KR101475400B1 - Subminiature Heater Applicator And Hyperthermia Treatment Apparatus Using thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인체 내에서 치료용 발열 구조체의 크기가 감소되고 다양한 형태의 온도 분포를 형성시킬 수 있는 초소형 발열 구조체 및 이를 이용한 온열 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체는 전자파를 방출하는 발열 구조체에 있어서, 전원을 공급받아 전자파를 방출하는 일부 또는 전부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼬여있는 형태인 도전체; 적어도 넷 이상의 상기 도전체가 연결된 발열부; 및 상기 발열부의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.An object of the present invention is to provide a miniature heating structure which can reduce the size of a therapeutic heating structure in a human body and can form various types of temperature distribution, and a thermal therapy apparatus using the same. A microwave heating structure according to a preferred embodiment of the present invention is a microwave heating structure that emits electromagnetic waves, the microwave heating structure comprising: a conductor having a shape in which a part or all of electromagnetic waves received by a power supply is twisted clockwise or counterclockwise; A heating unit to which at least four or more conductors are connected; And at least one capacitor for impedance matching of the heating unit.

Description

초소형 발열 구조체 및 이를 이용한 온열 치료 장치{Subminiature Heater Applicator And Hyperthermia Treatment Apparatus Using thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a subminiature heating structure,

본 발명은 초소형 발열 구조체 및 이를 이용한 온열 치료 장치에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 표재성 암의 치료에 이용될 수 있는 발열 구조체 및 온열 치료 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro heating structure and a thermal treatment apparatus using the same. More particularly, the present invention relates to a heating structure and a thermal therapy apparatus that can be used for treating superficial cancer.

고온 온열 치료는 암과 종양 치료에 있어 매우 긴 역사를 가지며 부작용이 적어 매우 유용한 치료기술로 알려져 있다. 섭씨 43도-47도에서의 종양파괴효과는 널리 알려져 있으며 고온 온열치료의 단독 효과뿐만 아니라 방사선 및 약물 치료와 병행한 실험, 임상 결과가 다양하게 발표되고 있다. High temperature therapy is known to be a very useful treatment technique because it has a very long history in the treatment of cancer and tumors and has few side effects. The effect of tumor destruction at temperatures of 43 to 47 degrees Celsius is widely known, and there have been various reports of experiments and clinical results in combination with radiotherapy and drug treatment as well as the sole effect of high temperature treatment.

현재까지 피부와 피부 근처에서 발생하는 표재성 암을 치료하기 위한 고온온열치료기기들이 제안되어 왔다. 이를 위한 방법으로서, 가온에 필요한 전파를 방사하는 금속 구조에 관한 연구도 활발히 진행 중이다.Up to now, high temperature treatment devices have been proposed to treat superficial cancers that occur near the skin and skin. As a method for this, research on the metal structure radiating radio waves necessary for heating is actively under way.

본 발명은 인체 내에서 치료용 발열 구조체의 크기가 감소되고 다양한 형태의 온도 분포를 형성시킬 수 있는 초소형 발열 구조체 및 이를 이용한 온열 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a miniature heating structure which can reduce the size of a therapeutic heating structure in a human body and can form various types of temperature distribution, and a thermal therapy apparatus using the same.

상기한 문제점을 해결하기 위한 초소형 발열 구조체는 전자파를 방출하는 발열 구조체에 있어서, 전원을 공급받아 전자파를 방출하는 일부 또는 전부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼬여있는 형태인 도전체; 적어도 넷 이상의 상기 도전체가 연결된 발열부; 및 상기 발열부의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, a microwave heating structure is a microwave heating structure that emits electromagnetic waves. The microwave heating structure includes a conductor having a shape in which a part or all of electromagnetic waves received by a power supply is twisted clockwise or counterclockwise. A heating unit to which at least four or more conductors are connected; And at least one capacitor for impedance matching of the heating unit.

바람직하게는, 상기 발열부와 상기 커패시터는 전기적으로 연결될 수 있다.Preferably, the heating portion and the capacitor may be electrically connected.

바람직하게는, 상기 발열부는 상기 네 개의 도전체로 구성되며, 상기 네 개의 도전체의 형태는 좌측 또는 우측에 위치한 도전체와 각각 대칭이 될 수 있다.Preferably, the heat generating portion is composed of the four conductors, and the shapes of the four conductors may be respectively symmetrical with the conductors located on the left or right side.

바람직하게는, 상기 발열부는 4개의 상기 도전체로 구성되며, 상기 네 개의 도전체의 형태는 하측 또는 상측에 위치한 도전체와 각각 대칭이 될 수 있다.Preferably, the heat generating portion is constituted by four conductors, and the shapes of the four conductors may be respectively symmetrical with the conductors positioned on the lower side or the upper side.

바람직하게는, 상기 발열부는 사각형 형태로 가로가 25mm 내지 30mm이고 세로가 25mm 내지 30mm일 수 있다.Preferably, the heat generating portion has a rectangular shape with a width of 25 mm to 30 mm and a length of 25 mm to 30 mm.

바람직하게는, 상기 발열부는 가로가 27.2mm이고 세로가 27.2mm일 수 있다.Preferably, the heat generating portion may have a width of 27.2 mm and a length of 27.2 mm.

상기한 문제점을 해결하기 위한 온열 치료 장치는 전원을 공급받아 전자파를 방출하는 일부 또는 전부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼬여있는 도전체; 적어도 넷 이상의 상기 도전체가 연결된 발열부; 및 상기 발열부의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함하는 초소형 발열 구조체와 상기 초소형 발열 구조체에 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.A heat treatment apparatus for solving the above-mentioned problems includes: a conductor having a part or all of the electromagnetic waves being supplied with power and twisted in a clockwise or counterclockwise direction; A heating unit to which at least four or more conductors are connected; And at least one capacitor for impedance matching of the heating unit, and a power unit for supplying power to the micro heating structure.

바람직하게는, 상기 온열 치료 장치는, 상기 초소형 발열 구조체가 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다.Preferably, the heat treatment apparatus may include at least two or more of the micro heating structure.

바람직하게는, 상기 온열 치료 장치는, 상기 초소형 발열 구조체 각각에 인가되는 전원의 위상 변화를 이용하여 상기 초소형 발열 구조체에서 방출되는 온도의 분포 패턴을 변화시킬 수 있다.Preferably, the thermal therapy apparatus may change a distribution pattern of temperatures emitted from the micro heating structure using a phase change of a power source applied to each of the micro heating structures.

바람직하게는, 상기 온열 치료 장치는, 상기 초소형 발열 구조체가 적어도 넷 이상을 포함할 수 있다.Preferably, the thermal treatment apparatus may include at least four micro heating structures.

바람직하게는, 상기 온열 치료 장치는, 상기 넷 이상의 초소형 발열 구조체가 사각형 형태로 배치되어 있고, 상기 전원부는 상기 대각선 방향에 위치한 상기 초소형 발열 구조체 간에 인가되는 전원의 위상차가 180°가 되도록 설정할 수 있다.Preferably, in the thermal treatment apparatus, the four or more super small heating structures are arranged in a quadrangular shape, and the power supply unit can be set to have a phase difference of 180 degrees between a power source applied between the super heat generating structures located in the diagonal direction .

바람직하게는, 상기 온열 치료 장치는, 상기 넷 이상의 초소형 발열 구조체가 사각형 형태로 배치되어 있고, 상기 전원부는 상기 대각선 방향에 위치한 상기 초소형 발열 구조체 간에 인가되는 전원의 위상차가 0°가 되도록 설정할 수 있다.Preferably, in the thermal treatment apparatus, the four or more super small heating structures are arranged in a quadrangular shape, and the power supply unit can be set such that the phase difference of the power source applied between the super heat generating structures located in the diagonal direction is 0 ° .

본 발명은 기존 치료용 발열 구조체나 온열 치료 장치에 비하여 크기를 소형화 할 수 있다.The present invention can be miniaturized in size as compared with existing heating structures for heating or thermal therapy devices.

따라서, 본 발명은 소형화된 발열 구조체 또는 소형화된 온열 치료 장치를 이용하여 기존 온열 치료 장치로는 적용하기 힘든 신체 부위에도 적용이 용이하다.Accordingly, the present invention can be easily applied to a body part that is difficult to apply as a conventional thermal therapy device by using a miniaturized heating structure or a miniaturized thermal therapy device.

또한, 본 발명은 초소형 발열 구조체의 급전 위상 변화를 통하여 다양한 형태의 온도 분포를 형성할 수 있다.In addition, the present invention can form various types of temperature distributions by changing the feeding phase of the micro heating structure.

따라서, 본 발명은 치료를 원하는 암 환자의 암세포 전이상태나 증상에 따른 선택적인 치료가 가능할 수 있다.Accordingly, the present invention may be capable of selectively treating cancer patients who are to be treated according to the cancer cell metastasis state or symptoms.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체에 관한 도면이다.
도 2와 도 3은 도 1과 같은 초소형 발열 구조체 4개 배치된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 스미스 차트(Smith Chart)의 A지점에서 O지점으로 이동하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 정합부에 커패시터의 포함 유무에 따른 초소형 발열 구조체의 동작에 관한 설명을 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온열 치료 장치에 관한 도면이다.
도 7는 하나의 초소형 발열 구조체에 의한 전자파 흡수율 및 온도 분포의 예를 설명하는 도면이다.
도 8은 네 개의 도전체를 연결한 초소형 발열 구조체 네 개 각각에 인가되는 전압 위상의 제1실시예를 표시한 도면이다.
도 9는 도 8과 같은 위상으로 전압을 인가시 나타나는 전자파 흡수율과 온도 분포를 시뮬레이션 한 결과에 관한 도면이다.
도 10은 제1실시예와 같이 전압을 인가한 경우 팬텀의 Z축을 따라서 살펴본 온도 분포의 시뮬레이션 결과의 일 예이다.
도 11은 전자파가 팬텀 내부를 가장 잘 가온시키는 일정 깊이에서 x축과 y축으로 형성된 평면 상의 온도 분포에 관한 측정 결과이다.
도 12는 제1실시예에 따른 결과를 z축으로 살펴본 도면이다.
도 13은 네 개의 도전체를 연결한 초소형 발열 구조체 네 개 각각에 인가되는 전압 위상의 제2실시예를 표시한 도면이다.
도 14는 제2실시예와 같이 전압을 인가한 경우 전자파 흡수율과 온도 분포의 시뮬레이션 결과이다.
도 15은 제2실시예와 같이 전압을 인가한 경우 팬텀의 Z축을 따라서 살펴본 온도 분포의 시뮬레이션 결과의 일 예이다.
도 16은 전자파가 팬텀 내부를 가장 잘 가온시키는 일정 깊이에서 x축과 y축으로 형성된 평면 상의 온도 분포에 관한 측정 결과이다.
도 17는 제2실시예에 따른 결과를 z축으로 살펴본 도면이다.1 is a view showing a micro heating structure according to a preferred embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are views showing an example in which four micro heating structures as shown in FIG. 1 are arranged.
4 is a diagram for explaining an example of moving from point A to point O in the Smith chart.
5 is a view for explaining the operation of the micro heating structure according to whether or not a capacitor is included in the matching portion.
6 is a diagram of a thermal therapy apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining an example of the electromagnetic wave absorption rate and temperature distribution by one micro heating structure.
8 is a view showing a first embodiment of the voltage phase applied to each of four micro heating elements connected with four conductors.
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of the electromagnetic wave absorptance and the temperature distribution when a voltage is applied in the phase as shown in FIG.
10 is an example of the simulation result of the temperature distribution observed along the Z-axis of the phantom when voltage is applied as in the first embodiment.
11 is a measurement result of a temperature distribution on a plane formed by the x-axis and the y-axis at a predetermined depth at which electromagnetic waves are most efficiently heated inside the phantom.
FIG. 12 is a view showing a result according to the first embodiment along the z axis.
13 is a view showing a second embodiment of the voltage phase applied to each of four micro heating elements connected with four conductors.
14 is a simulation result of the electromagnetic wave absorption rate and the temperature distribution when a voltage is applied as in the second embodiment.
15 is an example of the simulation result of the temperature distribution observed along the Z-axis of the phantom when voltage is applied as in the second embodiment.
16 is a measurement result concerning a temperature distribution on a plane formed by the x-axis and the y-axis at a predetermined depth at which electromagnetic waves are most efficiently heated inside the phantom.
FIG. 17 is a view showing a result according to the second embodiment along the z axis.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, respectively, and redundant description will be omitted. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, a singular form may include plural forms unless specifically stated in the phrase. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

본 발명은 기존 발열 구조체 및 온열치료장치에 비하여 소형화가 가능하여 다양한 온도 분포를 형성할 수 있는 초소형 발열 구조체(100) 및 이를 이용한 온열 치료 장치(600)이다. The present invention relates to a micro heating structure (100) which can be miniaturized as compared with a conventional heating structure and a thermal treatment apparatus and can form various temperature distributions, and a thermal therapy apparatus (600) using the same.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체에 관한 도면이다.1 is a view showing a micro heating structure according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체(100)는 발열부(110) 및 정합부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a micro heating structure 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a heating unit 110 and a matching unit 120.

발열부(110)는 하나 이상의 도전체가 연결된 것일 수 있으며, 도 1은 네 개의 도전체(112)가 연결된 것의 일 예를 나타낸 것이다. 즉, 도 1에서 발열부(110)는 네 개의 도전체(112)를 포함한다.The heating portion 110 may be connected to one or more conductors, and FIG. 1 illustrates one example in which four conductors 112 are connected. That is, in FIG. 1, the heating unit 110 includes four conductors 112.

도전체(112)는 전원을 공급받아 전자파를 방출할 수 있다. 예를 들어, 도전체(112)의 재료는 구리가 될 수 있다. 출된 전자파가 피부에 닿으면 피부의 내부가 가온되어 온열 치료가 가능하다.The conductor 112 can receive electromagnetic waves and emit electromagnetic waves. For example, the material of the conductor 112 may be copper. When the emitted electromagnetic waves come into contact with the skin, the inside of the skin is warmed and the heat treatment is possible.

도전체(112)는 본 발명에 따른 발열 구조체의 소형화를 위하여 일부 또는 전부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼬여있는 형태가 될 수 있다.The conductor 112 may be partially or wholly twisted clockwise or counterclockwise for miniaturization of the heating structure according to the present invention.

구체적으로는 도 1을 참조하여 도전체(112)의 나타내는 일 예와 네 개의 도전체(112)가 연결된 발열부(110)를 설명한다.More specifically, referring to FIG. 1, an example of the conductor 112 and a heat generating unit 110 to which four conductors 112 are connected will be described.

도 1에서 도전체(112)는 네 개(112a, 112b, 112c, 112d)가 존재한다. 첫 번째 도전체(112a)와 네 번째 도전체(112d)는 반시계 방향으로 꼬여있는 형태인 것을 알 수 있다. 반면에 두 번째 도전체(112b)와 세 번째 도전체(112c)는 시계 방향으로 꼬여있는 형태인 것을 알 수 있다.In Fig. 1, there are four conductors 112 (112a, 112b, 112c, 112d). It can be seen that the first conductor 112a and the fourth conductor 112d are twisted in a counterclockwise direction. While the second conductor 112b and the third conductor 112c are twisted in a clockwise direction.

첫 번째 도전체(112a)는 우측에 있는 두 번째 도전체(112b)와 대칭인 형태가 될 수 있다. 또한, 첫 번째 도전체(112a)는 하측에 있는 세 번째 도전체(112c)와도 대칭인 형태가 될 수 있다. 네 번째 도전체(112d)는 좌측에 있는 세 번째 도전체(112c)와 대칭인 형태가 될 수 있다. 또한, 네 번째 도전체(112d)는 상측에 있는 두 번째 도전체(112b)와도 대칭인 형태가 될 수 있다.The first conductor 112a may be symmetrical with the second conductor 112b on the right. Also, the first conductor 112a may be symmetrical with the third conductor 112c on the lower side. The fourth conductor 112d may be symmetrical with the third conductor 112c on the left side. Also, the fourth conductor 112d may be symmetrical with the second conductor 112b on the upper side.

즉, 각각의 도전체(112)는 좌측/우측 및 하측/상측에 존재하는 다른 도전체(112)와 대칭의 형태가 될 수 있다. 다만, 반드시 대칭인 형태가 될 필요는 없으며, 도전체(112) 및 발열부(110)의 형태를 형성하기 용이하며, 특히, 대칭인 형태인 경우 본 발명에 따른 초소형 발열 구조체(100)를 이용항 온열 치료기에 의한 온도 분포를 예측하고 제어하기 용이할 수 있다.That is, each conductor 112 may be symmetrical with the other conductors 112 present on the left / right and lower / upper sides. However, it is not necessarily required to be a symmetrical shape, and it is easy to form the shape of the conductor 112 and the heat generating portion 110. In particular, in the case of a symmetrical form, the micro heating structure 100 according to the present invention is used It is easy to predict and control the temperature distribution by the anti-thermal therapy apparatus.

네 개의 도전체(112)들은 도 1과 같이 서로 연결될 수 있다. 즉, 시계 방향 또는 방시계 방향으로 꼬여 있는 각각의 도전체(112)의 끝부분이 연결될 수 있다.The four conductors 112 may be connected to each other as shown in FIG. That is, the ends of each conductor 112 that are twisted clockwise or counterclockwise may be connected.

네 개 이상의 도전체(112)들이 연결된 것을 발열부(110)라고 한다. 도전체(112)의 연결은 전기적으로 연결된 것을 의미한다.The connection of four or more conductors 112 is referred to as a heat generating unit 110. The connection of the conductors 112 means that they are electrically connected.

도 1과 같이 네 개의 도전체(112)들이 연결된 발열부(110)를 예로 들어 발열부(110)에 관하여 보다 구체적으로 설명하면, 발열부(110)의 외형 형태는 사각형이 될 수 있다. 발열부(110)의 외형 형태가 반드시 사각형일 필요는 없으며, 발열부(110)의 외형 형태는 도전체(112)의 형태, 도전체(112)가 연결된 형태, 치료 부위 등에 따라서 달라질 수 있다.As shown in FIG. 1, the heating unit 110 may include a plurality of conductors 112 connected to each other. For example, the heating unit 110 may have a rectangular shape. The external shape of the heat-generating portion 110 is not necessarily a quadrangle. The external shape of the heat-generating portion 110 may vary depending on the shape of the conductor 112, the shape of the conductor 112,

도 1과 같은 발명부의 외형 형태가 사각형인 경우, 가로가 25mm 내지 30mm이고 세로가 25mm 내지 30mm일 수 있다. 바람직하게는, 발열부(110)는 가로가 27.2mm이고 세로가 27.2mm일 수 있다. 즉, 기존 온열치료장치의 발열부(110)는 외형 형태가 동일한 사각형인 경우, 가로가 4cm 정도이고, 세로가 4cm 정도가 소형화된 발열 구조체였다. 이에 반하여 본 발명은 가로가 2.7cm 정도이고, 세로가 2,7cm 정도인 발열 구조체가 되어 기존에 비하여 보다 소형화할 수 있다.When the outer shape of the inventive part as shown in FIG. 1 is rectangular, the width may be 25 mm to 30 mm and the length may be 25 mm to 30 mm. Preferably, the heat generating portion 110 may be 27.2 mm in width and 27.2 mm in height. That is, the heating unit 110 of the existing thermal therapy apparatus was a heating structure having a size of about 4 cm in width and about 4 cm in height in the case of a square having the same outer shape. On the other hand, according to the present invention, a heating structure having a width of about 2.7 cm and a height of about 2,7 cm can be made smaller.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체(100)는 기존의 발열 구조체와 비교하면 전원을 공급받아 발열을 할 수 있는 도전체(112)가 같은 면적 내에 보다 많은 양이 들어갈 수 있다.That is, in the micro heating structure 100 according to the preferred embodiment of the present invention, a larger amount of the conductor 112, which can generate heat by receiving power when compared with the conventional heating structure, can enter the same area.

도 2와 도 3은 도 1과 같은 초소형 발열 구조체 4개 배치된 일 예를 나타내는 도면이다.FIGS. 2 and 3 are views showing an example in which four micro heating structures as shown in FIG. 1 are arranged.

도 2를 참조하면, 하나의 초소형 발열 구조체(100)는 1 Euro 동전의 크기와 유사하며, 도 3을 참조하면, 하나의 초소형 발열 구조체(100)의 가로 길이가 약 2.7cm 인 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, one micro heating structure 100 is similar to the size of one Euro coin. Referring to FIG. 3, it can be seen that the width of one micro heating structure 100 is about 2.7 cm .

도 1에 기재하고 있는 각 수치들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예를 나타낸 것이지 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 각 수치들은 도전체(112)의 재료, 도전체(112)의 두께, 꼬여 있는 횟수나 정도, 커패시터(122)의 크기 등에 따라서 변경될 수 있다.The numerical values shown in Fig. 1 show examples for helping understanding of the present invention, but are not limited thereto. Thus, each value may vary depending on the material of the conductor 112, the thickness of the conductor 112, the number and frequency of twists, the size of the capacitor 122, and the like.

발열부(110)의 소형화를 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체(100)는 커패시터(122)를 포함되는 정합부(120)를 포함한다.The miniature heating structure 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes a matching unit 120 including a capacitor 122 for miniaturization of the heating unit 110.

정합부(120)는 전자파에 대한 임피던스 정합(Impedance Matching)을 수행한다. 정합부(120)는 발열부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.The matching unit 120 performs impedance matching on electromagnetic waves. The matching portion 120 may be electrically connected to the heat generating portion 110.

정합부(120)는 적어도 하나 이상의 커패시터(122)를 포함한다. 정합부(120)가 커패시터(122)를 포함함으로 인하여 기존 발열 구조체의 크기를 소형화 할 수 있다.The matching portion 120 includes at least one capacitor 122. Since the matching portion 120 includes the capacitor 122, the size of the existing heating structure can be reduced.

즉, 네 개 이상의 도전체(112)를 포함하는 발열부(110)에서 각각의 도전체(112)가 도 1과 같은 정도로 꼬여 크기를 소형화 하기 위해서는 커패시터(122)를 이용한 임피던스 정합이 필요하다.That is, impedance matching using a capacitor 122 is required to reduce the size of each conductor 112 in the heat generating portion 110 including four or more conductors 112 by twisting to the same degree as in FIG.

각각의 도전체(112)가 꼬여 있는 정도는 발열부(110)가 발열하고자 하는 온도에 따라서 상이할 수 있다.The degree to which each conductor 112 is twisted may differ depending on the temperature at which the heat generating portion 110 is intended to generate heat.

예를 들면, 전파감쇄특성이 뛰어난 주파수는 400~450MHz가 바람직하며, 특히 433MHz 내외가 바람직하며. 따라서, 이러한 주파수를 고려하여 도전체(112)의 꼬여 있는 정도를 조절할 수 있다. 다만, 주파수만을 고려하여 도전체(112)의 꼬여 있는 정도를 조절하는 것은 아니며, 도전체(112)의 재료의 특성, 치료 용도, 둘 이상의 발열부(110)에 의하여 발생되는 온도 등을 종합적으로 고려하여 도전체(112)의 꼬여 있는 정도를 조절할 수 있다.For example, it is preferable that the frequency with excellent radio wave attenuation characteristics is 400 to 450 MHz, particularly about 433 MHz. Accordingly, the degree of twisting of the conductor 112 can be adjusted in consideration of this frequency. It should be noted that the degree of twist of the conductor 112 is not controlled in consideration of only the frequency, but the characteristics of the material of the conductor 112, the therapeutic use, the temperature generated by the two or more heating units 110, The degree of twist of the conductor 112 can be adjusted.

구체적으로 도 4와 도 5을 참조하여 커패시터(122)를 포함한 정합부(120)가 임피던스 정합을 수행하는 과정을 설명하며, 정합부(120)에 커패시터(122)를 포함시킴으로 인한 효과를 함께 설명한다.4 and 5, a description will be made of a process in which the matching unit 120 including the capacitor 122 performs the impedance matching and the effect of including the capacitor 122 in the matching unit 120 will be described do.

도 4는 스미스 차트(Smith Chart)의 A지점에서 O지점으로 이동하는 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도전체의 형태 및 초소형 발열 구조체의 동작에 관한 설명을 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining an example of moving from point A to point O in the Smith chart, and FIG. 5 is a diagram for explaining the shape of the conductor and the operation of the micro heating structure.

도 4와 도 5에서 설명하고자 하는 임피던스 정합의 예는 도 1에서 제시되는발열 구조체의 경우 임피던스 정합을 위하여 필요한 커패시터(122) 용량에 관한 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 도 4와 도 5에서 예를 들어 설명하고자 하는 것은 433MHz의 주파수에서 동작하는 초소형 발열 구조체(100)에서 임피던스 정합에 관한 것이다.An example of the impedance matching to be described with reference to FIGS. 4 and 5 may be related to the capacity of the capacitor 122 required for impedance matching in the case of the heating structure shown in FIG. More specifically, for example, in FIGS. 4 and 5, impedance matching is performed in a micro heating structure 100 operating at a frequency of 433 MHz.

도 4를 참조하면, A지점의 임피던스(ZA)가 0.076+j3.543[Ω]이고 A지점의 어디미턴스(YA)는 1.036-j3.543[S, 지멘스]이다.Referring to Fig. 4, the impedance (Z A ) at point A is 0.076 + j3.543 [OMEGA] and the moment (Y A ) at point A is 1.036-j3.543 [S, Siemens].

정합부(120)가 임피던스 정합을 위하여 A지점을 O지점으로 이동한다. 여기서 A지점은 커패시터(122)가 포함되지 않은 초소형 발열 구조체(100) 동작에서 433MHz에 해당하는 지점일 수 있다. O지점의 임피던스(ZO)는 1[Ω]이고, O지점의 어드미턴스(YO)는 1[S]이다.The matching unit 120 moves the point A to the point O for impedance matching. Here, the point A may be a point corresponding to 433 MHz in the operation of the micro heating structure 100 not including the capacitor 122. The impedance (Z O ) at the point O is 1 [?], And the admittance (Y O ) at the point O is 1 [S].

임피던스 정합을 위하여 초소형 발열 구조체(100)에 커패시터(122)를 연결할 수 있다. 커패시터(122)는 두 개의 커패시터(122)가 서로 병렬로 연결되어 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 커패시터(122)는 도 2의 어디미턴스 차트 상에서 시계방향으로 점을 이동시킬 수 있다.The capacitor 122 may be connected to the micro heating structure 100 for impedance matching. The capacitor 122 may be connected in parallel with the two capacitors 122 to perform impedance matching. The capacitor 122 can move the point in the clockwise direction on the moment chart of FIG.

정합부(120)가 임피던스 정합을 위하여 필요한 커패시터(122) 값의 일 예를 수학식 1과 함께 설명한다.An example of the value of the capacitor 122 required for the impedance matching of the matching unit 120 will be described with reference to Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013037177115-pat00001
Figure 112013037177115-pat00001

수학식 1은 도 4의 A지점에서 O지점으로 이동시키는데 필요한 커패시터(122) 값을 산출하는 식이다. Cp는 병렬로 연결된 커패시터(122) 값이다. B는 A지점의 어드미턴스 중 서셉턴스(Susceptance)를 의미한다. f는 동작 주파수를 의미하며, N은 정규값(50Ω으로 설정)을 의미한다. 수학식 1을 참조하면, 정합부(120)가 도 1과 같은 초소형 발열 구조체(100)에서 임피던스 정합을 위한 커패시터(122) 값은 26pF일 수 있다.Equation (1) is a formula for calculating the value of the capacitor 122 required to move from point A to point O in FIG. C p is the value of the capacitor 122 connected in parallel. B is the susceptance of the admittance at point A. f means the operating frequency, and N means the normal value (set at 50 Ω). Referring to Equation 1, the value of the capacitor 122 for impedance matching in the micro-heating structure 100 of the matching unit 120 as shown in FIG. 1 may be 26 pF.

도 1에서 초소형 발열 구조체(100)를 참조하면, 커패시터(122)를 위하래 대칭 형태로 두 개를 연결한 것을 확인할 수 있다. 이러한 대칭 형태로 커패시터(122)를 연결하면 초소형 발열 구조체(100)에서 방출되어 인체에 야기되는 온도분포의 대칭성을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, referring to the micro heating structure 100, it can be seen that the two are connected symmetrically with respect to the capacitor 122. When the capacitor 122 is connected in this symmetrical form, the symmetry of the temperature distribution caused by the human body can be improved by being emitted from the micro heating structure 100.

대칭성을 향상시키기 위하여 두 개의 커패시터(122)가 병렬로 연결되어 26pF이 되려면 13pF에 해당하는 커패시터(122) 두 개가 병렬로 연결되면 된다. 다만, 수학식 1에서 산출된 필요한 커패시터(122) 값은 26pF이나 실제로 존재하는 칩 커패시터(122)(Chip Capacitor)의 경우 12pF 값을 갖는 커패시터(122)가 가장 유사하므로 12pF의 커패시터(122) 두 개를 병렬로 연결되도록 정합부(120)에 포함시킬 수 있다.Two capacitors 122 corresponding to 13 pF may be connected in parallel so that the two capacitors 122 are connected in parallel to improve the symmetry. However, since the capacitor 122 having a value of 12 pF in the case of a chip capacitor 122 actually present is most similar to the capacitor 122, the value of the capacitor 122 calculated in Equation 1 is 12 pF, May be included in the matching portion 120 so as to be connected in parallel.

도 5를 참조하여, 본발명의 바람직한 실시예에 따른 초소형 발열 구조체(100)의 동작의 예를 추가적으로 설명하면, 초소형 발명 구조체(100)의 발열부(110)는 두 갈래로 나뉘어져 총 네 개의 구부러진 선로인 도전체(112)들로 구성되어 있다. 도전체(112)들을 시계 방향이나 반시계방향으로 구부린(꼬은) 이유는 발열 구조체의 소형화를 위한 것이다. 발열 구조체의 소형화 과정에서 발열부(110)의 도전체(112)들을 구부린 것 만으로 목표하는 의료용 주파수 433Mhz에서 공진을 발생시킬수 없기 때문에 커패시터(122)를 연결할 수 있다. 연결된 커패시터(122)는 도 1에서와 같이 두 개의 커패시터(122)가 병렬로 연결되는 경우에도 1 stage matching circuit을 구성하고 있다. 연결된 커패시터(122)를 이용하여 1 stage matching network만으로 공진을 유도하기 위해서는 커패시터(122)를 제외한 발열부(110)의 복소입력저항(Complex Input Impedane)이 도 5에서 제시하는 스미스 차트의 어드미턴스 차트 상에서 YA=1-jYi[S, 지멘스] 궤적 위의 값을 가져야 합니다. 이러한 조건이 성립되어햐 커패시터(122)를 연결하여 임피던스 정합을 구현할 수 있습니다. 따라서, 커패시터(122)를 삽입하기 전에 발열부(110)가 가지는 입력저항 값을 YA=1-jYi[S, 지멘스] 궤적 위에 위치하기 위하여 발열부(110)의 네 개 선로를 적절하게 구부립니다.5, the exemplary operation of the micro heating structure 100 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in further detail. The heating unit 110 of the micro-inventive structure 100 is divided into two, And conductors 112 that are lines. The reason why the conductors 112 are bent (twisted) clockwise or counterclockwise is for the miniaturization of the heat generating structure. Since the resonance can not be generated at the target medical frequency 433 MHz by merely bending the conductors 112 of the heating unit 110 in the miniaturization process of the heating structure, the capacitor 122 can be connected. The connected capacitor 122 forms a 1 stage matching circuit even when two capacitors 122 are connected in parallel as shown in FIG. In order to induce resonance only in the 1 stage matching network by using the connected capacitor 122, the complex input impedance of the heating unit 110 except for the capacitor 122 is calculated on the admittance chart of the Smith chart shown in FIG. 5 Y A = 1-jY i [S, Siemens] must have a value above the locus. When these conditions are satisfied, the impedance matching can be realized by connecting the capacitor (122). Therefore, before inserting the capacitor 122, the four lines of the heating unit 110 are appropriately set so that the input resistance value of the heating unit 110 is located on the Y A = 1-jY i [S, Siemens] Bend.

즉, 도전체(112)의 형태가 시계 방향 또는 반시계 반향으로 꼬여 있거나 구부러진 이유는 본 발명에 따른 초소형 발열 구조체(100)의 소형화를 위함과 동시에 임피던스를 1 stage matching network 만으로 정합 가능한 범위로 위치시키기 위한 것이다. 따라서, 도전체(112)를 꼬거나 구부리는 정도는 소형화의 목적과 임피던스를 1 stage matching network 만으로 정합 가능할 수 있는 정도의 범위에서 이루어질 수 있다. 이러한 범위에서 이루어진 예들이 도 1 내지 도 3에서 설명된 바와 같은 크기를 가질 수 있다.That is, the shape of the conductor 112 is twisted or curved in a clockwise or counterclockwise direction. In order to miniaturize the microwave heating structure 100 according to the present invention, the impedance is shifted to a position . Thus, the degree to which the conductor 112 is twisted or bent can be achieved to the extent that it can be miniaturized and the impedance can be matched only by a one stage matching network. Examples made in this range may have sizes as described in Figs. 1-3.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 수학식 1을 이용한 커패시터(122) 용량을 산출하여 산출된 커패시터(122) 용량에 적합한 커패시터(122)를 부착하여 목표 주파수(예를 들어 433Mhz)에서 공진을 유도할 수 있다.As described above, the capacitance of the capacitor 122 using Equation 1 can be calculated, and a capacitor 122 suitable for the capacity of the capacitor 122 can be attached to induce resonance at a target frequency (for example, 433 MHz) .

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온열 치료 장치에 관한 도면이다.6 is a diagram of a thermal therapy apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온열 치료 장치(600)는 전원부(610) 및 초소형 발열 구조체(100)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a thermal therapy apparatus 600 according to a preferred embodiment of the present invention includes a power supply unit 610 and a micro heating structure 100.

도 6에서 볼루스(Bolus), 아크릴(Acrylic) 및 근육 조직(Averaged Muscle)은 통칭하여 팬텀(Phantom)이라 한다. 팬텀은 인체 내부의 전자파 분포와 인체 조직의 비흡수율(SAR, Specific Absorption Rate) 조사/분석 등 생체 관련 연구를 위하여 인체를 대신하는 대체물로 사용되는 모형을 의미한다. 도 6에서 나타나는 팬텀은 국제표준인 것을 이용한다.In Figure 6, Bolus, Acrylic and Averaged Muscle are collectively referred to as Phantom. Phantom refers to a model used as a substitute for the human body for research related to living organisms such as electromagnetic wave distribution inside the human body and SAR (Specific Absorption Rate) survey / analysis of human tissue. The phantom shown in Fig. 6 uses the international standard.

온열 치료 장치(600)는 다양한 형태의 외관 플랫폼(Platform)을 포함할 수도 있다.The thermal therapy apparatus 600 may include various types of external appearance platforms.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온열 치료 장치(600)는 초소형 발열 구조체(100)가 전원부(610)에서 전원을 공급받아 전자파를 방출하여 피부 내부를 가온시킬 수 있다. 전원부(610)는 초소형 발열 구조체(100)와 유선뿐만 아니라 무선으로 연결되어 전원을 공급할 수도 있다.In the thermal therapy apparatus 600 according to the preferred embodiment of the present invention, the microwave heating structure 100 receives power from the power supply unit 610 and emits electromagnetic waves to warm the inside of the skin. The power supply unit 610 may be connected to the ultra-miniature heating structure 100 not only by wire but also by wirelessly supplying power.

또한, 전원부(610) 또는 별도의 제어부(미도시)는 초소형 발열 구조체(100)에 인가되는 전원의 위상을 변화시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온열 치료 장치(600)가 둘 이상의 초소형 발열 구조체(100)를 포함하는 경우, 각각의 초소형 발열 구조체(100)에 인가되는 전원의 위상을 제어하여 피부 내부를 가온하는 온도의 분포를 변화시킬 수 있다.Also, the power supply unit 610 or a separate control unit (not shown) may change the phase of the power source applied to the micro heating structure 100. When the thermal therapy apparatus 600 according to the preferred embodiment of the present invention includes more than two micro heating elements 100, the phase of the power applied to each micro heating structure 100 is controlled to warm the inside of the skin The temperature distribution can be changed.

구체적으로 도 7 내지 8을 참조하여 네 개의 초소형 발열 구조체(100)를 포함하본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온열 치료 장치(600)가 각각의 초소형 발열 구조체(100)에 인가되는 전압의 위상을 변화시켜 발생되는 온도 분포 변화를 설명한다.7 to 8, a thermal treatment apparatus 600 according to a preferred embodiment of the present invention including four micro heating structures 100 changes the phase of a voltage applied to each micro heating structure 100 The change in temperature distribution caused by the temperature change is explained.

도 7은 하나의 초소형 발열 구조체에 의한 전자파 흡수율 및 온도 분포의 예를 설명하는 도면이고, 도 6과 도 7은 네 개의 초소형 발열 구조체 각각에 인가되는 전압의 위상에 따른 전자파 흡수율 및 온도 분포의 예를 설명한다.FIG. 7 is a view for explaining an example of the electromagnetic wave absorptance and temperature distribution by one micro heating structure, and FIGS. 6 and 7 show examples of the electromagnetic wave absorptance and temperature distribution according to the phase of the voltage applied to each of the four micro heating elements .

도 7의 (a)는 하나의 초소형 발열 구조체(100)가 전원을 받아 전자파를 방출한 일 예를 나타낸다. 도 7의 (b)는 하나의 초소형 발열 구조체(100)가 전원을 받아 전자파를 방출한 결과 인체 등가 모델인 팬텀에서 발생된 온도 분포를 나타낸다.FIG. 7 (a) shows an example in which one micro-heating structure 100 receives power and emits electromagnetic waves. FIG. 7 (b) shows the temperature distribution generated in the phantom, which is a human body equivalent model, as a result of one microwave heating structure 100 receiving power and emitting electromagnetic waves.

전자파 흡수율(SAR, Specific Absorption Rate)은 생체조직에서의 전자파 에너지 흡수율을 의미한다. 전자파 흡수율(SAR)의 단위는 W/Kg을 사용한다. 도 7의 (a)를 참조하면, 도 1과 같은 네 개의 도전체(112)가 연결된 하나의 발열 구조체가 전원을 공급받아 방출하여 팬텀이 흡수하는 전자파를 볼 수 있다. 중심 부분이 가장 많은 전자파를 흡수하며 가장자리로 갈수록 전자파 흡수율이 낮아지는 것을 볼 수 있다. 중심 부분은 도 1을 참조하면, 네 개의 도전체(112)가 연결되어 사각형 형태의 발열 구조체의 가운데 부분을 의미할 수 있다.Specific Absorption Rate (SAR) refers to the rate of absorption of electromagnetic wave energy in living tissue. The unit of the absorption rate (SAR) is W / Kg. Referring to FIG. 7 (a), one heating structure to which four conductors 112 are connected as shown in FIG. 1 is supplied with power and emits electromagnetic waves absorbed by the phantom. The center part absorbs the most electromagnetic waves, and the absorption rate of the electromagnetic waves decreases toward the edge. Referring to FIG. 1, the center portion may be connected to four conductors 112 to denote a central portion of the heating structure having a rectangular shape.

도 7의 (b)를 참조하면, 도 1과 같은 네 개의 도전체(112)가 연결된 하나의 발열 구조체가 전원을 공급받아 방출하여 팬텀에서 측정되는 온도 분포 결과를 볼 수 있다. 도 7의 (b)에서 나타나는 온도 결과는 도 7의 (a)에서 나타나는 결과와 유사한 것을 볼 수 있다. 이는 전자파 흡수율(SAR)이 높은 부분일수록 인체 내부가 높은 온도로 가온되기 때문이다.Referring to FIG. 7 (b), one heating structure to which four conductors 112 are connected as shown in FIG. 1 is supplied with power and emits the power, and the result of temperature distribution measured by the phantom can be seen. The temperature result shown in FIG. 7 (b) is similar to the result shown in FIG. 7 (a). This is because the higher part of the SAR is the higher the temperature inside the human body.

도 8과 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 초소형 발열 구조체 및 온열 치료 장치를 이용하여 인체 내부가 가온되어 형성되는 다양한 온도 분포에 관하여 설명한다.Referring to FIGS. 8 and 11, various temperature distributions formed by heating the inside of the human body using the micro heating structure and the thermal therapy apparatus according to the present invention will be described.

구체적으로 도 8은 네 개의 도전체(112)를 연결한 초소형 발열 구조체(100) 네 개 각각에 인가되는 전압 위상의 제1실시예를 표시한 도면이고, 도 9는 도 8과 같은 위상으로 전압을 인가시 나타나는 전자파 흡수율과 온도 분포를 시뮬레이션 한 결과에 관한 도면이다.8 is a view showing a first embodiment of a voltage phase applied to each of four micro heating elements 100 connected to four conductors 112. FIG. Fig. 2 is a graph showing the results of simulating the electromagnetic wave absorptance and the temperature distribution in the case of applying the electromagnetic wave.

도 8에서 네 개의 도전체(112)를 연결한 초소형 발열 구조체(100) 네 개는 본 발명에 따른 온열 치료 장치(600)의 일부를 나타낸 것일 수 있다.In FIG. 8, four micro-heating structures 100 connecting four conductors 112 may be part of the thermal therapy apparatus 600 according to the present invention.

도 8을 참조하면, 같이 빨강 테두리로 묶인 두 개의 초소형 발열 구조체와 파랑 테두리로 묶인 두 개의 초소형 발열 구조체 간에 서로 직교 되도록 배열될 수 있다.Referring to FIG. 8, two ultra-small heat generating structures bundled in a red frame and two ultra small heat generating structures bundled in a blue frame may be arranged to be orthogonal to each other.

다만, 반드시 도 8에서 제시한 바와 같이 빨강 테두리로 묶인 두 개의 초소형 발열 구조체와 파랑 테두리로 묶인 두 개의 초소형 발열 구조체 간에 서로 직교 되도록 배열되어야 하는 것은 아니며, 첫 번째 초소형 발열 구조체(A1) 와 두 번째 초소형 발열 구조체 (A2)는 물리적으로 90°차이가 존재하도록 배치할 수 있다. A1과 A2를 물리적으로 90°차이가 나도록 배치하면 A1과 A2에서 각각 방출된 전자파 간의 간섭을 최소화 할 수 있다. 마찬가지로 첫 번째 초소형 발열 구조체(A1)과 세 번째 초소형 발열 구조체(A3)간에도 방출되는 전자파 간의 간섭을 최소화하기 위하여 물리적으로 90°차이가 존재하도록 배치할 수 있다. 또한, 네 번째 초소형 발열 구조체(A4)도 인접한 발열 구조체 A2, A3에서 방출되는 전자파 간의 간섭을 최소화 하기 위하여 90°의 차이가 나도록 배치할 수 있다. 각각의 초소형 발열 구조체(100)에서 방출되는 전자파의 간섭을 최소화하기 위한 배치의 일 예를 도 8을 참조하면, 이러한 90°차이의 배치의 예로, A1은 0°, A2는 270°(-90°), A3는 90°, A4는 180°의 각도가 되도록 배치할 수 있다.However, as shown in FIG. 8, it is not necessary to arrange two micro-heating structures tied in a red frame and two micro-heating structures tied in a blue frame, and the first micro-heating structure A1 and the second micro- The micro heating structure A2 may be arranged so that there is a physical difference of 90 degrees. Arranging A1 and A2 so that they are 90 ° apart physically can minimize interference between the electromagnetic waves emitted by A1 and A2, respectively. Likewise, in order to minimize the interference between the first micro heating structure A1 and the third micro heating structure A3, electromagnetic waves radiated from the first micro heating structure A1 and the third micro heating structure A3 may be physically separated by 90 °. In addition, the fourth micro heating structure A4 may be arranged to have a difference of 90 degrees in order to minimize the interference between the electromagnetic waves emitted from the adjacent heating structures A2 and A3. Referring to FIG. 8, an example of the arrangement for minimizing the interference of electromagnetic waves emitted from each of the micro heating structure 100 is shown. In this example of the 90 DEG difference arrangement, A1 is 0 DEG, A2 is 270 DEG °), A3 is 90 °, and A4 is 180 °.

계속하여 도 8을 참조하면, 대각선에 존재하는 A1과 A4에서 방출되는 전자파가 상쇄되도록 A1과 A4에 전압을 인가하고, A2와 A3간에 방출되는 전자파가 상쇄되도록 A2와 A3에 전압을 인가할 수 있다. 즉, A1, A2, A3, A4에 인가되는 전압을 삼각파 등을 이용하여 위상을 변화시켜 서로간의 전자파가 상쇄되거나 서로 영향이 없거나 중첩되도록 할 수 있다.8, a voltage is applied to A1 and A4 so that the electromagnetic waves emitted from A1 and A4 existing on the diagonal line are canceled, and a voltage can be applied to A2 and A3 so that the electromagnetic waves emitted between A2 and A3 are canceled have. That is, the voltages applied to A1, A2, A3, and A4 may be changed in phase by using a triangular wave or the like so that the electromagnetic waves therebetween cancel each other or have no influence or overlap each other.

제1실시예의 구체적인 예로, A1과 A4에 인가되는 전압의 위상차가 180°가 되도록 전압 위상을 설정하고, A2와 A3에 인가되는 전압의 위상차가 180°되도록 전압 위상을 설정할 수 있다.As a concrete example of the first embodiment, it is possible to set the voltage phase such that the phase difference between the voltages applied to A1 and A4 is 180 degrees, and the voltage phase so that the phase difference between the voltages applied to A2 and A3 is 180 degrees.

제1실시예와 같이 전압을 인가하면, 네 개의 초소형 발열 구조체(100)의 가운데 부분에서 전자파의 상쇄가 발생하여 도 9의 (a)와 같이 가운데 부분에서의 SAR이 낮은 것을 볼 수 있다. 반면에 도 9의 (a)를 참조하면, A1과 A2 사이, A1과 A3사이, A2와 A4 사이, A3와 A4 사이에는 물리적인 배치와 인가되는 전압 위상의 차이로 인하여 전자파의 상쇄가 거의 발생하지 않기 때문에 SAR이 높은 것을 볼 수 있다.When a voltage is applied as in the first embodiment, electromagnetic waves are canceled at the center of the four micro heating structure 100, so that the SAR at the center is low as shown in FIG. 9 (a). On the other hand, referring to FIG. 9 (a), there is almost no canceling of electromagnetic waves due to the difference in the physical arrangement and the applied voltage phase between A1 and A2, between A1 and A3, between A2 and A4, and between A3 and A4 The SAR is high.

도 9의 (b)를 참조하면, 도 9의 (a)의 SAR 분포와 유사한 형태의 온도 분포를 나타내는 것을 볼 수 있다. 즉, 넓은 부분에서 온도가 높아진 것을 볼 수 있다. 다만, 중심 부분에서는 매질이 되는 인체(Phantom)의 비열, 열용량 등으로 인한 확산 현상 때문에 중심 부분에서도 높은 온도 분포를 유지되는 것을 볼 수 있다. 실제로는 중심 부분에서 온도가 중심 가장자리 부분보다 다소 낮게 측정될 수 있다.Referring to FIG. 9 (b), it can be seen that the temperature distribution is similar to the SAR distribution shown in FIG. 9 (a). That is, it can be seen that the temperature is increased in the wide part. However, due to the diffusion phenomenon due to the specific heat and heat capacity of the human body (phantom), which is a medium in the central portion, a high temperature distribution is maintained in the center portion. In practice, the temperature at the center portion can be measured somewhat lower than the center edge portion.

보다 구체적으로 도 10 내지 12를 참조하여 도 8의 경우 온도 분포 결과를 설명한다.More specifically, referring to Figs. 10 to 12, the temperature distribution results in the case of Fig. 8 will be described.

도 10은 제1실시예와 같이 전압을 인가한 경우 팬텀의 Z축을 따라서 살펴본 온도 분포의 시뮬레이션 결과의 일 예이다.10 is an example of the simulation result of the temperature distribution observed along the Z-axis of the phantom when voltage is applied as in the first embodiment.

보다 구체적으로 도 10은 제1실시예와 같이 네 개의 초소형 발열 구조체(100)에 각각 전압을 인가하고 방출되는 전자파에 의한 팬텀의 가온 상태를 깊이(Z축)따라 살펴본 것인데, 일정한 깊이에서 가장 높은 온도가 분포된 것을 볼 수 있고, 차후 설명할 도 15와 비교하면 보다 넓은 범위에 높은 온도가 분포된 것을 볼 수 있다.More specifically, FIG. 10 shows a case where a voltage is applied to four micro heating structures 100 as in the first embodiment and the heating state of the phantom by the electromagnetic waves emitted is examined along the depth (Z axis) It can be seen that the temperature is distributed. Compared with FIG. 15 to be described later, it can be seen that a higher temperature is distributed over a wider range.

도 11과 12는 제1실시예와 같이 전압을 인가한 경우 팬텀을 이용한 실제 측정값이다.11 and 12 are actual measured values using a phantom when voltage is applied as in the first embodiment.

구체적으로 도 11은 전자파가 팬텀 내부를 가장 잘 가온시키는 일정 깊이에서 x축과 y축으로 형성된 평면 상의 온도 분포에 관한 측정 결과이고, 도 12는 제1실시예에 따른 결과를 z축으로 살펴본 도면이다.Specifically, FIG. 11 is a measurement result of a temperature distribution on a plane formed by the x-axis and the y-axis at a predetermined depth at which electromagnetic waves are best heated in the phantom. FIG. 12 is a graph to be.

도 11과 도 12를 참조하면, 도 9와 도 10에서 시뮬레이션으로 측정한 결과와 유사한 형태의 온도 분포를 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 도 8의 제1실시예와 같이 전압을 인가하면, 차후 설명할 도 13과 같이 전압을 인가한 경우에 비하여 높은 온도가 넓은 범위에 분포되며 중심 부분이 집중적으로 가온되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 11 and FIG. 12, it can be seen that the temperature distribution similar to the result measured by the simulation in FIGS. 9 and 10 is shown. That is, when a voltage is applied as in the first embodiment of FIG. 8, a higher temperature is distributed over a wider range than in the case of applying a voltage as shown in FIG. 13, which will be described later, .

따라서, 도 8 내지 도 12에서 설명한 온도 분포 형태는 넓은 범위에서 암세포 등을 치료할 수 있으며, 중심 부분에서 방출되는 전자파를 상쇄시켜 치료 목적 이상으로 가온되는 것을 방지할 수 있다. 일반 적으로 치료 목적을 위하여 가온하는 온도는 43° 내지 47°정도가 될 수 있다.Therefore, the temperature distribution form described with reference to FIGS. 8 to 12 can treat cancer cells and the like in a wide range, and can prevent the electromagnetic waves emitted from the center portion from being canceled out to be heated beyond the therapeutic purpose. Generally, the temperature for warming up for therapeutic purposes may be in the range of 43 ° to 47 °.

도 13과 도 17을 참조하여 본 발명에 따른 초소형 발열 구조체 및 온열 치료 장치를 이용하여 인체 내부가 가온되어 형성되는 온도 분포의 다른 예에 관하여 설명한다.13 and 17, another example of the temperature distribution formed by heating the inside of the human body using the micro heating structure and the thermal therapy apparatus according to the present invention will be described.

구체적으로 도 13은 네 개의 도전체(112)를 연결한 초소형 발열 구조체(100) 네 개 각각에 인가되는 전압 위상의 제2실시예를 표시한 도면이고, 도 14는 제2실시예와 같이 전압을 인가한 경우 전자파 흡수율과 온도 분포의 시뮬레이션 결과이다.13 is a view showing a second embodiment of the voltage phase applied to each of four micro heating elements 100 connected with four conductors 112. FIG. Is a simulation result of the electromagnetic wave absorption rate and the temperature distribution.

도 13에서 설명하고자 하는 제2실시예는 도 8과 동일한 경우에서 인가되는 전압의 위상만을 변경한 예이다.The second embodiment to be described with reference to FIG. 13 is an example in which only the phase of the applied voltage is changed in the case of FIG.

도 13을 참조하면, 대각선에 존재하는 A1과 A4에서 방출되는 전자파가 중찹되도록 A1과 A4에 전압을 인가하고, A2와 A3간에 방출되는 전자파가 중첩되도록 A2와 A3에 전압을 인가할 수 있다. 또한, 제2실시예는 서로 인접한 초소형 발열 구조체(100) 간에 방출되는 전자파는 상쇄되도록 전압 위상을 제어할 수 있다. 즉, A1, A2, A3, A4에 인가되는 전압을 삼각파 등을 이용하여 위상을 변화시켜 서로간의 전자파가 상쇄되거나 중첩되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 13, voltages may be applied to A1 and A4 so that electromagnetic waves emitted from diagonals A1 and A4 are superimposed, and voltages may be applied to A2 and A3 so that electromagnetic waves emitted between A2 and A3 overlap each other. In addition, the second embodiment can control the voltage phase such that the electromagnetic waves emitted between the adjacent micro heating structure 100 are canceled. That is, the voltages applied to A1, A2, A3 and A4 can be changed in phase by using a triangular wave or the like to cancel or overlap the electromagnetic waves therebetween.

제2실시예의 구체적인 예로, A1과 A4에 인가되는 전압의 위상차가 0°가 되도록 설정하고, A2와 A3에 인가되는 전압의 위상차도 0°가 되도록 설정할 수 있다.As a concrete example of the second embodiment, it is possible to set the phase difference between the voltages applied to A1 and A4 to be 0 °, and to set the phase difference between the voltages applied to A2 and A3 to be 0 °.

제2실시예와 같이 전압을 인가하면, 네 개의 초소형 발열 구조체(100)의 가운데 부분에서 전자파의 중첩이 발생하여 도 14의 (a)와 같이 가운데 부분에서의 SAR이 주변보다 높은 것을 볼 수 있다. 반면에 도 14의 (a)를 참조하면, A1과 A2 사이, A1과 A3사이, A2와 A4 사이, A3와 A4 사이에는 인가되는 전압의 위상으로 인하여 전자파의 상쇄가 발생하여 SAR이 낮은 것을 볼 수 있다. 즉, 제2실시예의 경우 중심부분의 SAR이 가장높고 중심부분을 벗어날수록 SAR이 낮아지는 것을 볼 수 있다.When a voltage is applied as in the second embodiment, electromagnetic waves are superimposed on the central portions of the four micro heating structure 100, so that the SAR in the center portion is higher than that in the surroundings as shown in FIG. 14 (a) . On the other hand, referring to FIG. 14 (a), it can be seen that the phase of the applied voltage between A1 and A2, between A1 and A3, between A2 and A4, and between A3 and A4 causes offset of the electromagnetic wave, . That is, in the case of the second embodiment, it is seen that the SAR of the central portion is the highest, and the SAR becomes lower as the distance from the center portion is exceeded.

도 14의 (b)를 참조하면, 도 14의 (a)의 SAR 분포와 유사한 형태의 온도 분포를 나타내는 것을 볼 수 있다. 즉, 중심 부분의 온도가 가장 높고, 중심 부분에서 멀어질수록 온도가 낮아지는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 14 (b), it can be seen that the temperature distribution is similar to the SAR distribution shown in FIG. 14 (a). That is, it can be seen that the temperature of the central portion is the highest, and the temperature becomes lower as the distance from the central portion increases.

보다 구체적으로 도 15 내지 17를 참조하여 제2실시예의 온도 분포 결과를 설명한다.More specifically, the temperature distribution results of the second embodiment will be described with reference to Figs. 15 to 17. Fig.

도 15은 제2실시예와 같이 전압을 인가한 경우 팬텀의 Z축을 따라서 살펴본 온도 분포의 시뮬레이션 결과의 일 예이다.15 is an example of the simulation result of the temperature distribution observed along the Z-axis of the phantom when voltage is applied as in the second embodiment.

보다 구체적으로 도 15는 제2실시예와 같이 네 개의 초소형 발열 구조체(100)에 각각 전압을 인가하고 방출되는 전자파에 의한 팬텀의 가온 상태를 깊이(Z축)따라 살펴본 것인데, 일정한 깊이에서 가장 높은 온도가 분포된 것을 볼 수 있고, 제1실시예의 경우와 비교하여 좁은 부분에서 높은 온도가 형성되는 것을 볼 수 있다. 일정한 깊이에서 가장 높은 온도가 분포되는 것은 체내에 존재하는 암세포 등을 치유하기 위함이며, 좁은 부분에서 높은 온도가 형성되는 것은 좁은 부위의 암세포 등을 집중적으로 치유하거나, 좁은 면적만을 치유할 목적이나 좁은 면적만을 치유하는 것이 바람직한 신체 부위 등에서 유용하게 이용할 수 있다.More specifically, FIG. 15 shows a result of examining the heating state of the phantom by the electromagnetic waves applied to the four micro heating structure 100 and the depth (Z axis) of the microwave heating structure 100 as in the second embodiment. It can be seen that the temperature is distributed, and it can be seen that a high temperature is formed in a narrow portion as compared with the case of the first embodiment. The reason why the highest temperature is distributed at a certain depth is to heal cancer cells existing in the body, and the formation of a high temperature in a narrow part is to intensively heal cancer cells in a narrow area, to heal only a narrow area, It is useful in a body part or the like where it is desirable to heal only the area.

도 16과 17는 제2실시예와 같이 전압을 인가한 경우 팬텀을 이용한 실제 측정값이다.16 and 17 are actual measured values using a phantom when voltage is applied as in the second embodiment.

구체적으로 도 16은 전자파가 팬텀 내부를 가장 잘 가온시키는 일정 깊이에서 x축과 y축으로 형성된 평면 상의 온도 분포에 관한 측정 결과이고, 도 17는 제2실시예에 따른 결과를 z축으로 살펴본 도면이다.Specifically, FIG. 16 is a measurement result of a temperature distribution on a plane formed by the x-axis and the y-axis at a predetermined depth at which electromagnetic waves are most efficiently heated inside the phantom, and FIG. to be.

도 16과 도 17를 참조하면, 도 14와 도 15에서 시뮬레이션으로 측정한 결과와 유사한 형태의 온도 분포를 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 제2실시예와 같이 전압을 인가하면, 제1실시예와 같이 전압을 인가한 경우에 비하여 높은 온도가 좁은 범위에 분포되며 중심 부분이 집중적으로 가온되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 16 and FIG. 17, it can be seen that the temperature distribution similar to the result measured by the simulation in FIGS. 14 and 15 is shown. That is, when a voltage is applied as in the second embodiment, a higher temperature is distributed in a narrow range than in the case of applying the voltage as in the first embodiment, and the center portion is intensively heated.

따라서, 도 13 내지 도 17에서 설명한 온도 분포 형태는 좁은 범위에서 암세포 등을 집중적으로 치료할 수 있으며, 좁은 면적만을 치료할 수 있다.Therefore, the temperature distribution form described with reference to FIG. 13 to FIG. 17 can intensively treat cancer cells and the like in a narrow range, and can treat only a narrow area.

다만, 본 발명에 따른 초소형 발열 구조체(100) 및 온열 치료 장치(600)로 인한 인체 내부에서의 온도 분포는 제1실시예 및 제2실시예에 한정되는 것은 아니며, 암세포 등의 치료가 필요한 세포의 분포 정도 등에 따라서 초소형 발열 구조체(100)의 수, 배치 형태, 인가되는 전압의 위상 등이 변경될 수 있다. 변경 예로 A1과 A4에 인가되는 전압의 위상차는 180°로 설정하고, A2와 A3에 인가되는 전압의 위상차는 0°로 설정할 수도 있다.However, the temperature distribution inside the human body due to the micro heating structure 100 and the thermal therapy apparatus 600 according to the present invention is not limited to the first and second embodiments, The arrangement of the micro heating elements 100, the phase of the voltage to be applied, and the like can be changed according to the degree of distribution of the micro heating elements. As a modification, the phase difference between the voltages applied to A1 and A4 may be set to 180 deg., And the phase difference between the voltages applied to A2 and A3 may be set to 0 deg.

본 발명은 기존 치료용 발열 구조체나 온열 치료 장치(600)에 비하여 크기를 소형화 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 소형화된 발열 구조체 또는 소형화된 온열 치료 장치(600)를 이용하여 기존 온열 치료 장치(600)로는 적용하기 힘든 신체 부위에도 적용이 용이하다.The present invention can be miniaturized in size as compared with the existing heating structure for treatment or the thermal therapy apparatus 600. [ Therefore, the present invention can be easily applied to a body part that is difficult to apply to a conventional thermal therapy apparatus 600 by using a miniaturized heating structure or a miniaturized thermal therapy apparatus 600.

또한, 본 발명은 초소형 발열 구조체(100)의 급전 위상 변화를 통하여 다양한 형태의 온도 분포를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 치료를 원하는 암 환자의 암세포 전이상태나 증상에 따른 선택적인 치료가 가능할 수 있다.In addition, the present invention can form various types of temperature distributions through the feeding phase change of the micro heating structure 100. Accordingly, the present invention may be capable of selectively treating cancer patients who are to be treated according to the cancer cell metastasis state or symptoms.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 초소형 발열 구조체
110 : 발열부 112 : 도전체
112a : 첫 번째 도전체 114b : 두 번째 도전체
116c : 세 번째 도전체 118d : 네 번째 도전체
120 : 정합부 122 : 커패시터
600 : 온열 치료 장치 610 : 전원부100: micro heating structure
110: heating part 112: conductive material
112a: first conductor 114b: second conductor
116c: third conductor 118d: fourth conductor
120: matching portion 122: capacitor
600: thermal therapy device 610: power supply unit

Claims (12)

전자파를 방출하는 발열 구조체에 있어서,
전원을 공급받아 전자파를 방출하는 일부 또는 전부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼬여있는 형태인 도전체;
적어도 넷 이상의 상기 도전체가 연결된 발열부; 및
상기 발열부의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 발열 구조체.1. A heating structure for emitting electromagnetic waves,
A conductor having a shape in which a part or all of the electromagnetic wave emitted from the power source is twisted clockwise or counterclockwise;
A heating unit to which at least four or more conductors are connected; And
And at least one capacitor for impedance matching of the heat generating part. 제 1 항에 있어서,
상기 발열부와 상기 커패시터는 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 초소형 발열 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the heating portion and the capacitor are electrically connected to each other. 제 1 항에 있어서,
상기 발열부는 상기 네 개의 도전체로 구성되며,
상기 네 개의 도전체의 형태는 좌측 또는 우측에 위치한 도전체와 각각 대칭이 되는 것을 특징으로 하는 초소형 발열 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the heat generating portion is composed of the four conductors,
Wherein the shape of the four conductors is symmetrical with respect to the conductor located on the left or right side, respectively. 제 1 항 및 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발열부는 4개의 상기 도전체로 구성되며,
상기 네 개의 도전체의 형태는 하측 또는 상측에 위치한 도전체와 각각 대칭이 되는 것을 특징으로 하는 초소형 발열 구조체.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the heat generating portion is composed of four conductors,
Wherein the shape of the four conductors is symmetrical with respect to the conductors located on the lower side or the upper side, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 발열부는 사각형 형태로 가로가 25mm 내지 30mm이고 세로가 25mm 내지 30mm인 것을 특징으로 하는 초소형 발열 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the heat generating portion has a rectangular shape with a width of 25 to 30 mm and a length of 25 to 30 mm. 제 4 항에 있어서,
상기 발열부는 가로가 27.2mm이고 세로가 27.2mm인 것을 특징으로 하는 초소형 발열 구조체.5. The method of claim 4,
Wherein the heat generating portion has a width of 27.2 mm and a length of 27.2 mm. 전원을 공급받아 전자파를 방출하는 일부 또는 전부가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 꼬여있는 도전체;
적어도 넷 이상의 상기 도전체가 연결된 발열부; 및
상기 발열부의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함하는 초소형 발열 구조체와
상기 초소형 발열 구조체에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온열 치료 장치.A conductor in which a part or all of the electromagnetic wave emitted from the power source is twisted clockwise or anticlockwise;
A heating unit to which at least four or more conductors are connected; And
A micro heating structure including at least one or more capacitors for impedance matching of the heating unit;
And a power supply unit for supplying power to the micro heating structure. 제 7 항에 있어서,
상기 온열 치료 장치는,
상기 초소형 발열 구조체가 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온열 치료 장치.8. The method of claim 7,
The thermal treatment apparatus comprises:
Wherein the micro heating structure includes at least two micro heat generating structures. 제 8 항에 있어서,
상기 온열 치료 장치는,
상기 초소형 발열 구조체 각각에 인가되는 전원의 위상 변화를 이용하여 상기 초소형 발열 구조체에서 방출되는 온도의 분포 패턴을 변화시키는 것을 특징으로 하는 온열 치료 장치.9. The method of claim 8,
The thermal treatment apparatus comprises:
Wherein a distribution pattern of temperatures emitted from the micro heating structure is changed by using a phase change of a power source applied to each of the micro heating structures. 제 7 항에 있어서,
상기 온열 치료 장치는,
상기 초소형 발열 구조체가 적어도 넷 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온열 치료 장치8. The method of claim 7,
The thermal treatment apparatus comprises:
Characterized in that the micro heating structure includes at least four heating devices 제 10 항에 있어서,
상기 온열 치료 장치는,
상기 넷 이상의 초소형 발열 구조체가 사각형 형태로 배치되어 있고,
상기 전원부는 대각선 방향에 위치한 상기 초소형 발열 구조체 간에 인가되는 전원의 위상차가 180°가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 온열 치료 장치.11. The method of claim 10,
The thermal treatment apparatus comprises:
The four or more super small heating structures are arranged in a rectangular shape,
Wherein the power unit is set to have a phase difference of 180 degrees between a power source applied between the micro heating elements disposed in a diagonal direction. 제 10 항에 있어서,
상기 온열 치료 장치는,
상기 넷 이상의 초소형 발열 구조체가 사각형 형태로 배치되어 있고,
상기 전원부는 대각선 방향에 위치한 상기 초소형 발열 구조체 간에 인가되는 전원의 위상차가 0°가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 온열 치료 장치.11. The method of claim 10,
The thermal treatment apparatus comprises:
The four or more super small heating structures are arranged in a rectangular shape,
Wherein the power unit is set to have a phase difference of 0 degrees between a power source applied between the micro heating elements disposed in a diagonal direction.
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