KR102187779B1 - 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치 - Google Patents

인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102187779B1
KR102187779B1 KR1020200063026A KR20200063026A KR102187779B1 KR 102187779 B1 KR102187779 B1 KR 102187779B1 KR 1020200063026 A KR1020200063026 A KR 1020200063026A KR 20200063026 A KR20200063026 A KR 20200063026A KR 102187779 B1 KR102187779 B1 KR 102187779B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pain
unit
pulse information
patient
treatment
Prior art date
Application number
KR1020200063026A
Other languages
English (en)
Inventor
강웅구
Original Assignee
강웅구
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강웅구 filed Critical 강웅구
Priority to KR1020200063026A priority Critical patent/KR102187779B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102187779B1 publication Critical patent/KR102187779B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/36021External stimulators, e.g. with patch electrodes for treatment of pain
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4824Touch or pain perception evaluation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0408Use-related aspects
    • A61N1/0456Specially adapted for transcutaneous electrical nerve stimulation [TENS]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/3603Control systems
    • A61N1/36031Control systems using physiological parameters for adjustment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0022Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the tactile sense, e.g. vibrations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0072Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus with application of electrical currents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/05General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy
    • A61M2205/054General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy with electrotherapy

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전기자극을 이용하여 통증 치료시에 반복적인 전기 자극을 환자의 뇌에서 무시하지 못하도록 함으로써, 전기 자극을 통한 통증 치료가 원할하게 수행될 수 있도록 하는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치를 제공하는 데 있다.
그에 따른 본 발명의 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 환자의 환부 주변에 위치한 신경망을 통해 전달되는 펄스정보가 각기 다른 펄스 형상으로 구현되도록 복수 개로 구성되는 치료파형 저장부; 상기 치료파형 저장부와 연동하여 상기 치료파형 저장부에 저장된 펄스정보들이 램덤으로 출력되도록 하는 치료파형 선택부; 상기 치료파형 선택부와 연동하며, 상기 치료파형 선택부에서 램덤으로 상기 펄스정보들 가운데 어느 하나의 펄스정보를 출력할 때마다 상기 펄스정보의 일부 구간에 충격파가 중첩되도록 하는 충격파 발생부; 상기 충격파 발생부에 연동하며, 상기 충격파 발생부에서 상기 충격파가 중첩되어 출력되는 상기 펄스정보를 증폭시켜 출력하는 증폭부; 및, 환자의 만성 신경 통증이 발생하는 환부에 부착되며, 상기 증폭부와 연동하여 상기 증폭부에서 출력되는 상기 펄스정보를 상기 환부 주변의 신경망에 전기 자극 신호로 인가하는 전극패드부; 를 포함한다.

Description

인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치{NEUROMODULATION THERAPY SYSTEM BASED ON ARTIFICIAL TACTILE (NO-PAIN) SENSORY NEURON VIA NOCICEPTOR PAIN PATHWAY FOR PAIN RELIEF}
본 발명은 인공 무통증 감각정보를 생성하여 충격파와 함께 통각신경경로(A-Delta 및 C-Fiber)에 전달하는 통증완화 신경조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신체의 자유신경종말에 있는 세포막에서 자극이 역치수준 이상이 되어 활동전위가 발생되고 이로 인해 통증이 유발하게 되는 경우, 통증으로 느끼지 않는 인위적으로 생성한 활동전위 기반의 통증으로 느끼지 않는 제반 감각정보를 경피적으로 인체 통각신경(A-Delta 및 C-Fiber)에 전달하여 인위적으로 투입된 제반 감각정보가 기존의 통증정보를 뇌에서 상쇄시켜 통증을 완화시키는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치에 관한 것이다.
통증이란 신경말단이 자극되어 불편이나 불안 또는 고통스런 국소 감각으로 손상으로부터 피하거나 손상을 제거하기 위한 인체의 방어기전으로 작용한다. 한편, 통증은 추상적이고 주관적인 개념이라 할 수 있는 극히 개인적인 감각이라고 볼 수 있다. 국제통증학회 (International Association for the Study of Pain, IASP) 분류위원회에서는 통증이란 실제적 또는 잠재적 조직손상과 관련된 감각적 및 정서적 불유쾌한 경험이라고 정의하며 즉 통증은 동물 생존에 필수 불가결한 감각이며 복잡한 생체반응으로서 질병이 이환 되었을 때 신체에 나타나는 최초의 징후이나, 만성화되는 경우 통증 자체를 하나의 질병으로 볼 수 있다고 설명하였다. 국제통증학회는 통증을 부위, 계통, 기간, 정도, 원인에 따라 세분화하고 있으나 통증의 기간에 따라 분류되는 것이 일반적이다. 일반적으로 통증 3개월 이상 지속되는 경우 만성통증 (Chronic Pain)으로 분류하고 있다.
통증은 신체적 요인 뿐 아니라 정신적, 사회적 요인으로부터도 야기될 수 있으며 치료방법도 약물요법, 물리치료, 수술치료, 정신치료 등 다양하다.
[약물요법]
항경련제(Anti-convulsant), 마약성(Morphine)진통제, 아편(Opioid)진통제 등 약물 복용이나 진통제 주사 등으로 통증을 치료. 종양 수술 후 통증의 경우는 극심한 통증으로 이러한 독성 약물을 투입하게 되는데, 약물에 따른 수술부위 세포의 경직성으로 회복이 지연되고 부작용이 많이 발생한다. 또한 만성신경성통증의 경우 장기간 약물 투여를 해야 되고, 약물에 대한 내성으로 점점 약물 투여량과 빈도가 잦아지게 되고 약물 상습으로 부작용이 많이 발생한다. 또한 장기간 약물 사용에 따른 많은 비용도 발생한다.
[저주파 자극기 (TENS등)]
대표적인 것으로 경피신경전기자극치료(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation)가 있다. 경피신경전기자극은 전류를 이용하여 피부의 말초감각신경을 자극하여 다양한 원인으로 초래되는 제반 통증을 치료하는 방법으로 주로 근육성 통증 및 급성통증(Acute Pain)를 치료하는 데 사용하며 그 효과는 일시적이다.
[수술요법]
제반 통증치료방법이 효과가 없을 경우, 최종적으로 사용하는 경우가 많으며, 이식형 통증완화 전기자극장치를 수술을 통해 척추 신경통에 이식하여 (Surgical Implantation) 통증을 억제하는 방법으로 통증이 발생할 때마다 전기자극을 가해 통증을 차단해야 되며, 장기간 사용하게 되는 경우, 내성이 생겨 효과가 없는 경우가 많다. 또한 수술을 통해 전기장치를 이식해야 하는 과정과 이에 따른 부작용이 발생할 수 있고, 높은 비용이 소요된다.
그러나, 이러한 기존의 통증 치료방식은 한계가 있다.
급성 통증(Acute Pain)의 경우, 통증의 증상이 되는 원인이 명확하고 그 해당 부위가 비교적 확실하기 때문에 기존의 통증 치료방법으로 어느 정도 효과를 거둘 수 있다. 그러나 극심한 통증 (예를 들면, 수술후 통증)의 경우는 독성 약물을 투여해야 하기 때문에 인체에 부작용이 발생할 수 있고, 근원이 되는 병리 치료에 회복이 지연되는 경우가 많다.
만성통증은 병리적인 원인이 치료가 되지 않고 계속 진전이 있는 경우(예들 들면 종양) 이에 수반되어 통증이 만성적으로 계속되며, 또한 어떤 특정 병리현상이 치료가 되었다고 하더라도 발생한 통증이 치료가 되 않고 만성 통증으로 진전이 되면 (3개월이상 통증 지속), 이제 통증은 병리적인 원인을 떠나 환자의 통증신경회로 자체가 비정상적으로 변해있어 치료가 어려워진다. 국제통증학회(IASP)는 만성통증을 독립된 질병으로 규정하고 있다. 이러한 난치성 만성통증은 원인을 찾기 어려운 신경성통증(Neuropathic Pain), 복합통증증후군(CRPS), 암성통증(Cancer Pain)등 다양한 형태의 통증으로 나타나고 있다.
이러한 급성통증이나 만성 통증의 경우, 기존의 치료방법 (약물, 저주파치료기, 이식형전기자극기 등)은 대부분 Gate Control Theory (Patrick Wall and Ronald Melzack in 1965)에 의한 원리로, 통증이 인체에 분포되어있는 말초신경계의 통각신경채널에서 중추신경계로 전달되는 통증을 차단하는 원리로 작용하고 있기 때문에, 임시적인 효과는 있을 수 있으나 계속 재발이 되고 있으며, 이것은 만성통증을 유발하는 뇌의 왜곡된 비정상적 신경회로에 대한 근원적 치료가 안되기 때문이다.
즉, 기존의 대부분의 통증치료방법은 중추신경계로 통증 전달을 하기 전에 약물이나 전기적 자극에 의해 통증 전달을 차단함으로써 (Gate Control Theory), 뇌에서 통증 인식을 하지 못하도록 하는 원리를 가지고 있어, 뇌의 통각 인식 신경회로의 왜곡에 의해 발생되고 있는 만성통증에 대해서는 효과적인 치료 방법이 되지 못하고 있다.
마약성 진통제의 경우, 중추신경계를 통해 뇌의 통각 인식 신경회로에 일부 반응하여 임시적으로 마취적 효과는 갖고 있으나, 임시적이고 중독성이 강하고 계속 투여하는 경우 내성이 생겨 그 효과가 감소하게 되고, 만성통증의 원인이 되는 왜곡된 뇌 통각 인식 신경체제의 회복에는 전혀 도움이 되지 않는다.
이러한 기존의 통증차단이라는 원리의 통증 치료 방식에서 벗어나, 특히 만성통증의 원인이 되는 뇌의 변성이된 통각 인식 신경체제 자체를 정상화 시켜주는 새로운 접근 방식의 통증 완화 기술이 필요하다. 새로운 방식의 이론적 접근 방식은 다음과 같다.
1948년 수학 및 전기통신공학자인 미국의 Claude Shannon이 발표한 정보이론('Information Theory')는 현대의 정보통신의 기초를 이루게 한 중요한 과학적 이론으로, 이 모델은 전기통신공학을 떠나 개체간 모든 커뮤니케이션이 이루어지는 과정에 적용할 수 있어 언어학, 사회학, 의학, 생물학 등 모든 학문에 활용되고 있다. 정보이론('Information Theory')은 개체간 커뮤니케이션에서 전달되는 정보(Information) 무엇이든 이것을 기호화하고 (현대 컴퓨터공학에서 사용되는 0,1을 사용한 Bit) 여기에 일정의 규칙을 적용하면, 전달과정에 어떤 방해(에러 또는 노이지 등)가 있더라도 전달자와 수신자 사이에서 정확한 정보의 해독이 가능하다라는 이론으로, 이것을 신경학(Neuro-science)에서 보면, 자극과 이에 따른 행동양식을 규명하는데 활용이 되고, 유전자학 및 인공지능학 등에서 다양하게 적용되고 있다.
이러한 정보이론의 기본개념에 입각해서,사람의 인체에서 발생하는 방어기전이 아닌 병변과 관계없이 발생하는 만성적 신경병적 통각을 하나의 정보(Information)로 인식하고 이를 뇌에서는 방해신호(Noise Source)로 무시하도록 하기 위해, 뇌가 통증으로 인식하지 않을 정도의 다양한 경피적 감각정보(예로서 간지러움, 진동,떨림 등)를 인위적으로 생성하여(Encoding) 통증 부위 주변 피부에 부착한 전극을 통해 기존 통증이 전달되는 신경통로와 같은 통각신경경로(A-Delta및 C-Fiber)를 통해 인위적으로 생성된 무통증 정보가 뇌에 전달되어, 뇌에서는 새로운 인위적 무통증정보를 해독하여 (Decoding) 자신의 감각정보로 재인식하게되고,기존의 통증을 완전 무시하는 원리로서, 뇌의 신경체제에서 왜곡되어 있는 통각기능을 자율적인 신경조절기능으로 회복시켜 통증을 치료하게 하는 방식으로, 뇌의 정성적인 자율 신경조절 작용을 훈련하여 통증을 완화시키는 방식이다.
통각은 생리학적으로 단순한 일정 파장의 연속이 아니며, 여기에는 인체의 기억과 감정 등 복합적인 요소(Pain Property)들이 포함되어 있어 저주파치료기와 같이 단순 파장의 반복 자극에 의한 물리적 통증치료에는 한계가 있으며, 이러한 통각의 복합적인 요소를 관리할 수 있는 새로운 방법이 필요하며,통각의 복합적인 요소들을 정보이론('Information Theory')에 근거하여 접근하고 있다.
이러한 배경으로 본 발명은 통증을 전달하는 통각수용체인 자유신경종말을 통해 전기정보를 전달하고, 자유신경종말에 입력된 전기신호의 정보가 신경망을 통해 뇌로 입력되도록 함으로써, 뇌에서 통증이 없는 것처럼 인지하도록 훈련시키는 방법이다.
이와 같이 자유신경종말에 전기신호를 인가하여 통증을 해독하는 뇌에서 변성이 되어 있는 통증인식 체제를 정상화하여 통증이 완화되도록 뇌를 훈련시키는 선행문헌으로써, 문헌1인 대한민국 등록특허 제10-1430788호(2014.08.14 공고)에서는 마취제와 같은 약물에 대한 내성이 생겨 통증이 완화되지 않거나 심한 통증이 유발되는 환자들에게 통증을 완화시킬 목적으로 제안되었으며, 서로 간에 각기 다른 파형과 주기를 64개의 채널로 생성하여 64개의 전기신호가 통증이 발생하는 부위의 신경망에 전달되도록 함으로써, 실제 통증신호보다 통증으로 느끼지 못하는 인위적인 제반 감각신경정보들이 다량으로 전달되어 통증이 발생되는 부위가 통증이 없는 것처럼 뇌를 훈련시키기 때문에, 환자의 만성 신경 통증을 완화시키거나 억제시킬 수 있게 된다.
여기서, 문헌1에서는 만성 신경 통증의 질병을 가진 환자에게 치료를 수행하는 경우, 통증이 유발되는 환자의 환부에 전기신호를 인가하기 위한 전극패드를 붙인 상태로 전기신호를 전달하게 된다. 이 경우, 환자의 환부를 통해 입력되는 전기신호는 환부에 분포한 신경망을 통해 환자의 뇌로 전달됨으로써, 통증 완화에 관한 훈련이 수행되는데, 일부 환자들은 문헌1과 같은 장치를 이용하여 치료를 수행한 경우, 만성 신경 통증이 완화된 효과를 보다가, 만성 신경 통증이 다시 증가하게 되는 환자가 더러 발생하고 있다.
그에 따른 원인을 살펴보면, 문헌 1의 기본 전기자극 파형 16개와 주파수 43~52Hz 중에서의 4가지 대역의 조합으로 인한 64개의 채널 구성으로는 비록 각 전기자극들이 수시로 바뀌어 난수가 발생되고 있으나, 장시간 치료할 경우 일정한 세기와 미세한 주파수 변화와 펄스 모양의 변화만으로는 뇌 또는 중추 신경 계통에서 유의미한 자극이 아닌 반복적인 의미없는 자극으로 판단하고 무시해버려 치료효과가 제한적으로 나타나는 내성이 발현되게 된다.
따라서, 문헌1과 같은 통증 치료 장치를 이용하게 되는 경우, 전기 자극을 환자의 뇌에서 무시하지 못하도록 함으로써, 전기 자극을 통한 통증 치료가 원할하게 수행될 수 있도록 하는 기술적 해결수단이 필요하다.
다른 한편, 문헌1과 같은 전기 자극을 이용한 통증 치료 장치는 만성 신경 통증이 발생하는 환부에 두 개의 전극패드를 부착한 후, 전기신호를 가함으로써 치료를 수행하는데, 이때, 문헌1의 통증 치료 장치는 일정세기로 전기신호를 출력하게 된다. 하지만, 환자들은 피부상태나 환부의 특성등에 따라 피부저항값이 달라지게 되므로, 통증 치료 장치에서 치료에 필요한 세기로 신호를 보내더라고, 환자들마다 각기 다른 세기로 신호가 입력되기 때문에, 정상적인 치료가 진행되지 않는 경우가 많이 발생하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로써, 최초 환자를 치료하기 위한 의료 종사자는 전극패드를 환자의 환부에 붙인 후, 환자가 전기자극을 느낄 정도의 강한 세기로 전기신호가 출력되도록 하여 환자에게 전기자극이 느껴지는 지를 물어본 후에, 신호의 세기를 점점 줄여가며 전기자극이 느껴지지 않을 정도로 신호의 세기로 줄여 치료를 수행하게 된다. 하지만, 이러한 방법은 오로지 의료 종사자의 직감으로만 수행하여야 하기 때문에, 실제 환자들에게 전기자극을 통한 통증 완화 치료가 수행되고 있는지를 확인하기 어렵다. 그에 따라 문헌1에서는 전극패드를 최적으로 배치해야만 한다고 개시하고 있으나, 이는 실질적인 해결수단으로 보기 어렵다.
따라서, 전기자극을 이용한 만성 신경 통증 치료시에 전극패드의 부착 위치나 환자의 피부상태의 조건이 달라도, 환자의 환부에 가해지는 신호의 세기가 자동적으로 일정수준 유지되도록 하는 기술적 해결수단이 필요하다.
또 다른 한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 환자의 환부에 전기 자극을 이용한 일반적인 장치에서는 자극을 위하여 치료 파형을 형성하게 되는데, 1개의 파형을 생성하는 경우, 디지털데이타를 아날로그데이타로 변환하여 파형을 형성하게 된다. 이때, 변환되는 파형을 확대하여 보면, 스텝 증가시마다 임펄스 성분과 같은 순간적인 펄스 성분에 의해 파형의 일부분이 순간적으로 증가함으로써, 잔파동(1b)을 발생시키게 된다.
이로 인해, 종래 전기 자극을 이용한 치료 장치는 잔파동으로 인하여 의도한 시점보다 이르게 역치수준 이상의 자극이 주어지게 되며, 이로 인해 탈분극이 과도한 시간동안 유지 될 수 있다. 이 경우, 혈액의 전기 분해 또는 에너지 증가에 의해 생성된 체온의 증가로 신체의 다른 손상이 발생될 수 있다.
따라서, 전기 자극을 이용한 치료 장치에서는 통증 억제를 위한 전기신호의 파형을 생성시에 디지털 데이타들 사이에 잔파동이 존재하지 않도록 하여 통증의 치료 효율을 높힐 수 있는 기술적 해결수단이 필요하다.
(문헌1) 대한민국 등록특허공보 제10-0929245호(2009.12.01 공고) (문헌2) Giuseppe Marineo, PhD., Vittorio Iorno, MD., Cristiano Gandini., MD, Vincenzo Moschini., MD, and Thomas J. Smith, MD.(2012). Journal of Pain and Symptom Management 87, Scrambler Therapy May Relieve Chronic Neuropathic Pain More Effectively Than Guideline-Based Drug Management: Results of a Pilot, Randomized, Controlled Trial( DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpainsymman.2011.03.015 )
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 전기자극을 이용하여 통증 치료시에 반복적인 전기 자극을 환자의 뇌에서 무시하지 못하도록 함으로써, 전기 자극을 통한 통증 치료가 원할하게 수행될 수 있도록 하는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 전기자극을 이용한 만성 신경 통증 치료시에 전극패드부의 부착 위치나 환자의 피부상태의 조건이 달라도, 환자의 환부에 가해지는 신호의 세기가 자동적으로 일정수준 유지되도록 하는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 통증 억제를 위한 전기신호의 파형을 생성시에 디지털 데이타들 사이에 잔파동이 존재하지 않도록 하여 만성 신경 통증의 치료효율을 높힐 수 있는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 환자의 환부 주변에 위치한 신경망을 통해 전달되는 펄스정보를 포함하되, 상기 펄스정보가 각기 다른 펄스 형상으로 구현되도록 복수 개로 구성되는 치료파형 저장부; 상기 치료파형 저장부와 연동하여 상기 치료파형 저장부에 저장된 펄스정보들을 선택적으로 출력하되, 난수를 발생시켜 상기 펄스정보들이 램덤으로 출력되도록 하는 치료파형 선택부; 상기 치료파형 선택부와 연동하며, 상기 치료파형 선택부에서 램덤으로 상기 펄스정보들 가운데 어느 하나의 펄스정보를 출력할 때마다 상기 펄스정보의 일부 구간에 충격파가 중첩되도록 하는 충격파 발생부; 상기 충격파 발생부에 연동하며, 상기 충격파 발생부에서 상기 충격파가 중첩되어 출력되는 상기 펄스정보를 증폭시켜 출력하는 증폭부; 및, 환자의 만성 신경 통증이 발생하는 환부에 부착되며, 상기 증폭부와 연동하여 상기 증폭부에서 출력되는 상기 펄스정보를 상기 환부 주변의 신경망에 전기 자극 신호로 인가하는 전극패드부; 를 포함한다.
이 경우, 상기 치료파형 저장부는 상기 치료파형 저장부에 저장된 펄스정보는 8비트와 16비트 및 32비트 가운데 내에서 선택되는 디지털값들로 파형을 구성하되, 상기 디지털값들의 비트가 변환되어 출력될 때마다 기설정된 전압증폭값을 설정하여 옵셋되도록 함으로써, 상기 펄스정보의 파형들 사이에 잔파동이 생성되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 상기 증폭부와 전기적으로 연결되며, 상기 증폭부에서 환자의 환부에 입력되는 전압값과 전류값을 입력받아 실시간으로 모니터링하는 모니터링부; 및, 상기 모니터링부 및 상기 증폭부와 연동하며, 상기 전압값과 상기 전류값을 입력받아 환자의 환부에 대한 저항값을 연산하며, 상기 환자의 환부에 대한 저항값에 따라 상기 전압값과 상기 전류값을 자동 조정하되, 기설정된 전력값의 일정 범위 내에서 상기 전압값과 상기 전류값의 출력이 조정되도록 하는 자동출력조정부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 상기 모니터링부 및 상기 증폭부와 연동하며, 상기 전압값과 상기 전류값을 입력받아 환자의 환부에 대한 저항값을 연산하며, 상기 저항값이 일정값 수준이하로 낮아지는 경우 상기 증폭부에 정지신호를 인가하여 상기 펄스정보가 출력되지 않도록 하는 출력제한부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 전기자극을 이용하여 통증 치료시에 반복적인 전기 자극을 환자의 뇌에서 무시하지 못하도록 함으로써, 전기 자극을 통한 통증 치료가 원할하게 수행될 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기자극을 이용한 만성 신경 통증 치료시에 전극패드부의 부착 위치나 환자의 피부상태의 조건이 달라도, 환자의 환부에 가해지는 신호의 세기가 자동적으로 일정수준 유지되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 통증 억제를 위한 전기신호의 파형을 생성시에 디지털 데이타들 사이에 잔파동이 존재하지 않도록 하여 만성 신경 통증의 치료효율을 높힐 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 일반적인 전기 자극을 위한 치료기에서 생성되는 파형에 대한 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치의 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치의 전극패드부에서 출력되는 펄스정보의 파형들에 대한 예를 도시한 그래프.
도 4는 도 3에서 출력되는 펄스정보에 충격파가 중첩된 파형들을 오실로스코프로 측정한 그래프.
도 5는 도 4에 도시된 펄스정보에 도 4와는 다른 충격파가 중첩된 파형의 이미지.
도 6는 문헌2의 표3에 대한 이미지.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 실시예를 설명하기로 하며, 이 경우, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미하는 것으로 간주한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 전자 하드웨어 또는 전자 소프트웨어에 대한 설명시 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하고, 기계장치에 대한 설명시 하나의 부품, 기능, 용도, 지점 또는 구동요소를 의미하는 것으로 간주한다. 또한, 이하에서는 동일한 구성 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하여 설명하기로 하며, 동일한 구성 요소의 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 치료파형 저장부(1), 치료파형 선택부(2), 충격파 발생부(3), 증폭부(4) 및, 전극패드부(5)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 모니터링부(6), 자동출력조정부(7) 및, 출력제한부(8)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 치료파형 저장부(1)와 치료파형 선택부(2) 및, 충격파 발생부(3)는 마이크로 프로세서(MCU) 및 내장메모리 또는 외장메모리(ROM)에 의해 소프트웨어적으로 구현되는 것으로 한다. 또한, 증폭부(4)는 별도의 증폭회로를 통해 채널별로 구성될 수 있으며, 모니터링부(6), 자동출력조정부(7) 및, 출력제한부(8)는 하드웨어적으로 구현될 수 있다. 하지만, 본 발명에서 치료파형 저장부(1), 치료파형 선택부(2), 충격파 발생부(3), 증폭부(4), 모니터링부(6), 자동출력조정부(7) 및, 출력제한부(8)를 마이크로 프로세서 및 외장메모리 또는 별도의 증폭회로만으로 구현되는 것으로 한정하는 것은 아니며, 이들은 마이크로 프로세서(MCU) 및 외장메모리(ROM)으로 구현되거나 또는, 각각의 기능이 개별적인 하드웨어로 구성될 수 있으므로, 이와 같이 본 발명은 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
치료파형 저장부(1)는 환자의 환부 주변에 위치한 신경망을 통해 전달되는 펄스정보를 포함하되, 펄스정보가 각기 다른 펄스 형상으로 구현되도록 복수 개로 구성된다. 보다 구체적으로, 치료파형 저장부(1)에 저장되는 펄스정보는 8비트와 16비트 및 32비트 가운데 내에서 선택되는 디지털값들로 파형을 구성하게 된다. 여기서, 펄스정보에 대한 디지털값의 파형에 대한 예를 들면, 펄스정보는 10진법으로 구현시에 전압(V 0)= { 2281 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 3183 2958 2732 2507 2281 2055 1830 1604 0 401 802 1203 1379 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 1604 } 으로 표현될 수 있다. 이와 같은 10진수의 디지털값을 가지는 펄스정보는 각기다른 디지털값을 가지는 64개 테이블 또는 128개의 테이블로 구성된 이후에 후술하는 난수 기능에 의해 각각의 펄스정보가 램덤하게 출력된다. 여기서, 펄스정보의 세기는 마이크로 프로세서의 기준전압에 따라 다르게 설정되며, 3V의 기준전압을 가지는 마이크로 프로세서의 경우, 10진수 디지털값이 '2281'라 하였을 때, (3V/4096)*2281 = 1.6706 V의 전압 세기값을 가질 수 있다. 하지만, 본 발명에서 펄스정보를 상기한 바와 같은 디지털값으로 한정하는 것은 아니며, 펄스정보의 디지털값과 세기는 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
여기서, 치료파형 저장부(1)는 서로 간에 각기 다른 파형을 가지는 펄스정보가 복수 개 구성되며, 펄스정보는 도 3에 도시된 바와 같이, 여러 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 치료파형 저장부(1)는 펄스정보를 이진수로 저장하여 파형을 구성하게 되는데, 후술하는 치료파형 선택부(2)의 요청으로 파형정보를 출력하게 되는 경우, 이진수의 디지털값의 비트값이 변환될 때마다, 전압증폭값이 상승되어 출력되도록 함으로써, 펄스정보의 파형들을 구성하는 비트값들 사이에 잔파동(1b)이 생성되지 않도록 한다. 한편, 치료파형 저장부(1)는 파형의 출력시에 출력의 세기와 전체 치료 시간을 설정하여 출력되며, 파형의 주파수와 휴지기간은 펄스정보들 가운데 램덤하게 선택되어 출력된다. 여기서, 파형의 주파수 범위는 30Hz 내지 52Hz 사이에서 선택되어 출력될 수 있으며, 파형이 출력되지 않도록 하는 휴지기간은 0ms 내지 50ms의 사이에서 선택될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 펄스정보는 복수 개로 구성되며, 예를 들면, 32개의 파형이나 128개의 파형으로 저장될 수 있다. 하지만, 본 발명에서 펄스정보의 수를 상기한 수로 한정하는 것은 아니다.
치료파형 선택부(2)는 치료파형 저장부(1)와 연동하여 치료파형 저장부(1)에 저장된 펄스정보들을 선택적으로 출력하되, 난수를 발생시켜 펄스정보들이 램덤으로 출력되도록 한다. 여기서, 치료파형 선택부(2)는 난수 발생시에 치료파형 저장부(1)에 저장된 펄스정보들이 어느 하나의 파형에 집중되어 출력되지 않도록, 파형들의 출력시에 출력횟수를 기록하고, 특정 파형이 연달아 출력되지 않도록 하되 램덤하게 출력되어진다. 이 경우, 치료파형 선택부(2)는 펄스정보들을 출력할 때, 하나의 펄스정보가 일정 시간 또는 일정 횟수로 반복적으로 발생되도록 하고, 일정 시간 또는 일정 횟수로 하나의 파형이 반복적으로 출력된 이후에, 특정 파형에 집중되지 않도록 다른 파형이 난수에 의해 선택되어 출력됨으로써, 파형이 중복적으로 출력되는 것을 일정부분 방지하게 된다. 하지만, 본 발명에서 치료파형 선택부(2)가 난수를 발생시켜 펄스정보의 출력개수를 조절하는 방식은 상기한 예로 한정하는 것은 아니며, 펄스정보는 어느 하나의 파형만이 출력되지 않도록 하는 다양한 방법으로 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
충격파 발생부(3)는 치료파형 선택부(2)와 연동하며, 치료파형 선택부(2)에서 램덤으로 펄스정보들 가운데 어느 하나의 펄스정보를 출력할 때마다 펄스정보의 일부 구간에 충격파가 중첩되도록 한다. 그에 따라, 치료파형 선택부(2)에서 난수에 따라 여러 펄스정보들을 램덤으로 출력하게 되는 경우, 최초 파형의 첫마디는 도 4에 도시된 바와 같이, 진폭의 세기가 펄스정보의 최대진폭 세기보다 크게 증가되어 출력된다. 그러면, 치료파형 선택부(2)에서 출력되는 펄스정보들은 반복적으로 출력되는 구간을 제외하고, 펄스정보들이 변경되어 출력될 때마다 환자의 신경망을 통해 전달되어 질 수 있다. 또한, 충격파의 다른 예로써, 충격파 발생부(3)는 펄스정보에 충격파를 중첩시키는 경우, 최초 펄스정보의 파형 첫마디의 일정 구간에 도 5에 도시된 바와 같이, 진폭의 세기가 펄스정보의 최대 진폭보다 큰 n개의 충격파가 출력될 수 있다. 이와 같은 충격파에 의해 환자들은 간지러움과 같은 기본 펄스정보의 전기 자극과 다르게 가벼운 따끔거림 정도의 통각을 느끼게 되므로, 환자의 뇌 또는 중추 신경 계통에서는 반복되는 무시할 수 있는 의미없는 자극이 아닌 유의미한 자극으로 인식하게 되며, 본 발명에서 생성한 통증으로 느끼지 않는 인위적인 제반 감각신경정보들이 뇌에 전달되게 함으로써 내성이 생기지 않고 지속적인 통증완화 치료가 진행될 수 있도록 한다. 하지만, 본 발명에서 충격파의 발생예를 상기한 예로 한정하는 것은 아니다.
증폭부(4)는 충격파 발생부(3)에 연동하며, 충격파 발생부(3)에서 발생되는 충격파가 중첩되어 출력되는 펄스정보를 증폭시켜 출력하게 된다. 이 경우, 증폭부(4)는 다수의 채널로 구성될 수 있으며, 다수의 채널 각각마다 펄스정보가 증폭되어 출력되도록 할 수 있다. 또한, 증폭부(4)는 펄스정보를 증폭시키되, 펄스정보가 누설되지 않고, 후술하는 전극패드부(5)에만 전달되도록 절연되어 구성된다.
전극패드부(5)는 심전도용 전극으로써, 환자의 만성 신경 통증이 발생하는 환부에 부착되며, 증폭부(4)와 연동하여 증폭부(4)에서 출력되는 펄스정보를 환부 주변의 신경망에 전기신호로 인가하게 된다. 여기서, 전극패드부(5)는 양극과 음극 두개의 쌍으로 이루어져 펄스정보를 출력할 수 있으며, 다수의 채널 이용시에 다수 개로 구성되어 환부에 부착될 수 있다. 또한, 전극패드부(5)는 점착재질을 함유한 일회용으로 구성될 수 있으며, 전도성 및 부착성을 향상시키기 위하여 젤 타입으로 구성될 수 있다. 하지만, 본 발명에서 전극패드부(5)를 상기한 구성으로 한정하는 것은 아니며, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
모니터링부(6)는 증폭부(4)와 전기적으로 연결되며, 증폭부(4)에서 환자의 환부에 입력되는 전압값 또는 전류값을 입력받아 실시간으로 모니터링하게 된다. 여기서, 모니터링부(6)는 디스플레이 패널부(미도시)와 전기적으로 연결되어, 환자의 환부에 입력되는 전압값과 전류값이 디스플레이 패널부에 디스플레이되도록 할 수 있다. 이와 같은 모니터링부(6)는 환자의 환부에 실제 입력되는 전압값과 전류값을 모니터링함으로써, 환자를 치료하는 의료 종사자가 환부에 적정한 값으로 펄스정보가 전달되고 있는지를 알 수 있도록 하며, 후술하는 자동출력조정부(7)와 연동하여 펄스정보의 출력이 자동으로 조정되도록 할 수 있다.
자동출력조정부(7)는 모니터링부(6) 및 증폭부(4)와 연동하며, 전압값과 전류값을 입력받아 환자의 환부에 대한 저항값을 연산하며, 환자의 환부에 대한 저항값에 따라 전압값과 전류값을 자동 조정하되, 기설정된 전력값의 일정 범위 내에서 전압값과 전류값의 출력이 조정되도록 한다. 따라서, 환자의 환부에 전달되는 펄스정보는 환자의 피부상태나 부착위치에 따라 저항값이 달라지는 경우에도 일정 전력을 유지하도록 자동적으로 출력을 조정하기 때문에, 종래와 같이 환자의 피부상태나 부착위치에 따라 치료가 진행되지 않는 것을 방지하게 된다.
출력제한부(8)는 모니터링부(6) 및 증폭부(4)와 연동하며, 전압값과 전류값을 입력받아 환자의 환부에 대한 저항값을 연산하며, 저항값이 일정값 수준이하로 낮아지는 경우 증폭부(4)에 정지신호를 인가하여 펄스정보가 출력되지 않도록 한다. 따라서, 출력제한부(8)는 쇼트가 발생할 수 있는 저항값이 매우 낮은 상태에서 급격하게 환자의 환부측으로 전류가 유입되는 것을 방지하게 된다. 예를 들면, 출혈이 발생할 수 있는 부위와 같이 저항값이 매우 낮은 부위에서는 전류가 급격하게 증가하여 출혈이 있는 부위로 흘러들어가 환자가 놀라거나 혈관 손상등을 유발하게 되는데, 이 경우, 출력제한부(8)는 자동출력조정부(7)에서 급격한 전류가 발생하지 않도록 미연에 방지함으로써, 환자가 놀라거나 혈관이 손상되는등의 사고를 사전에 방지하게 된다.
이하에서는 상기한 바와 같은 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치의 구동에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 의료 종사자는 만성 신경 통증이 있는 환자를 침대등에 눕힌 상태에서, 만성 신경 통증이 유발되는 환자의 환부에 전극패드부(5)를 부착하게 된다.
다음, 의료 종사자는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치의 전원스위치 및 다이얼패드를 돌려 만성 신경 통증이 있는 환부에 펄스정보를 인가하게 된다. 이 경우, 의료 종사자는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치의 세기를 셋팅값을 다이얼을 돌려 설정하게 되고, 이때, 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치에서는 펄스정보의 파형, 펄스정보의 주파수, 휴지시간 및, 진폭등을 랜덤하게 출력된다.
이 경우, 환자의 환부로 입력되는 펄스정보는 치료파형 저장부(1)에 저장된 펄스정보들 가운데 어느 하나의 파형을 치료파형 선택부(2)에서 선택하여 출력되도록 하되, 특정 파형이 반복적으로 출력되지 않도록 난수를 발생시켜 치료파형 저장부(1)에 저장된 파형들을 선택적으로 출력하게 되는데, 이때, 난수에 의해 출력되는 파형은 하나의 파형 출력시에 일정시간동안 하나의 파형이 반복적으로 출력되어 그룹의 형태로 출력되다가, 다음, 다른 파형으로 전환시에 다른 파형이 반복적으로 출력되도록 그룹의 형태로 출력될 수 있다. 이 경우, 치료파형 선택부(2)는 치료파형 저장부(1)에 저장된 펄스정보들이 어느 하나의 파형에 집중되어 출력되지 않도록, 파형들의 출력시에 출력횟수를 기록하고, 출력횟수가 연달아 선택되지 않는 선에서 파형이 램덤하게 출력된다. 여기서, 환자에 입력되는 펄스정보는 전술한 바와 같이, 잔파동(1b)이 생성되지 않도록 입력되기 때문에, 펄스정보의 잔파동(1b)에 의해 치료효율이 저감되지 않도록 하게 된다.
한편, 이와 같은 펄스정보는 환자의 환부에 부착된 전극패드부(5)를 통해 환자의 신경망으로 전달되고, 이때, 신경망으로 전달된 정보는 중추신경망을 통해 환자의 뇌로 전송되어지며, 환자의 뇌에서는 만성 신경 통증이 발생된 환부를 통해 입력되는 펄스정보들을 통해 만성 신경 통증을 유발시키는 원인이 제거된 것처럼 훈련이 이루어지며, 주기적인 치료를 통해 만성 신경 통증에 대한 민감도를 저하시켜 만성 신경 통증을 완화시키게 된다.
그에 따라 신경병성 통증 환자에서 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치 치료의 효과에 대한 문헌2를 살펴보면, 만성 신경 통증을 가지는 단일군에서 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치를 이용하여 치료하였을 경우, 약물 치료시보다 통증의 민감도가 현저하게 낮아지는 결과를 보여주고 있다.
여기서, 문헌2의 표3에 대한 도6을 살펴보면, 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치를 이용한 치료시에 1개월동안은 만성 신경 통증에 대한 민감도가 현저하게 줄어들다가 2개월부터 만성 신경 통증에 대한 민감도가 서서히 증가하여 통증의 민감도가 다시 증가되는 것을 볼 수 있었다. 이와 같이 종래 문헌1의 장치를 이용하는 경우에 2개월부터의 치료과정에서 만성 신경 통증에 대한 민감도가 증가하는 현상은 자체적으로 진행한 단일 예비군 연구에서도 실제 확인한 바 있다.
이와 같은 원인은 전술한 바와 같이, 장시간 사용할 경우 해당 전기자극을 구성하는 세기 또는 주파수 또는 펄스 모양의 미세한 변화만으로는 환자의 뇌 또는 중추 신경 계통에서 반복적인 의미없는 자극정보로 판단하여 치료효과가 제한적으로 나타나는 경향으로 인하여 발생하게 된다.
그에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 충격파 발생부(3)에서 펄스정보에 충격파가 중첩되도록 하게 된다. 여기서, 충격파는 펄스정보가 변경되어 출력때마다 펄스정보의 최대진폭보다 큰 진폭으로 전달되도록 한다.
이 경우, 충격파는 환자의 만성 신경 통증이 발생된 부위에 가벼운 따끔거림 정도의 증상을 유발시키게 되고, 환자의 뇌에서는 가벼운 따끔거림의 통각 정보와 함께 펄스정보를 입력받음으로 인해서, 펄스정보의 반복적인 입력을 무시하지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 전기자극을 이용하여 통증 치료시에 반복적인 전기 자극을 환자의 뇌에서 무시하지 못하도록 함으로써, 전기 자극을 통한 통증 치료가 원할하게 수행될 수 있도록 하며, 환부에 대한 만성 신경 통증이 완화된 이후에도 만성 신경 통증의 치료가 지속적으로 수행될 수 있도록 할 수 있게 된다.
한편, 상기한 바와 같이 환자의 만성 신경 통증의 치료를 수행하게 되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 환자의 환부에 입력되는 전압값과 전류값을 모니터링부(6)에서 모니터링 한 상태에서 전극패드부(5)가 부착된 위치의 저항값에 따라 환자의 환부에 가해지는 펄스정보의 출력을 자동출력조정부(7)에서 자동으로 조절하기 때문에, 전기자극을 이용한 만성 신경 통증의 치료시에 전극패드부(5)의 부착 위치나 환자의 피부상태의 조건이 달라도, 환자의 환부에 가해지는 신호의 세기가 자동적으로 일정수준 유지되도록 함으로써, 환자에게 펄스정보가 전달되지 않는 것을 방지할 수 있게 되며, 나아가, 출력제한부(8)에 의해 급격한 전류가 환자의 환부로 유입되지 않도록 함으로써 환자가 놀라거나 혈관이 손상되는등의 사고를 사전에 방지하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치는 전술한 바와 같이, 만성 신경 통증을 완화시키는 것에 대해 중점적으로 기술하였으나, 만성 신경 통증 이외에 일반적인 신경 통증 치료시에도 전술한 바와 같은 통증 완화 효과가 발휘될 수 있음은 물론이다.
즉, 이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 치료파형 저장부 1b : 잔파동
2 : 치료파형 선택부 3 : 충격파 발생부
4 : 증폭부 5 : 전극패드부
6 : 모니터링부 7 : 자동출력조정부
8 : 출력제한부

Claims (4)

  1. 환자의 환부 주변에 위치한 신경망을 통해 전달되는 펄스정보를 포함하되, 상기 펄스정보가 각기 다른 펄스 형상으로 구현되도록 복수 개로 구성되는 치료파형 저장부(1);
    상기 치료파형 저장부(1)와 연동하여 상기 치료파형 저장부(1)에 저장된 펄스정보들을 선택적으로 출력하되, 난수를 발생시켜 상기 펄스정보들이 램덤으로 출력되도록 하는 치료파형 선택부(2);
    상기 치료파형 선택부(2)와 연동하며, 상기 치료파형 선택부(2)에서 램덤으로 상기 펄스정보들 가운데 어느 하나의 펄스정보를 출력할 때마다 상기 펄스정보의 일부 구간에 충격파가 중첩되도록 하는 충격파 발생부(3);
    상기 충격파 발생부(3)에 연동하며, 상기 충격파 발생부(3)에서 상기 충격파가 중첩되어 출력되는 상기 펄스정보를 증폭시켜 출력하는 증폭부(4);
    환자의 만성 신경 통증이 발생하는 환부에 부착되며, 상기 증폭부(4)와 연동하여 상기 증폭부(4)에서 출력되는 상기 펄스정보를 상기 환부 주변의 신경망에 전기 자극 신호로 인가하는 전극패드부(5);
    상기 증폭부(4)와 전기적으로 연결되며, 상기 증폭부(4)에서 환자의 환부에 입력되는 전압값과 전류값을 입력받아 실시간으로 모니터링하는 모니터링부(6); 및,
    상기 모니터링부(6) 및 상기 증폭부(4)와 연동하며, 상기 전압값과 상기 전류값을 입력받아 환자의 환부에 대한 저항값을 연산하며, 상기 환자의 환부에 대한 저항값에 따라 상기 전압값과 상기 전류값을 자동 조정하되, 기설정된 전력값의 일정 범위 내에서 상기 전압값과 상기 전류값의 출력이 조정되도록 하는 자동출력조정부(7); 를 포함하는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치료파형 저장부(1)는 상기 치료파형 저장부(1)에 저장된 펄스정보는 8비트와 16비트 및 32비트 가운데 내에서 선택되는 디지털값들로 파형을 구성하되, 상기 디지털값들의 비트가 변환되어 출력될 때마다 기설정된 전압증폭값을 설정하여 옵셋되도록 함으로써, 상기 펄스정보의 파형들 사이에 잔파동(1b)이 생성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부(6) 및 상기 증폭부(4)와 연동하며, 상기 전압값과 상기 전류값을 입력받아 환자의 환부에 대한 저항값을 연산하며, 상기 저항값이 일정값 수준이하로 낮아지는 경우 상기 증폭부(4)에 정지신호를 인가하여 상기 펄스정보가 출력되지 않도록 하는 출력제한부(8); 를 더 포함하는 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치.
KR1020200063026A 2020-05-26 2020-05-26 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치 KR102187779B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063026A KR102187779B1 (ko) 2020-05-26 2020-05-26 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063026A KR102187779B1 (ko) 2020-05-26 2020-05-26 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102187779B1 true KR102187779B1 (ko) 2020-12-07

Family

ID=73791194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200063026A KR102187779B1 (ko) 2020-05-26 2020-05-26 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102187779B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220121469A (ko) * 2021-02-25 2022-09-01 동서대학교 산학협력단 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법 및 장치
KR102682382B1 (ko) 2023-11-28 2024-07-08 (주)리솔 통증 완화 장치 및 그 제어방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100929245B1 (ko) 2009-05-28 2009-12-01 이신열 전기를 이용한 휴대용 해충퇴치기
KR20090124462A (ko) * 2008-05-30 2009-12-03 전주대학교 산학협력단 피부저항을 고려한 전류자극 방법 및 장치
KR20140098782A (ko) * 2011-11-15 2014-08-08 뉴로메트릭스 인코포레이티드 경피적 전기 신경 자극을 이용한 통증 완화 장치 및 방법
US20180345022A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Enhanced Selectivity and Modulation in Coordinated Reset in Deep Brain Stimulation
KR102072267B1 (ko) * 2009-04-22 2020-01-31 네브로 코포레이션 부작용이 감소되면서 통증을 억제하기 위한 선택적 고주파수 척수 조정, 및 관련된 시스템 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090124462A (ko) * 2008-05-30 2009-12-03 전주대학교 산학협력단 피부저항을 고려한 전류자극 방법 및 장치
KR102072267B1 (ko) * 2009-04-22 2020-01-31 네브로 코포레이션 부작용이 감소되면서 통증을 억제하기 위한 선택적 고주파수 척수 조정, 및 관련된 시스템 및 방법
KR100929245B1 (ko) 2009-05-28 2009-12-01 이신열 전기를 이용한 휴대용 해충퇴치기
KR20140098782A (ko) * 2011-11-15 2014-08-08 뉴로메트릭스 인코포레이티드 경피적 전기 신경 자극을 이용한 통증 완화 장치 및 방법
US20180345022A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Enhanced Selectivity and Modulation in Coordinated Reset in Deep Brain Stimulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(문헌2) Giuseppe Marineo, PhD., Vittorio Iorno, MD., Cristiano Gandini., MD, Vincenzo Moschini., MD, and Thomas J. Smith, MD.(2012). Journal of Pain and Symptom Management 87, Scrambler Therapy May Relieve Chronic Neuropathic Pain More Effectively Than Guideline-Based Drug Management: Results of a Pilot, Randomized, Controlled Trial( DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpainsymman.2011.03.015 )

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220121469A (ko) * 2021-02-25 2022-09-01 동서대학교 산학협력단 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 방법 및 장치
KR102585844B1 (ko) 2021-02-25 2023-10-26 주식회사 뉴로리햅 하드웨어 기반 다채널 전류 자극 장치
KR102682382B1 (ko) 2023-11-28 2024-07-08 (주)리솔 통증 완화 장치 및 그 제어방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6430443B1 (en) Method and apparatus for treating auditory hallucinations
US10029106B2 (en) Remote access and post program telemonitoring
EP2340079B1 (en) Microcurrent and cranial electrotherapy stimulator for control of anxiety, insomnia depression and pain
US6351674B2 (en) Method for inducing electroanesthesia using high frequency, high intensity transcutaneous electrical nerve stimulation
EP1843814B1 (de) Vorrichtung zur transkutanen stimulation eines nervs des menschlichen körpers
US6741889B1 (en) Electronic apparatus and method for treating human pain through application of an electrical stimulus in combination with application of a magnetic field
US6662053B2 (en) Multichannel stimulator electronics and methods
US10245432B2 (en) Method and apparatus for treatment of focal dystonia
US6449512B1 (en) Apparatus and method for treatment of urological disorders using programmerless implantable pulse generator system
US6671557B1 (en) System and method for providing percutaneous electrical therapy
JP2018089400A (ja) 高周波電気神経ブロック
CN116251294A (zh) 用于抑制疼痛,具有降低的副作用的选择性高频脊髓调节,以及相关的系统和方法
KR102187779B1 (ko) 인공 무통증 감각정보를 충격파와 함께 통각신경경로로 뇌에 전달하여 통증을 완화시키는 신경조절장치
Sahyouni et al. Selective stimulation of facial muscles with a penetrating electrode array in the feline model
US11813461B2 (en) Device and method modulating nerve of a patient by providing electrical stimulation
Lee et al. Exploratory investigation of the effects of tactile stimulation using air pressure at the auricular vagus nerve on heart rate variability
Davis International Functional Electrical Stimulation Society (IFESS): the Development of Controlled Neural Prostheses for Functional Restoration
CN110870946B (zh) 刺激脑内缰核和/或髓纹和/或后屈束的装置
EP0907387B1 (en) Medical electronic apparatus for treating human pain
KR102717384B1 (ko) 신경 조절 장치, 방법 및 프로그램
KR102681128B1 (ko) 전기신경전도억제를 이용한 관절운동 재활시스템 및 방법
US20220203087A1 (en) Systems, Devices, Components and Methods for Exercising and Rehabilitating Spinal Stabilization Muscles and Reducing Lower Back Pain
You et al. Treating spinal cord injury with implanted spinal cord stimulators
Candiri et al. Conservative, interventional and regenerative methods in chronic pain management
Laryea et al. Peripheral nerve stimulators for pain control

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant