WO2024181765A1

WO2024181765A1 - 헬멧형 자기 자극 장치

Info

Publication number: WO2024181765A1
Application number: PCT/KR2024/002496
Authority: WO
Inventors: 윤세진; 김일규; 김영광; 이병주
Original assignee: (주)리메드브레인스팀
Priority date: 2023-02-28
Filing date: 2024-02-27
Publication date: 2024-09-06
Also published as: KR20240133060A

Abstract

본 발명은 두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하여 비침습적인 치료를 제공하는 헬멧형 자기 자극 장치로서, 사용자의 두부에 착용되는 헬멧형 어플리케이터부와 상기 헬멧형 어플리케이터부와 연결되어 자기 자극을 발생시키는 자극발생부를 포함한다.

Description

헬멧형 자기 자극 장치

본 발명은 헬멧형 자기 자극 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체의 두피 또는 경두개에 자기장을 부여하여 비침습적인 치료를 수행하는 헬멧형 자기 자극 장치에 관한 것이다.

경두개 자기 자극술(Transcranial magnetic stimulation, 이하 'TMS'라 함)은 체외의 두부 표면에서 유도시킨 국소 자기장 파동을 이용하여 두뇌의 특정 부위의 신경 세포를 활성 또는 억제하는 뇌 자극술이다. TMS의 원리는 전자기 코일에 강한 전기의 흐름을 인가하여 수 Tesla 정도 세기의 자기장을 발생시키는 것이다. 이러한 자기장 파동의 변동 에너지를 두뇌로 전달하여 코일 아래 수 cm 정도 범주까지의 신경세포에 탈분극을 유도함으로써 두뇌를 자극하는 방법이다.

TMS는 대표적인 비침습적 뇌 자극술로, 약물치료 및 정신치료에 잘 반응하지 않는 우울증, 불면증, 강박증, 운동장애, 치매 및 두뇌기능장애 등에서 치료적 응용이 활발하게 연구되고 있다.

통상 TMS의 권장 치료 시간은 주 5일, 1일 1회, 약 20분으로 빈도 높은 치료가 필요하다. 예를 들어, 하루에 약 20~50분 정도의 자기자극 치료를 뇌졸중이나 척수손상 등 중추신경 질환에 수일에 걸쳐 반복적으로 적용한 경우 신경 가소성 혹은 신경 재생과 기능 회복 효과가 보고되고 있다.

하지만, 기존의 경두개 자기 자극 장치는 이동이 불가능한 형태이므로, 국내 의료 시장 상황상 이러한 치료 주기를 맞추는 데 어려움이 있다. 따라서, 가정에서 간편하게 사용할 수 있는 소형화된 TMS 치료 장치에 대한 도입이 필요한 실정이다.

한편, 탈모는 정상적으로 두개가 있어야 할 부위에 두개가 부족한 상태를 의미한다. 이러한 탈모는 유전적인 요인, 남성호르몬의 작용, 스트레스 및 환경 오염 등 여러가지 원인에 의해 발생되는 것으로 알려져 있다. 최근에는 20~30대 젊은층 및 여성 탈모 환자가 증가함에 따라 심각한 사회적 문제로 대두되고 있으며, 탈모 치료 장치에 대한 관심 또한 증가하는 추세이다.

최근 재택에서 사용되는 탈모 치료 장치로서, 치료기의 돌기에 레이저 다이오드 등을 설치하여 두피의 성장에 최적인 파장을 발생시키는 헬멧형 치료 장치가 각광받고 있다. 이러한 헬멧형 탈모 치료 장치는 레이저 광을 두피에 조사하여 광 에너지가 진피조직과 피하조직에 침투하도록 함으로써 모근을 포함한 각종 세포조직을 활성화시킨다.

그러나, 이러한 종래기술은 단순히 레이저에 의한 광 치료에만 의존함으로써 치료효과가 높지 않은 문제가 있으며, 진동요법 또는 초음파 요법을 부가하여 음압을 통해 두피의 생체조직을 활성화하여 발모촉진 및 탈모예방을 도모하고 있으나, 상기 진동 또는 초음파를 병행하는 방법을 통해 두피의 조직을 활성화하는 방법도 광과 진동 또는 초음파의 복합작용이 크지 않음으로 인해 그 효과가 높지 않다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 두피 또는 경두개에 자기장을 부여하도록 자기장을 발생시키는 자기 발생 코일과, 자기 발생 코일에 인가되는 자극을 발생시키는 헬멧형 자기 자극 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 동작 모드에 따라 자기 발생 코일에 생성되는 복수의 자기 펄스를 제어하는 자기 발생 프로토콜을 제시하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 두피와의 이격거리를 일정하게 유지하여 자기장의 부여를 용이하게 하는 동시에 자기장의 부여범위를 확산시키고 자기장 발생의 설치를 용이하게 할 수 있는 헬멧형 자기 자극 장치의 구체적인 구조를 제시함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하여 비침습적인 치료를 제공하는 헬멧형 자기 자극 장치로서, 사용자의 두부에 착용되는 헬멧형 어플리케이터부와 상기 헬멧형 어플리케이터부와 연결되어 자기 자극을 발생시키는 자극발생부를 포함하고, 상기 헬멧형 어플리케이터부는, 두개골의 상부에 소정 거리 이격되어 배치되는 하부 케이스부 및 상기 하부 케이스부의 상부에 결합되어 내부공간을 형성하는 상부 케이스부를 포함하는 케이스부; 및 상기 케이스부의 내부공간에 설치되어 자기장을 발생시키는 자기 발생 코일; 을 포함하고, 상기 자극발생부는, 전원부로부터 공급받은 입력 전원을 고전압으로 변환하는 고전압 발생부; 고전압 발생부로부터 생성된 고전압을 저장하는 에너지 저장부; 및 상기 에너지 저장부와 상기 자기 발생 코일의 전기적 연결 관계를 제어하여 에너지를 제공하거나 또는 에너지를 제공하지 않도록 하여 복수의 자기 펄스를 생성하는 스위칭부; 를 포함한다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 상기 복수의 자기 펄스는, 복수의 임펄스를 발생시키는 제1 구간 및 임펄스를 발생시키지 않는 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간이 복수 회 반복될 수 있다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 상기 제1 구간에서 다수의 임펄스는 0.2 내지 2 테슬라의 범위의 자속 밀도, 1 내지 50 Hz 범위의 반복율 또는 100 내지 500 ㎲ 범위의 임펄스 기간을 갖도록 발생될 수 있다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 상기 에너지 저장부는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터는 1mF 내지 100 mF 범위의 커패시턴스를 갖고 50V 이상의 전압으로 충전되도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 상기 자기 발생 코일은 1 mH 내지 500 mH 범위의 인덕턴스를 갖고, 상기 커패시터는, 상기 자기 발생 코일에 100A이상의 전류를 생성하여 상기 복수의 임펄스를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 적어도 하나의 동작 모드에 따라 상기 고전압 발생부 및 상기 스위칭부를 제어하는 제어부; 를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 동작 모드는 메모리, 통신부 또는 사용자 입력부에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치는, 상기 헬멧형 어플리케이터부는, 상기 케이스부의 내부공간에 형성되어 상기 자기 발생 코일을 지지하는 코일 고정부; 및 상기 내부공간에 공기 흐름을 발생시켜 상기 자기 발생 코일을 냉각하는 냉각부; 를 더 포함할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 두피 또는 경두개에 자기장을 부여하도록 자기장을 발생시키는 자기 발생 코일과, 자기 발생 코일에 인가되는 자극을 발생시키는 헬멧형 자기 자극 장치를 제공함으로써 사용자가 시간 및 공간의 제약 없이 두피 또는 경두개 자극을 수행할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치에 따르면, 적어도 하나의 동작 모드에 따라 자기 발생 코일에 생성되는 복수의 자기 펄스를 제어하는 자기 발생 프로토콜을 제시하여 효과적인 경두개 자극을 수행할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치에 따르면, 코일 고정부 및 냉각부의 구성을 구체적으로 제시함으로써 코일을 안정적으로 지지하며, 코일로부터 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 구조의 헬멧형 자기 자극 장치를 제시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 자기 자극 장치를 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부의 케이스부를 나타내는 분해도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부의 분해사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부를 저면에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부의 코일 고정부를 구체적으로 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부의 코일 커버 부재를 구체적으로 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 자극발생부를 도시한 구성도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 자극발생부에 포함되는 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의해 발생되는 예시적인 펄스를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 헬멧형 자기 자극 장치(1000)에 대하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 자기 자극 장치(1000)를 도시한 구성도이다.

헬멧형 어플리케이터부(100)는 사용자의 두부에 착용되는 헬멧형 장치로서, 두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하여 비침습적인 치료를 제공하는 어플리케이터이다.

자극발생부(200)는 헬멧형 어플리케이터부(100)가 두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하도록 자기 자극 신호를 발생시키는 장치이다. 자극발생부(200)는 헬멧형 어플리케이터부(100)와 연결부(300)를 통해 연결될 수 있다.

연결부(300)는 자극발생부(200)로부터 발생한 자기 자극 신호를 헬멧형 어플리케이터부(100)로 전달하는 도관이며, 헬멧형 어플리케이터부(100)와 자극발생부(200)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 연결부(300)는 헬멧형 어플리케이터부(100) 측 단자 또는 자극발생부(200) 측 단자에 착탈 가능한 형태의 커넥터를 포함할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 헬멧형 어플리케이터부(100)에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)의 케이스부(110)를 분해한 분해도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)를 저면에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

본 발명의 헬멧형 어플리케이터부(100)는 두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하여 비침습적인 치료를 제공한다. 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)는 케이스부(110), 코일 고정부(120), 자기 발생 코일(130), 냉각부(140) 및 코일 커버 부재(150)를 포함한다.

케이스부(110)는 인체의 두개의 상부에 장착되는 헬멧 형태의 케이스 부재로서, 두개골의 상부에 소정 거리 이격되어 배치되는 하부 케이스부(111)와, 하부 케이스부(111)의 상부에 결합되어 내부공간(113)을 형성하는 상부 케이스부(112)를 포함한다.

하부 케이스부(111) 및 상부 케이스부(112)는 인체의 두개에 접촉하도록 상방으로 볼록하게 형성되어 인체의 두피에 소정거리 이격된 상태로 장착될 수 있다. 하부 케이스부(111) 및 상부 케이스부(112)는 그 사이에 자기 발생 코일(130)이 설치되는 내부공간(113)과 냉각부(140)를 통한 냉각공간을 형성하게 된다.

케이스부(110)는 후술하는 송풍장치(141) 상에 안착되는 송풍장치 커버(114)를 더 포함할 수 있으며, 송풍장치 커버(114)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 케이스부(112) 또는 송풍장치(141)에 결합될 수 있다.

코일 고정부(120)는 자기 발생 코일(130)을 지지 또는 고정하는 부재로서, 도 3에 도시된 바와 같이 하부 케이스부(111) 상에 형성된다. 코일 고정부(120)는 하부 케이스부(111)에 일체로서 형성될 수도 있고, 별도의 부재로 형성되어 하부 케이스부(111) 상에 안착 고정되는 형태일 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)의 코일 고정부(120)를 구체적으로 도시한 도면이다.

코일 고정부(120)는 자기 발생 코일(130)이 코일 고정부(120) 상에 안착된 경우, 자기 발생 코일(130)의 외측 둘레를 지지하도록 형성된 제1 지지부(121)와, 자기 발생 코일(130)의 내측 둘레를 지지하는 제2 지지부(122)를 포함한다.

제1 지지부(121) 및 제2 지지부(122)는 자기 발생 코일(130)이 설정된 위치에 안정적으로 안착될 수 있도록 지지하는 구성으로서, 자기 발생 코일(130)이 하부 케이스부(111)에 나란한 방향으로의 이동을 저지하는 역할을 한다. 제1 지지부(121) 및 제2 지지부(122)는 자기 발생 코일(130)의 높이 또는 자기 발생 코일(130)의 코일 직경에 대응되는 높이로 형성되는 것이 바람직하다.

제1 지지부(121)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 자기 발생 코일(130)을 코일 고정부(120)에 인입 또는 인출하기 용이하도록 하는 절곡부가 형성될 수도 있다.

또한, 코일 고정부(120)는 제1 지지부(121) 및 제2 지지부(122)의 사이에 형성되어 자기 발생 코일(130)의 하면을 지지하는 제3 지지부(123)를 더 포함할 수 있다. 제3 지지부(123)는 자기 발생 코일(130)이 하부 케이스부(111)로부터 소정 거리 이격되도록 한다. 제3 지지부(123)는 후술하는 냉각홀(142)로부터 자기 발생 코일(130)을 냉각시키는 유체가 유입 또는 유출될 수 있도록 자기 발생 코일(130)의 하측에 소정 간격의 공간을 형성하는 역할을 한다.

이러한 제3 지지부(123)는 도 5에 도시된 바와 같이, 환형의 제1 지지부(121)와 제2 지지부(122)의 사이를 연결하는 방사상의 복수의 리브 부재일 수 있다. 다만, 제3 지지부(123)가 이러한 도시된 형태에 한정되는 것은 아니고, 안착되는 자기 발생 코일(130)을 지지할 수 있는 형태라면 도시된 바와 다른 형상을 가질 수도 있다.

자기 발생 코일(130)은 코일 고정부(120) 상에 안착되어, 자기장을 발생시키는 부재로서, 소정의 직경을 갖도록 권취된 코일이다. 자기 발생 코일(130)로부터 발생되는 자기장은 우울증, 자폐증, 치매, 불면증, 탈모 등 다양한 적응증의 치료를 위하여 그 출력이 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 헬멧형 자기 자극 장치에서 자기 발생 코일(130)이 전체적으로 타원형의 형상을 갖는 것으로 예시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 자기 발생 코일(130)은 원형, 타원형, 8자형, 디스크형, 다각형 또는 나비형 등 다양한 형태를 갖도록 권취된 코일일 수 있으며, 자기 발생 코일(130)은 종래의 TMS 코일의 일반적인 형상을 포괄하는 것으로 이해해야 한다.

냉각부(140)는 케이스부의 내부공간에 유체 즉, 공기의 흐름을 발생시켜 자기 발생 코일(130)를 냉각시킨다. 냉각부(140)는 자기 발생 코일(130)에 송풍하는 송풍장치(141), 냉각홀(142) 및 유체 가이드부(143)를 포함한다.

송풍장치(141)는 상부 케이스부(112)에 설치되어 케이스부(110)의 내부공간(113)에 공기 흐름을 발생시킨다. 송풍장치(141)는 자기 발생 코일(130)로부터 발생하는 열의 냉각을 위하여 내부공간(113)에 송풍하는 장치로서 팬(fan) 또는 블로워(blower)와 같은 냉각 수단을 포괄한다.

송풍장치(141)는 상부 케이스부(112)의 전방 또는 후방에 설치되어 케이스부의 내부공간으로 공기를 유입하거나 또는 내부공간으로부터 공기를 배출함으로써 상기 내부공간(113)에 공기 흐름을 발생시킨다.

냉각홀(142)은 하부 케이스부(111)에 형성되어 상기 내부공간(113)으로 공기를 유입하거나 또는 상기 내부공간으로부터 공기를 배출하도록 개방된 구멍이다. 도 4는 냉각홀(142)이 하부 케이스부(111)를 관통하여 형성된 것을 도시한다.

냉각홀(142)은 코일 고정부(120)의 제1 지지부(121)와 제2 지지부(122)의 사이의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 냉각홀(142)은 자기 발생 코일(130)의 하측에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 냉각홀(142)은 도 5에 도시된 바와 같이, 자기 발생 코일(130)의 내측 둘레를 지지하는 제2 지지부(122)에 인접하여 형성될 수 있다.

냉각홀(142)은 도시된 바와 같이 환형의 제2 지지부(122)의 둘레를 따라 환형의 구멍으로 형성될 수도 있고, 소정 간격을 둔 임의의 형상의 구멍으로 형성될 수도 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉각홀(142)이 자기 발생 코일(130)의 하측에서, 제1 지지부(121)와 제2 지지부(122)의 사이의 영역에서, 특히 자기 발생 코일(130)의 내측 둘레를 지지하는 제2 지지부(122)에 인접하여 형성되는 경우, 외기가 코일의 중앙 하단부로부터 유입되어 자기 발생 코일(130)의 하면을 전체적으로 냉각시킨 후 송풍장치(141)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이러한 냉각부(140)의 구성 및 배치는 발열체인 자기 발생 코일(130)의 균일한 냉각을 도모할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

또한, 냉각부(140)는 냉각홀(142)로부터 유입되거나 또는 유출되는 유체를 가이드하는 유체 가이드부(143)를 더 포함할 수 있다. 유체 가이드부(143)는 상기 냉각홀(142)로부터 연장되어 유체를 가이드하는 리브 부재일 수 있다. 유체 가이드부(143)는 냉각홀(142)로부터 유입된 공기 또는 냉각홀(142)로 배출되는 공기가 주로 경유하는 영역을 정의한다.

유체 가이드부(143)는 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 케이스부(12)에 입설된 리브 부재일 수 있다. 유체 가이드부(143)는 자기 발생 코일(130)의 하면을 지지하는 제3 지지부(123)와 유사한 형태로 형성될 수 있다. 유체 가이드부(143)는 환형의 제1 지지부(121)와 제2 지지부(122)의 사이에 형성된 방사상의 복수의 리브 부재일 수 있으며, 제3 지지부(123)와 교번하여 배치될 수 있다. 다만, 유체 가이드부(143)가 이러한 도시된 형태에 한정되는 것은 아니고, 냉각홀(142)로부터 유입된 유체가 자기 발생 코일(130)의 주위에 균일하게 확산될 수 있도록 하는 형태라면 도시된 바와 다른 형상을 가질 수도 있음은 물론이다.

상술한 냉각부(140) 특히, 냉각홀(142) 및 유체 가이드부(143)는 본 발명의 헬멧형 어플리케이터부(100)의 냉각 성능을 최대로 유지하기 위한 기술적 특징이다. 자기 발생 코일(130)의 하면이 인체에 밀접한 부분이면서 발열이 최대로 발생하는 부분이다. 특히, 냉각홀(142)로부터 유입된 유체가 송풍장치(141)로부터 유출되는 방식의 냉각 유체 순환의 경우, 냉각홀(142) 및 유체 가이드부(143)는 온도가 낮은 외기가 자기 발생 코일(130)의 하면에 최초로 접할 수 있게 하는 필수 구성이므로 이 부분에서의 냉각 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)는 코일 커버 부재(150)를 포함할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 헬멧형 어플리케이터부(100)의 코일 커버 부재(150)를 구체적으로 도시한 도면이다.

코일 커버 부재(150)는 자기 발생 코일(130)의 적어도 일부를 덮는 부재이다.

코일 커버 부재(150)는 자기 발생 코일(130)이 코일 고정부(120)에 안착된 경우 자기 발생 코일(130)의 상면을 일부 감싸는 구조로 형성되어, 본 발명의 헬멧형 어플리케이터부(100)에 자기 발생 코일(130)이 안정적으로 지지될 수 있도록 한다. 또한 냉각홀(142)로부터 유입된 유체가 송풍장치(141)로부터 유출되는 방식의 냉각 유체 순환의 경우, 코일 커버 부재(150)는 냉각홀(142)로부터 유입된 유체가 자기 발생 코일(130)의 주위에 소정 시간 머문 후 이동할 수 있도록 하여 본 발명의 헬멧형 어플리케이터부(100)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

코일 커버 부재(150)는 예시적으로, 탄성을 가진 고무 소재로 형성될 수 있다. 또한, 코일 커버 부재(150)의 내면에 유체 가이드 돌기(151) 형성될 수 있다. 도 7은 자기 발생 코일(130)과 마주보는 코일 커버 부재(150)의 내면에서 바라본 모습을 도시한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 자극발생부(200)를 도시한 구성도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 자극발생부(200)에 포함되는 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.

자극발생부(200)는 헬멧형 어플리케이터부(100)가 두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하도록 헬멧형 어플리케이터부(100)로 전달하는 자기 자극 신호를 발생시키는 장치이다.

자극발생부(200)는 전원부(210)로부터 공급받은 입력 전원을 고전압으로 변환하는 고전압 발생부(220), 고전압 발생부(220)로부터 생성된 고전압을 저장하는 에너지 저장부(230), 에너지 저장부(230)에 저장된 에너지를 자기 발생 코일(130)로 방전하도록 제어하는 스위칭부(240)를 포함한다.

전원부(210)는 외부 입력 전원에 전기적으로 연결되어 제1 전압을 갖는 부분으로, 고전압 발생부(220) 및 후술하는 제어부(250), 저장부(260), 통신부(270), 입력부(280), 디스플레이부(290)로 전원을 공급한다.

고전압 발생부(220)는 전원부(210)로부터 공급받은 입력 전원을 고전압으로 변환하는 컨버터이다. 고전압 발생부(220)는 전원부(210)로부터 공급받은 제1 전압의 입력전원을 제2 전압의 출력 전원으로 변환한다. 여기서 제2 전압의 출력 전원은 대략 300 V 내지 2000V 범위일 수 있다.

에너지 저장부(230)는 고전압 발생부(220)로부터 생성된 고전압을 저장한다. 에너지 저장부(230)는 고전압 발생부(220)의 출력 전원에 의해 충전되는 커패시터를 포함할 수 있다. 에너지 저장부(230)는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터는 20μF 내지 200μF 범위의 커패시턴스를 갖고 300V 내지 2000V 전압으로 충전되도록 구성될 수 있다.

커패시터의 커패시턴스는 20μF 내지 200μF 범위, 바람직하게는 30μF 내지 100μF 범위, 더 바람직하게는 40μF 내지 70μF 내에 있을 수 있다.

커패시터는 적어도 100, 300, 500 또는 1000V 이상의 전압으로 충전될 수 있다. 커패시터의 내압은 충전 전압의 약 150%범위일 수 있다. 예컨대 커패시터의 내압은 900V 또는 1200V이상일 수 있다.

스위칭부(240)는 에너지 저장부(230)와 자기 발생 코일(130)의 전기적 연결 관계를 제어하여 에너지를 제공하거나 또는 에너지를 제공하지 않도록 하여 복수의 자기 펄스를 생성한다. 다시 말해 스위칭부(240)는 에너지 저장부(230)의 커패시터에 저장된 충전 전압을 인덕터인 자기 발생 코일(130)에 순간적으로 방전하도록 제어하는 기능을 수행하며, LC 공진회로의 충방전 주기를 제어함으로써 복수의 자기 펄스를 생성한다. 자기 발생 코일(130)은 10μH 내지 500μH 범위의 인덕턴스를 갖고, 에너지 저장부(230)의 커패시터는 이러한 자기 발생 코일(130)에 100A이상의 순간 전류를 생성하여 복수의 임펄스를 발생시킬 수 있다.

코일의 인덕턴스는 10μH 내지 500μH 범위, 바람직하게는 30μH 내지 300μH 범위, 더 바람직하게는 70μH 내지 150μH의 범위일 수 있다.

커패시터는 적어도 100, 300, 500 또는 1000A 이상의 전류 펄스 방전을 제공할 수 있다. 전류는 코일에 의해 발생된 자기장의 피크 자속 밀도의 값에 대응할 수 있다.

스위칭부(240)는 다이오드, MOSFET, JFET, IGBT, BJT, 사이리스터 또는 그 조합과 같은 임의의 종류의 스위치일 수 있다.

도 9는 헬멧형 어플리케이터부(100)의 자기 발생 코일(130)에 고전력 펄스를 제공하기 위한 회로를 예시한다.

제안된 회로는 에너지 저장부(230), 예를 들어 커패시터를 고전압 발생부(220)로부터 충전하는 것, 스위칭부(240), 예를 들어 스위치를 반복적으로 스위칭하는 것 및 시변 자기장을 생성하기 위해 자기 발생 코일(130)로 커패시터를 방전하는 것을 포함한다.

도 9를 참조하면, 스위칭부(240) 및 자기 발생 코일(130)에 대한 직렬 연결을 포함한다. 스위칭부(240)와 자기 발생 코일(130)은 함께 에너지 저장부(230)인 커패시터와 병렬로 연결될 수 있다. 에너지 저장부(230)는 고전압 발생부(220)에 의해 충전되고, 에너지 저장부(230)는 그후 스위칭부(240)를 통해 자기 발생 코일(130)로 방전될 수 있다.

제어부(250)는 적어도 하나의 동작 모드에 따라 상기 고전압 발생부(220) 및 상기 스위칭부(240)를 제어한다. 여기서 적어도 하나의 동작 모드는 저장부(260), 통신부(270) 또는 사용자 입력부(280)에 기초하여 결정될 수 있다.

제어부(250)는 스위칭부(240)를 통해 복수의 자기 펄스를 생성하며, 복수의 자기 펄스는 복수의 임펄스를 발생시키는 제1 구간 및 임펄스를 발생시키지 않는 제2 구간을 포함한다. 또한, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간이 복수 회 반복되는 것을 포함한다.

도 10은 반복율이 10Hz인, 10%의 치료 듀티 사이클을 예시한다. 액티브 치료는 제1 구간에서의 T1 동안 지속된다. 액티브 치료 주기는 트레인이라 지칭될 수 있다. 제1 구간의 T1은 2초 지속될 수 있다. 패시브 치료는 제2 구간에서의 T2 동안 지속된다. 제2 구간의 T2는 18초 지속될 수 있다. T2 이후 주기 T1가 반복된다. 이러한 예시적인 치료에서, 액티브 및 패시브 주기를 포함하는 주기는 20초 지속될 수 있다. 패시브 치료가 후속되는 액티브 치료는 버스트(burst)로 지칭될 수 있는데, 즉 버스트는 하나의 트레인 및 환자에게 인가되는 자기장이 없는 주기를 포함한다. 버스트 시간(T3)은 T1 + T2와 동일하다. T2는 트레인 내의 적어도 하나의 자기 펄스의 주기 동안 지속될 수 있다. 트레인은 복수의 펄스, 즉 적어도 2개의 펄스를 포함한다. 버스트는 환자에게 반복적으로 적용될 수 있다.

치료 주기 T1의 반복율은 0.1Hz 내지 50Hz 범위, 더 바람직하게는 1Hz 내지 40Hz의 범위, 더 바람직하게는 5Hz 내지 30Hz의 범위일 수 있다. 주파수가 1Hz 미만인 경우 두개 내 신경세포 또는 두피 세포의 진정 기능을 부여할 수 있다. 주파수가 10Hz 이상인 경우 두개 내 신경세포 또는 두피 세포의 활성화 기능을 부여할 수 있다. 이러한 치료 주기의 반복률은 적응증에 따라 선택적으로 적용될수 있다.

제1 구간에서 다수의 임펄스는 0.2 내지 2 테슬라의 범위의 자속 밀도, 바람직하게는 0.3 내지 1.5 테슬라 범위의 자속 밀도, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.0 테슬라 범위의 자속 밀도를 가질 수 있다.

이 때 발생되는 임펄스는 50㎲ 내지 500㎲ 범위의 기간, 바람직하게는 100㎲ 내지 400㎲ 범위의 기간, 더욱 바람직하게는 200㎲ 내지 300㎲ 범위의 기간을 가질 수 있다.

저장부(260)는 헬멧형 자기 자극 장치(1000)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 저장부(260)는 헬멧형 자기 자극 장치(1000)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 헬멧형 자기 자극 장치(1000)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(260)는 입/출력되는 데이터들을 임시 또는 영구 저장할 수도 있다. 또한, 저장부(260)는 디스플레이 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 여기서, 저장부(260)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적 어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

한편, 응용 프로그램은, 저장부(260)에 저장되고, 헬멧형 자기 자극 장치(1000)의 자극발생부(200) 상에 설치되어, 제어부(250)에 의하여 헬멧형 자기 자극 장치(1000)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

통신부(270) 헬멧형 자기 자극 장치(1000)와 통신 시스템 사이 및 헬멧형 자기 자극 장치(1000)와 사용자 단말기 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 통신부는, 헬멧형 자기 자극 장치(1000)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 통신부는 무선 인터넷 모듈 및 근거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제어부(250)는 사용자 입력부(280)를 통해 입력되는 사용자 정보, 치료 시간에 대한 정보, 펄스 자기장의 주파수에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 헬멧형 자기 자극 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

디스플레이부(290)는 헬멧형 자기 자극 장치(1000)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(290)는 헬멧형 자기 자극 장치(1000)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 치료의 결과와 관련된 정보 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다. 디스플레이부(290)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 자극발생부(200)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(280)로써 기능함과 동시에, 자극발생부(200)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

두개 내 신경세포 또는 두피 세포에 자기장을 부여하여 비침습적인 치료를 제공하는 헬멧형 자기 자극 장치로서,

사용자의 두부에 착용되는 헬멧형 어플리케이터부와 상기 헬멧형 어플리케이터부와 연결되어 자기 자극을 발생시키는 자극발생부를 포함하고,

상기 헬멧형 어플리케이터부는,

두개골의 상부에 소정 거리 이격되어 배치되는 하부 케이스부 및 상기 하부 케이스부의 상부에 결합되어 내부공간을 형성하는 상부 케이스부를 포함하는 케이스부; 및

상기 케이스부의 내부공간에 설치되어 자기장을 발생시키는 자기 발생 코일; 을 포함하고,

상기 자극발생부는,

전원부로부터 공급받은 입력 전원을 고전압으로 변환하는 고전압 발생부;

상기 고전압 발생부로부터 생성된 고전압을 저장하는 에너지 저장부; 및

상기 에너지 저장부와 상기 자기 발생 코일의 전기적 연결 관계를 제어하여 에너지를 제공하거나 또는 에너지를 제공하지 않도록 하여 복수의 자기 펄스를 생성하는 스위칭부; 를 포함하는, 헬멧형 자기 자극 장치.
제1 항에 있어서,

상기 복수의 자기 펄스는,

복수의 임펄스를 발생시키는 제1 구간 및 임펄스를 발생시키지 않는 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간이 복수 회 반복되는, 헬멧형 자기 자극 장치.
제2 항에 있어서,

상기 제1 구간에서 다수의 임펄스는 0.2 내지 2 테슬라의 범위의 자속 밀도, 0.1 내지 50 Hz 범위의 반복율 또는 50 내지 500 ㎲ 범위의 임펄스 기간을 갖도록 발생되는, 헬멧형 자기 자극 장치.
제1 항에 있어서,

상기 에너지 저장부는 적어도 하나의 커패시터를 포함하고,

상기 커패시터는 20μF 내지 200μF 범위의 커패시턴스를 갖고, 300V 내지 2000V 전압으로 충전되도록 구성되는, 헬멧형 자기 자극 장치.
제4 항에 있어서,

상기 자기 발생 코일은 10μH 내지 500 μH 범위의 인덕턴스를 갖고,

상기 커패시터는, 상기 자기 발생 코일에 100A 내지 3000A의 순간 전류를 생성하여 상기 복수의 임펄스를 발생시키는, 헬멧형 자기 자극 장치.
제1 항에 있어서,

적어도 하나의 동작 모드에 따라 상기 고전압 발생부 및 상기 스위칭부를 제어하는 제어부; 를 더 포함하고,

상기 적어도 하나의 동작 모드는 저장부, 통신부 또는 사용자 입력부에 기초하여 결정되는, 헬멧형 자기 자극 장치.
제1 항에 있어서,

상기 헬멧형 어플리케이터부는,

상기 케이스부의 내부공간에 형성되어 상기 자기 발생 코일을 지지하는 코일 고정부; 및

상기 내부공간에 공기 흐름을 발생시켜 상기 자기 발생 코일을 냉각하는 냉각부; 를 더 포함하는, 헬멧형 자기 자극 장치.