KR101263581B1 - 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 신체 자극장치는 신체에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈 및 제어모듈을 포함한다. 다기능 신체 자극모듈은 피시술자의 신체에 자극을 가하기 위한 자극부 및 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 전극이 구비된 검출부를 구비하고, 제어모듈은 검출부로부터 신체의 생리반응 신호를 제공받아 자극부를 통해 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 제어부 및 자극부의 동작을 제어하기 위한 자극 구동부를 갖는다. 본 발명에 의한 신체 자극장치는 피시술자에게 가해지는 자극에 따른 피시술자의 다양한 생리반응을 실시간으로 모니터링하고, 실시간으로 검출한 생리반응 신호를 피드백하여 신체에 가해지는 자극의 크기와 종류를 제어함으로써, 신체의 생리반응을 설정된 방향으로 유도하고 치료효과를 극대화할 수 있다.

Description

실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치{Apparatus for stimulating human body using real-time feedback controlloop}
본 발명은 신체 자극장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체에 가해지는 자극에 따라 변화하는 신체의 생리반응을 실시간으로 모니터링하고 모니터링한 신체의 생리반응에 따라 신체에 가해지는 자극을 조절할 수 있는 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치에 관한 것이다.
물리 치료는 열, 광선, 초음파, 운동 등 여러 가지 물리적 요소를 이용하여 환자를 치료하는 방법이다. 물리치료에는 크게 온열 치료, 한냉 치료, 수 치료, 전기 치료, 기계적 치료, 운동 치료 등이 있다. 또한 물리 치료에 침구치료를 접목한 시도들이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 물리 치료는 경락 이론을 이용하여 경혈을 포함한 인체의 여러부위들을 다양한 형태의 물리적 자극을 가하여 질병을 치료하는 방법이다. 치료 효과를 얻기 위해 경락이나 경혈 등 신체의 특정 부위에 가해질 수 있는 자극으로는 고전적인 침 자극, 온냉자극, 전기자극, 기계적 진동 자극, 압력자극 등이 있다.
고전적인 침 자극은 침의 염전(침체를 비벼서 돌리는 동작)이나 제삽(침을 약간 빼올렸다가 다시 밑으로 찌르는 동작)을 이용하는 것이고, 온냉자극은 열기나 냉기를 이용하는 것이다. 전기자극은 다양한 주파수나 다양한 파형의 전기를 신체게 가하는 방법으로, 파형 중에서 구형파는 전기를 통할 때와 끊을 때에 강한 자 극이 있지만 비교적 진통 효과가 양호하고, 삼각파와 정현파 등은 각 파형에 따라 그 효과에 차이가 있다고 알려져 있다. 이 밖에, 기계적 자극은 초음파, 일반 진동, 저주파 진동, 타격 등을 이용하는 것이고, 압력자극은 안압(按壓)이나 음압을 인가하는 것이다.
그런데 종래 신체 자극 치료법은 치료에 대한 신체의 즉각적인 반응을 실시간으로 측정하기 곤란하며 자극 인가에 따른 신체 반응을 주로 환자 또는 의사의 주관적 의견에 의존하여 판단하고 자극에 따라 변하는 환자 상태나 임상적 변수에 관계없이 지속적으로 동일한 자극을 가하기 때문에, 치료 효과를 객관적으로 판단할 수 없고 치료가 효율적이지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 신체에 가해지는 자극에 따라 변화하는 신체의 생리반응을 실시간으로 모니터링함과 동시에 모니터링한 신체의 생리반응에 따라 신체에 가해지는 자극을 조절함으로써 치료 효과를 극대화할 수 있는 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 신체 자극장치는 신체에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈 및 제어모듈을 포함한다. 상기 다기능 신체 자극모듈은 피시술자의 신체에 자극을 가하기 위한 자극부 및 상기 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 전극이 구비된 검출부를 구비하고, 상기 제어모듈은 상기 검출부로부터 상기 신체의 생리반응 신호를 제공받아 상기 자극부를 통해 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 제어부 및 상기 자극부의 동작을 제어하기 위한 자극 구동부를 갖는다.
상기 제어부는 상기 검출부로부터 제공받은 상기 신체의 생리반응 신호를 설정된 목표 생리반응 신호와 비교하여 상기 검출부로부터 제공받은 상기 신체의 생리반응 신호가 상기 목표 생리반응 신호와 다르면, 상기 신체의 생리반응 신호가 상기 목표 생리반응 신호로 유도될 수 있도록 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정할 수 있다.
본 발명에 의한 신체 자극장치는 상기 신체로부터 생리반응을 검출하고, 검출 신호를 상기 신호 처리부에 제공하는 생리반응 검출장치를 더 포함할 수 있다.
상기 생리반응 검출장치는 순환기계 반응, 호흡기계 반응, 피부전기 반응, 동공 반응, 체성감각(體性感覺) 반응, 특수감각(特殊感覺) 반응, 인지적 반응 중에서 선택된 하나 이상의 반응을 검출할 수 있다.
상기 생리반응 검출장치는 피시술자에 의해 조작되는 응답용 조작기를 포함할 수 있다.
상기 검출부는 상기 신체에 접하여 상기 신체에 전류를 인가하는 제 1 전극 및 상기 제 1 전극으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 신체에 접하고 상기 신호 처리부에 전기 신호를 제공하는 제 2 전극을 포함할 수 있다.
상기 자극부는 상기 신체에 접하여 상기 신체에 전기를 인가하는 제 1 전극 및 상기 제 1 전극으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 신체에 접하는 제 2 전극을 포함할 수 있다.
상기 자극부는 상기 신체에 냉자극을 가하기 위한 냉각 소자를 포함할 수 있다.
상기 자극부는 상기 신체에 온자극을 가하기 위한 발열 소자를 포함할 수 있다.
상기 다기능 신체 자극모듈은 상기 자극부와 상기 검출부를 보호하고 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 캡을 더 포함하고, 상기 자극부는 상기 캡이 상기 신체에 접할 때 상기 신체에 의해 막히도록 상기 캡 내부에 형성되고 상기 캡에 연결된 유체공급 튜브를 통해 가열되거나 냉각된 유체가 수용되는 유체 수용실을 포함할 수 있다.
상기 검출부는 상기 신체에 꽂혀 상기 신체를 자극하는 침에 접하여 상기 침에 전류를 공급하기 위한 접촉 전극 및 상기 침으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 침과 이격되어 상기 신체에 접하고 상기 신호 처리부에 전기 신호를 제공하는 전극을 포함할 수 있다.
상기 자극부는 상기 신체에 꽂혀 상기 신체를 자극하는 침에 접하여 상기 침에 전류를 공급하기 위한 접촉 전극을 포함할 수 있다.
상기 접촉 전극은 상기 침을 감쌀 수 있는 접촉부를 구비할 수 있다.
상기 자극부는 상기 신체에 접하여 상기 신체에 전기를 인가하는 제 1 전극, 상기 신체에 냉자극을 가하기 위한 냉각 소자, 상기 신체에 온자극을 가하기 위한 발열 소자, 상기 제 1 전극으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 신체에 접하는 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극, 상기 냉각 소자, 상기 발열 소자, 상기 제 2 전극은 원형으로 이루어지되 동심원을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 캡의 내부에는 상기 캡이 상기 신체에 접할 때 상기 신체에 의해 막히는 부압(負壓)실이 마련되고, 상기 부압실에는 상기 부압실을 부압 상태로 만들기 위해 상기 부압실의 공기를 강제 배출시키기 위한 배출 튜브가 연결될 수 있다.
상기 부압실에는 상기 부압실이 부압 상태가 될 때 상기 신체가 부분적으로 상기 부압실로 빨려 들어오는 것을 막기 위해 상기 신체와 접하는 다공성 부재가 설치될 수 있다.
본 발명에 의한 신체 자극장치는 피시술자에게 가해지는 자극에 따른 피시술자의 순환기계 반응, 호흡기계 반응, 피부전기 반응, 동공 반응, 체성감각 반응, 특수감각 반응, 인지적 반응 등 피시술자의 다양한 생리반응을 실시간으로 모니터링하고, 실시간으로 검출한 생리반응 신호를 피드백하여 신체에 가해지는 자극의 크기와 종류를 제어함으로써, 신체의 생리반응을 자동 또는 수동으로 설정된 방향으로 유도하고 치료효과를 극대화할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 신체 자극장치는 피시술자의 다양한 생리반응을 실시간으로 모니터링하여 피시술자의 생리반응이 비정상적일 때, 신속하게 자극의 크기를 줄이거나 자극을 제거함으로써, 안전적인 시술이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 다기능 신체 자극모듈을 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 다기능 신체 자극모듈을 나타낸 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 다기능 신체 자극모듈이 신체에 꽂힌 침과 연결된 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 다기능 신체 자극모듈의 변형예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 감각 역치 측정기구를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 다기능 신체 자극모듈을 나타낸 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치의 다기능 신체 자극모듈을 나타낸 저면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 신체 자극장치(100)는 피시술자의 신체(B)에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈(110), 신체로부터 생리반응을 검출하기 위한 복수의 생리반응 검출장치(140)(141)(142), 생리반응 신호를 처리하고 다기능 신체 자극모듈(110)을 제어하기 위한 제어모듈(150), 제어모듈(150)이 생리반응 신호로부터 처리한 생리반응 데이터를 표시하기 위한 디스플레이(160), 시술자의 조작을 위한 수동 조작장치(165)를 포함한다.
다기능 신체 자극모듈(110)은 신체(B)에 자극을 가하는 자극 기능뿐만 아니라 자극에 따른 신체의 반응를 검출할 수 있는 생리반응 검출 기능을 가지고 있어서, 신체(B)에 자극을 가하면서 신체의 생리반응을 검출하여 제어모듈(150)에 제공할 수 있다. 다기능 신체 자극모듈(110)은 복수가 신체(B)의 적절한 위치에 부착된다.
배드(170)에 누운 상태에서 피시술자의 신체(B)에 다기능 신체 자극모듈(110)이 부착될 위치를 표시하기 위해 배드(170)의 상부에 배치되는 프레임(175)에는 부착위치 표시장치(180)가 설치된다. 부착위치 표시장치(180)는 LED 등 각종 램프를 이용하여 신체(B) 상에 혈위, 경락, 경혈 등 신체(B)의 자극이 가해질 부분을 표시한다. 시술자는 부착위치 표시장치(180)가 표시하는 부분을 보고 다기능 신체 자극모듈(110)을 신체(B)의 특정 부분에 부착할 수 있다. 부착위치 표시장치(180)는 제어모듈(150)에 의해 그 동작이 제어되며, 제어모듈(150)은 내부에 저장된 위치 데이터나 시술자에 의해 선택된 위치 정보를 근거로 부착위치 표시장치(180)를 제어한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 다기능 신체 자극모듈(110)은 신체에 각종 자극을 가하기 위한 자극부(111), 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 검출부(112), 자극부(111)와 검출부(112)를 보호하는 캡(113)을 포함한다. 캡(113)은 고무나 실리콘과 같이 유연하면서 신체(B)에 잘 밀착될 수 있는 소재로 이루어지는 것이 좋다. 캡(113)은 진공압에 의해 신체(B)에 견고하게 부착될 수 있다.
캡(113)에 진공압을 제공하기 위해 캡(113)의 내부에는 부압(負壓)실(114)이 마련되고, 부압실(114)에는 부압실(114)의 공기를 강제 배출시키기 위한 배출 튜브(115)가 연결된다. 도시되지는 않았으나, 배출 튜브(115)에는 부압실(114)의 공기를 강제 배출시킬 수 있는 흡입 장치가 연결된다. 캡(113)이 신체(B)에 접할 때 부압실(114)은 신체(B)에 의해 막히게 되고, 흡입 장치가 작동하여 부압실(114)의 공기가 배출 튜브(115)를 통해 배출되면 부압실(114)이 부압 상태가 되고, 캡(113)이 부압실(114)의 부압에 의해 신체(B)에 밀착된다.
부압실(114)에는 스펀지와 같은 다공성 부재(116)가 설치된다. 다공성 부재(116)는 신체(B)와 접함으로써, 부압실(114)이 부압 상태가 될 때 부압실(114)과 인접한 신체(B)의 피부가 부압실(114)로 빨려 들어오는 것을 막아준다. 피부가 부압실(114)로 빨려 들어오면 신체(B)가 자극되는 효과가 있고, 심한 경우 피시술자에게 통증을 유발할 수 있으므로 바람직하지 않다.
도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 캡(113)의 내부에는 유체 수용실(117), 제 1 전극(118), 냉각 소자(119), 단열부재(120), 부압실(114), 제 2 전극(121)이 동심원 형태로 배치된다. 다공성 부재(116)의 위에는 발열 소자(122)가 배치되고, 유체 수용실(117)에는 유체공급 튜브(123)가 연결된다. 유체 수용실(117)은 캡(113)에 마련되는 배출구(124)를 통해 외부와 연결된다. 캡(113)의 외부에는 접촉 전극(125)이 배치된다. 접촉 전극(125)은 캡(113)의 외측으로 연장되며, 그 끝단에 둥글게 말린 형태의 접촉부(126)가 구비된다.
제 1 전극(118), 냉각 소자(119), 제 2 전극(121), 발열 소자(122), 접촉 전극(125)은 전선 다발(127)에 구비되는 복수의 전선 각각에 연결된다. 여기에서, 제 1 전극(118)은 전류가 인가되는 전극이고, 제 2 전극(121)은 제 1 전극(118)을 통해 신체(B)에 공급되는 전류를 신체 내에서 통전시키기 위한 전극이다. 제 1 전극(118)으로부터 인가되는 전류는 신체(B)를 통과하여 제 2 전극(121)으로 유입된다. 물론, 제 1 전극(118)과 제 2 전극(121)의 역할은 서로 바뀔 수 있다.
유체 수용실(117) 및 유체공급 튜브(123), 냉각 소자(119), 발열 소자(122)는 다기능 신체 자극모듈(110)의 자극부(111)를 구성한다. 그리고 제 1 전극(118) 및 제 2 전극(121)은 자극부(111)의 구성 요소이기도 하고, 검출부(112)를 구성하는 구성 요소이기도 하다. 즉, 제 1 전극(118)을 통해 공급되는 전류의 세기나 종류에 따라 제 1 전극(118) 및 제 2 전극(121)은 전기자극 수단으로 작용할 수도 있고, 신체(B)의 심전도나 피부전기 등 신체의 전기적 특성을 측정하기 위한 측정수단으로 작용할 수도 있다. 제 1 전극(118) 및 제 2 전극(121)이 검출부(112)를 구성하는 경우, 제 2 전극(121)은 신체(B)를 통과하여 유입된 전류에 대한 전기 신호를 제어모듈(150)에 제공한다.
유체 수용실(117)은 냉자극 수단이나 온자극 수단으로 이용될 수 있다. 캡(113)이 신체(B)에 접하여 유체 수용실(117)이 신체(B)에 의해 막힌 상태에서 유체공급 튜브(123)를 통해 냉각된 기체나 액체 등의 유체가 유체 수용실(117)에 공급되면 유체 수용실(117)에 공급된 냉각 유체가 신체(B)에 냉자극을 가하게 된다. 그리고 유체공급 튜브(123)를 통해 가열된 기체나 액체 등의 유체가 유체 수용실(117)에 공급되면 유체 수용실(117)에 공급된 가열 유체가 신체(B)에 온자극을 가하게 된다. 유체 수용실(117)에 공급되는 유체는 캡(113)의 배출구(124)를 통해 배출됨으로써 유체 수용실(117)에는 일정한 온도를 유지하는 유체가 지속적으로 공급될 수 있다. 배출구(124)에는 유체를 적당한 곳으로 안내하기 위한 튜브가 연결될 수 있다.
냉각 소자(119)는 신체(B)에 접하여 신체(B)에 냉자극을 가한다. 냉각 소자(119)로는 전류 인가시 열전 효과에 의해 냉각될 수 있는 각종 열전반도체가 이용될 수 있다. 물론, 냉각 소자(119)는 냉매나 열전달 매체에 의해 냉각되는 구조를 가질 수도 있다.
발열 소자(122)는 열을 발생하여 신체(B)에 온자극을 가한다. 발열 소자(122)는 전기에 의해 발열하며, 발열 소자(122)에서 발생된 열은 다공성 부재(116)를 통과하여 신체(B)의 다공성 부재(116)와 마주하는 부분을 가열한다. 발열 소자(122)의 발열 온도를 제한하기 위해 발열 소자(122)에는 써미스터(thermistor, 128)가 연결된다. 써미스터(128)는 발열 소자(122)의 온도가 설정된 온도 이상으로 올라가면 전기를 차단하여 발열 소자(122)가 더 이상 가열되지 못하도록 막는다. 발열 소자(122)는 전기에 의해 가열되는 방식 이외에 열전달 매체에 의해 가열되는 구조로 변경될 수도 있다.
접촉 전극(125)은 신체(B)에 시술되는 침(185)에 전류를 공급하기 위한 것이다. 침(185)에 전류를 공급하면 치료 효과를 높일 수 있다고 알려져 있다. 접촉 전극(125)의 끝단에는 침(185)과 접촉하는 접촉부(126)가 구비된다. 도 5에 도시된 것과 같이, 접촉부(126)는 침(185)의 외주면을 감싸서 침(185)과 안정적인 접촉 상태를 유지할 수 있다. 또한, 접촉부(126)는 침(185)과의 접촉 면적을 증가시켜서 침(185)에 전류가 원활하게 공급될 수 있도록 한다. 도면에는 접촉부(126)가 접촉 전극(125)의 끝단 일부가 둥글게 말린 형태로 이루어진 것으로 나타냈으나, 접촉부(126)의 구조는 침(185)을 감쌀 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
접촉 전극(125)은 침(185)을 통해 신체(B)에 전기자극을 가하는 자극부(111)를 구성할 수도 있지만, 신체(B)의 심전도나 피부전기 등 신체의 전기적 특성을 측정하기 위한 검출부(112)를 구성할 수도 있다. 접촉 전극(125)이 검출부(112)를 구성하는 경우, 접촉 전극(125) 및 침(185)을 통해 신체(B)에 공급되는 전류는 신체(B)를 통과하여 제 1 전극(118) 또는 제 2 전극(121)로 유입된 후, 그에 대한 전기 신호가 제어모듈(150)에 제공될 수 있다. 물론, 접촉 전극(125)은 전류 인가 수단으로 작용하지 않고 전류 통전 수단으로 작용할 수도 있다. 즉, 제 1 전극(118) 또는 제 2 전극(121)을 통해 신체(B)에 전류가 공급되고, 신체(B)를 통과한 전류가 침(185) 및 접촉 전극(125)을 통해 제어모듈(150)에 제공될 수도 있다.
한편, 도 6은 다기능 신체 자극모듈의 변형예를 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 다기능 신체 자극모듈(130)은 부압실(114), 배출 튜브(115) 및 다공성 부재(116)가 생략되고 발열 소자(122)가 신체(B)와 직접 접촉하는 구조를 갖는 것이다. 이러한 다기능 신체 자극모듈(130)은 발열 소자(122)가 직접 신체(B)와 접촉함으로써 발열 소자(122)와 신체(B) 사이에 다공성 부재(116)가 배치되는 것에 비해 신속하게 신체(B)에 온자극을 가할 수 있다.
또한 도 6에 도시된 다기능 신체 자극모듈(130)은 별도의 진공압 발생장치에 의존하지 않고, 연성 소재로 이루어지는 캡(113)의 변형에 의해 발생하는 부압에 의해 신체(B)에 부착된다. 이 밖에 다기능 신체 자극모듈(110)은 별도의 고정 기구나 접착제를 이용하는 방법 등 다양한 방법으로 신체(B)에 부착될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 다기능 신체 자극모듈(110)은 다양한 자극을 가할 수 있는 여러 개의 자극 수단이 한 몸체를 이루도록 결합되어 있어서, 혈위, 경락, 경혈 등 신체(B)의 상대적으로 작은 부분에 다양한 자극을 가할 수 있다. 따라서, 자극의 종류를 바꾸기 위해 여러 개의 자극모듈을 바꾸어 부착할 필요가 없어 편리하다.
또한 제 1 전극(118), 냉각 소자(119), 발열 소자(122), 제 2 전극(121)은 원형으로 이루어져 특정 부위에 원형으로 집중적인 자극을 가할 수 있으며, 이들 원형의 자극 수단은 차례로 동심원 형태로 배치됨으로써 더욱 콤팩트한 구조가 가능하다. 도면에는 제 1 전극(118), 냉각 소자(119), 발열 소자(122), 제 2 전극(121) 순서로 배치된 것으로 나타냈으나, 이들의 순서는 바뀔 수 있다. 다만, 제 1 전극(118)과 제 2 전극(121)은 서로 접하여 배치되지 않아야 한다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 생리반응 검출장치(140)(141)(142)는 다기능 신체 자극모듈(110)에 의해 가해지는 자극에 의한 신체(B)의 생리반응을 검출하고 그에 대한 전기 신호를 제어모듈(150)에 제공한다. 생리반응 검출장치(140)(141)(142)는 신체의 맥박수를 검출하기 위한 맥진 센서(140), 신체(B)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 임피던스 센서(141), 피시술자의 인지적 반응을 검출하기 위한 감각 역치 측정기구(142)를 포함한다. 맥진 센서(140)와 임피던스 센서(141)가 신체(B)에 접하여 신체(B)에서 발생하는 생리반응 신호를 자동으로 검출하는데 반해, 감각 역치 측정기구(142)는 피시술자의 조작에 의해 신호를 발생하여 이를 제어모듈(150)에 제공한다.
도 7에 도시된 것과 같이, 감각 역치 측정기구(142)는 피시술자의 손이 놓이는 베이스(143), 베이스(143) 위에 이격 설치된 복수의 커버(144), 커버(144) 내부에 배치된 응답용 버튼(145)을 포함한다. 각각의 커버(144)에는 피시술자의 손가락이 하나씩 들어가며, 피시술자는 응답용 버튼(145)을 누름으로써 자극에 의해 발생하는 통증 등 신체(B)의 감각을 전기적 신호로 나타낼 수 있다. 예컨대, 피시술자는 통증이 느껴지기 시작할 때 응답용 버튼(145)을 하나 눌러 통증 발생에 대한 정보를 제어모듈(150)에 제공하고, 통증이 크면 응답용 버튼(145)을 여러 개 눌러 통증의 크기에 대한 정보를 제어모듈(150)에 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제어모듈(150)은 다기능 신체 자극모듈(110) 및 생리반응 검출장치(140)(141)(142)로부터 생리반응 신호를 수신하고, 다기능 신체 자극모듈(110), 디스플레이(160), 부착위치 표시장치(180) 등 장치의 전반적인 동작을 제어하는 것으로, 신호 처리부(151), 데이터 제어부(152), 데이터 저장부(153) 및 자극 구동부(154)를 포함한다. 신호 처리부(151)는 다기능 신체 자극모듈(110)의 검출부(112)나 복수의 생리반응 검출장치(140)(141)(142)에서 검출한 생리반응 신호를 처리하여 데이터 제어부(152)로 보낸다.
데이터 제어부(152)는 생리반응 신호로부터 획득한 생리반응 데이터를 분석하고 자극 구동부(154), 디스플레이(160) 및 부착위치 표시장치(180)를 제어한다. 데이터 저장부(153)는 생리반응 데이터에 대한 기준값, 새로 검출된 생리반응 데이터, 제어에 필요한 프로그램 등을 저장한다. 자극 구동부(154)는 다기능 신체 자극모듈(110)의 자극부(111) 동작을 제어한다. 제어모듈(150)은 다기능 신체 자극모듈(110)의 검출부(112)나 복수의 생리반응 검출장치(140)(141)(142)에서 검출한 생리반응 신호를 통해 자극에 대한 신체(B)의 생리반응을 실시간으로 모니터링하면서, 생리반응에 따라 정해진 프로그램에 의해 신체(B)에 가해지는 자극을 자동으로 조절한다.
즉, 다기능 신체 자극모듈(110)의 검출부(112)나 복수의 생리반응 검출장치(140)(141)(142)로부터 제공받은 생리반응 신호를 설정된 목표 생리반응 신호와 비교하여 제공받은 신체(B)의 생리반응 신호가 목표 생리반응 신호와 다르면, 신체(B)의 생리반응 신호가 목표 생리반응 신호로 유도될 수 있도록 신체(B)에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정한다. 이렇게 실시간으로 검출한 생리반응 신호를 피드백하여 신체(B)에 가해지는 자극의 크기와 종류를 제어하면, 신체(B)의 생리반응을 설정된 방향으로 유도하고 치료효과를 극대화할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 신체 자극장치(100)는 시술자가 피시술자의 생리반응을 실시간으로 모니터링하면서 신체(B)에 가해지는 자극의 크기와 종류를 수동으로 제어할 수도 있다. 즉, 시술자는 디스플레이(160)에 표시되는 피시술자의 생리반응을 확인하면서 수동 조작장치(165)를 이용하여 다기능 신체 자극모듈(110)의 동작을 제어할 수 있다. 수동 조작장치(165)는 피시술자에 대한 정보나, 다기능 신체 자극모듈(110)의 부착 위치에 대한 정보, 또는 그 밖의 다양한 정보를 입력하는 수단으로 이용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 의한 신체 자극장치(100)를 이용하여 피시술자를 치료하는 과정에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 피시술자가 배드(170)에 누우면 부착위치 표시장치(180)가 피시술자의 신체에 다기능 신체 자극모듈(110)이 부착될 위치를 표시한다. 시술자는 신체(B)의 부착위치 표시장치(180)가 표시하는 부분, 또는 자극이 필요한 부분에 다기능 신체 자극모듈(110)을 부착하고, 각종 생리반응 검출장치(140)(141)(142)를 신체(B)에 부착하거나 적절한 위치에 배치한다.
다기능 신체 자극모듈(110)과 생리반응 검출장치(140)(141)(142)의 세팅이 완료되면, 시술자는 신체 자극장치(100)를 작동시켜 다기능 신체 자극모듈(110)을 통해 신체(B)에 자극을 가한다. 다기능 신체 자극모듈(110)을 통해서는 상술한 것과 같이, 전기자극, 냉자극, 온자극 등이 신체에 가해질 수 있다. 자극이 신체에 가해지는 초기(예컨대, 1분)에는 설정된 초기 자극을 신체에 인가한다. 그리고 자극이 가해지기 시작하고 일정 시간 후부터는 제어모듈(150)이 다기능 신체 자극모듈(110)의 검출부(112)와 생리반응 검출장치(140)(141)(142)를 통해 신체(B)의 생리반응 신호를 검출하고, 신체(B)의 생리반응 신호에 따라 다기능 신체 자극모듈(110)을 제어하여 신체(B)에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정한다. 이러한 생리반응 모니터링 및 피드백 제어는 설정된 시간, 또는 치료 효과가 나타날 때까지 지속될 수 있다.
경우에 따라 시술자는 신체 자극장치(100)를 수동 모드로 전환하여, 디스플레이(160)를 통해 표시되는 피시술자의 생리반응 정보나 피시술자의 반응을 보면서 다기능 신체 자극모듈(110)을 수동으로 조절하여 피시술자에 가해지는 자극의 종류나 크기를 조절할 수 있다.
한편, 제어모듈(150)은 감각 역치 측정기구(142)로부터 수신되는 신호의 크기가 일정 크기 이상일 때 다기능 신체 자극모듈(110)의 동작을 정지시킬 수 있다. 즉, 피시술자가 고통이 심하거나 신체(B)의 감각이 심하다고 느껴 감각 역치 측정기구(142)를 통해 이를 전기 신호로 나타내면 제어모듈(150)은 피시술자를 보호하기 위해 다른 제어 알고리즘을 무시하고 다기능 신체 자극모듈(110)을 정지시켜 피시술자에 가해지는 자극을 멈출 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 신체 자극장치(100)는 피시술자에게 가해지는 자극에 대한 피시술자의 생리반응을 실시간으로 모니터링하고, 실시간으로 검출한 생리반응 신호를 피드백하여 신체(B)에 가해지는 자극의 크기와 종류를 제어함으로써, 신체(B)의 생리반응을 설정된 방향으로 유도하고 치료효과를 극대화할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 실시간 피드백 제어를 이용하는 신체 자극장치를 개략적을 나타낸 것이다.
상술한 신체 자극장치(100)가 피시술자가 누워서 치료를 받을 수 있도록 배드(170)를 구비한 것에 반해, 도 8에 도시된 신체 자극장치(200)는 피시술자가 앉아서 치료를 받을 수 있도록 의자(210)를 구비한 것이다. 또한 도 8에 도시된 신체 자극장치(200)는 상술한 신체 자극장치(100)와 같이 다기능 신체 자극모듈(110), 제어모듈(150), 디스플레이(160), 수동 조작장치(165)를 포함할 뿐만 아니라, 헤드폰(215), 인지과제 제시용 디스플레이(220) 및 신체(B)로부터 생리반응을 검출하기 위한 더 많고 다양한 생리반응 검출장치(140)(141)(230)(231)(232)(233)를 갖는다.
헤드폰(215)은 피시술자에게 자신의 생리반응에 대한 정보 등 다양한 정보를 제공하기 위한 것이고, 인지과제 제시용 디스플레이(160)는 자극에 대한 피시술자의 인지 반응을 확인하기 위한 것이다. 생리반응 검출장치(140)(141)(230)(231)(232)(233)로는 신체(B)의 맥박수를 검출하기 위한 맥진 센서(140), 신체(B)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 임피던스 센서(141), 피시술자의 인지적 반응을 검출하기 위한 응답용 버튼(230) 및 응답용 풋스위치(231), 피시술자의 호흡기계 변동을 확인하기 위한 호흡 센서(232), 피시술자의 동공 반응을 확인하기 위한 동공반응 측정기(233)를 포함한다.
이들 맥진 센서(140), 임피던스 센서(141), 호흡 센서(232), 동공반응 측정기(233)는 자극에 따른 피시술자의 생리반응을 검출하여 제어모듈(150)에 제공하고, 응답용 버튼(230) 및 응답용 풋스위치(231)는 피시술자의 조작에 의해 작동하여 피시술자의 반응에 대한 전기 신호를 제어모듈(150)에 제공한다. 응답용 버튼(230)이나 응답용 풋스위치(231)는 피시술자가 느끼는 감각이나 통증을 나타내는 용도나, 헤드폰(215)이나 인지과제 제시용 디스플레이(220)를 통해 피시술자에게 제공되는 인지 확인 질문에 대한 피시술자의 답변 용도로 이용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 생리반응 검출장치로는 상술한 것들 이외에, 피시술자의 순환기계 반응, 호흡기계 반응, 피부전기 반응, 동공 반응, 체성감각(體性感覺) 반응, 특수감각(特殊感覺) 반응, 인지적 반응 등 자극에 따른 다양한 생리반응을 검출할 수 있는 다양한 장치가 이용될 수 있다. 또한 자극에 대한 피시술자의 인지적 반응이나 체성감각 반응을 확인하기 위한 응답용 버튼(230)이나 응답용 풋스위치(231)는 피사용자의 조작에 의한 전기 신호를 발생할 수 있는 조이스틱 등 다양한 형태의 응답용 조작기가 이용될 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100, 200 : 신체 자극장치 110, 130 : 다기능 신체 자극모듈
111 : 자극부 112 : 검출부
113 : 캡 115 : 배출 튜브
116 : 다공성 부재 117 : 유체 수용실
118, 121 : 제 1, 2 전극 119 : 냉자극 소자
120 : 단열부재 123 : 유체공급 튜브
125 : 접촉 전극 140 : 맥진 센서
141 : 임피던스 센서 142 : 감각 역치 측정기구
145, 230 : 응답용 버튼 150 : 제어모듈
151 : 신호 처리부 152 : 데이터 제어부
153 : 데이터 저장부 154 : 자극 구동부
160 : 디스플레이 165 : 수동 조작장치
170 : 배드 180 : 부착위치 표시장치
185 : 침 210 : 의자
220 : 인지과제 제시용 디스플레이 231 : 응답용 풋스위치
232 : 호흡 센서 233 : 동공반응 측정기

Claims (16)

  1. 피시술자의 신체에 자극을 가하기 위한 자극부와, 상기 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 전극이 구비된 검출부 및 상기 자극부와 상기 검출부를 보호하고 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 캡을 구비하고, 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈; 및
    상기 검출부로부터 상기 신체의 생리반응 신호를 제공받아 상기 자극부를 통해 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 제어부 및 상기 자극부의 동작을 제어하기 위한 자극 구동부를 갖는 제어모듈을 포함하며,
    상기 자극부는 상기 캡이 상기 신체에 접할 때 상기 신체에 의해 막히도록 상기 캡 내부에 형성되고 상기 캡에 연결된 유체공급 튜브를 통해 가열되거나 냉각된 유체가 수용되는 유체 수용실을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출부로부터 제공받은 상기 신체의 생리반응 신호를 설정된 목표 생리반응 신호와 비교하여 상기 검출부로부터 제공받은 상기 신체의 생리반응 신호가 상기 목표 생리반응 신호와 다르면, 상기 신체의 생리반응 신호가 상기 목표 생리반응 신호로 유도될 수 있도록 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 신체 자극장치는
    상기 신체로부터 생리반응을 검출하고, 검출 신호를 상기 제어 모듈에 제공하는 생리반응 검출장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 생리반응 검출장치는 순환기계 반응, 호흡기계 반응, 피부전기 반응, 동공 반응, 체성감각(體性感覺) 반응, 특수감각(特殊感覺) 반응, 인지적 반응 중에서 선택된 하나 이상의 반응을 검출하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 생리반응 검출장치는 피시술자에 의해 조작되는 응답용 조작기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 신체에 접하여 상기 신체에 전류를 인가하는 제 1 전극 및 상기 제 1 전극으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 신체에 접하고 상기 제어 모듈에 전기 신호를 제공하는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 자극부는 상기 신체에 접하여 상기 신체에 전기를 인가하는 제 1 전극 및 상기 제 1 전극으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 신체에 접하는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자극부는 상기 신체에 냉자극을 가하기 위한 냉각 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 자극부는 상기 신체에 온자극을 가하기 위한 발열 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 피시술자의 신체에 자극을 가하기 위한 자극부 및 상기 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 전극이 구비된 검출부를 구비하고, 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈; 및
    상기 검출부로부터 상기 신체의 생리반응 신호를 제공받아 상기 자극부를 통해 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 제어부 및 상기 자극부의 동작을 제어하기 위한 자극 구동부를 갖는 제어모듈을 포함하며,
    상기 자극부는 상기 신체에 꽂혀 상기 신체를 자극하는 침에 접하여 상기 침에 전류를 공급하기 위한 접촉 전극을 포함하고, 상기 접촉 전극은 상기 침을 감쌀 수 있는 접촉부를 갖는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  13. 삭제
  14. 피시술자의 신체에 자극을 가하기 위한 자극부 및 상기 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 전극이 구비된 검출부를 구비하고, 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈; 및
    상기 검출부로부터 상기 신체의 생리반응 신호를 제공받아 상기 자극부를 통해 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 제어부 및 상기 자극부의 동작을 제어하기 위한 자극 구동부를 갖는 제어모듈을 포함하며,
    상기 자극부는 상기 신체에 접하여 상기 신체에 전기를 인가하는 제 1 전극, 상기 신체에 냉자극을 가하기 위한 냉각 소자, 상기 신체에 온자극을 가하기 위한 발열 소자, 상기 제 1 전극으로부터 인가되는 전류가 상기 신체를 통하여 유입될 수 있도록 상기 제 1 전극과 이격되어 상기 신체에 접하는 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극, 상기 냉각 소자, 상기 발열 소자, 상기 제 2 전극은 원형으로 이루어지되 동심원을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  15. 피시술자의 신체에 자극을 가하기 위한 자극부와, 상기 신체에서 발생하는 생리반응 신호를 감지하기 위한 전극이 구비된 검출부 및 상기 자극부와 상기 검출부를 보호하고 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 캡을 구비하고, 상기 신체에 착탈 가능하게 부착되는 다기능 신체 자극모듈; 및
    상기 검출부로부터 상기 신체의 생리반응 신호를 제공받아 상기 자극부를 통해 상기 신체에 가해질 자극의 종류와 크기를 재설정하는 제어부 및 상기 자극부의 동작을 제어하기 위한 자극 구동부를 갖는 제어모듈을 포함하며,
    상기 캡의 내부에는 상기 캡이 상기 신체에 접할 때 상기 신체에 의해 막히는 부압(負壓)실이 마련되고, 상기 부압실에는 상기 부압실을 부압 상태로 만들기 위해 상기 부압실의 공기를 강제 배출시키기 위한 배출 튜브가 연결되는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 부압실에는 상기 부압실이 부압 상태가 될 때 상기 신체가 부분적으로 상기 부압실로 빨려 들어오는 것을 막기 위해 상기 신체와 접하는 다공성 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 신체 자극장치.
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