Safe and Cost-efficient Cranial Electrical Stimulator using Active Charge Balancing

전극을 통해 인체에 약한 전류를 인가하는 전자약의 일종인 전기자극기는 근육 강화와 우울증, 불면증, 간질 등의 많은 종류의 치료에 효과적임이 검증되어 다양한 부위에 사용되고 있다. 이러한 전기자극기의 가장 큰 도전과제 중 하나는 자극 후 남아있는 전하, 즉 잔여 전하를 제거하는 방법이며, 이에 대한 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 개선된 active charge balancing 방식을 통해 안전하지만 적은 소자 개수를 가지며, 이를 통해 보다 적은 전력을 소모하는 전기 자극 시스템에 관한 연구를 진행하였다. 시스템을 시뮬레이션하기 위해 PSPICE를 사용하였으며, 실제 동작을 확인하기 위해 브레드보드 및 PCB를 사용하여 구현하였다. 구현 및 시뮬레이션 결과, 약 55%의 전극 임피던스 변화에도 안전한 동작을 보였으며, 이전의 연구에 비해 소자의 개수는 19개가 감소하였으며, 소모 전력은 55% 감소하는 것으로 확인되었다.