A power efficient, controllable transcranial magnetic stimulation device design is proposed which can reuse the energy for monophasic repetitive TMS (rTMS), as well as control pulse shape including width and slope. In addition, energy recycling circuit can function as DC-DC converter, which implies no need of additional power supply circuit. By adjusting duty at the every cycle, it does not have any current offset, thus reduces the energy consumption due to the parastic resistance. The device design is verified through custom-made prototype circuit of which the energy-recycling rate is 16%. The maximum energy-recycling rate would be 49.64%, assuming no parasitic resistance except ESR of used components. In addition, current flowing through inductor is not accu-mulated due to adaptive duty cycle control during DC-DC conversion.
경두개 자기 자극술은 비침습적인 뇌 자극 기술로서 기분 장애 및 재활 치료에 효과적이다. 본 논문에서는 기존의 것과 비교해 에너지 효율적이고 보다 다양한 펄스 형태를 만들어낼 수 있는 반복 경두개 자기 자극 장치 디자인을 제안한다. 에너지 재활용 구조를 통해 반복 monophasic 자극 시 일정 양의 에너지가 재충전되며 H-bridge와 두 개의 축전기 컨트롤 스위치를 조작함으로써 다양한 형태를 가진 펄스를 만들어낼 수 있다. 또한 에너지 재활용 구조는 DC-DC 컨버터로도 작동할 수 있기 때문에 추가적인 전력 공급 & 변환 회로가 필요하지 않다. DC-DC 컨버터의 작동주기 시간을 매 주기마다 바꿔 줌으로써 전류 축적을 없앴고 이를 통해 기생 저항에 의한 에너지 소모를 줄여 컨버터의 효율을 높였다. 제안된 디자인을 바탕으로 프로토타입 회로를 구현하였으며 이를 통해 본 디자인의 동작을 검증하였다. 구현된 회로의 에너지 재활용률은 16%였으며, 구현 상에서 생긴 기생 저항들을 줄인다면 최대 49.64%만큼의 에너지를 재활용할 수 있다. 또한 DC-DC 컨버전 시 전류가 축적되지 않아 작동주기 시간 컨트롤이 효과적으로 작동함을 확인하였다.
