 발명은 접촉하고 있는 근육에 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 전기자극 장치를 제공하고, 상기 장치는:

a) 장치 바디;

b) 펄스 전기자극 전류를 근육에 전달하는 적어도 두 전극;

c) 적어도 하나의 전원; 및

d) 목표 출력 전류 달성에 필요한 출력 전압을 생성하는 수단; 전기자극 펄스의 초기 감쇠 기간부터 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단; 및 리턴 경로 전압 측정을 기반으로 후속 전기자극에 대한 목표 출력 전류 달성에 필요한 출력 전압을 조절하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 제어부를 포함한다.

제2양상에서 본 발명은 전기자극 펄스를 통해 근육에 목표 출력 전류를 전달하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 목표 출력 전류를 전달하도록 선택된 초기 전압 레벨에서 전기자극 펄스를 통해 근육을 자극하는 단계; 초기 전압 레벨에서 근육을 포함하는 회로 내에서 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및 측정된 리턴 경로 전압을 기반으로, 후속 전기자극 전압 레벨을 조정하여 근육까지 목표 출력 전압 레벨을 전달하는 단계를 포함한다.

제3양상에서, 본 발명은 근육을 포함하는 회로 내 상대적인 임피던스를 측정하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 근육 내 회로를 형성하는 적어도 두 전극을 통해 근육으로 출력 전압을 인가하는 단계; 전기자극을 받은 근육을 통해 회로 내 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및 인가된 출력 전압과 리턴 경로 전압을 비교하여 근육을 포함하는 회로에 대한 상대적인 임피던스를 계산하는 단계를 포함한다.

제4양상에서, 본 발명은 전기자극 펄스 하에서 근육의 상대적인 임피던스를 측정하는 장치를 제공하고, 상기 장치는:

a) 전기자극 전류 펄스를 근육에 전달하는 적어도 두 전극;

b) 적어도 하나의 전원 소스, 및

c) 전기자극 전류 펄스를 생성 및 근육으로 전달하는 회로 수단; 상기 전극들을 통해 상기 근육으로 인가될 출력 전압을 생성하는 수단; 전기자극 펄스의 초기 감쇠 기간부터 상기 전기자극을 받은 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단; 및 상기 인가된 출력 전압과 상기 리턴 경로 전압의 비교를 통해 상기 근육의 상대적인 임피던스를 결정하는 처리 수단을 포함하는 적어도 하나의 제어부를 포함한다.

본 발명의 모든 양상을 참조하여, 상기 장치와 방법들은 상기 장치의 동작 중 생성되거나 상기 장치의 동작 중 측정된 데이터, 특히 상대적인 임피던스, 전압 레벨, 측정된 전류, 리턴 경로 전압, 자극 펄스 프로파일, 펄스 듀레이션(duration), 펄스 주파수, 배터리 레벨 및 모든 파라미터들의 측정되거나 계산된 시간을 포함한 측정 또는 계산된 다른 파라미터들의 수집 및/또는 저장을 위한 수단 및 방법을 포함한다. 이 데이터는 향후 발췌를 위해 장치 내에 저장되거나 치료 이벤트 동안 전기자극 사이클에서 실시간 또는 주기적으로 장치로부터 추출될 수 있다. 이 데이터는 프로그램 어댑터 및 예를 들어 장치 전극을 통해 컴퓨터 또는 다른 데이터 추출 수단에 연결하여 사용된 장치들로부터 추출될 수 있다. 또는, 장치는 무선 또는 다른 전송 수단을 통해 사용중 또는 장치 사용 후 장치로부터 멀리 떨어진 수신기에 데이터를 전송하는 수단을 포함할 수 있다. 이 데이터는 축적 및 분석되어 사용자의 골반저 근육 상태 및/또는 개인별 전기자극 이벤트 또는 전체 치료 요법의 유효성에 관한 유용한 정보를 제공할 수 있다. 장치 설계, 독립 또는 기존 장치들의 각 치료 이벤트에 대한 치료 사이클, 및 치료 요법을 개선하는 데 사용될 수 있는 유행병 연구를 위해, 한 구간의 시간 동안 대형 사용자 그룹들에 대해 유용한 정보가 수집될 수 있다.

본 발명의 장치 및 방법들은 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된 WO2007/059988 및 WO2007/059989에 기술된 장치 및 방법의 변형된 버전이다. 본 발명의 하나 이상의 양상들을 포함하는 변형은 본 개시의 장치 및 방법에 포함되어 있지 않다.

본 발명의 모든 양상에서 장치는 독립 장치인 것이 바람직하다. 독립 장치는 정의된 장치 바디에 또는 그 외부면에 적어도 두 전극을 구비하고 장치의 모든 콤포넌트들이 장치 본체에 위치하고, 장치가 모든 제어수단들 및 관련 회로 콤포넌트들을 포함하며, 제어수단들은 전기자극 치료 사이클마다 미리 프로그램되어 있고, 이 미리 프로그램된 전기자극 치료 사이클에 대한 외부 통제 또는 변경수단이 없이 사용자 또는 임상의가 사용할 수 있는 장치를 의미한다. 장치의 활성화 이전 또는 장치가 활성화된 후에 장치를 조절 또는 제어하는 외부 수단이 없다. 또한 외부 통신을 통해 장치를 제어할 수 있는 내부 제어 수단이 없다. 또한 본 발명의 독립 장치에서, 전원은 바람직하게는 하나 이상의 내부 배터리이고 외부 전원이 없다.

본 발명의 제1양상의 장치는 한 번만 사용될 수 있고 전기자극 치료 사이클을 재프로그래밍하거나 미리 프로그램된 치료 사이클을 다시 시작하는 수단을 갖지 않는 1회용 장치이다. 이는 장치가 사용 후 다시 질에 삽입되어도 동작하지 않음을 의미한다. 독립 장치의 바디 내 마이크로 프로세싱 제어장치는 장치마다 단일 전기자극 치료 사이클을 전달하도록 프로그램된다.

1회 사용은 내부 배터리의 관리를 통해 (본 발명의 다른 양상들에서 정의된 바와 같은) 독립 전기자극 장치에 알려질 수 있다. 일반적으로, 배터리는 장치에 단지 단일 치료 사이클 완료에 충분한 전력을 공급하도록 선택될 수 있다. 실제로 이는 어렵고, 보통은 장치의 배터리 전원에 적당한 레벨의 전력이 잔류할 것이다. 필요한 전력 레벨은 장치와 미리 프로그램된 치료 사이클 특성마다 달라진다. 따라서 장치가 전기자극에 사용된 후 배터리에는 잔류 전력이 있을 수 있다. 또한 치료 사이클은 방해를 받는다면, 잔류 배터리가 될 수 있다. 일단 장치가 사용되면, 처분되기 전에 장치 내 배터리 전원이 고갈되고 배터리가 완전히 방전되는 것이 바람직하다. 따라서 1회용 장치임을 보장하기 위해 장치의 재사용이 금지될 필요 및 장치가 안전하게 폐기될 수 있음이 보장될 필요가 있다. 따라서 본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 일단 장치가 전기자극 치료 사이클을 완료했다면 또는 전기자극 사이클이 치료 사이클 동안 방해를 받았다면, 장치 내 마이크로프로세서는 장치의 배터리 기반 전원으로부터 잔류 전력을 방전시키기 위해 장치 회로를 제어하도록 프로그램된다. 이 방전은 장치의 외부 전극면을 통해 전력 방전이 일어나지 않는 것을 보장하도록 제어된다.

따라서 본 발명의 제5양상에 따르면, 1회용 독립 근육 전기자극 장치가 제공되고, 상기 장치는:

a) 장치 바디;

b) 전기자극 전류 펄스를 근육에 전달하는 적어도 두 전극;

c) 적어도 하나의 내부 전원; 및

d) 상기 전극들을 통해 근육으로의 전기자극 치료 사이클 전달을 생성 및 제어하는 수단 및 상기 전기자극 치료 사이클 완료 또는 방해 시 내부 잔류 배터리 전력을 방전하도록 프로그램된 제어 수단을 포함하는 적어도 하나의 내부 제어부를 포함한다.

제5양상의 바람직한 실시예에서, 배터리의 방전은 치료 사이클 펄스 지속에 영향을 받지만, 전기자극 전압이 전극을 통해 인가되는 것을 금지하는 장치 전극에 대한 마이크로프로세서의 제어를 통해 격리된다. 본 양상의 바람직한 실시예에서, 장치는 장치의 외부로부터 장치 내부를 통과하는 배터리 탭의 제거, 및 배터리 접촉의 내부 장치 회로와의 접촉을 금지함으로써 활성화된다. 이 배터리 탭 제거는 배터리 접촉이 상기 회로와 적절하게 이루어져 전력이 배터리에서부터 내부 회로 및 마이크로프로세서로 전달될 수 있게 한다. 상기 장치 내 마이크로세서가 상기 배터리로부터 전달된 전력을 갖고 치료 사이클을 전달하도록 프로그램되는 것이 바람직하고, 상기 치료 사이클 완료 또는 방해 후, 배터리가 방전되어 실제로 사용되지 않도록; 유효하게 완전이 방전되도록, 모든 전력이 고갈될 때까지 계속해서 배터리를 로드하는 것이 바람직하다. 따라서 바람직한 실시예에서, 내부 배터리를 포함한 상기 장치가 활성화되어 전력이 전기자극 치료를 위해 내부 배터리로부터 처음 철회되고, 다음으로 내부 배터리로부터 계속 도출되어 고갈 및 방전된다. 바람직한 실시예에서, 상기 장치 활성화로부터 내부 배터리의 완전 방전까지의 기간은 치료기간 + 1시간 이하 방전 기간, 더욱 바람직하게는 45분 이하, 및 가장 바람직하게는 30분 이하를 포함한다. 이상적으로, 배터리는 상기 치료 사이클 전달에 충분한 전력 및 그 치료 사이클의 완료 또는 방해에 따른 가장 짧은 가능 방전 기간을 갖도록 선택된다. 바람직하게, 상기 배터리는 상기 장치가 일단 활성화되면 상기 치료 사이클에 그 치료 사이클 완료에 따른 배터리 방전을 위해 최소 15분이 추가된 동안 전력을 계속 전달할 것이다. 보통 이는 30분 치료 사이클의 경우, 상기 장치의 활성화로부터 대략 45분의 전체 최소 배터리 수명을 의미한다. 본 발명의 제5양상은 본 명세서에서 개시된 본 발명의 하나 이상의 다른 양상들과 결합하여 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.

본 발명의 모든 양상에서, 상기 목표 출력 전류는 바람직하게는 상기 골반저의 치료 또는 운동을 위해 상기 골반저의 근육으로 전달하기 위한 것이다.

본 발명의 모든 양상에 따른 바람직한 장치의 일반적인 원리에 따른 설계 및 작동 방법은 다음과 같다. 상기 장치는 보통 상기 장치 바디에 또는 그 표면에 전극을 구비한 발포 고무 기반 물질로 된 바디를 포함한다. 상기 장치 바디는 바람직하게는, 질 삽입 이전에 쉽게 압축되고, 일단 자리를 잡으면 상기 전극을 밀어내 운동 대상의 근육과의 접촉을 위해 팽창할 수 있도록 압축가능한 발포 고무로 만들어진다. 위치를 잡았을 때 사실상 유연하고 압축가능하므로, 발포 고무 바디는 인가된 압력 하에서 그 형태가 접촉하고 있는 표면에 따라 변할 수 있다. 발포 고무 바디의 또 다른 장점은 무게가 가볍고, 이 가벼운 무게와 근육에 대한 발포 고무 바디의 팽창/접촉으로 인해 일단 삽입된 몸에서 상대적으로 유지하기가 쉽다. 발포 고무 바디의 내부에는 사용중인 장치의 동작 및 제어에 필요한 상기 장치의 모든 콤포넌트들이 위치해 있다; 보통 이들은 근육을 운동시키기 위해 상기 전극을 통해 미리 프로그램된 전기자극 치료 사이클을 제어 및 전달하는데 필요한 PCB 상에 전원 및 관련 회로를 포함한다. 상기 장치는 외부 제어나 스위치가 없고, 단순히 내부 전원, 예를 들어, 질 삽입 이전에 장치에서 제거될 수 있는 배터리와 연관된 당김 탭 배열을 가질 수 있어, 배터리가 상기 장치 내에서 제어 및 자극 회로에 전력을 전달하게 한다. 바람직한 장치는 질에 완전하게 삽입될 수 있어 장치 부품이 몸 밖으로 노출됨이 없이 질구가 닫히게 하는 크기와 형상을 갖는다. 장치 말단에는, 치료 사이클이 완료된 후 질에서 회수하는데 도움이 되도록 질 밖으로 나온 작은 줄이 있을 수 있다. 본 발명은 이 일반적인 설계에 새로운 특징과 기능을 제공하고, 바람직하게는 이 일반적인 설계와 함께 사용될 수 있다. 그러나 본 발명의 특징과 가능은 이 기술에서 알려진 전기자극 장치의 다른 설계와도 함께 사용될 수 있다.

종래 장치에서 전압은 보통 전극 자극을 하는 동안 치료용 출력 전류가 근육에 전달되도록 선택된다. 일반적인 전압 값은 임상 의료에서 결정된 보통의 치료 파라미터를 기반으로 한다. 사용하는 동안 이 값들은 거의 변동되지 않는다. 그에 반해, 본 발명의 장치 및 방법들은, 전기자극 치료 사이클 동안 근육이 전기자극을 위한 목표 출력 전류를 가능한 한 자주 수신함을 보장하는 목적에서 자동으로, 바람직하게는 독립 장치 내에 가변 전압을 제공할 수 있도록 설계된다.

종래 장치에서, 전원은 보통 장치 외부에 있으며, 치료 사이클 동안 전달되는 전력 레벨은 사용자/임상의 제어 수단에 의해 결정 및/또는 조절될 수 있다. 본 발명에 따른 독립 장치에서 그러한 개재는 가능하지 않고 필요하지도 않다. 본 발명에서는, 상기 근육과 장치를 통해 리턴 경로가 만들어지고, 이를 통해 리턴 경로 전압이 측정될 수 있다. 따라서 이 리턴 경로를 따라 장치 내에 리턴 경로 전압을 측정하는 수단이 위치한다. 상기 리턴 경로 전압을 측정하는 수단은 하나 이상의 저항을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서 인가된 전압 레벨에서 상기 장치가 동작하는 동안, 사용자의 근육을 통과한 전류는 이 리턴 경로 저항을 통해 작은 전압을 생성하고, 이는 인가된 전류와 사용자 근육 임피던스에 비례한다. 따라서 본 발명의 모든 양상에서, 상기 리턴 경로 전압을 측정하는 수단은 하나 이상의 저항에 걸리는 전압을 측정하는 수단과 함께 상기 하나 이상의 저항을 포함한다. 상기 저항은 상기 리턴 경로 전압이 장치 내 배터리 전압의 0.25 내지 0.75배의 범위 내에서 측정될 수 있도록 선택된다. 이 범위는 출력 전압에 대한 유의미한 조정을 보장하도록 최적의 감도를 제공한다. 이는 특히 마이크로프로세서가 8비트 마이크로 프로세서일 때 바람직하다. 저항 값이 낮을수록, 전압이 낮다 (그리고 저항이 높을수록, 전압이 높다). 저항값은 피드백에 영향을 주지 않도록 가능한 한 낮을 필요가 있다. 낮은 저항값이 선택되면, 피드백 전압이 (배터리 전압에 의해 그렇게 지정되는) 최대 3볼트 측정범위 밖에 있거나 너무 낮아서 낮은 해상도를 줄 수 있다. 8비트 프로세서는 255레벨만 측정하므로, 낮은 저항값이 선택된다면 해상도가 제한될 수 있다. 리턴 특허 저항값의 측정에 사용된 저항은 10 내지 100 오옴, 바람직하게는 20-50 오옴, 가장 바람직하게는 30 내지 40 오옴이다.

이 리턴 경로 전압이 측정되고, 이 값은 인가된 전압에서 상기 근육을 통과한 전류에 비례한다. 이 측정된 리턴 경로 전압은 원하는 목표 출력 전류 전달에 필요한 알려진 전압에 비례할 수 있다. 다음으로, 이 두 전압 사이의 관계는 근육에 목표 전류 출력을 전달하기 위해, 필요시 제어부에 의해 사용되어 전압 제어부에 조정된 신호로 제공되어 후속 전기자극을 위한 출력 전압 레벨을 증가 또는 감소시킨다. 이 측정, 계산 및 조정은 전기자극 치료 사이클 동안 임의의 개수의 펄스에서 수행될 수 있다. 치료 사이클 내에서, 각 펄스 시퀀스 사이에 자극이 없는 구간을 갖는 규칙적인 펄스 시퀀스가 있을 수 있고, 하나 이상의 펄스 주파수 세트가 있을 수 있다. 다른 주파수에서의 펄스는 다른 강도를 갖는다. 이 측정은 각 펄스 시퀀스 동안 및 각 펄스 시퀀스 중 하나 또는 모든 펄스에서 수행될 수 있거나, 다른 펄스 시퀀스들 또는 다른 변이에서 이뤄질 수 있다. 하나 이상의 펄스 주파수가 사용되면, 측정은 하나 이상의 펄스 주파수에서 또는 모든 펄스 주파수에서 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이 측정, 계산, 및 조정은 전기자극 치료 사이클 내 각 펄스 및 모든 펄스에서 수행될 수 있다. 바람직한 펄스 주파수 세트는, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로 포함된 US6236890 및 US6865423에 기술되어 있는 바와 같다.

따라서 본 발명의 모든 양상에 따른 바람직한 실시예에서, 마이크로세서 기반 제어 수단은 다양한 파라미터를 측정하고, 이 측정된 파라미터 및/또는 고정된 파라미터를 기반으로 계산 및/또는 비교를 수행하며, 이 측정을 기반으로 모든 펄스 각각에서의 전압 레벨로 조정을 제어하도록 프로그램된다. 이는 후속 펄스들에게 전압 레벨이 선행 펄스로부터 조정된 또는 조정되지 않은 전압 레벨이 되는 것을 의미한다.

실시예에서, 리턴 경로 전압에 대한 목표 값은 실효(RMS) 전압일 수 있고, 목표(펄스) 출력 전류는 실효 전류일 수 있다. 전기자극 펄스가 근육으로 전달되면, 유한한 듀레이션을 갖고, 펄스 듀레이션을 통해 전기자극 하의 근육 내 임피던스가 변한다. 이는 리턴 경로 전압이 초기 피크 이후 펄스가 완료되는 것과 같이 독특한 형태로 감소 또는 감쇠됨을 볼 수 있는 도 2에서 증명된다. 이는 전기자극 펄스의 전형적인 프로파일이다. 초기 높은 피크치는 상대적으로 낮은 근육 저항을 나타낸다. 근육이 전기자극 동작하에 운동하기 시작하면, 근육 저항은 증가하고 리턴 경로 전압이 감소한다. 펄스 프로파일 내 각 포인트에서 근육으로 보내진 전류는 근육 및 전압의 임피던스에 비례해서 변할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 장치에 대한 목표 펄스 출력 전류는 이 펄스 프로파일을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 바람직할 실시예에서, 후속 전기자극에 대한 출력 전압 조정에 사용하도록 리턴 경로 전압값을 계산하기 위해 장치는 리턴 경로 전압에 대한 펄스 프로파일을 수용하도록 구성 및 프로그램된다. 따라서 바람직한 실시예에서, 리턴 경로 전압은 전체 전기자극 펄스의 리턴 경로 전압의 실효값(root mean square, RMS)이다. 이는 다음 식을 이용하여 나타낼 수 있다:

바람직한 실시예에서, RMS 리턴 경로 전압은 n값이 6 내지 100, 바람직하게는 n값이 8 내지 50, 더욱 바람직하게는 8 내지 20, 더욱 바람직하게는 8 내지 16, 가장 바람직하게는 12로 결정된다. 펄스 동안 일련의 규칙적인 시간 구간에서 취해진 n에 대한 전압값은 RMS 리턴 경로 전압을 계산하는데 사용된다. 이 RMS 리턴 경로 전압은 다음의 관계식에 따라 근육으로 전달되는 전류에 정비례한다:

Current_RMS= Volts_RMS/Resistance

따라서 본 발명의 바람직한 실시예에서, 출력 전압은 Current_RMS 를 목표 펄스 출력 전류로 전달하도록 설정된다. Volts_RMS는 각 펄스마다 결정되고, 이 값은 출력 전압값을 조절하여 Current_RMS의 전달에 사용된다. 이 측정은 바람직하게는 마이크로프로세서에 의해 결정되고, 적절한 측정이 필요한 출력 전압을 전달하기 위해 전압 제어부로 제공된다. Volts_RMS는 펄스의 전체 또는 일부에 대해 결정될 수 있다. 펄스의 일부에 대해 결정되는 경우, 펄스 지속기간의 50% 이하에 해당하는 펄스 초기 구간에 대해 결정되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, Volts_RMS가 펄스의 일부에 대해 결정되는 경우, 펄스의 초기 50 내지 60 μs 동안 결정된다. Volts_RMS는 전체 전기자극 펄스에 대해 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 장치에서, 특히 독립 장치에서, 전자 회로 및 제어는 가능한 한 작고 컴팩트한 것이 바람직하다. 이 점에서, 가능한 한 작은 마이크로프로세서를 사용하는 것이 바람직하고 이는 보통 16비트 프로세서와는 대조적으로 동작 전력이 낮은, 예를 들어, 8비트 프로세서를 의미한다. 낮은 레벨의 처리전력은 전력이 덜 소요되고, 작고 낮은 전력의 배터리가, 예를 들어 독립 장치에 사용될 수 있다는 점에 장점이 있다. 그러나 감소된 처리전력은, 특히 보통 매우 짧은 전기자극 펄스 듀레이션을 갖는 장치의 타임 프레임 내에서 복잡한 측정 및 계산 수행이 어렵다는 것을 의미한다. 도전적인 점은 출력 전압 조정에 대한 Volts_RMS을 결정하는 것과 사용하는 것이다.

이러한 도전은 펄스 내 특정 시간 포인트에서 리턴 경로 전압을 측정하여 이뤄질 수 있다는 것이 알려져 있다. 특정 시간 포인트에서의 측정은 Volts_RMS 를 측정하고 출력 전압의 목표 출력 전류 전달을 보장하는 것에 대한 수용가능한 대안으로 알려져 있다. 따라서 리턴 경로 전압은 전기자극 사이클 내 및/또는 개별 전기자극 펄스 동안 근육 수축시 특정 포인트에서 결정되는 것이 바람직하다. 근육은 리턴된 펄스의 시작에서 수축을 시작한다(도 2 참조). 장치의 모든 측정된 또는 계산된 피드백 파라미터가 근육 수축시 이 포인트에서 또는 이 포인트와 관계되어 결정되는 것이 바람직하다. 향후 도면을 참조하여 더 자세하게 논의되는 바와 같이, 본 발명에서는 리턴 경로 전압이 근육 수축 시작 이후 펄스 기간 내 특정 포인트에서 측정되는 것이 바람직하다. 이 측정은 바람직하게는 근육이 수축되기 시작한 후 20 내지 40μs 사이에, 바람직하게는 25 내지 35μs 사이에, 더욱 바람직하게는 27.5 내지 32.5μs 사이에, 가장 바람직하게는 약 30μs사이에 이뤄진다. 이 범위, 바람직하게는 근육이 수축하기 시작한 후 30μs 에서의 독출이 목표 출력 전류 및 상대적인 근육 임피던스 계산을 전달하기 위해 가장 재현가능하고 정확한 후속 출력 전압 조정 결정용 리턴 경로 전압 측정치를 제공하는 것으로 알려져 있다. 임의의 사용자 그룹에 대한 전류 파형 펄스의 시간 대 전압 프로파일은 상당히 달라서 사용자들간 비교가능한 레벨을 측정하기가 어렵다는 것이 알려져 있다. 펄스 시작과 롤오버(rollover) 시 초기 상승은 개별적인 전기자극 치료시 동일한 사용자에 대해서도 즉석에서 달라지는 것이 알려져 있다. 펄스 피크 레벨 측정은 펄스 프로파일 내에서 작은 측정 목표에 대한 상대적인 과도점을 만드는 것이고, 근육 특성에 대한 종속은 다른 펄스 피크 전압을 만들어낼 수 있기 때문에 문제가 있는 것으로 알려져 있다. 지시된 범위 내, 바람직하게는 약 30μs 에서의 측정은 놀랍게도 단일 리턴 경로 전압 측정을 위한 최적점을 제공하고, 이는 동일 또는 다른 사용자들에게 전달된 전류가 유효하도록 출력 전압까지 조정하기 위한 계산에 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 이론에 한정되기를 바라지 않지만, 이 점에서 근육은 펄스 시작에서 초기 변화 후 안정되는 것으로 보인다. 근섬유가 수축하는 치료 펄스 시작시, 전류 서지가 일어나고, 그런 다음 근육이 안정되면서 줄어들어, 리턴 경로 전압이 독출되어야 하는 것으로 결정된 더 안정된 환경에 있게 된다. 또한 신호가 낮거나/약한 펄스 이후 또는 펄스 끝에서 측정하는 것이 바람직하고, 따라서 측정 해상도는 낮을 수 있다. 따라서 펄스 끝 가까이 또는 끝에서 리턴 전압이 단독으로 측정되고, 펄스 끝 가까이 또는 끝에서의 단독 측정에 기반하여 전류값은 측정되지 않는 것이 바람직하다. 모든 펄스 각각의 리턴 경로 전압이 측정되면, 이 리턴 경로 전압은 지시된 범위 내, 바람직하게는 30μs 또는 그 주변에서 측정되는 것이 바람직하다. 추가적인 실시예에서, 리턴 경로 전압은 근육이 수축되기 시작한 후 20 내지 40μs의 범위, 바람직하게는 25 내지 35μs, 더욱 바람직하게는 27.5 내지 32.5μs 사이의 RMS 값으로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 출력 전압 조정에 대한 후속 결정과 함께 리턴 경로 전압 측정의 사용은 목표 출력 전류가 필요한 장치를 이용해 수행될 수 있다. 이는 본 발명의 바람직한 독립 장치 또는 보다 종래의 장치를 포함한다.

또한 본 발명의 장치에 대한 유효 자동 동작 역시 배터리 전압이 참조로 사용되는 경우, 배터리를 전원으로 포함하는 독립 장치로 여겨지는 특정 문제에 의해 영향을 받을 수 있다. 이 독립장치에서, 사람은 보통 이 전압을 전기자극을 위한 원하는 전력레벨까지 상승시키기 위해 여기에서 설명된 바와 같은 회로를 사용하여 비교적 작고, 낮은 전압 배터리를 전원으로 사용하려고 한다. 이 베터리는 6v 이하로 등급이 매겨질 수 있고, 보통 3v 이하로 매겨지며, 장치 출력 전압을 10V 이상까지 상승시키는 장치 내 회로를 이용해 1볼트로 낮게 매겨질 수 있다. 그러나 일관되고 제어되는 자동 동작을 전달하도록 설계된 독립 장치에서 이 낮은 에너지의 배터리는 문제가 된다. 한가지 문제점은 이 배터리가 배치(batch)간 또는 배치 내 성능면에서 상당한 변동성을 보이는 것으로 알려졌다는 것이다. 두 번째 문제점은 이 배터리가 사용되는 동안 가변 공핍 특성을 보이는 것이다. 추가적인 문제점은 이 배터리 또한 저장에 따라 노화되고, 이 노화는 예측할 수 없다는 것이다. 많은 문제점은 이 작고 낮은 전력 배터리는 보통 긴 시간구간동안 (본 명세서에서 제안된 100mA 펄스와 같은) 전류 버스트보다는 트리클(trickle) 전력 출력을 제공하도록 설계된다는 사실에 기인한다. 이 변수들은 임의의 주어진 독립 전기자극 장치에서, 초기 제조 후 제 시간에 가변점에서 사용될 수 있을 때, 배터리 특히 그 전압의 성질과 조건이 알려지지 않은 양인 상황을 초래할 수 있다. 이 같은 환경에서 배터리 전압을, 추정된 전압을 기반으로 하는 기준점으로 사용하는 것은 전력 레벨로의 부정확한 조정을 이끌어, 그 결과 덜 유효한 치료를 전달하는 결과와 함께 부적절한 출력 전류를 전기자극 근육으로 전달하는 결과를 가져온다. 추가적인 효과는 그러한 독립 장치에서 귀중한 배터리 전력이 효과적으로 사용되지 않고 낭비될 수 있다는 것이다.

따라서 본 발명의 바람직한 양상에서 독립적이고 배터리 전원이 구비되었을 때의 장치 및 방법은 배터리 관리 수단 및 처리를 더 포함한다. 바람직한 실시예에서, 이는 전원 회로내에, 바람직하게는 코어 제어 회로 내에 위치한 고정된 전압 기준 다이오드의 사용을 통해 달성된다. 이 기준 다이오드는 임의의 적절한 고정 전압을 가질 수 있다. 바람직하게 이는 0.6V에 고정된다. 다른 전압 기준은 0.6 내지 5V 및 그 이상의 범위를 사용할 수 있다. 고정된 전압 기준은 또한 외부 다이오드 또는 기준 전압에 의해 제공될 수 있다. 바람직하게는 장치에 내장되어 있다.

기준으로 사용되는 가변 베터리 전압이 갖는 문제는 독립 장치가 8 비트 마이크로프로세서에 의해 제어될 때를 예를 들어 다음과 같이 설명될 수 있다. 그러한 8비트 마이크로프로세서는 배터리 전압을 참조로 하는 많은 항목들을 측정하고 255개까지 측정한다. 마이크로프로세서 내 아날로그-디지털 변환기는 배터리 전압을 255로 나누어 기본 스텝 크기를 결정하고, 적절한 제어 신호를 장치 내 전압 제어부로 전달하기 위해 마이크로프로세서에 의해 얻어진 정보를 제공한다. 마이크로프로세서는 1단계부터 측정하고 측정되고 있는 전압과 비교할 때, 동일하지 않다면, 다른 단계를 추가하고 누적 단계의 값이 측정되고 있는 전압과 같아질 때까지 반복한다. 누적 단계의 값이 마이크로프로세서 프로그램으로 리턴되고 리턴된 값 (0 내지 255)을 기반으로 결정이 이뤄진다.

예를 들어 출력 전압을 조정하기 위해 각 펄스별로 목표가 1볼트 리턴 경로 전압을 측정하도록 설정된 장치를 고려하자. 두 개의 시나리오로 문제를 설명한다. 첫째, 3볼트 배터리가 마이크로프로세서에 의해 3/255=0.012볼트로 참조된다. 이는 @1volt /0.012 = 83 으로 계산되고 따라서 본 예에서 기록된 레벨은 83이 될 것이다. 둘째, 2.5볼트 배터리가 마이크로프로세서에 의해 2.5/255=0.010볼트로 참조된다. 이는 @1volt /0.010 = 100으로 계산되고 따라서 본 예에서 기록된 레벨은 100이 될 것이다. 이는 가변 배터리의 전압을 측정하는 문제를 설명한다; 리턴 경로 전압 값은 장치에 사용되고 있는 배터리의 실제 전압에 종속되어 가변한다.

따라서 본 발명의 일실시예에서, 이 문제는 바람직하게는 장치 내 고정된 기준 전압을 사용하여 해결된다. 기준 전압은 배터리 전압 계산에 사용되거나 단순히 마이크로프로세서가 사용하는 의미있는 값을 제공하는데 사용될 수 있다. 이로써 기준 전압을 사용하여 더 정확하게 리턴 경로 전압 레벨을 측정하고, 이 독출값을 후술하는 장치의 전압 제어부에 필요한 값에 곱할 수 있다. 이 방법을 통해 전압 제어부가 정확한 값을 수신하여 출력 전압을 전달하여 목표 출력 전류를 달성함을 보장하기 위해, 회로의 전압 제어부와 통신하는 마이크로프로세서 값이 다음 예에서 설명되는 바와 같이 베터리 레벨에 따라 변할 것이다. 고정된 기준전압은 알려진 전압을 갖는 회로 내 임의의 포인트일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 마이크로프로세서 내 기준 전압은 0.6볼트로 고정된 다이오드에 의해 공급될 수 있다. 상술한 계산에서, 3볼트에서 0.6볼트는 마이크로프로세서에서 50으로 기록되고, 2.5볼트에서 0.6볼트는 마이크로프로세서에서 60으로 기록될 것이다. 배터리 레벨과 알려진 기준 전압에 대한 기준 가이드가 있기 때문에, 이는 마이크로프로세서가 일정 비율로 증가하는 값들을 전압 제어부로 보다 정확하게 전달하여 목표 출력 전류를 더 정확하게 전달하기 위해 필요한 전압 레벨을 얻기 위한 계산에 사용할 수 있다.

즉, 다이오드에 걸리는 전압은 항상 알려져 있다(0.6볼트 상수값). 마이크로프로세서 및 A/D 변환기의 기준은 배터리 레벨 (배터리 전압/255)이고, 따라서 배터리 레벨이 변하면 알려진 0.6볼트에 대해 리턴된 값은 그에 따라 변한다. 다이오트 전압이 알려졌기 때문에 (일정한 0.6볼트), 목표 피드백 값은 이 값으로부터 배율이 조정된다.

목표 리턴 경로 전압이 1볼트이고 기준전압이 0.6볼트인 경우, 배터리 레벨에 대한 측정된 기준값이 목표 전압에 이르도록 배율을 조정하기 위해 곱셈 인자 1.65 (1/0.6)가 필요할 것이다. 3볼트 배터리의 경우, 1볼트에 대한 목표는 83 (50*1.65)이 될 것이다. 2.5볼트 배터리의 경우, 1볼트에 대한 목표는 99 (60*1.65)가 될 것이다. 기준 전압은 바람직하게는 펄스기간 동안, 바람직하게는 펄스 끝을 향해, 더욱 바람직하게는 펄스로의 35μs 이상, 더욱 바람직하게는 펄스로의 40μs 이상, 가장 바람직하게는 펄스로의 50μs 이상에서 측정된다. 다음으로, 이 값 (기준 전압 + 스케일링)은 30μs 및 그 주변에서 Volts_RMS 또는 리턴 경로 전압 측정에 사용되어 후속 전기자극을 위한 출력 전압 값을 조정한다.

바람직한 실시예에서, 배터리 전압을 보상하는 루틴은 장치로부터 모든 전기자극 펄스 각각에 대해 수행되고 바람직하게는 후속 전기자극 펄스가 시작되기 전에 수행된다.

일실시예에서, 기준 전압은 주어진 시간 포인트에서 배터리의 실제 전압 계산에 사용되고, 그 값은 마이크로프로세서가 리턴 경로 전압과 장치에 의해 측정되는 임의의 다른 전압들을 결정하는데 사용한다. 이는 배터리 전력을 어드레싱하고, 보통 배터리 전력량이 얼마나 남았는지 및 잔류 배터리가 사용가능한지 등을 결정하는, 이전에 고려된 방법과 대조된다. 본 발명의 실시예들에서, 배터리 전압의 실제 값은 기준 전압을 참조하여 결정된다.

본 발명의 장치 및 방법은 동일한 장치 및 제어 회로에서 본 명세서에서 설명된 리턴 경로 전압 피드백 측정을 기반으로 한 출력 전압 조정 메커니즘 및 본 명세서에서 설명된 배터리 전력 레벨을 보상하는 기준 전압 기반의 루틴을 둘 다 사용하는 것이 바람직하다. 이 두 특징이 독립 배터리 전력을 갖는 장치에서 결합된다면, 본 명세서에서 설명된 장치 및 방법의 일관성 및 유효성이 상당히 향상된다는 것이 알려져 있다.

추가적인 실시예에서, 리턴 경로 전압이 측정될 수 있고, 그 값은 장치에 의해 전달된 출력 전압을 조정하기 위해 비교기를 포함한 회로 및 마이크로프로세서 메모리에 저장된 리턴 경로 전압에 대해 미리 설정된 값과 결합되어 사용될 수 있다. 이는 마이크로프로세서에 대한 자율 회로일 수 있다. 리턴 경로의 목표 전압에 대해 메모리에 저장된 수는 비교기의 핀 하나로 입력되고 리턴 경로 전압은 비교기의 다른 핀으로 입력된다. 이 피드백은 마이크로프로세서의 제어하에 있지 않고, 측정된 리턴 경로 전압은 보통 전기자극 펄스의 피크 전압 또는 그 주변값이기 때문이다. 리턴 경로 전압이 목표보다 낮으면, 비교기 출력은 현재 상태대로 있고 출력 전압은 마이크로프로세서 내 프로그램과 같이 증가하며 출력전압이 증가될 수 있다. 그러나 리턴 경로전압이 비교기에서 출력 전압을 증가시킨다면, 비교기는 출력을 생성하고 이는 마이크로프로세서에 의해 인지될 것이다. 이때, 마이크로프로세서는 비교기로부터의 출력신호가 없을 때까지 추가적인 출력전압 증가를 금지할 것이다. 마이크로프로세서는 규칙적인 간격으로 비교기의 출력값을 확인하도록 프로그램될 수 있고, 바람직하게는 모든 펄스 각각마다 비교기로부터의 출력신호를 확인하도록 프로그램된다. 비교기를 사용하는 이 기술은 마이크로프로세서에서 A/D 변환기로 배율을 조정하는 본 발명의 바람직한 실시예만큼 정확하지 않다. 이는 비교기가 기준값과 측정될 값을 비교하여 1 또는 0을 리턴하기 때문이다. A/D 변환기로 배율을 조정하는 바람직할 실시예에서, 측정된 값이 기준보다 큰지가 결정되고, A/D 변환기는 측정된 값을 리턴한다. 이는 결정들이 리턴된 값에 따라, 예를 들어 그 값이 기준과 같은지, 기준보다 낮은지, 낮다면 얼마나 낮은지에 따라 이뤄지게 된다. 또한, 피드백에 기반한 이 비교기는 배터리 레벨을 수용하는 본 명세서에 기술된 방법을 사용할 수 없다. 따라서 이 방법은 본 발명의 일실시예인 반면 바람직한 실시예는 아니다.

본 발명의 제1 및 제2양상을 기준으로 세 개의 추가적인 동작 조건 또는 그 이상을 전달하도록 장치가 구성되고 방법이 수행되는 것이 바람직하다. 일정한 목표 출력 전류를 공급하도록 설계된 조건하의 동작 외에 본 발명의 제1 및 제2양상의 장치 및 방법은 고정된 목표 전류 모드에서 고정되지 않은 전체 치료 사이클 이내에 다른 추가적인 동작 기간을 포함할 수 있다.

그러한 추가적인 동작 기간은 일정한 목표 출력 전류 치료 단계 전에 시작되어 초기 고정 전압 단계로 참조될 수 있다. 이 단계에서, 마이크로프로세서는 일정한 목표 출력 전류를 전달하도록 가변 전압에서 동작하는 것과는 대조적으로, 일정한 전압에서 장치를 동작시키도록 프로그램된다. 이 일정한 전압 단계에서, 목표 출력 전압은 치료 레벨보다 낮은 레벨에서, 바람직하게는 15볼트 이하에서, 더욱 바람직하게는 12볼트 이하에서, 가장 바람직하게는 10볼트 이하로 설정된다. 이 일정한 전압 단계에서, 출력 전압은 장치에 의해 측정되고, 이 값이 목표 출력 전압에 따라 변하면, 후속 전기자극을 위한 출력 전압은 증가 또는 감소된다. 이 일정한 전압 단계에서 사용자에게 전달되는 전압 및 전류는 낮고, 이는 치료 레벨이 경험되기 전에 근육이 낮은 레벨의 전기자극을 경험하고 수용하게 할 수 있다. 이 일정한 전압 단계는 일련의 펄스열을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각 펄스 열은 2초 이하, 가장 바람직하게는 1초 이하로 지속된다. 각 열 내에서, 펄스는 증가하는 펄스 구간 내, 바람직하게는 8 내지 500 ms의 간격으로 사이사이에 배치된다. 바람직하게 펄스 지속기간들은 동일하고 100 내지 350μs 범위 내, 바람직하게는 100 내지 300μs, 가장 바람직하게는 125 내지 250μs 범위 내에 있다. 바람직하게 각 열은 2 내지 20개 펄스, 가장 바람직하게는 4 내지 12개의 펄스를 포함한다. 바람직하게 이 단계는 일련의 펄스 열을 포함하고, 바람직하게 펄스열은 일정한 전압 단계 내에서 반복되어 전체 20 내지 200개, 바람직하게는 40 내지 120개, 가장 바람직하게는 60 내지 100개 펄스를 공급한다.

추가적인 동작 기간은 일정한 전류 치료 단계 전 및 초기 일정한 전압 단계 후에 시작될 수 있고 바람직하다. 이 두번째 단계는 전류 램프 모드로 참조될 수 있다. 이 단계에 있는 동안 마이크로프로세서는 일정한 전류 모드로 프로그램되어 스위칭될 수 있고, 초기 일정 전압 단계 끝의 전압 레벨에서부터 치료단계에 대한 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 데 필요한 동작 전압까지 전압을 서서히 증가하려 한다. 이전의 일정한 전압 단계를 갖고 Volts_RMS의 리턴 경로 전압 측정 또는 30μs에서의 측정은 목표 출력 전압이 얻어졌는지 여부를 판단하는데 사용될 수 있고 바람직하다. 이 단계에서 목표 리턴 경로 전압은 지금 초기 단계보다 더 높은 레벨에 있다. 이 두 번째 단계는 사용자에게 전달된 전류가 초기 단계의 끝에서 낮은 레벨로 진입하게 하여 이 전류 램프 단계의 끝에서 요구된 목표 출력 전류 또는 그 전류에 근접하게 한다. 본질적으로, 출력 전압은 목표 출력 전류가 얻어질 때까지 리턴 경로 전압 피드백 하의 이 단계에서 모든 펄스 각각에서 증가된다. 이 전류 램프 단계는 1초의 펄스 열을 포함한다. 각 열 내에서, 펄스는 증가하는 펄스 구간 내, 바람직하게는 8 내지 500ms의 간격으로 사이사이에 배치된다. 바람직하게 펄스 지속기간들은 동일하고 100 내지 350μs 범위내, 바람직하게는 100 내지 300μs, 가장 바람직하게는 125 내지 250μs 범위 내에 있다. 바람직하게 각 열은 2 내지 20 개펄스, 가장 바람직하게는 4 내지 12개의 펄스를 포함한다. 바람직하게 이 단계는 일련의 펄스 열을 포함하고, 바람직하게 펄스열은 전류 램프 단계 내에서 반복되어 전체 40 내지 1000개, 바람직하게는 80 내지 600개, 가장 바람직하게는 260 내지 280개의 펄스를 공급한다.

추가적인 바람직한 동작 조건은 장치의 골반저 근육과의 접촉을 검출하는 수단으로 지칭될 수 있는 것을 포함하는 것이다. 장치는 일정 범위의 리턴 경로 전압을 검출하도록 구성되고, 이들은 초기 단계에서 비교적 낮은 레벨에 있고, 전류 램프 모드 동안에는 증가하는 레벨에 있으며, 치료 단계에서는 목표 출력 전류와 관련되는 레벨에 있도록 설정될 수 있다. 이 전압들은 장치가 골반저와 접촉할 때 측정된다. 안전을 위해, 장치는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 전압이 너무 높지 않도록 장치를 턴오프하는 메커니즘을 가질 수 있다. 그러나 장치가 완전히 활성화되기 전에 골반저 근육과 접촉하는지 및/또는 치료 사이클 완료 전 골반저와의 접촉이 제거된다면 장치를 턴다운 및/또는 턴오프할 것인지를 결정할 필요가 있다. 이는 리턴 경로 전압 값에 대한 최저 레벨; 골반저 근육과 접촉하는 동작의 최소한 초기 단계가 예상되는 것보다 낮은 레벨을 결정함으로써 달성될 수 있다. 마이크로프로세서는 이 최소값을 메모리에 저장하고, 장치가 활성화된 후 리턴 경로 전압이 이 값보다 낮다면, 장치가 아직 골반저 근육과 접촉하지 않고 있다고 판단하고, 장치가 골반저 근육과 접촉할 때까지 또는 확장된 기간동안 장치가 비활성화되고 바람직하게는 배터리가 방전될 때까지 치료 사이클을 지연시킨다. 장치가 골반저와 접촉하고 있다면, 리턴 경로 전압에 대한 이 낮은 전압 레벨은 검출되지 않을 것이고, 장치는 치료 사이클을 전달하는 동작 중에 있다. 어떤 이유로 장치가 치료 사이클이 완료되기 전에 제거되어야 한다면, 리턴 경로에 걸린 전압은 급격히 마이크로프로세서 메모리에 설정된 저 레벨보다 낮게 떨어지고, 장치 출력은 처리 레벨보다 낮게 떨어지거나 비활성화되어 바람직하게는 배터리가 방전된다.

일실시예에서, 예를 들어 배터리 탭 제거를 통한 활성화 후, 전기자극은 10초까지의 딜레이 후 시작되어 장치가 질 내에 위치하게 한 다음, 마이크로프로세서는 전기자극을 시작하고, 바람직하게는 초기 전압 단계 및 전류 램프 모드와 함께 치료 사이클을 진행한다.

발명의 다른 양상의 일실시예는 목표 출력 전류를 장치와 접촉하는 근육에 전달하기 위한 전기자극 장치를 제공할 수 있고, 상기 장치는: 장치 바디; 전기자극 전류 펄스를 근육에 전달하는 적어도 두 전극; 적어도 하나의 전원; 필요한 출력 전류를 생성하여 목표 출력 전류를 이루는 수단, 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단, 및 리턴 경로 전압 측정을 기반으로 후속 전기자극을 위한 목표 출력 전류를 달성하는데 필요한 출력 전압을 조정하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 제어부를 포함한다.

발명의 다른 양상의 일실시예는 근육의 전기자극을 위한 목표 출력 전류를 전달하는 방법을 제공할 수 있고, 이 방법은: 전기자극을 위한 목표 출력 전류를 전달하는 초기 출력 전압을 제공하는 단계; 전기자극된 근육으로부터 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및 초기 출력 전압이 목표 출력 전류 펄스 전달에 필요한 것과 다르다는 것을 리턴 경로 전압 레벨이 나타낼 때, 그 출력 전압을 조정하는 단계를 포함한다.

발명의 다른 양상의 일실시예는 전기자극 펄스를 통해 근육에 타겟 출력 전류를 전달하는 방법을 제공할 수 있고, 상기 방법은 타겟 출력 전류를 전달하도록 선택된 초기 전압 레벨에서 전기자극 펄스를 통해 근육을 자극하는 단계, 초기 전압 레벨에서 근육을 포함한 회로 내 리턴 경로 전압을 측정하는 단계, 및 측정된 리턴 경로 전압을 기반으로, 후속 전기자극 전압 레벨을 조정하여 근육까지 타겟 출력 전압 레벨을 전달하는 단계를 포함한다.

발명의 다른 양상의 일실시예는 근육을 포함하는 회로 내 상대적인 임피던스를 측정하는 방법을 제공할 수 있고, 상기 방법은 근육 내 회로를 형성하는 적어도 두 전극을 통해 근육으로 출력 전압을 인가하는 단계; 전기자극을 받은 근육을 통해 회로 내 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및 인가된 출력 전압과 리턴 경로 전압을 비교하여 근육을 포함하는 회로에 대한 상대적인 임피던스를 계산하는 단계를 포함한다.

실시예들에서, 출력 전압을 측정 및 조정하는 단계들은 전기자극 이벤트 또는 그 이벤트의 사이클 주기 중에 수행된다. 이 단계들은 단일 펄스 중에 수행될 수 있다. 측정 및 조정은 모든 전기자극 펄스 각각에서 수행될 수 있다.

회로 내 리턴 경로 전압은 적어도 한 펄스 전체에 대해 전압 실효값으로 결정될 수 있다. 회로 내 리턴 경로 전압은 적어도 하나의 펄스의 적어도 일부에 대해 (예를 들어, 전압 실효값으로) 결정될 수 있다.

발명의 다른 양상의 일실시예는 근육의 전기자극을 위해 목표 출력 전류 펄스를 전달하는 방법을 제공할 수 있고, 그 방법은 전기자극을 위한 목표 출력 전류 전달용 초기 출력 전압을 제공하는 단계; 전기자극된 근육으로부터 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및 리턴 경로 전압 레벨이, 초기 출력 전압이 목표 펄스 출력 전류 전달에 필요한 것과 다름을 나타내면, 출력 전압을 조정하는 단계를 포함하고, 리턴 경로 전압을 측정하는 단계는 리턴된 전기자극 펄스의 초기 감쇠 기간에서 전압 레벨을 측정하는 단계를 포함한다.

발명의 다른 양상의 일실시예는 출력값이 변하는 전원을 사용하여, 근육의 전기자극을 위한 펄스 출력 전류를 전달하는 방법을 제공할 수 있고, 그 방법은: 전기자극을 위한 출력 전류 전달용 초기 출력 전압을 제공하는 단계; 전기자극된 근육으로부터 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및 전기자극을 위한 출력 전류 전달용 추가 출력 전압을 공급하는 단계를 포함하고, 추가 출력 전압을 공급하는 단계는 전원 출력값과 기준 전압의 비교에 따라 출력 전압을 변경하는 단계를 포함한다.

발명의 추가적인 양상은 컴퓨터에 로드되거나 프로세서에서 실행될 때 컴퓨터 또는 프로세서가 상술한 양상 및 실시예에 따른 방법을 실행하도록 조정된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 애플리케이션을 포함한다.

본 명세서 전반에서 치료 요법, 이벤트 및 사이클에 대해 참조가 이루어졌다. 본 발명의 장치 및 방법은 근육 치료 장치 및 방법에 제한되지 않으며, 또한 임상적인 의미에서 치료를 필요로하는 근육과 연계된 근본적인 의료 조건이 없는 경우 그러한 근육 운동에 사용될 수 있다. 따라서 문맥이 치료요법, 이벤트 또는 사이클을 암시하는 본 발명의 모든 양상에서 이 용어들은 운동요법, 이벤트 또는 사이클로 대체될 수 있다. 이 실시예들에서, 장치 및 방법은 오로지 근육 운동 목적을 위해 사용될 수 있다. 근육 치료는 근육 운동과 결합하는 것이 본 발명의 범위 내에 있음은 물론이다.

본 발명의 실시예에 대한 설명에서, 프로세서 및/또는 제어기는 하나 이상의 계산 프로세서들 및/또는 하나 이상의 전자 프로세서를 갖는 제어 요소들을 포함할 수 있다. 따라서 본 명세서에서 용어 “프로세서” 또는 “제어기”의 사용은 단일 또는 복수의 프로세서, 제어기 또는 제어 요소를 포함; 그 복수들은 일제히 설명된 기능들을 제공하는 것으로 간주되어야 한다. 더구나 프로세서(들) 또는 제어기(들)의 개별 및/또는 분리된 기능은 다른 제어부들, 프로세서들 또는 제어기들에 의해 주최되거나 이들 내에서 수행될 수 있다.

프로세서 또는 제어기를 구성하기 위해, 실행되었을 때 제어부 또는 계산 장치가 본 명세서에서 설명된 기술을 구현하게 하는 적절한 명령어 세트가 제공될 수 있다. 명령어 세트는 하나 이상의 전자 프로세서에 적절하게 내장될 수 있다. 또는 명령어 세트는 계산 장치에서 실행되도록 소프트웨어로 제공될 수 있다.

도 1(a)는 본 발명에 따른 전기자극 장치 또는 임피던스 측정 장치에 대한 바람직한 형태의 사시도이다.
도 2 및 2(a)는 30μs에 표시된 바람직한 측정점을 갖는 개인으로부터 생성된 파형 형태를 보이는 근육으로 전달된, 저장된 전기자극 펄스 및 RMS 측정 원리를 보인다.
도 3 및 3(a)는 설명을 돕기 위해 주요 콤포넌트들이 하이라이트된, 본 발명의 전기자극 장치 또는 임피던스 측정 장치에 사용할 바람직한 회로의 개략도이다.
도 4는 발명의 실시예에 따른 방법의 단계들 세트를 보인다.
도 5는 발명의 실시예에 따른 마이크로프로세서의 콤포넌트를 보인다.

도 1을 참조하면 독립 전기자극 장치(1)가 압축되지 않고 완전히 확대된 상태로 도시되어 있다. 장치(1)는 생체에 적합하고 탄력있게 압축가능한 폼(foam)으로 구성된 바디(2)를 갖는다. 전극(3 및 3’, 도시되지 않음)은 장치 바디(2) 내에서 나오고 장치(1)의 측면(5 및 5’, 도시되지 않음)의 표면(4 및 4’, 도시되지 않음)에 위치한다. 전극(3, 3’)은 상대적으로 평평하다. 이 특별한 실시예에서, 전극(3, 3’)은 내부 전도성 경로를 통해 장치(1)의 내부 구성요소들(도시되지 않음, 도 3 참조)과 통신한다. 그것들은 장치(1) 내에서부터 통과하여 장치의 측면(5, 5’)의 표면 (4, 4’)과 동일한 평면에 근사적으로 위치한 전기전도성 표면(6 및 6’, 도시되지 않음)을 제공한다. 평평한 전극 (3, 3’)의 본체는 장치(1)의 바디(2) 내 속이 빈 공동(도시되지 않음) 내 바디(2)의 표면(4, 4’) 아래에 위치한다. 전극(3, 3’)의 표면 (6, 6’)은 바디(2)의 이 개구부(7 및 7’, 도시되지 않음)를 통해 드러난다. 일실시예에서, 전극들(3, 3’)은 장치(1)의 바디(2) 위에 표면 장착될 수 있다; 이 실시예에서 표면 장착된 전극들(3, 3’)은 바디(2)의 내부와 통신하는 전도성 경로와 접촉할 수 있다. 장치(1)의 내부 콤포넌트들은 이 도면에 도시되지 않았으나, 장치 바디 내에서 완전히 둘러싸이고, 하기에서 더 상세하게 설명된다. 장치(1)는 장치에 부착된 스트링 끈(8)을 갖고 있으며 단독으로 장치 제거에 사용된다. 끈(8)은 스트링 또는 유사 재질, 플라스틱 재질, 또는 예를 들어, 생체에 적합한 금속으로 만들어질 수 있다. 장치는 장치 바디의 내부 안에 위치한 장치 전자기술을 장치 표면에서 전극을 제외하고 완전히 감싸, 이 장치 전자기술을 제어 또는 조절하는 외부 수단을 갖고있지 않다. 장치 회로의 측정, 제어 및 전력 콤포넌트 모두는 장치 내부에 위치하여 장치 사용자가 접근할 수 없다. 이 도면에 도시되어 있지 않은 탭은 장치 바디로, 바람직하게는 장치의 끈 끝에서 삽입된다. 이 탭은 내부 배터리를 장치 바디 내 측정 및 제어 회로와 분리한다. 장치를 사용하고, 측정 및 제어 회로를 활성화하기 위해, 이 탭은 배터리가 전력을 측정 및 제어 회로로 전달할 수 있도록 제거된다. 바람직하게는 한 번 제거되면, 탭은 장치에 재삽입될 수 없다.

장치(1)의 치수는 압축되지 않은 상태에서 길이(L)가 폭(w)보다 크고, 폭(w)은 차례로 높이(h)보다 크다. 삽입축(X)을 따라 단면에서 보면 이 장치(1)는 균일하지 않은 대칭 단면을 갖는다. 이 비균일성은 장치(1)를 사용하는 동안 장치(1)가 삽입축(X)에 비해 회전 또는 변이하는 경향이 적다는 것을 의미한다. 장치(1)는 완만하게 굴곡진 영역에 의해 서로 연결되어 있는, 명확하게 정의된 표면을 가져서 날카로운 가장자리가 없다. 장치(1)의 압축성은 사용 중 골반저 근육과의 탄성 접촉을 보장하고, 통신 표면과의 완만한 곡률과 결합되는 전체 치수와 형상은 장치(1)가 사용중 쉽고 수월하게 삽입되게 함과 동시에 사용 중 원치 않는 회전 및 변이를 제한 또는 방지한다. 장치 바디의 형상과 재질 특성은 압축되고, 휘어서, 움직일 때 질 내부 표면에 가해지는 압력에 따라 제자리에서 형상을 변경할 수 있게 한다; 그런 운동은 특별히 사용자가 움직일 때 일어난다.

도 2를 참조하면, 목표 출력 전류의 전달을 위해 장치의 전력레벨 조절에 사용하도록, 본 발명에 따라 전기자극 장치로부터 조직으로 전달된 후 리턴된 전형적인 단일 펄스 프로파일이 X점에 도시되어 있고, 이는 리턴 경로 전압 측정을 위해 30μs에 위치한 우선점이다. 도 2(a)를 참조하면, 동일한 단일 펄스 프로파일이 Volts_RMS 계산에 사용하도록 규칙적으로 떨어진 전압 측정값들 V1 내지 V11 과 함께 도시되어 있다.

도 3 및 3a를 참조하면, 본 발명의 전기자극 장치 또는 임피던스 측정 장치에 사용할 우선적인 회로의 주요 콤포넌트들이 도시되어 있다. 이 주요 콤포넌트들은: 마이크로프로세서 제어부(100), 리턴 경로 전압 감지 회로(200), 치료 전압 감지 회로(300), DC 블록 (400), 출력 스위치(500), 제한기(limit, 600) 및 전압 제어부(700)를 포함한다. 본 발명의 장치는 최소한으로 마이크로프로세서 제어부(100), 리턴 경로 전압 감지 회로(200), 출력 스위치(500) 및 전압 제어부(700)을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 장치는 이 모든 회로 컴포넌트들을 포함하는 것이 가장 바람직하다.

도 3 및 3(a)의 주요 콤포넌트들은 다음과 같다:

700

L1 인덕터

R7 저항기

D3 다이오드

Q5-2 NPN/NPN 트랜지스터

C4 세라믹 커패시터

600

D2 30볼트 제너 다이오드

500

Q6-2 NPN/PN 트랜지스터

Q6-1 NPN/PN 트랜지스터

Q5-1 NPN/NPN 트랜지스터

R10 저항기

400

C5 세라믹 커패시터

100

U1 마이크로프로세서

300

R5 저항기

R6 저항기

200

C8 세라믹 커패시터

D9 쇼트키(Schottky) 다이오드

R9 저항기

C1 세라믹 커패시터

C2 세라믹 커패시터

R8 오옴 저항기

회로의 완전한 동작은 마이크로프로세서 제어부(100)에 의해 실행된다. 이는 배터리 전압 및 리턴 경로 전압의 A/D 측정 입력을 갖춘 마이크로컨트롤러를 포함한다. 이 입력은 마이크로컨트롤러가 정확한 출력 전압을 설정하여 목표 출력 전류가 전달되어 유지되는 것을 보장한다. 마이크로프로세서는 또한 출력 펄스의 펄스 프로파일, 펄스 주파수, 펄스 시퀀스, 펄스 강도 및 펄스 듀레이션과 같은 전기자극 치료 사이클에 대한 다양한 파라미터들을 제어한다. 펄스 주파수 및 시퀀스는 바람직하게는 특허 참조번호 WO97/47357 및 US 6,865,423 호에 기재된 바에 따르거나, 다른 적절하게 패턴을 이룬 자극 프로그램일 수 있다. 마이크로프로세서는 바람직하게는 8비트 프로세서이다. 마이크로프로세서는 목표 리턴 경로 전압으로 프로그램되어있다; 이는 목표 출력 전류에 비례하고, 리턴 경로 전압은 출력 전압을 조정하여 목표 펄스 출력 전류를 전달하는데 사용된다. 전술한 바와 같이, 마이크로프로세서는 전기자극 치료 펄스에 대한 펄스 듀레이션을 제어한다. 마이크로프로세서는 펄스폭 변조(PWM)된 사각파를 발생하여 전압 제어부(700)과의 통신을 통해 가변 증가 전압 (치료 전압)을 생성한다. 마이크로프로세서(100)는 치료 전압 감지 회로(300)를 통해 치료전압을 측정한다. 마이크로프로세서(100)는 리턴 경로 전압 감지 회로(200)를 통해 리턴 경로 전압을 측정하고, 이 측정된 전압을 프로그램된 목표 출력 전압값과 마이크로프로세서 내에서 비교하며, 이 비교가 후속 치료 펄스에 대한 출력 전압 전력 레벨을 목표 펄스 출력 전류 달성에 필요한 레벨까지 조정하기 위해 전압 제어부(700)에 대한 PWM 신호 조정에 사용된다. 마이크로프로세서(100)는 또한 사용자에게 전달되는 전압 레벨을 감시하고, 미리 프로그램된 알고리즘을 사용하여 출력 전압 레벨을 미리 결정된 최대 레벨에서 제한하여, 예를 들어 회로 내 저항이 너무 높은 경우, 과도한 전압을 방지한다. 마이크로프로세서(100)는 향후 분석을 위해 장치 내에서 측정 및 계산된 모든 데이터를 기록할 수 있다. 또한 마이크로프로세서(100)는 전기자극 버스트 및 전체 치료 듀레이션의 길이를 맞추고 제어한다.

전압 제어부(전압 부스트로도 지칭)(700)는 마이크로프로세서(100)로부터 신호 펄스를 수신하여 사용자에게 전달되는 전력 레벨을 제어한다. 보통 3볼트인 배터리 출력은 바람직하게는 전압 제어부(700)를 통해 버튼 셀(button cell) 배터리에서 사용할 수 있는 제한 전력에서부터 최대 35볼트까지 부스트될 수 있다. 마이크로프로세서(100)의 PWM 신호는 트랜지스터 Q5-2를 구동하고 인덕터 L1을 접지한다. 접지되었을 때, 인덕터 L1은 전류를 끌어내 (정확하게 PWM의 폭에서 도출된) 전류와 비례하는 전기장을 생성한다. 트랜지스터 Q5-2가 동작하지 않을 때 자기장이 무너지면서 인덕터 L1에 전압을 생성한다. 이 전압은 배터리 전압보다 높고 PWM 신호에 비례한다. 신호에서 온(ON)/오프(OFF) 비가 클수록 인덕터 L1에 생성되는 전압이 높다. PWM신호는 대략 50kHz이다. 이 높은 주파수는 배터리가 장시간 전류를 공급할 필요가 없음을 보장한다. PWM 펄스폭은 지시된 듀티 사이클(duty cycle)에 따라 1μs 와 10μs 사이이다. 각 PWM 펄스는 PWM 온 사이클에 따라 매우 짧은 시간에 100mA를 끌어낸다. 이 전압은 다이오드 D3를 통해 흐르고 커패시터 C4에 의해 저장된다. 다이오드 D3는 한 방향 밸브로 동작하고 부스팅 신호가 마이크로프로세서(100)에 의해 생성되지 않을 때, 커패시터 C4의 전하가 누설되지 않게 한다. 배터리 전압을 부스팅하는 전체 동작은 매 치료 펄스의 시작 전에 일어나서 보통 10mS를 지속한다.

의심을 피하기 위해, 여기에서는 치료 펄스가 PWM 신호의 펄스와 구별된다. 치료 펄스는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 전극을 통해 근육을 전기자극하는데 사용되는 펄스 전류로, 예를 들어 펄스는 250μs의 폭을 갖고 8mS 내지 500mS의 구간에 있다.

회로는 또한 전압 감지회로(300)를 포함한다. 이 콤포넌트는 마이크로프로세서/컨트롤러(100)에 피드백을 공급하는데 사용되며 치료 전압 레벨 감지에 사용된다. 전압 측정은 저항 R5, R6 및 C7에 의해 제공되고, 이들은 사다리 분압기로 동작하여 10의 인자로 치료 전력레벨을 분할한다. 이는 치료 전력레벨이 베터리 전압보다 훨씬 높기 때문에 필요하다. 따라서 20볼트의 원하는 최대 전력레벨은 분할되어 마이크로프로세서(100)에 대해서는 2볼트가 된다. 이는 치료펄스 시작 후(전류 피드백 후), C7이 필터처럼 동작하여 완만한 측정 레벨을 보장한 후 대략 40μs로 측정된다. 이 전압 측정은 리턴 경로 전압 피드백과 함께 사용되어 회로에서 사용자 임피던스가 높은 경우 출력 전압을 제한하며, 선택사항이지만 우선시되는 안전장치이다. 따라서 본 발명의 장치들은 바람직하게는 전압 감지회로를 포함한다.

커패시터 C1은 배터리 전압 하강을 방지하면서 부스팅하는 동안 배터리를 지원하는 저장기이다. 커패시터 C2는 마이크로프로세서로부터 고주파 간섭을 필터링한다.

장치 회로는 또한 바람직하게는 피드백 또는 소프트웨어(600) 실패시에만 사용되는 예비 전압 제한기를 포함한다. 바람직한 실시예에서 이는 정상적인 조건 하에서는 사용되지 않는 제너 다이오드 D2의 형태를 갖는다. 그 기능은 장치의 최대 치료레벨을 30볼트로 제한하는 것이다. 본 발명의 바람직한 전기자극 장치에 필요한 전력레벨은 보통 10 내지 20 볼트, 바람직하게는 10 내지 18볼트, 가장 바람직하게는 12 내자 18볼트이고, 특정된 최대값은 약 26볼트이다. 원치않는 출력 전압 레벨을 만들 수 있는 피드백 또는 소프트웨어의 실패는 제너 다이오드에 의해 30볼트로 제한되고, 따라서 사용자에게 전달되는 출력 전압은 전체적으로 안전한 레벨로 제한된다.

이 장치 회로는 또한 바람직하게는 30μs에서 얻어진 리턴 경로 전압 측정을 전기자극 펄스로 사용하는 리턴 경로 전압 감지 콤포넌트(200)를 포함한다. 이 콤포넌트는 장치를 사용하는 동안 리턴 경로 전압을 측정하는데 사용되고, 회로에 사용된 저항기의 알려진 저항은 사용자의 근육에 공급되고 있는 전류에 비례한다. 이 리턴 경로 전압은 사용자가 필요한 목표 출력 전압과 그에 따라 목표 펄스 출력 전류를 수신하고 있음을 보장하기 위해 감시되며, 본 발명의 중요한 특징이다. 이 측정된 리턴 경로 전압은 목표 펄스 출력 전류 전달에 필요한 출력 전압과 관련된 리턴 경로 전압에 대한 목표값과 비교되고, 마이크로프로세서(100)로부터의 전력 레벨 부스팅 신호는 그에 따라 조정되어 동작 출력 전압이 목표 펄스 출력 전류를 전달하도록 조정되는 것을 보장한다. 이 측정은 저항기 R8을 사용하고 선택적으로 R9 및 C8을 사용하여 이루어진다. 사용자로부터의 리턴 경로 전류는 감지 저항기 R8을 흐른다. 이 저항기를 흐르는 전류는 정확히 사용자의 골반저를 통과하는 전류와 같다. 전류는 식 I=V/R에 따른 리턴 경로 전압과 관계된다. 이 저항에 걸리는 리턴 경로 전압은 각 펄스에 대해 우선적으로 결정된다. 저항 R9 및 커패시터 C8은 선택적이며 제한 및 필터링 기능을 제공하여 근육 운동 및 화학 작용에 의한 정적인 바디 움직임 및 DC 전위가 리턴 경로 전압에 영향을 주지않는 것을 보장한다. 큰 R9 값은 과도한 측정값의 피해 및 영향을 방지하면서 외부 전압을 제한하고 마이크로프로세서(100)를 보호한다. C9와 결합하여, R9는 또한 형상 필터를 형성하고, 이는 리턴 경로 전압의 형상을 둥글게하고 부드럽게 한다. 리턴 경로 전압은 치료 펄스 시작 후 30μs 에서 R8에 의해 측정된다. 이는 출력 전압 조정을 위한 리턴 경로 전압 측정에 비교적 안정되고 일관된 위치를 부여한다. 다이오드 D9는 전류 감지 콤포넌트의 고정 또는 실패에 의한 과도 전압 방지에 사용된다. D9는 효과적으로 병렬로 연결된 두 제너 다이오드이고 임의의 극성에서 나오는 서지(surge)를 제한한다.

회로는 또한 출력 스위치(500)를 포함한다. 이 회로부분은 동작 전압 레벨을 사용자에게 스위칭하고 마이크로프로세서의 제어 하에서 치료 사이클을 위한 출력 펄스 파형을 생성한다. 각 펄스 후, 장치(1)의 전극(3, 3’)은 접지된다. 이는 비대칭적인 파형을 생성하고, 사용자를 펄스 사이에 접지시켜 피부에서 DC 전위를 제거한다. 커패시터 C5(400)는 정상적으로 사용하면 사용자에게 DC를 주지않고, 고장상태에서 인가되는 DC가 출력 스위치(500)를 오작동시키는 것을 방지함을 보장한다. 이 출력 스위치(500)는 저장된 출력 전압을 커패시터 C4에서 사용자로 스위칭한다. 이는 NPN 및 PNP 트랜지스터 쌍 Q5-1 및 Q6-2으로 구성된다. 마이크로프로세서(100)는 Q5-1에서 스위칭하고 차례로 Q6-2에서 스위칭한다. 이 트랜지스터들은 스위칭된 전력레벨이 배터리 전력보다 높기 때문에 이런 형태로 동작하고, 단일 트랜지스터에 의해 스위칭될 수 없다. 따라서 출력 스위치(500)는 바람직하게는 적어도 두 개의 트랜지스터, 바람직하게는 적어도 하나의 NPN과 적어도 하나의 PNP 트랜지스터를 포함한다. Q6-1 트랜지스터는 펄스가 사용자에게 전달될 때까지 출력 커패시터 C5를 접지한다. 이는 펄스 이전에 사용자에게 인가된 전압이 없고, 커패시터 C5의 전하를 반전하여 사용자에게 음의 파형을 전달하며, 또한 펄스들이 모두 동일한 크기임을 보장하기 위해 각 펄스 전에 커패시터의 전하를 0으로 만드는 것을 보장한다. Q6-1의 동작에서, 바람직하게는 항상 치료 펄스가 생성되기 전 1μs까지 온으로 스위칭되고 그 다음 오프된다. Q6-1이 스위치 오프되고 트랜지스터 Q5-1 및 Q6-2가 펄스의 듀레이션 동안 스위치 온된 다음 모두 스위치 오프된다. 치료 펄스 후에 1μs 지연된 다음, 트랜지스터 Q6-1은 스위칭 온 되어 커패시터 C5를 접지시킨다.

Vref는 원하는 전력레벨이 전압 제어부(700)를 거쳐 전달된 후의 배터리 레벨 측정 기준이다. 마이크로프로세서(100) 내부에는 마이크로프로세서(100)에 의해 측정될 수 있는 참조 다이오드 (도시되지 않음 - 도 5 참조)가 있다. 이는 치료 펄스가 시작된 후 50μs 이후에 측정된다. 이는 상술한 바와 같이 부스트가 완료된 후 배터리 전압을 정확하게 표시한다.

보다 상세하게, 마이크로프로세서(100, 도 3에 도시된 U1)의 출력은 다음과 같다:

OUTCNTRL1 - 출력 제어 - 이는 부스팅된 전압을 사용자에게 스위칭한다 (OUTCNTRL2는 OUTCNTRL1이 온일 때 오프될 것이다);

OUTCNTRL2 - 이는 DC 블록 커패시터 C5를 0볼트로 스위칭하여 음의 펄스를 생성한다(OUTCNTRL1은 오프될 것이다);

BOOST - 이는 PWM 신호로 상술한 바와 같이 전압 제어부(700)에게 3볼트에서 치료 레벨로 부스트하도록 명령한다;

BOOSTMONITOR - 이는 치료 전압 감지 회로(300)에 관해 상술한 바와 같이 부스팅된 신호로부터의 전압 피드백이다; 이는 상술한 바와 같이 전류 피드백과 함께 사용되어 출력을 제어한다;

ISENSE - 이는 리턴 전압 감지회로(200)에 관해 상술한 바와 같이 사용자로부터의 전류 피드백이다.

특정 실시예에서, 도 3, 3a에 도시된 전체 회로는 일반적으로 다음과 같이 동작한다. 스위치 온 상태에서 10초가 지연된다. 그 다음, 장치는 초기의 일정한 낮은 전압에서 전기자극을 시작한다. 마이크로프로세서(100)는 낮은 전압(치료 전력레벨 이하)을 생성하도록 프로그램되어 이 낮은 전압에서 치료를 시작하고 전압 피드백을 사용하여 10볼트의 출력 전압을 유지한다. 이 첫 단계 후, 마이크로프로세서(100)는 전류 램프 모드로 스위칭하여 치료를 위한 목표 출력 전류 전달에 필요한 전압에 도달할 때까지 전압을 증가시킨다. 전류 램프 모드가 완료되면 장치는 치료 사이클로 이동한다. 이 단계에서, 리턴 경로 전압이 측정되고 마이크로프로세서(100)에 저장된 목표 출력 전류값에 관계된 목표 리턴 경로 전압과 비교되어 적어도 하나의 후속 전기자극 펄스 동안 목표 출력 전류의 전달에 필요한 출력 전압을 판단하며, 모든 펄스들 각각에서 목표 출력 전류가 사용자의 근육으로 전달되는 것을 보장하도록 이 과정을 진행한다. 이 포인트 후, 장치는 나머지 치료에 대한 리턴 경로 전압 측정을 거쳐 현재 피드백 모드에서 계속 동작하고 그런 다음 리턴 경로 전압을 계속 측정된다. 측정된 리턴 경로 전압이 목표 출력 전류를 보여주는 목표 리턴 경로 전압과 다르면, PWM 값 (듀티 사이클(duty cycle))은 사용자에게 전달된 펄스에 대해 증감한다. 이 과정이 필요한 목표 출력 전류에 도달될 때까지 (측정된 리턴 경로 전압이 목표 리턴 경로 전압값과 동일할 때까지) 반복된다. 장치를 사용하는 동안 이는 매 펄스마다 감시되고 판단되는 것이 바람직하다. 사용자가 움직이면, 골반저와의 접촉이 개선 또는 감소하여 현재 전달된 값이 증가 또는 감소하는 결과를 가져온다. 장치는 사용자에게 일정한 목표 출력 전류를 유지하기 위해 PWM값을 조정하여 장치의 출력 전압을 정정한다. 장치의 위치, 사용자별 근육의 호르몬 사이클 및 근육 색조 또한 목표 출력 전류에 필요한 출력 전압에 영향을 줄 것이다. 마이크로프로세서(100)는 보통 다양한 사용자를 효과적으로 치료하기 위해 필요한 출력 전압을 달성하는데 필요한 값의 범위를 갖는 PWM (듀티 사이클)을 갖는다.

도 3 및 3(a) 를 참조하면, 전력이 인덕터를 통해 소모되면서 배터리가 고갈될 때까지 전극을 분리하고 계속해서 전력을 배터리로부터 끌어내 계속되는 BOOST 사이클을 공급하는 것을 보장하면서, 배터리 소모 루틴은 마이크로프로세서(100)의 제어 하에서, 출력 트랜지스터 OUTCONTROL1 및 2가 온되어 적용된다. 보통 장치는 배터리가 고갈되어 완전히 방전될 때까지 10V 부스트 레벨에서 순환할 것이다.

도 4는 마이크로프로세서의 제어하에 있는 장치가 전기자극을 위해 원하는 목표 출력 전류 전달을 위한 적절한 출력 전압을 공급하고 이 출력 전압이 전기자극 펄스로서 근육으로 전달되는 단계(42)에서 본 발명의 일반적인 방법을 도시한 도면이다. 다음으로 단계(43)에서, 근육은 전기자극 하에서 수축하여 리턴 경로 전압이 측정된다. 지적된 바와 같이, 이는 바람직하게는 근육이 수축되기 시작한 후 30μs에서 측정된다. 44단계에서, 마이크로프로세서는 43단계에서 측정된 리턴 경로 전압을 사용하여 42단계에서 전달된 출력 전압이 목표 출력 전류를 전달하기에는 너무 높거나 너무 낮은지를 판단한다. 42단계에서 출력 전압이 너무 높거나 낮지 않아 실제로 목표 출력 전류가 근육으로 전달된 것으로 판단되면, 단순히 42단계가 반복된다; 이것이 일관되게 44단계의 결과라면, 44단계에서 변동량이 결정될 때까지 42 내지 44단계의 사이클과 42단계로의 리턴이 단순 반복된다. 44단계에서 변동량이 결정되면, 이는 42단계의 출력 전압이 너무 낮아 목표 출력 전류를 달성하지 못하여 추가 단계(45)가 적용되어 42단계에서 전달된 출력 전압을 증가시키는 것을 나타낸다. 44단계에서 변동량이 결정되면, 이는 42단계의 출력 전압이 너무 높아 목표 출력 전류를 달성하지 못하여 추가 단계(46)가 적용되어 42단계에서 전달된 출력 전압을 증가시키는 것을 나타낸다. 따라서 43 단계에서 리턴 경로 전압을 결정하고 44단계에서 그 값을 목표 출력 전류 전달을 위한 42단계의 출력 전압의 정확성 결정에 사용함으로써, 장치는 일관되게 목표 출력 전류를 사용자에게 전달할 수 있다. 도 4에 도시된 이 루틴은 이상적으로는 치료 사이클의 모든 펄스 각각에서 수행된다.

도 5는 이전 도면들에서의 마이크로프로세서(100)를 도시한 도면이다. 발명의 상술한 실시예들중 일부는 발명의 실시예에 따른 방법들의 단계를 수행하는 명령어들로 적절하게 프로그램된 컴퓨터 구현 또는 프로세서 구현 시스템으로 편리하게 실시될 수 있음이 주지되어야 한다. 컴퓨팅 장치 또는 시스템은 본 명세서에서 설명된 기능 및 특징들을 제공하는 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1은 장치의 콤포넌트들을 포함하는 하우징을 도시한 것이고, 도 3 및 3a는 발명의 특징을 구현한 하우징 내 하드웨어 콤포넌트들 및 그러한 명령어들로 프로그램가능한 마이크로프로세서(100)를 도시한 것이다. 다른 실시예에서, 하우징에 포함된 프로그램 가능한 구성요소들은 다른 형태를 가질 수 있고, 발명의 일부 특징들은 장치 사용 전후에 전극(8)을 통해 장치(1)와 통신하도록 조정된 외부 컴퓨터 구현 또는 프로세서/제어기 시스템으로 구현될 수 있다.

컴퓨팅 장치(들) 또는 시스템(들)은 하나 이상의 논리 어레이, 메모리, 아날로그 회로, 디지털 회로, 소프트웨어, 펌웨어 및 프로세서들을 포함할 수 있다. 장치/시스탬의 하드웨어 및 펌웨어 콤포넌트들은 본 명세서에서 설명된 기능 및 특징들을 제공하는 다양하게 특화된 유닛, 회로, 소프트웨어 및 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서(100)와 같은 중앙처리유닛이 전기자극에 대한 목표 출력 전류의 전달을 위한 초기 출력 전압 공급 지시 및 리턴 전압 펄스의 특정 구간에서 리턴 경로 전압 측정과 같은 단계들을 구현할 수 있다.

도 5에 도시된 마이크로프로세서(100)는 도 5에 도시된 프로세서(55)와 같은 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 프로세서들이거나 이들을 포함할 수 있고, 다른 실시예에서, 장치에 사용된 프로세싱은 주문형 반도체(ASIC), 프로그래머블 논리장치(PLD) 및 프로그래머블 논리 어레이(PLA)를 포함할 수 있다.

데이터는 포트, 인터페이스 또는 데이터 I/O(56)를 통해 송수신될 수 있고, 예를 들어, 마이크로프로세서(100, 도 3/3a의 U1)와 관련해 상술한 바와 같은 입출력이 제공될 수 있다. 데이터 I/O는 또한 외부 콤포넌트들과 통신할 수 있고, 명령어 또는 추가적인 프로세싱을 제공할 수 있다. 그러한 콤포넌트들은 장치와의 직접 링크 또는 네트워크로의 연결을 제공할 수 있다. 예를 들어, 발명의 실시예에서 외부 연결은 사용자가 상호작용하는 네트워크로 연결된 사용자 장치로 이뤄질 수 있다.

실시예에서, 메모리(54)에 로딩된 소프트웨어 애플리케이션은 램(RAM, 53)에 저장된 데이터를 처리하도록 실행될 수 있다. 메모리(53 및/또는 54)는 RAM, ROM, DRAM, SRAM 및 MRAM 이거나 이들을 포함할 수 있고, 정적 데이터 또는 고정된 명령어, BIOS, 시스템 함수, 구성 데이터 및 컴퓨팅 장치 및/또는 프로세서가 동작하는 동안 사용된 다른 루틴과 같은 펌웨어를 포함할 수 있다. 예를 들어, RAM(53)은 리턴 전압의 기준, 표준값 또는 전압 출력의 이전 값과 같은 데이터를 저장할 수 있고, 메모리(54)는 최근 리턴 전압을 기반으로 다음 출력 전압값을 결정하는 것과 같은 방법을 구현하는 소프트웨어 명령어를 저장할 수 있다.

메모리는 또한 프로세서에 의해 다뤄지는 애플리케이션과 데이터와 연계된 데이터 및 명령어에 대한 저장영역을 제공한다. 스토리지는 컴퓨팅 장치 또는 시스템에서 비활성, 벌크 또는 장기간의 데이터 또는 명령어 저장을 제공한다. 여러 저장장치들이 마이크로프로세서(100) 또는 외부 컴퓨팅 장치/시스템에 제공되거나 사용될 수 있고, 외부 컴퓨팅 장치/시스템 중 일부는 네트워크 스토리지 또는 클라우드 기반 스토리지와 같은 외부 장치일 수 있다.

컴퓨터 또는 프로세서로 구현가능한 명령어 또는 소프트웨어는, 예를 들어, 발명의 실시예에 따른 방법의 단계들: 목표 출력 전류 달성에 필요한 출력 전압 레벨 생성; 근육을 통한 리턴 경로 전압 측정; 리턴 경로 전압 측정에 기반하여 후속 전기자극을 위한 목표 출력 전류 달성에 필요한 출력 전압 조정; 또는 리턴 전압 펄스의 일부에 대해 또는 펄스의 특정 포인트에서 리턴 전압을 결정의 일부에 대한 리턴 전압 결정을 처리하기 위한 별도의 모듈 또는 콤포넌트를 포함할 수 있다.

실시예에서, 마이크로프로세서(100)는 또한 상술한 바와 같이, 예를 들어 프로세서(55)에 대한 값과 명령어를 저장하는 메모리들(53, 54)이 배터리의 실제 레벨에 따라 리턴되는 전압값을 조절하게 하는 전압 참조 다이오드(57)를 수용한다.

모든 양상 및/또는 (첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 실시예, 및/또는 개시된 방법 또는 과정의 모든 단계들에 대해 본 명세서에서 개시된 모든 특징은, 그러한 특징 및/또는 단계들의 적어도 일부가 상호 배타적인 결합을 제외하고 임의결합으로 결합될 수 있다.

본 명세서의 설명과 청구범위를 통해, 단어 “포함한다” 및 “구비한다”와 그의 변형인, 예를 들어, “포함하는” 및 “포함하고”는 “포함하나 한정되지 않는”을 뜻하고, 다른 콤포넌트, 정수 또는 단계들을 배제하는 것이 의도되지 않는다(그리고 의도하지 않는다).

본 명세서의 설명과 청구범위를 통해, 문맥상 달리 요구하지 않는다면 단수는 복수를 포함한다. 특히 부정관사가 사용된 곳은, 문맥상 달리 요구하지 않는다면, 명세서는 단순뿐만 아니라 복수를 고려하는 것으로 이해되어야 한다. 발명의 특정 양상, 실시예 또는 예와 결합되어 설명된 특징, 정수, 문자, 화합물은 양립할 수 없는 것이 아니라면 본 명세서에서 설명된 다른 양상, 실시예 또는 예에 적용될 수 있음이 이해되어야 한다.

(첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하여) 본 명세서에 개시된 각 특징은 달리 명확히 언급되어 있지 않으면, 동일, 동등 또는 유사한 목적의 대안적인 특징으로 대체될 수 있다. 따라서 달리 명확히 언급되어 있지 않으면, 개시된 각 특징은 동등하거나 유사한 포괄적인 특징의 일례일 뿐이다.

본 발명은 상술한 실시예의 세부사항들에 한정되지 않는다. 본 발명은 (첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 특징의 새로운 것, 새로운 결합, 또는 개시된 방법 또는 과정의 단계들의 새로운 것, 새로운 결합으로 확장된다.

Claims

목표 펄스 출력 전류를 장치와 접촉하는 근육에 전달하는 전기자극 장치로서,
a) 장치 바디;
b) 전기자극 전류 펄스를 근육에 전달하는 적어도 두 전극;
c) 적어도 하나의 전원, 및
d) 목표 출력 전류 달성에 필요한 출력 전압을 생성하는 수단, 전기자극 펄스의 초기 감쇠 기간부터 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단, 및 리턴 경로 전압의 측정을 기초로 하여 후속 전기자극에 대한 목표 출력 전류 달성에 필요한 출력 전압을 조절하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 제어부
를 포함하는,
전기자극 장치.
제1항에 있어서,
상기 전기자극 장치는 독립 장치인 것인, 전기자극 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단은 저항기를 포함하는, 전기자극 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원은 배터리인, 전기자극 장치.
제3항에 있어서,
리턴 경로 전압을 측정하기 위한 저항기는 10 내지 100 오옴의 저항을 갖는, 전기자극 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기자극 장치 내에 내부적으로 마이크로프로세서 제어부를 갖는 PCB를 더 포함하는, 전기자극 장치.
제1항에 있어서,
상기 전기자극 장치는, 상기 PCB로부터 상기 배터리 전원을 분리하는 분리 수단을 포함하고, 상기 분리 수단은 상기 전기자극 장치를 사용하기 전에 제거될 수 있는, 전기자극 장치.
제7항에 있어서,
상기 분리 수단은 상기 전기자극 장치의 외부에 노출되는 제거가능한 탭이고 내부 배터리와 내부 PCB 사이에 내부적으로 위치하는, 전기자극 장치.
제1항에 있어서,
전압 제한기를 더 포함하는, 전기자극 장치.
제9항에 있어서,
상기 전압 제한기는 제너 다이오드를 포함하는, 전기자극 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기자극 장치의 출력 전압 및/또는 상기 배터리 전력레벨에 관련된 다른 전압 독출을 조정하는 수단을 더 포함하는, 전기자극 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
배터리 전력레벨 결정을 위한 기준 전압을 더 포함하는, 전기자극 장치.
제12항에 있어서,
상기 기준 전압은 상기 제어부 회로 내 고정된 전압 기준점을 거쳐 제공되는, 전기자극 장치.
제13항에 있어서,
상기 고정된 전압 기준점은 고정된 전압의 다이오드인, 전기자극 장치.
제1항에 있어서,
상기 전기자극 장치는 골반저의 치료 또는 운동을 위해 상기 골반저의 근육에 목표 출력 전류를 전달하는, 전기자극 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
동작 조건, 측정된 값 및 상기 전기자극 장치가 동작하는 동안 사용되거나 결정된 값을 저장하는 저장 수단을 더 포함하는, 전기자극 장치.
제16항에 있어서,
상기 전기자극 장치가 동작하는 동안 저장된 데이터를 독출하기 위해 상기 저장 수단에 접근하도록 조정되는, 전기자극 장치.
제16항에 있어서,
상기 전기자극 장치의 동작이 종료 또는 완료된 후 저장된 데이터를 독출하기 위해 상기 저장 수단에 접근하도록 조정되는, 전기자극 장치.
제18항에 있어서,
상기 조정은 컴퓨터에서의 처리 및/또는 저장을 위해 상기 전기자극 장치에 저장된 데이터를 독출 및/또는 상기 컴퓨터로 복사하도록 전기 전도성 구성요소를 거쳐 상기 전기자극 장치를 상기 컴퓨터로 연결을 가능하게 하는, 전기자극 장치.
제1항에 있어서,
전기자극하는 동안 초기의 일정한 전압 단계를 생성하는 수단을 더 포함하는, 전기자극 장치.
제1항에 있어서,
전기자극하는 동안 현재의 램프 모드를 생성하는 수단을 더 포함하는, 전기자극 장치.
제1항에 있어서, 상기 전기자극 장치의 골반저 근육과의 접촉을 검출하는 수단을 더 포함하는, 전기자극 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 수단은 프로그램되고 전기자극 치료 사이클이 완료되거나 방해되는 경우에 임의의 잔여 내부 배터리 전력을 방전하는 수단을 포함하는, 전기자극 장치.
목표 펄스 출력 전류를 전기자극 장치와 접촉하는 근육에 전달하는 전기자극 장치로서,
a) 장치 바디;
b) 전기자극 전류 펄스를 근육에 전달하는 적어도 두 전극;
c) 적어도 하나의 전원; 및
d) 상기 전기자극 장치와 상기 골반저 근육의 접촉을 검출하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 제어부
를 포함하는,
전기자극 장치.
제24항에 있어서,
상기 접촉을 검출하는 수단은 상기 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단을 포함하는, 전기자극 장치.
근육의 전기자극에 대한 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법으로서,
전기자극을 위한 목표 출력 전류를 전달하는 초기 출력 전압을 제공하는 단계;
전기자극된 근육으로부터 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및
초기 출력 전압이 목표 출력 전류 펄스의 전달에 필요한 전압과 다르다는 것을 리턴 경로 전압 레벨이 나타낼 때, 그 출력 전압을 조정하는 단계
를 포함하고,
상기 리턴 경로 전압을 측정하는 단계는 리턴된 전기자극 펄스의 초기 감쇠 기간으로부터 전압 레벨을 측정하는 단계를 포함하는,
목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제26항에 있어서,
상기 리턴 경로 전압을 상기 목표 출력 전류의 전달에 필요한 출력 전압과 관련된 목표 리턴 경로 전압과 비교하는 단계를 포함하는, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 목표 리턴 경로 전압에 대한 목표값은 실효(root mean square) 전압인, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 목표 출력 전류는 실효 전류인, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제26항에 있어서,
상기 리턴된 전기자극 펄스의 초기 감쇠 기간부터 리턴 전압 레벨을 측정하는 단계는 상기 리턴된 전기자극 펄스의 시작에 이은 특정 기간에 상기 전압을 측정하는 단계를 포함하는, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제30항에 있어서,
상기 특정 기간은 상기 리턴된 전기자극 펄스의 시작 후 20 내지 40μs 사이인, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제30항에 있어서,
상기 특정 기간은 상기 리턴된 전기자극 펄스의 시작 후 25 내지 35μs 사이인, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제30항에 있어서,
상기 특정 기간은 상기 리턴된 전기자극 펄스의 시작 후 27.5 내지 32.5μs 사이인, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제30항에 있어서,
상기 특정 기간은 상기 리턴된 전기자극 펄스의 시작 후 30 μs 인, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리턴 경로 전압은 상기 펄스의 실효 전압으로 결정되는, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제26항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출력 전압을 조정하는 단계는 리턴 경로 전압의 연속 측정을 위해 전압을 순차적으로 조정하는 단계를 포함하고, 조정의 순서는 주어진 전압 범위 이내에 속하는 것을 특징으로 하는, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
제26항 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 출력 전압을 조정하는 단계는 펄스 폭 변조를 사용하여 출력 전압을 변경하는 단계를 포함하는, 목표 펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
출력값이 변하는 전원을 사용하여 근육의 전기자극을 위한 펄스 출력 전류를 전달하는 방법으로서,
전기자극을 위한 출력 전류의 전달을 위해 초기 출력 전압을 제공하는 단계;
전기자극된 근육으로부터 리턴 경로 전압을 측정하는 단계; 및
전기자극을 위한 출력 전류의 전달을 위해 추가 출력 전압을 공급하는 단계
를 포함하고,
상기 추가 출력 전압을 공급하는 단계는 전원 출력값과 기준 전압의 비교에 따라 출력 전압을 변경하는 단계를 포함하는,
펄스 출력 전류를 전달하는 방법.
전기자극 하에서 근육의 상대적인 임피던스를 측정하는 장치로서,
a) 근육에 전기자극 전류를 전달하는 적어도 2개의 전기 전도성 구성요소,
b) 적어도 하나의 전원,
c) 전기자극 전류를 생성하여 근육에 전달하는 회로 수단, 전극을 거쳐 상기 근육에 인가될 출력 전압을 생성하는 수단, 상기 전기자극된 근육을 통해 리턴 경로 전압을 측정하는 수단, 및 상기 인가된 출력 전압을 상기 리턴 경로 전압과 비교하여 상기 근육의 상대적인 임피던스를 결정하는 처리 수단을 포함하는 적어도 하나의 제어부
를 포함하는,
측정 장치.
컴퓨터 또는 프로세서에서 로드되거나 실행될 때, 상기 컴퓨터 또는 프로세서가 제26항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 저장하는,
매체 장치.
일회용 독립 근육 전기자극 장치로서,
장치 바디, 전기자극 전류 펄스를 근육에 전달하는 적어도 2개의 전극,
적어도 하나의 내부 배터리 전원, 및
상기 전극을 거쳐 상기 근육에 전기자극 치료 사이클의 전달을 생성 및 제어하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 내부 제어부
를 포함하고,
상기 제어하는 수단은 전기자극 치료 사이클이 완료되거나 방해되는 경우에 임의의 잔여 내부 배터리 전력을 방전하도록 프로그램되는,
전기자극 장치.