Electrical stimulation is not only used to replace lost electrical signals in the body, but also to treat various neurological diseases by modulating inappropriate neural signals. For safe and effective electrical stimulation, the electrical stimulator must be able to safely transmit stimulation charges, have high energy efficiency, and be easily expanded to multiple channels, but conventional structures cannot meet all of these requirements. Therefore, this study proposes a system that meets the main three requirements of the electrical stimulator by implementing a charge-tracking function in an inductor-based electrical stimulator structure that can operate with high efficiency. The stimualton-charge-tracking function is accomplished through capacitors connected in series to the inductor and proper driving of peripheral switches. The performance of the proposed system was evaluated in terms of the main three requirements of the electrical stimulator, and the results suggest that the proposed electrical stimulator system is a promising structure.
전기자극은 단순히 손실된 체내 전기 신호를 대체하는 기능을 수행할 뿐만 아니라 부적절한 신경 신호를 조작하여 각종 신경성 질환을 치료하는 영역에 이르기까지 다양한 분야에서 활용도가 높다. 안전하고 효과적인 전기자극을 위해, 전기자극기는 자극전하량을 안전하게 전달할 수 있어야 하고, 높은 에너지 효율을 가져야 하며, 다채널 확장이 용이해야 하지만, 기존의 구조로는 이 요건들을 모두 충족시키기 어렵다. 따라서 본 연구는 고효율로 동작이 가능한 인덕터 기반의 전기자극기 구조에 전하량 추적 기능을 구현함으로써 전기자극기의 주요 세 요건을 충족하는 시스템을 제안한다. 자극전하량 추적 기능은 인덕터에 직렬로 연결된 커패시터와 주변 스위치의 적절한 구동을 통해 이루어진다. 제안하는 시스템의 성능을 전기자극기의 주요 세 요건의 관점에서 평가하였고, 결과는 제안한 전기자극기 시스템이 전도유망한 구조임을 시사한다.
