KR102834470B1

KR102834470B1 - Transcranial magnetic stimulation coil

Info

Publication number: KR102834470B1
Application number: KR1020230087927A
Authority: KR
Inventors: 정진호; 조홍준
Original assignee: 서강대학교산학협력단
Priority date: 2023-07-06
Filing date: 2023-07-06
Publication date: 2025-07-15
Anticipated expiration: 2043-07-06
Also published as: KR20250007897A

Abstract

경두개 자기 자극 코일에 있어서, 사용자의 두부의 일측면에 상기 두부와 이격되어 배치되고, 상기 일측면에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성된 제1 반달형 코일부; 및 상기 제1 반달형 코일부와 대향하도록 상기 두부의 타측면에 상기 두부 및 상기 제1 반달형 코일부와 이격되어 배치되고, 상기 타측면에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성된 제2 반달형 코일부를 포함하되, 상기 제1 반달형 코일부는, 상기 일측면의 근방에 위치하는 제1 내권선, 상기 일측면으로부터 상기 제1 내권선보다 떨어져 위치하는 제1 외권선, 및 상기 제1 내권선의 일단과 상기 제1 외권선의 일단을 연결하고 상기 제1 내권선의 타단과 상기 제1 외권선의 타단을 연결하는 제1 권선 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 반달형 코일부는, 상기 타측면의 근방에 위치하는 제2 내권선, 상기 타측면으로부터 상기 제2 내권선보다 떨어져 위치하는 제2 외권선, 및 상기 제2 내권선의 일단과 상기 제2 외권선의 일단을 연결하고 상기 제2 내권선의 타단과 상기 제2 외권선의 타단을 연결하는 제2 권선 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 반달형 코일부 및 상기 제2 반달형 코일부 각각은 전류를 인가하는 전원 공급부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.In a transcranial magnetic stimulation coil, a first crescent-shaped coil portion is formed in a closed curve shape that is positioned on one side of a user's head and is spaced apart from the head and is bent to correspond to the one side; And a second crescent-shaped coil part formed in a closed curve shape that is spaced apart from the head and the first crescent-shaped coil part on the other side of the head so as to face the first crescent-shaped coil part and is bent to correspond to the other side, wherein the first crescent-shaped coil part includes a first inner winding positioned near the one side, a first outer winding positioned further away from the one side than the first inner winding, and a first winding connecting part connecting one end of the first inner winding to one end of the first outer winding and connecting the other end of the first inner winding to the other end of the first outer winding, and the second crescent-shaped coil part includes a second inner winding positioned near the other side, a second outer winding positioned further away from the other side than the second inner winding, and a second inner winding connecting one end of the second inner winding to one end of the second outer winding and connecting the other end of the second inner winding to the second outer winding. A transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that it includes a second winding connecting portion connecting the other end, and each of the first crescent-shaped coil portion and the second crescent-shaped coil portion is connected to a power supply portion that applies current.

Description

TRANSCRANIAL MAGNETIC STIMULATION COIL

본 발명은 경두개 자기 자극 코일에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 뇌의 특정 부위에만 전기장을 집중시킬 수 있고, 전기장의 침투 깊이를 향상시킬 수 있는 경두개 자기 자극 코일에 관한 것이다.The present invention relates to a transcranial magnetic stimulation coil, and more specifically, to a transcranial magnetic stimulation coil capable of concentrating an electric field only on a specific part of the brain and improving the penetration depth of the electric field.

뇌졸중, 사고로 인한 뇌의 손상 혹은 뇌 질환 및 이에 따른 후유증에 대한 치료와 재활 운동의 중요성이 커지면서 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있으며, 현재는 비침습적으로 전기 신호를 인가하는 치료방법에 대한 연구가 주로 진행되고 있다.As the importance of treatment and rehabilitation exercise for brain damage or brain diseases caused by stroke, accidents, and their aftereffects increases, research on this topic is being actively conducted, and research is currently being mainly conducted on treatment methods that apply electrical signals noninvasively.

비침습적 뇌자극 치료 중 경두개 자기 자극 (Transcranial Magnetic Stimulation 이하 TMS) 방법이 가장 각광을 받고 있는데, 이 방법은 페러데이 법칙의 전자기 코일을 사용하여 두피 외부에서 입력 파형에 따라 자기장을 생성하고, 이에 대해 이차적으로 생성되는 전기 에너지(변동 에너지)를 대뇌 피질에 전달하여 뇌신경 세포를 자극하는 방법으로, 실제로 치료 효과가 있음이 밝혀지면서 학계에서는 해당 치료 방법 개선 및 활용 방안 확대를 위한 다양한 연구가 진행 중이다.Among non-invasive brain stimulation treatments, transcranial magnetic stimulation (TMS) is the most popular. This method uses an electromagnetic coil based on Faraday's law to generate a magnetic field outside the scalp according to the input waveform, and transmits the secondarily generated electrical energy (fluctuating energy) to the cerebral cortex to stimulate brain nerve cells. As it has been proven to be effective, various studies are being conducted in academic circles to improve the treatment method and expand its utilization.

이와 같은 경두개 자기 자극 치료법에서 자기 자극 시스템의 말단에 있는 코일의 구조(형태)는 생성되는 자기장 및 전기장의 형태에 큰 영향을 준다. 이때 코일의 형태에 따라 설계할 때 확인하는 주요 특성은 전기장의 침투 깊이와 전기장 분포 면적(집중도)이다.In this type of transcranial magnetic stimulation therapy, the structure (shape) of the coil at the end of the magnetic stimulation system has a great influence on the shape of the magnetic and electric fields generated. The main characteristics to check when designing according to the shape of the coil are the penetration depth of the electric field and the electric field distribution area (concentration).

현재 다양한 코일의 구조가 문헌이나 특허를 통해 소개되어 있으며, 그 중 현재 상업적으로 가장 많이 사용되는 코일의 구조는 원형 코일, 8자 코일, 헤일로 코일 등이 있다.Currently, various coil structures are introduced through literature or patents, and among them, the most commercially used coil structures are circular coils, figure-of-eight coils, and halo coils.

원형 코일은 간단한 구조이며 설계하기 쉽고 자기장이 코일 중심 축을 따라 강하게 발생하지만, 전기장은 코일의 형태와 유사한 원형 고리 형태로 생성되므로 전기장의 분포를 특정 부위에 집중시키는 것이 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 치료를 하고자 하는 부위가 국소적일 경우, 혹은 특정 한 부위만 자극하고 싶은 경우 사용하기에 적합하지 못하다는 문제점이 있다.The circular coil has a simple structure and is easy to design, and the magnetic field is strongly generated along the central axis of the coil, but the electric field is generated in a circular ring shape similar to the shape of the coil, so it is difficult to concentrate the distribution of the electric field on a specific area. Therefore, there is a problem in that it is not suitable for use when the area to be treated is localized, or when only a specific area is to be stimulated.

위와 같은 한계를 해결하기 위해 두 개의 원형 코일을 함께 사용한 8자 코일이 새롭게 고안되었다. 8자 코일은 두 코일이 맞닿은 부위에서 유도되는 자기장 및 전기장이 중첩되어 다른 부위에 비하여 세기가 강해지고, 좁은 부위에 자극을 집중시킬 수 있게 되었다. 하지만, 높은 전기장 집중도에 비하여 전기장 침투 깊이가 작다는 문제점이 있으며, 사용하는 코일의 크기를 키우면 침투 깊이를 증가시킬 수 있지만, 코일의 크기 증가율 대비 전기장 침투 깊이 비율이 너무 작아 비효율적이라는 문제점이 있다.To solve the above limitations, a new figure-8 coil using two circular coils together has been designed. The figure-8 coil has a magnetic field and electric field induced at the point where the two coils meet, which overlaps, making the intensity stronger than other points, and allowing stimulation to be concentrated on a narrow area. However, there is a problem that the electric field penetration depth is small compared to the high electric field concentration, and although the penetration depth can be increased by increasing the size of the coil used, there is a problem that it is inefficient because the ratio of the electric field penetration depth to the increase in the coil size is too small.

헤일로 코일은 큰 지름의 원형 코일을 머리의 특정 깊이 부분에 배치한 것으로 원하는 위치까지 자기장을 생성할 수 있지만, 2차적으로 생기는 전기장이 원형 코일과 같은 형태로 생성되므로 전기장을 국소 부위만 집중시키는 것이 어렵다는 문제점이 있다.Halo coils are large-diameter circular coils placed at a specific depth on the head, and can generate magnetic fields to a desired location. However, since the secondary electric fields are generated in the same shape as the circular coils, there is a problem in that it is difficult to concentrate the electric fields to a local area.

이처럼, 주요 특성인 전기장의 침투 깊이와 전기장 분포 면적(집중도) 사이에는 tradeoff 관계가 존재한다. 즉, 전기장의 집중도가 좋은 코일 구조는 전기장의 침투 깊이가 작고, 전기장의 침투 깊이를 좋게 설계한 코일 구조는 전기장의 집중도가 좋지 않아 넓은 범위에 전기장이 분포하게 된다는 문제점이 있다.In this way, there is a tradeoff relationship between the main characteristics, the penetration depth of the electric field and the electric field distribution area (concentration). That is, a coil structure with good electric field concentration has a small electric field penetration depth, and a coil structure designed with good electric field penetration depth has a problem in that the electric field is distributed over a wide area because the electric field concentration is not good.

따라서, 가능한 두 특성 사이의 tradeoff 관계를 상쇄시키면서, 전기장의 침투 깊이와 전기장 분포 면적(집중도) 특성을 향상시킬 수 있는 코일 구조를 가지는 경두개 자기 자극 장치에 대한 연구 개발이 필요한 상황이다.Therefore, there is a need for research and development of a transcranial magnetic stimulation device having a coil structure that can improve the penetration depth of the electric field and the electric field distribution area (concentration) characteristics while offsetting the tradeoff relationship between the two possible characteristics.

본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve all of the problems described above.

또한, 본 발명은, 경두개 자기 자극 장치의 코일 구조를 사용자의 두부에 대응되는 구부러진 형태로 형성함으로써, 작은 크기로 사용자의 두부에 근접하는 부분의 면적을 증가시켜 사용자의 두부 내부에 전기장을 더 집중시킬 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another purpose of the present invention is to form the coil structure of a transcranial magnetic stimulation device into a curved shape corresponding to the user's head, thereby increasing the area of a portion close to the user's head with a small size, thereby allowing the electric field to be more concentrated inside the user's head.

또한, 본 발명은, 반달형 코일부의 내권선 및 외권선 각각의 중심각의 크기를 변화시키고, 내권선 및 외권선 각각의 면의 면적을 변화시킴으로써, 다양한 형태 및 다양한 특성을 가지는 경두개 자기 자극 코일을 설계할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another purpose of the present invention is to design a transcranial magnetic stimulation coil having various shapes and various characteristics by changing the size of the central angle of each of the inner and outer windings of the crescent-shaped coil portion and changing the surface area of each of the inner and outer windings.

또한, 본 발명은, 반달형 코일부 각각의 위치, 크기, 그리고 인가되는 전류의 크기를 조절함으로써 자극되는 위치인 자극 부위를 조절할 수 있고, 반달형 코일부 각각이 위치하는 높이를 변경함으로써 전기장이 집중되는 위치를 조절할 수 있으며, 반달형 코일부 각각에 인가되는 전류의 크기를 각각 다르게 함으로써 생성되는 전기장이 집중되는 위치를 조절할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention has another object to control the stimulation site, which is the stimulated location, by controlling the position, size, and magnitude of the current applied to each of the crescent-shaped coil parts, to control the location where the electric field is concentrated by changing the height at which each of the crescent-shaped coil parts is located, and to control the location where the generated electric field is concentrated by making the magnitude of the current applied to each of the crescent-shaped coil parts different.

또한, 본 발명은, 서로 tradeoff 관계에 있는 전기장 침투 깊이 특성과 전기장 분포 면적(집중도) 특성을 함께 향상시킴으로써, 필요한 특정 부위에만 전기장을 깊은 위치에 집중시킬 수 있도록 한 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another purpose of the present invention is to enable the electric field to be concentrated deep only in a specific required area by simultaneously improving the electric field penetration depth characteristic and the electric field distribution area (concentration) characteristic, which are in a tradeoff relationship with each other.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 다음과 같다.The characteristic configuration of the present invention to achieve the purpose of the present invention as described above and to realize the characteristic effects of the present invention described below is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 경두개 자기 자극 코일에 있어서, 사용자의 두부의 일측면에 상기 두부와 이격되어 배치되고, 상기 일측면에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성된 제1 반달형 코일부; 상기 제1 반달형 코일부와 대향하도록 상기 두부의 타측면에 상기 두부 및 상기 제1 반달형 코일부와 이격되어 배치되고, 상기 타측면에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성된 제2 반달형 코일부를 포함하되, 상기 제1 반달형 코일부는, 상기 일측면의 근방에 위치하는 제1 내권선, 상기 일측면으로부터 상기 제1 내권선보다 떨어져 위치하는 제1 외권선, 및 상기 제1 내권선의 일단과 상기 제1 외권선의 일단을 연결하고 상기 제1 내권선의 타단과 상기 제1 외권선의 타단을 연결하는 제1 권선 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 반달형 코일부는, 상기 타측면의 근방에 위치하는 제2 내권선, 상기 타측면으로부터 상기 제2 내권선보다 떨어져 위치하는 제2 외권선, 및 상기 제2 내권선의 일단과 상기 제2 외권선의 일단을 연결하고 상기 제2 내권선의 타단과 상기 제2 외권선의 타단을 연결하는 제2 권선 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 반달형 코일부 및 상기 제2 반달형 코일부 각각은 전류를 인가하는 전원 공급부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.According to one aspect of the present invention, a transcranial magnetic stimulation coil comprises: a first crescent-shaped coil portion formed in a closed curve shape that is disposed on one side of a user's head and is spaced apart from the head and is bent to correspond to the one side; A second crescent-shaped coil part is formed in a closed curve shape that is spaced apart from the head and the first crescent-shaped coil part on the other side of the head so as to face the first crescent-shaped coil part, and is bent to correspond to the other side, wherein the first crescent-shaped coil part includes a first inner winding positioned near the one side, a first outer winding positioned further away from the first inner winding from the one side, and a first winding connecting part connecting one end of the first inner winding to one end of the first outer winding and connecting the other end of the first inner winding to the other end of the first outer winding, and the second crescent-shaped coil part includes a second inner winding positioned near the other side, a second outer winding positioned further away from the second inner winding from the other side, and a second inner winding connecting one end of the second inner winding to one end of the second outer winding and connecting the other end of the second inner winding to the second outer winding. A transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that it includes a second winding connecting portion connecting the other end, and each of the first crescent-shaped coil portion and the second crescent-shaped coil portion is connected to a power supply portion that applies current.

일례로서, 상기 제1 외권선의 길이는 상기 제1 내권선의 길이보다 길고, 상기 제2 외권선의 길이는 상기 제2 내권선의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that the length of the first outer winding is longer than the length of the first inner winding, and the length of the second outer winding is longer than the length of the second inner winding.

일례로서, 상기 제1 반달형 코일부, 상기 제2 반달형 코일부 및 상기 두부 각각과 이격되어 배치되고, 상기 두부의 일부를 감싸는 형태로 형성된 헬멧형 코일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 헬멧형 코일부는, 상기 두부의 상부의 일부를 반원 형태로 감싸도록 형성된 제1 반원형 코일, 상기 두부의 상부의 다른 일부를 반원 형태로 감싸되, 상기 상부의 소정의 지점에서 상기 제1 반원형 코일과 교차되어 소정의 코일 교차각을 갖도록 형성된 제2 반원형 코일, 일단이 상기 제1 반원형 코일의 일단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제1-1 코일 레그, 일단이 상기 제1 반원형 코일의 타단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제1-2 코일 레그, 일단이 상기 제2 반원형 코일의 일단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제2-1 코일 레그, 및 일단이 상기 제2 반원형 코일의 타단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제2-2 코일 레그, 및 상기 제1-1 코일 레그의 타단과 상기 제2-2 코일 레그의 타단을 연결하는 제1 코일 받침, 및 상기 제2-1 코일 레그의 타단과 상기 제1-2 코일 레그의 타단을 연결하는 제2 코일 받침을 포함하는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, it is characterized by further including a helmet-shaped coil portion spaced apart from each of the first crescent-shaped coil portion, the second crescent-shaped coil portion, and the head, and formed in a form that surrounds a portion of the head, wherein the helmet-shaped coil portion comprises: a first semicircular coil formed to surround a portion of an upper portion of the head in a semicircular shape, a second semicircular coil formed to surround another portion of the upper portion of the head in a semicircular shape and intersect the first semicircular coil at a predetermined point of the upper portion to have a predetermined coil intersection angle, a 1-1 coil leg having one end connected to one end of the first semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, a 1-2 coil leg having one end connected to the other end of the first semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, a 2-1 coil leg having one end connected to one end of the second semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, and a 2-2 coil leg having one end connected to the other end of the second semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, and A transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized by including a first coil support connecting the other end of the first-1 coil leg and the other end of the second-2 coil leg, and a second coil support connecting the other end of the second-1 coil leg and the other end of the first-2 coil leg.

일례로서, 상기 제1-1 코일 레그 및 상기 제2-2 코일 레그는 상기 제1 반달형 코일부의 폐곡선 내부를 통과하고, 상기 제2-1 코일 레그 및 상기 제1-2 코일 레그는 상기 제2 반달형 코일부의 폐곡선 내부를 통과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that the 1-1 coil leg and the 2-2 coil leg are formed to pass through the closed curve inside the first crescent-shaped coil portion, and the 2-1 coil leg and the 1-2 coil leg are formed to pass through the closed curve inside the second crescent-shaped coil portion.

일례로서, 상기 제1 반달형 코일부의 상부 및 하부 중 적어도 일부에 상기 제1 반달형 코일부와 이격되어 배치되고, 상기 제1 반달형 코일부와 대응되는 형태로 형성된 적어도 하나의 제1-1 반달형 코일부; 및 상기 제2 반달형 코일부의 상부 및 하부 중 적어도 일부에 상기 제2 반달형 코일부와 이격되어 배치되고, 상기 제2 반달형 코일부와 대응되는 형태로 형성된 적어도 하나의 제2-1 반달형 코일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 제1-1 반달형 코일부는 상기 제1 반달형 코일부와 제1 각도를 이루며 기울어져 있고, 상기 제2-1 반달형 코일부는 상기 제2 반달형 코일부와 제2 각도를 이루며 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that it further includes at least one 1-1 crescent-shaped coil part, which is arranged spaced apart from the first crescent-shaped coil part on at least a portion of the upper and lower portions of the first crescent-shaped coil part and formed in a shape corresponding to the first crescent-shaped coil part; and at least one 2-1 crescent-shaped coil part, which is arranged spaced apart from the second crescent-shaped coil part on at least a portion of the upper and lower portions of the second crescent-shaped coil part and formed in a shape corresponding to the second crescent-shaped coil part, wherein the 1-1 crescent-shaped coil part is inclined at a first angle with respect to the first crescent-shaped coil part, and the 2-1 crescent-shaped coil part is inclined at a second angle with respect to the second crescent-shaped coil part.

일례로서, 상기 두부의 상부에 상기 제1 반달형 코일부 및 상기 제2 반달형 코일부와 이격되어 배치되고, 상기 상부의 형태에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성된 제3 반달형 코일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 제3 반달형 코일부는, 상기 상부의 근방에 위치하는 제3 내권선, 상기 상부로부터 상기 제3 내권선보다 떨어져 위치하는 제3 외권선, 및 상기 제3 내권선의 일단과 상기 제3 외권선의 일단을 연결하고 상기 제3 내권선의 타단과 상기 제3 외권선의 타단을 연결하는 제3 권선 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that it further includes a third crescent-shaped coil part formed in a closed curve shape that is bent to correspond to the shape of the upper part and is spaced apart from the first crescent-shaped coil part and the second crescent-shaped coil part on the upper part of the head, wherein the third crescent-shaped coil part includes a third inner winding positioned near the upper part, a third outer winding positioned further from the upper part than the third inner winding, and a third winding connection part that connects one end of the third inner winding to one end of the third outer winding and connects the other end of the third inner winding to the other end of the third outer winding.

일례로서, 상기 제1 반달형 코일부는 상기 제1 내권선과 상기 두부 사이에 형성된 제1 금속 차폐막을 더 포함하고, 상기 제2 반달형 코일부는 상기 제2 내권선과 상기 두부 사이에 형성된 제2 금속 차폐막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that the first crescent-shaped coil part further includes a first metal shield formed between the first inner winding and the head part, and the second crescent-shaped coil part further includes a second metal shield formed between the second inner winding and the head part.

일례로서, 상기 전원 공급부는, 상기 제1 반달형 코일부 및 제2 반달형 코일부 중 하나에는 전류의 흐름이 시계방향이 되도록 상기 펄스 전류를 인가하고, 다른 하나에는 전류의 흐름이 반시계방향이 되도록 상기 펄스 전류를 인가하도록 연결됨으로써, 상기 제1 반달형 코일부 및 상기 제2 반달형 코일부 각각에서 생성되는 자기 선속(magnetic flux) 각각의 방향이 서로 반대가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that the power supply unit is connected to apply the pulse current to one of the first crescent-shaped coil unit and the second crescent-shaped coil unit so that the current flows in a clockwise direction, and to the other unit so that the pulse current flows in a counterclockwise direction, thereby making the directions of the magnetic fluxes generated in each of the first crescent-shaped coil unit and the second crescent-shaped coil unit opposite each other.

일례로서, 경두개 자기 자극 코일에 있어서, 사용자의 두부와 이격되어 배치되고, 상기 두부의 일부를 감싸는 형태로 형성된 헬멧형 코일부를 포함하되, 상기 헬멧형 코일부는, 상기 두부의 상부의 일부를 반원 형태로 감싸도록 형성된 제1 반원형 코일, 상기 두부의 상부의 다른 일부를 반원 형태로 감싸되, 상기 상부의 소정의 지점에서 상기 제1 반원형 코일과 교차되어 소정의 코일 교차각을 갖도록 형성된 제2 반원형 코일, 일단이 상기 제1 반원형 코일의 일단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제1-1 코일 레그, 일단이 상기 제1 반원형 코일의 타단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제1-2 코일 레그, 일단이 상기 제2 반원형 코일의 일단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제2-1 코일 레그, 및 일단이 상기 제2 반원형 코일의 타단과 연결되어 상기 두부의 하부를 향하도록 형성된 제2-2 코일 레그, 및 상기 제1-1 코일 레그의 타단과 상기 제2-2 코일 레그의 타단을 연결하는 제1 코일 받침, 및 상기 제2-1 코일 레그의 타단과 상기 제1-2 코일 레그의 타단을 연결하는 제2 코일 받침을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 헬멧형 코일부는 전류를 인가하는 전원 공급부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 경두개 자기 자극 코일이 개시된다.As an example, a transcranial magnetic stimulation coil comprises a helmet-shaped coil part formed in a form that is spaced apart from a user's head and wraps around a part of the head, wherein the helmet-shaped coil part comprises a first semicircular coil formed to wrap around a part of an upper portion of the head in a semicircular shape, a second semicircular coil formed to wrap around another part of an upper portion of the head in a semicircular shape and intersect the first semicircular coil at a predetermined point of the upper portion to have a predetermined coil intersection angle, a 1-1 coil leg having one end connected to one end of the first semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, a 1-2 coil leg having one end connected to the other end of the first semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, a 2-1 coil leg having one end connected to one end of the second semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, and a 2-2 coil leg having one end connected to the other end of the second semicircular coil and formed to face the lower portion of the head, and a connection between the other end of the 1-1 coil leg and the 2-2 coil. A transcranial magnetic stimulation coil is disclosed, characterized in that it includes a first coil support connecting the other end of the leg, and a second coil support connecting the other end of the 2-1 coil leg and the other end of the 1-2 coil leg, and the helmet-shaped coil part is connected to a power supply that applies current.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, the following effects are achieved.

본 발명은, 경두개 자기 자극 장치의 코일 구조를 사용자의 두부에 대응되는 구부러진 형태로 형성함으로써, 작은 크기로 사용자의 두부에 근접하는 부분의 면적을 증가시켜 사용자의 두부 내부에 전기장을 더 집중시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of allowing the electric field to be more concentrated inside the user's head by forming the coil structure of a transcranial magnetic stimulation device into a curved shape corresponding to the user's head, thereby increasing the area of a portion close to the user's head with a small size.

또한, 본 발명은, 반달형 코일부의 내권선 및 외권선 각각의 중심각의 크기를 변화시키고, 내권선 및 외권선 각각의 면의 면적을 변화시킴으로써, 다양한 형태 및 다양한 특성을 가지는 경두개 자기 자극 코일을 설계할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of enabling the design of transcranial magnetic stimulation coils having various shapes and various characteristics by changing the size of the central angle of each of the inner and outer windings of the crescent-shaped coil portion and changing the surface area of each of the inner and outer windings.

또한, 본 발명은, 반달형 코일부 각각의 위치, 크기, 그리고 인가되는 전류의 크기를 조절함으로써 자극되는 위치인 자극 부위를 조절할 수 있고, 반달형 코일부 각각이 위치하는 높이를 변경함으로써 전기장이 집중되는 위치를 조절할 수 있으며, 반달형 코일부 각각에 인가되는 전류의 크기를 각각 다르게 함으로써 생성되는 전기장이 집중되는 위치를 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of being able to control the stimulation site, which is the stimulated location, by controlling the position, size, and magnitude of the current applied to each of the crescent-shaped coil parts, and being able to control the location where the electric field is concentrated by changing the height at which each of the crescent-shaped coil parts is located, and being able to control the location where the generated electric field is concentrated by making the magnitude of the current applied to each of the crescent-shaped coil parts different.

또한, 본 발명은, 서로 tradeoff 관계에 있는 전기장 침투 깊이 특성과 전기장 분포 면적(집중도) 특성을 함께 향상시킴으로써, 필요한 특정 부위에만 전기장을 깊은 위치에 집중시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of enabling the electric field to be concentrated deep only in a specific required area by simultaneously improving the electric field penetration depth characteristic and the electric field distribution area (concentration) characteristic, which are in a tradeoff relationship with each other.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는, 본 발명의 일 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는, 본 발명의 일 실시예에 따른 반달형 코일부의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일에 의해 생성되는 자기장 및 전기장의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 도 4e 및 도 4f는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 도 6e 및 도 6f는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e, 도 7f, 도 7g 및 도 7h는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 1A, 1B and 1C schematically illustrate a portion of a transcranial magnetic stimulation coil according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 2A, 2B, and 2C are drawings for explaining the shape of a crescent-shaped coil section according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating examples of magnetic and electric fields generated by a transcranial magnetic stimulation coil according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, and 4F are drawings for explaining a transcranial magnetic stimulation coil according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5a and FIG. 5b are drawings for explaining a transcranial magnetic stimulation coil according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, and 6F are drawings for explaining a transcranial magnetic stimulation coil according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g and 7h are drawings for explaining a transcranial magnetic stimulation coil according to a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D are drawings illustrating a transcranial magnetic stimulation coil according to another embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.The detailed description of the invention set forth below refers to the accompanying drawings which illustrate specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the invention, while different from each other, are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention.

또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.It should also be understood that the positions or arrangements of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly so described. Like reference numerals in the drawings designate the same or similar functions throughout the several aspects.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to enable a person having ordinary skill in the art to easily carry out the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

참고로, 이하에서 본 발명의 실시예에 따라 설명하는 사용자의 두부(900)는 도면에 구 형태의 두뇌 모델로 나타냈다. 참고로, 두뇌 모델은 85 mm의 반지름을 가지고, 유전율 및 투자율은 모두 1이고, 전기 전도도가 0.33 simens/m인 전체 부피에서 성질이 균일한 물질로 구성되어 있다고 가정하였다.For reference, the user's head (900) described below according to the embodiment of the present invention is represented in the drawing as a spherical brain model. For reference, it is assumed that the brain model has a radius of 85 mm, a permittivity and permeability are both 1, and an electrical conductivity of 0.33 simens/m, and is composed of a material with uniform properties throughout the entire volume.

또한, 이하에서 전기장 침투 깊이(d_1/2)는, 대뇌 표면에서의 가장 강한 전기장의 세기를 E_max라고 할 때, 이 값의 절반 세기의 전기장(E_max/2)이 분포하는 뇌 내의 최대 깊이를 의미할 수 있다.In addition, the electric field penetration depth (d _1/2 ) below may mean the maximum depth within the brain where an electric field of half the intensity of the strongest electric field on the cerebral surface (E _{max / 2} ) is distributed, when this value is referred to as E _max .

또한, 이하에서 전기장이 얼마나 퍼져 있는지 나타내는 특성인 전기장 분포 면적(S_1/2, 집중도)은, E_max/2의 세기를 가지는 전기장이 뇌 내에 분포하는 전체 부피를 V_1/2이라 할 때, 이 값을 앞서 구한 전기장 침투 깊이(d_1/2)로 나눈 값을 의미할 수 있다.In addition, the electric field distribution area (S _1/2 , concentration), which is a characteristic indicating how much the electric field is spread below, can mean the value obtained by dividing the total volume in which the electric field with an intensity of E _max/2 is distributed within the brain by V _1/2 by the electric field penetration depth (d _1/2 ) obtained previously.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일의 일부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일의 일부를 위에서 본 것을 개략적으로 도시한 것이며, 도1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일의 일부를 앞에서 본 것을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 1a schematically illustrates a portion of a transcranial magnetic stimulation coil according to one embodiment of the present invention, FIG. 1b schematically illustrates a portion of a transcranial magnetic stimulation coil according to one embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 1c schematically illustrates a portion of a transcranial magnetic stimulation coil according to one embodiment of the present invention as viewed from the front.

도 1a, 도 1b 및 도1c를 참조하면, 본 발명에 따른 경두개 자기 자극 코일은, 사용자의 두부(900) 양측면에 배치된 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200) 각각은 전류를 인가하는 전원 공급부(미도시)에 연결되어 있을 수 있다. 참고로, 도 1a, 도 1b 및 도1c에서는 설계의 편의성을 위하여 비교적 얇고 넓은 너비를 가진 동일한 코일 선을 이용하여 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)를 설계하여 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.Referring to FIGS. 1A, 1B, and 1C, the transcranial magnetic stimulation coil according to the present invention may include a first crescent-shaped coil part (100) and a second crescent-shaped coil part (200) arranged on both sides of a user's head (900). Here, each of the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200) may be connected to a power supply part (not shown) that applies current. For reference, in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200) are designed and illustrated using the same coil wire having a relatively thin and wide width for the convenience of design, but the present invention is not limited thereto.

먼저, 제1 반달형 코일부(100)는 사용자의 두부(900)의 일측면에 사용자의 두부(900)와 이격되어 배치되고, 일측면에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성될 수 있다.First, the first crescent-shaped coil portion (100) may be positioned on one side of the user's head (900) and spaced apart from the user's head (900), and may be formed in a closed curve shape that is bent to correspond to the one side.

또한, 제2 반달형 코일부(200)는, 제1 반달형 코일부(100)와 대향하도록 두부(900)의 타측면에 두부(900) 및 제1 반달형 코일부(100) 각각과 이격되어 배치되고, 타측면에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성될 수 있다.In addition, the second crescent-shaped coil part (200) may be formed in a closed curve shape that is bent to correspond to the other side, and is positioned on the other side of the head (900) so as to face the first crescent-shaped coil part (100) and spaced apart from each of the head (900) and the first crescent-shaped coil part (100).

여기서, 제1 반달형 코일부(100)는, 두부(900)의 일측면의 근방에 위치하는 제1 내권선(110), 상기 일측면으로부터 제1 내권선(110)보다 떨어져 위치하는 제1 외권선(120), 및 제1 내권선(110)의 일단과 제1 외권선(120)의 일단을 연결하고 제1 내권선(110)의 타단과 제1 외권선(120)의 타단을 연결하는 제1 권선 연결부(130)를 포함할 수 있다. Here, the first crescent-shaped coil portion (100) may include a first inner winding (110) positioned near one side of the head (900), a first outer winding (120) positioned further away from the one side than the first inner winding (110), and a first winding connection portion (130) connecting one end of the first inner winding (110) and one end of the first outer winding (120) and connecting the other end of the first inner winding (110) and the other end of the first outer winding (120).

또한, 제2 반달형 코일부(200)는, 두부(900)의 타측면의 근방에 위치하는 제2 내권선(210), 상기 타측면으로부터 제2 내권선(210)보다 떨어져 위치하는 제2 외권선(220), 및 제2 내권선(210)의 일단과 제2 외권선(220)의 일단을 연결하고 제2 내권선(210)의 타단과 제2 외권선(220)의 타단을 연결하는 제2 권선 연결부(230)를 포함할 수 있다.In addition, the second crescent-shaped coil portion (200) may include a second inner winding (210) positioned near the other side of the head (900), a second outer winding (220) positioned further away from the other side than the second inner winding (210), and a second winding connection portion (230) connecting one end of the second inner winding (210) and one end of the second outer winding (220) and connecting the other end of the second inner winding (210) and the other end of the second outer winding (220).

이때, 제1 외권선(120)의 길이는 제1 내권선(110)의 길이보다 길고, 제2 외권선(220)의 길이는 제2 내권선(210)의 길이보다 길 수 있다.At this time, the length of the first outer winding (120) may be longer than the length of the first inner winding (110), and the length of the second outer winding (220) may be longer than the length of the second inner winding (210).

여기서, 제1 내권선(110)과 제1 외권선(120)은 서로 평행하도록 형성되고, 제2 내권선(210)과 제2 외권선(220)은 서로 평행하도록 형성될 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다. Here, the first inner winding (110) and the first outer winding (120) may be formed to be parallel to each other, and the second inner winding (210) and the second outer winding (220) may be formed to be parallel to each other, but are not limited thereto.

또한, 제1 내권선(110), 제1 외권선(120), 제2 내권선(210) 및 제2 외권선(220) 각각은 사용자의 두부(900)와 마주보는 면을 가지도록 형성될 수 있을 것이다.Additionally, each of the first inner winding (110), the first outer winding (120), the second inner winding (210), and the second outer winding (220) may be formed to have a surface facing the user's head (900).

또한, 제1 내권선(110), 제1 외권선(120), 제2 내권선(210) 및 제2 외권선(220) 각각은 위에서 봤을 때 소정의 중심각을 갖는 부채꼴의 호에 대응되는 형태로 형성될 수 있을 것이다.In addition, each of the first inner winding (110), the first outer winding (120), the second inner winding (210), and the second outer winding (220) may be formed in a shape corresponding to a fan-shaped arc having a predetermined central angle when viewed from above.

이때, 제1 내권선(110) 및 제1 외권선(120)은 서로 동일한 중심각을 가지는 호의 형태로 형성될 수도 있고, 서로 다른 중심각을 가지는 호의 형태로 형성될 수도 있을 것이다. 마찬가지로, 제1 내권선(110) 및 제1 외권선(120)은 서로 동일한 중심각을 가지는 호의 형태로 형성될 수도 있고, 서로 다른 중심각을 가지는 호의 형태로 형성될 수도 있을 것이다. At this time, the first inner winding (110) and the first outer winding (120) may be formed in the shape of arcs having the same central angle, or may be formed in the shape of arcs having different central angles. Similarly, the first inner winding (110) and the first outer winding (120) may be formed in the shape of arcs having the same central angle, or may be formed in the shape of arcs having different central angles.

즉, 내권선 및 외권선 각각의 중심각의 크기를 변화시키고, 내권선 및 외권선 각각의 사용자의 두부(900)와 마주보는 면의 면적을 변화시킴으로써, 다양한 형태 및 다양한 특성을 가지는 반달형 코일부를 형성할 수 있을 것이다.That is, by changing the size of the central angle of each of the inner and outer windings and changing the area of the surface facing the user's head (900) of each of the inner and outer windings, it will be possible to form a crescent-shaped coil section having various shapes and various characteristics.

예를 들어, 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하여 설명하면, 도 2a에 나타나 있는 것과 같이 제1 내권선(110)은 100°의 중심각을 가지고 있으나 제1 외권선(120)은 그보다 큰 중심각을 가지고 형성되도록 할 수도 있고, 도 2b에 나타나 있는 것과 같이 제1 내권선(110)과 제1 외권선(120)이 동일한 90°의 중심각을 가지고 형성되도록 할 수도 있으며, 도 2c에 나타나 있는 것과 같이 도 2b에 나타나 있는 제1 반달형 코일부(100)보다 작은 크기를 갖도록 제1 내권선(110)과 제1 외권선(120)이 동일한 30°의 중심각을 가지고 형성되도록 할 수도 있을 것이다.For example, referring to FIGS. 2A, 2B, and 2C, as shown in FIG. 2A, the first inner winding (110) may be formed to have a central angle of 100°, but the first outer winding (120) may be formed to have a larger central angle, as shown in FIG. 2B, the first inner winding (110) and the first outer winding (120) may be formed to have the same central angle of 90°, or as shown in FIG. 2C, the first inner winding (110) and the first outer winding (120) may be formed to have the same central angle of 30° so as to have a smaller size than the first crescent-shaped coil portion (100) shown in FIG. 2B.

그리고, 전원 공급부(미도시)는, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200) 중 하나에는 전류의 흐름이 시계방향이 되도록 펄스 전류를 인가하고, 다른 하나에는 전류의 흐름이 반시계방향이 되도록 펄스 전류를 인가하도록 연결됨으로써, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200) 각각에서 생성되는 자기 선속(magnetic flux) 각각의 방향이 서로 반대가 되도록 할 수 있다.And, the power supply unit (not shown) is connected to apply a pulse current to one of the first half-moon coil unit (100) and the second half-moon coil unit (200) so that the current flows in a clockwise direction, and to apply a pulse current to the other so that the current flows in a counterclockwise direction, thereby making it possible to make the directions of the magnetic fluxes generated in each of the first half-moon coil unit (100) and the second half-moon coil unit (200) opposite each other.

예를 들어, 도 1a, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하면, 도 1a에 빨간색 화살표로 도시된 것과 같이 제1 반달형 코일부(100)에서는 전류 흐름(Current flow)이 반시계방향이 되도록 펄스 전류가 인가되고, 제2 반달형 코일부(200)에서는 전류 흐름(Current flow)이 시계방향이 되도록 펄스 전류가 인가된다고 가정하면, 제1 반달형 코일부(100)의 폐곡선 내부를 통과하는 자기 선속(magnetic flux)은 z방향을 향하도록 생성되고, 제2 반달형 코일부(200)의 폐곡선 내부를 통과하는 자기 선속(magnetic flux)은 -z방향을 향하도록 생성되어, 도 3a에 빨간색 화살표로 도시된 것과 같은 자기장(Magnetic field)이 생성될 수 있을 것이다. 여기서, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)가 위치한 위치인 두부(900)의 중심 부분에서는 자기장의 세기가 약하게 생성되고, 두부(900)의 상부 및 하부에서는 제1 반달형 코일부(100)에 의해 생성된 자기 선속과 제2 반달형 코일부(200)에 의해 생성된 자기 선속이 중첩되어 자기장의 세기가 강하게 생성될 수 있을 것이다. 이에 따라, 발생하는 전기장(Electric field)은 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)가 위치한 두부(900)의 중심 부분에서 가장 강하게 생성됨에 따라, 도 3b에 나타나 있는 것과 같이 두부(900)의 소정의 깊이에 전기장을 생성할 수 있을 것이다. 참고로, 도 3b는 도1a 및 도 1c에 나타나 있는 임의로 두부(900)의 깊이를 나타내는 test line 1에 따른 자기장 및 전기장의 세기를 나타내는 그래프이다.For example, referring to FIGS. 1A, 3A, and 3B, assuming that a pulse current is applied so that the current flow is counterclockwise in the first crescent-shaped coil part (100) as shown by the red arrow in FIG. 1A, and that a pulse current is applied so that the current flow is clockwise in the second crescent-shaped coil part (200), a magnetic flux passing through the closed curve of the first crescent-shaped coil part (100) is generated to face the z direction, and a magnetic flux passing through the closed curve of the second crescent-shaped coil part (200) is generated to face the -z direction, so that a magnetic field as shown by the red arrow in FIG. 3A can be generated. Here, a weak magnetic field is generated at the center of the head (900) where the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200) are located, and a strong magnetic field may be generated at the upper and lower portions of the head (900) because the magnetic flux generated by the first crescent-shaped coil part (100) and the magnetic flux generated by the second crescent-shaped coil part (200) overlap. Accordingly, the generated electric field is generated most strongly at the center of the head (900) where the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200) are located, and thus an electric field may be generated at a predetermined depth of the head (900) as shown in FIG. 3b. For reference, FIG. 3b is a graph showing the strength of the magnetic field and electric field along test line 1, which arbitrarily indicates the depth of the head (900) as shown in FIGS. 1a and 1c.

이처럼, 본 발명인 경두개 자기 자극 코일은, 코일 구조를 사용자의 두부에 대응되는 구부러진 형태로 형성함으로써, 작은 크기로 사용자의 두부에 근접하는 부분의 면적을 증가시킬 수 있으므로 사용자의 두부 내부에 전기장을 더 집중시킬 수 있는 것이 특징이다.In this way, the transcranial magnetic stimulation coil of the present invention is characterized in that it can increase the area of a part close to the user's head with a small size by forming the coil structure in a curved shape corresponding to the user's head, thereby allowing the electric field to be more concentrated inside the user's head.

또한, 본 발명인 경두개 자기 자극 코일은, 사용자의 두부와 마주보는 내권선의 면의 크기에 따라 자극 영역의 크기를 변경시킬 수 있는 것이 특징이다. 예를 들어, 사용자의 두부와 마주보는 내권선의 면의 면적을 작게 형성하면 자극 영역의 크기를 작게 만들 수 있으므로 더욱 집중적인 자극을 할 수 있는 것과 같이, 본 발명인 경두개 자기 자극 코일은 종래 일반적인 자극 코일의 구조와는 달리 코일의 특정 부분의 크기를 어떻게 형성하느냐에 따라 전기장 및 자기장 분포 특성을 바꿀 수 있는 것이 특징이다.In addition, the transcranial magnetic stimulation coil of the present invention is characterized in that the size of the stimulation area can be changed according to the size of the surface of the inner winding facing the user's head. For example, by forming the area of the surface of the inner winding facing the user's head smaller, the size of the stimulation area can be made smaller, thereby enabling more concentrated stimulation. In the same way, the transcranial magnetic stimulation coil of the present invention is characterized in that, unlike the structure of conventional general stimulation coils, the electric and magnetic field distribution characteristics can be changed according to how the size of a specific portion of the coil is formed.

또한, 본 발명인 경두개 자기 자극 코일은, 반달형 코일부 쌍 각각의 위치, 크기, 그리고 인가되는 전류의 크기를 조절함으로써 자극되는 위치인 자극 부위를 조절할 수 있고, 반달형 코일부 쌍이 위치하는 높이를 변경함으로써 전기장이 집중되는 위치를 조절할 수 있으며, 반달형 코일부 쌍 각각에 인가되는 전류의 크기를 각각 다르게 함으로써 생성되는 전기장이 집중되는 위치를 조절할 수 있는 것이 특징이다.In addition, the transcranial magnetic stimulation coil of the present invention is characterized in that the stimulation site, which is the stimulated site, can be adjusted by adjusting the position, size, and magnitude of the applied current of each pair of crescent-shaped coil parts, the position at which the electric field is concentrated can be adjusted by changing the height at which the crescent-shaped coil part pair is positioned, and the position at which the generated electric field is concentrated can be adjusted by making the magnitude of the current applied to each pair of crescent-shaped coil parts different.

또한, 본 발명인 경두개 자기 자극 코일은 내권선 또는 외권선의 중심각만을 변화시켜 전체적인 모양을 변화시킬 수도 있고, 내권선의 직경과 외권선의 직경의 비율을 다르게 하여 원하는 특성을 가지는 반달형 코일부를 설계할 수도 있다. 예를 들어 내권선의 직경은 작은 반면 외권선의 직경이 상대적으로 크다면 작은 부위에 더 강한 전자기장을 인가할 수 있다. 이는, 변경이 가능한 파라미터로 코일의 직경, 감은 수 등만 가지고 있던 종래의 자극 코일에 비해 보다 많은 파라미터를 가지고 다양하게 변경할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 작은 크기로 설계한 반달형 코일부를 단위 코일로 하는 코일 배열을 설계할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the transcranial magnetic stimulation coil of the present invention can change its overall shape by changing only the central angle of the inner or outer winding, and can also design a crescent-shaped coil part having desired characteristics by changing the ratio of the diameter of the inner and outer windings. For example, if the diameter of the inner winding is small while the diameter of the outer winding is relatively large, a stronger electromagnetic field can be applied to a small area. This has the advantage of being able to have more parameters and make various changes compared to conventional stimulation coils that only have coil diameter, number of turns, etc. as changeable parameters. In particular, there is an advantage of being able to design a coil array using a crescent-shaped coil part designed in a small size as a unit coil.

상기와 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일은 이하에서 설명할 실시예에 적용되는 것으로서, 이를 통해 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예를 설명하면 다음과 같다.The transcranial magnetic stimulation coil configured as described above is applied to the embodiments described below, and through this, the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment of the present invention are described as follows.

본 발명의 제1 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 헬멧형 코일부를 더 포함할 수 있다.The transcranial magnetic stimulation coil according to the first embodiment of the present invention may further include a helmet-shaped coil part.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 헬멧형 코일부(300)는 제1 반달형 코일부(100), 제2 반달형 코일부(200) 및 사용자의 두부(900) 각각과 이격되어 배치되고, 두부(900)의 일부를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 참고로, 도 4a 및 도 4b에서는 설계의 편의성을 위하여 비교적 얇고 넓은 너비를 가진 동일한 코일 선을 이용하여 제1 반달형 코일부(100), 제2 반달형 코일부(200) 및 헬멧형 코일부(300)를 설계하여 나타냈으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the helmet-shaped coil part (300) is positioned spaced apart from each of the first crescent-shaped coil part (100), the second crescent-shaped coil part (200), and the user's head (900), and may be formed in a form that wraps around a portion of the head (900). For reference, in FIGS. 4A and 4B, the first crescent-shaped coil part (100), the second crescent-shaped coil part (200), and the helmet-shaped coil part (300) are designed using the same coil wire having a relatively thin and wide width for the convenience of design, but the present invention is not limited thereto.

여기서, 헬멧형 코일부(300)는 제1 반원형 코일(310), 제2 반원형 코일(320), 제1-1 코일 레그(330), 제1-2 코일 레그(340), 제2-1 코일 레그(350), 제2-2 코일 레그(360), 제1 코일 받침(370) 및 제2 코일 받침(380)을 포함할 수 있다.Here, the helmet-shaped coil portion (300) may include a first semicircular coil (310), a second semicircular coil (320), a first-first coil leg (330), a first-second coil leg (340), a second-first coil leg (350), a second-second coil leg (360), a first coil support (370), and a second coil support (380).

구체적으로, 제1 반원형 코일(310)은 두부(900)의 상부의 일부를 반원 형태로 감싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 제2 반원형 코일(320)은 두부(900)의 상부의 다른 일부를 반원 형태로 감싸되, 두부(900)의 상부의 소정의 지점에서 제1 반원형 코일(310)과 교차되어 소정의 코일 교차각을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제1-1 코일 레그(330)는 일단이 제1 반원형 코일(310)의 일단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있고, 제1-2 코일 레그(340)는 일단이 제1 반원형 코일(310)의 타단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있으며, 제2-1 코일 레그(350)는 일단이 제2 반원형 코일(320)의 일단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있고, 제2-2 코일 레그(360)는 일단이 제2 반원형 코일(320)의 타단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1 코일 받침(370)은 제1-1 코일 레그(330)의 타단과 제2-2 코일 레그(360)의 타단을 연결하는 형태로 형성될 수 있고, 제2 코일 받침(380)은 제2-1 코일 레그(350)의 타단과 제1-2 코일 레그(340)의 타단을 연결하는 형태로 형성될 수 있다.Specifically, the first semicircular coil (310) may be formed to wrap a part of the upper part of the head (900) in a semicircular shape. In addition, the second semicircular coil (320) may be formed to wrap another part of the upper part of the head (900) in a semicircular shape, but intersect with the first semicircular coil (310) at a predetermined point on the upper part of the head (900) to have a predetermined coil intersection angle. In addition, the 1-1 coil leg (330) may be formed in a form in which one end is connected to one end of the first semicircular coil (310) and faces the lower part of the head (900), the 1-2 coil leg (340) may be formed in a form in which one end is connected to the other end of the first semicircular coil (310) and faces the lower part of the head (900), the 2-1 coil leg (350) may be formed in a form in which one end is connected to one end of the second semicircular coil (320) and faces the lower part of the head (900), and the 2-2 coil leg (360) may be formed in a form in which one end is connected to the other end of the second semicircular coil (320) and faces the lower part of the head (900). In addition, the first coil support (370) may be formed in a form that connects the other end of the 1-1 coil leg (330) and the other end of the 2-2 coil leg (360), and the second coil support (380) may be formed in a form that connects the other end of the 2-1 coil leg (350) and the other end of the 1-2 coil leg (340).

이때, 제1-1 코일 레그(330) 및 제2-2 코일 레그(360)는 상기 제1 반달형 코일부(100)의 폐곡선 내부를 통과하고, 제2-1 코일 레그(350) 및 제1-2 코일 레그(340)는 제2 반달형 코일부(200)의 폐곡선 내부를 통과하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 반달형 코일부(100), 제2 반달형 코일부(200) 및 헬멧형 코일부(300)의 크기에 따라 다른 형태로 형성될 수 있을 것이다. At this time, the 1-1 coil leg (330) and the 2-2 coil leg (360) may be formed to pass through the closed curve inside the first crescent-shaped coil part (100), and the 2-1 coil leg (350) and the 1-2 coil leg (340) may be formed to pass through the closed curve inside the second crescent-shaped coil part (200), but are not limited thereto, and may be formed in different shapes depending on the sizes of the first crescent-shaped coil part (100), the second crescent-shaped coil part (200), and the helmet-shaped coil part (300).

여기서, 제1-1 코일 레그(330), 제1-2 코일 레그(340), 제2-1 코일 레그(350) 및 제2-2 코일 레그(360)는, 도 4a에 도시되어 있는 것과 같이 직선 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 곡선 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다. 다만, 각각의 코일 레그를 직선 형태로 구성할 경우, 각각의 코일 레그의 길이에 따라 전기장의 침투 깊이를 변화시킬 수 있으므로 다양한 특성을 가지는 경두개 자기 자극 코일을 설계할 수 있다는 장점이 있다.Here, the 1-1 coil leg (330), the 1-2 coil leg (340), the 2-1 coil leg (350), and the 2-2 coil leg (360) may be formed in a straight line shape as illustrated in FIG. 4A, but are not limited thereto, and may be formed in various shapes such as a curved shape. However, when each coil leg is formed in a straight line shape, there is an advantage in that a transcranial magnetic stimulation coil having various characteristics can be designed since the penetration depth of the electric field can be changed according to the length of each coil leg.

또한, 제1 반원형 코일(310)과 제2 반원형 코일(320)과 교차되는 지점인 코일 교차부의 코일 교차각은 90°일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 자극 범위 혹은 자극 부위에 따라 다른 각도로 형성될 수 있을 것이다. 여기서, 코일 교차각은 제1 반원형 코일(310)과 제2 반원형 코일(320)이 교차하여 생기는 각 중에 예각을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.In addition, the coil intersection angle of the coil intersection, which is the point where the first semicircular coil (310) and the second semicircular coil (320) intersect, may be 90°, but is not limited thereto, and may be formed at a different angle depending on the stimulation range or stimulation site. Here, the coil intersection angle may mean an acute angle among the angles created when the first semicircular coil (310) and the second semicircular coil (320) intersect, but is not limited thereto.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따라 도 4a 및 도 4b에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일을 이용하였을 때, 사용자의 두부에 생성된 자기장의 분포와 그에 따른 전기장의 분포는 도 4c 및 도 4d와 같이 나타날 수 있다. 여기서, 사용자의 두부(900)는 85 mm의 반지름을 가지고, 유전율 및 투자율은 모두 1이고, 전기 전도도가 0.33 simens/m인 전체 부피에서 성질이 균일한 물질로 구성된 두뇌 모델로 가정하였고, 두뇌 모델의 최상단 지점이 코일 교차부의 아랫 부분에서 5 mm 아래에 위치하도록 배치하였다. 도 4c 및 도 4d를 참조하면, 각 코일부에서 생성되는 전기장이 동일한 방향으로 중첩되어 전체 전기장의 침투 깊이가 크게 개선된 것을 알 수 있다. 따라서, 반달형 코일부 쌍은 두뇌 모델의 중앙 부분에 대해 원하는 깊이에 전기장을 집중하여 분포시킬 수 있으므로, 반달형 코일부의 높이를 조절하면서 전기장 침투 깊이 및 분포 면적 특성을 변화시킬 수 있을 것이다.In this way, when the transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in FIGS. 4A and 4B according to the first embodiment of the present invention is used, the distribution of the magnetic field generated on the user's head and the distribution of the electric field resulting therefrom may be represented as shown in FIGS. 4C and 4D. Here, the user's head (900) is assumed to be a brain model composed of a material having uniform properties in the entire volume with a radius of 85 mm, a permittivity and a magnetic permeability of 1, and an electric conductivity of 0.33 simens/m, and the uppermost point of the brain model is positioned 5 mm below the lower part of the coil intersection. Referring to FIGS. 4C and 4D, it can be seen that the electric fields generated from each coil section overlap in the same direction, and thus the penetration depth of the entire electric field is greatly improved. Accordingly, since the pair of crescent-shaped coil sections can concentrate and distribute the electric field at a desired depth with respect to the central portion of the brain model, the electric field penetration depth and distribution area characteristics can be changed by adjusting the height of the crescent-shaped coil sections.

또한, 도 4e는, 본 발명의 제1 실시예 따라 도 4a 및 도 4b에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일에 5 kHz 주파수 및 10 kA 크기의 사인파형 전류 인가하였을 때, 두뇌 모델 중앙 부분에서 깊이에 따른 전기장 분포를 나타낸 것이다. 도 4e를 참조하면, 헬멧형 코일부만 사용했을 경우보다 전기장 침투 깊이가 증가한 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 헬멧형 코일부만 사용했을 경우에는 전기장 침투 깊이(d_1/2)는 3.7 cm였으나, 헬멧형 코일부과 반달형 코일부 쌍을 함께 사용한 경우의 전기장 침투 깊이(d_1/2)는 4.4 cm로 나타나 더욱 깊은 부분까지 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 또한, 깊이에 따른 전기장 감쇠 정도도 그래프의 기울기를 통해서 감소된 것을 확인할 수 있다. 여기서, 전기장의 침투 깊이(d_1/2)는 도 4a에 나타나 있는 test line 1을 따라 전기장의 분포를 표시한 것이다. 참고로, test line 1은 두뇌 모델의 중앙 부분에서 z축과 평행할 수 있을 것이다.In addition, FIG. 4e shows the electric field distribution according to depth in the central part of the brain model when a sinusoidal current of 5 kHz frequency and 10 kA magnitude is applied to the transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in FIGS. 4a and 4b according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4e, it can be confirmed that the electric field penetration depth increases compared to when only the helmet-shaped coil part is used. Specifically, the electric field penetration depth (d _1/2 ) was 3.7 cm when only the helmet-shaped coil part was used, but the electric field penetration depth (d _1/2 ) was 4.4 cm when the helmet-shaped coil part and the crescent-shaped coil part were used together, showing that it affects a deeper part. In addition, it can be confirmed that the degree of electric field attenuation according to depth is also reduced through the slope of the graph. Here, the electric field penetration depth (d _1/2 ) indicates the distribution of the electric field along test line 1 shown in FIG. 4a. For reference, test line 1 could be parallel to the z-axis in the central part of the brain model.

또한, 도 4f는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일과 타 논문에서 비교적 널리 사용되는 코일 구조들을 동일한 시뮬레이션 프로그램을 사용하였을 때의 그 결과를 비교한 표이다. 도 4f를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예인 「헬멧형 코일부 + 반달형 코일부 쌍」을 가지는 경두개 자기 자극 코일의 전기장 침투 깊이(d_1/2)는 4.5 cm 정도로 타 코일 구조에 비해 좋을 특성 값을 보여주고 있음을 알 수 있다. 또한, 전기장 침투 깊이 대비 전기장 분포 면적의 비율(S_1/2/d_1/2)도 타 코일 구조 대비 작은 값을 보여주고 있으므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일이 타 코일 구조에 비하여 좋은 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다.In addition, FIG. 4f is a table comparing the results when the transcranial magnetic stimulation coil according to the first embodiment of the present invention and coil structures that are relatively widely used in other papers were used with the same simulation program. Referring to FIG. 4f, the electric field penetration depth (d _1/2 ) of the transcranial magnetic stimulation coil having the "helmet-shaped coil part + crescent-shaped coil part pair" of the first embodiment of the present invention is approximately 4.5 cm, which shows a better characteristic value than other coil structures. In addition, the ratio of the electric field distribution area to the electric field penetration depth (S _1/2 /d _1/2 ) also shows a smaller value than other coil structures, and therefore, it can be confirmed that the transcranial magnetic stimulation coil according to the first embodiment of the present invention has better characteristics than other coil structures.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 제1-1 반달형 코일부 및 제2-1 반달형 코일부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the transcranial magnetic stimulation coil according to the second embodiment of the present invention may further include a first-first crescent-shaped coil portion and a second-first crescent-shaped coil portion.

여기서, 제1-1 반달형 코일부는 제1 반달형 코일부(100)와 대응되는 형태로 형성될 수 있고, 제1 반달형 코일부(100)의 상부 및 하부 중 적어도 일부에 제1 반달형 코일부(100)와 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2-1 반달형 코일부는 제2 반달형 코일부(200)와 대응되는 형태로 형성될 수 있고, 제2 반달형 코일부(200)의 상부 및 하부 중 적어도 일부에 제2 반달형 코일부(200)와 이격되어 배치될 수 있다.Here, the 1-1 crescent-shaped coil portion may be formed in a shape corresponding to the first crescent-shaped coil portion (100), and may be arranged spaced apart from the first crescent-shaped coil portion (100) on at least a portion of the upper and lower portions of the first crescent-shaped coil portion (100). In addition, the 2-1 crescent-shaped coil portion may be formed in a shape corresponding to the second crescent-shaped coil portion (200), and may be arranged spaced apart from the second crescent-shaped coil portion (200) on at least a portion of the upper and lower portions of the second crescent-shaped coil portion (200).

이때, 제1-1 반달형 코일부는 제1 반달형 코일부(100)와 제1 각도를 이루며 기울어져 있고, 제2-1 반달형 코일부는 제2 반달형 코일부(200)와 제2 각도를 이루며 기울어져 있을 수 있다.At this time, the 1-1 crescent-shaped coil part may be inclined at a first angle with respect to the first crescent-shaped coil part (100), and the 2-1 crescent-shaped coil part may be inclined at a second angle with respect to the second crescent-shaped coil part (200).

여기서, 제1-1 반달형 코일부는 제1 반달형 코일부(100)와 동일한 형태로 형성될 수 있고, 제2-1 반달형 코일부는 제2 반달형 코일부(200)와 동일한 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.Here, the 1-1 crescent-shaped coil portion may be formed in the same shape as the 1st crescent-shaped coil portion (100), and the 2-1 crescent-shaped coil portion may be formed in the same shape as the 2nd crescent-shaped coil portion (200), but is not limited thereto.

또한, 제1-1 반달형 코일부와 제2-1 반달형 코일부는 사용자 두부(900)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 동일한 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.In addition, the first-first crescent-shaped coil portion and the second-first crescent-shaped coil portion may be formed in the same shape so as to be symmetrical with respect to the user's head (900), but are not limited thereto.

또한, 제1 각도와 제2 각도는 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.Additionally, the first angle and the second angle may be the same, but are not limited thereto.

또한, 복수개의 제1-1 반달형 코일부가 형성된 경우, 각각의 제1-1 반달형 코일부가 제1 반달형 코일부(100)와 이루는 각도는 전부 동일할 수도 있고, 일부만 다를 수도 있으며, 전부 다를 수도 있을 것이다. 이는 복수개의 제1-2 반달형 코일부가 형성된 경우도 마찬가지일 것이다. In addition, when a plurality of first-first crescent-shaped coil sections are formed, the angles formed by each of the first-first crescent-shaped coil sections with the first crescent-shaped coil section (100) may be all the same, may be only partially different, or may be all different. This may also be the case when a plurality of first-second crescent-shaped coil sections are formed.

또한, 제1-1 반달형 코일부에 흐르는 전류의 방향은 제1 반달형 코일부(100)에 흐르는 전류의 방향과 동일하고, 제2-1 반달형 코일부에 흐르는 전류의 방향은 제2 반달형 코일부(200)에 흐르는 전류의 방향과 동일할 수 있을 것이다.In addition, the direction of the current flowing in the first crescent-shaped coil part may be the same as the direction of the current flowing in the first crescent-shaped coil part (100), and the direction of the current flowing in the second crescent-shaped coil part may be the same as the direction of the current flowing in the second crescent-shaped coil part (200).

예를 들어, 도 5a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은, 제1 반달형 코일부(100)의 상부에 제1 반달형 코일부(100)와 직각을 이루며 이격되어 배치되도록 형성된 제1-1 반달형 코일부(410), 제1 반달형 코일부(100)의 하부에 제1 반달형 코일부(100)와 직각을 이루며 이격되어 배치되도록 형성된 제1-2 반달형 코일부(420), 제2 반달형 코일부(200)의 상부에 제2 반달형 코일부(200)와 직각을 이루며 이격되어 배치되도록 형성된 제2-1 반달형 코일부(510), 및 제2 반달형 코일부(200)의 하부에 제2 반달형 코일부(200)와 직각을 이루며 이격되어 배치되도록 형성된 제2-2 반달형 코일부(520)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 반달형 코일부(100), 제1-1 반달형 코일부(410) 및 제1-2 반달형 코일부(420) 각각의 형태와 제2 반달형 코일부(200), 제2-1 반달형 코일부(510) 및 제2-2 반달형 코일부(520) 각각의 형태는 사용자의 두부(900)를 기준으로 서로 대칭일 수 있을 것이다. 또한, 제1 반달형 코일부(100), 제1-1 반달형 코일부(410) 및 제1-2 반달형 코일부(420)에 흐르는 전류의 방향은 모두 동일한 반시계방향일 수 있고, 제2 반달형 코일부(200), 제2-1 반달형 코일부(510) 및 제2-2 반달형 코일부(520)에 흐르는 전류의 방향은 모두 동일한 시계방향일 수 있을 것이다.For example, referring to FIG. 5A, a transcranial magnetic stimulation coil according to a second embodiment of the present invention may include a first-first crescent-shaped coil part (410) formed to be spaced apart from and perpendicular to the first crescent-shaped coil part (100) on top of the first crescent-shaped coil part (100), a first-second crescent-shaped coil part (420) formed to be spaced apart from and perpendicular to the first crescent-shaped coil part (100) on bottom of the first crescent-shaped coil part (100), a second-first crescent-shaped coil part (510) formed to be spaced apart from and perpendicular to the second crescent-shaped coil part (200) on top of the second crescent-shaped coil part (200), and a second-second crescent-shaped coil part (520) formed to be spaced apart from and perpendicular to the second crescent-shaped coil part (200) on bottom of the second crescent-shaped coil part (200). Here, the shapes of each of the first crescent-shaped coil part (100), the first-first crescent-shaped coil part (410), and the first-second crescent-shaped coil part (420) and the shapes of each of the second crescent-shaped coil part (200), the second-first crescent-shaped coil part (510), and the second-second crescent-shaped coil part (520) may be symmetrical with respect to the user's head (900). In addition, the directions of currents flowing in the first crescent-shaped coil part (100), the first-first crescent-shaped coil part (410), and the first-second crescent-shaped coil part (420) may all be the same counterclockwise direction, and the directions of currents flowing in the second crescent-shaped coil part (200), the second-first crescent-shaped coil part (510), and the second-second crescent-shaped coil part (520) may all be the same clockwise direction.

이처럼, 상기 도 5a와 같이 구성된 삼중 반달형 코일부 쌍을 이용할 경우에는 제1 반달형 코일부(100)와 제2 반달형 코일부(200)로 구성된 반달형 코일부 쌍만을 이용할 경우보다 사용자 두부(900)의 특정 깊이 부분에서 상대적으로 더 큰 전기장을 생성할 수 있다. In this way, when using a triple crescent-shaped coil pair configured as in the above-described FIG. 5a, a relatively larger electric field can be generated at a specific depth portion of the user's head (900) than when using only a crescent-shaped coil pair composed of the first crescent-shaped coil unit (100) and the second crescent-shaped coil unit (200).

도 5b를 참조하면, 반달형 코일부 쌍만을 이용할 경우보다 삼중 반달형 코일부 쌍을 이용할 경우가 사용자 두부(900)의 깊이에 대해 중앙 부분에서 상대적으로 전기장의 세기가 더 증가함을 알 수 있다. 참고로, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200) 각각이 위치한 사용자 두부 양측면에 추가적으로 반달형 코일부를 더 추가할 경우 다른 깊이 부분 대비 더 센 전기장을 생성할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 5b, it can be seen that the intensity of the electric field increases more in the central portion relative to the depth of the user's head (900) when using a triple crescent-shaped coil pair than when using only a crescent-shaped coil pair. For reference, if additional crescent-shaped coil units are added to both sides of the user's head where the first crescent-shaped coil unit (100) and the second crescent-shaped coil unit (200) are respectively located, a stronger electric field can be generated compared to other depth portions.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 제3 반달형 코일부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the transcranial magnetic stimulation coil according to the third embodiment of the present invention may further include a third crescent-shaped coil portion.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제3 반달형 코일부(600)는 사용자 두부(900)의 상부에 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)와 이격되어 배치되고, 사용자 두부(900)의 상부의 형태에 대응되도록 구부러진 폐곡선 형태로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B, the third crescent-shaped coil part (600) is positioned on the upper part of the user's head (900) and spaced apart from the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200), and may be formed in a closed curve shape that is bent to correspond to the shape of the upper part of the user's head (900).

여기서, 제3 반달형 코일부(600)는, 사용자 두부(900)의 상부의 근방에 위치하는 제3 내권선(610), 사용자 두부(900)의 상부로부터 제3 내권선(610)보다 떨어져 위치하는 제3 외권선(620), 및 제3 내권선(610)의 일단과 제3 외권선(620)의 일단을 연결하고 제3 내권선(610)의 타단과 제3 외권선(620)의 타단을 연결하는 제3 권선 연결부(630)를 포함할 수 있다.Here, the third crescent-shaped coil portion (600) may include a third inner winding (610) positioned near the upper portion of the user's head (900), a third outer winding (620) positioned further from the upper portion of the user's head (900) than the third inner winding (610), and a third winding connection portion (630) connecting one end of the third inner winding (610) and one end of the third outer winding (620) and connecting the other end of the third inner winding (610) and the other end of the third outer winding (620).

또한, 제3 반달형 코일부(600)는 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)와 동일한 크기 및 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.In addition, the third crescent-shaped coil portion (600) may be formed in the same size and shape as the first crescent-shaped coil portion (100) and the second crescent-shaped coil portion (200), but is not limited thereto.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따라 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일을 이용하였을 때, 사용자의 두부에 생성된 자기장의 분포와 그에 따른 전기장의 분포는 도 6c 및 도 6d와 같이 나타날 수 있다. 여기서, 사용자의 두부(900)는 85 mm의 반지름을 가지고, 유전율 및 투자율은 모두 1이고, 전기 전도도가 0.33 simens/m인 전체 부피에서 성질이 균일한 물질로 구성된 두뇌 모델로 가정하였고, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)는 두뇌 모델의 최고지점인 0 mm 지점으로부터 75 mm 아래 지점에 위치하도록 배치하였다. 도 6c 및 도 6d를 참조하면, 전기장의 분포는 각 반달형 코일부에 인접한 부분에서 특히 강하게 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 원하는 부위에 반달형 코일부를 배치하여 전기장의 침투 깊이를 비교적 크게 증가실 수 있을 것이다.In this way, when the transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in FIGS. 6a and 6b according to the third embodiment of the present invention is used, the distribution of the magnetic field generated on the user's head and the distribution of the electric field resulting therefrom may be represented as shown in FIGS. 6c and 6d. Here, the user's head (900) is assumed to be a brain model composed of a material having uniform properties in the entire volume with a radius of 85 mm, a permittivity and a magnetic permeability of 1, and an electric conductivity of 0.33 simens/m, and the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200) are positioned at a point 75 mm below the highest point of the brain model, which is 0 mm. Referring to FIGS. 6c and 6d, it can be seen that the distribution of the electric field is particularly strong in a part adjacent to each crescent-shaped coil part. Therefore, the transcranial magnetic stimulation coil according to the third embodiment of the present invention can relatively significantly increase the penetration depth of the electric field by placing the crescent-shaped coil portion at a desired area.

또한, 도 6e는, 본 발명의 제3 실시예 따라 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일에 5 kHz 주파수 및 10 kA 크기의 사인파형 전류 인가하였을 때, 두뇌 모델 중앙 부분에서 깊이에 따른 전기장 분포를 나타낸 것이다. 도 6e를 참조하면, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200)인 반달형 코일부 쌍이 위치한 깊이 부근에서 깊이에 따른 전기장의 감쇠 정도가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 전기장 침투 깊이(d_1/2)는 5.7 cm가 나옴으로써 종래 기술에 비해 매우 좋은 특성이 나온 것을 확인할 수 있다. 여기서, 전기장의 침투 깊이(d_1/2)는 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 test line 1을 따라 전기장의 분포를 표시한 것이다. 참고로, test line 1은 두뇌 모델의 중앙 부분에서 z축과 평행할 수 있을 것이다.In addition, FIG. 6e shows the electric field distribution according to depth in the central part of the brain model when a sinusoidal current of 5 kHz frequency and 10 kA magnitude is applied to the transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in FIGS. 6a and 6b according to the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6e, it can be confirmed that the degree of attenuation of the electric field according to depth is greatly reduced near the depth where the pair of crescent-shaped coil parts, that is, the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200), are located. In addition, it can be confirmed that the electric field penetration depth (d _1/2 ) is 5.7 cm, which is very good characteristics compared to the prior art. Here, the electric field penetration depth (d _1/2 ) indicates the distribution of the electric field along test line 1 shown in FIGS. 6a and 6b. For reference, test line 1 may be parallel to the z-axis in the central part of the brain model.

또한, 도 6f는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일과 본 발명의 다른 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일 및 타 논문에서 비교적 널리 사용되는 코일 구조들을 동일한 시뮬레이션 프로그램을 사용하였을 때의 그 결과를 비교한 표이다. 도 6f를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 「3다중 반달형 코일부 배열」을 가지는 경두개 자기 자극 코일의 전기장 침투 깊이(d_1/2)는 5.7 cm 정도로 타 코일 구조에 비해 좋을 특성 값을 보여주고 있음을 알 수 있다. 또한, 전기장 침투 깊이 대비 전기장 분포 면적의 비율(S_1/2/d_1/2)도 타 코일 구조 대비 작은 값을 보여주고 있으므로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일이 타 코일 구조에 비하여 좋은 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다.In addition, FIG. 6f is a table comparing the results when the transcranial magnetic stimulation coil according to the third embodiment of the present invention, the transcranial magnetic stimulation coil according to another embodiment of the present invention, and coil structures relatively widely used in other papers were used with the same simulation program. Referring to FIG. 6f, it can be seen that the electric field penetration depth (d _1/2 ) of the transcranial magnetic stimulation coil having the "3-multiple crescent-shaped coil section array" according to the third embodiment of the present invention is approximately 5.7 cm, which shows a better characteristic value than other coil structures. In addition, the ratio of the electric field distribution area to the electric field penetration depth (S _1/2 /d _1/2 ) also shows a smaller value than other coil structures, and therefore it can be confirmed that the transcranial magnetic stimulation coil according to the third embodiment of the present invention has better characteristics than other coil structures.

한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 금속 차폐막을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the transcranial magnetic stimulation coil according to the fourth embodiment of the present invention may further include a metal shield.

구체적으로, 제1 반달형 코일부(100)는 제1 내권선(110)과 사용자 두부(900) 사이에 형성된 제1 금속 차폐막을 더 포함하고, 제2 반달형 코일부(200)는 제2 내권선(210)과 사용자 두부(900) 사이에 형성된 제2 금속 차폐막을 더 포함할 수 있다.Specifically, the first crescent-shaped coil part (100) may further include a first metal shield formed between the first inner winding (110) and the user's head (900), and the second crescent-shaped coil part (200) may further include a second metal shield formed between the second inner winding (210) and the user's head (900).

여기서, 제1 금속 차폐막은 제1 내권선(110)과 이격되어 형성될 수 있고, 제2 금속 차폐막은 제2 내권선(210)과 이격되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.Here, the first metal shielding film may be formed spaced apart from the first inner winding (110), and the second metal shielding film may be formed spaced apart from the second inner winding (210), but is not limited thereto.

이때, 본 발명의 제4 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200) 외에도 이와 동일한 형태로 형성된 복수의 반달형 코일부를 더 포함할 수 있으며, 각각의 반달형 코일부는 금속 차폐막을 각각 포함할 수 있을 것이다.At this time, the transcranial magnetic stimulation coil according to the fourth embodiment of the present invention may further include a plurality of crescent-shaped coil parts formed in the same shape as the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200), and each crescent-shaped coil part may include a metal shielding film.

예를 들어, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은, 제1 반달형 코일부(100) 및 제2 반달형 코일부(200) 외에도 이와 동일한 형태로 형성된 복수의 반달형 코일부(710, 720, 730, 740, 750 및 760) 각각을 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 반달형 코일부(100)의 제1 내권선(110)과 사용자 두부(900) 사이에 제1 금속 차폐막(140)이 형성될 수 있고, 제2 반달형 코일부(200)의 제1 내권선(210)과 사용자 두부(900) 사이에 제2 금속 차폐막(240)이 형성될 수 있을 것이다. 또한, 이와 마찬가지로, 복수의 반달형 코일부(710, 720, 730, 740, 750 및 760) 각각의 내권선과 사용자 두부(900) 사이에는 금속 차페막(715, 725, 735, 745, 755 및 765) 각각이 형성될 수 있을 것이다. 여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은 사용자의 두부(900)를 원형으로 둘러싸는 형태로 형성될 수 있을 것이다.For example, referring to FIGS. 7A and 7B, the transcranial magnetic stimulation coil according to the fourth embodiment of the present invention may further include, in addition to the first crescent-shaped coil part (100) and the second crescent-shaped coil part (200), a plurality of crescent-shaped coil parts (710, 720, 730, 740, 750, and 760) formed in the same shape as the first crescent-shaped coil part (100). At this time, a first metal shield (140) may be formed between the first inner winding (110) of the first crescent-shaped coil part (100) and the user's head (900), and a second metal shield (240) may be formed between the first inner winding (210) of the second crescent-shaped coil part (200) and the user's head (900). In addition, similarly, a metal shield (715, 725, 735, 745, 755 and 765) may be formed between the inner winding of each of the plurality of crescent-shaped coil sections (710, 720, 730, 740, 750 and 760) and the user's head (900). Here, the transcranial magnetic stimulation coil according to the fourth embodiment of the present invention may be formed in a shape that surrounds the user's head (900) in a circular shape.

이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따라 도 7a 및 도 7b에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일을 이용하였을 때, 도 7a 및 도 7b에 표시한 test line 1, test line 2 및 test line 3 각각에서의 전기장의 분포는 도 7c, 도 7d 및 도 7e와 같이 나타날 수 있을 것이다. 도 7c 및 도 7d를 참조하면, z 축에 대응되는 test line 1 및 y축에 대응되는 test line 2를 따라 생성된 전기장의 분포는 두뇌 모델의 표면에 비하여 중앙 부분의 깊이에서 전기장의 세기가 더 강하게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 도 7e를 참조하면, x축에 대응되는 test-line 3를 따라 생성된 전기장의 분포는 두뇌 모델의 표면 대비 중앙 부분의 깊이에서 전기장의 세기가 더 강하게 나타나지만, test line 1 및 test line 2의 경우와 비교하였을 때는 그 차이가 크지 않음을 알 수 있다.In this way, when the transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in FIGS. 7a and 7b according to the fourth embodiment of the present invention is used, the distribution of the electric field in each of test line 1, test line 2, and test line 3 shown in FIGS. 7a and 7b may appear as in FIGS. 7c, 7d, and 7e. Referring to FIGS. 7c and 7d, it can be seen that the distribution of the electric field generated along test line 1 corresponding to the z-axis and test line 2 corresponding to the y-axis shows that the intensity of the electric field is stronger in the depth of the central portion compared to the surface of the brain model. In addition, referring to FIG. 7e, it can be seen that the distribution of the electric field generated along test-line 3 corresponding to the x-axis shows that the intensity of the electric field is stronger in the depth of the central portion compared to the surface of the brain model, but the difference is not large when compared to the cases of test line 1 and test line 2.

또한, 이와 같이 형성된 전기장의 분포는 도 7f, 도 7g 및 도 7h와 같이 나타날 수 있다. 참고로, 도 7f, 도 7g 및 도 7h 각각은 XY-평면, YZ-평면 및 ZX-평면 각각에서의 전기장의 분포의 단면도를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 7f를 참조하면, XY-평면에 대한 전기장의 분포의 경우, 두뇌 모델의 중앙 부분의 전기장의 세기가 비교적 강하게 나타나고, 바깥쪽으로 갈수록 전기장의 세기가 약해짐을 확인할 수 있다. 또한, 도 7g를 참조하면, 정면에서의 YZ-평면에 대한 전기장의 분포의 경우, 두뇌 모델의 중앙 부분이 전기장의 세기가 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 7h를 참조하면, ZX-평면에 대한 전기장의 분포의 경우, 반달형 코일부의 가장 자리에 생성된 전기장이 두뇌 모델의 내부로 이어지는 형태로 분포하며, 두뇌 모델의 중앙 부분에서 서로 중첩되어 강해지는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 전기장의 분포와 각 축에 따른 전기장의 분포 그래프를 확인해 보면 알 수 있듯이 두뇌 모델의 표면보다 중앙 부분에서 상대적으로 더 강한 전기장이 분포하는 것을 알 수 있다. 이러한 전기장의 분포 특성은 코일 배열에 사용된 반달형 코일부의 크기, 개수, 금속 차폐막의 크기, 형태 등에 따라 다양하게 변화시킬 수 있을 것이다. In addition, the distribution of the electric field formed in this way can be shown as in Figs. 7f, 7g, and 7h. For reference, Figs. 7f, 7g, and 7h each show cross-sectional views of the distribution of the electric field in the XY-plane, the YZ-plane, and the ZX-plane, respectively. Specifically, referring to Fig. 7f, in the case of the distribution of the electric field for the XY-plane, it can be confirmed that the intensity of the electric field in the central part of the brain model appears relatively strong, and the intensity of the electric field weakens as it goes outward. In addition, referring to Fig. 7g, in the case of the distribution of the electric field for the YZ-plane in the front, it can be confirmed that the intensity of the electric field appears strong in the central part of the brain model. In addition, referring to Fig. 7h, in the case of the distribution of the electric field for the ZX-plane, it can be confirmed that the electric field generated at the edge of the crescent-shaped coil part is distributed in a form that continues to the inside of the brain model, and overlaps with each other and becomes stronger in the central part of the brain model. As can be seen from the distribution of electric fields and the graph of the distribution of electric fields along each axis, the electric field is distributed relatively stronger in the center than on the surface of the brain model. These characteristics of the distribution of electric fields can be varied in various ways depending on the size and number of crescent-shaped coils used in the coil arrangement, the size and shape of the metal shield, etc.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일에 포함되어 있는 헬멧형 코일부를 단독으로 사용할 수도 있을 것이다.Meanwhile, the helmet-shaped coil part included in the transcranial magnetic stimulation coil according to the first embodiment of the present invention may be used alone.

즉, 도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경두개 자기 자극 코일은, 사용자의 두부(900)와 이격되어 배치되고, 두부(900)의 일부를 감싸는 형태로 형성된 헬멧형 코일부(800)를 포함할 수 있다. 여기서, 헬멧형 코일부(800)는 전류를 인가하는 전원 공급부(미도시)와 연결되어 있을 수 있다.That is, referring to FIG. 8A, a transcranial magnetic stimulation coil according to one embodiment of the present invention may include a helmet-shaped coil part (800) that is positioned apart from the user's head (900) and formed in a form that surrounds a portion of the head (900). Here, the helmet-shaped coil part (800) may be connected to a power supply part (not shown) that applies current.

여기서, 헬멧형 코일부(800)는 제1 반원형 코일(810), 제2 반원형 코일(820), 제1-1 코일 레그(830), 제1-2 코일 레그(840), 제2-1 코일 레그(850), 제2-2 코일 레그(860), 제1 코일 받침(870) 및 제2 코일 받침(880)을 포함할 수 있다.Here, the helmet-shaped coil portion (800) may include a first semicircular coil (810), a second semicircular coil (820), a first-first coil leg (830), a first-second coil leg (840), a second-first coil leg (850), a second-second coil leg (860), a first coil support (870), and a second coil support (880).

구체적으로, 제1 반원형 코일(810)은 두부(900)의 상부의 일부를 반원 형태로 감싸도록 형성될 수 있다. 그리고, 제2 반원형 코일(820)은 두부(900)의 상부의 다른 일부를 반원 형태로 감싸되, 두부(900)의 상부의 소정의 지점에서 제1 반원형 코일(810)과 교차되어 소정의 코일 교차각을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제1-1 코일 레그(830)는 일단이 제1 반원형 코일(810)의 일단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있고, 제1-2 코일 레그(840)는 일단이 제1 반원형 코일(810)의 타단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있으며, 제2-1 코일 레그(850)는 일단이 제2 반원형 코일(820)의 일단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있고, 제2-2 코일 레그(860)는 일단이 제2 반원형 코일(820)의 타단과 연결되어 두부(900)의 하부를 향하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1 코일 받침(870)은 제1-1 코일 레그(830)의 타단과 제2-2 코일 레그(860)의 타단을 연결하는 형태로 형성될 수 있고, 제2 코일 받침(880)은 제2-1 코일 레그(850)의 타단과 제1-2 코일 레그(840)의 타단을 연결하는 형태로 형성될 수 있다.Specifically, the first semicircular coil (810) may be formed to wrap a portion of the upper part of the head (900) in a semicircular shape. In addition, the second semicircular coil (820) may be formed to wrap another portion of the upper part of the head (900) in a semicircular shape, but intersect with the first semicircular coil (810) at a predetermined point on the upper part of the head (900) to have a predetermined coil intersection angle. In addition, the 1-1 coil leg (830) may be formed in a form in which one end is connected to one end of the first semicircular coil (810) and faces the lower part of the head (900), the 1-2 coil leg (840) may be formed in a form in which one end is connected to the other end of the first semicircular coil (810) and faces the lower part of the head (900), the 2-1 coil leg (850) may be formed in a form in which one end is connected to one end of the second semicircular coil (820) and faces the lower part of the head (900), and the 2-2 coil leg (860) may be formed in a form in which one end is connected to the other end of the second semicircular coil (820) and faces the lower part of the head (900). In addition, the first coil support (870) may be formed in a form that connects the other end of the 1-1 coil leg (830) and the other end of the 2-2 coil leg (860), and the second coil support (880) may be formed in a form that connects the other end of the 2-1 coil leg (850) and the other end of the 1-2 coil leg (840).

여기서, 제1-1 코일 레그(830), 제1-2 코일 레그(840), 제2-1 코일 레그(850) 및 제2-2 코일 레그(860)는, 도 8a에 도시되어 있는 것과 같이 직선 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 곡선 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다. 다만, 각각의 코일 레그를 직선 형태로 구성할 경우, 각각의 코일 레그의 길이에 따라 전기장의 침투 깊이를 변화시킬 수 있으므로 다양한 특성을 가지는 경두개 자기 자극 코일을 설계할 수 있다는 장점이 있다.Here, the 1-1 coil leg (830), the 1-2 coil leg (840), the 2-1 coil leg (850), and the 2-2 coil leg (860) may be formed in a straight line shape as illustrated in FIG. 8A, but are not limited thereto, and may be formed in various shapes such as a curved shape. However, when each coil leg is formed in a straight line shape, there is an advantage in that a transcranial magnetic stimulation coil having various characteristics can be designed since the penetration depth of the electric field can be changed according to the length of each coil leg.

또한, 제1 반원형 코일(810)과 제2 반원형 코일(820)과 교차되는 지점인 코일 교차부의 코일 교차각은 90°일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 자극 범위 혹은 자극 부위에 따라 다른 각도로 형성될 수 있을 것이다. 여기서, 코일 교차각은 제1 반원형 코일(810)과 제2 반원형 코일(820)이 교차하여 생기는 각 중에 예각을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.In addition, the coil intersection angle of the coil intersection, which is the point where the first semicircular coil (810) and the second semicircular coil (820) intersect, may be 90°, but is not limited thereto, and may be formed at a different angle depending on the stimulation range or stimulation site. Here, the coil intersection angle may mean an acute angle among the angles created when the first semicircular coil (810) and the second semicircular coil (820) intersect, but is not limited thereto.

이와 같이, 도 8a에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일을 이용하였을 때, 사용자의 두부에 생성된 자기장의 분포와 그에 따른 전기장의 분포는 도 8b 및 도 8c와 같이 나타날 수 있다. 여기서, 사용자의 두부(900)는 85 mm의 반지름을 가지고, 유전율 및 투자율은 모두 1이고, 전기 전도도가 0.33 simens/m인 전체 부피에서 성질이 균일한 물질로 구성된 두뇌 모델로 가정하였고, 두뇌 모델의 최상단 지점이 코일 교차부의 아랫 부분에서 5 mm 아래에 위치하도록 배치하였다. 도 8b 및 도 8c를 참조하면, 자기장과 전기장 모두 두뇌 모델의 중앙 부분에서 그 세기가 강하게 나타나는 것을 알 수 있다.In this way, when a transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in Fig. 8a is used, the distribution of the magnetic field generated on the user's head and the resulting electric field distribution can be shown as in Figs. 8b and 8c. Here, the user's head (900) is assumed to be a brain model composed of a material with uniform properties in the entire volume, having a radius of 85 mm, a permittivity and a magnetic permeability of 1, and an electrical conductivity of 0.33 simens/m, and the uppermost point of the brain model is positioned 5 mm below the lower part of the coil intersection. Referring to Figs. 8b and 8c, it can be seen that both the magnetic field and the electric field appear strongest in the central part of the brain model.

또한, 도 8d는, 도 8a에 나타나 있는 것과 같이 구성된 경두개 자기 자극 코일에 5 kHz 주파수 및 10 kA 크기의 사인파형 전류 인가하였을 때, 두뇌 모델 중앙 부분에서 깊이에 따른 전기장 분포를 나타낸 것이다. 도 8d를 참조하면, 전기장 침투 깊이(d_1/2)는 약 3.7cm로 2~３cm 정도의 전기장 침투 깊이를 가지는 기존의 타 코일 구조에 비하여 더 깊은 전기장 침투 깊이를 보여주고 있음을 알 수 있다. 여기서, 전기장의 침투 깊이(d_1/2)는 도 8a에 나타나 있는 test line 1을 따라 전기장의 분포를 표시한 것이다. 참고로, test line 1은 두뇌 모델의 중앙 부분에서 z축과 평행할 수 있을 것이다.In addition, Fig. 8d shows the electric field distribution according to depth in the central part of the brain model when a sinusoidal current of 5 kHz frequency and 10 kA magnitude is applied to the transcranial magnetic stimulation coil configured as shown in Fig. 8a. Referring to Fig. 8d, the electric field penetration depth (d _1/2 ) is about 3.7 cm, which shows a deeper electric field penetration depth than the existing coil structure having an electric field penetration depth of about 2 to 3 cm. Here, the electric field penetration depth (d _1/2 ) indicates the electric field distribution along test line 1 shown in Fig. 8a. For reference, test line 1 may be parallel to the z-axis in the central part of the brain model.

이처럼, 본 발명인 경두개 자기 자극 코일은, 종래 기술들의 문제점인 서로 tradeoff 관계에 있는 전기장 침투 깊이(d_1/2) 특성과 전기장 분포 면적(S_1/2) 특성을 함께 향상시킴으로써, 필요한 특정 부위에만 전기장을 깊은 위치에 집중시킬 수 있도록 한 것이 특징입니다.In this way, the transcranial magnetic stimulation coil of the present invention is characterized by improving the electric field penetration depth (d _1/2 ) characteristic and the electric field distribution area (S _1/2 ) characteristic, which are in a tradeoff relationship, which is a problem of the prior art, thereby allowing the electric field to be concentrated deep only in a specific area where it is needed.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. Although the present invention has been described above with specific details such as specific components and limited examples and drawings, these have been provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, and those with common knowledge in the technical field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and not only the claims described below but also all modifications equivalent to or equivalent to the claims are included in the scope of the idea of the present invention.

100: 제1 반달형 코일부
200: 제2 반달형 코일부
300: 헬멧형 코일부
410: 제1-1 반달형 코일부
420: 제1-2 반달형 코일부
510: 제2-1 반달형 코일부
520: 제2-2 반달형 코일부
600: 제3 반달형 코일부100: 1st crescent coil section
200: Second crescent coil section
300: Helmet-shaped coil section
410: 1-1 Crescent coil section
420: 1-2 crescent coil section
510: 2-1 Crescent coil section
520: 2-2 Crescent coil section
600: Third crescent coil section

Claims

In the transcranial magnetic stimulation coil,
A first crescent-shaped coil portion formed in a closed curve shape that is positioned on one side of the user's head and is spaced apart from the head and is bent to correspond to the one side; and
A second crescent-shaped coil part is formed in a closed curve shape that is spaced apart from the head and the first crescent-shaped coil part on the other side of the head so as to face the first crescent-shaped coil part, and is bent to correspond to the other side.
The first crescent-shaped coil portion is characterized by including a first inner winding positioned near the one side, a first outer winding positioned further from the one side than the first inner winding, and a first winding connecting portion connecting one end of the first inner winding to one end of the first outer winding and connecting the other end of the first inner winding to the other end of the first outer winding.
The second crescent-shaped coil portion is characterized by including a second inner winding positioned near the other side, a second outer winding positioned further from the other side than the second inner winding, and a second winding connection portion connecting one end of the second inner winding to one end of the second outer winding and connecting the other end of the second inner winding to the other end of the second outer winding.
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that each of the first crescent-shaped coil portion and the second crescent-shaped coil portion is connected to a power supply portion that applies current.

In the first paragraph,
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that the length of the first outer winding is longer than the length of the first inner winding, and the length of the second outer winding is longer than the length of the second inner winding.

In the first paragraph,
It is characterized by further including a helmet-shaped coil part spaced apart from each of the first crescent-shaped coil part, the second crescent-shaped coil part, and the head, and formed in a form that surrounds a part of the head,
The above helmet-shaped coil part,
A first semicircular coil formed to wrap a portion of the upper part of the above head in a semicircular shape;
A second semicircular coil formed to wrap another part of the upper part of the above head in a semicircular shape, intersecting with the first semicircular coil at a predetermined point of the upper part to have a predetermined coil intersection angle;
A 1-1 coil leg having one end connected to one end of the first semicircular coil and formed to face the lower part of the head, a 1-2 coil leg having one end connected to the other end of the first semicircular coil and formed to face the lower part of the head, a 2-1 coil leg having one end connected to one end of the second semicircular coil and formed to face the lower part of the head, and a 2-2 coil leg having one end connected to the other end of the second semicircular coil and formed to face the lower part of the head, and
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized by comprising a first coil support connecting the other end of the first-1 coil leg and the other end of the second-2 coil leg, and a second coil support connecting the other end of the second-1 coil leg and the other end of the first-2 coil leg.

In the third paragraph,
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that the first-first coil leg and the second-second coil leg are formed to pass through the closed curve of the first crescent-shaped coil portion, and the second-first coil leg and the first-second coil leg are formed to pass through the closed curve of the second crescent-shaped coil portion.

In the first paragraph
At least one 1-1 crescent-shaped coil part spaced apart from the first crescent-shaped coil part and formed in a shape corresponding to the first crescent-shaped coil part, at least a portion of the upper and lower portions of the first crescent-shaped coil part; and
It is characterized by further including at least one second-first crescent-shaped coil part spaced apart from the second crescent-shaped coil part and formed in a shape corresponding to the second crescent-shaped coil part, at least a portion of the upper and lower portions of the second crescent-shaped coil part,
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that the first-first crescent-shaped coil portion is inclined at a first angle with the first crescent-shaped coil portion, and the second-first crescent-shaped coil portion is inclined at a second angle with the second crescent-shaped coil portion.

In the first paragraph
It is characterized by further including a third crescent-shaped coil part formed in a closed curve shape that is spaced apart from the first crescent-shaped coil part and the second crescent-shaped coil part on the upper part of the above head and is bent to correspond to the shape of the upper part.
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that the third crescent-shaped coil portion includes a third inner winding positioned near the upper portion, a third outer winding positioned further from the upper portion than the third inner winding, and a third winding connection portion connecting one end of the third inner winding to one end of the third outer winding and connecting the other end of the third inner winding to the other end of the third outer winding.

In the first paragraph
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that the first crescent-shaped coil part further includes a first metal shield formed between the first inner winding and the head part, and the second crescent-shaped coil part further includes a second metal shield formed between the second inner winding and the head part.

In the first paragraph,
A transcranial magnetic stimulation coil characterized in that the power supply unit is connected to apply a pulse current to one of the first crescent-shaped coil unit and the second crescent-shaped coil unit so that the current flows in a clockwise direction, and to the other unit so that the pulse current flows in a counterclockwise direction, thereby making the directions of the magnetic fluxes generated in each of the first crescent-shaped coil unit and the second crescent-shaped coil unit opposite each other.

In the transcranial magnetic stimulation coil,
A helmet-shaped coil portion formed in a form that is spaced apart from the user's head and surrounds a portion of the head,
The above helmet-shaped coil part,
A first semicircular coil formed to wrap a portion of the upper part of the above head in a semicircular shape;
A second semicircular coil formed to wrap another part of the upper part of the above head in a semicircular shape, intersecting with the first semicircular coil at a predetermined point of the upper part to have a predetermined coil intersection angle;
A 1-1 coil leg having one end connected to one end of the first semicircular coil and formed to face the lower part of the head, a 1-2 coil leg having one end connected to the other end of the first semicircular coil and formed to face the lower part of the head, a 2-1 coil leg having one end connected to one end of the second semicircular coil and formed to face the lower part of the head, and a 2-2 coil leg having one end connected to the other end of the second semicircular coil and formed to face the lower part of the head, and
It is characterized by including a first coil support connecting the other end of the first-1 coil leg and the other end of the second-2 coil leg, and a second coil support connecting the other end of the second-1 coil leg and the other end of the first-2 coil leg,
A transcranial magnetic stimulation coil, characterized in that the helmet-shaped coil portion is connected to a power supply unit that applies current.