KR100451322B1 - 운동 마비 회복을 위한 휴대용 전기자극기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자별로 맞춤치료가 가능한 휴대용 전기자극기에 관한 것이다.
본 발명은, 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도를 설정하는 키패드부; 상기 키패드부에서 설정된 입력신호에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부; 자극에 대한 파라미터들을 저장하는 저장부; 자극 파형, 출력 동작모드를 표시하는 디스플레이부; 기능의 선택과 동작 상황에 따른 음원을 발생하여 주는 부저(Buzzer); 동작 건전지의 전압 강하를 감시하는 건전지 감시부를 구비하는 휴대용 전기자극기에 있어서, 외부에서 기기를 조작하기 위한 원격 스위치 부를 더 구비하며, 상기 시스템 제어부는 자극의 상승(Ramp Up)/하강(Ramp Down)시간을 제어하는 시간 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 원격 스위치부는 착탈이 가능하며, 원격 스위치부가 연결되면 자동으로 연결 상태를 인식하여 원격 스위칭 모드로 자동 전환하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명은 자극부위, 동작모드를 입력하는 키패드부; 자극 상승(Ramp Up)/하강시간(Ramp Down) 및 자극 온(ON)/오프(OFF)시간을 제어하는 시간제어부; 자극파형 및 자극 주파수를 제어하는 주파수제어부; 키패드부로 부터 수신된 동작모드신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 전환하는 모드제어부; 상기 주파수제어부, 시간제어부, 모드제어부에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부를 구비한 휴대용 전기자극기에 있어서, 상기 키패드부에서 입력된 모드신호가 자동모드 신호일때, 상기 시간 제어부는 자극 부위에 따라 자극 상승/하강시간을 다르게 제어하고 단계별 자극 온/오프시간을 다르게 제어하며, 상기 주파수 제어부는 자극 부위에 따라 자극파형 및 자극 주파수를 다르게 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

운동 마비 회복을 위한 휴대용 전기자극기{Portable electrical stimulator for recovery of palsy of movement}
본 발명은 사용자별로 맞춤치료가 가능한 휴대용 전기자극기에 관한 것이다.
전기 자극기는 저주파 발생장치로 부터 발생된 저주파 전류를 인체의 국소 부위를 자극하여 요실금, 비만, 근육 통증의 치료 등에 널리 이용하고 있다. 저주파 전류란 신경전류와 매우 유사한 성질로 작용을 하는 전류를 전자 장치로 발생시킨 것이다. 몸에 이상이 생기면 신경전류의 양과 질이 변화를 일으키게 되어, 상태가 나빠진 부위의 신경전류 난조현상을 보이게 되는데, 이러한 특성을 역으로 이용하여, 전기 자극기는 몸의 외부에서 저주파 자극을 인위적으로 가하여 흥분된 신경을 진정시켜 통증을 완화시켜주며, 또한, 마비되거나 휴면상태의 근육을 신경전류와 매우 유사한 성질로 작용을 하는 저주파 전류를 흘려 인위적으로 근육 운동을 시켜, 근육의 마비 등의 재활치료를 한다.
전기 자극기는 사용자의 건강상태에 따라서 다양한 형태의 치료를 위한 자극 모드가 필요하지만, 종래의 기술에서는 이러한 것을 충분히 제공하지 못하여 전기 자극기를 이용한 치료 효과가 반감되고 있으며, 사용자가 기기의 작동하는 과정이나 상태를 정확하게 알수가 없어 상당한 곤란을 느끼는 것이 현실이다. 특히, 종래의 전기 자극기는 일방적으로 설정된 자극을 일정하게 내보내어 사용자의 상태에 상관없이 무조건적으로 작동하므로서 일정자극후의 내성이 생겨 치료효과가 떨어지는 문제가 있다. 그러므로 사용자별로 각 증상에 따라 맞춤치료를 하도록 구성된 전기자극기의 개발이 요망된다. 특히 환자에게 자극을 급격히 주어 자극에 대한 내성 및 통증을 가중시키지 않으며 자극이 편안하게 느껴지게 하기 위해, 자극 시작의 상승(Ramp Up)과 자극 끝의 하강(Ramp Down)부분을 환자별로 부드럽게 상승/하강하게 하는 것이 필요하다. 또한 병원등에 있어서 제3자 즉 전문가에 의해 기존전기 자극기를 작동시킬 때에 있어서, 조절스위치가 본체에만 달려 있으므로 불편하며, 또한 환자가 현재 전문가가 설정한 자극 정도를 모르기 때문에 불안해 하기도 한다. 그러므로 전문가가 전기 자극기를 작동하기 위한 외부스위치가 요구되며 이때 환자가 경고음 등에 의해 현재의 자극 정도를 알수 있게 하는 것이 요구된다.
그리고 종래의 전기 자극기는 환자가 본인 임의로 자극정도를 설정하여 경우에 따라서는 무리한 자극을 주는 경우가 있다. 이를 위해 병원에서 전문가가 각 환자에 맞는 자극에 대한 설정치를 전기자극기에 기억시키고 그후 환자는 가정에서 이를 그대로 이용할 수 있는 전기 자극기가 요구된다. 또한, 환자의 각 증상에 따라 자동으로 자극의 시간 및 크기가 설정되어 치료할 수 있는 전기 자극기가 요구된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 전기 자극기들의 단점을 보완하여, 사용자별로 맞춤치료가 가능한 전기 자극기를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 환자의 각 증상에 따라 자동으로 자극 파형, 자극 시간, 자극 크기가 설정되는 전기 자극기를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 자극의 상승(Ramp Up), 자극의 하강(Ramp Down) 시간을 조정하여 급격히 자극을 주거나 끊기게 하는 것 없이 부드럽게 자극을 주는 전기 자극기를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 외부스위치를 연결하여 제3자에 의한 작동이 가능하며, 제3자에 의한 작동시에 있어 경고음에 의해 현재의 자극 정도를 알수 있게 되어 있는 전기 자극기를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전기 자극기의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명에서의 자극의 상승/하강시간을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명에서 자극치료 강제종료시의 자극 하강시간을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전기 자극기의 모드 제어부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전기 자극기의 자동 모드 설정을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 자극기를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 1의 디스플레이부의 LCD창 설명도이다.
상기한 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명은, 자극부위, 동작모드를 입력하는 키패드부; 자극 상승(Ramp Up)/하강시간(Ramp Down) 및 자극 온(ON)/오프(OFF)시간을 제어하는 시간제어부; 자극파형 및 자극 주파수를 제어하는 주파수제어부; 키패드부로 부터 수신된 동작모드신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 전환하는 모드제어부; 상기 주파수제어부, 시간제어부, 모드제어부에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부를 구비한 휴대용 전기자극기에 있어서, 상기 키패드부로 부터 수신된 동작 모드신호가 자동모드 신호일 때, 상기 시간 제어부는 자극 부위에 따라 자극 상승/하강시간을 다르게 제어하고 단계별 자극 온/오프시간을 다르게 제어하며; 상기 주파수 제어부는 자극 부위에 따라 자극파형 및 자극 주파수를 다르게 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 자극부위가 요실금치료를 위한 부위라면, 상기 시간 제어부는 상승 및 하강 시간을 각각 1초로 하며, 상기 주파수 제어부는 자극파형을 단상파로 하고 주파수를 25pps로 한다.
상기 자극부위가 손마비 치료를 위한 부위라면, 상기 시간 제어부는 상승 및 하강 시간을 각각 1초로 하며, 상기 주파수 제어부는 자극파형을 대칭파로 하고 주파수를 50pps로 한다.
상기 자극부위가 어깨마비 치료를 위한 부위라면, 상기 시간 제어부는 상승 및 하강 시간을 각각 5초로 하며, 상기 주파수 제어부는 자극파형을 대칭파로 하고 주파수를 35pps로 한다.
또한 본 발명은, 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도를 설정하는 키패드부; 상기 키패드부에서 설정된 입력신호에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부; 자극에 대한 파라미터들을 저장하는 저장부; 자극 파형, 출력 동작모드를 표시하는 디스플레이부; 기능의 선택과 동작 상황에 따른 음원을 발생하여 주는 부저(Buzzer); 동작 건전지의 전압 강하를 감시하는 건전지 감시부를 구비하는 휴대용 전기자극기에 있어서, 외부에서 기기를 조작하기 위한 원격 스위치 부를 더 구비하며, 상기 시스템 제어부는 자극의 상승(Ramp Up)/하강(Ramp Down)시간을 제어하고 자극 단계별로 자극 온(ON)/오프(OFF)시간을 제어하는 시간 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 원격 스위치부는 착탈이 가능하며, 원격 스위치부가 연결되면 자동으로 연결 상태를 인식하여 원격 스위칭 모드로 자동 전환하는 것을 특징으로 한다.
상기 건전지 감시부는 건전지의 전압 강하가 감지되면 동작 상태를 중단하고 출력 전류를 차단하여 건전지 전원 강하에 따른 오동작을 방지하고 경고음을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 저장부에서 자극파형, 자극 온/오프 시간, 자극 상승/하강시간, 자극 펄스 간격, 주파수(초당 펄스 수), 치료 시간, 동작 방법, 동작 모드와 자극 단계별의 파라미터들을 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스플레이부는 남은 치료시간을 표시하는 잔료 치료시간 표시부; 자극의 온/오프 시간, 자극파형의 주파수 및 자극 파형을 표시하는 자극파형 및 자극파형 설정메뉴 표시부; 건전지의 잔량을 나타내는 건전지 표시부; 동작 모드가 수동모드인지, 자동모드인지를 표시하는 동작모드 표시부; 패드를 부착할 신체 부위를 표시하는 패드부착 위치 표시부; 외부 스위치의 연결 유무를 나타내는 외부 스위치 표시부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도의 설정신호를 입력하는 키패드 입력단계; 상기 키패드 입력단계의 입력신호에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어단계; 상기 시스템 제어단계에서 발생한 제어신호에 따라 자극파형을 발생하고 발생된 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생단계; 상기 자극파형 발생단계의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력단계; 자극에 대한 파라미터들을 저장하는 저장단계; 자극 파형, 출력 동작모드를 표시하는 디스플레이단계; 기능의 선택과 동작 상황에 따른 음원을 발생하여 주는 경고단계; 동작 건전지의 전압 강하를 감시하는 건전지 감시단계를 구비하는 휴대용 전기자극기의 제어방법에 있어서, 상기 시스템 제어단계는 외부에서 기기를 조작하기 위한 원격 스위치부가 연결되면 자동으로 연결 상태를 인식하여 원격 스위칭 모드로 자동 전환하는 모드 제어단계; 자극의 상승(RampUp)/하강(Ramp Down)시간을 제어하는 시간 제어단계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 자극의 시작 및 중지를 입력하는 자극 시작/중지 스위치; 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도를 설정하는 키패드부; 상기 키패드부 및 자극 시작/중지 스위치로 부터 수신된 신호들에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부의 제어신호에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부; 자극부위에 따른 자극 상승시간, 자극 하강시간, 주파수, 자극 온시간, 자극 오프시간, 자극파형에 대한 정보를 저장하는 저장부;를 구비한 휴대용 전기자극기에 있어서, 상기 시스템제어부는, 자극 상승시간중, 상기 자극 시작/중지 스위치로부터 자극 중지신호를 수신하면, 현재 진행된 자극 상승시간만큼을 자극 하강시간으로 하는 제어신호를 자극파형부로 출력하며; 자극 온시간중, 상기 자극 시작/중지 스위치로부터 자극 중지신호를 수신하면, 상기 저장부로부터 자극 하강시간을 읽어들여 이를 자극하강시간에 대한 제어신호로서 자극파형부로 출력하며; 자극 하강시간중 상기 자극 시작/중지 스위치로부터 자극 중지신호를 수신하면, 현재 진행되는 자극 하강을 그대로 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 시간 제어부는 5단계의 자극 단계를 구비하며, 상기 5단계의 자극 단계중, 1단계 및 2단계는 서서히 자극 강도를 높여가는 워밍업(Warming-up)을 위한 단계이며, 상기 5단계의 자극 단계중, 3단계는 근육의 주 운동을 위한 단계이고, 상기 5단계의 자극 단계중, 4단계와 5단계는 서서히 강도를 줄여가는 쿨다운(Cool-down)을 위한 단계로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 5단계의 자극 단계중, 3단계는 20분으로 한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대용 전기자극기의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전기 자극기의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도로서, 키패드(Key Pad)부(110), 원격 스위치부(120), 건전지 감시부(130)로 이루어진 시스템 입력부(100); 시간제어부(210)와 주파수 제어부(220)와 모드 제어부(230) 강도제어부(240)로 이루어진 시스템 제어부(200); LCD(310)와 LED(320)로 구성된 디스플레이부와 부저(Buzzer)(330)로 이루어진 표시부(300); 저장부(400); 자극파형 발생부(510)와 자극 출력부(520)로 이루어진 시스템 출력부(500)를 구비한다.
시스템 입력부(100)에 있어서, 키패드부(110)는 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도, 메모리 저장여부 등을 설정한다. 원격 스위치부(120)는 외부에서 기기를 조작하기 위한 것으로, 원격 스위치부(120)가 연결되면, 시스템 제어부(200)의 모드 제어부(230)는 자동으로 이 연결 상태를 인식하여 원격 스위칭 모드로 자동 전환한다. 건전지 감시부(130)는 동작 건전지의 전압 강하를 감시하기 위한 것으로, 건전지의 전압 강하가 감지되면 동작 상태를 중단하고 출력 전류를 차단하여 건전지 전압 강하에 따른 오동작을 방지하고 부저(330)에서 경고음을 발생시킨다. 또한 시스템 입력부(100)는 시작/중지 스위치(미도시)를 더 포함하는데,자극 치료의 시작시 이 스위치를 눌러 자극을 시작하며, 자극을 종료하고 싶을때 이 스위치를 눌러 자극을 강제 종료시킨다.
시스템 제어부(200)에 있어서, 시간제어부(210)는 자극의 상승(Ramp Up)/하강(Ramp Down)시간, 자극을 가하는 시간(이하, 자극 온(ON)시간 이라함), 자극을 휴식하는 시간(이하, 자극 오프(OFF)시간 이라함) 등을 제어한다. 주파수 제어부(220)는 키패드부에서 설정된 주파수신호에 따라 자극파형의 주파수를 제어한다. 모드 제어부(230)는 키패드부에서 설정된 모드신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 전환한다. 강도 제어부(240)은 자극 강도를 제어한다. 시스템 제어부(200)는 마이크로프로세서를 이용하여 구성 할 수 있으며, 특히 시스템 제어부(200)는 TMP87PP21DF 칩을 이용할 수도 있다.
표시부(300)에 있어서, 디스플레이부는 LCD(310)와 LED(320)로 이루어지며, LCD(310)는 시스템 입력부(100)와 시스템 제어부(200)에서 설정된 여러가지 파라미터(Parameter)들, 동작 상황, 출력 파형을 디스플레이하며, LED(320)는 출력 동작 모드의 표시한다. 부저(330)는 기능의 선택과 동작 상황에 따른 음원을 발생하기 위한 것으로, 자극의 시작, 자동종료, 메모리 에러, 치료 시작, 치료 중지에 따라 구별된 경고음을 발생한다. 특히, 본 발명에 있어서는 환자가 직접 치료를 수행하는 경우나 디스플레이를 볼 수 없는 상황에서도 부저 음의 소리를 듣기만 하여도 기능의 선택이나 동작 모드를 식별 할 수 있도록 되어 있다.
저장부(400)는 자극에 대한 파라미터들을 저장하기 위한 것으로, 제어부(200)에 연결되어 상호 데이터를 주고 받는다. 저장부는 직렬이이피롬(EEPROM)으로 구성 할 수 있으며, 저장부(400)에는 자극파형, 자극 온/오프 시간, 자극 상승/하강시간, 자극 펄스 간격, 초당 펄스 수, 치료 시간, 동작 방법, 모듈레이션 형태, 자극 단계의 파라미터들을 저장된다.
시스템 출력부(500)에 있어서, 자극파형 발생부(510)는 시스템 제어부(200)에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭한다. 파형 발생부(510)에 있어서 자극파형의 전류 증폭은 트랜스포머(transformer)를 통하여 증폭할 수 있다. 자극 출력부(520)는 자극파형 발생부(510)의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가한다. 상기 자극 전극은 표면전극, 겔패드으로 구성될 수 있다. 자극 출력부(520)에 있어서 자극의 강도조절은 가변 저항을 이용할 수 있다.
도 2는 본 발명에서의 자극의 상승/하강시간을 설명하기 위한 설명도로서, 시간제어부(210)는 자극이 가해지는 시간인 자극 온(ON)시간, 자극이 가해지지 않는 시간인 자극 오프(OFF)시간, 자극이 상승하는 자극 상승시간, 자극이 하강하는 자극 하강시간을 제어한다. 강도제어부(240)는 자극의 강도를 자극치료 사이클인 자극 상승시간, 자극 온시간, 자극 하강시간, 자극 오프시간에 맞추어 자극의 강도 즉 자극 펄스의 크기를 제어한다.
도 3은 본 발명에서 자극치료 강제종료시의 자극 하강시간을 설명하기 위한 설명도이다. 본 발명에서는 자극치료중 시작/중지 스위치를 눌러 자극을 강제종료할 때, 갑자기 자극을 중단하지 않게 자극 하강시간을 도 3과 같이 조절한다. 즉, 자극 상승시간중 자극이 강제 종료할 때는, 자극 하강시간을 현재 진행된 자극 상승시간만큼 자극 하강시간을 갖는다. 자극 온시간중 자극이 강제 종료할때는 저장부(400)에 저장된 자극 하강시간에 따른다. 자극 하강시간중 자극이 강제 종료할때는 현재 진행되는 자극 하강시간에 맞추어 그대로 진행한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전기 자극기의 모드 제어부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다. 전원 스위치가 온(ON)되면 저장부(400)로부터 저장된 설정치를 읽어 들인다. 이는 아무값도 설정하지 않을 때 설정값으로 자동 대치하기 위해서이다. 모드 제어부(230)는 수동모드, 자동모드인지를 감지한다(s200). 수동모드이면 수동모드임을 설정을 하고(s300) 수동의 파형설정모드로 변경한다(s400). 이때 파형은 단상파 또는 대칭파를 설정된다. 그리고 수동의 시간설정모드로 변경되는데(s500) 이때 설정되는 시간은 자극 온(ON) 시간, 자극 오프(OFF) 시간, 주파수, 자극 상승(Ramp Up) 시간, 자극 하강(Ramp Dowm) 시간 등이 설정된다. 그리고 이 설정된 값을 읽어들여 저장부(400)에 기록한다. 만약 모드 제어부(230)는 자동모드임이 감지되면(s200). 자동모드임을 설정을 하고(s600) 자동의 파형설정모드로 변경한다(s600). 이때 파형은 어깨 자극파형, 손 자극파형 또는 요실금 치료를 위한 자극파형 인지를 설정한다. 그리고 자동의 시간설정모드로 변경되는데(s500) 이때 설정되는 시간은 자극 온(ON) 시간, 자극 오프(OFF) 시간, 주파수, 자극 상승(Ramp Up) 시간, 자극 하강(Ramp Dowm) 시간 등이 설정된다. 그리고 이 설정된 값을 읽어들여 저장부(400)에 기록한다. 본 발명에서 자동모드는 일반인이 쉽게 사용할 수 있게 하기 위한 것이고, 수동모드는 전문가가 환자에 따라 그에 맞는 파형을 설정하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전기 자극기의 자동 모드 설정을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
기설정된 자극치료부위에 대한 데이터를 입력받아(s1000), 치료하고자 하는 부위에 따른 파라미터를 저장부로부터 읽어 들인다(s1010).
만약, 자극하고자 하는 부위가 요실금 치료를 위한 부위이면(s1100), 자극파형을 단상파로 하고(s1110), 펄스폭, 주파수, 자극 상승시간, 자극 하강시간을 설정한다(s1120). 이때 펄스폭은 약 300㎲, 주파수는 25pps으로 설정할 수 있으며, 자극 상승시간 및 자극 하강시간을 약 1초로 할 수 있다. 그리고 요실금치료에 따른 각 단계별 자극 온시간과 자극 오프시간을 설정한다(s1130). 요실금치료에 따른 치료 스텝은 5단계로 나누어 각 단계별 자극시간, 온시간과 오프시간을 자동 설정한다. 이때 자동 설정값은 저장부(400)로부터 읽어들인 값에 따라 설정한다. 요실금 치료, 즉 뇌 또는 척수 병변의 배뇨근육 수축 이상의 경우의 자극상승시간 및 자극하강시간을 설정함에 있어서, 비정상적인 방광 수축을 순간적으로 억제하여 요실금을 예방하기 위해 가능한 단시간내에 필요 강도에 도달하도록 상승시간을 1초로 한다. 일반적으로 50초 자극 후 방광의 수축 억제 효과가 최소 10초 이상 지속되는 경우가 대부분인 점을 반영하여, 건전지의 소모와 민감도 둔화를 최소화 하도록 자극 온시간을 50초, 자극 오프시간을 10초로 하여, 50초 자극과 10초 휴식의 주기적인 자극 방식을 사용한다.
만약, 자극하고자 하는 부위가 발병초기의 어깨마비 치료를 위한 부위라면(s1200), 자극파형을 대칭파로 하고(s1210), 펄스폭, 주파수, 자극 상승시간, 자극 하강시간을 설정한다(s1220). 이때의 펄스폭은 약 300㎲, 주파수는 35pps로, 자극 상승시간 및 자극하강시간은 각각 5초로 할 수 있다. 그리고 발병초기 어깨마비 치료에 따른 각 단계별 자극 온시간과 자극 오프시간을 설정한다(s1230). 발병초기 어깨마비치료에 따른 치료 스텝은 5단계로 나누어 각 단계별 자극시간, 온시간과 오프시간을 자동 설정한다. 이때 자동 설정값은 저장부(400)로부터 읽어들인 값에 따라 설정한다. 뇌병변의 어깨 근육 마비 발병 초기인 경우의 자극상승시간 및 자극하강시간을 설정함에 있어서, 뇌 병변에서 마비로 되는 어깨 근육은 손 근육에 비하여 근육의 부피가 크고 지근섬유(Slow fiber)의 비율이 높고 기능적으로 느린 속도의 움직임을 오래 지속하게 되는 특성이 있으므로 상승시간을 5초로하여 모든 근 섬유가 충분히 수축 되도록 하였다. 또한 근육이 지지하고 있는 어깨 이하 부위가 중력에 의하여 당겨지고 있으므로 짧은 시간 동안에 이완이 될 경우 근육이나 어깨 관절 주변 조직이 외상을 입을 가능성이 많아 하강 시간을 5초로 천천히 이완하게 하여 이러한 가능성을 최소화 하였다. 특히 뇌병변 초기에는 근육의 긴장도가 낮은 상태이므로 자극기에 비하여 휴식기를 충분히 길게 한다.
만약, 자극하고자 하는 부위가 발병중기의 어깨마비 치료를 위한 부위라면(s1300), 자극파형을 대칭파로 하고(s1310), 펄스폭, 주파수, 자극 상승시간, 자극 하강시간을 설정한다(s1320). 이때의 펄스폭은 약 300㎲, 주파수는 35pps로, 자극 상승시간 및 자극하강시간은 각각 5초로 할 수 있다. 그리고 발병중기 어깨마비 치료에 따른 각 단계별 자극 온시간과 자극 오프시간을 설정한다(s1330). 발병중기 어깨마비치료에 따른 치료 스텝은 5단계로 나누어 각 단계별 자극시간, 온시간과 오프시간을 자동 설정한다. 이때 자동 설정값은 저장부(400)로부터 읽어들인 값에 따라 설정한다. 뇌병변의 어깨 근육 마비 발병 중기 이후인 경우의 자극상승시간 및 자극하강시간을 설정함에 있어서, 뇌병변 중기 이후에는 근 긴장도가 어느 정도 회복 되므로 치료효과를 극대화 하기 위하여 자극기의 비율을 증가 시킨다.
만약, 자극하고자 하는 부위가 손마비 치료를 위한 부위라면(s1400), 자극파형을 대칭파로 하고(s1410), 펄스폭, 주파수, 자극 상승시간, 자극 하강시간을 설정한다(s1420). 이때의 펄스폭은 약 300㎲, 주파수는 50pps으로 하고, 자극 상승시간 및 자극 하강시간을 각각 약 1초로 할 수 있다. 그리고 손마비 치료에 따른 각 단계별 자극 온시간과 자극 오프시간을 설정한다(s1430). 손마비치료에 따른 치료 스텝은 5단계로 나누어 각 단계별 자극시간, 온시간과 오프시간을 자동 설정한다. 이때 자동 설정값은 저장부(400)로부터 읽어들인 값에 따라 설정한다. 뇌병변의 손 근육 마비 경우의 자극상승시간 및 자극하강시간을 설정함에 있어서, 뇌 병변에서 마비 되는 손 근육은 어깨 근육에 비하여 근육의 부피가 작고 속근 섬유(Fast fiber)의 비율이 높고 기능적으로 빠른 속도의 움직임을 주로 담당하는 특성이 있으므로 상승 시간을 1초로 하여도 모든 근 섬유가 충분히 수축된다. 또한 근육이 지지하고 있는 부위가 중력에 의한 영향이 덜 하므로 하강 시간 역시 1초로 하여 민첩한 운동이 훈련되도록 한다. 단 속근 섬유의 비율이 높아서 피로가 쉽게 생길수 있으므로 자극기에 비하여 휴식기를 4배로 충분히 길게 하였다.
도 5에 있어서, 발병초기의 어깨마비치료, 발병중기의 어깨마비치료, 손마비치료, 요실금치료에 따라 건전지의 소모와 자극 부위의 민감도를 고려하여 자극 주파수가 설정하도록 하였고, 어깨 부위는 손에 비하여 상대적으로 민감도가 낮아 어깨마비치료시의 총 자극시간에 대한 자극 온시간을 30~50%로 하고 부드러운 근육의 수축 상태(Tonic contraction)를 유지 할 수 있는 최저 주파수인 35pps를 사용하였다. 손 부위는 민감도가 상대적으로 높고, 총 자극시간에 대한 자극 온시간을 20%로 하여, 어깨 보다는 상대적으로 자극 온시간이 짧아서 다소 건전지의 소모가 많더라도 불편한 느낌이 적은 50pps를 사용하였다. 또한 요실금 치료를 위한 방광근 억제를 위한 자극은 감각 신경 경로를 자극하는 것이므로 어깨나 손 부위에 비하여 낮은 강도의 전류가 필요하나 총 자극시간에 대한 자극 온시간이 80%로 길어서 치료 효과를 볼수 있는 최저 주파수인 25pps를 사용하였다.
표 1은 어깨마비와 손마비의 경우에 있어서 도 5의 단계별 자극 시간과 자극 온, 오프 시간 설정의 일예이다.
단계 자극시간(분) 발병초기의어깨마비 발병중기의어깨마비 손마비
자극온시간(초) 자극오프시간(초) 자극온시간(초) 자극오프시간(초) 자극온시간(초) 자극오프시간(초)
1 2 3 10 5 10 1 5
2 3 5 10 10 10 2 7
3 20 10 15 15 10 3 10
4 3 5 10 10 10 2 7
5 2 3 10 5 10 1 5
표1에서 어깨마비와 손 마비의 경우에 단계별로 자극시간을 설정함에 있어서, 1단계는 자극 온시간을 짧게, 치료강도는 약하게, 설정한 상태로 전체 2분동안 자극하고, 2단계는 자극 온시간을 중간으로 치료강도는 중간으로 설정한 상태로 전체 3분동안 자극하고, 단계3은 자극 온시간을 길게 치료강도는 세게 설정한 상태로 전체 20분동안 자극하고, 4단계는 자극 온시간을 중간으로 치료강도는 중간으로 설정한 상태로 전체 3분동안 자극하고, 5단계는 자극 온시간을 짧게 치료강도는 약하게 설정한 상태로 전체 2분동안 자극하도록 구성 하였다. 상기와 같이 단계별 자극시간을 설정한 이유는, 모든 근육의 운동에서와 마찬가지로 근육이 사용하게 되는 에너지 원을 고려하여, 자극의 온/오프 시간에 대한 자극 온시간의 비율을 이용하여 주 운동시간 20분(3단계) 전후에 서서히 강도를 높여가는 워밍업(Warming-up) 시간 5분(1단계 및 2단계)과, 서서히 강도를 줄여가는 쿨다운(Cool-down) 시간 5분(4단계 및 5단계)을 배치하여 치료후 통증이나 알배김등 불편함을 최소화 하였다. 표1에는 도시되어 있지 않지만, 요실금 치료를 위한 방광근 억제 자극의 경우에는 감각 신경 자극이므로 골격근 수축이 동반되지 않으므로, 단계별로 자극 온 시간에 차이가 없도록 하였으며 또한 단계별로 자극 오프 시간에도 차이가 없도록 하였다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 자극기를 보여주는 사시도이다. 전기 자극기는 본체(10), LCD 창(310), 키패드(Key Pad)(30), 발광 램프(40), 부(-) 자극 강도 조절기 및 전원 온/오프(On/Off) 스위치 (50a), 정(+) 자극 강도 조절기 및 전원 온/오프 스위치(50b), 외부 스위치 연결 단자(60), 치료파형 출력 단자(70), 패드 연결선(80), 전극 패드(90), 외부 스위치(95)를 구비하고 있다.
도 7은 도 1의 디스플레이부의 LCD(310)창 설명도이다. 현재 치료중임을 알리는 치료중 표시부(600), 남은 치료시간을 표시하는 잔료 치료시간 표시부(610),자극의 온/오프 시간과 자극파형의 주파수를 표시하는 파형 설정메뉴 표시부(620), 파형을 표시하는 파형표시부(630), 파형의 모듈레이션 번호를 표시하는 파형/모듈레이션 타입표시부(640), 건전지의 잔량을 표시하는 건전지 잔량 표시부(650), 동작 모드가 수동모드인지 자동모드인지를 표시하는 동작모드 표시부(660), 패드를 부착할 신체 부위를 나타내는 패드부착 위치 표시부(670), 외부 스위치의 연결 유무를 나타내는 외부 스위치 표시부(680)로 이루어져 있다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 저주파치료기는 기존의 저주파 치료기들의 단점을 보완하여, 사용자별로 맞춤치료가 가능한 전기 자극기를 제공하며, 또한 본 발명의 저주파 치료기는 자극의 상승(Ramp Up), 자극의 하강(Ramp Down) 시간 조정하여 급격히 자극을 주거나 끊기게 하는 것 없이 부드럽게 자극을 주는 전기 자극기를 제공하며, 또한 본발명의 저주파 치료기는 외부스위치를 연결하여 제3자에 의한 작동이 가능하며, 제3자에 의한 작동시에 있어 경고음에 의해 현재의 자극 정도를 알수 있게 되어 있는 전기 자극기를 제공한다.
또한 본 발명에 의한 저주파 치료기에 있어서, 사용자의 각 증상에 따라 자동으로 자극의 시간 및 크기가 설정되는 전기 자극기를 제공하며, 전기 자극기에 대한 기초지식이 없는 사용자라 하더라도 본인의 증상에 맞는 적정한 치료를 손쉽게 치료 할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 저주파 치료기에 있어서, 병원등의 치료기관에서 전문가가 각 환자에 맞는 자극에 대한 설정치를 전기 자극기에 기억시키고 그후 환자는 가정에서 이를 이용하여 사용함으로써 환자별로 적합한 치료를 행할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 전기 자극기는 근육운동기능이 저하된 경우의 운동기능 회복 뿐만 아니라 요실금 치료에도 사용할 수 있게 설계되어 있다.

Claims (13)

  1. 자극부위, 동작모드를 입력하는 키패드부; 자극 상승(Ramp Up)/하강시간(Ramp Down) 및 자극 온(ON)/오프(OFF)시간을 제어하는 시간제어부; 자극파형 및 자극 주파수를 제어하는 주파수제어부; 키패드부로 부터 수신된 동작모드신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 전환하는 모드제어부; 상기 주파수제어부, 시간제어부, 모드제어부에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부를 구비한 휴대용 전기자극기에 있어서,
    상기 키패드부로 부터 수신된 동작 모드신호가 자동모드 신호일때,
    상기 시간 제어부는 자극 부위에 따라 자극 상승/하강시간을 다르게 제어하고 단계별 자극 온/오프시간을 다르게 제어하며,
    상기 주파수 제어부는 자극 부위에 따라 자극파형 및 자극 주파수를 다르게 제어하는 것을 특징으로하는 휴대용 전기자극기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자극부위가 요실금치료를 위한 부위라면,
    상기 시간 제어부는 상승 및 하강 시간을 각각 1초로 하며,
    상기 주파수 제어부는 자극파형을 단상파로 하고 주파수를 25pps로 하는 것을 특징으로하는 휴대용 전기자극기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자극부위가 손마비 치료를 위한 부위라면,
    상기 시간 제어부는 상승 및 하강 시간을 각각 1초로 하며
    상기 주파수 제어부는 자극파형을 대칭파로 하고 주파수를 50pps로 하는 것을 특징으로하는 휴대용 전기자극기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자극부위가 어깨마비 치료를 위한 부위라면,
    상기 시간 제어부는 상승 및 하강 시간을 각각 5초로 하며
    상기 주파수 제어부는 자극파형을 대칭파로 하고 주파수를 35pps로 하는 것을 특징으로하는 휴대용 전기자극기.
  5. 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도를 설정하는 키패드부; 상기 키패드부에서 설정된 입력신호에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부; 자극에 대한 파라미터들을 저장하는 저장부; 자극 파형, 출력 동작모드를 표시하는 디스플레이부; 기능의 선택과 동작 상황에 따른 음원을 발생하여 주는 부저(Buzzer); 동작 건전지의 전압 강하를 감시하는 건전지 감시부를 구비하는 휴대용 전기자극기에 있어서,
    외부에서 기기를 조작하기 위한 원격 스위치 부를 더 구비하며,
    상기 시스템 제어부는 자극의 상승(Ramp Up)/하강(Ramp Down)시간을 제어하고 자극 단계별로 자극 온(ON)/오프(OFF)시간을 제어하는 시간 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 원격 스위치부는 착탈이 가능하며, 원격 스위치부가 연결되면 자동으로 연결 상태를 인식하여 원격 스위칭 모드로 자동 전환하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 건전지 감시부는 건전지의 전압 강하가 감지되면 동작 상태를 중단하고 출력 전류를 차단하여 건전지 전원 강하에 따른 오동작을 방지하고 경고음을 발생시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 저장부에서 자극파형, 자극 온/오프 시간, 자극 상승/하강시간, 자극 펄스 간격, 주파수(초당 펄스 수), 치료 시간, 동작 방법, 동작 모드와 자극 단계별의 파라미터들을 저장하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 디스플레이부는
    남은 치료시간을 표시하는 잔료 치료시간 표시부;
    자극의 온/오프 시간, 자극파형의 주파수 및 자극 파형을 표시하는 자극파형 및 자극파형 설정메뉴 표시부;
    건전지의 잔량을 나타내는 건전지 표시부;
    동작 모드가 수동모드인지, 자동모드인지를 표시하는 동작모드 표시부;
    패드를 부착할 신체 부위를 표시하는 패드부착 위치 표시부;
    외부 스위치의 연결 유무를 나타내는 외부 스위치 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기.
  10. 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도의 설정신호를 입력하는 키패드 입력단계; 상기 키패드 입력단계의 입력신호에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어단계; 상기 시스템 제어단계에서 발생한 제어신호에 따라 자극파형을 발생하고 발생된 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생단계; 상기 자극파형 발생단계의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력단계; 자극에 대한 파라미터들을 저장하는 저장단계; 자극 파형, 출력 동작모드를 표시하는 디스플레이단계; 기능의 선택과 동작 상황에 따른 음원을 발생하여 주는 경고단계; 동작 건전지의 전압 강하를 감시하는 건전지 감시단계를 구비하는 휴대용 전기자극기의 제어방법에 있어서, 상기 시스템 제어단계는
    외부에서 기기를 조작하기 위한 원격 스위치부가 연결되면 자동으로 연결 상태를 인식하여 원격 스위칭 모드로 자동 전환하는 모드 제어단계;
    자극의 상승(Ramp Up)/하강(Ramp Down)시간을 제어하는 시간 제어단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기의 제어방법.
  11. 자극의 시작 및 중지를 입력하는 자극 시작/중지 스위치; 주파수, 동작 모드, 작동 시간, 출력 강도를 설정하는 키패드부; 상기 키패드부 및 자극 시작/중지 스위치로 부터 수신된 신호들에 따라 자극파형을 제어하는 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부의 제어신호에 따라 자극파형을 발생하고 그 자극파형의 전류를 증폭하는 자극파형 발생부; 상기 자극파형 발생부의 출력신호로부터 자극의 강도를 조절하여 자극 전극에 인가하는 자극 출력부; 자극부위에 따른 자극 상승시간, 자극 하강시간, 주파수, 자극 온시간, 자극 오프시간, 자극파형에 대한 정보를 저장하는 저장부;를 구비한 휴대용 전기자극기에 있어서, 상기 시스템제어부는
    자극 상승시간중, 상기 자극 시작/중지 스위치로부터 자극 중지신호를 수신하면, 현재 진행된 자극 상승시간만큼을 자극 하강시간으로 하는 제어신호를 자극파형부로 출력하며;
    자극 온시간중, 상기 자극 시작/중지 스위치로부터 자극 중지신호를 수신하면, 상기 저장부로부터 자극 하강시간을 읽어들여 이를 자극하강시간에 대한 제어신호로서 자극파형부로 출력하며;
    자극 하강시간중 상기 자극 시작/중지 스위치로부터 자극 중지신호를 수신하면, 현재 진행되는 자극 하강을 그대로 진행하는 것을 특징으로하는 휴대용 전기자극기.
  12. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 시간 제어부는 5단계의 자극 단계를 구비하며,
    상기 5단계의 자극 단계중, 1단계 및 2단계는 서서히 자극 강도를 높여가는 워밍업(Warming-up)을 위한 단계이며
    상기 5단계의 자극 단계중, 3단계는 근육의 주 운동을 위한 단계이고,
    상기 5단계의 자극 단계중, 4단계와 5단계는 서서히 강도를 줄여가는 쿨다운(Cool-down)을 위한 단계로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 전기자극기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 5단계의 자극 단계중, 3단계는 20분으로 하는 것을 특징으로하는 휴대용 전기자극기.
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