WO2021215769A1 - 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치 - Google Patents

비침습적 뇌자극 헬스케어 장치 Download PDF

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helmet
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오도연
이재원
김민수
이경수
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뉴로엔(주)
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Definitions

  • the embodiment relates to a non-invasive brain stimulation healthcare device.
  • Mild cognitive impairment refers to a state in which memory or other cognitive functions are clearly diminished enough to be confirmed by objective tests, but the ability to carry out daily life is preserved and is not yet dementia.
  • mild cognitive impairment is a high-risk group for dementia. It is known that about 1 to 2% of the normal elderly progress to dementia every year, but about 10 to 15% of those with mild cognitive impairment progress to dementia every year. In the case of mild cognitive impairment, approximately 80% of patients with mild cognitive impairment progress to dementia after 6 years, so they are in the high-risk group for dementia.
  • Treatment methods for mild cognitive impairment include drug therapy, cognitive therapy, and brain stimulation therapy.
  • Alzheimer's disease treatment As drug treatment, Alzheimer's disease treatment, ginkgo leaf extract, choline precursor, vitamin B group supplement, etc. can be used, and if depression is the cause, antidepressants are sometimes used.
  • antidepressants are sometimes used.
  • Cognitive therapy is a cognitive rehabilitation for the brain function of a degraded area, and corresponds to a treatment for improving cognitive deficits and improving social function using scientific learning principles.
  • cognitive therapy has a problem that it takes a long time to improve and the effect is weak.
  • Brain stimulation treatment includes invasive treatment such as deep brain stimulation and non-invasive treatment that stimulates the brain from the outside with magnetism, electricity, or ultrasound.
  • invasive treatment has a risk of side effects or complications after surgery, so research on non-invasive treatment is being actively conducted.
  • Non-invasive treatment of mild cognitive impairment does not show immediate effect compared to invasive treatment, but has the advantage of having fewer side effects and a significant effect compared to cognitive treatment.
  • a representative example of non-invasive treatment is a method using transcranial current stimulation (tCS), and specifically, a method of activating a specific part of the recipient's brain or causing rest with tDCS (transcranial direct current stimulation). This is widely used.
  • tCS transcranial current stimulation
  • tDCS transcranial direct current stimulation
  • Treatment using tDCS is less effective when the patient's tension or stress is high.
  • tDCS causes discomfort such as a stinging pain in the skin at the beginning of the procedure, and this discomfort lowers the periodic and long-term availability of the recipient's health care system, and even if used, there is a problem of increasing the patient's tension or stress.
  • the method of using electrical stimulation which is a representative example of non-invasive treatment of mild cognitive impairment, is to apply electrical stimulation with electrodes in close contact with the scalp.
  • electrical stimulation there is for example, it is difficult to position the plurality of electrodes of the electrical stimulation device at an appropriate position, and there are problems such as preventing adhesion of the electrodes by hair.
  • the embodiment provides a brain stimulation healthcare device that can prevent and effectively treat mild cognitive impairment.
  • the embodiment provides a non-invasive brain stimulation healthcare device with improved electrode adhesion and wearability that can be directly worn by a recipient.
  • the embodiment provides a non-invasive brain stimulation healthcare system that can further improve the treatment effect by lowering the patient's tension or stress.
  • a non-invasive brain stimulation healthcare device for solving the above-described problem includes a plurality of electrode units for applying electrical stimulation to the brain of a recipient; a power supply unit for supplying power to the plurality of electrode units; and a controller for controlling the electrical stimulation applied to the brain of the recipient by controlling the plurality of electrodes and the power supply, wherein the electrical stimulation includes a buffer mode using tACS and a main mode using tDCS.
  • the buffer mode may be performed before the main mode is performed.
  • the control unit collects information about the ECG of the recipient from the sensor unit, and the control unit analyzes the information on the ECG of the recipient and ends the buffer mode when the recipient is in a normal state,
  • the main mode may be performed.
  • the plurality of electrode units may include: a first electrode unit for applying electrical stimulation to a left frontal lobe of the brain of the recipient; a second electrode unit for applying electrical stimulation to the right frontal lobe of the subject's brain; a third electrode unit for applying electrical stimulation to the left parietal lobe of the brain of the recipient; a fourth electrode unit for applying electrical stimulation to the right parietal lobe of the brain of the recipient; and a fifth electrode portion disposed on the head of the recipient and having a polarity different from that of the first to fourth electrode portions.
  • the upper electrode adhesion module includes: a first band adjustment unit having a fixed position and installed on the helmet; and a first band, the length of which is adjusted by the first band adjusting unit, and configured as a ring to surround the head of the recipient from the inside of the helmet, wherein at least a portion of the plurality of electrode units includes the first band is installed, and when the length of the first band is shortened by the first band adjusting unit, the electrode unit installed in the first band may be in close contact with the frontal lobe side of the recipient.
  • At least some of the plurality of electrode parts are installed on the inner rear side of the helmet, and when the length of the first band is shortened by the first band adjusting part, the electrode part installed on the inner rear part of the helmet is located on the parietal and occipital lobes of the recipient. It may be supported in close contact with an area including at least a part of the side and the temporal lobe side.
  • Another part of the plurality of electrode parts may be installed at a position capable of adhering to a region including at least a portion of the parietal lobe side, the occipital lobe side, and the temporal lobe side of the recipient of the first band.
  • the electrode part includes a wet pad
  • the helmet has a first frame formed to cover from the forehead to the back of the head, and having an opening at the top, and a second frame extending upward from the first frame and crossing the head of the recipient. Including, moisture or moisture generated in the wet pad may be discharged through the opening.
  • An LED monitoring unit for displaying an operation state of the electrode unit may be installed on the helmet.
  • the recipient can safely stimulate the brain.
  • the recipient can easily wear it alone.
  • the recipient wears a helmet and operates the first dial in a state in which the third and fourth electrodes are in close contact with the region including at least a portion of the parietal, occipital, and temporal lobes to operate the first electrode and the second electrode.
  • the electrode unit may be in close contact with the frontal lobe
  • the fifth electrode unit may be in close contact with a region including at least a portion of the back of the ear, the back of the head, and the back of the neck by manipulating the second dial.
  • the portion where the first to fourth electrode parts are installed is opened, so that the moisture evaporation problem caused by the use of the wet electrode can be solved.
  • the invasive brain stimulation healthcare system can reduce pain due to skin stimulation of tDCS by operating the buffer mode before the start of the main mode or between consecutive main modes.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 5 are schematic reference diagrams for explaining various electrical stimulation of the healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 schematically shows the form of electrical stimulation of tDCS and tACS.
  • FIG. 7 is a reference diagram for explaining a check mode, a buffer mode, and a main mode of the healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic reference diagram illustrating an example of a program of a healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • 9 to 11 are quantitative EEG data before and after the procedure of the healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic side view of a healthcare device in which a healthcare system according to an embodiment of the present invention is implemented.
  • FIG. 13 is a schematic rear view of a healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic bottom view of a healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • 15A is a schematic plan view of an upper electrode adhesion module of a healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • 15B is a schematic perspective view of the inside of a helmet of a healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic plan view of a lower electrode adhesion module of a healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • module may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as, for example, logic, logic block, component, or circuit.
  • a module may be an integrally formed part or a minimum unit or a part of the part that performs one or more functions.
  • a “module” or “node” performs operations such as moving, storing, and converting data by using an arithmetic device such as a CPU or AP.
  • a “module” or “node” may be implemented as a device such as a server, PC, tablet PC, smartphone, or the like.
  • Non-invasive brain stimulation healthcare system includes
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a non-invasive brain stimulation healthcare system (hereinafter, referred to as a “health care system”) according to an embodiment of the present invention.
  • the healthcare system 100 is configured to non-invasively apply electrical stimulation through an electrode in close contact with the scalp of the recipient. Through such electrical stimulation, it is possible to prevent, treat, and manage various diseases caused by the brain. For example, by using the healthcare system 100 according to an embodiment of the present invention, not only mild cognitive impairment, but also depression, convulsive disease, pain, memory improvement, motor learning ability improvement, intellectual disability, addiction disease, schizophrenia, etc. can be prevented, treated and managed.
  • the healthcare system 100 includes a plurality of electrode units 110 , a power supply unit 120 , a sensor unit 130 , and a control unit 140 .
  • the healthcare system 100 of the present invention is implemented by a non-invasive brain stimulation healthcare device to be described later, so that a recipient can easily use the healthcare system 100 .
  • a non-invasive brain stimulation healthcare device according to another embodiment of the present invention will be described in detail later.
  • the plurality of electrode units 110 are in close contact with various positions of the subject's head.
  • the plurality of electrode units 110 may receive power from the power supply unit 120 to allow current to flow.
  • Some of the plurality of electrode units 110 may be positive electrodes, and others may be negative electrodes.
  • the first electrode unit 111 is in close contact with a position corresponding to the left frontal lobe of the subject's head
  • the second electrode unit 113 is in close contact with a position corresponding to the right frontal lobe of the subject's head
  • the third electrode unit 115 is in close contact with a position corresponding to a region including at least some of the left parietal lobe, left occipital lobe, and left temporal lobe of the recipient's head
  • the fourth electrode unit 117 is located on the right parietal and right occipital lobe of the recipient's head. It is closely adhered to a position corresponding to an area including at least a part of the lateral and right temporal lobe sides.
  • first to fourth electrode units 111 , 113 , 115 , and 117 current may flow by the power supplied from the power supply unit 120 .
  • the first to fourth electrode parts 111 , 113 , 115 , and 117 may be either a positive electrode through which current is emitted or a negative electrode through which current is received.
  • the fifth electrode unit 119 may be in close contact with the subject's head at a different position from the first to fourth electrode units 111 , 113 , 115 , and 117 , and for example, among the recipient's ears, the back of the head, and the back of the neck. It may be in close contact with the region including at least a part. In this case, the fifth electrode unit 119 may be either a positive electrode through which current is emitted or a negative electrode through which current is received.
  • an electrode containing moisture may be used for the first electrode part 111 , the second electrode part 113 , the third electrode part 115 , the fourth electrode part 117 , and the fifth electrode part 119 .
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode part 111 , the second electrode part 113 , the third electrode part 115 , the fourth electrode part 117 , and the fifth electrode part 119 may be formed as necessary. It may include a material through which current can be constantly transmitted without moisture.
  • the healthcare system 100 may control a transcranial current stimulation (tCS) to be applied from the control unit 140 to the electrode unit 110 .
  • tCS transcranial current stimulation
  • tDCS transcranial direct current stimulation
  • tACS transcranial alternating current stimulation
  • tRNS transcranial random-noise stimulation
  • the control unit 140 when the recipient wears a healthcare device and starts a healthcare operation, the control unit 140 first performs tACS, and the condition of the recipient becomes a normal state. After that, tDCS is performed. With such a configuration, it is possible to further increase the treatment efficiency for the recipient. This will be described later.
  • the power supply unit 120 may supply power required for the operation of the healthcare system 100 according to an embodiment of the present invention through the power used.
  • the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , and the fourth electrode unit 117 are positive electrodes, and the fifth electrode unit 119 is a negative electrode.
  • the power is supplied so that the first electrode part 111 , the second electrode part 113 , the third electrode part 115 , and the fourth electrode part 117 become negative electrodes, and the fifth electrode part 119 becomes a positive electrode.
  • the fifth electrode part Power can be supplied so that 119 becomes a negative electrode.
  • the power supplied from the power supply unit 120 to the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , the fourth electrode unit 117 , and the fifth electrode unit 119 is It may be controlled by the controller 140 .
  • the power supply unit 120 includes the amount of current supplied to the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , the fourth electrode unit 117 , and the fifth electrode unit 119 . can be adjusted.
  • the current flowing through the first electrode part 111 , the second electrode part 113 , the third electrode part 115 , the fourth electrode part 117 , and the fifth electrode part 119 is each electrode. may be about 0.5mA.
  • the power supply unit 120 supplies power to the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , the fourth electrode unit 117 , and the fifth electrode unit 119 through commercial power. may be supplied, and may be a battery if necessary. When the power supply unit 120 is a battery, a rechargeable secondary battery may be used.
  • the healthcare system 100 may further include a sensor unit 130 for measuring various states of a user.
  • the sensor unit 130 may be in close contact with the subject's head at a position different from that of the first to fourth electrode units 111 , 113 , 115 and 117 , for example, the subject's ear. It may be in close contact with an area including at least a portion of the back, the back of the head, and the back of the neck.
  • the fifth electrode is preferably located on the right side and the sensor unit on the left side for more effective heart rate measurement.
  • a sixth electrode unit may be included at the sensor unit position instead of the sensor unit, and the sixth electrode unit performs the same role as the fifth electrode unit.
  • the sensor unit 130 may be an electrocardiogram sensor unit for measuring an electrocardiogram of a recipient.
  • the electrocardiogram sensor unit collects human body information of the subject, and checks whether the current applied through the electrode unit 110 causes a problem in the human body.
  • the control unit 140 when the recipient wears a healthcare device and starts a healthcare operation, the control unit 140 first performs tACS, and the condition of the recipient becomes normal. It may be configured to perform tDCS afterward, and the electrocardiogram sensor unit serves to determine whether the state of the recipient is normal. Whether the recipient's condition is normal is judged by using the collected information on the ECG in a comfortable condition for the recipient, or information about the normal ECG (for example, resting heart rate by age, etc.) can be used to judge.
  • the control unit 140 controls the current flowing through the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , the fourth electrode unit 117 , and the fifth electrode unit 119 . . At this time, the control unit 140 powers only some of the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , the fourth electrode unit 117 , and the fifth electrode unit 119 . can be controlled to be supplied, and can be independently controlled so that each is driven by a positive electrode or a negative electrode.
  • the control unit 140 controls the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , and the fourth electrode unit 117 and the fifth electrode unit 119 according to the user's selection.
  • the strength of the flowing current can be adjusted.
  • the control unit 140 controls the current flowing through the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , and the fourth electrode unit 117 including the wet or dry pad unit to 0.1 It can be adjusted in the range of mA to 5mA.
  • the controller 140 may adjust the current in units of 0.5 mA.
  • the controller 140 may automatically adjust the intensity of the current according to the mode, if necessary.
  • the control unit 140 receives the human body information of the subject transmitted from the sensor unit 130 .
  • the controller 140 may store the received human body information of the subject. Meanwhile, the controller 140 may analyze the received human body information and change the type or intensity of the electrical stimulation transmitted to the electrode unit.
  • the controller 140 may further include a communication module (eg, WIFI, Bluetooth, etc.).
  • a communication module eg, WIFI, Bluetooth, etc.
  • the control unit 140 includes a communication module, it is possible to transmit information about the operation of the healthcare system 100, including human body information of the recipient, to a terminal (eg, a smartphone, computer, etc.) of the recipient.
  • a terminal eg, a smartphone, computer, etc.
  • information about the mode or the number of times the recipient uses the healthcare system 100 may be transmitted. Accordingly, the recipient may receive a guide on the use of the healthcare system 100 and may receive management of the product.
  • the control unit 140 stores various types of electrical stimulation according to the symptoms of the recipient.
  • FIGS. 2 to 5 are schematic reference diagrams for explaining various electrical stimulation of the healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a reference diagram for explaining the electrical stimulation of the memory and concentration simultaneous improvement mode.
  • the control unit 140 drives the first electrode unit 111, the second electrode unit 113, the third electrode unit 115, and the fourth electrode unit 117 as positive electrodes,
  • the fifth electrode unit 119 may be controlled to be driven as a negative electrode.
  • a sixth electrode unit may be included at a position of the sensor unit instead of the sensor unit, and the sixth electrode unit may be controlled to be driven by a negative electrode in the same manner as the fifth electrode unit.
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining electrical stimulation in a memory improvement mode.
  • the control unit 140 may control the first electrode unit 111 and the second electrode unit 113 to be driven by a positive electrode and the fifth electrode unit 119 to be driven by a negative electrode.
  • the third electrode unit 115 and the fourth electrode unit 117 may be controlled not to operate.
  • a sixth electrode unit may be included at a position of the sensor unit instead of the sensor unit, and the sixth electrode unit may be controlled to be driven by a negative electrode in the same manner as the fifth electrode unit.
  • FIG. 4 is a reference diagram for explaining electrical stimulation in a concentration improvement mode.
  • the control unit 140 may control the third electrode unit 115 and the fourth electrode unit 117 to be driven as a positive electrode and the fifth electrode unit 119 to be driven as a negative electrode.
  • the first electrode unit 111 and the second electrode unit 113 may be controlled not to operate. If there is no sensor part, a sixth electrode part may be included at a position of the sensor part instead of the sensor part, and the sixth electrode part may be controlled to be driven by a negative electrode in the same manner as the fifth electrode part.
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining electrical stimulation in a sleep mode (insomnia improvement mode).
  • the controller 140 drives the first electrode part 111, the second electrode part 113, the third electrode part 115, and the fourth electrode part 117 as negative electrodes, and the fifth electrode part 119 can be controlled to be driven as a positive electrode.
  • a sixth electrode unit may be included at a position of the sensor unit instead of the sensor unit, and the sixth electrode unit may be controlled to be driven by a negative electrode in the same manner as the fifth electrode unit.
  • the 'insomnia mode' is a mode that can be used when you want to rest your brain.
  • the first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , and the third electrode unit 111 to stimulate at least one of the frontal and parietal lobes in order to improve speech ability, spatiotemporal ability, emotion regulation, and auditory ability.
  • At least one of the electrode unit 115 and the fourth electrode unit 117 may be driven.
  • control unit 140 may include a first electrode unit 111 , a second electrode unit 113 , a third electrode unit 115 , and a fourth electrode unit ( 117) and the current flowing through the fifth electrode unit 119 may be blocked.
  • first electrode unit 111 , the second electrode unit 113 , the third electrode unit 115 , and the fourth electrode unit Current flowing through 117 and the fifth electrode unit 119 may be blocked.
  • electrical stimulation may be applied as tDCS.
  • the modes shown in FIGS. 2 to 5 may be combined to form a program.
  • FIG. 6 schematically shows the form of electrical stimulation of tDCS and tACS.
  • tDCS direct current
  • tACS uses alternating current and applies a rectangular (dotted line) or sinusoidal (solid line) stimulus.
  • tDCS regulates spontaneous neural activity in the brain through polarized electrical stimulation. For example, it is effective in the regulation of decision-making, memory, language, sensory perception, etc. for each part of the brain.
  • tACS uses alternating current, it is practically impossible to control the directionality (eg, up or down) of currents in brain regions. Therefore, tDCS is more widely used than tACS for the prevention, treatment and management of depression, convulsive disease, pain, intellectual disability, addictive disease and mild cognitive impairment, and improvement of memory and motor learning ability.
  • tDCS has a problem in that the treatment effect decreases due to fatigue or stress of the operator.
  • tDCS causes discomfort such as stinging pain in the skin at the beginning of the procedure, and this discomfort reduces the periodic and long-term availability of the recipient's health care system, and even if used, there is a problem that increases the stress of the recipient.
  • the subject's anxiety and tension increase.
  • the discomfort of tDCS further increases the subject's anxiety and tension.
  • the healthcare system 100 proposes a program configured to solve the above-described problems of tDCS.
  • FIG. 7 is a reference diagram for explaining a check mode, a buffer mode, and a main mode of the healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 140 When the recipient selects any one of the programs provided by the healthcare system, the controller 140 first performs a check mode.
  • the check mode confirms whether the recipient properly wears a health care device, which will be described later.
  • the resistance of the electrode part 110 is measured, and an appropriate action is guided to the recipient according to the range of the resistance value. For example, when the impedance of the electrode part is lower than the installed load, it is normal, and when the impedance of the load and the electrode part is in the range of 1-2 times, it is due to lack of moisture in the wet pad, and the load is the electrode. When the negative impedance exceeds twice, it may be determined as poor adhesion of the electrode part.
  • a buffer mode is performed.
  • the buffer mode uses tACS to adapt the skin in contact with the electrode, thereby lowering skin irritation caused by tDCS in the main mode.
  • electrical stimulation 4 to 40 Hz can be used.
  • the buffer mode (mode 0) may use tACS (alpha).
  • tACS(alpha) is 8 ⁇ 12Hz As a means of electrical stimulation, it has the effect of relieving the tension of the recipient. Therefore, if the buffer mode is performed first and then the main mode is performed, the treatment effect of the main mode is further increased.
  • the main mode consists of at least one of a memory improvement mode, a concentration improvement mode, a memory improvement and concentration simultaneous improvement mode, and a sleep mode.
  • the main mode consists of ramp up-stimulation-ramp down. By locating the ramp-up step in the first half of the stimulation of the main mode, enough time is given to adapt to the skin stimulation of the recipient, thereby reducing discomfort.
  • FIG. 8 is a schematic reference diagram illustrating various examples of programs of the healthcare system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • mode I memory improvement mode
  • mode II concentration improvement mode
  • mode III concentration simultaneous improvement mode
  • mode IV sleep mode
  • memory improvement mode mode I
  • concentration improvement mode mode II
  • memory and concentration simultaneous improvement mode mode III
  • sleep mode mode IV
  • 8(b) and 8(c) are characterized in that the buffer mode (mode 0) using tACS is performed at the beginning of the program.
  • each mode A buffer mode may be positioned between them to relieve tension of the recipient.
  • the impedance may increase due to evaporation of moisture from the wet pad with body temperature during use.
  • the control unit 140 may measure the ECG change of the subject according to the execution of the buffer mode (mode 0) by using the sensor unit 130 .
  • the main mode using tDCS the patient's tension is increased due to the pain caused by electrical stimulation, and accordingly, the electrocardiogram is changed.
  • the controller 140 may start the scheduled main mode operation when it is determined that the ECG is in a normal state by sensing the ECG change of the recipient while operating the buffer mode (mode 0).
  • the ECG When the ECG is in a normal state, it means an ECG measurement value in a comfortable state of the recipient, and can be determined based on the heart rate or rhythm.
  • Each mode composing the program is usually performed for 10 to 30 minutes, but if necessary, it can be performed for less than 1 hour, and the intensity is determined within -5 mA to +5 mA.
  • the amplitude can be controlled within -1mA to +1mA.
  • the buffer mode (mode 0) allows the amplitude to gradually increase as time passes so that the skin of the recipient can more smoothly adapt to the stimulus.
  • Table 1 below is a summary of the results of a survey for the recipients after the procedure according to each program of FIG. 8 .
  • a comparative example is a survey result for 100 people who used the healthcare system according to the program of FIG. 8(a), and Example 1 is about 100 people who used the healthcare system according to the program of FIG. It is a survey result, and Example 2 is a survey result for 100 people who used the health care system according to the program of FIG. 8(c).
  • the rate of feeling discomfort such as a stinging pain at the initial stage of the program operation of the healthcare system 100 according to an embodiment of the present invention is 82% in Comparative Example, 23% in Example 1, and In the case of Example 2, it was only 8%. In particular, in the case of Example 2, it was answered that the degree of pain was very mild. In the case of satisfaction with the healthcare system according to an embodiment of the present invention, all of them showed relatively high satisfaction, but Examples 1 and 2, in which the degree of pain was mild, showed higher satisfaction.
  • FIGS. 9 to 11 are quantitative EEG data before and after the procedure of the healthcare system according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a quantitative EEG data before and after the operation of a person who is addicted to games at a high level
  • FIG. 10 is a quantitative EEG data before and after the operation of a person who has tic disorder and ADHD symptoms
  • FIG. It is quantitative EEG data.
  • FIGS. 9 to 11 it can be seen that abnormal EEG (dark color) appeared before the procedure, and normal EEG (light color) was restored after the procedure.
  • the non-invasive brain stimulation healthcare system as described above may be implemented as a program (or application) including an executable algorithm that can be executed on a computer.
  • the program may be provided by being stored in a non-transitory computer readable medium.
  • the non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently, rather than a medium that stores data for a short moment, such as a register, a cache, a memory, and the like, and can be read by a device.
  • a non-transitory readable medium such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, and the like.
  • Non-invasive brain stimulation healthcare device includes
  • FIG. 12 is a schematic side view of a healthcare device in which a healthcare system according to an embodiment of the present invention is implemented
  • FIG. 13 is a schematic rear view of a healthcare device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is the present invention is a schematic bottom view of a healthcare device according to another embodiment.
  • 15 (a) is a schematic plan view of an upper electrode adhesion module of a healthcare device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 15 (b) is a view inside the helmet of the healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic plan view of a lower electrode adhesion module of a healthcare device according to another embodiment of the present invention.
  • a health care device includes a helmet 210 having a dome shape so as to be worn on the head of a recipient, and a plurality of electrode parts 251, 253, 255, 257 installed inside the helmet 210, 259).
  • an additional electrode unit may be further included.
  • the above-described power supply unit 120, sensor unit 130, and control unit 140 may also be mounted on the helmet 210, and the user attaches the mild cognitive impairment prevention health care system 100 to the outer surface of the helmet 210.
  • An operation unit that can be operated may be installed.
  • the user when the user wears the helmet 210 and selects a mode to be used, the user can use the helmet 210 for a set time (eg, about 20 minutes at a time).
  • a set time eg, about 20 minutes at a time.
  • the helmet 210 includes a first frame 211 formed to cover from the forehead to the back of the head of the wearer and having openings 213 and 214 in the upper portion, and the first frame 211 extending upwardly from the first frame 211 to the recipient's head. Consists of a second frame 212 that crosses the top of the head. The opening of the upper portion of the first frame 211 is divided into a first opening 213 and a second opening 214 by the second frame 212 .
  • the power supply unit 120 and the control unit 140 of the healthcare system 100 are installed inside the frames 211 and 212 of the helmet 210 .
  • a button 220 is installed on the outside of the helmet 210 to control power and operation of the healthcare system 100 .
  • the control unit 140 includes a communication module, it is also possible for the recipient to control the healthcare system 100 using his/her own smartphone or the like.
  • the helmet 210 may further include a short-range communication module capable of performing short-range wireless communication such as Bluetooth, such as a smartphone or tablet PC used by the user. Therefore, the user can check and control the operation of the mild cognitive impairment prevention health care system using a smartphone or tablet PC.
  • a short-range communication module capable of performing short-range wireless communication such as Bluetooth, such as a smartphone or tablet PC used by the user. Therefore, the user can check and control the operation of the mild cognitive impairment prevention health care system using a smartphone or tablet PC.
  • the helmet 210 may be installed with an external communication module that can connect to the Internet. Therefore, the information on the electrocardiogram measured by the sensor unit 130 can be transmitted to the hospital used by the user through the Internet network, and information about the mode or number of times the user uses the mild cognitive impairment prevention health care system. can transmit Accordingly, the user may receive guidance on the use of the mild cognitive impairment prevention health care system, and may receive management of the product.
  • a plurality of electrode units 251 , 253 , 255 , 257 and 259 are installed inside the helmet 210 .
  • the electrode unit In order to operate the mode or program of the health care system 100 to the recipient using the healthcare device 200 according to another embodiment of the present invention, the electrode unit must be in close contact with the recipient's head.
  • the healthcare device 200 includes an upper electrode adhesion module 230 and a lower electrode adhesion module 240 installed on the helmet 210 .
  • the upper electrode adhesion module 230 includes a first band adjusting unit 232 installed with a fixed position on the helmet 210, a first band 233 having a length adjusted by the first band adjusting unit 232, and a second It includes a first electrode unit 251 and a second electrode unit 253 installed on the first band 233 .
  • the first band 233 constitutes a ring along the head of the recipient on the inside of the helmet 210 .
  • the length of the first band 233 may be adjusted by manipulating the first dial 231 of the first band adjusting unit 232 .
  • the length of the first band 233 is shortened, and when the first dial 231 is turned counterclockwise (or clockwise), The length of the first band 233 is increased.
  • the present invention is not limited thereto, and it is also possible to borrow another method (eg, an electric motor) capable of adjusting the length of the first band 233 .
  • a first electrode socket 235 and a second electrode socket 236 are installed on the first band 233 .
  • At least one electric wire 234 is built in the first band 233 , and the electric wire is connected to the first electrode socket 235 and the second electrode socket 236 , respectively.
  • the first electrode part 251 is connected to the first electrode socket 235
  • the second electrode part 253 is connected to the second electrode socket 236 .
  • the first electrode socket 235 and the second electrode socket 236 may be configured in plurality, respectively, and the first electrode socket 235 and the second electrode socket ( The first electrode unit 251 and the second electrode unit 253 may be provided on the 236 .
  • the third electrode part 255 and the fourth electrode part 257 are installed inside the helmet 210 and on the back of the head of the recipient (near the parietal lobe).
  • the third electrode part 255 and the fourth electrode part 257 also have a plurality of sockets (not shown) installed inside the helmet 210 like the first electrode part 251 and the second electrode part 253 . and the third electrode part 255 and the fourth electrode part 257 are installed at appropriate positions among the sockets.
  • the third electrode part 255 and the fourth electrode part 257 are installed in a position where they can be in close contact with an area including at least some of the parietal, occipital, and temporal lobe sides of the first band 233 of the recipient.
  • an additional band adjusting part capable of adjusting the length of the first band may be installed in the middle of the first band (between the first electrode part and the third electrode part, and between the second electrode part and the fourth electrode part).
  • the additional band adjuster may use a known technique to increase or decrease the length of the band.
  • the recipient wears the helmet 210 in a state where all the electrodes are installed inside the helmet and the first band 233 is made long. Then, when the recipient manipulates the first dial to reduce the length of the first band 233, the first band 233 in a state where the third electrode part 255 and the fourth electrode part 257 support the back head of the recipient. ), the first electrode part 251 and the second electrode part 253 are in close contact with the frontal part of the recipient, that is, the frontal lobe part.
  • the recipient inserts the electrode into the socket at an appropriate location and operates the first dial, the first electrode 251, the second electrode 253, the third electrode 255, and the fourth electrode 257 can be easily attached to the head.
  • the first electrode unit 251 may include a pad receiving unit 251a and a wet pad 251b, or a dry pad formed of a multilayer hydrogel composite may be used. Such a configuration may be similarly applied to the second to fifth electrode units 253 , 255 , 257 , and 259 .
  • the first electrode unit 251 will be described as an example.
  • the recipient uses the sponge pad 251b after soaking it in water. This is the same for other electrode parts other than the first electrode part 251 . Therefore, when using the healthcare device 200 according to another embodiment of the present invention, moisture is evaporated by body temperature. becomes this The health care device 200 according to another embodiment of the present invention forms the first opening 213 and the second opening 214 on the top of the helmet 210, thereby discharging moisture or water vapor generated during use to the outside. Prevents discomfort and odor problems of the recipient due to moisture.
  • the lower electrode adhesion module 240 includes a second band adjusting unit 242 installed independently of the helmet 210 , a second band 243 having a length adjusted by the second band adjusting unit 242 , and a second band and a fifth electrode part 259 installed at 243 .
  • a sensor unit 260 may be further installed on the second band 243 .
  • the second band 243 is a region including at least a portion of the back of the recipient's ear, the back of the head, and the back of the neck. It is configured to partially wrap. If the present healthcare system does not include the sensor unit, a sixth electrode unit may be included at the position of the sensor unit instead of the sensor unit, and the sixth electrode unit performs the same role as the fifth electrode unit.
  • the end of the second band 243 is fixed to the helmet 210 .
  • the length of the second band 243 may be adjusted by manipulating the second dial 241 of the second band adjusting unit 242 .
  • the length of the second band 243 is shortened, and when the second dial 241 is turned counterclockwise (or clockwise), the length of the second band 243 is shortened.
  • the length of the second band 243 is increased.
  • the present invention is not limited thereto, and it is also possible to borrow another method (eg, an electric motor) capable of adjusting the length of the second band 243 .
  • a fifth electrode socket 245 is installed on the second band 243 .
  • the sensor unit socket 246 may be further installed in the second band 243 .
  • At least one electric wire 244 is built in the second band 243 , and the electric wire is connected to the fifth electrode socket 245 and the sensor unit socket 246 , respectively.
  • the fifth electrode unit 259 is connected to the fifth electrode socket 245
  • the sensor unit 260 is connected to the sensor unit socket 246 .
  • the fifth electrode socket 245 and the sensor part socket 246 may be configured in plurality, respectively, and the fifth electrode socket 245 and the sensor part socket 246 at positions suitable for the person's head.
  • the fifth electrode unit 259 and the sensor unit 260 may be installed on the .
  • the recipient manipulates the second dial 241 of the lower electrode adhesion module 240 to obtain the second electrode.
  • the length of the 2 band 243 is reduced.
  • the fifth electrode unit 259 or the sensor unit 260 covers an area including at least a part of the recipient's ear, back, and back neck. It is configured to partially wrap.
  • the sensor unit it is also possible to use a sensor unit of a known electrocardiogram sensor.
  • the helmet 210 may further include an LED monitoring unit (not shown).
  • the LED monitoring unit consists of 5 or 6 LEDs, and serves to display the operating status of the electrode unit or the sensor unit (whether the current value/resistance value is satisfied, etc.).
  • an anti-contamination coating layer made of an anti-contamination coating composition may be applied to the outer surface of the electrode part to effectively prevent adhesion of and remove pollutants.
  • the antifouling coating composition contains mercaptobenzothiazole and amidoalkyl betaine in a molar ratio of 1:0.01 to 1:2, and the total content of mercaptobenzothiazole and amidoalkylbetaine is 1 based on the entire aqueous solution. ⁇ 10% by weight.
  • the molar ratio of mercaptobenzothiazole and amidoalkyl betaine is preferably 1:0.01 to 1:2.
  • the applicability of the substrate decreases or moisture adsorption on the surface increases after application. There is a problem that the membrane is removed.
  • the mercaptobenzothiazole and amidoalkyl betaine are preferably 1 to 10% by weight in the entire aqueous solution of the composition, and when less than 1% by weight, there is a problem in that the applicability of the substrate is reduced, and when it exceeds 10% by weight, the thickness of the coating film Crystal precipitation is likely to occur due to an increase in
  • the thickness of the final coating film on the substrate is preferably 550 to 2000 ⁇ , more preferably 1100 to 1900 ⁇ . If the thickness of the coating film is less than 550 ⁇ , there is a problem in that it is deteriorated in the case of high-temperature heat treatment, and if it exceeds 2000 ⁇ , there is a disadvantage that crystal precipitation on the coated surface is easy to occur.
  • the present antifouling coating composition may be prepared by adding 0.1 mol of mercaptobenzothiazole and 0.05 mol of amidoalkyl betaine to 1000 ml of distilled water and then stirring.
  • fragrance material having a sterilizing function is coated on the inner and outer surfaces of the helmet 210, it effectively sterilizes (relieves stress) the inner and outer surfaces of the helmet 210 .
  • functional oil may be mixed with the fragrance material, and the mixing ratio is 95 to 97% by weight of the functional oil and 3 to 5% by weight of the functional oil, and the functional oil is 50% by weight of Costus oil, Cassii Oil (Cassie oil) consists of 50% by weight.
  • the functional oil is preferably mixed in an amount of 3 to 5% by weight with respect to the fragrance. If the mixing ratio of the functional oil is less than 3% by weight, the effect is insignificant, and if the mixing ratio of the functional oil exceeds 3 to 5% by weight, the effect is not greatly improved, while the manufacturing cost is greatly increased.
  • Costus oil has good effects on neuralgia, muscle pain, antidepression, and stress relief.
  • Cassie oil is effective in detoxifying, treating skin diseases, sterilizing, relieving itching, clearing the head, and relieving tension.
  • an adhesion enhancer is applied to improve adhesion when the first to fifth electrode parts 111, 113, 115, 117, and 119 are attached to the inner surface of the helmet 210, and the adhesion enhancer is 53 parts by weight of water; 15 parts by weight of ethyl acrylate, 20 parts by weight of butyl acrylate, 3 parts by weight of toyltriazole, 5 parts by weight of a surfactant, 1 part by weight of an additive, 2 parts by weight of ammonium persulfate, and 1 part by weight of a buffer can be configured.
  • the solvent water
  • the overall concentration becomes high and the spray operation becomes difficult. It is preferably added in 53 parts by weight.
  • the ethyl acrylate When the ethyl acrylate is added in an amount of 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total, flexibility and water resistance are lowered, so it is not easy to mix with water as a solvent. It is preferable to add in 15 parts by weight as it becomes a factor of making spraying difficult.
  • the surfactant uses both anionic and nonionic types and uses a commonly known conventional material that is uniformly mixed by dispersing monomers in water.
  • the hydrophilicity and lipophilicity between water and the monomer are lowered, so mixing and homogenization is difficult, and when 5 parts by weight or more is added based on 100 parts by weight of the total, the effect of hydrophilicity and lipophilicity between the solvent water and the monomer can no longer be expected. It is preferable to add it in parts.
  • the additive is a general stabilizer that helps maintain the continuous physical properties of the product, and is preferably added in 1 part by weight.
  • ammonium persulfate When the catalyst, ammonium persulfate, is added in an amount of less than 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total, the reaction does not occur smoothly between the monomers, so it is difficult to obtain good physical properties. It is preferable to add in 2 parts by weight as this is a factor that causes deterioration of physical properties.
  • the buffer is preferably added in an amount of 1 part by weight based on 100 parts by weight of the total that does not affect the overall physical properties and viscosity.
  • the first to fifth electrode parts according to the present invention are performed by performing an aging step of aging for about 90 minutes while maintaining the temperature of the reactor at 72°C, and then performing a cooling step of cooling at room temperature. (111, 113, 115, 117, 119) and the manufacturing process of the adhesion enhancer for improving the adhesion between the inner surface of the helmet 210 is completed.

Abstract

실시예는 피시술자의 뇌에 전기적인 자극을 가하는 복수의 전극부; 상기 복수의 전극부에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 복수의 전극부 및 전원부를 제어하여 상기 피시술자의 뇌에 가하지는 전기적 자극을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 전기적인 자극은 tACS를 이용하는 버퍼모드와 tDCS를 이용하는 메인모드로 구성되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치를 개시한다.

Description

비침습적 뇌자극 헬스케어 장치
실시예는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치에 관한 것이다.
경도인지장애는 기억력이나 기타 인지기능의 저하가 객관적인 검사에서 확인될 정도로 뚜렷하게 감퇴된 상태이나, 일상생활을 수행하는 능력은 보존되어 있어 아직은 치매가 아닌 상태를 의미한다. 하지만 경도인지장애는 치매 고위험군 상태에 해당한다. 정상노인의 경우 매년 치매로 진행하는 비율이 약 1~2%정도이나, 경도인지장애는 매년 약 10~15%가 치매로 진행하는 것으로 알려져 있다. 경도인지장애의 경우 6년이 경과하면 약 80%가 치매로 진행될 만큼 치매 고위험군에 속한다.
경도인지장애의 치료방법으로는 약물치료, 인지치료, 및 뇌자극 치료가 있다.
약물치료로는 알츠하이머병 치료제, 은행잎추출물 제제, 콜린 전구물질 제제, 비타민 B군 보충제 등을 사용할 수 있으며, 우울이 원인인 경우에는 항우울제를 사용하기도 한다. 하지만 약물치료는 아직 경도인지장애에 대한 치료효과가 검증된 것이 의약품이 없으며, 무엇보다 약물의 오남용 위험성이 매우 높다.
인지치료는 저하된 영역의 뇌 기능에 대한 인지재활을 하는 것으로서, 과학적인 학습 원리를 이용하여 인지적 결함을 향상시키고 사회 기능을 향상시키기 위한 치료법에 해당한다. 하지만 인지치료는 개선에 오랜시간이 걸리고, 효과가 약하다는 문제가 있다.
뇌자극 치료는 뇌 심부 자극술과 같은 침습적 치료와 자기나 전기, 또는 초음파로 외부에서 뇌에 자극을 가하는 비침습적 치료가 있다. 하지만 침습적 치료는 수술 이후 부작용이나 합병증 발생위험이 상존하여, 비침습적 치료에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
경도인지장애의 비침습적 치료는 침습적 치료에 비해 효과가 즉각적으로 나타나지는 않지만, 부작용이 적고 인지치료에 비해서는 유의미한 효과를 가진다는 장점이 있다.
비침습적 치료의 대표적인 예로는 경두개자극전류(tCS: Transcranial Current Stimulation)를 이용하는 방법이 있으며, 구체적으로는 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation)로 피시술자의 뇌의 특정 부위를 활성화시키거나 휴식을 유발하는 방법이 널리 이용되고 있다.
tDCS를 이용한 시술은 피시술자의 긴장도나 스트레스가 높은 경우 치료 효과가 떨어진다. 종래에는 tDCS의 효과를 높이기 위해 음악을 틀어주는 등의 방법으로 피시술자의 긴장도나 스트레스를 낮추려고 하였으나, 사람마다 효과의 편차가 크다는 문제가 있다.
또한, tDCS는 시술 초기에 피부에 따끔한 통증 등의 불쾌감을 유발하는데, 이 불쾌감으로 인해 피시술자의 헬스케어 시스템의 주기적이고 장기적인 이용가능성이 낮아지며, 이용하더라도 피시술자의 긴장도나 스트레스를 높이는 문제가 있다.
또한, 비침습적 치료의 효과를 높이기 위해서는 주기적이고 지속적인 시술이 필요하다. 하지만 피시술자가 매일 병원에서 1~2회 이상 시술을 받는 것은 현실적으로 불가능하다. 또한, 경도인지장애의 비침습적 치료의 대표적인 예인 전기적 자극을 이용하는 방식은 두피에 전극을 밀착시키고 전기적 자극을 인가하는 것인데, 종래의 경도인지장애에 이용 가능한 전기자극 장치는 일반인이 착용하기 너무 어렵다는 문제가 있다. 예를 들어, 전기자극 장치의 복수의 전극을 적절한 위치에 위치시키기 어렵고, 또 머리카락에 의해 전극의 밀착이 방해되는 등의 문제가 있다.
결국 비침습적 치료인 전기 자극을 이용한 방식으로 피시술자의 경도인지장애를 개선하기 위해서는 피시술자가 손쉽고 편하게 이용할 수 있는 새로운 장치가 필요한 실정이다.
실시예는 경도인지장애를 예방하고, 효과적으로 치료할 수 있는 뇌자극 헬스케어 장치를 제공한다.
실시예는 피시술자가 직접 착용할 수 있는 전극 밀착성 및 착용성이 향상된 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치를 제공한다.
실시예는 피시술자의 긴장도나 스트레스를 낮춰서 시술 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 비침습적 뇌자극 헬스케어 시스템을 제공한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
이상에서 설명한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치는 피시술자의 뇌에 전기적인 자극을 가하는 복수의 전극부; 상기 복수의 전극부에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 복수의 전극부 및 전원부를 제어하여 상기 피시술자의 뇌에 가하지는 전기적 자극을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 전기적인 자극은 tACS를 이용하는 버퍼모드와 tDCS를 이용하는 메인모드를 포함한다.
상기 버퍼모드는 상기 메인모드의 수행 전에 수행될 수 있다.
피시술자의 심전도를 측정하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼모드가 수행되는 경우 상기 제어부는 상기 센서부로부터 상기 피시술자의 심전도에 관한 정보를 수집하고, 상기 제어부는 상기 피시술자의 심전도에 관한 정보를 분석하여 피시술자가 정상상태인 경우 상기 버퍼모드를 종료하고 상기 메인모드를 수행할 수 있다.
상기 복수의 전극부는, 상기 피시술자의 뇌 중 좌측 전두엽(frontal lobe)에 전기적인 자극을 가하기 위한 제1전극부; 상기 피시술자의 뇌 중 우측 전두엽에 전기적인 자극을 가하기 위한 제2 전극부; 상기 피시술자의 뇌 중 좌측 두정엽(parietal lobe)에 전기적인 자극을 가하기 위한 제3 전극부; 상기 피시술자의 뇌 중 우측 두정엽에 전기적인 자극을 가하기 위한 제4 전극부; 및 상기 피시술자의 머리에 배치되고 상기 제1 내지 제4 전극부와 다른 극성을 갖는 제5 전극부를 포함할 수 있다.
상기 피시술자의 머리에 쓸 수 있도록 돔 형상을 갖고 상기 복수의 전극부가 배치되는 헬멧; 및 상기 헬멧에 설치되는 상부전극 밀착모듈;을 포함하고, 상기 상부전극 밀착모듈은, 상기 헬멧에 위치가 고정되어 설치되는 제1밴드조절부; 및 상기 제1밴드조절부에 의해 길이가 조절되며, 상기 헬멧의 내측에서 피시술자의 머리를 감싸도록 고리로 구성되는 제1밴드;를 포함하고, 상기 복수의 전극부 중 적어도 일부는 상기 제1밴드에 설치되며, 상기 제1밴드조절부에 의해 상기 제1밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 제1밴드에 설치된 전극부가 피시술자의 전두엽 측에 밀착될 수 있다.
상기 복수의 전극부 중 적어도 일부는 상기 헬멧의 내측 후방에 설치되며, 상기 제1밴드조절부에 의해 상기 제1밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 헬멧 내측 후방에 설치된 전극부가 피시술자의 두정엽측, 후두엽측 및 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착되어 지지할 수 있다.
상기 복수의 전극부 중 다른 일부는 상기 제1밴드 중 피시술자의 두정엽측, 후두엽측 및 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있는 위치에 설치될 수 있다.
상기 헬멧에 설치되는 하부전극 밀착모듈을 더 포함하고, 상기 하부전극 밀착모듈은, 상기 헬멧과 독립적으로 설치되는 제2밴드조절부; 및 상기 제2밴드조절부에 의해 길이가 조절되며, 피시술자의 뒷목 또는 귀 뒤쪽 부위를 일부 감싸도록 구성되는 제2밴드;를 포함하고, 상기 복수의 전극부 중 일부는 상기 제2밴드에 설치되며, 상기 제2밴드조절부에 의해 상기 제2밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 제2밴드에 설치된 전극부가 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있다.
상기 제2밴드에 설치되는 센서부를 더 포함하고, 상기 제2밴드조절부에 의해 상기 제2밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 센서부가 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있다.
상기 전극부는 습식패드를 포함하고, 상기 헬멧은 이마로부터 뒷통수까지 감싸도록 형성되되 상부에 개구를 가지는 제1프레임과, 상기 제1프레임으로부터 상부로 연장되어 피시술자의 머리 위쪽을 가로지르는 제2프레임을 포함하며, 상기 습식패드에서 발생되는 습기 내지 수분이 상기 개구를 통해 배출될 수 있다.
상기 헬멧에는 상기 전극부의 동작 상태를 표시하는 LED 모니터링부가 설치될 수 있다.
실시예에 따르면, 헬멧과 같은 장비에 장착하여 경도인지장애를 예방할 수 있으므로 피시술자가 안전하게 뇌를 자극할 수 있다.
또한, 정해진 프로그램에 의해 동작하도록 조작할 수 있어, 안전하면서도 편리하게 피시술자가 뇌자극을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 피시술자의 머리에 착용하는 헬멧 형태로 피시술자가 혼자서 쉽게 착용이 가능하다.
또한, 피시술자는 헬멧을 착용하고 제3전극부 및 제4전극부를 두정엽측, 후두엽측 및 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착시킨 상태에서 제1다이얼을 조작하여 제1전극부 및 제2전극부를 전두엽 측에 밀착시킬 수 있으며, 제2다이얼을 조작하여 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 제5전극부를 밀착시킬 수 있다.
한편, 헬멧은 제1 내지 제4전극부가 설치된 부분이 개구되어 습식 전극 사용에 따른 수분 증발문제를 해결할 수 있다.
또한, tACS를 이용한 버퍼모드를 tDCS를 이용하는 메인모드(집중력 개선 모드, 기억력 개선 모드 등)보다 먼저 시술함으로써 피시술자가 메인모드를 시술 받기 전에 피시술자의 긴장도와 스트레스를 낮춰 메인모드의 시술효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 침습적 뇌자극 헬스케어 시스템은 메인모드의 시작 전 또는 연속하는 메인모드의 사이에 버퍼모드를 시술함으로써, tDCS의 피부자극에 의한 통증을 낮출 수 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 개략적 구조도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 다양한 전기적 자극을 설명하기 위한 개략적 참고도이다.
도 6은 tDCS와 tACS의 전기적 자극의 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 체크모드, 버퍼모드, 메인모드를 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 프로그램의 일 예를 도시한 개략적 참고도이다.
도 9 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 시술 전후의 정량뇌파 자료이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템이 구현되는 헬스케어 장치의 개략적 측면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 개략적 배면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 개략적 저면도이다.
도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 상부전극 밀착모듈의 개략적 평면도이다.
도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 헬멧 내부의 개략적 사시도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 하부전극 밀착모듈의 개략적 평면도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다.
본 문서에서 "모듈"이나 "노드"는 CPU, AP 등과 같은 연산 장치를 이용하여 데이터를 이동, 저장, 변환 등의 작업을 수행한다. 예컨대 "모듈"이나 "노드"는 서버, PC, 태블릿 PC, 스마트폰 등과 같은 장치로 구현될 수 있다.
비침습적 뇌자극 헬스케어 시스템
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비침습적 뇌자극 헬스케어 시스템(이하, "헬스케어 시스템"이라 함)의 개략적 구조도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(장치)에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)은 피시술자의 두피에 밀착된 전극을 통해 비침습적으로 전기적 자극을 가하도록 구성된다. 이와 같은 전기적 자극을 통해 다양한 뇌를 이유로 하는 질환을 예방하거나 치료 및 관리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)을 이용하여 경도인지장애 뿐만아니라 우울증, 경련성 질환, 통증, 기억력 향상, 운동학습능력 향상, 지적장애, 중독질환 및 조현증 등을 예방하거나 치료 및 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)은 복수의 전극부(110)와 전원부(120), 센서부(130) 맟 제어부(140)를 포함한다. 한편, 본 발명의 헬스케어 시스템(100)은 후술하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치에 의해 구현되어, 피시술자가 손쉽게 헬스케어 시스템(100)을 이용할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치에 대해서는 뒤에서 상세히 살펴보도록 한다.
복수의 전극부(110)는 피시술자의 머리의 여러 위치에 밀착된다. 복수의 전극부(110)는 전원부(120)로부터 전원을 공급받아 전류가 흐를 수 있다. 복수의 전극부(110) 중 일부는 양전극이 되고, 다른 일부는 음전극이 될 수 있다. 또한, 복수의 전극부(110) 중 일부에만 전류가 흐르고, 다른 일부로는 전류가 흐르지 않는 것도 가능하다. 즉, 각각의 전극부의 극성 또는 동작 여부는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)에서 제공하는 프로그램에 따라서 바뀔 수 있다.
제1전극부(111)는 피시술자의 머리 중 좌측 전두엽에 대응하는 위치에 밀착되며, 제2전극부(113)는 피시술자의 머리 중 우측 전두엽에 대응하는 위치에 밀착되며, 제3전극부(115)는 피시술자의 머리 중 좌측 두정엽측, 좌측 후두엽측 및 좌측 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 대응하는 위치에 밀착되며, 제4전극부(117)는 피시술자의 머리 중 우측 두정엽측, 우측 후두엽측 및 우측 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 대응하는 위치에 밀착된다. 제1 내지 제4전극부(111, 113, 115, 117)는 전원부(120)로부터 공급된 전원에 의해 전류가 흐를 수 있다. 이때, 제1 내지 제4전극부(111, 113, 115, 117)는 전류가 방출되는 양전극이나 전류가 들어오는 음전극 중 하나일 수 있다.
제5전극부(119)는 제1 내지 제4전극부(111, 113, 115, 117)과 다른 위치의 피시술자의 머리에 밀착될 수 있으며, 예를 들어 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있다. 이때, 제5전극부(119)는 전류가 방출되는 양전극이나 전류가 들어오는 음전극 중 하나일 수 있다.
제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)는 수분이 포함된 전극이 이용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)는 필요에 따라 수분 없이 전류가 일정하게 전달될 수 있는 소재를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)를 이용하여 전두엽 및 두정엽에 전기적인 자극을 주는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)를 이용하여 뇌의 다른 부위에 전기적인 자극을 줄 수 있도록 배치될 수 있다.
각각의 전극부(110)에 인가되는 전기적 자극은 제어부(140)에 의해 콘트롤 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)은 제어부(140)에서 전극부(110)로 경두개자극전류(tCS: Transcranial Current Stimulation)가 인가되도록 제어할 수 있다. 본 발명에서 이용하는 경두개전류자극의 종류는 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation), tACS(transcranial Alternating Current Stimulation), tRNS(transcranial Random-Noise Stimulation) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)에서는 피시술자가 헬스케어 장치를 착용하고 헬스케어 시술을 시작할 경우 제어부(140)는 먼저 tACS를 수행하고, 피시술자의 상태가 정상상태가 된 후에 tDCS를 시술한다. 이와 같은 구성에 의해 피시술자에 대한 시술 효율을 보다 더 증가시킬 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
전원부(120)는 사용전원을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
전원부(120)는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)가 양전극이 되고, 제5전극부(119)가 음전극이 되도록 전원을 공급할 수 있다. 또는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)가 음전극이 되고, 제5전극부(119)가 양전극이 되도록 전원을 공급할 수 있다. 또, 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)에 전원을 공급하지 않은 상태에서, 제1전극부(111) 및 제2전극부(113)가 양전극이 되고, 제5전극부(119)가 음전극이 되도록 전원을 공급할 수 있다. 이렇게 전원부(120)에서 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 공급하는 전원은 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다.
전원부(120)는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 공급하는 전원의 전류량을 조절할 수 있다. 본 실시예에서, 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 흐르는 전류는 각 전극에 약 0.5mA일 수 있다.
전원부(120)는 상용전원을 통해 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 전원을 공급할 수 있으며, 필요에 따라 배터리일 수 있다. 전원부(120)가 배터리인 경우, 충전이 가능한 2차 전지가 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)은 사용자의 여러가지 상태를 측정하기 위한 센서부(130)를 더 포함할 수 있다. 센서부(130)는 제5전극부(119)와 마찬가지로 제1 내지 제4전극부(111, 113, 115, 117)과 다른 위치의 피시술자의 머리에 밀착될 수 있으며, 예를 들어 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있다. 센서부가 귀 뒤쪽에 밀착될 경우, 보다 효과적인 심박 측정을 위해서는 제5전극은 오른쪽, 센서부는 왼쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 만약 본 헬스케어 시스템에서 센서부를 포함하지 않을 경우, 센서부를 대신해서 센서부 위치에 제6전극부를 포함할 수 있으며, 제6전극부는 제5전극부와 동일한 역할을 수행한다.
센서부(130)는 피시술자의 심전도를 측정하기 위한 심전도 센서부일 수 있다. 이 경우 심전도 센서부는 피시술자의 인체정보를 수집하며, 전극부(110)를 통해 가해진 전류가 인체에 문제를 유발하는지 여부를 확인한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)은 피시술자가 헬스케어 장치를 착용하고 헬스케어 시술을 시작할 경우 제어부(140)는 먼저 tACS를 수행하고, 피시술자의 상태가 정상상태가 된 후에 tDCS를 시술하도록 구성될 수 있는데, 심전도 센서부는 피시술자의 상태가 정상상태인지 여부를 판정하는 역할을 한다. 피시술자의 상태가 정상상태인지 여부는 피시술자가 편한 상태에서의 심전도에 관한 정보를 수집한 것을 이용하여 판단하거나, 통상적으로 알려진 정상상태의 심전도에 관한 정보(예를 들어, 연령별 안정시 심박수 등)를 이용하여 판단할 수 있다.
제어부(140)는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때, 제어부(140)는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119) 중 일부에만 전원이 공급되도록 제어할 수 있고, 또한, 각각이 양전극 또는 음전극으로 구동되도록 독립적으로 제어할 수 있다.
제어부(140)는 사용자의 선택에 따라 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 흐르는 전류의 세기를 조절할 수 있다. 예컨대, 제어부(140)는 습식 또는 건식 패드부를 포함하는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)에 흐르는 전류를 0.1mA 내지 5mA 의 범위에서 조절할 수 있다. 예시적으로 제어부(140)는 0.5mA 단위로 전류를 조절할 수 있다. 또한 제어부(140)는 필요에 따라 모드에 따라 전류의 세기를 자동으로 조절할 수 있다.
제어부(140)는 센서부(130)에서 송신하는 피시술자의 인체 정보를 수신한다. 제어부(140)는 수신한 피시술자의 인체 정보를 저장할 수 있다. 한편, 제어부(140)는 수신한 피시술자의 인체 정보를 분석하여 전극부로 송출하는 전기적 자극의 종류를 변경하거나, 세기를 변경할 수 있다.
한편, 제어부(140)는 통신모듈(예를 들어, WIFI, 블루투스 등)을 더 포함할 수 있다. 제어부(140)가 통신모듈을 포함할 경우 피시술자의 단말기(예를 들어, 스마트폰, 컴퓨터 등)로 피시술자의 인체정보를 비롯한 헬스케어 시스템(100)의 동작에 관한 정보를 전송할 수 있다. 또한, 피시술자가 헬스케어 시스템(100)을 이용한 모드나 횟수 등에 대한 정보를 전달할 수 있다. 그에 따라 피시술자는 헬스케어 시스템 (100)의 이용에 대한 안내를 받을 수 있으며, 제품에 대한 관리를 받을 수도 있다.
제어부(140)에는 피시술자의 증상에 따른 다양한 종류의 전기적 자극이 저장되어 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 다양한 전기적 자극을 설명하기 위한 개략적 참고도이다.
도 2는 기억력 및 집중력 동시 개선 모드의 전기적 자극을 설명하는 참고도이다.
기억력 및 집중력을 동시에 개선하고자 할 경우 기억력을 담당하는 전두엽과 집중력을 담당하는 두정엽을 동시에 활성화되는 방향으로 자극할 필요가 있다. 따라서 기억력 및 집중력 동시 개선 모드에서 제어부(140)는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)가 양전극으로 구동하고, 제5전극부(119)가 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다. 만약 센서부가 없을 경우, 센서부를 대신해서 센서부 위치에 제6전극부를 포함할 수 있으며, 제6전극부는 제5전극부와 동일하게 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다.
도 3은 기억력 개선 모드의 전기적 자극을 설명하는 참고도이다.
기억력을 개선하고자 할 경우 기억력을 담당하는 전두엽을 활성화되는 방향으로 자극할 필요가 있다. 따라서 기억력 개선 모드에서 제어부(140)는 제1전극부(111) 및 제2전극부(113)가 양전극으로 구동하고, 제5전극부(119)가 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다. 이때, 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)는 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 만약 센서부가 없을 경우, 센서부를 대신해서 센서부 위치에 제6전극부를 포함할 수 있으며, 제6전극부는 제5전극부와 동일하게 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다.
도 4는 집중력 개선 모드의 전기적 자극을 설명하는 참고도이다.
집중력을 개선하고자 할 경우 집중력을 담당하는 두정엽을 활성화되는 방향으로 자극할 필요가 있다. 따라서 집중력 개선 모드에서 제어부(140)는 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)가 양전극으로 구동하고, 제5전극부(119)가 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다. 이때, 제1전극부(111) 및 제2전극부(113)는 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 만약 센서부가 없을 경우, 센서부를 대신해서 센서부 위치에 제6전극부를 포함할 수 있으며, 제6전극부는 제5전극부와 동일하게 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다.
도 5는 수면 모드(불면증 개선 모드)의 전기적 자극을 설명하는 참고도이다.
수면을 유도하기 위해서는 뇌가 전반적으로 휴식되는 방향으로 자극할 필요가 있다. 따라서 수면 모드에서 제어부(140)는 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117)가 음전극으로 구동하고, 제5전극부(119)가 양전극으로 구동하도록 제어할 수 있다. 만약 센서부가 없을 경우, 센서부를 대신해서 센서부 위치에 제6전극부를 포함할 수 있으며, 제6전극부는 제5전극부와 동일하게 음전극으로 구동하도록 제어할 수 있다. '불면증 모드'는 뇌를 휴식시키고자 하는 경우에 이용할 수 있는 모드이다.
상기와 같은 모드 이외에도, 언어 능력, 시공간 능력, 감정조절 및 청각 능력을 개선하고자 하는 경우에 전두엽 및 두정엽 중 하나 이상을 자극하도록 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115) 및 제4전극부(117) 중 하나 이상을 구동할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 센서부(130)에서 측정된 사용자의 심전도에 따라 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 예컨대, 센서부(130)에서 측정된 사용자의 심전도가 정상상태의 범위를 벗어나는 경우, 제1전극부(111), 제2전극부(113), 제3전극부(115), 제4전극부(117) 및 제5전극부(119)에 흐르는 전류를 차단할 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 5의 각 모드들은 전기적 자극이 tDCS로 인가될 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 5과 같은 모드들이 조합되어 프로그램을 구성할 수 있다.
도 6은 tDCS와 tACS의 전기적 자극의 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
tDCS의 경우 직류를 이용하며 일반적으로 수분동안 동일한 극성의 자극을 인가한다. 이에 비해 tACS는 교류를 이용하며 직사각형(점선) 또는 정현파(실선)의 자극을 인가한다.
tDCS는 극성을 가지는 전기적 자극을 통해 뇌의 자발적인 신경활동을 조절한다. 예를 들어, 뇌 부위별로 의사결정, 기억, 언어, 감각 지각 등의 조절에 효과가 있다. 이에 비해 tACS는 교류를 이용하기 때문에 뇌 영역에서 전류의 방향성(예를 들어, 상향 또는 하향) 조절이 실질적으로 불가능하다. 따라서 우울증, 경련성 질환, 통증, 지적 장애, 중독질환 및 경도인지장애를 예방하거나 치료 및 관리하거나, 기억력 향상, 운동학습능력 향상 등의 효과를 위해서는 tACS보다는 tDCS가 널리 이용된다. 다만, tDCS는 피시술자의 피로도나 스트레스에 의해 시술 효과가 감소하는 문제가 있는 것으로 알려져 있다. 그리고 tDCS는 시술 초기에 피부에 따끔한 통증 등의 불쾌감을 유발하는데, 이 불쾌감으로 인해 피시술자의 헬스케어 시스템의 주기적이고 장기적인 이용가능성이 낮아지며, 이용하더라도 피시술자의 스트레스를 높이는 문제가 있다. 특히, 인지기능 저하가 발생한 경우 피시술자의 불안, 긴장이 높아지는데, tDCS의 불쾌감이 피시술자의 불안, 긴장을 더욱 높이는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)은 tDCS가 가지는 상술한 문제점을 해결할 수 있도록 구성된 프로그램을 제안한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 체크모드, 버퍼모드, 메인모드를 설명하기 위한 참고도이다.
피시술자가 헬스케어 시스템에서 제공하는 프로그램 중 어느 하나를 선택하면, 제어부(140)는 가장 먼저 체크모드(check mode)를 수행한다. 체크모드는 피시술자가 후술하는 헬스케어 장치를 적절히 착용하였는지 여부를 확인한다. 체크모드에서는 전극부(110)의 저항을 측정하며, 그 저항값의 범위에 따라 피시술자에게 적절한 조치를 안내한다. 예를 들어, 설치된 부하(load)보다 전극부의 임피던스가 낮은 경우에는 정상으로, 부하(load)다 전극부의 임피던스가 1~2배 범위인 경우에는 습식패드의 수분 부족으로, 부하(load)다 전극부의 임피던스가 2배를 초과할 경우에는 전극부의 밀착 불량으로 판정할 수 있다.
모든 전극부(110)가 정상으로 판정된 경우에는 버퍼모드(buffer mode)가 수행된다. 버퍼 모드는 tACS를 이용하여 전극부가 접촉해 있는 피부를 적응시킴으로써, 그 뒤의 메인모드(main mode)의 tDCS로 인한 피부 자극을 낮춰주는 역할을 한다. tACS로는 4~40 Hz의 전기적 자극을 이용할 수 있다. 바람직하게는 버퍼 모드(mode 0)는 tACS(alpha)를 이용할 수 있다. tACS(alpha)는 8~12Hz의 전기적 자극을 의미하는 것으로서, 피시술자의 긴장을 완화하는 효과가 있다. 그러므로 버퍼 모드를 먼저 수행하고, 그 다음 메인모드를 수행할 경우 메인 모드의 시술 효과가 더욱 상승된다.
메인모드는 기억력 개선 모드, 집중력 개선 모드, 기억력 개선 및 집중력 동시 개선 모드 및 수면모드 중 적어도 어느 하나로 구성된다. 메인모드는 램프 업(ramp up)-자극(stimulation)-램프 다운(ramp down)으로 구성된다. 메인모드의 자극의 전반부에 램프 업하는 단계를 위치시킴으로써 피시술자의 피부 자극에 적응 할 수 있는 시간을 충분히 부여하여, 불쾌감을 낮춘다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)의 프로그램의 여러가지 예를 도시한 개략적 참고도이다.
도 8(a)는 기억력 개선 모드(mode I), 집중력 개선 모드(mode II), 기억력 및 집중력 동시 개선 모드(mode III)가 순차적으로 진행되고, 마지막으로 수면 모드(mode IV)가 진행되는 프로그램이다.
도 8(b) 및 도 8(c)도 도 8(a)와 마찬가지로 기억력 개선 모드(mode I), 집중력 개선 모드(mode II), 기억력 및 집중력 동시 개선 모드(mode III)가 순차적으로 진행되고, 마지막으로 수면 모드(mode IV)가 진행되는 프로그램이다.
도 8(b) 및 도 8(c)의 경우 프로그램의 초기에 tACS를 이용한 버퍼 모드(mode 0)가 수행되는 것에 특징이 있다.
메인 모드가 기억력 개선 모드(mode I), 집중력 개선 모드(mode II), 기억력 및 집중력 동시 개선 모드(mode III), 수면 모드(mode IV)에서 선택되는 2개 이상의 모드로 구성될 경우에 각 모드 사이에 버퍼 모드(mode 0)가 위치하여 피시술자의 긴장을 완화하는 역할을 할 수 있다.
한편, 전극부가 습식패드인 경우 사용 중에 체온으로 습식패드의 수분이 증발하여 임피던스가 증가할 수 있으며, 이에 메인모드는 수행되는 중에도 제어부(140)는 체크모드와 동일한 방법으로 전극부의 이상여부를 주기적으로 판단할 수 있다.
제어부(140)는 센서부(130)를 이용하여 버퍼 모드(mode 0)의 수행에 따른 피시술자의 심전도 변화를 측정할 수 있다. tDCS를 이용한 메인 모드는 전기적 자극에 따른 통증으로 인해 피시술자의 긴장도가 올라가며 이에 따라 심전도에 변화가 생긴다. 제어부(140)는 버퍼 모드(mode 0)를 시술하면서, 피시술자의 심전도 변화를 감지하여 심전도가 정상상태로 판단될 경우에 예정되어 있는 메인모드의 시술을 시작할 수 있다. 심전도가 정상상태라고 하는 것은 피시술자의 편안한 상태에서의 심전도 측정값을 의미한 것으로서, 심박수나 리듬을 기준으로 판단할 수 있다.
프로그램을 구성하는 각 모드는 보통 10~30분 동안 수행되나, 필요에 따라서는 1시간 내의 시간 동안 수행될 수 있으며, 세기는 -5 mA ~ +5mA 안에서 결정된다. 한편, tACS의 경우에는 진폭이 -1mA ~ +1mA안에서 제어될 수 있다.
한편, 도 8(c)에서 보는 바와 같이 버퍼 모드(mode 0)는 진폭이 시간이 흐를수록 점차 커지도록 하여 피시술자의 피부가 자극에 더욱 원활하게 적응하도록 할 수 있다.
아래의 표 1은 도 8의 각 프로그램에 따른 시술 후의 피시술자를 대상으로 한 설문조사 결과를 종합한 것이다. 비교예는 도 8(a)의 프로그램에 따라 헬스케어 시스템을 이용한 100명의 사람에 대한 설문조사 결과이며, 실시예 1은 도 8(b)의 프로그램에 따라 헬스케어 시스템을 이용한 100명의 사람에 대한 설문조사 결과이며, 실시예 2는 도 8(c)의 프로그램에 따라 헬스케어 시스템을 이용한 100명의 사람에 대한 설문조사 결과이다.
통증을 느낀 비율 만족도
비교예 82% 81%
실시예 1 23% 97%
실시예 2 8% 98%
표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)의 프로그램 동작 초기에 따끔한 통증과 같은 불쾌감을 느낀 비율은 비교예의 경우 82%, 실시예 1의 경우에는 23%, 실시예 2의 경우에는 8%에 불과했다. 특히, 실시예 2의 경우 통증의 정도가 매우 경미하다고 응답하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 만족도의 경우 모두 비교적 높은 만족도를 보였으나, 통증 정도가 경미했던 실시예 1과 실시예 2의 경우 더 높은 만족도를 보였다.
도 9 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 시술 전후의 정량뇌파 자료이다. 도 9는 높은 수준으로 게임이 중독된 피시술자의 시술 전후 정량 뇌파자료이며, 도 10은 틱장애 및 ADHD 증상이 있는 피시술자의 시술 전후 정량 뇌파자료이고, 도 11은 아스퍼거 언어치료를 받는 피시술자의 시술 전후 정량 뇌파자료이다. 도 9 내지 도 11에서 공통적으로 시술 전에는 이상 뇌파(어두운 색)가 나타났으며, 시술 후에는 정상 뇌파(밝은 색)로 회복된 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같은 비침습적 뇌자극 헬스케어 시스템은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
여기서 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
비침습적 뇌자극 헬스케어 장치
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템이 구현되는 헬스케어 장치의 개략적 측면도이며, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 개략적 배면도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 개략적 저면도이다. 또한, 도 15(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 상부전극 밀착모듈의 개략적 평면도이고, 도 15(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 헬멧 내부의 개략적 사시도이며, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치의 하부전극 밀착모듈의 개략적 평면도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치는 피시술자의 머리에 쓸 수 있도록 돔 형상을 가지는 헬멧(210) 및 헬멧(210)의 내측에 설치되는 복수의 전극부(251, 253, 255, 257, 259)를 포함한다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치가 센서부를 구비하지 않은 경우에는 추가적인 전극부가 더 포함될 수 있다.
전술한 전원부(120), 센서부(130) 및 제어부(140)도 함께 헬멧(210)에 장착될 수 있으며, 헬멧(210)의 외측면에 사용자가 경도인지장애 예방 헬스 케어 시스템(100)을 조작할 수 있는 조작부가 설치될 수 있다.
따라서 사용자는 헬멧(210)을 착용하고, 사용하고자 하는 모드를 선택하면, 설정된 시간(예컨대, 1회에 약 20분) 동안 이용할 수 있다.
헬멧(210)은 착용자의 피시술자의 이마로부터 뒷통수까지 감싸도록 형성되되 상부에 개구(213, 214)를 가지는 제1프레임(211)과, 상기 제1프레임(211)으로부터 상부로 연장되어 피시술자의 머리 위쪽을 가로지르는 제2프레임(212)로 구성된다. 제2프레임(212)에 의해 제1프레임(211) 상부의 개구는 제1개구(213)와 제2개구(214)로 분할된다.
헬멧(210)의 프레임(211, 212)의 내부에는 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템(100)의 전원부(120)와 제어부(140)가 설치된다. 헬멧(210)의 외측에는 버튼(220)이 설치되어 있어서, 헬스케어 시스템(100)의 전원 및 동작을 제어할 수 있다. 한편, 제어부(140)가 통신모듈을 포함하고 있는 경우 피시술자는 본인의 스마트폰 등을 이용하여 헬스케어 시스템(100)을 제어하는 것도 가능하다.
헬멧(210)에는 사용자가 이용하는 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 블루투스와 같은 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 근거리 통신 모듈이 더 포함될 수 있다. 따라서 사용자는 스마트폰이나 태블릿 PC 등을 이용하여 경도인지장애 예방 헬스 케어 시스템의 동작을 확인할 수 있고, 제어할 수 있다.
그리고 헬멧(210)에는 인터넷 등에 접속할 수 있는 외부 통신 모듈이 설치될 수 있다. 따라서 센서부(130)에서 측정된 심전도에 대한 정보를 인터넷망을 통해 사용자가 이용하는 병원 등에 해당 정보를 전달할 수 있고, 또한, 사용자가 경도인지장애 예방 헬스 케어 시스템을 이용한 모드나 횟수 등에 대한 정보를 전달할 수 있다. 그에 따라 사용자는 경도인지장애 예방 헬스 케어 시스템의 이용에 대한 안내를 받을 수 있으며, 제품에 대한 관리를 받을 수도 있다.
도 14와 같이, 헬멧(210)의 내측에는 복수의 전극부(251, 253, 255, 257, 259)가 설치된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치(200)를 이용하여 피시술자에게 헬스케어 시스템(100)의 모드 또는 프로그램을 시술하기 위해서는 전극부가 피시술자의 머리에 밀착되어야 한다.
이를 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치(200)는 헬멧(210)에 설치되는 상부전극 밀착모듈(230)과 하부전극 밀착모듈(240)을 포함한다.
상부전극 밀착모듈(230)은 헬멧(210)에 위치가 고정되어 설치되는 제1밴드조절부(232), 제1밴드조절부(232)에 의해 길이가 조절되는 제1밴드(233), 제1밴드(233)에 설치되는 제1전극부(251) 및 제2전극부(253)를 포함한다. 제1밴드(233)는 헬멧(210)의 내측에서 피시술자의 머리를 따라서 고리를 구성한다.
제1밴드(233)의 길이는 제1밴드조절부(232)의 제1다이얼(231)을 조작하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1다이얼(231)을 시계방향(또는 반시계방향)으로 돌리면 제1밴드(233)의 길이가 짧아지고, 제1다이얼(231)을 반시계방향(또는 시계방향)으로 돌리면 제1밴드(233)의 길이가 길어진다. 예를 들어, 제1밴드조절부(232)의 내부에는 제1다이얼(231)에 의해 회전하는 기어와 톱니가 있고, 이 톱니가 회전하면서 제1밴드(233)를 밀거나 당겨서 길이를 조절할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1밴드(233)의 길이를 조절할 수 있는 다른 방법(예를 들어, 전동식 모터)을 차용하는 것도 가능하다.
제1밴드(233)에는 제1전극소켓(235) 및 제2전극소켓(236)이 설치된다. 제1밴드(233)에는 적어도 하나 이상의 전선(234)이 내장되어 있으며, 이 전선은 제1전극소켓(235) 및 제2전극소켓(236)과 각각 연결된다. 제1전극소켓(235)에는 제1전극부(251)가 연결되고, 제2전극소켓(236)에는 제2전극부(253)가 연결된다. 제1전극소켓(235)과 제2전극소켓(236)은 각각 복수로 구성될 수 있으며, 피시술자는 자신의 두상(頭相)에 맞는 위치의 제1전극소켓(235)과 제2전극소켓(236)에 제1전극부(251)와 제2전극부(253)를 설치할 수 있다.
한편, 제3전극부(255)와 제4전극부(257)는 헬멧(210)의 내측, 피시술자의 뒷통수 부분(두정엽 부근)에 설치된다. 제3전극부(255)와 제4전극부(257)도 제1전극부(251)와 제2전극부(253)와 마찬가지로 헬멧(210)의 내측에 복수개의 소켓(미도시)이 설치되어 있고, 그 소켓 중 적절한 위치에 제3전극부(255)와 제4전극부(257)를 설치한다. 또는, 제3전극부(255)와 제4전극부(257)는 제1밴드(233) 중 피시술자의 두정엽측, 후두엽측 및 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있는 위치에 설치될 수도 있다. 이 경우, 제1밴드의 중간(제1전극부와 제3전극부 사이, 제2전극부와 제4전극부 사이)에 제1밴드의 길이를 조절할 수 있는 추가 밴드 조절부가 설치될 수 있다. 추가 밴드 조절부는 밴드의 길이를 늘리거나 줄일 수 있는 공지의 기술을 이용할 수 있다.
피시술자는 전극부를 모두 헬멧 내측에 설치하고 제1밴드(233)를 길게 만든 상태에서 헬멧(210)을 쓴다. 그 다음 피시술자가 제1다이얼을 조작하여 제1밴드(233)의 길이를 줄이면, 제3전극부(255)와 제4전극부(257)가 피시술자의 뒷머리를 지지한 상태에서 제1밴드(233)의 길이가 줄어들면서 제1전극부(251) 및 제2전극부(253)가 피시술자의 앞머리측, 즉 전두엽 부분에 밀착된다.
피시술자는 전극부를 적절한 위치의 소켓에 끼우고 제1다이얼을 조작하는 것만으로 제1전극부(251), 제2전극부(253), 제3전극부(255) 및 제4전극부(257)를 손쉽게 머리에 밀착시킬 수 있다.
제1전극부(251)는 패드 수용부(251a)와 습식 패드(251b)로 구성되거나, 하이드로젤 복합재(multilayer hydrogel composite)로 형성되는 건식패드를 이용할 수 있다. 이와 같은 구성은 제2내지 제5전극부(253, 255, 257, 259)에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 여기서는 제1전극부(251)를 예를 들어 설명한다.
제1전극부(251)가 패드 수용부(251a)와 습식 패드(251b)로 구성될 경우 피시술자는 스폰지 재질의 패드(251b)를 물에 적신 다음에 이용하게 된다. 이는 제1전극부(251) 외에 다른 전극부들도 마찬가지이다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치(200)를 이용할 경우 체온에 의해 수분이 증발되는데, 헬멧(210)이 밀폐되어 있는 경우 수분으로 인해 피시술자의 불쾌감이 증가하며, 장시간 사용시 악취의 원인이 된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 장치(200)는 헬멧(210)의 상부에 제1개구(213)와 제2개구(214)를 형성함으로써, 사용중 발생하는 습기 내지 수증기를 외부로 방출시켜 수분으로 인해 피시술자의 불쾌감 문제 및 악취 문제를 미연에 방지한다.
하부전극 밀착모듈(240)은 헬멧(210)과 독립적으로 설치되는 제2밴드조절부(242), 제2밴드조절부(242)에 의해 길이가 조절되는 제2밴드(243), 제2밴드(243)에 설치되는 제5전극부(259)를 포함한다. 또한, 제2밴드(243)에는 센서부(260)가 더 설치될 수 있다. 제2밴드(243)는 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역을 일부 감싸도록 구성된다. 만약 본 헬스케어 시스템에서 센서부를 포함하지 않을 경우, 센서부를 대신해서 센서부 위치에 제6전극부를 포함할 수 있으며, 제6전극부는 제5전극부와 동일한 역할을 수행한다.
제2밴드(243)는 헬멧(210)에 끝부분이 고정된다. 제2밴드(243)의 길이는 제2밴드조절부(242)의 제2다이얼(241)을 조작하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 제2다이얼(241)을 시계방향(또는 반시계방향)으로 돌리면 제2밴드(243)의 길이가 짧아지고, 제2다이얼(241)을 반시계방향(또는 시계방향)으로 돌리면 제2밴드(243)의 길이가 길어진다. 예를 들어, 제2밴드조절부(242)의 내부에는 제2다이얼(241)에 의해 회전하는 기어와 톱니가 있고, 이 톱니가 회전하면서 제2밴드(243)를 밀거나 당겨서 길이를 조절할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2밴드(243)의 길이를 조절할 수 있는 다른 방법(예를 들어, 전동식 모터)을 차용하는 것도 가능하다.
제2밴드(243)에는 제5전극소켓(245)이 설치된다. 또한, 제2밴드(243)에는 센서부 소켓(246)이 더 설치될 수 있다. 제2밴드(243)에는 적어도 하나 이상의 전선(244)이 내장되어 있으며, 이 전선은 제5전극소켓(245) 및 센서부 소켓(246)과 각각 연결된다. 제5전극소켓(245)에는 제5전극부(259)가 연결되고, 센서부 소켓(246)에는 센서부(260)가 연결된다. 제5전극소켓(245)과 센서부 소켓(246)은 각각 복수로 구성될 수 있으며, 피시술자는 자신의 두상(頭相)에 맞는 위치의 제5전극소켓(245)과 센서부 소켓(246)에 제5전극부(259)와 센서부(260)를 설치할 수 있다.
피시술자는 상부전극 밀착모듈(230)을 이용하여 제1 내지 제4전극부(251, 253, 255, 257)을 밀착시킨 후에 하부전극 밀착모듈(240)의 제2다이얼(241)을 조작하여 제2밴드(243)의 길이를 줄인다. 그러면 제2밴드(243)의 길이가 줄어듬에 따라 제5전극부(259) 또는 센서부(260)가 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역을 일부 감싸도록 구성된다. 센서부로는 공지된 심전도 센서의 센서부를 이용하는 것도 가능하다.
한편, 헬멧(210)에는 LED 모니터링부(미도시)를 더 포함할 수 있다. LED 모니터링부는 5개 또는 6개의 LED로 구성되며, 전극부 또는 센서부의 동작 상태(전류값/저항값의 만족 여부 등)를 표시하는 역할을 한다.
한편, 전극부의 외부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 메르캅토벤조씨아졸 및 아미도알킬 베타인이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 메르캅토벤조씨아졸과 아미도알킬베타인의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 메르캅토벤조씨아졸과 아미도알킬 베타인은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기재의 도포성이 저하 되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 메르캅토벤조씨아졸 및 아미도알킬 베타인은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재 상의 최종 도포막 두께는 550 ~ 2000 Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100 ~ 1900Å이다. 상기 도포막의 두께가 550 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 메르캅토벤조씨아졸 0.1 몰 및 아미도알킬 베타인 0.05몰을 증류수 1000 ml 에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
또한, 헬멧(210) 내외부면에 살균기능을 가진 방향제 물질이 코팅됨에 따라, 헬멧(210) 내외부면을 살균(스트레스를 완화)하는 효과적인 작용을 한다.
한편, 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95~97중량%에 기능성 오일 3~5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은 코스터스 오일(Costus oil) 50중량%, 카시이 오일(Cassie oil) 50중량%로 이루어진다.
여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3~5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 3~5중량%를 초과하면 그 효과가 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다.
코스터스 오일(Costus oil)은 신경통, 근육통, 항울증, 스트레스 완화작용 등에 좋은 효과가 있다.
카시이 오일(Cassie oil)은 해독 작용, 피부 질환 치료, 살균, 가려움증 완화, 머리를 맑게 하고, 긴장완화 등에 작용효과가 우수하다.
이러한 기능성 오일이 헬멧(210) 내외부면에 코팅됨에 따라, 헬멧(210) 내외부면을 살균하는 우수한 작용효과를 나타낸다. 상기 구성 성분 및 비율은 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
또한, 제1 내지 제5 전극부(111, 113, 115, 117, 119)를 헬멧(210) 내면에 부착시 접착을 향상시키기 위해 접착향상제를 도포하고, 이러한 접착향상제는 물 53중량부와, 에틸 아크릴레이트 15중량부와, 부틸 아크릴레이트 20중량부와, 토일트리아졸 3중량부와, 계면활성제 5중량부와, 첨가제 1중량부와, 과황산암모늄 2중량부와, 완충제 1중량부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 용매인 물은 전체 100 중량부에 대하여 53 중량부 미만으로 첨가할 경우 전체 농도가 높아져 스프레이 작업이 어렵게 되며, 53 중량부 이상 첨가할 경우 농도가 묽어 스프레이 작업은 용이하나 흘러내리는 현상이 발생되어 53중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 에틸 아크릴레이트는 전체 100 중량부에 대하여 15 중량부로 첨가될 경우 유연성과 내수성이 저하되어 용매인 물과의 혼합이 용이하지 않으며, 15 중량부 이상 첨가할 경우 유연성과 내수성은 증대되나 전체 점도 상승의 요인이 되어 스프레이 작업이 어렵게 됨으로써 15 중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 부틸 아크릴레이트는 전체 100 중량부에 대하여 20 중량부 미만으로 첨가할 경우 접착성, 내수성, 광택성이 저하되어 제1 내지 제5 전극부(111, 113, 115, 117, 119)와 헬멧(210) 내면 간의 접착 향상제로서의 기능을 수행할 수 없으며, 전체 100 중량부에 대하여 20 중량부 이상 첨가할 경우 내수성, 광택성, 접착성은 높아지게 되나, 전체 점도 상승의 요인이 되어 스프레이 작업이 어렵게 됨으로써 20 중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제는 음이온형, 비이온형을 같이 사용하며 물에 모노머를 분산시켜 균일하게 혼합하는 일반적으로 알려진 통상의 물질을 사용한 것으로서, 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만으로 첨가할 경우 용매인 물과 모노머 간의 친수성과 친유성이 저하되어 혼합 및 균질화가 어려우며, 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 첨가될 경우 용매인 물과 모노머 간의 친수성과 친유성의 효과를 더 이상 기대할 수 없어 5 중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 첨가제는 제품의 지속적인 물성 특성을 유지하게 도와주는 일반적인 안정제로서, 1 중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 촉매제인 과황산암모늄은 전체 100 중량부에 대하여 2 중량부 미만으로 첨가할 경우 모노머 간에 반응이 원활하게 일어나지 않아 양호한 물성을 얻기 어려우며, 전체 100 중량부에 대하여 2 중량부 이상 첨가될 경우 과반응이 일어나게 되어 인해 오히려 물성 저하를 가져오는 요인이 됨으로써 2 중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 완충제는 전체 물성과 점도에 영향을 끼치지 않는 전체 100 중량부에 대하여 1 중량부에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 반응단계가 완료되면 반응기의 온도를 72℃로 유지한 상태에서 약 90분 동안 숙성시키는 숙성단계를 수행한 다음, 상온에서 냉각하는 냉각단계를 수행함으로써 본 발명에 따른 제1 내지 제5 전극부(111, 113, 115, 117, 119)와 헬멧(210) 내면 간의 접착성을 향상시키는 접착 향상제의 제조과정을 완료하게 된다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 제1 내지 제5 전극부(111, 113, 115, 117, 119)와 헬멧(210) 내면 간의 접착성을 향상시키는 접착 향상제의 용매로 사용되는 물이 53중량부가 포함되어 있어 농도가 낮아 스프레이 방식으로 헬멧(210) 내면에 도포가 가능하게 된다.
상기와 같이 구성성분과 이에 대한 수치한정이유는 본 발명자가 수차례의 시험결과, 상기와 같은 조건에서 현저한 작용 효과가 나타났다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한번 첨언한다.

Claims (12)

  1. 피시술자의 뇌에 전기적인 자극을 가하는 복수의 전극부;
    상기 복수의 전극부에 전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 복수의 전극부 및 전원부를 제어하여 상기 피시술자의 뇌에 가하지는 전기적 자극을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 전기적인 자극은 tACS를 이용하는 버퍼모드와 tDCS를 이용하는 메인모드를 포함하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼모드는 상기 메인모드의 수행 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    피시술자의 심전도를 측정하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버퍼모드가 수행되는 경우 상기 제어부는 상기 센서부로부터 상기 피시술자의 심전도에 관한 정보를 수집하고,
    상기 제어부는 상기 피시술자의 심전도에 관한 정보를 분석하여 피시술자가 정상상태인 경우 상기 버퍼모드를 종료하고 상기 메인모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극부는,
    상기 피시술자의 뇌 중 좌측 전두엽(frontal lobe)에 전기적인 자극을 가하기 위한 제1전극부;
    상기 피시술자의 뇌 중 우측 전두엽에 전기적인 자극을 가하기 위한 제2 전극부;
    상기 피시술자의 뇌 중 좌측 두정엽(parietal lobe)에 전기적인 자극을 가하기 위한 제3 전극부;
    상기 피시술자의 뇌 중 우측 두정엽에 전기적인 자극을 가하기 위한 제4 전극부; 및
    상기 피시술자의 머리에 배치되고 상기 제1 내지 제4 전극부와 다른 극성을 갖는 제5 전극부를 포함하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피시술자의 머리에 쓸 수 있도록 돔 형상을 갖고 상기 복수의 전극부가 배치되는 헬멧; 및
    상기 헬멧에 설치되는 상부전극 밀착모듈;을 포함하고,
    상기 상부전극 밀착모듈은,
    상기 헬멧에 위치가 고정되어 설치되는 제1밴드조절부; 및
    상기 제1밴드조절부에 의해 길이가 조절되며, 상기 헬멧의 내측에서 피시술자의 머리를 감싸도록 고리로 구성되는 제1밴드;를 포함하고,
    상기 복수의 전극부 중 적어도 일부는 상기 제1밴드에 설치되며, 상기 제1밴드조절부에 의해 상기 제1밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 제1밴드에 설치된 전극부가 피시술자의 전두엽 측에 밀착되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 전극부 중 적어도 일부는 상기 헬멧의 내측 후방에 설치되며, 상기 제1밴드조절부에 의해 상기 제1밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 헬멧 내측 후방에 설치된 전극부가 피시술자의 두정엽측, 후두엽측 및 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착되어 지지하는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 전극부 중 다른 일부는 상기 제1밴드 중 피시술자의 두정엽측, 후두엽측 및 측두엽측 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착될 수 있는 위치에 설치되는 것을 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 헬멧에 설치되는 하부전극 밀착모듈을 더 포함하고,
    상기 하부전극 밀착모듈은,
    상기 헬멧과 독립적으로 설치되는 제2밴드조절부; 및
    상기 제2밴드조절부에 의해 길이가 조절되며, 피시술자의 뒷목 또는 귀 뒤쪽 부위를 일부 감싸도록 구성되는 제2밴드;를 포함하고,
    상기 복수의 전극부 중 일부는 상기 제2밴드에 설치되며, 상기 제2밴드조절부에 의해 상기 제2밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 제2밴드에 설치된 전극부가 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2밴드에 설치되는 센서부를 더 포함하고,
    상기 제2밴드조절부에 의해 상기 제2밴드의 길이가 짧아질 경우 상기 센서부가 피시술자의 귀 뒤쪽, 뒷통수 및 뒷목 중 적어도 일부를 포함하는 영역에 밀착되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 전극부는 습식패드를 포함하고,
    상기 헬멧은 이마로부터 뒷통수까지 감싸도록 형성되되 상부에 개구를 가지는 제1프레임과, 상기 제1프레임으로부터 상부로 연장되어 피시술자의 머리 위쪽을 가로지르는 제2프레임을 포함하며,
    상기 습식패드에서 발생되는 습기 내지 수분이 상기 개구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 헬멧에는 상기 전극부의 동작 상태를 표시하는 LED 모니터링부가 설치되는 것을 특징으로 하는 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치.
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