KR20220121469A - The method of Hardware-based multi-channel current stimulation and the apparatus thereof - Google Patents

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KR20220121469A
KR20220121469A KR1020210025577A KR20210025577A KR20220121469A KR 20220121469 A KR20220121469 A KR 20220121469A KR 1020210025577 A KR1020210025577 A KR 1020210025577A KR 20210025577 A KR20210025577 A KR 20210025577A KR 20220121469 A KR20220121469 A KR 20220121469A
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Abstract

The present invention relates to a hardware-based multi-channel current stimulation method and a device thereof which can control a frequency of a current in a hardware manner by a decimal point unit as well as can control it with multi-channels. The present invention can be utilized as a transcranial current stimulation (tCS) device and can be used for real-time brain rehabilitation treatment.

Description

하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법 및 장치{The method of Hardware-based multi-channel current stimulation and the apparatus thereof} The method of Hardware-based multi-channel current stimulation and the apparatus thereof

본 발명은 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경두개 교류 자극 시스템에 적용되는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a hardware-based multi-channel current stimulation method and apparatus, and more particularly, to a hardware-based multi-channel current stimulation apparatus applied to a transcranial alternating current stimulation system.

경두개직류자극기(Transcranial DC Stimulation; tDCS) 및 경두개교류자극기(Transcranial AC Stimulation; tACS)를 통칭하는 경두개전류자극기(Transcranial Current Stimulation; tCS)는 전류를 두뇌에 가함으로써, 뇌신경세포의 활성도를 증가시키거나 억제시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서 경두개전류자극기는 뇌졸중, 간질, 치매 또는 파킨슨과 같은 뇌질환에 대한 재활치료 목적으로 사용될 뿐만 아니라 우울증, 틱장애, 이명, 중독증, 만성통증, 불안장애, 수면장애 등과 같은 뇌신경 증상을 완화하기 위한 목적으로 사용되고 있다. Transcranial Current Stimulation (tCS), collectively called Transcranial DC Stimulation (tDCS) and Transcranial AC Stimulation (tACS), increases the activity of cranial nerve cells by applying an electric current to the brain. It can either increase or decrease the effect. Therefore, the transcranial current stimulator is not only used for rehabilitation treatment for brain diseases such as stroke, epilepsy, dementia, or Parkinson's, but also relieves cranial nerve symptoms such as depression, tic disorder, tinnitus, addiction, chronic pain, anxiety disorder, and sleep disorder. is used for the purpose of

다채널 경두개전류자극(tCS) 시스템은 주로 교류전류를 제어하도록 개발되어 왔으며, 자극하고자 하는 타겟 영역을 최적으로 자극하기 위해 전류의 주파수나 세기를 제어하도록 개발되고 있다.The multi-channel transcranial current stimulation (tCS) system has been mainly developed to control the alternating current, and is being developed to control the frequency or intensity of the current to optimally stimulate the target area to be stimulated.

기존의 경두개전류자극(tCS) 시스템은 직류 기반이거나, 교류 기반이더라도 전류의 주파수가 정수인 주파수만 제어가 가능한 한계가 있다. 따라서, 주파수가 소수점 이하로 떨어지는 전류를 제어하는 방법은 존재하지 않아 다양한 자극을 환자에게 가하는데 한계가 있다.The existing transcranial current stimulation (tCS) system has a limitation in that it is possible to control only the frequency at which the frequency of the current is an integer, even if it is DC-based or AC-based. Therefore, there is no method of controlling the current whose frequency falls below the decimal point, so there is a limit to applying various stimuli to the patient.

또한, 자극하는 전극을 여러 개로 갖는 다채널 경두개전류자극시스템에 있어서, 각각의 채널에서 가해지는 전류의 주파수와 전류의 양을 제어하는 경우, 하드웨어에 저장된 데이터의 제한된 크기와 타이머로 인하여 하드웨어는 정확한 주파수 발생을 유도하지 못한다. 이러한 한계로 인하여 유사 주파수의 중첩(맥놀이 효과)이 발생함으로써, 다채널 주파수 제어 기술의 적용이 제한되어 왔다. 다시 말해서, 목적하는 자극을 위하여 전류 발생을 원하는 주파수로 전류를 제어하지 못하는 문제점이 존재해 왔다. In addition, in a multi-channel transcranial current stimulation system having several stimulating electrodes, when controlling the frequency and amount of current applied in each channel, the hardware is It does not lead to accurate frequency generation. Due to this limitation, overlapping of similar frequencies (beat effect) occurs, so that the application of multi-channel frequency control technology has been limited. In other words, there has been a problem in that the current cannot be controlled at a desired frequency for generating the current for the desired stimulation.

뿐만 아니라, 종래의 경두개전류자극(tCS) 시스템으로는 고주파수의 자극 전류로 올라가면 노이즈가 주파수에 비례하여 증가하는 한계가 있어 더 높은 주파수를 갖는 전류로 자극을 줄 수가 없는 문제점이 있다. 즉, 기존의 시스템은 자극 전류의 주파수가 높아지면, 타이머의 성능 한계로 인한 시점의 오차(후술하는 도 1의 불연속 지점)가 훨씬 더 유발되고, 따라서 노이즈 또한 같이 증가하게 되는 한계가 있다. In addition, there is a problem in that the conventional transcranial current stimulation (tCS) system cannot provide stimulation with a current having a higher frequency because the noise increases in proportion to the frequency when the stimulation current of high frequency is raised. That is, in the existing system, when the frequency of the stimulation current increases, a timing error (discontinuous point in FIG. 1 to be described later) is much more induced due to the performance limit of the timer, and thus noise is also increased.

기존의 경두개전류자극(tCS) 시스템은 양극(Anode)와 음극(Cathode)을 서로 바꾸기 위해 소프트웨어로 전극의 위치를 변경시키거나, 전극의 입력을 다른 단자로 옮겨야 하는 불편함이 있다.The existing transcranial current stimulation (tCS) system has the inconvenience of having to change the position of the electrode with software or move the input of the electrode to another terminal in order to change the anode and the cathode.

(KR) 공개특허 제10-2019-0128129호(KR) Patent Publication No. 10-2019-0128129

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소수점 단위의 주파수를 제어하고 다채널로도 전류 제어가 가능한 하드웨어 기반의 다채널 전류 자극 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다. The present invention has been devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a hardware-based multi-channel current stimulation method and an apparatus capable of controlling the frequency in decimal units and controlling the current even in multiple channels.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법은 프로세서를 포함하는 장치에 의해 수행되는 것으로, Hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention is performed by a device including a processor,

전류 자극 모듈이, 자극 전류에 대한 파형의 n 주기가 끝나는 제1 지점을 표본 데이터의 끝점으로 지정된 표본 데이터를 저장하는 단계;storing, by the current stimulation module, sample data in which a first point at which n periods of the waveform for the stimulation current ends is designated as an end point of the sample data;

상기 전류 자극 모듈이, 자극 전류로 상기 표본 데이터를 이용하고, 파형은 상기 표본 데이터의 끝점에서 상기 표본 데이터의 시작점으로 돌아오는 단계; 및using, by the current stimulation module, the sample data as the stimulation current, and returning a waveform from the end point of the sample data to the start point of the sample data; and

상기 전류 자극 모듈은 상기 표본 데이터를 반복함으로써 자극 전류를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The current stimulation module may include generating a stimulation current by repeating the sample data.

본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법에서, 상기 제1 지점은 하기 제1 데이터 조건 및 제2 데이터 조건을 만족하는 지점인 것을 특징으로 하되, In the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention, the first point is a point that satisfies the following first and second data conditions,

제1 데이터 조건은 파형의 시작점에서의 기울기와 동일한 부호(양 또는 음)를 갖고; 제2 데이터 조건은 제1 데이터 조건을 만족하는 지점 중 파형의 절대값이 가장 작은 값을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. The first data condition has the same sign (positive or negative) as the slope at the beginning of the waveform; The second data condition may be characterized in that the absolute value of the waveform has the smallest value among points satisfying the first data condition.

본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법은, 상기 전류 자극 모듈이 다채널을 사용하고, 각 채널의 전류 주파수를 다르게 사용하는 경우, 상기 전류 자극 모듈이 표본 데이터를 저장하는 단계 이전에,In the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention, when the current stimulation module uses multiple channels and the current frequency of each channel is used differently, the current stimulation module stores sample data Before,

상기 전류 자극 모듈이 각 채널에 입력되는 전류에 대한 주파수의 주기를 산출하는 단계;calculating, by the current stimulation module, a period of frequency for the current input to each channel;

상기 전류 자극 모듈이 상기 산출된 주기를 끝점으로 하는 타이머 지점을 지정하는 단계; 및designating, by the current stimulation module, a timer point having the calculated period as an end point; and

상기 전류 자극 모듈이 상기 타이머 지점을 끝점으로 하는 파형을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.It may further include; generating, by the current stimulation module, a waveform having the timer point as an end point.

본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법은 전류 파형이 음에서 양으로 바뀌거나 양에서 음으로 변경되는 경우,In the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention, when a current waveform changes from negative to positive or from positive to negative,

Source 단자는 Sink 단자로 변경하고, Sink 단자는 Source 단자로 변경함으로써 전류의 방향을 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.It may be characterized in that the direction of the current is changed by changing the source terminal to the sink terminal and the sink terminal to the source terminal.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 방법은 경두개 자극 방법인 것을 특징으로 하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법을 제공할 수 있다.The current stimulation method according to an embodiment of the present invention may provide a hardware-based multi-channel current stimulation method, characterized in that it is a transcranial stimulation method.

본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류 자극 장치는, 프로세서를 포함하는 전류 자극 모듈을 포함하고, 상기 전류 자극 모듈은A multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a current stimulation module including a processor, wherein the current stimulation module includes:

자극 전류에 대한 파형의 n 주기가 끝나는 제1 지점을 표본 데이터의 끝점으로 지정된 표본 데이터를 저장하는 프로세스;a process of storing sample data in which a first point at which n periods of the waveform for the stimulation current ends is designated as an end point of the sample data;

자극 전류로 상기 표본 데이터를 이용하고, 파형은 상기 표본 데이터의 끝점에서 상기 표본 데이터의 시작점으로 돌아오는 프로세스; 및a process of using the sample data as a stimulation current and returning a waveform from an endpoint of the sample data to a start point of the sample data; and

상기 표본 데이터를 반복함으로써 자극 전류를 생성하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.It may be characterized in that the process of generating a stimulation current is performed by repeating the sample data.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 장치의 전류 자극 모듈은 전류 파형이 음에서 양으로 바뀌거나 양에서 음으로 변경되는 경우, Source 단자는 Sink 단자로 변경하고, Sink 단자는 Source 단자로 변경함으로써 전류의 방향을 변경하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.In the current stimulation module of the current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, when the current waveform is changed from negative to positive or from positive to negative, the Source terminal is changed to a Sink terminal, and the Sink terminal is changed to a Source terminal. It may further include a switch unit for changing the direction of the current.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 장치는 경두개 자극 장치인 것을 특징으로 할 수 있다.The current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention may be characterized as a transcranial stimulation apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 방법 및 장치는 자극 전류의 주파수를 소수점 단위(0.001 단위 까지)로 제어할 수 있으며, 다채널에서 각각의 채널에 대해 각기 다른 주파수의 자극 전류가 가해지도록 제어할 수 있다.The current stimulation method and apparatus according to an embodiment of the present invention can control the frequency of the stimulation current in decimal units (up to 0.001 unit), and control so that stimulation currents of different frequencies are applied to each channel in multiple channels. can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 방법 및 장치는 또한, 하드웨어에서 음극과 양극의 전극 극성 변환이 가능하며, 2000Hz 까지 고주파 대역으로 전류의 주파수 제어가 가능하다.The current stimulation method and apparatus according to an embodiment of the present invention is also capable of changing the electrode polarity of the cathode and the anode in hardware, and it is possible to control the frequency of the current in a high frequency band up to 2000 Hz.

본 발명에 따라 뇌자극 치료시, 좀더 세밀하고 강도가 높은 자극이 가능하며, 다양한 자극이 가능하므로 자극이 필요한 부분을 국소적으로도 자극할 수 있으며 전체적으로 자극을 위한 전류 흐름을 제어할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, during brain stimulation treatment, more detailed and high-intensity stimulation is possible, and since a variety of stimulation is possible, the part requiring stimulation can be locally stimulated and the current flow for stimulation can be controlled as a whole. There is this.

본 발명은 자극 전류를 다양하게 제어하는 기능을 가지므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 방법 및 장치를 사용하면 자극 범위를 다양하게 하고 신경치료의 범위를 넓힐 수 있다. 궁극적으로는 본 발명이 적용되는 뇌질환 환자에 대한 치료 효과 향상을 기대할 수 있다.Since the present invention has a function of controlling the stimulation current in various ways, by using the current stimulation method and apparatus according to an embodiment of the present invention, it is possible to diversify the stimulation range and broaden the scope of neurotherapy. Ultimately, it can be expected to improve the therapeutic effect for the brain disease patient to which the present invention is applied.

한편, 본 발명에 따른 전류 자극 방법 및 장치가 적용된 경두개 자극 시스템은 소프트웨어와 UART 통신으로 제어됨으로 속도와 편리성이 극대화될 수 있다.On the other hand, the transcranial stimulation system to which the current stimulation method and apparatus according to the present invention is applied can maximize speed and convenience by being controlled by software and UART communication.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 전류 자극 장치에 의해 생성된 자극 전류의 파형의 문제점을 나타낸다.
도 2는 소프트웨어로부터 전류 정보를 입력받은 전류 데이터를 나타낸다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘을 실행하는 과정을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘 조건을 모두 만족하는 지점을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법의 순서도이다.
도 7a는 종래의 전류 자극 방법을 적용했을 때 시점 오차를 각 주파수별로 확인한 결과이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법을 적용했을 때 시점 오차를 각 주파수별로 확인한 결과이다.
도 8은 종래의 전류 자극 방법 및 장치에서 주파수가 정수인 자극 전류의 파형 시뮬레이션(왼쪽)과 오실로스코프 실험 결과(오른쪽)를 나타낸다.
도 9는 종래의 전류 자극 방법 및 장치에서 주파수가 소수점인 자극 전류의 파형 시뮬레이션(왼쪽)과 오실로스코프 실험 결과(오른쪽)를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법을 적용했을 때 오실로스코프 실험 결과이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법의 순서도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 전류 제어를 나타내는 파형이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류자극 장치와 소프트웨어가 탑재된 제어부의 통신 방법을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류자극 장치를 제어하는 소프트웨어의 UI 화면을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류자극 장치의 내부도(왼쪽) 및 전후면(오른쪽)이다.1 shows the problem of the waveform of the stimulation current generated by the conventional current stimulation apparatus.
FIG. 2 shows current data input with current information from software.
3 to 4 show a process of executing a decimal point algorithm according to an embodiment of the present invention.
5 shows points that satisfy all of the decimal point algorithm conditions according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention.
7A is a result of checking the timing error for each frequency when the conventional current stimulation method is applied.
7B is a result of checking the timing error for each frequency when the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention is applied.
8 shows a waveform simulation (left) and an oscilloscope experiment result (right) of a stimulation current having an integer frequency in a conventional current stimulation method and apparatus.
9 shows a waveform simulation (left) and an oscilloscope experiment result (right) of a stimulation current whose frequency is a decimal point in a conventional current stimulation method and apparatus.
10 is an oscilloscope test result when the hardware-based multi-channel current stimulation method according to the present invention is applied.
11 is a flowchart of a hardware-based multi-channel current stimulation method according to another embodiment of the present invention.
12 is a waveform diagram illustrating multi-channel current control according to another embodiment of the present invention.
13 is a block diagram of a hardware-based multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
14 shows a communication method of a multi-channel current stimulation apparatus and a software-loaded controller according to an embodiment of the present invention.
15 shows a UI screen of software for controlling a multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
16 is an internal view (left) and front and rear (right) views of a multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. and/or includes a combination of a plurality of related description items or any of a plurality of related description items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. something to do. On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 구별 목적으로만 사용되며, 어떠한 방식으로도 서열 또는 우선 순위를 나타내거나 예상하는 것을 의미하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should also be understood that the terms "first" and "second" are used herein for distinguishing purposes only, and are not meant to indicate or anticipate sequence or priority in any way.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a part includes a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

명세서 전체에서, “지점”은 시계열적으로 일련의 전류 크기를 y축 값으로 획득했을 때 시간상의 위치(x축 값)를 의미한다.Throughout the specification, “point” refers to a position (x-axis value) in time when a series of current magnitudes are acquired as y-axis values in time series.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다채널 전류 자극 방법 및 장치는 소프트웨어(PC)에서 입력된 주파수의 전류 정보가 하드웨어에 입력되면, 하드웨어에서 표본 데이터를 생성하여 생성된 표본 데이터를 이용하여 자극 전류를 생성할 수 있다. 보통은 타임인터럽 1ms 기준으로 1000개의 표본 데이터를 사용한다.In the multi-channel current stimulation method and apparatus, when current information of a frequency input from software (PC) is input to hardware, the hardware generates sample data and generates a stimulation current using the generated sample data. In general, 1000 sample data is used based on the time interrupt 1ms.

본 발명에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법 및 장치는 하드웨어에 포함된 전류 자극 모듈(tCS 모듈)이, 자극 전류에 대한 파형의 n 주기가 끝나는 지점을 표본 데이터의 끝점으로 지정된 표본 데이터를 반복하여 자극 전류를 생성하는 것을 주요 특징으로 한다. 여기서 n은 정수를 의미하며, 0을 제외한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, n주기가 끝나는 지점은 입력된 전류 파형의 첫번째 값을 제외한 값 중 첫번째 지점의 파형의 기울기와 동일하며(제1 데이터 조건), 0에 가깝고 가장 작은 값(즉, 전류 세기 값으로, 전류 파형에서 y축 값을 의미함)을 갖는 시간 지점을 의미한다.In a hardware-based multi-channel current stimulation method and apparatus according to the present invention, the current stimulation module (tCS module) included in the hardware repeats the sample data designated as the end point of the sample data at the end point of the n period of the waveform for the stimulation current. It is mainly characterized by generating a stimulation current. Here, n means an integer, excluding 0. According to an embodiment of the present invention, the point at which the n period ends is the same as the slope of the waveform at the first point among values excluding the first value of the input current waveform (first data condition), close to 0 and the smallest value (that is, , as a current intensity value, means a time point having a y-axis value in the current waveform).

도 1은 종래의 전류 자극 장치에 의해 생성된 자극 전류의 파형의 문제점을 나타낸다. 1 shows the problem of the waveform of the stimulation current generated by the conventional current stimulation apparatus.

종래의 전류 자극 장치도 자극 전류의 주파수가 정수인 경우에는 표본 데이터의 시작 지점과 끝 지점의 값이 같기 때문에 파형이 연속되고 매끄럽게 이어진다. Even in the conventional current stimulation apparatus, when the frequency of the stimulation current is an integer, since the values of the starting point and the ending point of the sample data are the same, the waveform is continuous and smoothly connected.

하지만, 종래의 전류 자극 장치에서 하드웨어의 표본 데이터의 크기가 획일적이고 한정되어 있기 때문에, 입력된 자극 전류의 주파수가 소수점(예컨대, 1.2Hz)인 경우에는, 표본 데이터의 마지막 지점에서 시작점의 값과 동일하지 않게 된다. 표본 데이터의 마지막 지점 다음 전류 값으로는 표본 데이터의 시작점의 값으로 생성되기 때문에, 전류 자극 장치가 생성하는 전류에는 도 1과 같이 불연속 지점과 같이 파형이 매끄럽지 않은 지점(10)이 발생한다. 본 발명에 일 실시예에 따른 상기 지점(10)은 시점 오차로 지칭될 수도 있다.However, since the size of the hardware sample data in the conventional current stimulation device is uniform and limited, when the frequency of the input stimulation current is a decimal point (eg, 1.2 Hz), the value of the starting point at the last point of the sample data and the will not be the same. Since the current value following the last point of the sample data is generated as the value of the starting point of the sample data, a point 10 in which the waveform is not smooth, such as a discontinuous point, occurs in the current generated by the current stimulation device as shown in FIG. 1 . The point 10 according to an embodiment of the present invention may be referred to as a viewpoint error.

따라서, 본 발명은 도 1에 도시된 문제점을 해결하기 위하여 도 2 내지 도 5에 설명된 소수점 알고리즘을 제시한다. 명세서 전체에서 소수점 알고리즘은 도 6에 자세하게 설명된다.Accordingly, the present invention proposes the decimal point algorithm illustrated in FIGS. 2 to 5 in order to solve the problem illustrated in FIG. 1 . Throughout the specification, the decimal point algorithm is described in detail in FIG. 6 .

도 2는 소프트웨어로부터 전류 정보를 입력받은 전류 데이터를 나타낸다.FIG. 2 shows current data input with current information from software.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘을 실행하는 과정을 나타낸다.3 to 5 show a process of executing a decimal point algorithm according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘은 하드웨어 기반의 다채널 전류 자극 방법의 수행하기 위한 일련의 프로세스를 의미한다.The decimal point algorithm according to an embodiment of the present invention refers to a series of processes for performing a hardware-based multi-channel current stimulation method.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘은 입력 받은 전류 데이터의 절대값을 획득하고, 소정의 크기(예컨대, 1000개)의 데이터로 샘플링하여 샘플링된 데이터를 임시 저장한다. 그 중 첫번째 시점(시작점)을 제외한 값 중 0에 가까운 값을 가지는 지점들(31,32,33,34)을 찾는다. Referring to FIG. 3 , a decimal point algorithm according to an embodiment of the present invention obtains an absolute value of input current data, samples the data with a predetermined size (eg, 1000 pieces), and temporarily stores the sampled data. Among the values excluding the first time point (start point), points 31, 32, 33, and 34 having a value close to 0 are found.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘은 시작점 위치에서 파형의 기울기가 양 또는 음인지 확인하여 같은 부호(양 또는 음)를 갖는 기울기를 갖는 지점을 도 3에 표시된 절대값 중 0에 가까운 지점들(31,32,33,34) 중에서 찾는다. 도 4에는 0에 가까운 값을 가지는 지점들(31,32,33,34) 중에서 파형의 시작점에서의 기울기 조건과 같은 지점이(41,42) 표시되어 있다. 4, the decimal point algorithm according to an embodiment of the present invention checks whether the slope of the waveform is positive or negative at the starting point position, and determines the point having the slope with the same sign (positive or negative) as the absolute value shown in FIG. Among the points (31,32,33,34) close to 0, it is found. In FIG. 4 , points 41 and 42 that are the same as the slope condition at the start point of the waveform among points 31 , 32 , 33 , and 34 having values close to zero are indicated.

도 5는 도 4에 표시된 지점(41,42) 중 가장 작은 값을 갖는 지점(51)을 나타내며, 지점(51)은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘 조건을 모두 만족하는 지점을 나타낸다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 소수점 알고리즘은 이 지점(51)을 표본 데이터의 끝점으로 지정하여 표본 데이터를 저장하고, 하드웨어에서 인가하는 전류 데이터로 사용한다.FIG. 5 shows a point 51 having the smallest value among the points 41 and 42 shown in FIG. 4 , and the point 51 represents a point that satisfies all of the decimal point algorithm conditions according to an embodiment of the present invention. And the decimal point algorithm according to an embodiment of the present invention designates this point 51 as an end point of the sample data, stores the sample data, and uses it as current data applied by hardware.

한편, 도 3 내지 도 5에서 설명한 소수점 알고리즘의 각 프로세스는 반드시 상기 기재한 순서로 제한되는 것은 아니며, 각 프로세스는 개발자에 따라 순서가 바뀔 수도 있다.Meanwhile, each process of the decimal point algorithm described with reference to FIGS. 3 to 5 is not necessarily limited to the above-described order, and the order of each process may be changed according to a developer.

도 5에 표시된 지점(1000ms)은 전류 데이터의 기울기 조건(제1 데이터 조건)과 전류 데이터의 첫 번째 값과 가장 차이가 적은 조건(제2 데이터 조건)을 만족하는 지점으로, 이 지점은 표본 데이터의 마지막 지점(끝점)으로 선택되어 저장된다.The point (1000 ms) shown in FIG. 5 is a point that satisfies the slope condition of current data (first data condition) and the condition with the smallest difference from the first value of current data (second data condition), and this point is the sample data It is selected and saved as the last point (end point) of

한편, 전류 데이터의 절대값을 획득하는 단계는 전류 데이터의 기울기 조건을 확인하는 단계 전이나 후에 수행될 수도 있으며, 표본 데이터의 마지막 지점을 찾는 각 데이터 조건의 순서는 시계열적이지 않을 수도 있다.Meanwhile, the step of obtaining the absolute value of the current data may be performed before or after the step of checking the slope condition of the current data, and the order of each data condition for finding the last point of the sample data may not be time-series.

도 6은 앞서 설명한 소수점 알고리즘을 적용한 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention to which the above-described decimal point algorithm is applied.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법은 입력된 전류 파형에서 시작점에서의 기울기와 동일한 부호(양 또는 음)를 갖는 제1 데이터 조건을 만족하는 지점을 확인하고(S100), 제1 데이터 조건을 만족하는 지점 중 전류 파형의 절대값이 가장 작은 값을 가지는 제2 데이터 조건을 만족하는 지점을 확인하여(S110), 상기 제1 데이터 조건 및 제2 데이터 조건을 만족하는 지점을 파형의 끝점으로 하는 표본 데이터를 저장하는 단계(S120); 입력된 전류 파형이 상기 저장된 끝점에 도달하면 표본 데이터의 시작점으로 다시 복귀하여(S130), 상기 표본 데이터가 반복함으로써 자극 전류를 생성(S140)할 수 있다.6, the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention determines a point satisfying the first data condition having the same sign (positive or negative) as the slope at the starting point in the input current waveform. Checking (S100) and checking a point satisfying a second data condition having the smallest absolute value of the current waveform among points satisfying the first data condition (S110), the first data condition and the second data storing sample data using a point satisfying a condition as an end point of the waveform (S120); When the input current waveform reaches the stored end point, it returns to the start point of the sample data (S130), and the sample data is repeated to generate a stimulation current (S140).

도 7a는 종래의 전류 자극 방법을 적용했을 때 도 1과 같이 나타난 불연속지점(10)의 차이를 각 주파수별로(x축) 확인한 결과이다. 도 7a에서는 주파수는 1Hz 내지 1000Hz를 정수로 제어한 경우(왼쪽)와 0.001 단위로 소수점으로 제어한 경우(오른쪽)로 나눠 표시하고, 주파수를 정수로 제어한 경우와 소수점으로 제어한 경우에서의 불연속지점 즉, 시점 오차(10)를 그래프의 y축에 나타낸다.7A is a result of confirming the difference between the discontinuous points 10 shown in FIG. 1 for each frequency (x-axis) when the conventional current stimulation method is applied. In FIG. 7A , the frequency is divided into a case where 1 Hz to 1000 Hz is controlled by an integer (left) and a case where a decimal point is controlled in units of 0.001 (right), and is discontinuous in a case where the frequency is controlled by an integer and a case where a decimal point is controlled. A point, that is, a viewpoint error 10, is indicated on the y-axis of the graph.

도 7a에 도시된 그래프와 같이, 주파수를 정수로 제어한 경우(왼쪽 그래프)에서는 시점 오차(10)가 3x10-13 내지 -7x10-13 으로 시점 오차가 거의 0에 가까운 반면, 주파수를 소수점으로 제어한 경우(오른쪽 그래프)에서는 시점 오차(10)가 주파수별로 차이가 다르나, 크게는 전체 전류 크기인 1까지 나타나는 경우가 있었다. 또한, 도 7a에 도시된 그래프와 같이 주파수가 증가할수록 타이머의 성능 한계로 인한 시점오차가 점점 더 커지는 경향을 나타내고 있는데, 이러한 문제점으로 인하여 종래 방법에서는 고주파수의 전류로 자극할 수 없는 한계가 있었다.As shown in the graph shown in FIG. 7A, when the frequency is controlled as an integer (the left graph), the viewpoint error 10 is 3x10 -13 to -7x10 -13 , which is close to 0, whereas the frequency is controlled by a decimal point. In one case (the graph on the right), the timing error (10) was different for each frequency, but there was a case where it appeared as large as 1, which is the total current size. In addition, as shown in the graph shown in FIG. 7A , as the frequency increases, the timing error due to the performance limit of the timer tends to increase. Due to this problem, the conventional method has a limit that cannot be stimulated with a high-frequency current.

도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법을 적용했을 때 도 1과 같이 나타난 시점 오차를 각 주파수별로 확인한 결과이다.7B is a result of checking the timing error shown in FIG. 1 for each frequency when the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention is applied.

도 7b에 나타난 결과는 최대 0.0006 을 넘지 않았으며, 즉 시점 오차가 거의 없음을 나타낸다. The results shown in FIG. 7b did not exceed the maximum of 0.0006, that is, indicating that there is almost no timing error.

도 8 내지 도 9는 종래의 전류 자극 방법 및 장치에서 자극 전류의 파형 시뮬레이션(왼쪽)과 오실로스코프 실험 결과(오른쪽)를 나타낸다. 8 to 9 show waveform simulations (left) and oscilloscope experimental results (right) of stimulation currents in a conventional current stimulation method and apparatus.

도 8을 참조하면 전류 자극 장치를 주파수가 정수인 전류로 제어할 때의 오실로스코프 결과를 알 수 있다. 도 8과 같이 파형이 입력한 주파수의 전류가 그대로 확인되는 반면, 주파수가 소수점인 전류로 제어할 때의 결과인 도 9을 참조하면, 오실로스코프에서 매끄럽지 않은 지점(80)을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the oscilloscope result can be seen when the current stimulation device is controlled with a current whose frequency is an integer. As shown in FIG. 8 , while the current of the frequency input by the waveform is confirmed as it is, referring to FIG. 9 , which is the result of controlling the current with a decimal point, a point 80 that is not smooth can be seen in the oscilloscope.

도 10는 본 발명에 따른 오실로스코프 실험 결과이다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법을 적용했을 때는 도 10와 같이 40Hz와 40.5Hz 모두 오실로스코프 파형이 원래의 파형과 같이 자연스럽게 나타나는 것을 확인할 수 있다.10 is an oscilloscope test result according to the present invention. However, when the hardware-based multi-channel current stimulation method according to an embodiment of the present invention is applied, it can be seen that the oscilloscope waveform at both 40 Hz and 40.5 Hz appears naturally like the original waveform as shown in FIG. 10 .

본 발명에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법 및 장치는 0.001단위까지 주파수를 제어할 수 있다.The hardware-based multi-channel current stimulation method and apparatus according to the present invention can control the frequency up to 0.001 unit.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법의 순서도이다. 11 is a flowchart of a hardware-based multi-channel current stimulation method according to another embodiment of the present invention.

앞선 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 바와 같이, 다채널 전극을 가지는 전류 자극 장치에서 각 전극의 전류를 조절하는 경우, 제한된 데이터의 크기와 타이머로 인하여 타이머의 중첩(맥놀이 효과)이 발생하여 원하는 주파수로 전류를 제어하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 한 개의 타이머로 전류를 소수점 주파수로 제어하면 전류는 한 개의 주파수로만 작동될 수 있다. As mentioned in the background of the present invention, when the current of each electrode is controlled in a current stimulation device having multi-channel electrodes, overlap of timers (beat effect) occurs due to the limited size of data and the timer. There is a problem that the current cannot be controlled by frequency. In addition, if the current is controlled by a single timer with a decimal frequency, the current can be operated with only one frequency.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법은 여러 전극에서 각각 서로 다른 여러 개의 주파수를 제어하는 알고리즘도 제시한다.Therefore, the hardware-based multi-channel current stimulation method according to another embodiment of the present invention also presents an algorithm for controlling a plurality of different frequencies in several electrodes.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법은 각 전극 채널에 입력되는 전류의 주파수 주기를 산출한다(S1000). 예컨대, 2Hz에 해당하는 500ms 와 4Hz에 해당하는 250ms 를 산출한다.Referring to FIG. 11 , the hardware-based multi-channel current stimulation method according to another embodiment of the present invention calculates the frequency period of the current input to each electrode channel (S1000). For example, 500ms corresponding to 2Hz and 250ms corresponding to 4Hz are calculated.

그리고 산출된 주기를 표본 데이터의 끝점으로 하는 타이머 지점을 지정한다(S1100). 타이머인터럽트 1ms기준으로 하면, 예시된 500ms는 500번 지점이고, 250ms는 250번 지점이 타이머 지점이 된다.Then, a timer point using the calculated period as the end point of the sample data is designated (S1100). Based on the timer interrupt 1ms, the illustrated 500ms is the 500th point, and in the 250ms, the 250th is the timer point.

그리고 상기 지점을 표준 데이터의 끝점으로 한 파형을 생성하고(S1200), 상기 생성된 파형을 설정된 주파수의 표본 데이터로 저장한다(S1300). 저장된 표본 데이터는 끝점에서 시작점으로 다시 복귀하여 표본 데이터를 반복함으로써 자극 전류를 생성한다(S1400).Then, a waveform is generated using the point as the end point of the standard data (S1200), and the generated waveform is stored as sample data of a set frequency (S1300). The stored sample data returns from the end point to the start point to generate a stimulation current by repeating the sample data (S1400).

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 전류 제어를 나타내는 파형이다. 도 12는 예시된 2Hz 전류(a1100)와 4Hz 전류(a1110)와 각 파형에서 타이머 지점(a12, a13)을 표시한다.12 is a waveform diagram illustrating multi-channel current control according to another embodiment of the present invention. 12 shows the illustrated 2 Hz current a1100 and 4 Hz current a1110 and timer points a12 and a13 in each waveform.

본 발명의 다른 실시예에 따라 다채널 전류를 제어하면 타이머가 같더라도 각 파형의 끝점을 다르게 지정함으로써, 각 채널별로 원하는 주파수를 갖는 전류로 제어할 수 있다. When multi-channel current is controlled according to another embodiment of the present invention, even if the timer is the same, by designating different end points of each waveform, it is possible to control the current having a desired frequency for each channel.

도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치의 블록도이다. 13 is a block diagram of a hardware-based multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 다채널 전류 자극 장치는 본 발명의 가장 핵심 구성인 전류 자극 모듈(100), 전극부(200) 및 전원부(300)를 포함할 수 있고, 전체적인 시스템(1000)는 다채널 전류 자극 장치에 전류를 제어하는 소프트웨어가 탑재된 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 제어부(400)는 컴퓨터나 개인 단말기가 될 수 있다,The multi-channel current stimulation apparatus according to the present invention may include a current stimulation module 100, an electrode unit 200, and a power supply unit 300, which are the most core components of the present invention, and the overall system 1000 is multi-channel current stimulation The device may further include a controller 400 in which software for controlling the current is mounted. The control unit 400 may be a computer or a personal terminal,

본 발명의 일 실시예에 따른 전류 자극 모듈(100, tCS)은 전류 파형이 음에서 양으로 바뀌거나 양에서 음으로 변경되는 경우, Source 단자는 Sink 단자로 변경하고, Sink 단자는 Source 단자로 변경함으로써 전류의 방향을 변경하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.In the current stimulation module 100 (tCS) according to an embodiment of the present invention, when the current waveform is changed from negative to positive or from positive to negative, the Source terminal is changed to a Sink terminal, and the Sink terminal is changed to a Source terminal. By doing so, it may further include a switch unit for changing the direction of the current.

본 발명은 상기 스위치부를 더 포함함으로써 파형의 양극(anode) 또는 음극(cathode)를 기존 방식보다 쉽게 변경할 수 있다.The present invention can change the anode or cathode of the waveform more easily than the conventional method by further including the switch unit.

그리고 상기 제어부(400)와 다채널 전류자극 장치는 UART 통신 모듈을 통해 DATA(예컨대 명령어, 주파수, 전류량 등)송수신하고 작동한다. 본 발명의 다채널 전류자극 장치의 구체적인 실시예를 설명하면, F28377S GPIO Contorl을 통해 전류 자극 모듈(100, tCS)을 제어하고, INV가 1이고 source 0이면 Sink로 작동하고, INC가 0에서 1이 되었을 때 U/D가 1이면 전류가 감소하고, INC가 0에서 1이 되었을 때 U/D가 0이면 전류가 증가한다. 2개의 세트로 되어 있으므로 2개의 전극으로 설정한 값으로 전류가 나가게 된다.In addition, the control unit 400 and the multi-channel current stimulation device transmit and receive data (eg, command, frequency, amount of current, etc.) through the UART communication module and operate. When describing a specific embodiment of the multi-channel current stimulation apparatus of the present invention, the current stimulation module 100, tCS is controlled through the F28377S GPIO Control, and if INV is 1 and source 0, it operates as a sink, and INC is 0 to 1 At this time, if U/D is 1, the current decreases, and when INC changes from 0 to 1, if U/D is 0, the current increases. Since there are two sets, the current flows out at the value set by the two electrodes.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류자극 장치와 소프트웨어가 탑재된 제어부의 통신 방법을 나타낸다.14 shows a communication method between a multi-channel current stimulation apparatus and a software-loaded controller according to an embodiment of the present invention.

하드웨어와 소프트웨어의 통신 방법으로는 UART 통신 방법이 적용되었다. UART 통신 방법은 각자의 채널에 대한 정보를 채널당 2바이트로 저장한 다음 시작된다. 소프트웨어가 정보를 보낸다는 신호를 하드웨어로 송신하면 하드웨어는 필요한 채널의 번호를 소프트웨어로 보낸다. 소프트웨어가 채널 번호를 수신하면 채널에 대한 전류 정보를 하드웨어로 송신한다. 작동을 하는 전극 채널의 개수만큼 작동한 후에 하드웨어는 정지 신호를 소프트웨어로 보내고 정보를 받은 소프트 웨어는 정지하는 동시에 디스플레이부로 정지 완료 창을 띄운다.As a communication method between hardware and software, UART communication method was applied. UART communication method starts after storing information about each channel as 2 bytes per channel. When the software sends a signal to the hardware that it is sending information, the hardware sends the required channel number to the software. When the software receives the channel number, it sends current information about the channel to the hardware. After operating as many as the number of operating electrode channels, the hardware sends a stop signal to the software, and the software that receives the information stops and opens the stop completion window on the display unit.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류자극 장치를 제어하는 소프트웨어의 UI 화면을 나타낸다. 도 15와 같이 각각의 전극에 대해 전류의 크기, 주파수를 다르게 설정할 수 있으며, 주파수는 소수점까지 설정할 수 있다.15 shows a UI screen of software for controlling a multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15 , the magnitude and frequency of the current may be set differently for each electrode, and the frequency may be set to a decimal point.

도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 전류자극 장치의 내부도(왼쪽) 및 전후면(오른쪽)이다. 본 발명에 따른 다채널 전류 자극 장치는 내부에 배터리를 더 포함하고 있는데, 이로 인하여 전류 공급에 대한 안정성을 높였다.16 is an interior view (left) and front and rear (right) views of a multi-channel current stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention. The multi-channel current stimulator according to the present invention further includes a battery therein, thereby increasing the stability of the current supply.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법에 있어서,
전류 자극 모듈이, 자극 전류에 대한 파형의 n 주기가 끝나는 제1 지점을 표본 데이터의 끝점으로 지정된 표본 데이터를 저장하는 단계;
상기 전류 자극 모듈이, 자극 전류로 상기 표본 데이터를 이용하고, 파형은 상기 표본 데이터의 끝점에서 상기 표본 데이터의 시작점으로 돌아오는 단계; 및
상기 전류 자극 모듈은 상기 표본 데이터를 반복함으로써 자극 전류를 생성하는 단계를 포함하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법.In the hardware-based multi-channel current stimulation method,
storing, by the current stimulation module, sample data in which a first point at which n periods of the waveform for the stimulation current ends is designated as an end point of the sample data;
using, by the current stimulation module, the sample data as the stimulation current, and returning a waveform from the end point of the sample data to the start point of the sample data; and
and the current stimulation module generating a stimulation current by repeating the sample data. 제1항에 있어서,
상기 제1 지점은 하기 제1 데이터 조건 및 제2 데이터 조건을 만족하는 지점인 것을 특징으로 하되,
제1 데이터 조건은 파형의 시작점에서의 기울기와 동일한 부호(양 또는 음)를 갖고;
제2 데이터 조건은 제1 데이터 조건을 만족하는 지점 중 파형의 절대값이 가장 작은 값을 갖는 것인, 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법.According to claim 1,
The first point is characterized in that it is a point that satisfies the following first and second data conditions,
The first data condition has the same sign (positive or negative) as the slope at the beginning of the waveform;
The second data condition is that the absolute value of the waveform has the smallest value among points satisfying the first data condition, the hardware-based multi-channel current stimulation method. 제1항에 있어서,
상기 전류 자극 모듈이 다채널을 사용하고, 각 채널의 전류 주파수를 다르게 사용하는 경우,
상기 전류 자극 모듈이 표본 데이터를 저장하는 단계 이전에,
상기 전류 자극 모듈이 각 채널에 입력되는 전류에 대한 주파수의 주기를 산출하는 단계;
상기 전류 자극 모듈이 상기 산출된 주기를 끝점으로 하는 타이머 지점을 지정하는 단계; 및
상기 전류 자극 모듈이 상기 타이머 지점을 끝점으로 하는 파형을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법.According to claim 1,
When the current stimulation module uses multiple channels and uses different current frequencies of each channel,
Prior to the step of the current stimulation module storing the sample data,
calculating, by the current stimulation module, a period of frequency for the current input to each channel;
designating, by the current stimulation module, a timer point having the calculated period as an end point; and
The hardware-based multi-channel current stimulation method further comprising; generating, by the current stimulation module, a waveform having the timer point as an endpoint. 제1항에 있어서,
전류 파형이 음에서 양으로 바뀌거나 양에서 음으로 변경되는 경우, 상기 전류 자극 모듈은
Source 단자는 Sink 단자로 변경하고, Sink 단자는 Source 단자로 변경함으로써 전류의 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법.According to claim 1,
When the current waveform changes from negative to positive or from positive to negative, the current stimulation module
A hardware-based multi-channel current stimulation method, characterized in that the source terminal is changed to a sink terminal, and the current direction is changed by changing the sink terminal to a source terminal. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
전류 자극 방법은 경두개 자극 방법인 것을 특징으로 하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The current stimulation method is a hardware-based multi-channel current stimulation method, characterized in that it is a transcranial stimulation method. 다채널 전류 자극 장치에 있어서,
자극 전류에 대한 파형의 n 주기가 끝나는 제1 지점을 표본 데이터의 끝점으로 지정된 표본 데이터를 저장하는 프로세스;
자극 전류로 상기 표본 데이터를 이용하고, 파형은 상기 표본 데이터의 끝점에서 상기 표본 데이터의 시작점으로 돌아오는 프로세스;
상기 표본 데이터를 반복함으로써 자극 전류를 생성하는 프로세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 전류 자극 모듈을 포함하는, 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치.In the multi-channel current stimulation device,
a process of storing sample data in which a first point at which n periods of the waveform for the stimulation current ends is designated as an end point of the sample data;
a process of using the sample data as a stimulation current and returning a waveform from an endpoint of the sample data to a start point of the sample data;
Hardware-based multi-channel current stimulation apparatus comprising a current stimulation module, characterized in that performing a process of generating a stimulation current by repeating the sample data. 제6항에 있어서,
상기 제1 지점은 아래 제1 데이터 조건 및 제2 데이터 조건을 만족하는 지점인 것을 특징으로 하고,
제1 데이터 조건은 파형의 시작점에서의 기울기와 동일한 부호(양 또는 음)를 갖고;
제2 데이터 조건은 제1 데이터 조건을 만족하는 지점 중 파형의 절대값이 가장 작은 값을 갖는 것인, 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치.7. The method of claim 6,
The first point is a point that satisfies the following first and second data conditions,
The first data condition has the same sign (positive or negative) as the slope at the beginning of the waveform;
The second data condition is that the absolute value of the waveform has the smallest value among points satisfying the first data condition, hardware-based multi-channel current stimulation device. 제6항에 있어서,
상기 전류 자극 모듈이 다채널을 사용하고, 각 채널의 전류 주파수를 다르게 사용하는 경우,
표본 데이터를 저장하는 프로세스 이전에 상기 전류 자극 모듈은,
각 채널에 입력되는 전류에 대한 주파수의 주기를 산출하는 프로세스;
상기 산출된 주기를 끝점으로 하는 타이머 지점을 지정하는 프로세스; 및
상기 타이머 지점을 끝점으로 하는 파형을 생성하는 프로세스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치.7. The method of claim 6,
When the current stimulation module uses multiple channels and uses different current frequencies of each channel,
Prior to the process of storing sample data, the current stimulation module comprises:
a process of calculating a period of a frequency for a current input to each channel;
a process of designating a timer point having the calculated period as an end point; and
Hardware-based multi-channel current stimulation apparatus further comprising; a process of generating a waveform having the timer point as an end point. 제6항에 있어서,
상기 전류 자극 모듈은,
전류 파형이 음에서 양으로 바뀌거나 양에서 음으로 변경되는 경우,
Source 단자는 Sink 단자로 변경하고, Sink 단자는 Source 단자로 변경함으로써 전류의 방향을 변경하는 스위치부를 더 포함하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치. 7. The method of claim 6,
The current stimulation module,
When the current waveform changes from negative to positive or from positive to negative,
The hardware-based multi-channel current stimulator further comprising a switch for changing the direction of the current by changing the source terminal to the sink terminal, and the sink terminal to the source terminal. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
전류 자극 장치는 경두개 자극 장치인 것을 특징으로 하는 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치.10. The method according to any one of claims 6 to 9,
The current stimulation device is a hardware-based multi-channel current stimulation device, characterized in that it is a transcranial stimulation device.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015047363A (en) * 2013-09-02 2015-03-16 テルモ株式会社 Electrostimulator
KR20190064190A (en) * 2017-11-30 2019-06-10 주식회사 싸이버메딕 Measuring module apparatus of a cerebral activity using Transcranial Current Stimulation and Functional near-infrared spectroscopy
KR20190071980A (en) * 2017-12-15 2019-06-25 성균관대학교산학협력단 Multi-channel transcranial direct current stimulation device
KR20190128129A (en) 2017-11-30 2019-11-15 주식회사 싸이버메딕 A cranial nerve adjustifing apparatus
KR102187779B1 (en) * 2020-05-26 2020-12-07 강웅구 Neuromodulation therapy system based on artificial tactile (no-pain) sensory neuron via nociceptor pain pathway for pain relief

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015047363A (en) * 2013-09-02 2015-03-16 テルモ株式会社 Electrostimulator
KR20190064190A (en) * 2017-11-30 2019-06-10 주식회사 싸이버메딕 Measuring module apparatus of a cerebral activity using Transcranial Current Stimulation and Functional near-infrared spectroscopy
KR20190128129A (en) 2017-11-30 2019-11-15 주식회사 싸이버메딕 A cranial nerve adjustifing apparatus
KR20190071980A (en) * 2017-12-15 2019-06-25 성균관대학교산학협력단 Multi-channel transcranial direct current stimulation device
KR102187779B1 (en) * 2020-05-26 2020-12-07 강웅구 Neuromodulation therapy system based on artificial tactile (no-pain) sensory neuron via nociceptor pain pathway for pain relief

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