KR20240003486A - 비침습형 자극기 및 이를 이용한 자극방법 - Google Patents

Abstract

비침습형 자극기 및 이를 이용한 자극방법에서, 상기 비침습형 자극기는 회전모듈, 아크모듈, 치료모듈 및 연결모듈을 포함한다. 상기 회전모듈은 회전유닛을 포함한다. 상기 아크모듈은 상기 회전유닛에 의해 제1 방향을 중심으로 회전되며, 아크 형상을 가진다. 상기 치료모듈은 상기 아크모듈을 따라 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 회전하며 이동되고, 환자에게 자극을 인가한다. 상기 연결모듈은 상기 치료모듈을 상기 아크모듈 상에 연결한다. 상기 치료모듈은 링크유닛을 포함하여 환자를 향하는 자세가 공간상에서 가변된다.

Description

비침습형 자극기 및 이를 이용한 자극방법{NON-INVASIVE STIMULATOR AND STIMULATING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 비침습형 자극기 및 이를 이용한 자극방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비침습형으로 자기장이나 집속초음파 등을 이용하여 뇌와 같은 인체의 일부를 자극하여, 재활 치료를 수행하는 비침습형 자극기 및 이를 이용한 자극방법에 관한 것이다.

최근의 연구결과를 통해, 자기장이나 집속초음파를 통해 뇌 운동영역을 자극하면 뇌졸중 등으로 손상된 신경에 대하여 재활치료가 비침습적으로 가능하다고 확인되고 있다.

이에, 일본국 공개특허 제2021-045301호에서와 같이, 뇌활동 자극 시스템이나 뇌활동 자극 장치와 같이, 특정 뇌활동 부위에 비침습적으로 자극을 인가하는 기술이 개발되고 있다.

또한, 일본국 등록특허 제6714606호에서는, 뇌의 비침습적 신경 자극치료를 위한 장치로서, 뇌에 직접 부착되는 형태로 자극장치가 형성되는 기술이 개발되고 있다.

나아가 최근에는 대한민국 공개특허 제10-2021-0023919호에서와 같이 마사지 장치 등에 뇌 자극을 위한 자극기가 결합되는 형태로 개발되고 있으며, 이와 같이, 비침습적으로 뇌를 자극하는 장치는 다양하게 개발되고 있다.

그러나, 현재까지 개발되는 뇌 자극 장치의 경우, 뇌에 직접 고정되는 형태로 구성되거나, 뇌의 주변을 감싸도록 위치하는 고정 프레임 상에 뇌 자극 장치를 위치시켜 자극을 수행하는 것이 일반적이다.

이에, 뇌 자극 위치를 변경하기 위해서는, 뇌 자극 장치를 탈착 및 재부착하거나, 고정 프레임 상에서 다른 위치로 재 결합시켜 이동하여야 하는 등 사용의 불편함이 많으며, 정확한 자극 위치에서의 자극이 용이하지 않은 등의 문제가 있다.

일본국 공개특허 제2021-045301호 일본국 등록특허 제6714606호 대한민국 공개특허 제10-2021-0023919호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 비침습형으로 자기장이나 집속초음파 등을 이용하여 뇌와 같은 인체의 일부를 자극함에 있어, 자극 위치로 정확하고 빠르게 이동시킬 수 있으며, 다양한 자극위치로의 가변이 용이하고, 자극을 인가하는 상태에서 위치가 안정적으로 유지될 수 있는 비침습형 자극기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 비침습형 자극기를 이용한 자극방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 비침습형 자극기는 회전모듈, 아크모듈, 치료모듈 및 연결모듈을 포함한다. 상기 회전모듈은 회전유닛을 포함한다. 상기 아크모듈은 상기 회전유닛에 의해 제1 방향을 중심으로 회전되며, 아크 형상을 가진다. 상기 치료모듈은 상기 아크모듈을 따라 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 회전하며 이동되고, 환자에게 자극을 인가한다. 상기 연결모듈은 상기 치료모듈을 상기 아크모듈 상에 연결한다. 상기 치료모듈은 링크유닛을 포함하여 환자를 향하는 자세가 공간상에서 가변된다.

일 실시예에서, 상기 아크모듈은, 반원형 프레임 형상을 가지며, 환자가 위치하는 방향으로 개방될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 아크모듈은 내부에 아크 형상으로 연장되는 아크레일을 포함하고, 상기 연결모듈은 상기 아크레일 상에서 이동될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 연결모듈은, 상기 아크레일 상에 결합되어 상기 아크레일 상에서 이동하는 아크휠, 상기 아크휠에 구동력을 제공하는 아크 구동부, 및 상기 아크휠에 인접하도록 배치되며, 상기 아크휠을 제동시키는 아크 브레이크를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 아크 브레이크는, 전원의 공급이 중단됨에 따라 제동력을 발생시키는 무여자 작동형 브레이크일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 회전유닛은, 상기 아크모듈이 실장 및 고정되는 회전 베이스, 상기 회전 베이스의 회전 구동력을 제공하는 회전 구동부, 및 상기 회전 구동부에 인접하도록 배치되며, 상기 회전 베이스의 회전을 제동시키는 회전 브레이크를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 회전 브레이크는, 전원의 공급이 중단됨에 따라 제동력을 발생시키는 무여자 작동형 브레이크일 수 있다.

일 실시예에서, 전원의 공급이 중단되어 상기 무여자 작동형 브레이크가 작동됨에 따라, 상기 회전모듈에 대한 상기 아크모듈의 위치, 및 상기 아크모듈에 대한 상기 치료모듈의 위치는 고정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 치료모듈은, 환자에게 비침습적으로 자극을 인가하는 자극유닛, 상기 자극유닛의 하부에 고정되는 플랫폼, 및 상기 연결모듈 상에 고정되는 베이스 플레이트를 더 포함하며, 상기 링크유닛은, 상기 플랫폼과 상기 베이스 플레이트 사이에서, 상기 베이스 플레이트에 대한 상기 플랫폼의 자세를 공간상에서 가변시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링크유닛은, 상기 베이스 플레이트 상에 고정되는 모터, 상기 플랫폼에 고정되는 고정부, 및 상기 모터와 상기 고정부를 병렬로 연결하는 복수의 바(bar)들을 포함하여, 스튜어트 플랫폼(stewart platform)을 구성할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 비침습형 자극기를 이용한 자극방법에서 자극 부위를 입력받는다. 원격중심운동 메커니즘을 이용하여 치료모듈의 방향을 대략적으로 정렬한다. 연결모듈의 아크 브레이크 및 회전유닛의 회전 브레이크를 작동하여, 상기 치료모듈의 방향을 고정한다. 상기 치료모듈의 링크유닛을 이용하여 상기 치료모듈을 정확한 위치로 이동한다. 상기 치료모듈을 이용하여 환자에게 자극을 수행한다.

일 실시예에서, 상기 비침습형 자극기의 방향을 대략적으로 정렬하는 단계는, 상기 회전유닛을 통해 아크 형상의 아크모듈을 제1 방향을 중심으로 회전시키는 단계, 및 상기 치료모듈을 상기 아크모듈을 따라 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 회전하여 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 치료모듈의 방향을 고정하는 단계에서, 상기 아크 브레이크 및 상기 회전 브레이크에 공급되는 전원을 중단시켜, 무여자 작동형 브레이크를 작동시킬 수 있다

일 실시예에서, 환자의 위치가 이동되는 경우, 상기 이동 범위가 기 설정된 범위보다 큰 가의 여부를 판단하는 단계, 및 상기 이동 범위가 기 설정된 범위보다 큰 경우, 상기 원격중심운동 메커니즘을 이용하여 치료모듈의 방향을 대략적으로 정렬한 후, 상기 링크유닛을 이용하여 치료모듈을 정확한 위치로 이동하고, 상기 이동 범위가 기 설정된 범위보다 작은 경우, 상기 링크유닛을 이용하여 치료모듈을 정확한 위치로 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 아크모듈이 회전모듈 상에서 제1 방향을 중심으로 회전하고, 치료모듈이 아크모듈을 따라 제2 방향을 중심으로 회전하여 대략적인 자극 수행 위치에 위치하고, 3차원 공간상에서의 자세가 가변되는 치료모듈 자체의 이동에 의해 보다 정확한 위치로 이동됨에 따라, 자극 수행 위치에 보다 정확하고 신속하게 위치할 수 있다.

즉, 아크모듈과 치료모듈은 상대적으로 큰 구동을 통해 3차원 공간상에서 적절한 위치로 신속하게 이동할 수 있으며, 이 후, 치료모듈이 포함하는 링크유닛의 구동을 통해 치료모듈의 자극유닛이 자극 수행 위치에 정확하고 위치할 수 있으므로, 신속한 이동은 물론 정확한 이동도 동시에 구현할 수 있다.

특히, 다양한 위치에 대한 자극이 필요한 경우 또는 반복적인 자극이 필요한 상황에서, 이와 같이 자극기를 신속하고 정확하게 제어함으로써 치료 시간을 최소화하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

이 경우, 회전모듈을 통한 회전과, 아크모듈 상에서의 회전 반경을 가지면서 이동되는 구성을 통해, 뇌와 같은 구조에 대하여 자극이 필요한 임의의 위치로의 신속하고 정확한 이동을 최적으로 구현할 수 있다.

또한, 자극을 통한 치료를 수행하는 시간 동안 치료모듈의 위치가 고정되어야 하는데, 종래 회전을 수행하는 모터의 동작을 제어하는 것으로 치료모듈을 고정시킨 것과 비교하여, 무여자 작동형 브레이크를 이용함으로써, 단순히 전원 공급을 중단시키는 것으로 해당 위치에서의 고정상태를 지속적이고 안정적으로 유지할 수 있어, 전력 소모를 최소화하면서도 안정적인 자세 유지가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 비침습형 자극기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 비침습형 자극기를 도시한 정면도이다.
도 3a는 도 1의 비침습형 자극기를 이용한 뇌 자극 상태를 나타낸 사시도이고, 도 3b는 도 1의 비침습형 자극기의 아크모듈에 의해 커버되는 뇌의 범위를 도시한 모식도이며, 도 3c는 도 1의 비침습형 자극기의 회전모듈에 의해 커버되는 뇌의 범위를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 1의 비침습형 자극기의 내부를 도시한 내부 사시도이다.
도 5는 도 4의 연결모듈을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4의 회전유닛을 도시한 사시도이다.
도 7a는 도 4의 치료모듈을 도시한 사시도이고, 도 7b는 도 7a의 링크유닛을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 1의 비침습형 자극기를 이용한 자극방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 비침습형 자극기를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 비침습형 자극기를 도시한 정면도이다. 도 3a는 도 1의 비침습형 자극기를 이용한 뇌 자극 상태를 나타낸 사시도이고, 도 3b는 도 1의 비침습형 자극기의 아크모듈에 의해 커버되는 뇌의 범위를 도시한 모식도이며, 도 3c는 도 1의 비침습형 자극기의 회전모듈에 의해 커버되는 뇌의 범위를 도시한 모식도이다.

도 1 내지 도 3c를 참조하면, 본 실시예에 의한 비침습형 자극기(10)는 회전모듈(100), 아크모듈(200), 치료모듈(300) 및 연결모듈(400)을 포함한다.

상기 비침습형 자극기(10)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 환자의 뇌(20) 부분에 자극을 인가하여 의료 목적상의 치료를 수행하는 장치로서, 자기장 또는 집속초음파를 이용한 자극 치료를 수행할 수 있다.

이 경우, 상기 비침습형 자극기(10)는 비단 뇌(20) 부분 외의, 환자의 다른 신체 부위에 대한 자극도 수행할 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의상 뇌(20) 부분에 대한 자극을 수행하는 것을 예를 들어 설명한다.

상기 회전모듈(100)은 지면 또는 별도의 고정체(미도시) 상에 고정되는 모듈로서, 지면 또는 고정체에 고정되는 하면(101) 및 이에 마주하는 상면(102)을 포함하고 내부에 소정의 공간이 형성된다.

이 때, 상기 회전모듈(100)이 형성하는 내부 공간 상에는 도 3a에 도시된 바와 같이, 회전유닛(110)이 구비된다. 상기 회전유닛(110)은 상기 아크모듈(200)을 상기 회전모듈(100)에 대하여 회전시키는 것으로, 세부적인 회전유닛(110)의 구성에 대하여는 후술되는 도면을 참조하여 후술한다.

상기 하면(101)은 지면 또는 고정체에 고정되는 것으로, 예를 들어 지면이 일 방향으로 연장되는 평면이라면, 상기 하면(101)의 연장 방향 역시 지면과 평행인 수평 방향으로 연장될 수 있다.

다만, 상기 상면(102)은 도시된 바와 같이, 상기 하면(101)이 형성하는 평면의 연장방향에 대하여 소정 방향 기울어지며 연장될 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 상기 하면(101)이 지면 방향(G)으로 연장되는 경우, 상기 상면(102)은 상기 지면 방향(G)에 대하여 소정 각도(θ, 예각)만큼 기울어지도록 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 상면(102)이 상기 하면(101)에 대하여 기울어지는 각도는 다양하게 가변될 수 있으며, 환자가 위치하는 자세 등을 고려하여 설정될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 설명의 편의상, 상기 상면(102)을 형성하는 평면이 YZ 평면으로 연장되고, 제1 방향(X)이 상기 YZ 평면에 수직인 방향으로 연장되는 것으로 가정한다.

상기 회전유닛(110)은 상기 회전모듈(100)의 내부에 개재된 상태에서, 상기 아크모듈(200)과 연결된다. 이 경우, 상기 회전유닛(110)은 상세한 구성은 후술하겠으나, 상기 연결되는 아크모듈(200)을 회전시킨다.

즉, 상기 아크모듈(200)은 상기 회전유닛(110)에 의해, 상기 회전유닛(110)과의 연결부를 중심으로, 상기 제1 방향(X)을 회전축으로 회전한다.

이와 같이, 상기 아크모듈(200)이 상기 제1 방향(X)을 회전축으로 회전함에 따라, 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 아크모듈(200)에 장착되는 상기 치료모듈(300)은 환자의 자극 부위인 뇌(20)의 중앙부(C)를 중심으로 뇌(20)의 좌우방향의 소정 영역을 커버하며 이동될 수 있다.

이 경우, 상기 치료모듈(300)의 상기 제1 방향(X)을 회전축으로 회전하는 범위는, 환자의 신체에 접촉하지 않은 범위 내에서 다양하게 설정될 수 있으며, 도 3c에서와 같이, 상기 중앙부(C)를 중심으로 대략 120도 정도의 범위로 회전 범위가 설정될 수 있다. 물론, 이러한 회전 범위는 제한되지 않으며 환자의 위치나 자극의 범위 등을 고려하여 다양하게 가변될 수 있다.

상기 아크모듈(200)은, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회전유닛(110) 상에 고정되어, 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로 회전한다.

상기 아크모듈(200)은 일 측이 개방되는 아크(arc) 형상을 가지는 것으로, 도시된 바와 같이 반원형 프레임 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 아크모듈(200)이 개방되는 방향은 도 3a에서와 같이, 환자의 뇌(20)가 위치하는 방향이다. 나아가, 상기 아크모듈(200)이 반원형 프레임 형상을 가지는 것을 예시하였으나, 상기 프레임의 길이는 더 길어져 반원보다 큰 아크 형상을 가질 수 있는 것은 물론, 더 짧아져 반원보다 작은 아크 형상을 가질 수도 있다.

상기 아크모듈(200)의 내부에는 상기 아크모듈(200)의 연장 방향을 따라 아크 형상으로 연장되는 아크관절부(210)가 구비되며, 상기 아크 관절부(210) 상에는 상기 연결모듈(400)을 통해 상기 치료모듈(300)이 연결된다.

한편, 상기 아크 관절부(210)의 외부는 아크 커버부(220)가 커버하며, 상기 아크 커버부(220)의 내측에는 개방부(221)가 형성된다. 즉, 상기 아크 커버부(220) 중, 환자의 뇌(20)를 향하는 방향으로 상기 개방부(221)가 형성된다.

상기 개방부(221)를 통해서는, 상기 연결모듈(400) 및 상기 치료모듈(300)이 상기 아크 관절부(210)에 연결되는 것으로, 상기 개방부(221)는 상기 아크 관절부(210)와 상기 연결모듈(400) 및 상기 치료모듈(300)의 연결을 위한 최소의 영역으로 개방되면 충분하다.

한편, 상기 아크 관절부(210)에 연결되는 상기 연결모듈(400) 및 상기 치료모듈(300)은, 상기 아크 관절부(210)를 따라 아크 방향으로 이동한다.

즉, 상기 치료모듈(300)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 회전하되, 제 자리에서 회전하는 것은 아니며, 상기 아크 관절부(210)를 따라 이동하는 과정에서 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 회전한다.

이에, 상기 치료모듈(300)은 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로, 소정의 반경을 형성하는 원호를 그리면서 그 위치가 가변될 수 있다. 이에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 치료모듈(300)은 환자의 뇌(20)의 전방 및 후방을 따라 소정 범위에서 이동하게 된다.

이 경우, 상기 치료모듈(300)의 상기 제2 방향(Y)을 회전축으로 회전하는 범위는, 환자의 신체에 접촉하지 않은 범위 내에서 다양하게 설정될 수 있으며, 도 3b에서와 같이, 상기 중앙부(C)를 중심으로 대략 150도 정도의 범위로 회전 범위가 설정될 수 있다. 물론, 이러한 회전 범위는 제한되지 않으며 환자의 위치나 자극의 범위 등을 고려하여 다양하게 가변될 수 있다.

이상과 같이, 상기 치료모듈(300)이, 상기 아크모듈(200)의 회전 및 상기 치료모듈(300)의 이동을 통해, 환자의 뇌(20)의 중앙부(C)를 중심으로 좌우방향 및 전후방향으로 소정 범위 내에서 이동할 수 있으며, 이에 따라, 상기 치료모듈(300)은 환자의 뇌(20)가 위치하는 모든 영역을 커버하며, 필요한 위치에 적절하게 위치할 수 있다.

이 경우, 상기 치료모듈(300)을 상기 아크모듈(200) 상에 연결시키는 상기 연결모듈(400)의 세부 구성, 및 상기 치료모듈(300)의 세부 구성은 후술되는 도면을 참조하여 상세히 후술한다.

도 4는 도 1의 비침습형 자극기의 내부를 도시한 내부 사시도이다.

도 4를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회전유닛(110)은 상기 회전모듈(100)의 내부에 구비되며, 상기 회전유닛(110) 상에 상기 아크모듈(200)이 실장된다.

상기 아크모듈(200)의 경우, 전체적으로 상기 아크모듈(200)의 외형을 형성하는 상기 아크 커버부(220) 외에, 상기 아크 커버부(220)의 내부에는 가이드 프레임(230)이 추가로 구비될 수 있다.

상기 가이드 프레임(230)의 경우, 내측으로 상기 연결모듈(400)이 위치하도록 하며, 상기 연결모듈(400)의 이동을 가이드하는 것으로, 상기 아크모듈(200)의 연장 형상 및 연장 방향과 동일하게 형성된다.

또한, 상기 아크 관절부(210)는 상기 아크 커버부(220)에 형성되는 개방부(221) 측으로 위치하여, 상기 개방부(221)의 개방 영역을 따라 연장되고, 상기 아크 관절부(210) 역시 상기 아크모듈(200)의 연장 형상 및 연장 방향과 동일하게 형성된다.

이에, 상기 연결모듈(400)은 상기 아크 관절부(210)를 기준으로, 외측, 즉 상기 뇌(20)가 위치하는 방향의 반대측으로 위치하여 상기 가이드 프레임(230)의 내측에 구비되며, 상기 치료모듈(300)은 상기 아크 관절부(210)의 내측, 즉 상기 뇌(20)가 위치하는 방향으로 상기 개방부(221)가 형성되는 방향으로 위치한다. 그리하여, 상기 치료모듈(300)은 상기 아크모듈(200)의 내측(201)으로 돌출되도록 위치한다.

따라서, 환자의 뇌(20)가 위치하는 공간, 즉 치료공간(201)으로 상기 치료모듈(300)이 위치하게 되며, 필요한 치료를 효과적으로 수행할 수 있다.

도 5는 도 4의 연결모듈을 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하면, 우선, 상기 아크 관절부(210)는 아크레일(211) 및 레일 고정부(212)를 포함한다.

상기 아크레일(211)은 소정 너비를 가지며 상기 아크 커버부(220)의 내부에서, 상기 아크 커버부(220)의 연장 방향을 따라 연장된다. 후술하겠으나, 상기 연결모듈(400)은 상기 아크레일(211) 상에 결합되고, 상기 아크레일(211)을 따라 이동하게 된다.

상기 레일 고정부(212)는 상기 아크레일(211)을 상기 아크 커버부(220) 상에 고정시키는 것으로, 상기 아크레일(211)의 일측에 구비되어, 상기 아크레일(211)과 상기 아크 커버부(22)에 대한 고정을 수행한다. 이 경우, 상기 레일 고정부(212)는 도시된 바와 같이 체인의 형상을 가질 수도 있으며, 그 외 다양한 형상을 가질 수 있고, 상기 아크레일(211)을 상기 아크 커버부(220)에 고정시키는 구조이면 충분하다.

상기 연결모듈(400)은, 베이스 프레임(410), 수직 프레임(420), 아크 구동부(430), 아크 휠(44), 아크 브레이크(450), 아크 회전축(460) 및 커버 프레임(470)을 포함한다.

상기 베이스 프레임(410)은 상기 치료모듈(300)이 실장되는 것으로, 상기 개방부(221)를 향하는 방향으로 평면 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 프레임(410)은 상기 개방부(221)의 내측에 위치하도록 설계될 수 있고(도 4 참조), 이와 달리, 상기 개방부(221)의 외측에 위치할 수도 있다.

상기 수직 프레임(420)은 일 끝단은 상기 베이스 프레임(410)에 연결되고, 상기 베이스 프레임(410)의 연장 평면에 대하여 수직인 방향으로 연장된다. 이에, 상기 수직 프레임(420)은 상기 개방부(221)로부터 상기 아크 커버부(220)의 내측을 향하는 방향으로 연장되며, 상기 아크 레일(211)에 인접하여 상기 아크 레일(211)을 측부를 따라 상기 아크 레일(211)에 수직인 방향으로 연장될 수 있다.

상기 아크 구동부(430)는 상기 수직 프레임(420)의 타 끝단에 실장되는 것으로, 소정의 구동력을 발생시켜 상기 연결모듈(400)을 상기 아크레일(211) 상에서 구동시킨다. 상기 아크 구동부(430)는 예를 들어, 회전 모터일 수 있다.

이 경우, 상기 아크 구동부(430)는 상기 수직 프레임(420)으로부터 상기 아크레일(211)을 향하는 방향으로 실장될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 프레임(410), 상기 수직 프레임(420) 및 상기 아크 구동부(430)의 연결관계는, 전체적으로 상기 아크 관절부(210)를 중심으로 'ㄷ'자 형상을 가지면서 형성될 수 있다.

따라서, 상기 아크 관절부(210)를 중심으로, 상기 개방부(221) 측으로는 상기 베이스 프레임(410)이 위치하여 상기 치료모듈(300)이 상기 치료공간(201)으로 위치할 수 있으며, 상기 치료모듈(300)을 구동시키는 구동 관련 구성들은 상기 개방부(221)의 반대측인 상기 아크 커버부(220) 및 상기 가이드 프레임(230)의 내측으로 위치하도록 한다. 이를 통해, 설계의 최적화가 가능하다.

상기 아크 휠(440)은 상기 아크 구동부(430)에 결합되어, 상기 아크 구동부(430)의 구동력에 의해 회전한다. 이 경우, 상기 아크 휠(440)은 외주면이 상기 아크레일(211) 상에 결합되는 것으로, 도시된 바와 같이 상기 아크 휠(440)의 외주면은 기어 형상을 가질 수 있다. 나아가, 상기 아크 휠(440)의 외주면이 기어 형상을 가진다면, 도시하지는 않았으나 상기 아크레일(211)의 외주면도 기어 형상을 가져, 서로 기어결합을 형성할 수 있다.

이와 달리, 미끄러짐의 발생 가능성은 있으나, 상기 아크 휠(440)의 외주면은 물론 상기 아크레일(211)의 외주면도 별도의 기어 형상을 가지지 않는 면 접촉을 수행할 수도 있다.

그리하여, 상기 아크 휠(440)이 상기 아크 구동부(430)의 구동력에 의해 회전하게 되면, 상기 아크 휠(440)은 상기 아크레일(211) 상에서 이동하게 되며, 이에 따라 상기 연결모듈(400) 및 이에 고정되는 상기 치료모듈(300)은 모두 상기 아크레일(211)을 따라 이동하게 된다.

이 때, 상기 아크 회전축(460)은 상기 아크 구동부(430)의 구동축인 것으로, 상기 아크 휠(440)에도 연결되어, 상기 회전 구동력을 상기 아크 휠(440)에 제공할 수 있다.

상기 아크 브레이크(450)는 상기 아크 휠(440)에 인접하도록 배치되어, 상기 아크 휠(440)의 구동을 제동시킨다. 즉, 상기 아크 휠(440)이 상기 아크레일(211) 상에서 필요한 위치에 도달하는 경우, 상기 아크 휠(440)의 추가 구동을 방지하기 위해 상기 아크 휠(440)에 제동력을 제공한다.

이 경우, 상기 아크 브레이크(450)는, 예를 들어, 무여자 작동형 브레이크일 수 있다. 이에, 외부로부터의 전원 공급이 중단되는 경우, 상기 아크 브레이크(450)가 작동되어, 상기 아크 휠(440)의 구동을 중단시키며, 상기 아크 휠(440)을 상기 아크 레일(211) 상에 고정시킨다.

종래의 경우, 상기 아크 휠(440)의 구동을 중단시키기 위해서는, 상기 아크 구동부(430), 즉 회전 모터의 구동을 중단시켜 상기 아크 휠(440)의 추가 구동을 제어한다. 그러나, 상기 아크 휠(440) 상에는 상대적으로 큰 무게를 가지는 상기 치료모듈(300)이 고정되는 것으로, 상기 아크 휠(440)을 상기 아크 레일(211) 상의 특정 위치에 고정시키기 위해서는, 상기 아크 구동부(430)는 지속적으로 상기 아크 휠(440)의 자중에 의한 위치 변화에 대응하도록 동작하여야 한다.

즉, 회전 모터로 구성되는 상기 아크 구동부(430)는 상기 아크 휠(440)의 위치를 고정시키기 위해, 지속적으로 동작하여야 하고, 이를 위해서는 회전 모터에 지속적으로 전원이 공급되어야 하여 이에 따른 에너지 소비가 크게 증가하게 된다.

그러나, 본 실시예의 경우, 상기 아크 브레이크(450)가 무여자 작동형 브레이크로 구성됨으로써, 상기 아크 휠(440)의 위치를 고정시키기 위해서는, 단순히 공급되는 전원을 중단시키는 것으로 충분하고, 이렇게 전원의 공급을 중단시키면, 상기 아크 브레이크(450)는 상대적으로 큰 힘으로 상기 아크 휠(440)을 고정시킬 수 있어, 상기 아크 휠(440) 상에 상기 치료모듈(300)과 같이 큰 중량의 모듈이 장착되는 경우라도, 용이하게 그 위치에 대한 고정을 수행할 수 있다. 나아가, 전원 공급은 중단되므로, 추가적인 에너지 소비를 최소화할 수 있다. 또한, 정전 상태나 비상 상태와 같이 전원 공급이 중단되는 상황에서도 상기 아크 휠(440)에 대한 고정 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

상기 커버 프레임(470)은 상기 아크 브레이크(450), 상기 아크 휠(440) 및 상기 아크 구동부(440) 등의 구성요소들을 내부에 위치시키도록, 상기 구성요소들의 외부를 커버하는 것으로, 생략이 가능한 구성에 해당된다.

도 6은 도 4의 회전유닛을 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 상기 회전유닛(110)은 상기 회전유닛(110)에 고정되는 상기 아크모듈(200)을 회전시키는 것으로, 회전 구동부(111), 구동력 전달부(112), 구동력 전달축(113), 지지 프레임(114), 회전 베이스(115), 회전 브레이크(116), 경사 프레임(117) 및 결합 프레임(118)을 포함한다.

상기 회전 구동부(111)는 회전 구동력을 발생시키는 것으로, 예를 들어 회전 모터일 수 있다.

상기 구동력 전달부(112)는 상기 회전 구동부(111)에 연결되어, 상기 회전 구동부(111)에서 발생된 회전 구동력을 상기 구동력 전달축(113)으로 전달한다. 이 경우, 상기 구동력 전달부(112)는 도시된 바와 같이, 구동 전달 벨트로 구성될 수 있으며, 이와 달리, 구동 전달 기어로 구성될 수도 있고, 그 구조나 전달 형태는 제한되지는 않는다.

상기 구동력 전달축(113)은 일단은 상기 구동력 전달부(112)를 통해 상기 회전 구동부(111)에서 발생되는 회전 구동력을 전달받으며, 타단은 상기 지지프레임(114)에 연결되어, 상기 전달받은 회전 구동력을 상기 지지프레임(114)으로 전달한다.

그리하여, 상기 지지 프레임(114)은 상기 회전 구동력에 의해 회전된다. 이 경우, 상기 지지프레임(114)은, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로 회전하게 된다.

상기 회전 베이스(115)는 상기 지지프레임(114)의 상면에 결합되며, 상기 회전 베이스(115)의 상면 상에는 상기 아크모듈(200)의 하부 끝단이 실장된다.

이에, 상기 지지프레임(114)의 회전 구동력을 상기 회전 베이스(115)로 전달되며, 상기 회전 베이스(115)의 회전에 의해 상기 아크모듈(200)도 전체적으로 회전하게 된다. 이 경우, 상기 아크모듈(200)은, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로 한 회전하게 된다.

한편, 상기 구동 전달축(113)이 상기 지지프레임(114)에 결합되어, 상기 지지프레임(114)을 회전시키는 것을 예시하여 설명하였으나, 상기 구동 전달축(113)은 상기 회전 베이스(115)에 직접 연결되어, 상기 회전 베이스(115)를 직접 회전시킬 수도 있다. 이 경우, 상기 지지프레임(114)은 상기 회전 베이스(115)에 대한 지지력을 향상시켜, 상기 회전 베이스(115) 상에 실장되는 상대적으로 큰 중량의 상기 아크모듈(200)을 안정적으로 고정시킬 수 있다.

상기 결합 프레임(118)은 상기 회전모듈(100)의 하면(101)에 결합되는 구조로서, 상기 결합 프레임(118)을 통해 상기 회전유닛(110)은 상기 회전모듈(100)의 내부에 고정될 수 있다.

또한, 상기 경사 프레임(117)의 경우, 하부는 상기 결합 프레임(118)에 결합하고, 상부는 상기 회전 베이스(115) 및 상기 지지프레임(114)의 하부에 결합된다. 이 경우, 상기 경사 프레임(117)의 상부가 형성하는 면은 상기 회전모듈(100)의 하면(101)이 연장되는 평면에 대하여 소정의 각(θ, 도 2 참조)을 형성하게 된다.

그리하여, 상기 회전 베이스(115)는 상기 하면(101)의 연장방향인 지면 방향(G)에 대하여 소정의 각(θ)을 가지면서 경사지도록 형성되고, 이에 따라 상기 아크모듈(200)은 소정의 경사각(θ)을 가지면서 상기 회전모듈(100) 상에 결합된다.

상기 회전 브레이크(116)는 상기 구동 전달축(113)의 일 끝단 상에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 상기 구동 전달축(113)의 회전에 제동력을 인가한다.

즉, 상기 회전 브레이크(116)는 상기 아크모듈(200)이 회전하여 필요한 위치에 도달하는 경우, 상기 아크모듈(200)의 추가 구동을 방지하기 위해 상기 구동 전달축(113)에 제동력을 제공한다.

이 경우, 상기 회전 브레이크(116) 역시, 예를 들어, 무여자 작동형 브레이크일 수 있으며, 따라서, 외부로부터의 전원 공급이 중단되는 경우, 상기 회전 브레이크(116)가 작동되어, 상기 구동 전달축(113)의 구동을 중단시키며, 상기 아크모듈(200)을 해당 위치에 고정시킨다.

종래, 회전 모터인 상기 회전 구동부(111)를 이용하여 상기 아크모듈(200)을 해당 위치에 고정시키는 경우의 에너지 소모가 크게 증가함은 앞서 상기 아크 브레이크(450)에 대한 설명에서와 같다.

이에, 본 실시예에서는, 상기 회전 브레이크(116)도 무여자 작동형 브레이크로 구성됨으로써, 상기 아크모듈(200)의 위치를 고정시키기 위해서, 단순히 공급되는 전원을 중단시키는 것으로 충분하고, 이렇게 전원의 공급을 중단시키면, 상기 회전 브레이크(116)는 상대적으로 큰 힘으로 상기 아크모듈(200)을 고정시킬 수 있다. 이에, 상기 아크모듈(200) 및 이에 고정되는 상기 치료모듈(300)이 가지는 큰 중량의 구조체에 대하여도, 용이하게 그 위치에 대한 고정을 수행할 수 있다.

나아가, 전원 공급은 중단되므로, 추가적인 에너지 소비를 최소화할 수 있으며, 정전 상태나 비상 상태와 같이 전원 공급이 중단되는 상황에서도 상기 아크 모듈(200)에 대한 고정 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 7a는 도 4의 치료모듈을 도시한 사시도이고, 도 7b는 도 7a의 링크유닛을 도시한 평면도이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 치료모듈(300)은 환자의 뇌(20)에 대한 자극 치료를 수행하는 것으로, 베이스 플레이트(310), 링크유닛(320), 플랫폼(330) 및 자극유닛(340)을 포함한다.

상기 베이스 플레이트(310)는 상기 연결모듈(400)의 베이스 프레임(410)에 고정되며, 상기 베이스 프레임(410)이 상기 개방부(221)의 내측에 위치하는 것과 달리, 상기 개방부(221)의 외측으로 위치한다. 이에, 상기 베이스 플레이트(31)는 상기 치료공간(201) 상에 위치하게 된다.

상기 베이스 플레이트(310)는 플레이트 형상을 가지며, 상기 치료모듈(300)의 베이스를 형성한다.

상기 플랫폼(330)은 상기 베이스 플레이트(310)와 소정거리 이격되도록 배치되며, 마찬가지로 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 플랫폼(330)과 상기 베이스 플레이트(310)의 사이에는 상기 링크유닛(320)이 연결되며, 상기 링크유닛(320)의 구동에 따라, 상기 베이스 플레이트(310)에 대한 상기 플랫폼(330)의 자세가 가변된다.

상기 자극유닛(340)은 상기 플랫폼(330)의 상면에 고정되는 것으로, 상기 플랫폼(330)의 자세가 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여 가변되는 경우, 상기 자극유닛(340)의 자세 역시 동일하게 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여 가변된다. 즉, 상기 자극유닛(340)과 상기 플랫폼(330)은 일체로 연결되어 그 자세가 가변될 수 있다.

상기 자극유닛(340)은 도시된 바와 같이, 환자의 뇌(20)를 향하는 면이 소정의 곡면 형상을 가질 수 있으며, 내부의 구조를 상세히 도시하지는 않았으나, 상기 뇌(20)를 향하여 소정의 자극을 제공할 수 있다.

즉, 상기 자극유닛(340)은, 자기장이나 집속초음파 등과 같이 뇌를 자극하여 치료를 수행할 수 있는 모듈이 내부에 포함되는 것으로, 상기 뇌(20)에 근접하도록 위치하여 자극을 통한 치료를 수행한다. 이 경우, 상기 자극유닛(340)의 내부에 포함되는 모듈은 환자에 대한 자극 치료를 수행할 수 있는 모듈이면 충분하며, 특정 모듈로 제한되지는 않는다.

상기 링크유닛(320)은 상기 베이스 플레이트(310)와 상기 플랫폼(330)의 사이에 구비되어, 상기 플랫폼(330)의 위치, 방향 또는 자세를 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여 가변시킨다.

이 경우, 상기 링크유닛(320)은 상기 베이스 플레이트(310)와 상기 플랫폼(330)의 사이에서 병렬로 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 링크유닛(320)은 복수의 링크들을 포함하는데, 각각의 링크는 상기 베이스 플레이트(310) 상에 구비되는 한 쌍의 제1 및 제2 모터들(321, 322), 상기 제1 모터(321)와 연결되는 제1 및 제3 바들(323, 325), 상기 제2 모터(322)와 연결되는 제2 및 제4 바들(324, 326), 및 상기 플랫폼(330)에 고정되며 상기 제3 바(325) 및 상기 제4 바(326)가 연결되는 고정부(327)를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 바(323)는 상기 제1 모터(321)에 대하여 회전 가능하도록 연결되고, 상기 제3 바(325)는 일 끝단은 상기 제1 바(323)에 대하여 회전 가능하도록 연결되고 타 끝단은 상기 고정부(327)에 대하여 회전 가능하도록 연결된다. 마찬가지로, 상기 제2 바(324)는 상기 제2 모터(322)에 대하여 회전 가능하도록 연결되고, 상기 제4 바(326)는 일 끝단은 상기 제2 바(324)에 대하여 회전 가능하도록 연결되고 타 끝단은 상기 고정부(327)에 대하여 회전 가능하도록 연결된다.

그리하여, 상기 제1 및 제2 모터들(321, 322)의 구동에 따라 상기 고정부(327)는 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여 다양한 자세로 위치할 수 있다.

그리하여, 상기 링크가 도시된 바와 같이, 세 개의 쌍으로, 상기 베이스 플레이트(310) 및 상기 플랫폼(330)의 원형 프레임의 원주 방향을 따라 구비된다면, 상기 플랫폼(330)은 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여 다양한 자세로 정밀하게 위치할 수 있다.

즉, 상기 링크를 구성하는 제1 및 제2 모터들(321, 322)은 각각 독립적으로 구동되며, 이에 총 6개의 모터들은 모두 독립적으로 구동될 수 있다. 그리하여, 상기 6개의 모터들이 모두 독립적으로 구동되어, 각각의 모터들에 연결되는 바(bar)들이 모두 독립적으로 그 위치가 가변될 수 있다. 그 결과, 상기 플랫폼(330)은 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여, 다양한 자세로 위치할 수 있게 된다.

그리하여, 상기 자극유닛(340)이 환자의 뇌(20)를 향하여 자극을 제공하기 위해 필요한 정확한 위치로 이동하여야 하는 경우, 상기 링크유닛(320)을 구성하는 6개의 모터들이 개별적으로 구동되어 상기 자극유닛(340)의 위치, 자세 또는 방향을 제어할 수 있다.

특히, 상기 링크유닛(320)의 모터들의 구동을 통한 제어는, 상기 자극유닛(340)의 위치, 자세 또는 방향을 모다 정밀하게 제어할 수 있는 것으로, 앞서 설명한 상기 아크 구동부(430) 또는 회전 구동부(111)에 의한 상기 자극유닛(340)의 위치 등의 제어에 비하여 상대적으로 정밀한 제어가 가능하다.

또한, 상기 링크유닛(320)을 통한 상기 자극유닛(340)의 제어는, 상기 아크모듈(200) 및 상기 연결모듈(400)의 위치가 고정된 상태에서, 상기 자극유닛(340) 자체의 구조적 가변에 의한 위치제어인 것으로, 그 제어 범위는 상대적으로 작지만, 작은 범위에서의 정밀 제어가 가능하다.

이 경우, 상기 링크유닛(320)을 포함하는 상기 치료모듈(300)의 자세 제어 구조는, 예를 들어 스튜어트 플랫폼(stewart platform)의 동작을 모사할 수 있다.

나아가, 도면을 통해서는 상기 링크유닛(320)을 구성하는 모터가 6개인 것을 예시하였으나, 상기 모터의 개수 및 배열은 다양하게 가변될 수 있다.

이하에서는, 앞서 설명한 상기 비침습형 자극기(10)를 이용하여 환자에 대한 비침습적 자극 치료를 수행하는 자극방법에 대하여 설명한다.

도 8은 도 1의 비침습형 자극기를 이용한 자극방법을 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 상기 비침습형 자극기(10)를 이용한 자극방법에서는, 우선, 외부로부터 자극이 필요한 부위에 대한 정보를 입력받는다(단계 S10).

이 후, 소위, 원격중심운동 메커니즘을 이용하여 상기 치료모듈(300)의 방향을 대략적으로 정렬한다(단계 S20).

이 경우, 원격중심운동 메커니즘이란, 상기 아크모듈(200)을 상기 회전모듈(100)에 대하여 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로 회전시키는 구동과, 상기 치료모듈(300)을 상기 아크모듈(200)의 아크 방향을 따라서 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 중심으로 회전하여 이동시키는 구동을 의미한다.

즉, 상기 회전 구동부(111)를 구동시켜 상기 아크모듈(200)을 회전시키거나, 상기 아크 구동부(430)를 구동시켜 상기 연결모듈(400)을 상기 아크 관절부(210) 상에서 이동시키는 구동을 의미한다.

이러한 원격중심운동 메커니즘에서, 상기 아크모듈(200)의 회전과 상기 치료모듈(300)의 이동은 동시에 수행될 수도 있고, 어느 하나가 선행되어 수행될 수도 있으며, 그 수행 순서는 제한되지 않는다.

이상과 같은, 상기 원격중심운동 메커니즘을 통해서, 상기 치료모듈(300)은 환자의 자극이 필요한 부위로 대략적으로 정렬되어 위치할 수 있다. 즉, 상기 아크모듈(200)과 상기 연결모듈(400)이 환자의 자극이 필요한 부위와는 상대적으로 먼 거리 이격되어 위치하므로, 상기 원격중심운동 메커니즘을 통해 제어되는 상기 아크모듈(200)의 위치와 상기 치료모듈(300)의 위치는 상기 자극이 필요한 부위에 대하여 정밀하게 제어되기는 어려우며, 대략적인 위치로만 이동이 가능하게 된다.

한편, 이상과 같이 상기 원격중심운동 메커니즘을 통해 상기 치료모듈(300)의 방향 또는 위치를 대략적으로 정렬한 후에, 상기 아크모듈(200) 및 상기 연결모듈(400)의 위치를 고정시킨다(단계 S30).

즉, 상기 연결모듈(400)의 아크 브레이크(450)와 상기 회전유닛(110)의 회전 브레이크(116)를 작동시켜, 상기 연결모듈(400)의 위치 및 상기 아크모듈(200)의 위치를 이동된 위치에 그대로 고정시키며, 이를 통해 상기 치료모듈(300)도 이동된 방향 또는 위치로 고정된다(단계 S30).

이상과 같이, 상기 치료모듈(300)을 자극이 필요한 부위에 대략적으로 위치시킨 후, 상기 치료모듈(300)의 자세, 위치 또는 방향을 보다 정밀하고 정확하게 제어한다(단계 S40).

즉, 상기 치료모듈(300)의 링크유닛(320)을 이용하여, 상기 치료모듈(300)을 보다 정확한 위치, 자세 또는 방향으로 이동시키고(단계 S40), 이동된 위치, 자세 또는 방향에 상기 치료모듈(300)의 자극유닛(340)이 위치할 수 있도록, 상기 링크유닛(320)의 모터들의 추가 구동을 중단시킨다.

한편, 이렇게 치료모듈을 고정시킨 상태에서, 치료모듈의 자중 등에 의해 인가되는 외력은 상기 링크유닛(320)의 모터들의 부하를 통해 흡수하여야 한다. 다만, 이 경우, 치료모듈의 자중에 의한 외력은 상대적으로 크지 않으므로, 상기 링크유닛(320)이 모터가 가진 부하를 통해 충분히 흡수될 수 있고, 그 과정에서 많은 에너지가 소비되지는 않는다.

이 후, 상기 자극유닛(340)을 이용하여 환자의 자극이 필요한 부분에 대하여 자극을 통한 치료를 수행한다(단계 S50).

나아가, 해당 부분에 대한 자극을 통한 치료가 완료되면, 별도의 자극 부위가 추가되지 않는 경우(단계 S80), 상기 자극을 통한 치료는 종료된다. 그러나, 새로운 자극 부위에 대한 자극이 요구된다면, 앞서 설명한 바와 같이 새로운 자극 부위를 입력받는 단계(단계 S10)로부터 다시 시작하여 자극을 통한 치료를 재 시행한다.

한편, 상기 자극유닛(340)을 이용하여 환자에 대한 자극을 수행하는 과정에서, 환자가 자세 등을 변경하여 이동될 수 있다(단계 S60).

이에, 상기 환자가 이동되는 경우(단계 S60), 상기 환자의 이동되는 위치로 상기 치료모듈(300)을 동시에 이동시켜야 한다. 다만, 환자의 이동 범위 또는 이동량에 따라 상기 치료모듈(300)의 이동 정도도 가변될 수 있다.

따라서, 본 실시예의 경우, 환자의 이동되는 범위가 상기 치료모듈(300)이 포함하는 링크유닛(320)의 구동만으로 커버될 수 있다면, 즉 환자의 이동 범위가 기 설정된 범위보다 작다면(단계 S70), 상기 환자의 이동 위치로 상기 링크유닛(320)을 구동시켜 상기 치료모듈(300)을 이동시킨다(단계 S40). 그리하여, 상기 이동된 위치의 환자에 대하여 자극 및 치료를 수행한다(단계 S50).

다만, 환자의 이동되는 범위가 상기 치료모듈(300)이 포함하는 링크유닛(320)의 구동만으로 커버될 수 없다면, 즉 환자의 이동 범위가 기 설정된 범위보다 크다면(단계 S70), 1차적으로 상기 원격중심운동 메커니즘을 이용하여 상기 치료모듈(300)을 대략적으로 이동시킨 후(단계 S20), 추가로 상기 환자의 이동 위치로 상기 링크유닛(320)을 구동시켜 상기 치료모듈(300)을 정밀하게 이동시킨다(단계 S40). 그리하여, 상기 이동된 위치의 환자에 대하여 자극 및 치료를 수행한다(단계 S50).

이 경우, 상기 기 설정된 범위는, 상기 치료모듈(300)이 포함하는 링크유닛(320)을 통해 이동되는 범위를 고려하여 다양하게 미리 설정될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 아크모듈이 회전모듈 상에서 제1 방향을 중심으로 회전하고, 치료모듈이 아크모듈을 따라 제2 방향을 중심으로 회전하여 대략적인 자극 수행 위치에 위치하고, 3차원 공간상에서의 자세가 가변되는 치료모듈 자체의 이동에 의해 보다 정확한 위치로 이동됨에 따라, 자극 수행 위치에 보다 정확하고 신속하게 위치할 수 있다.

즉, 아크모듈과 치료모듈은 상대적으로 큰 구동을 통해 3차원 공간상에서 적절한 위치로 신속하게 이동할 수 있으며, 이 후, 치료모듈이 포함하는 링크유닛의 구동을 통해 치료모듈의 자극유닛이 자극 수행 위치에 정확하고 위치할 수 있으므로, 신속한 이동은 물론 정확한 이동도 동시에 구현할 수 있다.

특히, 다양한 위치에 대한 자극이 필요한 경우 또는 반복적인 자극이 필요한 상황에서, 이와 같이 자극기를 신속하고 정확하게 제어함으로써 치료 시간을 최소화하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

이 경우, 회전모듈을 통한 회전과, 아크모듈 상에서의 회전 반경을 가지면서 이동되는 구성을 통해, 뇌와 같은 구조에 대하여 자극이 필요한 임의의 위치로의 신속하고 정확한 이동을 최적으로 구현할 수 있다.

또한, 자극을 통한 치료를 수행하는 시간 동안 치료모듈의 위치가 고정되어야 하는데, 종래 회전을 수행하는 모터의 동작을 제어하는 것으로 치료모듈을 고정시킨 것과 비교하여, 무여자 작동형 브레이크를 이용함으로써, 단순히 전원 공급을 중단시키는 것으로 해당 위치에서의 고정상태를 지속적이고 안정적으로 유지할 수 있어, 전력 소모를 최소화하면서도 안정적인 자세 유지가 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 비침습형 자극기 100 : 회전모듈
110 : 회전유닛 111 : 회전 구동부
115 : 회전 베이스 116 : 회전 브레이크
117 : 경사 프레임 200 : 아크모듈
210 : 아크 관절부 220 : 아크 커버부
230 : 가이드 프레임 300 : 치료모듈
310 : 베이스 플레이트 320 : 링크유닛
330 : 플랫폼 340 : 자극유닛
400 : 연결모듈 430 : 아크 구동부
440 : 아크 휠 450 : 아크 브레이크

Claims (14)

1. 회전유닛을 포함하는 회전모듈;
   상기 회전유닛에 의해 제1 방향을 중심으로 회전되며, 아크 형상을 가지는 아크모듈;
   상기 아크모듈을 따라 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 회전하며 이동되고, 환자에게 자극을 인가하는 치료모듈; 및
   상기 치료모듈을 상기 아크모듈 상에 연결하는 연결모듈을 포함하고,
   상기 치료모듈은 링크유닛을 포함하여 환자를 향하는 자세가 공간상에서 가변되는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
2. 제1항에 있어서, 상기 아크모듈은,
   반원형 프레임 형상을 가지며, 환자가 위치하는 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 아크모듈은 내부에 아크 형상으로 연장되는 아크레일을 포함하고,
   상기 연결모듈은 상기 아크레일 상에서 이동되는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
4. 제3항에 있어서, 상기 연결모듈은,
   상기 아크레일 상에 결합되어 상기 아크레일 상에서 이동하는 아크휠;
   상기 아크휠에 구동력을 제공하는 아크 구동부; 및
   상기 아크휠에 인접하도록 배치되며, 상기 아크휠을 제동시키는 아크 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
5. 제4항에 있어서, 상기 아크 브레이크는,
   전원의 공급이 중단됨에 따라 제동력을 발생시키는 무여자 작동형 브레이크인 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
6. 제1항에 있어서, 상기 회전유닛은,
   상기 아크모듈이 실장 및 고정되는 회전 베이스;
   상기 회전 베이스의 회전 구동력을 제공하는 회전 구동부; 및
   상기 회전 구동부에 인접하도록 배치되며, 상기 회전 베이스의 회전을 제동시키는 회전 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
7. 제6항에 있어서, 상기 회전 브레이크는,
   전원의 공급이 중단됨에 따라 제동력을 발생시키는 무여자 작동형 브레이크인 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
8. 제5항 또는 제7항에 있어서,
   전원의 공급이 중단되어 상기 무여자 작동형 브레이크가 작동됨에 따라, 상기 회전모듈에 대한 상기 아크모듈의 위치, 및 상기 아크모듈에 대한 상기 치료모듈의 위치는 고정되는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
9. 제1항에 있어서, 상기 치료모듈은,
   환자에게 비침습적으로 자극을 인가하는 자극유닛;
   상기 자극유닛의 하부에 고정되는 플랫폼; 및
   상기 연결모듈 상에 고정되는 베이스 플레이트를 더 포함하며,
   상기 링크유닛은, 상기 플랫폼과 상기 베이스 플레이트 사이에서, 상기 베이스 플레이트에 대한 상기 플랫폼의 자세를 공간상에서 가변시키는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
10. 제9항에 있어서, 상기 링크유닛은,
    상기 베이스 플레이트 상에 고정되는 모터, 상기 플랫폼에 고정되는 고정부, 및 상기 모터와 상기 고정부를 병렬로 연결하는 복수의 바(bar)들을 포함하여, 스튜어트 플랫폼(stewart platform)을 구성하는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기.
11. 자극 부위를 입력받는 단계;
    원격중심운동 메커니즘을 이용하여 치료모듈의 방향을 대략적으로 정렬하는 단계;
    연결모듈의 아크 브레이크 및 회전유닛의 회전 브레이크를 작동하여, 상기 치료모듈의 방향을 고정하는 단계;
    상기 치료모듈의 링크유닛을 이용하여 상기 치료모듈을 정확한 위치로 이동하는 단계; 및
    상기 치료모듈을 이용하여 환자에게 자극을 수행하는 단계를 포함하는 비침습형 자극기를 이용한 자극방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 비침습형 자극기의 방향을 대략적으로 정렬하는 단계는,
    상기 회전유닛을 통해 아크 형상의 아크모듈을 제1 방향을 중심으로 회전시키는 단계; 및
    상기 치료모듈을 상기 아크모듈을 따라 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 회전하여 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기를 이용한 자극방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 치료모듈의 방향을 고정하는 단계에서,
    상기 아크 브레이크 및 상기 회전 브레이크에 공급되는 전원을 중단시켜, 무여자 작동형 브레이크를 작동시키는 것을 특징으로 하는 비침습형 자극기를 이용한 자극방법.
14. 제11항에 있어서,
    환자의 위치가 이동되는 경우, 상기 이동 범위가 기 설정된 범위보다 큰 가의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 이동 범위가 기 설정된 범위보다 큰 경우, 상기 원격중심운동 메커니즘을 이용하여 치료모듈의 방향을 대략적으로 정렬한 후, 상기 링크유닛을 이용하여 치료모듈을 정확한 위치로 이동하고,
    상기 이동 범위가 기 설정된 범위보다 작은 경우, 상기 링크유닛을 이용하여 치료모듈을 정확한 위치로 이동하는 단계를 더 포함하는 비침습형 자극기를 이용한 자극방법.

Images