KR20190101633A - 펄스 자기장을 이용한 미주신경 자극 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미주신경 자극 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 미주신경 자극 장치에 있어서, 코일에 인가되는 전류에 의해 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역을 자극하는 펄스 형태의 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 상기 코일에 전류를 인가하는 전원 공급부, 상기 코일에 인가되는 전류의 세기, 상기 자기장의 펄스 폭 및 피크 간격을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 자기장은 상기 사용자의 생체자기신호를 이용하여 설정된 피크 강도를 갖는 것을 일 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 생체 자기 신호에 근사한 강도를 갖는 펄스 자기장을 이용하여 신체 기능을 개선할 수 있다.

Description

펄스 자기장을 이용한 미주신경 자극 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR STIMULATING VAGUS NERVE USING PULSED ELECTROMAGNETIC FIELD}
본 발명은 미주신경 자극 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 펄스 자기장을 이용하여 미주신경을 자극하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자기장은 표피부터 심부조직(혈관, 골관절 등)까지 매질의 특성에 관계없이 자속이 투과하여 혈류에 활기를 상승시켜 줄 뿐 아니라 혈액 속에 산소와 영양분을 결합시켜 각 세포조직과 기관에 운반시키며 신진대사 작용을 담당하고, 혈액순환을 촉진시켜 체내의 노폐물을 신속히 제거하여 질병을 예방하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
이러한 이유로 자기장을 이용하여 인체 조직을 자극하여 통증이나 질병 등을 치료하는 다양한 치료 장치가 개발되었으며, 미국등록특허 제7175587호(발명의 명칭:　펄스 전자기 치료를 위한 방법 및 장치, 공개일: 2007년 2월 13일)에 개시된 바와 같이 연조직 외상을 치료하는 방법이나 미국공개특허 제2013/0261374호(발명의 명칭:자기장을 발생시키는 장치 및 방법, 공개일: 2012년 6월 7일)에 개시된 바와 같이 골다공증 치료나 관절염, 류마티스, 혈관 확장 등에 유용성을 갖는 장치들이 개발된 바 있다.
그러나 이러한 종래의 전자기 치료 장치들은 가우스(Gauss) 단위의 강도를 갖는 자기장을 이용하고 있어 펄스의 진폭이나 동작 시간에 오류가 생기는 경우 인체에 유해한 영향을 미칠 수도 있으며, 따라서 지속 시간을 정밀하게 제어해야 할 필요가 있다. 뿐만 아니라 대부분의 전자기 치료 장치는 뼈 또는 연조직의 치료에 국한되는 경향이 있어, 그 활용이 제한적인 측면이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 생체 자기 신호에 근사한 강도를 갖는 펄스 자기장을 이용하여 신체 기능을 개선할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 펄스 자기장을 이용하여 수면의 질을 개선하고 스트레스를 완화시키며, 심장박동수 및 호흡을 안정화시키는 등 미주신경과 관련된 질병을 예방하고 치료하는 것을 다른 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미주신경 자극 장치에 있어서, 코일에 인가되는 전류에 의해 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역을 자극하는 펄스 형태의 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 상기 코일에 전류를 인가하는 전원 공급부, 상기 코일에 인가되는 전류의 세기, 상기 자기장의 펄스 폭 및 피크 간격을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 자기장은 상기 사용자의 생체자기신호를 이용하여 설정된 피크 강도를 갖는 것을 일 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미주신경 자극 방법에 있어서, 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역 내에 코일을 위치시키는 단계, 코일에 전류를 인가하여, 영역을 자극하는 펄스 형태의 자기장을 발생시키는 단계를 포함하며 자기장은 사용자의 생체자기신호를 이용하여 설정된 피크 강도를 갖는 것을 일 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 생체 자기 신호에 근사한 강도를 갖는 펄스 자기장을 이용하여 신체 기능을 개선할 수 있다.
본 발명에 의하면 펄스 자기장을 이용하여 수면의 질을 개선하고 스트레스를 완화시키며, 심장박동수 및 호흡을 안정화시키는 등 미주신경과 관련된 질병을 예방하고 치료할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치에서 발생하는 자기장의 특성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치의 활용 예를 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용되며, 명세서 및 특허청구의 범위에 기재된 모든 조합은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 그리고 다른 식으로 규정하지 않는 한, 단수에 대한 언급은 하나 이상을 포함할 수 있고, 단수 표현에 대한 언급은 또한 복수 표현을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치는 자기장 발생부(110), 제어부(120), 전원 공급부(130)를 포함하며, 통신부(140), 표시부(150), 음향출력부(160), 조작부(170), 센서부(180)를 더 포함할 수 있다.
자기장 발생부(110)는 코일에 인가되는 전류에 의해 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역을 자극하는 펄스 자기장을 발생시키는 것으로, 인덕터일 수 있다. 보다 구체적으로, 자기장 발생부(110)는 도 2에 개시된 바와 같이 코일(115)과 코일이 권선되는 규소강판(113)을 포함할 수 있다. 규소강판은 비전도성 또는 전도성 재료로 대체 가능하며, 본 발명의 일 실시 예에서 길이는 10~60mm, 폭은 10~60mm, 두께는 0.1~5mm일 수 있다. 규소강판(113)에 권선되는 코일(115)로 사용되는 와이어는 0.1~0.8mm의 직경을 가질 수 있으며, 바람직하게는 0.2~0.4mm의 직경을 가질 수 있다. 코일은 규소강판(113)에 100번 내지 600번 권선되어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전계 강도(100 마이크로테슬라 이하의 피크 강도)를 갖는 자기장을 발생시킬 수 있다.
자기장 발생부(110)는 자기장 발생부(110)에서 발생되는 자기장이 사용자의 미주신경까지 도달해야 하므로 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역 내에 위치하여야 한다. 즉, 자기장 발생부(110)에서 발생되는 자기장의 유효 반경 내에 사용자의 미주신경이 포함되도록 위치하는 것이 바람직하며, 상기 유효 반경은 30cm 내외일 수 있다.
나아가 자기장 발생부(110)에서 발생되는 자기장의 강도와 미주신경까지의 거리를 이용하여 특정 강도의 자기장이 미주신경을 자극할 수 있도록, 자기장 발생부(110)의 위치에 따라 자기장 강도가 설정될 수 있다. 자기장 강도는 자극하고자 하는 대상과의 거리의 제곱에 반비례하여 강도가 감소하기 때문이다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치에서 발생되는 자기장의 피크 강도는 자기장 발생부와 사용자의 미주신경 간 거리, 미주신경의 자기신호에 대응되는 강도를 이용하여 설정되며, 미주신경에 도달하는 자기장 강도가 미주신경에서 발생되는 자기장 강도에 상응하도록 설정될 수 있다.
또 다른 실시 예로, 피크 강도는 자기장 발생부와 사용자의 심장 간 거리, 심장의 자기신호에 대응되는 강도를 이용하여 설정되며, 심장에 도달하는 자기장 강도가 심장에서 발생되는 자기장 강도에 상응하도록 설정될 수 있다. 심장과 미주신경은 연결되어 있으므로, 본 발명의 미주신경 자극 장치는 심장에 연결된 미주신경 분지에 펄스 자기장이 도달하도록 할 수 있다.
예를 들어, 스퀴드(초전도 양자 간섭 장치)에 의해 측정된 심장 및/또는 심장과 연결된 미주신경의 자기신호는 10pT~0.01μT의 강도를 갖는 것으로 알려져 있는데, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치는 자기장 발생부(110)에서 발생된 자기장이 심장 또는 심장과 연결된 미주신경에 도달하였을 때, 신체자기신호에 상응하는 강도가 심장 및/또는 미주신경을 자극할 수 있도록 자기장 발생부(110)에서 발생되는 자기장의 피크 강도를 설정할 수 있다. 자기장 발생부(110)는 목걸이 또는 클립의 형태로 사용자의 흉부 인근에 위치할 수 있으므로, 이러한 예시에서 자기장 발생부(110)에서 발생되는 자기장의 피크 강도는 0.01μT~100μT의 범위를 가질 수 있다. 이 때 자기장의 피크 강도는 코일 단부에서 측정되는 강도를 기준으로 설정될 수 있다.
이는 심장 또는 미주신경에 도달하는 자기장이 심장에서 발생되는 생체자기신호(자기장) 내지는 미주신경에서 발생되는 생체자기신호(자기장)과 유사 또는 동일한 자계강도 및/또는 주파수를 갖도록 함으로써, 자기장 동조화(syncronization)를 유도하기 위함이다. 자기장 동조화가 일어나면 수면의 질이 향상되고, 스트레스가 감소되며, 심박수 및 호흡이 안정화되는 등 자율신경계의 균형을 개선 및/또는 회복시키는 효과가 있다. 이러한 효과는 임상실험을 통해 입증된 바 있으며, 실험 결과는 후술하기로 한다.
제어부(120)는 코일(115)에 인가되는 전류의 세기, 자기장의 펄스 폭 및 피크 간격을 제어할 수 있다. 전류의 세기는 설정된 자기장의 전계 강도에 따라 결정되며, 자기장의 펄스 폭은 도 4에 도시된 바와 같이 10 ~ 200 μs의 범위 내에서 정해질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율신경계 안정화 효과를 도출하기 위하여, 제어부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 피크 간격이 20 ~ 400ms의 범위를 갖도록 펄스 자기장의 주기를 설정할 수 있다. 나아가, 상술한 바와 같이 제어부(120)는 펄스 자기장의 피크 강도를 0.01~100μT의 범위 내에서 설정할 수 있다. 또한 제어부(120)는 자기장이 1~8Hz의 주파수로 반복되도록 할 수 있는데, 특히 심장 및/또는 심장과 연결된 미주신경에 대응되는 주파수를 갖도록 설정할 수 있다.
본 발명의 미주신경 자극 장치(100)는 심장 및/또는 심장과 연결된 미주신경 분지를 자극시키는데, 상술한 바와 같이 사용자에서 발생되는 생체자기신호에 자극 장치(100)에서 발생되는 자기장이 동조화되도록 한다. 따라서 제어부(120)는 자기장 발생부(110)에서 발생하는 펄스 자기장이 사용자의 생체자기신호와 동조화되도록 주파수를 설정해야 할 것이다.
인간의 정상적인 심장 박동 주파수는 7~8Hz로 알려져 있는데, 인체 기능의 불균형이 발생하면 인체의 고유 주파수가 교란되어 7Hz 이하로 낮아질 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치(100)는 이와 같이 기능 불균형으로 인해 왜곡된 인체의 주파수와 동조화 현상을 일으켜 왜곡된 주파수가 본래의 고유 주파수로 회복될 수 있도록 한다. 따라서 제어부(120)는 왜곡된 주파수에 상응하는 주파수를 갖도록 펄스 자기장의 주파수를 설정할 수 있으며, 설정되는 주파수의 범위는 1 ~ 8Hz일 수 있다.
제어부(120)는 상기 강도, 펄스 폭 및 주파수를 갖는 펄스 자기장을 단일 또는 복합적으로 출력할 수 있으며, 2 이상의 복합 주파수를 순차적으로 출력할 수도 있다. 제어부(120)는 조작부(170) 또는 통신부(140)에서 설정 정보를 수신하여 수신된 설정 정보에 대응되는 자기장이 발생되도록 코일에 인가되는 전류의 세기 등을 제어할 수 있다.
전원 공급부(130)는 코일(115)에 전류를 인가한다. 전원 공급부(130)는 외부의 전원으로부터 전력을 공급받아 저장하였다가 미주신경 자극 장치(100)의 동작 시, 코일(115)에 전류를 공급하는 충전용 배터리일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치는 목걸이, 클립 또는 패치형으로 구현될 수 있는 바, 이 경우 전원 공급부(130)는 충전용 배터리의 형태로 장치(100) 내에 내장될 수 있다. 전원 공급부(130)는 미주신경 자극 장치(100)가 도 5에 도시된 바와 같이 베개 또는 요에 내장되는 경우 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 코일(115)에 전류를 인가하는 어댑터(adapter)의 형태로 구현될 수 있다.
통신부(140)는 단말(1000)로부터 자기장의 피크 강도, 펄스 폭 및 주파수, 장치의 작동 시간을 포함하는 설정 정보를 수신하여 제어부(120)로 전달할 수 있다. 통신부(140)는 미주신경 자극 장치(100)의 사용 시간, 사용 패턴, 발생된 자기장의 강도, 펄스 폭, 주파수, 배터리 잔량, 펄스 시퀀스의 종류(단일/복합), 오류 발생 여부 등을 포함하는 장치 정보를 단말(1000)로 전송할 수 있다.
통신부(140)는 이동통신을 위한 기술 표준 또는 통신 방식(예를 들어, GSM, CDMA, WCDMA, LTE 등)에 따른 데이터 송수신을 지원하는 이동통신 모듈, WLAN, WiFi, DLNA, Wimax, HSDPA 등의 통신 방식을 지원하는 무선 인터넷 모듈, 블루투스, RFID, IrDA, ZigBee, NFC, Wi-Fi Direct 등의 근거리 통신을 지원하는 근거리 통신 모듈 및/또는 GPS와 같은 위치정보 모듈을 포함할 수 있다.
표시부(150)는 설정되는 정보를 표시하는 LED 또는 디스플레이 모듈일 수 있다. 일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치(100)의 잔여 동작 시간을 LED 램프(153)의 개수로 표시할 수 있으며, 작동 여부를 LED 램프(155)의 색상으로 표시할 수도 있다. 다른 실시 예로, 도면에 도시되지는 않았으나, 디스플레이 모듈이 사용되는 경우, 자기장의 강도, 펄스 폭, 주파수, 작동 시간, 배터리 잔량 등의 정보를 텍스트 또는 이미지로 디스플레이 모듈에 표시할 수도 있다.
음향 출력부(160)는 통신부(140)에서 수신되거나 저장부(미도시)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(160)는 장치(100)의 동작, 배터리의 잔량 부족, 오동작과 같은 장치(100)의 상태를 알리기 위한 음향을 출력할 수 있다.
조작부(170)는 제어부(120)의 설정, 미주신경 자극 장치의 on/off 등을 조작하기 위한 사용자 인터페이스로, 하우징(200)에 형성된 조작 버튼 또는 터치스크린의 형태로 구현될 수 있다.
센서부(180)는 미주신경 자극 장치를 사용하는 사용자의 이동거리, 걸음수, 체온, 혈당, 심박수, 소비 칼로리, 수면, 스트레스, 골격근량, 피부온도, 혈류, 맥박 등 신체 기능 상태를 포함하는 모든 생체 신호를 센싱하는 하나 이상의 센서를 포함하며, 센서에서 수집된 센싱 정보는 통신부(140)를 통해 단말로 전송될 수 있다.
또 다른 실시 예로, 센서부(180)에서 수집된 센싱 정보는 제어부(120)로 전송되어 제어부(120)의 장치 제어에 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 활동으로 인해 체온이나 혈당이 높아지는 등 교감신경이 활성화되었음을 나타내는 센싱 정보가 수집되면, 이를 수신한 제어부(120)는 정지 상태인 자기장 발생부(110)를 자동으로 동작시킴으로써 미주신경을 자극할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치(100)는 생체자기신호와 유사한 강도를 갖는 자기장을 이용하여 인체를 자극하기 때문에 사용 시간에 제약이 없으며, 사용자가 원하는 때에 언제든지 동작시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 미주신경 자극 장치의 일 예를 도시한 것으로, 그 구성 및 배치는 얼마든지 변경될 수 있다. 도 2의 <a>는 미주신경 자극 장치의 내부를 도시한 도면이며, <b>는 외부를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 자기장 발생부(110), 전원공급부(130) 및 제어부(120)이 하우징(200) 내에 구비된 형태로 구현될 수 있다. 나아가, 하우징(200)을 사용자의 목에 걸 수 있도록 하우징(200)에 연결되고, 자기장 발생부가 사용자의 미주신경으로부터 기 설정된 거리 내에 위치하도록 길이를 조절하기 위한 스트링부재(300)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 장치를 사용자가 착용한 경우의 일 예이다. 사용자는 스트링부재(300)를 이용하여 하우징(200) 즉, 자기장 발생부(110)가 심장 주변에 위치하도록 미주신경 자극 장치(100)를 목에 걸 수 있으며, 자기장 발생부(110)의 자기장 유효 반경은 약 30cm 이므로, 미주신경(10)과 심장(20)은 자기장 발생부(110)에서 발생되는 자기장의 영향을 받을 수 있다.
다른 실시 예로 미주신경 자극 장치(100)는 패치 형태로 흉부에 부착될 수 있으며, 클립 형태로 의류 등에 부착되어 흉부 근처에 위치할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미주신경 자극 방법에 의하면 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역 내에 코일을 위치시키고, 코일에 전류를 인가하여, 영역을 자극하는 펄스 형태의 자기장을 발생시키는 방법으로 이루어질 수 있으며, 이 때 발생되는 펄스 자기장은 사용자의 생체자기신호를 이용하여 설정된 피크 강도를 가질 수 있다.
미주신경 자극 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 자기장 발생부(110)가 요 또는 베게에 기 설정된 간격으로 배치되는 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우, 제어부(120) 및 전원 공급부(130)는 별도의 하우징 내에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 미주신경 자극 장치(100)는 20대에서 60대까지 48명의 피실험자를 대상으로 한 임상 연구에서 장치(100)의 착용 전과 착용 30분 후의 심박변이도(HRV) 측정을 통해 즉각적인 효과가 입증된 바 있다. 이하에서는 표 1 내지 표 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 의한 미주신경 자극 장치(100)의 효과에 대해 살펴보기로 한다.
표 1은 미주신경 자극 장치(100)를 사용하기 전과 사용한 후의 RMSSD의 변화를 나타낸 표이다. RMSSD(Root Mean Square of the Successive Differences)는 심박수에 대한 단기 변이를 반영하는 수치로, 심박변이도에서 고주파수 대역의 박동 간 변이도(variation)을 예측하는 데 사용되는 주된 시계열 측정치이다. RMSSD는 심장에 대한 부교감신경계의 조절이 잘 이루어지는 지를 나타내며, 값이 클수록 건강한 상태로 해석될 수 있다. 하기 표 1을 참조하면, 본 발명의 미주신경 자극 장치(100)를 사용한 경우 전 연령대에서 RMSSD가 평균 74%를 상회하는 변화율로 증가한 것을 확인할 수 있으며, 변화 정도는 높은 연령대에서 더 큰 것으로 나타났다.
연령 성별 평균 RMSSD (ms)
사용 전 사용 후 변화율 (%)
20대 남성 (n=5) 40.3 58.2 44.42%
여성 (n=5) 42.8 61.1 42.76%
30대 남성 (n=7) 31.6 53.0 67.72%
여성 (n=3) 34.3 59.5 73.47%
40대 남성 (n=4) 26.7 47.9 79.40%
여성 (n=3) 29.4 54.4 85.03%
50대 남성 (n=8) 19.8 35.4 78.79%
여성 (n=5) 22.0 42.1 91.36%
60대 남성 (n=4) 17.7 32.8 85.31%
여성 (n=4) 18.1 35.5 96.13%
표 2는 고주파대(High Frequency Band, HF)를 나타낸 것이다. 고주파대는 0.15-0.4 Hz 사이의 주파수 영역으로 호흡 주기와 연관된 심박변이와 연관되어 있으며, 이 주파수 대역은 부교감신경 또는 미주신경의 활성을 보여준다.
표 2를 참조하면, HF 역시 전 연령대에서 평균적으로 40% 이상 높아지는 것으로 나타났으며, 높은 연령대에서 상대적으로 높은 변화 수준을 갖는 것으로 나타났다. 즉, 본 발명의 미주신경 자극 장치(100)에 의하면 부교감신경이 활성화되는 것으로 이해될 수 있다.
연령 성별 평균 HF (ms^2)
사용 전 사용 전 (Ln) 사용 후 사용 후 (Ln) 변화율 (%)
20대 남성 (n=5) 141 4.95 415 6.03 21.81%
여성 (n=5) 177 5.18 491 6.20 19.71%
30대 남성 (n=7) 93 4.53 344 5.84 28.86%
여성 (n=3) 120 4.79 381 5.94 24.13%
40대 남성 (n=4) 42 3.74 212 5.36 43.31%
여성 (n=3) 58 4.06 297 5.69 40.22%
50대 남성 (n=8) 29 3.37 178 5.18 53.89%
여성 (n=5) 33 3.50 225 5.42 54.90%
60대 남성 (n=4) 23 3.14 170 5.14 63.80%
여성 (n=4) 29 3.37 206 5.33 58.22%
표 3은 본 발명의 미주신경 자극 장치(100) 사용 전후의 LF/HF Ratio를 나타낸 표이다. LF/HF Ratio는 저주파수 대역과 고주파수 대역 파워의 비이며, 값이 낮을수록 부교감신경이 활성화되었거나 교감신경의 활성이 억제되었다는 것을 의미한다. LF/HF Ratio는 교감신경계와 부교감신경계 사이의 전반적 균형을 정량화 하는 지표이다.
표 3을 참조하면, 본 발명의 미주신경 자극 장치(100)를 사용한 경우, 평균적으로 LF/HF Ratio 값이 -36% 낮아지는 것으로 나타냈다. 즉, 부교감신경이 상대적으로 더 활성화되었음을 나타내며, 부교감신경이 활성화되면 심박출량과 말초혈관 저항이 감소되어 혈압이 감소되는 바, 스트레스 완화 및 수면의 질 개선에 도움이 된다.
연령 성별 평균 LF/HF Ratio (%)
사용 전 사용 전 (Ln) 사용 후 사용 후 (Ln) 변화율 (%)
20대 남성 (n=5) 2.81 1.03 1.75 0.56 -45.84%
여성 (n=5) 1.67 0.51 1.32 0.28 -45.86%
30대 남성 (n=7) 3.88 1.36 2.27 0.82 -39.54%
여성 (n=3) 2.26 0.82 1.71 0.54 -34.20%
40대 남성 (n=4) 4.20 1.44 2.56 0.94 -34.50%
여성 (n=3) 2.41 0.88 1.88 0.63 -28.23%
50대 남성 (n=8) 4.47 1.50 2.73 1.00 -32.93%
여성 (n=5) 2.76 1.02 1.97 0.68 -33.21%
60대 남성 (n=4) 4.81 1.57 2.76 1.02 -35.36%
여성 (n=4) 3.01 1.10 2.14 0.76 -30.96%
표 5는 본 발명의 미주신경 자극 장치(100) 사용 전후의 평균 심장 박동수(Mean Heart Rate (beats/min))을 나타낸 표다. 평균 심박수가 낮아지는 것은 부교감신경계가 활성화되었음을 의미하며, 실험 결과 전 연령대에서 유의미한 수준의 변화가 이루어진 것으로 나타났다.
연령 성별 평균 HR (beats/min)
사용 전 사용 후 (20분) 변화율 (%)
20대 남성 (n=5) 71.33 66.16 -7.25%
여성 (n=5) 73.17 67.30 -8.02%
30대 남성 (n=7) 72.76 67.08 -7.81%
여성 (n=3) 75.21 68.85 -8.46%
40대 남성 (n=4) 73.11 67.22 -8.06%
여성 (n=3) 74.94 68.26 -8.91%
50대 남성 (n=8) 72.55 67.24 -7.32%
여성 (n=5) 74.81 68.05 -9.04%
60대 남성 (n=4) 70.34 63.81 -9.28%
여성 (n=4) 73.25 65.70 -10.31%
한편, 표 6은 본 발명의 미주신경 자극 장치(100) 사용 전후의 심장박동 간의 시간 값의 평균치(Mean RR(ms))를 나타낸 것이다. 심전도의 파형인 QRS파는 심실의 탈분극, 즉 심실의 수축을 나타내며, R-R간격의 변화는 교감과 부교감신경계의 활성 양상을 파악하는 데에 사용된다. 건강한 사람일수록 RR 간격의 값이 증가하는데 이는 심박수가 감소함을 뜻하며, 동시에 부교감신경계가 활성화되었음을 의미한다.
연령 성별 평균 RR (ms)
사용 전 사용 후 (20분) 변화율 (%)
20대 남성 (n=5) 731 787 7.66%
여성 (n=5) 704 770 9.38%
30대 남성 (n=7) 720 781 8.47%
여성 (n=3) 689 764 10.89%
40대 남성 (n=4) 717 791 10.32%
여성 (n=3) 677 759 12.11%
50대 남성 (n=8) 701 783 11.70%
여성 (n=5) 663 736 11.01%
60대 남성 (n=4) 704 780 10.80%
여성 (n=4) 670 748 11.64%
즉, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 종래의 자기장 치료 장치의 비침습적 방식에서 더욱 진보된 비접촉식 형태로 인체 내 신경 조직을 자극할 수 있으며, 특정 부위(심장 및/또는 미주신경)에 도달하는 자기장의 크기가 생체자기신호에 동조화될 수 있는 크기의 미세 자기장을 이용하여 대상체를 자극함으로써 인체에 무해하게 부교감신경을 활성화시키는 효과를 갖는다. 이는 종래의 자기장 치료 장치가 강한 자극을 통해 질병을 치료하는 것과는 전혀 상이한 방법으로, 자기장으로 인해 발생될 수 있는 각종 부작용의 발생 가능성을 제거하는 효과가 있다. 특히, 장치(100)를 목에 거는 단순한 행위만으로 미주신경을 자극함으로써 단시간 내에 부교감신경을 활성화할 수 있다는 점에서 높은 효용성과 사용성을 제공한다.
본 명세서에서 생략된 일부 실시 예는 그 실시 주체가 동일한 경우 동일하게 적용 가능하다. 또한, 전술한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 미주신경 자극 장치
200: 하우징
300: 스트랩 부재

Claims (9)

  1. 코일에 인가되는 전류에 의해 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역을 자극하는 펄스 형태의 자기장을 발생시키는 자기장 발생부;
    상기 코일에 전류를 인가하는 전원 공급부;
    상기 코일에 인가되는 전류의 세기, 상기 자기장의 펄스 폭 및 피크 간격을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 자기장은 상기 사용자의 생체자기신호를 이용하여 설정된 피크 강도를 갖는 미주신경 자극 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피크 강도는 상기 자기장 발생부와 상기 사용자의 미주신경 간 거리, 상기 미주신경의 자기신호에 대응되는 강도를 이용하여 설정되며, 상기 미주신경에 도달하는 자기장 강도가 상기 미주신경에서 발생되는 자기장 강도에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 미주신경 자극 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피크 강도는 상기 자기장 발생부와 상기 사용자의 심장 간 거리, 상기 심장의 자기신호에 대응되는 강도를 이용하여 설정되며, 상기 심장에 도달하는 자기장 강도가 상기 심장에서 발생되는 자기장 강도에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 미주신경 자극 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 발생부, 상기 전원 공급부 및 상기 제어부를 포함하는 하우징;
    상기 하우징을 상기 사용자의 목에 걸 수 있도록 상기 하우징에 연결되고, 상기 자기장 발생부가 상기 사용자의 미주신경으로부터 기 설정된 거리 내에 위치하도록 길이를 조절하기 위한 스트링부재를 더 포함하는 미주신경 자극 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    자기장은 1 ~ 8 헤르츠의 주파수로 반복되는 것을 특징으로 하는 미주신경 자극 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    피크 강도는 0.01 ~ 100 마이크로테슬라인 것을 특징으로 하는 미주신경 자극 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    피크 간격은 20 ~ 400 밀리초인 것을 특징으로 하는 미주신경 자극 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    펄스 폭은 10 ~ 200 마이크로초인 것을 특징으로 하는 미주신경 자극 장치.
  9. 사용자의 미주신경을 포함하는 기 설정된 영역 내에 코일을 위치시키는 단계;
    코일에 전류를 인가하여, 영역을 자극하는 펄스 형태의 자기장을 발생시키는 단계를 포함하고,
    상기 자기장은 상기 사용자의 생체자기신호를 이용하여 설정된 피크 강도를 갖는 미주신경 자극 방법.
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