KR20230162517A - 임피던스 측정을 반영한 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법 및 미주신경 자극 장치 - Google Patents

임피던스 측정을 반영한 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법 및 미주신경 자극 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체의 피부에 접촉하는 전극을 통해서 미주신경에 대한 전기자극을 인가하는 방법으로서, 전기자극에 대한 수치를 포함하는 전기자극 지침을 입력하는 전기자극 지침 입력 단계; 전기자극을 인가하기에 앞서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 도출하는 초기 입력값 도출 단계; 및 도출된 초기 입력값으로 전기자극을 인가하는 전기자극 인가 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 전극과 사용자 피부 사이의 임피던스를 반영하여 전극에 전기자극을 인가함으로써, 더욱 정확한 전기자극을 인가할 수 있는 효과가 있다. 또한, 사용 중에 피부와 전극 사이의 임피던스가 변화하는 것을 반영하여 전기자극을 인가함으로써, 지속적으로 정확한 전기자극을 인가할 수 있는 효과가 있다.

Description

임피던스 측정을 반영한 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법 및 미주신경 자극 장치{METHOD AND APPARATUS OF APPLYING ELECTRICAL STIMULATION TO VAGUS NERVE}
본 발명은 미주신경에 전기자극을 인가하는 방법과 그 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인체의 피부에 접촉한 전극을 통해서 미주신경에 전기자극을 인가하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
미주신경은 뇌신경들 중의 하나로서 10번째 뇌신경에 해당된다. 미주신경은 뇌로부터 나와서 얼굴, 흉부, 복부에 걸쳐서 분포하고, 부교감신경섬유를 포함하는 혼합신경으로서 심장, 폐, 소화관 등에 작용하는 부교감신경의 조절에 관여한다. 12쌍의 뇌신경 중에서 가장 길고 복잡한 구조를 가지고 있으며, 감각신경섬유와 운동신경섬유를 모두 포함한다.
간질 치료와 우울증 치료를 위한 미주신경자극 장치가 미국식품의약국(FDA)의 공인을 얻은 것으로 알려져 있으며, 이들은 목에 위치하는 경부가지를 자극 대상으로 하고 있다. 다만 이러한 미주신경의 경부가지 전기자극술은 피부에 직접 절개를 가하고 미주신경 경부가지를 노출하여 그 외부에 전기소체인 코일을 감고 마이크로칩을 장착하는 시술을 수행하여 일반인에 의한 자가 치료의 영역에서는 사용할 수 없다.
한편, 동양의학에서는 귀에 대한 침술을 통해서 질병을 치료하는 방식이 적용되고 있으며, 귀는 미주신경의 이개가지가 분포하는 곳으로서 미주신경에 대한 자극을 치료에 이용하는 것으로 볼 수 있다.
이에 증상 완화 등의 목적으로 귀에 분포하는 미주신경을 전기적으로 자극하는 장치가 개발되었으나, 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 10-0596540 대한민국 공개특허 10-2019-0088300
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 사용자에게 더욱 정확한 전기자극을 인가할 수 있는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법은, 인체의 피부에 접촉하는 전극을 통해서 미주신경에 대한 전기 자극을 인가하는 방법으로서, 전기자극에 대한 수치를 포함하는 전기자극 지침을 입력하는 전기자극 지침 입력 단계; 전기자극을 인가하기에 앞서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 도출하는 초기 입력값 도출 단계; 및 도출된 초기 입력값으로 전기자극을 인가하는 전기자극 인가 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 초기 입력값 도출 단계에서는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것이 바람직하다.
초기 입력값 도출 단계에서 도출된 초기 입력값이 소정의 값보다 높은 경우에는 전기자극 인가 단계를 수행하지 않는 것이 바람직하다.
전기자극 인가 단계를 수행하는 중에 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 새롭게 측정된 임피던스를 반영하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 조절하는 자극중 조절 단계를 수행할 수 있다.
상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 자극중 조절 단계에서는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것일 수 있다.
자극중 조절 단계에서 도출된 입력값이 소정의 값보다 높은 경우에는 전기자극 인가 단계를 중단 하는 것이 바람직하다.
자극중 조절 단계는 소정의 시간 간격으로 수행될 수 있으며, 자극중 조절 단계에서 측정된 임피던스을 기준으로, 이후에 자극중 전압 조절 단계를 수행하는 시간 간격이 변화될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치는, 인체의 피부에 접촉하여 전기자극을 인가하는 전극; 전기자극에 대한 수치를 포함하는 전기자극 지침을 입력받는 입력부; 전기자극을 인가하기에 앞서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 도출하는 초기 입력값 도출부; 및 초기 입력값 도출부에서 도출된 입력값을 전극에 인가하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 초기 입력값 도출부는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 초기 입력값 도출부에서 도출된 입력값이 소정의 값보다 높은 경우에는 전극에 전기자극을 인가하지 않는 것이 바람직하다.
전극에 전기자극이 인가된 상태에서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 새롭게 측정된 임피던스를 반영하여 전기자극 지침의 전류에 맞는 전압을 도출하는 자극중 입력값 도출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 자극중 입력값 도출부에서 도출된 입력값으로 전기자극을 인가할 수 있다.
상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 자극중 입력값 도출부는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출할 수 있다.
상기 제어부는, 자극중 입력값 도출부에서 도출된 전압이 소정의 값보다 높은 경우에는 전극에 전기자극을 인가하지 않는 것이 바람직하다.
자극중 입력값 도출부는 소정의 시간 간격으로 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정할 수 있고, 자극중 입력값 도출부에서 측정된 임피던스을 기준으로, 이후에 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하는 시간 간격이 변화될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 전극과 사용자 피부 사이의 임피던스를 반영하여 전극에 전기자극을 인가함으로써, 더욱 정확한 전기자극을 인가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용 중에 피부와 전극 사이의 임피던스가 변화하는 것을 반영하여 전기자극을 인가함으로써, 지속적으로 정확한 전기자극을 인가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 측정을 반영한 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.
또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 측정을 반영한 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 실시예의 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법은 가장 먼저 전기자극 지침 입력 단계를 수행한다.
전기자극 지침은 미주신경 자극을 위한 전기자극에 대한 정보를 포함한다. 전기자극 지침은 병원에서 의사의 진단과 처방에 의해서 정해진 것일 수도 있고, 별도의 프로그램이나 시스템을 통해서 도출된 것일 수 있다. 이때, 전기자극 지침은 사용자의 병증이나 증상에 따라서 결정된 것으로서, 장치의 착용 상태와 형태 등은 반영되지 않는다. 미주신경 자극을 위한 전기자극 지침은 전기자극의 전류, 주파수, 듀티비, 자극 시간 등의 정보를 포함할 수 있다. 이와 같이, 미리 정해진 전기자극에 대한 정보를 포함하는 전기자극 지침을 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치의 입력부를 통해서 입력한다. 전기자극 지침을 입력하는 방식은 전기자극에 대한 정보를 사용자가 직접 입력할 수도 있고, 전기자극에 대한 정보를 포함하는 코드(바코드 또는 QR코드)나 정보 저장장치를 통해서 자동으로 입력받을 수도 있다.
다음으로 초기 입력값 도출 단계를 수행한다.
초기 입력값은 전극에 인가되는 전기신호를 나타내며, 전기자극 지침은 인체에 인가되는 전기에 대한 정보를 위주로 표현된 것이고, 초기 입력값은 전기자극 인가 장치에서 전극이 인가되는 정보를 의미한다. 이때, 전기자극 지침에서 주파수는 전기자극의 침투력과 연관되고, 전기자극 지침에서 전류는 미주신경에 가해지는 전기자극이 뇌로 전달되는 것과 연관된다. 현재 미주신경에 대한 전기자극의 전류 값은 주로 인체에 삽입되어 직접 미주신경에 접촉하는 경우를 중심으로 연구되고 있다. 다만, 현재의 전기자극 인가 장치는 전극에 인가되는 전압을 조절하고 있기 때문에, 전류에 대한 정보를 포함한 전기자극 지침을 정확하게 적용하기 어려운 문제가 있다. 이에 본 발명은 전극과 전극이 접촉하고 있는 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 반영하여 전기자극 지침에 포함된 전류가 미주신경에 도달할 수 있는 전압을 도출하고 이를 전극에 인가함으로써 미주신경에 대하여 더욱 정확한 전기자극을 인가할 수 있다. 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정할 수 있는 방법이 모두 적용될 수 있다. 이와 같이, 입력된 전기자극 지침에 대응되는 초기 입력값을 도출하는 과정은 초기 입력값 도출부에서 수행되며, 초기 입력값 도출부는 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정할 수 있는 임피던스 측정기를 포함할 수 있다. 임피던스 측정기는 전극에 전기자극을 인가하는 회로 또는 회로기판에 포함될 수도 있고, 별도의 임피던스 측정기가 구비될 수도 있다.
그리고 측정된 임피던스를 이용하여 도출된 초기 입력값을 전극에 인가하는 전기자극 인가 단계를 수행한다.
이때, 앞서 살펴본 것과 같이, 초기 입력값에서 임피던스를 이용하여 도출되는 수치는 전압에 해당하며, 전압이 미리 정해진 소정의 값보다 큰 경우에는 전기자극 인가 단계를 수행하지 않을 수 있다. 이러한 경우는 임피던스가 너무 높아지면서 이를 보상하기 위해 전압이 높아지게 되면 피부 조직에 걸리는 전기적 부하가 커져서 화상 등 피부 손상이 발생할 수 있기 때문에, 전극에 전기자극을 인가하지 않고 경고 표시 등을 통해서 사용자에게 알리는 것이 바람직하다. 특히, 전극과 피부 사이의 임피던스가 너무 높은 경우일 수 있으므로, 피부와 전극 사이에 젤을 추가하는 등의 조치를 취할 수 있도록 안내할 수도 있다. 피부와 전극 사이의 임피던스를 반영하여 도출된 초기 입력값을 전극에 인가하는 동작은 전극에 인가되는 전기를 제어하는 제어부를 통해서 수행된다.
이후에 본 발명은 초기 입력값을 그대로 유지하는 것이 아니고, 전극에 인가되는 전기자극을 조절하는 자극중 조절 단계를 수행한다.
본 발명의 초기 입력값은 전기자극이 인가되기 전에 측정된 피부와 전극 사이의 임피던스를 반영하여 도출되었지만, 습도 등과 같은 주변 환경적 요인과 기타 돌발적인 변수로 인하여 시간이 경과하면서 피부와 전극 사이의 임피던스가 변화될 수 있다. 따라서 초기 입력값을 그대로 전극에 인가하는 경우에는 변화된 임피던스에 의해서 정확하지 않은 전기자극이 전극 및 미주신경에 인가되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는 전기자극이 전극이 인가된 상태에서 피부와 전극 사이의 임피던스를 다시 측정하고 측정된 임피던스를 이용하여 전극으로 입력되는 입력값을 변경하는 자극중 조절 단계를 수행한다.
전기자극이 인가된 상황에서 임피던스의 측정과 그에 따른 전기자극의 조절은 실시간으로 수행될 수도 있지만, 피부와 전극 사이의 임피던스는 특별한 경우가 아니면 급격하게 변화되지 않으므로, 소정의 시간 간격으로 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 임피던스를 측정하고 그에 맞춰 전기자극을 조절하는 간격은 이전에 측정된 임피던스를 기준으로 결정하는 것이 바람직하다. 임피던스의 변화에 따라서 크게 문제가 되는 부분은 임피던스가 크게 증가하는 경우이며, 이 경우 피부의 임피던스가 높아지고 이를 보상하기 위해 전압이 따라서 높아지게 되면 피부 조직에 걸리는 전기적 부하가 커져서 화상 등 피부 손상이 발생할 수 있기 때문이다. 그렇다고 높아진 임피던스만큼 충분히 전압을 높이지 않는 경우 전극간 전류가 작아져 미주신경 자극의 효과가 떨어지는 문제가 발생할 수도 있다. 따라서 임피던스가 높을수록 임피던스의 측정과 입력값 조절을 자주 수행하고, 임피던스가 낮을수록 임피던스의 측정과 입력값 조절을 수행하는 간격이 넓도록 하는 것이 바람직하다. 자극중 조절을 수행하는 과정에서도, 전압이 미리 정해진 소정의 값보다 큰 경우에는 전기자극 인가 단계를 중단하고, 경고 표시 등을 통해서 사용자에게 알리는 것이 바람직하다. 전기자극이 인가된 중간에 임피던스를 측정하고 새로운 입력값을 도출하는 과정은 자극중 입력값 도출부에서 수행되며, 자극중 입력값 도출부는 초기 입력값 도출부와 전부 또는 일부 요소를 함께 사용할 수 있다. 자극중 입력값 도출부에서 도출된 입력값은 제어부를 통해서 전극에 인가된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 인체의 피부에 접촉하는 전극을 통해서 미주신경에 대한 전기 자극을 인가하는 방법으로서,
    전기자극에 대한 수치를 포함하는 전기자극 지침을 입력하는 전기자극 지침 입력 단계;
    전기자극을 인가하기에 앞서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 도출하는 초기 입력값 도출 단계; 및
    도출된 초기 입력값으로 전기자극을 인가하는 전기자극 인가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 초기 입력값 도출 단계에서는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    초기 입력값 도출 단계에서 도출된 초기 입력값이 소정의 값보다 높은 경우에는 전기자극 인가 단계를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    전기자극 인가 단계를 수행하는 중에 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 새롭게 측정된 임피던스를 반영하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 조절하는 자극중 조절 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 자극중 조절 단계에서는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    자극중 조절 단계에서 도출된 입력값이 소정의 값보다 높은 경우에는 전기자극 인가 단계를 중단 하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    자극중 조절 단계는 소정의 시간 간격으로 수행되는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    자극중 조절 단계에서 측정된 임피던스를 기준으로, 이후에 자극중 전압 조절 단계를 수행하는 시간 간격이 변화되는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 방법.
  9. 인체의 피부에 접촉하여 전기자극을 인가하는 전극;
    전기자극에 대한 수치를 포함하는 전기자극 지침을 입력받는 입력부;
    전기자극을 인가하기에 앞서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 전기자극 지침에 맞는 입력값을 도출하는 초기 입력값 도출부; 및
    초기 입력값 도출부에서 도출된 입력값을 전극에 인가하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 초기 입력값 도출부는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는, 초기 입력값 도출부에서 도출된 입력값이 소정의 값보다 높은 경우에는 전극에 전기자극을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    전극에 전기자극이 인가된 상태에서, 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하고, 새롭게 측정된 임피던스를 반영하여 전기자극 지침의 전류에 맞는 전압을 도출하는 자극중 입력값 도출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 자극중 입력값 도출부에서 도출된 입력값으로 전기자극을 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전기자극 지침은 전류를 포함하고, 자극중 입력값 도출부는 전기자극 지침에 포함된 전류에 대응되는 전압을 도출하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부는, 자극중 입력값 도출부에서 도출된 전압이 소정의 값보다 높은 경우에는 전극에 전기자극을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    자극중 입력값 도출부는 소정의 시간 간격으로 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    자극중 입력값 도출부에서 측정된 임피던스을 기준으로, 이후에 전극과 피부 사이의 임피던스를 측정하는 시간 간격이 변화되는 것을 특징으로 하는 미주신경에 대한 전기자극 인가 장치.
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