KR20200124730A - 중추신경 자기 자극 장치 및 이를 구비한 건강관리 또는 의료 기기 - Google Patents

중추신경 자기 자극 장치 및 이를 구비한 건강관리 또는 의료 기기 Download PDF

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Abstract

전원, 제어 회로 및 코일 부재를 포함하고, 상기 제어 회로는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하며, 상기 전원은 상기 제어 회로에 전력을 공급하고, 상기 제어 회로는 상응한 시변 자기장이 발생되도록, 시변 전류를 상기 코일 부재에 출력하는 중추신경 자기 자극 장치로서, 상기 시변 자기장의 작용 영역은 인체 머리 크기와 매칭되고, 상기 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 적절한 듀티비로 리듬적 버스트 텐덤을 구성하거나 비트음 방식으로 엔벨로프 출력 리듬적 특성을 형성하는 중추신경 자기 자극 장치 및 이를 구비한 건강관리 또는 의료 기기를 개시한다. 상기 중추신경 자기 자극 장치는 자기장 강도 분포가 거의 균일하여 심부뇌에 도달할 수 있는 저강도 고주파 반송파의 리듬적 버스트 자기 자극을 대뇌에 인가할 수 있으므로 뇌기능을 개선하고 뇌질환을 치료하기 위한 건강관리 또는 의료 기기의 제조에 사용된다.

Description

중추신경 자기 자극 장치 및 이를 구비한 건강관리 또는 의료 기기
본원 발명은 2018년 03월 26일 중국 특허국에 제출한 출원번호가 201810253246.8이고, 발명의 명칭이 "중추신경 자기 자극 장치"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 그 전체 내용은 참조로서 본원 발명에 원용된다.
본 발명은 중추신경계의 치료 기기 기술 분야에 관한 것으로, 특히 중추신경 자기 자극 장치에 관한 것이고, 또한 본 발명은 상기 중추신경 자기 자극 장치를 구비한 건강관리 또는 의료 기기에 관한 것이다.
중추신경계 질환 또는 정신 질환은 만성 뇌질환의 큰 범주로서, 현재 약물 및 심리 치료 이외에도 물리적 요인 치료 방면은 주로 전기 자극 또는 자기 자극에 의해 구현된다.
여기서, 자기 자극 기술의 주요 발전 분야는 TMS(경두개 자기 자극) 또는 rTMS(반복적 경두개 자기 자극)인 바, 전기 자극에 의한 통증, 경련, 기억 감퇴 등 부작용에 비해, 자기 자극은 무통, 비외상성, 비접촉 특성 및 임상치료에서 치료 효과가 끊임없이 발견되어 적용 분야가 확대되고 있다.
자속밀도(magnetic flux density)는 거리의 지수에 따라 양자화 레벨로 감쇠되므로, 기존의 기기는 대뇌 깊은 곳을 효과적으로 자극하기 매우 어렵거나, 대뇌 표층에 초강력 자극을 주어 깊은 곳으로 하여금 효과적인 자극을 받게 하므로 양호한 생물학적 효과를 달성할 수 없다. 이 밖에, 고강도 자기장은 포커(focusing) 및 안전 문제를 고려해야 하므로 가정용으로는 적합하지 않으며, 위치 결정(positioning) 없이 뇌 전체에 사용되는 경우에는 간질을 유발할 위험도 존재한다.
따라서, 보다 나은 생물학적 효과를 달성하며 보다 안전하고 편리하게 사용하도록 기존의 중추신경 자기 자극 장치를 어떻게 개선할 지는 당업자가 현재 해결해야 할 기술적 과제이다.
본 발명의 목적은 자기장 강도 분포가 거의 균일하여 심부뇌에 도달할 수 있는 저강도 고주파 반송파의 리듬적 버스트 자기 자극을 대뇌에 인가하여 보다 나은 생물학적 효과를 달성하는 중추신경 자기 자극 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 중추신경 자기 자극 장치를 구비한 의료 기기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전원, 제어 회로 및 코일 부재를 포함하고, 상기 제어 회로는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하며, 상기 전원은 상기 제어 회로에 전력을 공급하고, 상기 제어 회로는 상응한 시변 자기장이 발생되도록, 시변 전류를 상기 코일 부재에 출력하는 중추신경 자기 자극 장치로서, 상기 시변 자기장의 작용 영역은 인체 머리 크기와 매칭되고, 상기 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 적절한 듀티비로 리듬적 버스트 텐덤을 구성하는 중추신경 자기 자극 장치를 제공한다.
본 발명은 전원, 제어 회로 및 코일 부재를 포함하고, 상기 제어 회로는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하며, 상기 전원은 상기 제어 회로에 전력을 공급하고, 상기 제어 회로는 상응한 시변 자기장이 발생되도록, 시변 전류를 상기 코일 부재에 출력하는 중추신경 자기 자극 장치로서, 상기 시변 자기장의 작용 영역은 인체 머리 크기와 매칭되고, 상기 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 비트음 방식으로 엔벨로프 출력 리듬적 특성을 형성하는 또 다른 중추신경 자기 자극 장치를 더 제공한다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 전류의 리듬적 출력은 적절한 간헐적 특성을 갖는다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일 부재는 다수의 코일을 포함하고, 상기 각 코일의 출력은 서로 독립적이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 각 코일은 동기화 방식으로 출력되거나, 상기 다수의 코일은 여러 조합으로 분할되고, 각 조합 내의 상기 각 코일은 동기화 또는 비트음 방식으로 출력된다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 다수의 코일이 여러 조합으로 분할된 상태에서, 상이한 조합 사이에는 동기화 방식으로 적절한 듀티비로 리듬적 특성이 출력되거나, 또는 상이한 조합 사이에는 비트음 방식으로 자기장이 중첩된 엔벨로프 출력 리듬적 특성이 형성된다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일 부재는 구체적으로 3개의 코일을 포함하고, 3개의 코일은 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 후두엽 위치에 대응되거나, 또는 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 두정엽 위치에 대응되거나, 또는 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 전두엽 위치에 대응된다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일 부재는 구체적으로 2개의 코일을 포함하고, 2개의 코일은 각각 대뇌 좌우 양측 위치 또는 후두엽 및 두정엽 위치에 대응된다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일 부재는 구체적으로 2개의 코일을 포함하고, 상기 2개의 코일은 머리 위에 평행되게 위치한다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일 부재는 2개의 코일 조합을 포함하고, 상기 각 코일 조합은 2개의 코일을 포함하며, 상기 2개의 코일은 각각 대뇌 좌우 양측 위치 또는 후두엽 및 두정엽 위치에 대응되거나, 또는 머리 위에 평행되게 위치하고;
상기 2개의 코일 조합은 부분적으로 중첩되거나 중첩되지 않으며, 상기 2개의 코일 조합 사이에는 동기화 또는 비트음 방식으로 출력된다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일의 직경은 인간의 뇌 외경보다 크며, 상기 2개의 코일의 간격은 상기 코일의 반경보다 크고 상기 코일 반경의 3배보다 작다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 전류의 파형은 사다리꼴 파, 사인파 또는 삼각형파이고, 상기 시변 자기장은 하나의 파형 또는 둘 이상의 파형의 조합이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 코일 부재에 의해 발생된 상기 시변 자기장의 파형에는 상승 에지 및/또는 하강 에지가 존재한다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 자기장의 파형에는 상승 에지 및 하강 에지가 존재하고, 상기 상승 에지 및 상기 하강 에지 사이에는 플랫폼 세그먼트가 구비된다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 플랫폼 세그먼트에 대응되는 시간 길이는 0에 가깝다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 리듬적 버스트 텐덤 리듬은 구체적으로 뇌파의 delta 리듬, 또는 theta 리듬, 또는 alpha 리듬, 또는 beta 리듬, 또는 gamma 리듬이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 전류의 주파수는 구체적으로 2000~20000Hz이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 전류의 주파수는 약 2500Hz이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 전류의 주파수는 약 20000Hz이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 전류의 파형은 단극성 또는 양극성이다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 전원은 상기 제어 회로에 전압이 60V 이하인 직류 전력을 제공한다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 전원은 상기 제어 회로에 전압이 12~24V인 직류 전력을 제공한다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 상기 시변 자기장의 피크 강도는 상기 작용 영역에서 0.5Gs보다 크고 100Gs보다 작으며, 시간 변화율 dB/dt은 상기 작용 영역에서 35T/s보다 작다.
상기와 같은 중추신경 자기 자극 장치에서, 대뇌와 매칭되는 상기 작용 영역에서 상기 시변 자기장의 피크 강도 최대값은 0.5Gs보다 크고 20Gs보다 작다.
본 발명은 중추신경 자기 자극 장치를 포함하는 건강관리 또는 의료 기기로서, 상기 중추신경 자기 자극 장치는 상기 내용중 어느 한 내용에 따른 중추신경 자기 자극 장치인 건강관리 또는 의료 기기를 더 제공한다.
본 발명은 중추신경 자기 자극 장치를 포함하는 건강관리 또는 의료 기기로서, 상기 중추신경 자기 자극 장치는 상기 내용중 어느 한 내용에 따른 중추신경 자기 자극 장치이며, 약물과 함께 사용되어 뇌기능을 개선하고 뇌질환을 예방 또는 치료하거나, 또는 약품의 효과를 향상시키거나 약품으로 인한 부작용을 감소시키는 건강관리 또는 의료 기기를 더 제공한다.
본 발명에 의해 제공되는 중추신경 자기 자극 장치는 코일 부재가 시변 자기장을 발생하도록 제어 회로를 통해 코일 부재에 시변 전류를 출력하되, 여기서, 시변 자기장이 위치하는 영역은 머리 크기에 적절히 매칭되어 머리 영역 전체에 자기장 강도가 균일한 자기장을 형성하고, 나아가 대뇌 전체에 우수한 자기 자극 효과를 발생할 수 있고, 아울러, 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 적절한 듀티비로 리듬적 텐덤을 구성하거나 비트음 방식으로 엔벨로프 출력 리듬적 특성을 형성하고; 이와 같이 설계한 후, 상대적으로 작은 피크 전류 및 약한 피크 자기장 강도를 적용하여 동일하거나 더 나은 생물학적 효과를 달성할 수 있으므로 뇌건강을 더욱 개선하거나 뇌질환을 치료하며 제품 작동시 잡음을 감소시켜 사용자가 바람직한 체험을 해볼 수 있도록 건강관리 또는 의료 기기를 제조한다.
적절한 파라미터를 갖는 자기 자극은 뇌기능을 개선시킬 수 있고, 기존의 대부분 자기 자극 장치는 자기장을 대뇌 특정 위치에 포커싱시키고 고강도 자기장으로 신경세포의 활동 전위 방출을 유발하는 방식으로 뇌질환의 진단 및 치료 목적을 달성한다. 그러나, 최신 과학 연구 결과를 종합적으로 분석하면 고주파 및 리듬적 버스트의 저강도 및 심부뇌에 도달할 수 있는 자기 자극이 신경 과학 난제를 보다 잘 해결할 것으로 예상된다. 예를 들어, 불면증 또는 알츠하이머병과 같은 수많은 중추신경계 기능 장애 또는 질환은 억제 신경 세포 또는 억제 신경 회로의 기능 저하와 관련될 수 있다. 따라서, 억제 신경계 기능의 선택적 향상은 뇌기능 개선에 도움될 수 있으며, 심부뇌에 도달할 수 있는 저강도 고주파 리듬적 버스트의 전자기 자극은 억제 신경 세포 또는 억제 신경 회로 기능의 선택적 향상을 구현할 것으로 예상되어 보다 효과적이고 부작용이 보다 적으며 산업적 구현이 더욱 용이하고 사용자 체험도를 향상시킨다.
본 발명에 의해 제공되는 건강관리 또는 의료 기기는 상기 중추신경 자기 자극 장치를 포함하고, 동일한 기술적 효과를 가지므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
도 1은 본 발명에 의해 제공되는 중추신경 자기 자극 장치의 구체적인 실시예의 구조 블록도이다.
도 2는 구체적인 실시예에서 코일 부재가 3 코일 구조인 경우 코일의 분포 개략도이다.
도 3은 구체적인 실시예에서 코일 부재가 2 코일 구조인 경우 코일의 분포 개략도이다 .
도 4는 구체적인 실시예에서 전류 또는 유도 자기장 및 이에 대응되는 유도 전기장의 파형 모식도이다.
도 5는 구체적인 실시예에서 gamma 리듬적 버스트의 자기 유도 전기장 파형 모식도이다.
본 발명의 핵심은 자기장 강도 분포가 거의 균일하여 심부뇌에 도달할 수 있는 저강도 고주파 리듬적 버스트의 자기 자극을 대뇌에 인가하여 보다 나은 생물학적 효과를 달성하고 사용자 체험도가 향상되도록 잡음을 감소시킬 수 있는 중추신경 자기 자극 장치를 제공하는 것이다.
적절한 파라미터를 갖는 자기 자극은 뇌기능을 개선시킬 수 있는 바, 이를 위하여, 본 발명은 보다 나은 생물학적 효과를 얻도록 중추신경 자기 자극 장치를 제공한다.
당업자가 본 발명의 해결수단을 보다 더 잘 이해하도록, 이하 도면 및 구체적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 더 자세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명에 의해 제공되는 중추신경 자기 자극 장치의 구체적인 실시예의 구조 블록도이다.
도시된 바와 같이, 상기 중추신경 자기 자극 장치는 전원(102), 제어 회로(101) 및 코일 부재(103)를 포함하고; 여기서, 제어 회로(101)는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하며, 전원(102)은 제어 회로(101)에 전력을 공급하고, 제어 회로(101)는 타겟 영역 내에서 상응한 사변 자기장이 발생되도록 시변 전류를 코일 부재(103)에 출력한다.
상기 실시예에서, 타겟 영역, 즉 코일 부재(103)에 의해 유도된 자기장 강도 분포가 거의 균일한 시변 자기장의 작용 영역은 인체 머리 크기와 매칭되고, 또한, 제어 회로(101)에 의해 코일 부재(103)로 출력된 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수이며, 설정된 듀티비로 리듬적 버스트 텐덤을 구성하거나, 또는 비트음 방식으로 엔벨로프 출력 리듬적 특성을 형성한다.
여기서, 리듬적 버스트는 전류파형이 일정 시간 동안 연속 출력되는 경우 및 일정 시간 동안 연속 출력되지 않는 경우가 서로 교대로 나타나 리듬을 형성하는 것을 가리키는 바, 여기서, 일정 시간 동안 연속 출력되는 경우는 점유로 정의되고 일정 시간 동안 연속 출력되지 않는 경우는 비어있음으로 정의된다.
구체적으로, 점유 및 비어있음의 구체적 수치 또는 듀티비의 구체적 수치는 기초 및 임상 연구 후에 결정될 수 있고, 제어 회로(101)의 메인 제어 칩 내에 미리 설정되거나 무선 통신 방식을 통한 할당(Assignment)은 실제 사용자가 사용수요에 따라 설계하거나 선택할 수도 있다.
구체적으로 설정시, 시변 전류의 리듬적 출력에도 2초 출력마다 8초 정지하는 등 적절한 간헐적 특성이 존재한다.
실제 설계시, 시변 전류의 주파수는 2000~20000Hz 범위 내에서 선택될 수 있고, 시변 전류의 주파수는 구체적으로 2500Hz 또는 20000Hz를 선택 사용할 수 있다.
상기와 같이, 상기 중추신경 자기 자극 장치는 머리 영역 전체에 자기장 강도가 거의 균일한 자기장을 형성할 수 있는데, 상기 자기장은 대뇌 깊은 곳까지 작용할 수 있는 바, 아울러, 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 적절한 듀티비로 리듬적 버스트 텐덤을 구성하거나 비트음 방식으로 엔벨로프 출력 리듬적 특성을 형성하고, 이와 같이 설계한 후, 상대적으로 작은 피크 전류 및 약한 피크 자기장 강도를 적용하여 동일하거나 더 나은 생물학적 치료효과를 달성할 수 있으며, 상대적으로 작고 약한 전류 및 약한 자기장은 제품 작동시 잡음을 감소시킬 수 있는 동시에 제품의 소형화 설계에 유리하며 나아가 휴대가 편리하고 비용도 더욱 저렴하여 사용자가 바람직한 체험을 해볼 수 있다.
여기서, 제어 회로(101)는 코일 부재(103)에 고정 주기 및 정확한 시변 전류를 출력할 수 있고, 이와 상응하게, 파형이 정확한 하나의 주기의 시변 자기장을 발생할 수 있고, 또한, 버스트의 리듬적 자기 자극 텐덤을 구성하도록 파형의 출력 및 정지 주기 수를 설계함으로써, 텐덤 형태의 자기 자극은 간헐적으로 수행될 수 있는데, 예를 들어 2초 동안 작동한 후 8초 동안 간헐적으로 정지할 수 있다. 여기서, 리듬적 버스트 텐덤의 리듬은 듀티비를 다르게 설정하여 구현할 수 있는데, 구체적으로는 보다 나은 생물학적 효과를 얻도록 건강관리 또는 의료 수요에 따라 설정된다.
여기서, 리듬적 버스트 텐덤의 리듬은 delta 리듬(일반적으로 3Hz 미만) 또는 theta 리듬(일반적으로 4~8Hz를 가리킴) 또는 alpha 리듬(일반적으로8~12Hz를 가리킴) 또는 beta 리듬(일반적으로 약 20Hz를 가리킴) 또는 gamma 리듬일 수 있으며, 일반적으로 저 주파수 대역 gamma 리듬(일반적으로 30~60Hz를 가리킴) 및 고 주파수 대역 gamma 리듬(일반적으로 60~120Hz를 가리킴)을 포함한다.
구체적인 해결수단에서, 제어 회로(101)는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하되, 여기서 메인 회로는 주로 완전 제어형 반도체 소자 및 그 주변회로로 구성되며, 코일 부재(103)가 설계된 파형의 전류를 출력하고 자기장을 유도하도록 코일 부재(103)에 펄스폭 변조 전압을 출력한다.
제어 회로(101)는 작동 명령을 수신하는 데이터 인터페이스를 더 포함할 수 있고, 상기 데이터 인터페이스는 일반적으로 무선 통신 칩 또는 모듈을 포함한다. 중추신경 자기 자극 장치의 실제 작동은 메인 제어 칩에 미리 설정된 작동 파라미터에 따라 작동되거나 또는 데이터 인터페이스에 의해 수신된 명령에 따라 작동될 수 있다.
제어 회로(101)는 코일 부재(103)에 연결되고, 제어 회로(101)는 시변 전류를 출력하여 코일 부재(103)를 여기시켜 시변 자기장을 발생시킬 수 있다.
전원(102)은 제어 회로(101)에 전력을 공급하기 위한 것으로, 구체적으로는 전원 어댑터 또는 충전 가능한 배터리 팩일 수 있는 바, 구체적으로, 제품의 전기적 안전성을 향상시키기 위하여 제어 회로(101)에 전력을 공급하는 전원(102)의 전압은 60V 이하인 직류 전압이다. 예를 들어, 전력 공급 전압은 구체적으로 12~24V이다.
구체적인 해결수단에서, 코일 부재(103)는 다수의 코일을 포함하고, 각 코일의 출력 파라미터는 서로 독립적이고, 여기서 출력 파라미터는 시변 전류의 피크 크기, 주파수 리듬, 파형 및 위상 등 내용을 포함한다.
코일 부재(103)의 배치 설계는 대뇌 크기와 매칭되는 타겟 영역 내 강도 분포가 거의 균일한 시변 자기장을 발생시킬 수 있어야 한다.
여기서, 코일 부재(103)의 배치 설계는 코일의 수, 코일의 형상, 회전수, 크기, 각 코일의 위치 설정 및 서로 간의 간격 등을 포함한다. 예를 들어, 코일은 원형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형으로 설계될 수 있고, 대뇌 전체에 수신된 자기장 강도 구배가 가능한 한 작도록, 자기 플럭스 면적은 50 제곱 센티미터 이상과 같이 비교적 크다.
코일 부재(103)가 다수의 코일을 포함하는 경우, 각 코일을 동기화 방식으로 출력하도록 제어할 수 있되, 즉, 각 코일이 시변 전류를 출력하여 발생된 시변 자기장은 동일한 주파수 및 위상을 갖는다.
실제로, 필요에 따라 코일 부재(103)의 다수의 코일을 여러 조합으로 분할하고, 각 조합 내의 각 코일은 동기화 또는 비트음 방식으로 출력될 수도 있다. 이 밖에, 상이한 조합 사이에는 동기화 방식으로 출력될 수 있고, 적절한 듀티비로 리듬적 특성이 출력되거나 또는, 상이한 조합 사이에는 비트음 방식으로 엔벨로프 출력 리듬적 특성을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 비트음 방식은 예를 들어, 두쌍의 코일이 각각 (2500+20)Hz 및 (2500-20)Hz로 출력되고, 주파수 차이는 40Hz이다.
구체적으로, 사용자의 상태에 따라 코일 조합 방식 및 코일 조합의 작동 순서를 결정하거나, 상이한 시간대에 따라 상이한 코일 조합 방식을 결정할 수 있어 상이한 자기 자극 방식을 구현하도록 한다.
각 코일 조합의 비동기화 작동 상태에서 사용 요구에 따라 코일 조합 내의 코일은 중첩되는 부분을 가질 수 있음에 유의해야 하는데, 3개의 코일을 예로 들어 설명하면, 제1 코일 및 제2 코일을 하나의 코일 조합으로 사용하고, 제2 코일 및 제3 코일을 다른 코일 조합으로 사용하여 작업시 우선 제1 코일 및 제2 코일의 조합을 출력시킨 후 제2 코일 및 제3 코일의 조합을 출력시킬 수 있는 바, 물론 반대로도 가능하며 이는 실제 필요에 따라 결정될 수 있다. 또한 제1 코일 및 제3 코일을 하나의 코일 조합으로 사용할 수 있음에 유의해야 한다.
또한, 실제 제품 설계시, 코일 부재(103)는 대형 크기의 코일로 설계될 수 있으며, 상기 코일의 크기는 뇌의 전체 크기와 매칭됨에 유의해야 하는데, 예를 들어, 대뇌 전체가 받는 자기장 강도가 거의 균일하도록, 20cm 이상의 원형 코일로 설계될 수 있다.
구체적인 해결수단에서, 코일 부재(103)는 3개의 코일(131)만 포함할 수도 있는데, 구체적으로 배치시, 3개의 코일은 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 후두엽 위치에 대응되거나, 또는 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 두정엽 위치에 대응되거나, 또는 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 전두엽 위치에 대응되고, 도 2를 참조하면, 도 2는 3개의 코일(131)이 대뇌 양측의 측두엽 및 전두엽 위치에 배치된 개략적인 모식도이다.
마찬가지로, 치료시 3개의 코일을 상이한 코일 조합 형태로 조합하고 치료 요구에 따라 순차적으로 상이한 조합을 작동시킨다.
구체적인 해결수단에서, 코일 부재(103)는 또한 2개의 코일(131)만 포함할 수도 있는데, 구체적으로 배치시, 2개의 코일은 각각 대뇌 좌우 양측 위치에 대응되거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 후두엽 및 두정엽 위치에 대응된다.
실제 설치시, 코일 부재(103)의 2개의 코일(131)은 평행되게 머리 위에 위치할 수도 있는데, 예를 들어, 하나는 머리 위와 근접한 위치에 위치하고, 다른 하나는 머리 위로부터 멀어진 위치에 위치할 수 있다.
구체적인 해결수단에서, 코일(131)의 직경은 인간의 뇌 외경보다 크도록 설정되고, 2개의 코일(131) 사이의 간격은 코일(131)의 반경보다 크고 코일(131) 반경의 3배보다 작도록 설정될 수 있다.
이 밖에, 코일 부재(103)는 상기 2개의 코일 조합 형태를 설정할 수도 있는 바. 즉, 코일 부재(103)는 2개의 코일 조합을 포함하고, 각 코일 조합은 2개의 코일(131)만 포함하며, 각 코일 조합의 2개의 코일(131)은 상기 위치로 배치되는 바, 즉, 각각 대뇌 좌우 양측 위치에 대응되거나, 각각 후두엽 및 두정엽 위치에 대응되거나, 머리 위에 평행되게 위치한다. 구체적으로, 2개의 코일 조합은 부분적으로 중첩되거나 완전히 중첩될 수도 있으며, 2개의 코일 조합 사이에는 비트음 방식으로 출력된다.
구체적인 해결수단에서, 제어 회로(101)에 의해 출력된 시변 전류의 파형은 사다리꼴 파, 사인파, 또는 삼각형파일 수 있고, 코일 부재(103)를 제어하여 최종적으로 발생된 시변 자기장의 파형은 하나의 파형 또는 두 파형의 조합일 수 있으며, 이는 필요에 따라 구체적으로 결정된다.
구체적인 해결수단에서, 코일 부재(103)에 의해 발생된 시변 자기장의 파형에는 상승 에지 및/또는 하강 에지가 존재하되, 여기서, 파형의 상승 에지는 직선 형태일 수 있으며, 상기 직선의 경사도는 제품의 전원 전압 및 코일 파라미터의 매칭을 통해 결정될 수 있고, 물론, 전압이 상대적으로 낮아 코일 인덕턴스가 클 경우, 파형의 상승 에지는 곡선일 수도 있으며; 이와 상응하게, 파형의 하강 에지 역시 직선 또는 곡선일 수 있다.
코일 부재(103)에 의해 발생된 시변 자기장의 파형이 상승 에지와 하강 에지를 모두 갖는 경우, 상승 에지와 하강 에지 사이에는 플랫폼 세그먼트가 더 구비되고, 상기 플랫폼 세그먼트의 지속 시간 길이는 필요에 따라 설정될 수 있는데, 예를 들어, 상기 플랫폼 세그먼트에 대응되는 시간 길이는 0에 가까울 수 있다.
이 밖에, 제어 회로(101)에 의해 출력된 시변 전류의 파형은 필요에 따라 단극성 또는 양극성일 수도 있다.
구체적인 해결수단에서, 시변 자기장의 피크 강도는 타겟 영역 즉 작용 영역에서 범위가 0.5Gs보다 크고 100Gs보다 작으며, 시간 변화율 dB/dt은 상기 작용 영역에서 35T/s보다 작다.
보다 구체적으로, 대뇌와 매칭되는 작용 영역에서 시변 자기장의 피크 강도 최대값은 0.5Gs보다 크고 20Gs보다 작다.
도 4를 참조하면, 도 4는 구체적인 실시예에서 전류 또는 유도 자기장 및 이에 대응되는 유도 전기장의 파형 모식도이다.
도면에서, 위측의 파형은 전류 또는 유도 자기장의 파형을 나타내고, 삼각형 형태의 파형을 예시적으로 도시한다. 여기서, 유도 전기장의 주기는 400μs이고, 주파수는 2500Hz이다.
도 5를 참조하면, 도 5는 구체적인 실시예에서 gamma 리듬적 버스트의 자기 유도 전기장의 파형 모식도이다.
도면에서, 100μs 주기의 시변 전류는 6ms 동안 출력되고 19ms 동안 정지되며 40Hz 리듬적 버스트의 자기 자극을 출력한다.
구체적으로 작동시, 간헐적 버스트의 리듬적 자극으로 설계될 수도 있는데, 예를 들어, 이러한 리듬적 버스트의 출력은 10초 당 2초 동안 작동되고 8초 동안 정지된다(간헐적 부분은 도면에 도시되지 않음).
상기 중추신경 자기 자극 장치 이외에, 본 발명은 상기 중추신경 자기 자극 장치를 포함하는 건강관리 또는 의료 기기를 더 제공하고, 상기 건강관리 또는 의료 기기는 뇌기능을 개선하고, 뇌질환을 예방 또는 치료하거나; 또는 상기 건강관리 또는 의료 기기는 약품과 함께 사용되어 뇌기능을 개선하고, 뇌질환을 예방 또는 치료하거나, 또는 약품의 효과를 향상시키거나 약품으로 인한 부작용을 감소시킨다.
구체적인 적용에 있어서, 함께 사용되는 약품은 콜린에스테라아제 억제제, 선택적 글루타메이트 수용체 길항제, 다양한 항정신병제, 다양한 항우울제, 다양한 정서 안정제, 다양한 β-세크레타제 억제제 또는 조절제, 다양한 gamma 세크레타제 억제제 또는 조절제, 다양한 항염증제 등을 포함할 수 있고, 기초 연구 및 임상 연구를 통해 함께 적용되는 효과를 확정한 후 함께 사용되는 구체적 해결수단을 확정한다.
이상 본 발명에 의해 제공되는 중추신경 자기 자극 장치 및 상기 중추신경 자기 자극 장치를 구비한 건강관리 또는 의료 기기를 상세히 설명하였다. 본문에서는 구체적인 개별예를 적용하여 본 발명의 원리 및 실시형태를 설명하였으나 상기 실시예의 설명은 본 발명의 방법 및 그 핵심 사상을 이해하는데 도움을 주기 위한 것일 뿐이다. 당업자는 본 발명의 원리를 벗어나지 않은 전제하에서 본 발명에 대해 약간의 개선 및 수식을 진행할 수 있으며 이러한 개선 및 수식 역시 본 발명의 청구범위의 보호범위에 속해야 할 것이다.
도 1-3에서,
제어 회로 101, 전원 102, 코일 부재 103, 코일 131.

Claims (27)

  1. 전원(102), 제어 회로(101) 및 코일 부재(103)를 포함하고, 상기 제어 회로(101)는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하며, 상기 전원(102)은 상기 제어 회로(101)에 전력을 공급하고, 상기 제어 회로(101)는 상응한 시변 자기장이 발생되도록, 시변 전류를 상기 코일 부재(103)에 출력하는 중추신경 자기 자극 장치로서,
    상기 시변 자기장의 작용 영역은 인체 머리 크기와 매칭되고, 상기 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 적절한 듀티비(Duty ratio)로 리듬적 버스트 텐덤(Rhythmic brust tandem)을 구성하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  2. 전원(102), 제어 회로(101) 및 코일 부재(103)를 포함하고, 상기 제어 회로(101)는 메인 제어 칩 및 메인 회로를 포함하며, 상기 전원(102)은 상기 제어 회로(101)에 전력을 공급하고, 상기 제어 회로(101)는 상응한 시변 자기장이 발생되도록, 시변 전류를 상기 코일 부재(103)에 출력하는 중추신경 자기 자극 장치로서,
    상기 시변 자기장의 작용 영역은 인체 머리 크기와 매칭되고, 상기 시변 전류는 2000Hz 이상의 주파수로 출력되며, 비트음(beat note) 방식으로 엔벨로프(Envelope) 출력 리듬적 특성을 형성하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시변 전류의 리듬적 출력은 적절한 간헐적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코일 부재(103)는 다수의 코일을 포함하고, 상기 각 코일의 출력은 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 각 코일은 동기화 방식으로 출력되거나, 상기 다수의 코일은 여러 조합으로 분할되고, 각 조합 내의 상기 각 코일은 동기화 또는 비트음 방식으로 출력되는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 다수의 코일이 여러 조합으로 분할된 상태에서, 상이한 조합 사이에는 동기화 방식으로 적절한 듀티비로 리듬적 특성이 출력되거나, 또는 상이한 조합 사이에는 비트음 방식으로 자기장이 중첩된 엔벨로프 출력 리듬적 특성이 형성되는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 코일 부재(103)는 구체적으로 3개의 코일을 포함하고, 3개의 코일은 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 후두엽 위치에 대응되거나, 또는 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 두정엽 위치에 대응되거나, 또는 각각 대뇌 양측의 측두엽 및 전두엽 위치에 대응되는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 코일 부재(103)는 구체적으로 2개의 코일을 포함하고, 2개의 코일은 각각 대뇌 좌우 양측 위치 또는 후두엽 및 두정엽 위치에 대응되는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 코일 부재(103)는 구체적으로 2개의 코일을 포함하고, 상기 2개의 코일은 머리 위에 평행되게 위치하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 코일 부재(103)는 2개의 코일 조합을 포함하고, 상기 각 코일 조합은 2개의 코일을 포함하며, 상기 2개의 코일은 각각 대뇌 좌우 양측 위치 또는 후두엽 및 두정엽 위치에 대응되거나, 또는 머리 위에 평행되게 위치하고;
    상기 2개의 코일 조합은 부분적으로 중첩되거나 중첩되지 않으며, 상기 2개의 코일 조합 사이에는 동기화 또는 비트음 방식으로 출력되는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  11. 제 8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일의 직경은 인간의 뇌 외경보다 크며, 상기 2개의 코일의 간격은 상기 코일의 반경보다 크고 상기 코일 반경의 3배보다 작은 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 시변 전류의 파형은 사다리꼴 파, 사인파 또는 삼각형파이고, 상기 시변 자기장은 하나의 파형 또는 둘 이상의 파형의 조합인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 코일 부재(103)에 의해 발생된 상기 시변 자기장의 파형에는 상승 에지 및/또는 하강 에지가 존재하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 시변 자기장의 파형에는 상승 에지 및 하강 에지가 존재하고, 상기 상승 에지 및 상기 하강 에지 사이에는 플랫폼 세그먼트가 구비되는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 플랫폼 세그먼트에 대응되는 시간 길이는 0에 가까운 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  16. 제 1항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리듬적 버스트 텐덤 리듬은 구체적으로 뇌파의 delta 리듬, 또는 theta 리듬, 또는 alpha 리듬, 또는 beta 리듬, 또는 gamma 리듬인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  17. 제 1항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시변 전류의 주파수는 구체적으로 2000~20000Hz인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 시변 전류의 주파수는 약 2500Hz인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 시변 전류의 주파수는 약 20000Hz인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  20. 제 1항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시변 전류의 파형은 단극성 또는 양극성인 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  21. 제 1항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원(102)은 상기 제어 회로(101)에 전압이 60V 이하인 직류 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 전원(102)은 상기 제어 회로(101)에 전압이 12~36V인 직류 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 전원(102)은 상기 제어 회로(101)에 전압이 24V인 직류 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  24. 제 1항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시변 자기장의 피크 강도는 상기 작용 영역에서 0.5Gs보다 크고 100Gs보다 작으며, 시간 변화율 dB/dt은 상기 작용 영역에서 35T/s보다 작은 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    대뇌와 매칭되는 상기 작용 영역에서 상기 시변 자기장의 피크 강도 최대값은 0.5Gs보다 크고 20Gs보다 작은 것을 특징으로 하는 중추신경 자기 자극 장치.
  26. 중추신경 자기 자극 장치를 포함하는 건강관리 또는 의료 기기로서,
    상기 중추신경 자기 자극 장치는 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 중추신경 자기 자극 장치인 것을 특징으로 하는 건강관리 또는 의료 기기.
  27. 약물과 함께 사용되고, 중추신경 자기 자극 장치를 포함하는 건강관리 또는 의료 기기로서,
    상기 중추신경 자기 자극 장치는 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 중추신경 자기 자극 장치인 것을 특징으로 하는 건강관리 또는 의료 기기.
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