KR100409279B1 - 이명 치료용 전기 자극장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이명 치료용 전기 자극장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 현재까지 확립되지 못한 이론 및 효과에 대해 검증을 하고, 상기 이론 및 결과를 바탕으로 이명치료에 효과적으로 적용한 전기자극기로서 컴퓨터를 이용하여 자극 파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등의 조건을 자유로게 변화시킬 수 있는 다기능 자극기에 관한 것이다.

본 발명은, 이명환자의 특징과 전기자극 치료의 프로토콜들이 입력되고, 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 자유롭게 변화시킬 수 있는 프로그램이 저장된 컴퓨터와, 상기 컴퓨터에 의해 제어되고 컴퓨터에서 설정한 특성의 파형이 출력되는 전기 자극기와, 상기 전기 자극기에 연결되어 귀의 각 부위에 삽입되거나 표면에 닿아 전기자극을 가하고 움직임을 검출하는 전극으로 구성된다.

본 발명에 의하면 다양한 전류강도, 주파수, 위상, 자극의 지속시간 등의 변수를 설정할 수 있어 이명의 진단과 치료과정에서 지금까지 일관성없이 간헐적으로 시도된 전기자극요법을 효과적이고 정확하게 사용할 수 있다.

Description

이명 치료용 전기 자극장치 {Electric stimulating device for medical treatment of ringing in the ears}

본 발명은 이명 치료용 전기 자극장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 현재까지 확립되지 못한 이론 및 효과에 대해 검증을 하고, 상기 이론 및 결과를 바탕으로 이명치료에 효과적으로 적용한 전기자극기로서 컴퓨터를 이용하여 자극 파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등의 조건을 자유로게 변화시킬 수 있는 다기능 자극기에 관한 것이다.

이명(耳鳴)이란 귀에 질환, 정신흥분, 혈관장애 등으로 청(聽)신경에 병적 자극이 생겨 환자에게만 어떤 종류의 소리가 울리는 것처럼 느껴지는 귀울음 현상을 말한다.

이러한 이명은 잠시 나타났다가 사라질 수도 있고 지속되는 수도 있으며 지속되는 소리로 느껴지기도 한다.

소리의 높낮이도 다양하며, 대개 한 쪽 귀에서 많이 나타나고, 혹은 양 쪽 귀에서도 들릴 수 있다.

상기 이명의 가장 흔한 원인은 청신경의 손상에 의한 것으로 중년이 되면 어느 정도의 퇴행성 변화나 손상이 있게 되어 귀울림이 있을 수 있다.

근래에는 커다란 소음에 노출되는 것이 흔한 원인 중의 하나로서 산업소음, 시끄러운 음악과 스테레오 헤드폰 사용에 대해서도 그 원인이 되어 주의가 필요하다.

그외의 원인은 단순히 귀지가 막힌 경우로부터 심각한 질병에 이르기까지 다양하다.

원인의 일반적인 예로는 감염, 고막천공, 중이강내 액체의 저류, 중이 이소골의 경화가 있고, 심각한 경우로는 동맥류, 청신경종양이 있다.

또한 알레르기, 고혈압(때로 저혈압), 당뇨병, 갑상선 질환, 두경부 손상, 약물 등과 연관되어 나타날 수 있다.

원인이 다양한 만큼 진단을 위한 치료도 다양하여 약물요법, 이명을 다른 소리로 차폐하는 차폐기, 신경계의 조형성을 이용하여 소음과 이명을 동시에 들려주면서 이명을 무시하는 패턴을 뇌가 배우도록 하는 청각재활, 보청기, 긴장이나 불안요소 등을 심리적인 중재요법으로 해소시켜 이명을 감소시키는 상담법, 여러가지 긴장해소 법이나 긴장을 완화시키는 식사조절법, 수술요법 등이 있다.

한편, 지금까지 전기자극에 관련된 기술동향을 보면, 약물치료와 마찬가지로 전기자극의 적당한 투여량 및 치료시간을 결정하는 것이 필요하다고 생각하여, 전기자극을 이용한 치료방법을 의학의 한 분야로 보고 임상적으로 전기치료에 관한 많은 연구가 수행되었다.

특히, 뼈의 성장 및 치료를 촉진시키기 위하여 낮은 강도의 직류(DC) 전류를 이용하기도 하고, 상처 부위의 감염에 대한 치료를 위하여 전류가 가지고 있는 항균성을 이용하기도 하며, 전류자극을 통하여 혈액의 응고요인을 분산시킴으로써 혈전(thrombosis)의 생성을 억제하기도 하였다.

또한 단순한 병리학적 손상만을 치료대상으로 하지 않고 신경의 치료 및 통증의 관리나 경련의 제거, 운동치료의 보조수단으로써 그 영역을 넓혀서 응용하기도 한다.

상술한 전기자극을 이용한 이명의 치료에 관한 종래의 기술을 도 1을 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.

종래 전기자극을 이용해서 이명을 억제시키는 현상에 대한 보고가 있은 이후로 많은 연구가 수행되고 그러한 연구들에서 이명의 치료에 이용한 전기자극의 특성이 몇 가지로 요약된다.

전류의 특성이 Gavanic(DC) anodal(+)이고 전압이 1V 이하일 때 청감각의 유발이 일어났고, 전류가 외부 Gavanic(DC) 1.5~8.8mA이고 이명의 발생부위에 전류흐름의 정도에 따라 지속시간을 조절하면서 전기자극을 가했을 때는 anodal(-) 이명경감이 나타났다.

그리고 positive anodal(DC)의 전류를 50~500Hz 파형으로 귓속 내부의 정원창(4,round window)과 갑각돌기(6,promontory)에 전기자극을 가했을 때 결과를 보면 저주파일 때 지각탈실(numbless)을 동반하기도 한다.

50~300Hz의 AC와 DC 전류를 정원창(4)에 18개월동안 자극하였을 때 5명 중 4명이 이명경감을 보였고, DC 50~100㎛을 최대 36V의 전압과 양상(biphasic) 극성을 가지고 1~2Hz 파형을 가지는 전기자극을 24초~2분동안 침술시술부위에 가해주었을 대 60%의 이명경감이 나타났다.

62~8000Hz 파형의 AC 전류를 고막(7)에 가해주었을 때 이명경감효과가 증대되었고, anodal(DC) 전류를 경피부위와 인공와우(Cochlear impair)환자에게 가해주었을 때도 이명경감이 나타났다.

그 밖에도 1V의 전압을 가지고 1~1.5KHz 파형을 가지는 전기자극을 고막(7)과 정원창(4)에 지속적으로 인가해주면 장시간이 흐른 후에 이명경감이 나타나고, anodla(DC) 최대 30mA 전류에 1.7V 전압을 가지고 양상 극성, 0.05~2Hz의 파형을 가지고 전기자극을 유양돌기(2)에 하루에 1시간 이상씩 가해주면 1개월이 지난 후에는 이명이 경감되며, 25~100Hz의 파형을 보이는 전기자극을 1일 1시간 이상씩 정원창(4) 또는 유양정맥(3)에 가해주면 장기간이 흐른 후에 이명이 경감되는 효과를 보인다.

그러나 상술하게 나타나는 전기자극의 특성은 기준이나 근거가 없이 다양한 종류의 자극특성을 제시하였을 때 나타난 것으로, 그 원인은 청각기관에서 소리가 전달되어지는 과정에 대한 연구가 미흡하였기 때문으로 그에 따른 치료 조건의 설정에 통일성이 결여되었고 병변이 있는 부위에 대한 이론적이고 정량적인 특성이 이해되지 못하였다.

상기 문제점의 해결방안으로 제시되고 있는 것이 생명체를 하나의 전기적 혹은 기계적인 모델링을 통하여 이해하는 방법이며, 이러한 생체시스템의 모델링에 대한 연구들이 이루어졌을 때, 보다 객관적으로 이명의 진단 및 치료를 위한 전기자극을 가해줄 수 있으나, 국내에서 이명에 관한 연구는 임상에서의 진단 및 약물치료 등의 기초적인 수준에 머물러 있는 상태이며 전기자극을 이용한 시도는 전무한 상황이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 특성의 전기자극이 가해질 때 청각 시스템 각 부위에서의 변화를 검출 및 분석하여 정상 및 이명을 유발시킨 전기자극의 조건을 주파수, 전류강도, 위상, 자극의 지속시간 등의 다양한 변수를 설정할 수 있는 이명 치료용 전기 자극장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 또한, 정상인 및 이명 환자를 분류하여 이명 환자에 대하여는 적절한 전기자극의 조건을 설정하여 가장 적합한 치료방법과 원칙을 확립하여 이명치료를 위한 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등의 조건을 자유롭게 변화시킬 수 있는 이명 치료용 전기 자극장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적인 구성은, 이명환자의 특징과 전기자극 치료의 프로토콜들이 입력되고, 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 자유롭게 변화시킬 수 있는 프로그램이 저장된 컴퓨터와,

상기 컴퓨터에 의해 제어되고 컴퓨터에서 설정한 특성의 파형이 출력되는 전기 자극기와,

상기 전기 자극기에 연결되어 귀의 각 부위에 삽입되거나 표면에 닿아 전기자극을 가하고 움직임을 검출하는 전극으로 구성된다.

도 1은 사람 귀의 내부 모습이다.

도 2는 본 발명에 따른 전체적인 구조를 보인 도면이다.

도 3은 도 2에서 전기 자극기의 블록도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 귓불 2 : 유양돌기

3 : 유양혈관 4 : 정원창

5 : 달팽이관 6 : 갑각돌기

7 : 고막 8 : 측두골

10 : 컴퓨터 20 : 전기자극기

21 : 마이크로프로세서 22 : 자극주기 조절회로

23 : 전압 조절기 24 : 발진회로

25 : 고전압 발생부 26 : 정류회로

27 : 스위칭 회로 30 : 전극

32 : 바늘 전극 34 : 인공 와우

36 : 볼 전극 A : 귀

이하 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 사람 귀의 내부 모습이다.

도 2는 본 발명에 따른 전체적인 구조를 보인 도면이다.

도 3은 도 2에서 전기 자극기의 블록도이다.

먼저, 본 발명은 이명환자의 특징과 전기자극 치료의 프로토콜들이 입력되고, 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 자유롭게 변화시킬 수 있는 프로그램이 저장된 컴퓨터(10)와,

상기 컴퓨터(10)에 의해 제어되고 컴퓨터(10)에서 설정한 특성의 파형이 출력되는 전기 자극기(20)와,

상기 전기 자극기(20)에 연결되어 귀(A)의 각 부위에 삽입되거나 표면에 닿아 전기자극을 가하고 움직임을 검출하는 전극(30)을 포함한다.

본 발명에 따른 이명의 치료를 위한 전기 자극장치는 크게 귀(A)에 부착할 수 있는 전극(30)과, 전원부, 정전류원을 포함하는 전기 자극기(20)와, 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 자유롭게 설정하고 조절할 수 있는 컴퓨터(10)로 나누어진다.

상기 컴퓨터(10)에는 이미 선행된 연구에 따라 이명환자들의 특징과 전기자극 치료의 프로토콜들이 프로그래밍 입력되어 있어 사용자가 환자에 따라서 간편하게 자극 파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등의 조건들을 변화시킬 수 있다.

즉, 비주얼 C-랭귀지(Visual C-Language)를 사용해서 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 자유롭게 변화시킬 수 있는 프로그램이 저장되어 사용자가 환자의 상태에 따라 적용할 수 있는 종류가 다양하고, 비주얼 C-랭귀지의 그래픽 특성을 살펴서 사용자가 다양한 종류의 자극을 손쉽게 사용할 수 있다.

상기 프로그램에는 청각시스템에 있어서 소리가 외이도로부터 청신경까지 전달되어지는 과정을 하나의 전기적인 회로로 구성하여서 동물실험을 통하여 전극(30)이 위치한 각 부위에서의 전류 및 전압을 측정 분석하여 정립된 청각시스템에 대한 전기적인 모델이 입력된다.

또한 컴퓨터(10)에서 제어하기 때문에 환자의 기본정보와 병력, 상태를 저장할 수 있도록 하여서 적절한 전기자극의 조건을 변화시켜 가면서 치료를 수행할 때의 과정을 관찰할 수 있다.

상기 전기 자극기(20)는 이미 프로그래밍된 전기자극의 특징들이 출력되고, 사인파, 삼각파, 사각파의 파형들과 단상과 그 이상의 펄스를 구현할 수 있다.

상기 펄스폭은 0.1sec~2min의 범위이고 펄스 간격은 1Hz~1KHz, 자극 강도는 50㎂~30mA이다.

상기 전기 자극기(20)는 컴퓨터(10)에 의해서 제어되고 사용자가 컴퓨터(10)에서 설정한 다양한 특성의 파형이 출력 가능하다.

도 3에서 전기 자극기(20)의 마이크로프로세서(21)는 프로그램에 의하여 사인파, 삼각파, 사각파의 파형들과 단상 및 단상 이상의 펄스, 또는 펄스폭은 0.1sec~2min의 범위이고 펄스 간격은 1Hz~1KHz, 자극 강도는 50㎂~30mA인 자극펄스를 만들고 스위치의 입력을 받아서 자극의 시작과 멈춤을 조절한다.

전압조절기(23)로부터 들어온 신호에 따라 전압의 크기가 결정되고, 발진회로(24)에서 들어온 펄스의 입력은 고전압 발생부(25)에서 승압된다.

승압된 전류는 정류회로(26)에서 직류로 바뀌며 스위칭 회로(27)는 마이크로프로세서(21)에서 생성된 특징의 펄스를 받아서 자극펄스파형으로 만들고, 이러한 자극펄스는 전극(30)을 통해서 출력된다.

상기 전극(30)은 귀(A)의 각 부위의 형태에 알맞은 모양 및 특성에 맞게 만들어진다.

인공와우(34)와 같이 고막(7)내로 삽입해서 정원창(4)이나 유양혈관(3)에 직접적으로 자극을 하는 삽입전극과, 경피부위나 유양돌기(2)에 자극을 가할 수 있도록 만든 표면전극으로 나누어진다.

이중에서 보다 효과를 보이는 경우는 삽입전극을 사용할 때이나, 이명의 발생 정도와 특징에 따라서 다양한 전기자극이 가해져야 하고 자극 부위도 병변별로 분류되어 있으므로 다양한 형태의 전극(30)이 구비되어야 한다.

예를 들어, 정원창(4,round window)이나 고막(7,ear drum)과 같이 얇은 막으로 되어 있고 아주 미세한 움직임을 검출해야 하는 경우에는 구형의 볼전극(36,ball-electrode)을 사용하고, 달팽이관(5,cochlear) 벽이나 달팽이관(5) 내부에 전극(30)을 위치할 때에는 인공와우(34,cochlear implant)를 사용한다.

또한 귓불(1,ear lobe)이나 유양돌기(2,mastoid) 또는 갑각돌기(promontory)와 같은 부위 및 경피 삽입시에는 바늘 전극(32,needle electrode)을 사용한다.

상기의 전기 자극장치는 유선으로 연결되어 컴퓨터(10)에 환자의 정보 및 병력을 입력하면, 환자의 이명상태에 따라 적용해야 하는 전기자극의 특성이 프로그래밍된 기능에서 선택을 한다.

그러면 컴퓨터(10)가 RS232C의 시리얼 통신 프로토콜 포트를 통해 전기 자극기(20)를 제어한다.

상기 전기 자극기(20)에는 여러 형태의 전극(30)이 연결되어 적용할 부위에 따라 선택되어 연결된 전극(30)으로 다양한 형태의 전기자극을 출력한다.

이상에서와 같이, 컴퓨터(10)에는 비주얼 C-랭귀지를 사용하여 자극 파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 자유롭게 변화시킬 수 있는 프로그램이 내장되고, 간단하게 각 변수들을 변경할 수 있다.

본 발명은 실험을 통하여 이명을 치료하는 약물을 투여할 때와 다양한 전기자극을 제시하였을 때 청각시스템에 나타나는 변화를 관찰하여 이명의 발생에 대한 원리를 이해하고 이를 치료할 수 있는 것이다.

또한 이명환자들의 분류 및 이명환자들에게 가장 적합한 치료방법과 원칙을 확립할 수 있는 연구가 선행되어 프로그래밍되었기 때문에 컴퓨터에는 이명이 나타나는 특성에 따라 가장 적합한 전기자극의 특성이 데이터로 내장되어 병원에서 전문의나 전문가들이 이명 환자들의 병력 및 몇가지 간단한 검사만으로 손쉽게 적용할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에서는 다양한 전류강도, 주파수, 위상, 자극의 지속시간 등의 변수를 설정할 수 있도록 하여 이명의 진단과 치료과정에서 지금까지 일관성없이 간헐적으로 시도된 전기자극요법을 효과적이고 정확하게 사용할 수 있도록 하였다.

또한 이명이 일정시간이 지나면서 감소되는 추세를 관찰함으로써 환자의 치료과정을 추적할 수 있고 적용되어지는 부위 및 자극 특성에 따라 그 결과가 다르게 나올 수 있는 현재의 여러가지 전기자극 방법에 대한 표준화가 이루어짐으로써, 현재 사용되고 있는 전기자극 방법의 장단점을 보완한 새로운 치료 및 진단 시스템을 개발할 수 있도록 한다.

또한 본 발명으로 이루어진 전기자극을 이용한 이명치료기는 기본적으로 컴퓨터 장비를 활용함으로써 소규모의 병원 등에서도 이명의 진단과 치료를 위해 간단하게 설치 사용할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 이명환자의 특징과 전기자극 치료의 프로토콜들이 입력되고, 이명의 특징에 따라 적용할 수 있는 자극파형의 종류, 자극강도, 자극시간 등을 환자의 상태에 따라 자유롭게 변화시킬 수 있는 프로그램이 저장된 컴퓨터와,

   상기 컴퓨터에 의해 제어되고 컴퓨터에서 설정한 특성의 파형이 출력되는 전기 자극기와,

   상기 전기 자극기에 연결되어 귀의 각 부위에 삽입되거나 표면에 닿아 전기자극을 가하고 움직임을 검출하는 전극을 포함하는 이명 치료용 전기 자극장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전기 자극기에서 출력되는 파형은 사인파, 삼각파, 사각파 중에서 하나인 것을 특징으로 하는 이명 치료용 전기 자극장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 프로그램은 비주얼 C-랭귀지를 사용함을 특징으로 하는 이명 치료용 전기 자극장치.
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 프로그램에는 청각시스템에 있어서 소리가 외이도로부터 청신경까지 전달되어지는 과정을 하나의 전기적인 회로로 구성하여서 동물실험을 통하여 전극이 위치한 각 부위에서의 전류 및 전압을 측정 분석하여 정립된 청각시스템에 대한 전기적인 모델이 입력됨을 특징으로 하는 이명 치료용 전기 자극장치.