KR20030055245A - 초음파 음장을 이용한 생물조직의 치료방법 및 치료 장치 - Google Patents

초음파 음장을 이용한 생물조직의 치료방법 및 치료 장치 Download PDF

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KR20030055245A
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오레그스테파코비취 나라이킨
제나디빅토로비취 사브라소브
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바리쉐바 올가 파블로브나
나라이킨 올레그 스테파코비취
타르크호브 빅터 프룬제비치
타르크호브 세르게이 프룬제비치
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Abstract

본 발명은 주로 의약 및 의약 장비 기술에 관한 것으로 전자기장을 사용하여 생물조직을 치료하기 위한 기술 및 치료수법에 관한 것이다. 본 발명은 초음파를 생물조직에 가하여 치료효과를 향상시킨다. 상기 작용은 세포막의 기계적 진동의 고유 주파수에 상응하는 주파수(즉, 공명 주파수)를 갖는 초음파 음장으로 실시된다. 세포막에 대한 작용은 유체역학적으로 비-파괴적 모드로 실시된다. 생물조직에 대하여 초음파 음장을 이용하여 치료하기 위한 장치는 초음파 진동 발생기(1), 음향 어셈블리(2) 및 적용단부(8)를 갖는 교체가능한 적용부재인 초음파 기구(3)를 포함하며, 또한 액상 공급계를 갖는다. 상기 발생기는 20 내지 30 kHz 주파수의 초음파 음장을 형성할 수 있다. 초음파 기구의 작용 단부의 형태는 생물조직의 수용 표면의 형태에 상응하며 입방체 스플라인으로 표시된다.

Description

초음파 음장을 이용한 생물조직의 치료방법 및 치료장치{Method and device for therapy of biological tissues using an ultrasonic field}
최근 의약에서, 초음파 음장의 이용과 관련된 방법은 외과술, 진단연구, 치료 과정에 유용성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
초음파를 이용함으로써, 액체 및 외과 계기가 멸균되고, 고분산 형태의 의약 제제가 제조된다.
초음파 음장의 특징에 따라서, 상술한 것들은 처리되는 시스템에서 다양한 물리적 효과, 즉 기계적 파괴, 분산, 유화, 캐비테이션(cavitation), 열처리, 고유 진자의 여기 등을 유발할 수 있다(Ultrazvuk. Malenkaya Entsiklopendia (Ultrasound. Small Encyclopaedia)./I.P. Golyamina 편집. Moscow: Sovetskaya entsiklopedia (Soviet Encyclopaedia Publishers). 1979-399 pp. 참조).
상이한 특징을 갖는 초음파 음장이 생물조직에 적용되면, 활성 물리적 요소의 복합은 소염작용, 마취작용, 소독, 자극작용을 의미할 수 있다.
예컨대 요로결석을 치료하기 위해서는, 신장이 위치하는 면에서 등과 배로부터 동시에 대향되는 위상의 초음파 음장을 신장의 투사 지점에 작용시키는 것이 제안되어 있으며, 상기 초음파 음장은 1 내지 5 kHz의 주파수와 2 내지 5 mW/cm2의 세기를 가지며, 상기 주파수와 세기의 선택은 환자의 증세에 따라 선택한다.
대향되는 위상의 방사선 소스의 적용은 진동 세기를 증가시킬 뿐만 아니라 환자 몸에 의해 형성된 공명기내에서 일정한 세기의 이동 파장 모드로 환자 체내에서 보다 균일한 분포를 제공할 수 있다(RF 특허 2,099,040, A 61 H 23/00, 1997 참조).
만성 신우염에 걸린 어린이를 치료하는 종래기술에 따른 치료방법은 신장, 부신 및 요도 부분에 0.05 내지 0.2 W/cm2세기, 880 kHz 주파수의 초음파 음장을 적용시키는 단계를 포함하며, 상기 음장의 세기 및 지속시간은 질병의 심각도에 따라 증가시킬 수 있다.
상기와 같은 초음파 음장을 작용시키는 모드에서, 신장의 세포 막에 대한 안정화 효과가 얻어지며, 이는 치료기간을 단축시키고 재발 회수를 감소시키게된다(USSR Inventor's Certificate 1,456,153, A 61 H 23/00, 1989 참조).
진동 마사지를 실시할 때 국부적인 혈액역학에 의한 2차 반응을 방지하기 위하여, 2 Hz 단계, 진폭 4 mm, 2분간의 지속시간으로 주파수 16 내지 32 Hz를 적용시킨 후 최대 펄스 볼륨의 평균 속도의 피이크에 의해 환자의 수족으로부터 얻은레오그래피(rheography) 데이터를 기초로 하여 환자의 심혈관계의 고유 주파수의 2차 교합을 예비적으로 결정하고, 또 상기 주파수에서 진동작용을 실시하는 단계가 있다(USSR Inventor's Certificate 1,163,853, A 61 H 23/00, 1985).
운동선수의 근육을 자극하기 위해 기계적 진동작용을 실시한 경우, 긴장된 근육에 의해 생성된 기계적 진동의 주파수와 진폭을 예비적으로 측정하고, 또 상기 측정된 주파수의 배수가 되고 진폭은 상기 측정된 진폭과 동일한 주파수에서 진동작용을 실시하는 단계가 존재한다(USSR Inventor's Certificate 1,174,026, A 61 H 23/00, 1985).
그 기능의 기본이 초음파 작용을 주파수, 진폭 및 예컨대 조사될 체내 부분의 혈액량과 같은 소정의 생물학적 변수 기간과 동조시키는 원리인 초음파 치료용 장치가 개시되어 왔다. 그렇게 함으로써, 예컨대 주파수, 진폭 및 펄스 진동 기간과 같은 일부 생물학적 변수에 대한 정보는, 증폭 및 여과후, 발생기의 동작을 가이드하는 전기적 신호로 변환된다.
이러한 초음파 음장에 의한 연속적인 생물제어 및 생물조절은 작용 특징을 개별화하고 최적화한다(USSR Inventor's Certificate 562,279, A 61 H 23/00, 1977).
초음파 음장을 동물 기관에 적용시키는 유사한 방법은 초음파 진동 발생기의 동작을 제어하는 기본적인 정보 센서(예컨대, 압전기 센서)를 동물의 몸에 고정시키는 단계를 포함한다. 기본적인 정보로서, 예컨대 펄스속도에 관한 정보를 이용할 수 있다. 상기 기본적인 정보 센서로부터 얻은 사인과 유사한 곡선 형태의 전기신호는 대조용 신호로서 초음파 진동 발생기에 공급된다.
이렇게하여, 초음파 음장의 작용은 생물의 심장혈관계의 수축 빈도와 동일한 주기로 실시되어 생물에 대한 에너지 공급을 감소시시키는데, 이는 조직, 특히 신경조직이 연속적인 자극에 비하여 간헐적인 자극에 대하여 더 반응성을 나타내기 때문이다(USSR Inventor's Certificate 649,429, A 61 H 23/00, 1979).
그 디자인 특징이 확률적이고 광대역 초음파 음장의 생성을 가능하게하는 초음파 치료장치가 특허되었는데 이러한 장치는 다음과 같은 특정 이점을 갖는다: 상기 음장의 작용은 습관성을 유발하지 않고, 또 음향 에너지가 광범위 주파수로 분산되기 때문에 환부를 둘러싸는 조직에 대한 2차 작용을 감소시킨다.
상기 장치는 신호 주파수 및 위상 변이기(variator)를 포함하는 초음파 진동 공급원, 진폭 표준화기를 포함하는 전력 증폭기를 포함하며, 상기 전력 증폭기는 멀티모드 공동 공명기 형태의 광대역 초음파 방사기(radiator)에 접속되어 있고, 상기 방사기는 선형 법칙에 따라 편광되어 있다(RF 특허 2,066,215, A 61 H 7/00, 1996).
생물에 대한 초음파 음장의 작용 효과는 이용된 초음파 음장의 변수 및 작용 모드에 의해 결정되므로, 상기 변수의 선택이 아주 중요하다.
초음파 음장을 생물에 적용하는 상술한 모든 수법에서, 활성 음장의 변수는 경험적으로 결정되거나 또는 환자의 심장혈관계 또는 근육계의 활성을 규정하는 값을 기초로 결정되었다.
그러나, 상기 기준에 따른 활성 초음파 음장 변수의 선택은 아무런 명확한생물물리학적 기초를 갖고 있지 않으므로, 그러한 변수가 적합하리라는 보장이 없다.
본 발명은 주로 의약 및 의약 장비 기술에 관한 것으로, 초음파 음장(ultrasonic field)을 이용한 생물조직에 대한 치료기술 및 치료수법에 관한 것이다. 본 발명은 수의학 및 생물 과학 연구에도 이용될 수 있다.
도 1은 생물조직에 초음파 음장을 가하여 치료효과를 얻기 위한 본 발명에 다른 장치의 블록 다이아그램이다.
도 2는 발생기(1), 음향 어셈블리(2) 및 적용단부(8)를 갖는 초음파 기구(3)를 포함하는 초음파 설비의 구조 다이아그램이다.
도 3 및 도 4는 작용 대역에 액체를 공급하는 실시형태를 도시한다.
도 5 내지 도 9는 초음파 기구(3)의 작용단부(8)의 실시형태이다.
발명의 요약
본 발명자는 세포막의 고유한 기계적 진동 주파수와 일치하는 (즉, 세포막의 공명 주파수와 일치하는) 주파수에서 유체역학적, 막을 파괴하지 않는 모드로 초음파 음장을 생존 세포에 작용시킴에 있어서, 세포막 투과성의 증가가 발생하면, 이는 현대의 치료방법이 향상된 기초로 볼 수 있다는 것을 최초로 확립하였다.
본 발명의 목적은 생물조직에 대한 초음파 음장의 적용의 치료효과를 향상시키는 것이다.
상기 목적을 달성하고 또 병리변화된 생물조직의 기능을 회복하기 위하여, 각 생물조직의 세포막의 고유한 기계적 진동의 주파수에 상응하는 주파수를 갖는 초음파 음장을 비-파괴성 유체역학적 모드로 상기 조직에 적용한다.
본 출원인은 대다수의 연질 조직에서 건강한 세포막의 기계적 진동의 최저 발견 고유 주파수가 23 내지 27 Hz 범위라는 것을 밝혀내었다.
본 발명의 방법을 보완하기 위하여, 외부의 초음파 음장 주파수는 세포막의 기계적 진동의 최저 발견 고유 주파수에 상응해야한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 중요한 특징은 활성 초음파 음장의 세기로서, 이는 세포막에 대하여 파괴 작용 효과를 갖는 수준 보다 낮아야한다.
본 출원인은 활성 공명 초음파 음장의 평균 세기는 0.2 내지 0.5 mW/cm2이내여야 한다고 가정한다.
본 발명의 방법을 보완하기 위한 다른 조건은 본 방법을 유체역학적 모드로 실현시킬 필요가 있다는 것인데, 이는 액체 매질이 세포에 전달될 이온 및 물질의 캐리어로서 작용할 수 있거나, 또는 세포로부터 바람직하지 않은 이온 및 물질을 제거하는데 보조할 수 있기 때문이다.
초음파 에너지의 트랜스레이터인 액체 매질은 그의 물리적 및 화학적 특징에 따라서 그가 수용하는 초음파 음장의 세기를 약화시킬 수 있거나 증폭시킬 수 있다.
유체역학적인 작용모드는 액체 매질로서 물, 수용액 및 염 용액, 무기오일 및 식물오일, 수성 현탁액 또는 유제, 겔 또는 콜로이드 계를 사용하는 것에 의해 제공될 수 있다.
상기 발명의 방법은 피부 외피, 외상, 화상, 이후두학, 부인과, 항문직장병리학에서의 감염증 치료에 이용될 수 있다.
본 발명의 방법을 실시하기 위하여, 20 내지 30 kHz 주파수를 갖는 초음파 음장을 형성할 수 있는 초음파 진동 발생기, 유체역학적 작동 모드를 제공하는 액상 트랜스미션 시스템, 및 생물물질에 균일하게 작용하는 초음파 음장을 제공하는적용 부재를 포함하는 장치를 사용할 수 있다.
그러나, 각각 부가적 수단을 구비한 자동화된 장치가 바람직하다.
본 발명의 방법을 실시하기 위해 필요한 장치의 필수적인 특수한 특징은 적용부재의 방사성 표면의 디자인 형태이다.
실시된 조사작업의 결과, 본 출원인은 적용부재의 방사성 표면의 형태가 스플라인 근사법에 의해 고안되면 충분한 결과를 얻을 수 있다는 것을 밝혀내었는데, 이는 그것이 방사성 표면과 수용 표면에 대한 유사성의 필요한 정도를 달성할 수 있는 유일한 경우이기 때문이다.
실제로, 본 출원인이 연구하는 동안 밝혀진 바와 같이, 수용 표면에서 30% 이내의 에너지 농도의 분산을 제공할 수 있는 유사성 정도가 충분한 것으로 판단될 수 있다.
계산에 의하면 방사성 표면의 최적 형태는 수용 표면의 곡률에 상응하는 곡률을 가져야한다는 결론으로 인도한다.
특히, 관형 기관, 예컨대 직장의 내부 표면을 조사시키기 위하여, 적용 본체의 방사성 표면이 타원형 형태를 갖는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌다; 그러므로, 타원형 형태의 방사성 표면을 갖는 적용부재는 항문직장 병리학에서 효과적으로 또 성공적으로 이용될 수 있다; 부인과에서는, 비대칭 단면부를 갖는 원통형으로 제조된 방사성 표면을 갖는 적용부재를 이용하는 것이 바람직하고; 이후두학에서는, 오목한 사발형으로 제조된 방사성 표면을 갖는 적용부재를 이용하는 것이 바람직하다.
적용부재의 방사성 표면은 생물조직과 직접적으로 접촉하는 그의 단부에 위치한다.
물론, 상기 형태는 상이한 특정 문제를 해결하기 위한 적용부재의 분류를 제한하지 않으며, 이들 방사성 표면의 형태는 상술한 원리를 기초로 하여 고안될 수 있다.
발명의 상세한 설명
본 출원인에 의해 제일 먼저 밝혀진 과학적 사실은 본 발명의 기초로 존재하며, 그 사실은 세포막의 고유 기계적 진동의 주파수와 일치하는, 즉 세포막의 공명 주파수와 일치하는 주파수를 갖는 초음파 음장을 막을 파괴하지 않는 유체역학적 모드로 생존 세포에 작용시킬 때, 세포막의 투과성의 감소가 발생하면, 이것은 기질 및 대사성 이온 및 분자가 수송되어 세포 밖으로 나가게되는 소위 "이온 채널"의 개방과 관련되어 있다는 데 있다.
상기 사실의 확립으로 초음파 작용 모드에 따라서 필요한 이온, 에너지 물질 및 의약물질을 세포에 공급하고 및/또는 독성 물질 및 (또는) 대사물질을 세포 밖으로 배출하기 위한 의도하는 효과를 가질 수 있게된다.
의약분야에서, 상기 현상은 병리과정의 결과로 인하여 손상을 입은 생존 세포의 완전한 기능의 정상 조건을 회복하고 유지하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 주요 목적은 생물조직에 대한 초음파 음장의 작용향상에 존재하며, 이는 특히 다음을 초래할 수 있다:
- 의약 및 그 관련 분야에서 활성 의약인자로서 초음파 음장의 이용에 의한 작용능력의 확대;
- 세포에서 상호교환 과정의 세기에 영향을 줄 수 있는 수단 비축의 확대;
- 의약 물질을 비롯한 필요한 물질을 세포에 공급하는 것을 직접적으로 활성화시키거나, 또는 독성물질을 비롯한 바람직하지 않은 물질을 세포 밖으로 배출시키는 작용을 나타낸다.
상기 제안된 목적은 세포막의 고유한 기계적 진동 주파수에 상응하는 주파수를 갖고 그 작용이 유체역학적 비-파괴적 모드로 실시되는 초음파 음장을 이용하는 것에 의해 달성된다.
달성가능한 물리적 효과는 이온 및 분자의 막투과 수송을 촉진하는 "이온 채널"의 개방으로 인하여 세포막의 투과성을 증가시키는 것에 존재한다.
본 출원인에 의한 제안의 본질은 다음과 같다.
병리 변화된 생물조직은 각 조직의 세포막의 고유한 기계적 진동의 주파수와 일치하는 주파수를 갖고 비-파괴적인 유체역학적 모드로 적용되는 초음파 음장에 의해 그의 손상된 기능을 회복하게된다.
생물조직의 세포막의 기계적 진동 주파수는 종래기술에 의한 방법에 의해 실험적으로 결정될 수 있거나, 또는 공지 방식으로 산출하는 것에 의해 얻을 수 있으며, 입수가능한 문헌 데이터를 이용할 수도 있다.
예컨대, 본 출원인은 대다수의 연질 조직에서 건강한 세포막의 기계적 진동의 최저 발견 고유 주파수값이 23 내지 27 kHz 이내라는 것을 밝혀내었다.
세포막 기계적 진동 주파수의 특정 값은 세포의 연령, 이들의 물리적 및 화학적 성질 및 기타 이유에 따라 다르다.
본 발명의 방법을 실시하기 위하여, 외부 초음파 음장의 주파수는 세포막의기계적 진동의 최저 발견 고유 주파수에 상응하여야한다.
통상, 초음파 음장의 주파수가 막의 고유 주파수중의 하나에 대응되면 충분하다.
원칙적으로, 활성 초음파 음장의 주파수는 세포막 진동의 고유 주파수중의 어느 하나에 대응될 수 있지만, 에너지 소비가 적은 최저 주파수 초음파 음장을 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
동시에, 활성 초음파 음장의 주파수는 일정할 수 있거나(세포막의 기계적 진동의 주파수가 충분한 정확도로 알려져 있지 않은 경우) 또는 보장되는 공명효과를 달성하기위한 다양한 값(세포막의 기계적 진동의 주파수가 충분한 정확도로 알려져 있는 경우)내로 설정될 수 있다.
본 발명의 방법의 다른 중요한 특징은 활성 초음파 음장의 세기이며, 이는 세포막에 대한 파괴작용을 유발하는 수준보다 현저하게 낮아야한다.
따라서, 본 발명의 방법을 실시하기 위해 이용된 활성 초음파 음장의 세기는 상기 값보다 훨씬 더 낮아야한다.
동시에, 활성 초음파 음장은 세포막의 공명 진동을 유발할 수 있고, 이 때문에 초음파 음장의 세기는 막에 대한 파괴 에너지에 비하여 몇 배 더 낮아야한다는 사실을 고려해야한다.
상술한 사항을 고려할 때, 활성 공명 초음파 음장의 최적 세기는 0.2 내지 0.5 W/cm2이내여야 한다.
본 발명의 방법을 실시하기 위한 다른 조건은 상기 방법을 유체역학적 모드로 실현할 필요가 있다는 것이다.
맨 마지막에 언급한 것은 초음파 음장을 수용하는 액체 매질이 상기 방법의 필수 특성으로 되는 것과 관련이 있다: 생존 세포로 침투할 때, 상기 매질은 세포로 전달될 이온이나 물질의 캐리어로서 작용할 수 있거나, 또는 세포 밖으로 배출할 때, 상기 매질은 바람직하지 않는 이온 및 물질을 세포 밖으로 제거하는 물질로 작용할 수 있다.
부가적으로, 초음파의 유체역학적 작용모드를 제공하며, 그 에너지가 생물조직으로 매질을 직접적으로 전달하는 초음파에 처리됨으로써 각 에너지 효과를 유발하는 것은 액체 매질이다.
초음파 에너지의 트랜스레이터인 액체 매질인 그의 물리적 및 화학적 특징에 따라서 그가 수용하는 초음파 음장의 세기를 약화시키거나 증폭시킬 수 있다.
유체역학적 작용모드는 물, 수용액 및 염 용액, 무기오일 및 식물오일, 수성 현탁액 또는 유제, 겔 또는 콜로이드 시스템을 액체 매질로서 사용하는 것에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 방법은 피부 외피, 외상, 화상, 이후두학, 부인과, 직장항문병리학에서 감염증을 치료하기 위해 성공적으로 이용될 수 있다.
본 발명의 방법을 실시하기 위해 필요한 장치의 필수적인 특정 특징은 적용부재의 방사성 표면의 디자인 형태이다.
적용부재의 방사성 표면은 생물조직과 직접적으로 접촉하는 그의 단부에 존재한다.
본 발명의 방법에 따르면, 초음파 음장의 치료 작용이 낮은 에너지의 음장으로도 실시될 수 있기 때문에, 생물조직의 전체 면에 대한 작용의 균일성이 특히 중요하다. 작용의 불균일성 또는 활성 음장의 불균일성으로 인하여, 생물조직의 일부 영역에서는 음장 세기가 더 낮아서 필수 생물학적 효과를 제공할 수 없고 또 다른 부분에서는 음장 세기가 더 높아서 과도한 효과를 달성하게 할 수 있다.
이러한 상황은 초음파 음장에 의해 영향을 받는 생물 조직의 표면이 상이한 구조 및 곡률을 갖는 사실에 의해 악화되는데, 이는 의약작용이 피부표면 부분, 상이한 형태와 치수의 내부 기관 및 이들의 표면의 상이한 부분에 영향을 받기 때문이다.
작용 균일성의 정도를 증가시키는 적용부재의 방사성 표면의 형태 선택은 독립적이고 독창적인 문제이다.
실시된 연구작업의 결과로서, 본 출원인은 방사성 표면의 형태가 스플라인 근사법에 의해 고안되면, 그것은 방사성 표면과 수용 표면의 필요한 유사성 정도가 달성될 수 있는 유일한 경우이기 때문에 만족스런 결과를 얻을 수 있다는 것을 나타내었다.
이러한 결론은 이하의 이론적 전제로부터 가능하였다.
방사성 표면 및 수용 표면이 완전히 유사하면, 수용표면의 각 부위에서 초음파 에너지의 농도가 동일해야한다.
이 경우, "방사성 표면 및 수용성 표면의 유사성" 개념은 상기 표면들의 구조, 릴리프 및 곡률의 적합성을 의미한다.
그러나, 이러한 유사성 정도는 상기 정도가 제공되기 어렵기 때문에 비현실적이며, 또 실제로는, 본 출원인의 연구에 의해 밝혀진 바와 같이, 수용성 표면에서 30% 이내의 에너지 농도를 분산시킬 수 있는 유사성 정도라면 충분한 것으로 생각된다.
이와 관련하여, 실험연구는 입방 스플라인을 사용한 근사법을 선택할 필요가 있고 또 방사성 표면의 형태를 방사성 표면의 유사성 정도로 허용하며, 이로써 조사된 표면을 제공하는 초음파 에너지 음장의 만족스런 균일성을 제공할 수 있었다.
마지막으로, 상기 연구 결과는 스플라인 근사법의 이용 및 기타 수단, 특히 라그란지(Lagrange) 폴리노미알 또는 체비세프(Chebyshev) 폴리노미알을 사용한 경우에만 얻어질 수 있으며, 외부 초음파 음장의 균일한 작용의 필요 정도를 제공하기 위하여 가공될 표면 형태에 적합한 방사성 표면의 형태의 고안을 허용하지 않는다는 것이 밝혀졌다.
상기 유형의 산출은 방사성 표면의 최적 형태가 조사된 표면의 곡률에 상응하는 곡률을 가져야한다는 것을 의미한다.
상기 원리는 몸체의 외부 표면 및 관형 기관의 내부 기관과 표면 모두를 조사하기 위한 적용부재의 방사성 표면 형태를 기술하는데 있어 사실이다.
특히, 관형 기관, 예컨대 직장의 내부 표면을 조사하기 위하여, 적용부재의 방사성 표면이 타원 형상을 갖는 것이 바람직하다; 따라서, 타원형 표면을 갖는 적용부재는 직장.항문 병리학에서 효과적이고 성공적으로 사용된다는 것이 밝혀졌다;부인과에선, 비대칭 단면부를 갖는 원통형으로 제조된 방사성 표면을 갖는 적용부재를 사용하는 것이 바람직하고; 이후두학에서는 오목 사발로 제조된 방사성 표면을 갖는 적용부재를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
물론, 상술한 형태는 상이한 특정 문제를 해결하기 위한 적용부재의 분류를 제한하지 않으며, 방사성 표면의 형태는 상술한 원리를 기초로 하여 고안될 수 있다.
본 발명의 방법을 실시하기 위하여, 20 내지 30 kHz의 주파수를 갖는 음장을 형성할 수 있는 초음파 진동 발생기, 유체역학적 동작 모드를 제공하는 액상 공급 계 및 생물 물질에 균일하게 작용하는 균일한 초음파 음장을 제공하는 적용부재를 포함하는 장치를 이용할 수 있다.
그러나, 물론, 자동화 시스템을 이용하는 것이 더욱 더 유망하며, 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치는 상술한 것들을 구비하고 있다.
상술한 방법을 실시할 수 있는 장치는 도면에 개시되어 있고, 도 1은 생물조직에 초음파 음장을 가하여 치료효과를 얻기 위한 본 발명에 따른 장치의 블록 다이아그램이다. 상기 장치는 초음파 진동 발생기(1), 음향 어셈블리(2) 및 초음파 기구(3)을 포함한다. 상기 음향 어셈블리는 그 동작원리가 자왜(magnetostrictive) 또는 압전 효과를 기초로 하는 반파장-진동계 또는 전체파장-진동계이다. 초음파 기구(3)는 생물체(4)에 직접적인 작용을 발휘하도록 하는 교체가능한 적용부재이다.
본 발명에 따른 장치는 세포막 공명 주파수 센서(5), 제어기(6) 및컴퓨터(7)를 더 포함할 수 있다. 생물조직에 대한 초음파 작용 대역에 위치시키는 공정에 관한 정보는 센서(5)로부터 제어기(6)에 도달하며, 그곳에서 컴퓨터(7)에 의해 가공되기에 편리한 신호로 변환된다. 컴퓨터(7)는 자동화 모드로 생물조직에 초음파 음장으로 적용하는 과정을 제어한다.
도 2는 발생기(1), 음향 어셈블리(2) 및 적용 단부(8)를 갖는 초음파 기구(3)를 포함하는 초음파 설비의 구조 다이아그램이다.
도 3 및 도 4는 작용 대역에 액체를 공급하는 실시형태를 도시한다. 제1 실시형태(도 3)에서, 액체는 기구 자체의 본체내의 채널(3)을 통하여 작용 대역에 들어가고; 제2 실시형태(도 4)에서, 액체는 초음파 기구(3)의 작용단부(8)가 위치하는 특수 챔버(10)에 의해 들어간다.
도 5 내지 도 9는 초음파 기구(3)의 작용단부(8)의 실시형태이다. 초음파 기구(3)의 작용단부(8)의 형태는 생물조직의 유형 뿐만 아니라 초음파 처리되는 기관의 형태 및 기하학적 변수에 따라 다르다.
즉, 초음파 기구의 작용단부의 형태는 상기 단부에 의해 조사될 생물표면에 따라 직접적으로 달라질 수 있다.
따라서, 초음파 기구(3)의 작용단부(8)는 다음 공정을 포함한다:
- 상처받은 표면을 포함하는 작은 곡률의 표면을 갖는 공동은 평탄한 단면 표면(11)을 갖는 원통형으로 제조하고(도 5);
- 중공 기관(질, 자궁, 위, 등)은 비대칭 단면 표면(12)을 갖는 원통형으로 제조하며(도 6);
- 큰 표면 곡률을 갖는 공동은 구형 단면 표면(13)을 갖는 원통형으로 제조하고(도 7);
- 표면의 곡률이 적은 기관(편도선 등)은 오목한 사발(14)로서 제조되며(도 8);
- 관상 기관(창자)은 타원형으로 제조된다(도 9).
본 발명의 장치를 동작시키는 2개의 실시형태가 가능하다.
동작의 제1 실시형태로서, 본 발명의 장치는 활성 초음파 음장의 고정 주파수에서 동작할 것이며, 상기 주파수는 세포막의 기계적 진동의 고유 주파수중의 하나에 상응한다. 컴퓨터(7)를 이용하면, 정보는 추천된 작용모드(음장 주파수 및 세기, 작용 기간)로 유도되며, 상기 정보는 의약 작용(생물조직의 유형, 위치, 병변의 성질 및 깊이, 등)으로 특별히 이용될 때 고려되어야한다. 컴퓨터(7)로부터의 정보는 발생기(1)에 도착하며 그곳에서 소정 변수를 갖는 공명 주파수의 전기적 신호가 형성된다. 전기 통신 채널을 통한 발생기(1)에 형성된 전기적 신호는 음향 어셈브리(2)에 도달하며 그곳에서 상기 신호는 소정 주파수의 기계적 진동으로 변환되며 기계적 통신 채널을 통하여 초음파 기구(3)에 도달하며, 그곳에서 공명 주파수를 갖는 기계적 진동의 최종 형성은 초음파 음장 세기의 프로그래밍된 수준까지 발생한다. 상기 초음파 기구(3)는 작용단부(8)를 통하여 막을 파괴하지 않는 유체역학적 모드로 생물학적 물체(4)에 작용한다. 음향기구(3)의 작용 대역에서 발생하는 처리에 대한 정보는 센서(5) 및 제어기(6)에 도달하며, 그것에서 컴퓨터(7)에서 가공되기 편리한 신호로 변환된다. 초음파 작용 대역으로부터 도달된 정보를기초로 하여, 컴퓨터는 초음파 발생기의 동작 모드를 자도 모드로 정정한다.
제2 실시형태에서, 상기 장치는 세포막 공명 주파수 연구 모드로 동작한다. 생물물체(4)에 대한 신뢰할만한 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 세포막 공명 주파수는 초음파 설비를 이용하여 찾는다.
컴퓨터(7)에 의해, 주파수 범위는 생물물체(4)에 대한 공명 주파수에 상응하독 미리 결정한다. 소정 주파수 범위에 있는 진동은 발생기(1)에서 형성되며, 이어, 통신 채널을 통하여 "발생기- 음향 어셈블리 - 초음파 기구"가 생물체에 공급됨으로써 세포 수준을 비롯한 상이한 조직 수준에서 생물학적 구조의 기계적 진동을 여기시킨다. 생물 구조의 진동 모드에 대한 정보는 통신 채널 "센서 - 제어기 -컴퓨터"를 통하여 컴퓨터(7)에 도착하며, 그곳에서 생물구조의 진동모드는 막의 공명 주파수의 모드에 상응하는 것으로 추정된다. 자동 모드인 경우, 주파수 범위 연구는 세포막 공명 주파수의 범위가 생체물질에 대하여 주어진 값에서 발견될 때 까지 계속된다. 공명 주파수의 범위를 선정할 때, 상기 장치는 제1 실시형태에 따라서 생물체에 자동으로 작용모드로 간다.
본 발명의 본질은 비제한적인 하기 실시예에 의해 설명된다.
환자 남성, 55세. 환자는 외부 로날(rhonal) 정맥의 복잡한 치질 및 괴저없는 치핵 혈전증에 걸려있다.
치료방법으로서, 초음파를 직장의 점막 코팅에 유체역학적 모드로 작용시킨다.
각 과정 이전에, 적용하는 초음파는 5% 요오도피론 용액이나 70% 알코올 용액으로 기본적인 소독을 실시하였다.
작용대역을 유체역학적 모드로 초음파 음장 처리하는 것에 의해 치핵의 좌멸괴사조직제거를 실시하였다. 유체역학적 조건은 작용 대역중의 초음파 기구의 본체내에 있는 채널을 통하여 5% 요오도피론 용액을 공급하는 것에 의해 제공되었다. 활성 초음파 음장의 세기는 23 Hz와 동일하고 작용기간은 30초였다.
좌멸괴사 조직제거가 완료되면, 헤파린 연고를 처리 영역에 도포하고 그 표면을 타원형 적용단부를 갖는 초음파 기구와 접촉시키는 것에 의해 초음파 처리하였다.
상기 경우, 유체역학적 조건은 연고의 친수성 베이스에 의해 제공된다.
활성 초음파 음장의 진동의 진폭은 40 내지 20 미크론 범위이고 컴퓨터 프로브는 세포막의 공명응답을 유발하는 상기 값을 지지하였다.
10개 과정을 매일 실시하였다.
상기 치료방법에서, 건강한 일반적 상태는 제1 과정 후에 이미 눈에 띄며, 고통은 감소되어 거의 사라졌다. 환자는 만족스런 상태로 퇴원하였다.

Claims (8)

  1. 발생된 초음파 에너지를 작용대역으로 전달하는 것에 의해 생물조직에 초음파 음장을 이용한 치료방법에 있어서,
    상기 초음파 음장의 적용은 세포막의 고유한 기계적 주파수중의 하나에 상응하는 주파수를 갖는 초음파 음장을 이용하여 막을 파괴하지 않는 유체역학적 모드로 실시되는 것을 특징으로 하는 초음파 음장을 이용한 치료방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 적용은 주파수가 23 내지 27 kHz이고 세기가 0.2 내지 0.5 mW/cm2인 초음파 음장으로 실시되는 치료방법.
  3. 초음파 진동 발생기, 음향 어셈블리 및 적용 단부를 갖는 교체가능한 적용 부재인 초음파 기구를 포함하는, 초음파 음장을 이용한 생물조직 치료장치에 있어서,
    상기 장치는 액상 공급 시스템을 더 포함하며 또 상기 발생기는 주파수 20 내지 30 kHz의 초음파 음장을 형성할 수 있으며, 또 초음파 기구의 적용단부의 형태는 생물조직의 수용성 표면의 형태에 상응하며 스플라인 근사법에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 치료장치.
  4. 제3항에 있어서, 관상 기관을 치료하기 위한 초음파 기구의 적용단부는 타원형으로 제조되는 치료장치.
  5. 제3항에 있어서, 중공 기관을 치료하기 위한 초음파 기구의 적용단부는 비대칭 단부면 표면을 갖는 원통형으로 제조되는 치료장치.
  6. 제3항에 있어서, 표면의 곡률이 작은 기관을 치료하기 위한 초음파 기구의 적용단부는 오목한 사발 형태로 제조되는 치료장치.
  7. 제3항에 있어서, 표면의 곡률이 작은 공동을 치료하기 위한 초음파 기구의 적용단부는 평탄한 단면 표면을 갖는 원통형으로 제조되는 치료장치.
  8. 제3항에 있어서, 표면의 곡률이 큰 공동을 치료하기 위한 초음파 기구의 적용단부는 구형의 단면 표면을 갖는 원통형으로 제조되는 치료장치.
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