KR20070100706A - 생체기계적 자극을 이용하는 근육 섬유 반응 협응 기능의조정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일련의 기계적 펄스에 의한 근육의 등척성 수축(isometric contraction) 적용을 이용하여, 원래의 운동 자극기의 펄스(motor exciter pulse)에 따른 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 압력 펄스(pressure pulse)를 발생하기 위한 수단과, 상기 펄스를 근육에 대응되는 표피로 적용하기 위한 수단과, 상기 발생 수단으로부터의 상기 펄스를 상기 적용 수단으로 전송하기 위한 수단을 포함하며, 상기 적용 수단과, 상기 발생수단으로부터의 상기 펄스를 상기 적용 수단으로 전송하기 위한 수단은 압축된 유체, 또는 압축되지 않는 유체를 내부에 포함하는 폐쇄 회로를 이룬다.

본 발명은 또한 원래의 운동 자극기의 펄스(motor exciter pulse)에 따른 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 근육 강화, 심미적 목적뿐 아니라 근골격계의 질병의 치료를 목적으로 한다.

Description

생체기계적 자극을 이용하는 근육 섬유 반응 협응 기능의 조정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR THE CONDITIONING OF MUSCULAR FIBRILS REACTION COORDINATION CAPACITY BY MEANS OF BIOMECHANICAL STIMULATION}

본 발명은 압력 파(pressure wave)를 이용하여, 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 심미적 목적으로, 그리고 치료 목적으로 적용된다.

살아있는 생물에서, 운동계(locomotor system)는 생물의 존재하기 위한 근본적인 관절 중 하나를 구성한다. 근육은 여러 곳에 분포되어 있고, 각각의 근육이 한정된 운동을 수행하도록 지정되어 있기 때문에, 운동계는 복잡한 골계로 구성된 골격과 운동 근육을 포함하는 가로무늬근으로 구성된다.

서로 다른 곳에 위치하는 하나 이상의 근육의 움직임을 협응시킴으로써, 가능한 운동의 세트가 결정되며, 상기 움직임은, 신경근육 수용체에 도달하여 근육 구조를 구성하는 근원섬유의 수축, 또는 이완을 발생시키는 자율적이거나 반응적인 펄스를 이용하여, 중앙 신경계에 의해 발생하는 전기 신호에 의해 유발되는 수축, 또는 이완을 통해 이뤄진다.

근육에 의해 발달되는 일은 근육의 질량과, 훈련정도와, 원래의 운동 자극 펄스에 대한 단일 근육 섬유의 반응의 협응 기능에 따라 좌우된다. 최근 연구에 의하면, 최적의 근육 긴장도와, 운동력과, 피로에 대한 내성을 유지하기 위해 이 마지막 조건이 우선적이라고 밝혀졌다.

운동 펄스의 최적화 및 자극에 대한 근원섬유의 협응은 정상적인 방식에서는 오랜 시간을 필요로 하는 운동 및 훈련을 이용하여 자연적으로 얻어질 수 있다.

중앙 신경계의 손상으로부터 초래되는 서로 다른 특성의 질병의 원인을 고려할 때, 상기 질병이 물리적 운동을 통한 자극에 대한 근육 조직의 반응을 획득하는 것을 어렵게, 또는 불가능하게 한다.

우선, 이러한 문제의 부분적인 해결은 전기 자극 장치, 즉, 적합한 발생기에 의해 전력이 공급되는 하나 이상의 전기적 애플리케이터(applicator)를 포함하는 장치가 치료될 근육의 인접부에서 환자의 피부와 직접 접촉하도록 위치함으로써, 이뤄진다. 발생기에 의해 발생되고 상기 애플리케이터를 통해 근육으로 전송되는 전기 펄스가 근육을 자극하여 불수의적인 수축을 일으킨다, 다시 말하자면, 근육이 외부에 의해 유도된 “훈련”을 하게 된다.

그러나 이러한 종류의 장치는 발생된 전기 자극이 표면 근육으로 적용될 수 있다는 사실로 인하여 몇 가지 제약을 갖는다. 이러한 특징의 결과로서, 상기 장치를 이용한 치료를 받은 환자는 어떠한 경우에서라도 치료 전보다 20% 높아진 신체 활동을 수행하도록 강제로 요구되며, 그렇지 않을 경우 치료의 전체 사이클이 무효가 될 수 있다(반복가능하며 시간제한이 없는 30회 이상의 치료 섹션). 덧붙이자면, 상기 치료는 이른바 파워 모듈, 즉 MDF(즉, kg으로 표현되는 음성저 항(negative resistance)을 극복하는 근육의 능력)의 매우 낮은 증가율(약 8-12%)을 획득할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 전기 자극의 근육의 외부 적용을, 근육에 기계/전기적 자극의 적용으로 대체하는 장치가 구현된다. 이러한 장치는 근육을 자극에 노출시켜서, 주어진 펄스에 대한 근육 섬유의 반응의 협응을 개선시킬 수 있다.

특히, 1978년에, 미국과 소련의 우주항공국이 임무를 마치고 돌아오는 우주비행사의 신체 상태 회복을 얻기 위해 진동 움직임을 이용했다. 미국은 진동하는 발판을 이용하였고, 소련은 우주비행사를 낙하시킨 후 진동하는 피봇(pivot)에 매달았다.

현재에는, 치료 목적/심미적 목적을 위해 적용되는 가장 일반적인 장치는 가변 주파수를 갖는 기계적(또는 전기기계적) 펄스 발생기와, 치료될 근육에 대응하는 피부에 직접 접촉하도록 위치하는 하나 이상의 애플리케이터를 제공하며, 이때 상기 발생기와 상기 애플리케이터는 임펄스를 전송하기 위해 제공되는 시스템을 이용하여 연결되어 있다.

특히, 치료될 근육에 인접하는 환자의 피부에 직접 타격을 가하는 다수의 막대를 포함하는 애플리케이터에 의해 이러한 종류의 자극이 주어지는 장치가 알려져 있다.

이러한 첫 번째 종류의 장치는 후에, 발생기에 의해 압력 임펄스가 공기로 전송되는 장치로 대체되며, 상기 전송 장치는 발생기에서 트랜스듀서(한 측부가 열려 애플리케이터를 구성하는 중공체)까지로 뻗어 있는 공압 파이프로 구성되어 있 다. 트랜스듀서의 열려진 섹션을 치료를 받는 사람의 피부에 기밀 상태로 위치시키는 것이 상기 장치의 바람직한 적용이다.

그러나 종래의 실시예는 몇 가지 단점을 갖는다. 특히, 종래 장치의 행태 때문에, 근본적인 한계를 갖는다. 즉, 상기 장치는 1회에 단 하나의 근육을 치료한다.

실제로, 종래의 장치는 압력 펄스를 전송하는 것에 어려움을 겪는다, 가령 지금까지 설명된 펄스 전송 방법 때문에, 발생기로부터 애플리케이터로 향하면서 펄스 진폭이 점진적으로 감소된다.

덧붙여, 종래의 장치는 높은 진폭의 임펄스를 근육으로 적용시키기 않는다. 왜냐하면 상기 임펄스가 공기의 압축 기능을 압도하는 경우, 트랜스듀서가 피부로부터 이격되고 공기가 외부로 빠져나가기 때문이다. 이렇게 트랜스듀서를 반복적으로 이격시킴으로써, 전송 펄스의 동일한 주파수가 취해지고, 피부 마찰이 발생한다.

압력 펄스 발생에 관련하여, 여러 다른 시스템이 종래의 장치에서 사용된다. 특히, 이러한 시스템 중 하나에 따라서, 상기 압력 펄스는, 원통 내부에서 이동되는 피스톤에 의해 발생되며, 상기 피스톤은 연결 막대와, 회전 모터로 연결되는 구동 핸들로 구성된 시스템에 의해 이동된다. 대안적으로, 연결 막대와, 회전 모터로 연결되는 구동 핸들로 구성된 시스템은 공압 챔버 내부에서 진동하는 막에 따라 동작할 수 있으며, 각각의 진동은 상기 공압 챔버의 부분에 존재하는 공기의 압축을 발생시키며, 이는 전송 수단으로 향한다.

두 가지 설명된 시스템은 기능성과 생산성에 있어 동등하다. 이론적으로, 이들은 적용된 주파수에 관계없이 펄스 진폭을 일정한 값으로 유지한다는 장점을 갖는다. 그러나 이는 모터의 회전 속도에 따라 좌우되기 때문에, 최대 도달 가능한 주파수에 관련하여 큰 제약을 갖는다. 실제로, 단지 50Hz의 펄스 주파수에 도달하기 위해서, 1분당 3000회 회전이 필요하다.

따라서 실전에서 이러한 펄스 발생 시스템은 충분한 주파수 및 진폭을 동시에 갖는 진동을 생산할 수 없다. 이러한 주파수와 진폭간의 타협을 결정하는 것이 필요하다. 진동의 주파수는 치료의 종류에 직접 영향을 받으므로, 펄스 진폭이 주파수의 이점을 위해 희생되는 것이 일반적이다.

펄스 전송 방법 때문에 더 제한될 수 있다. 압축가능성이 있는 유체, 즉 공기 때문에, 그리고 마찰 효과에 의한 전송 도관의 벽과 접촉하고 있는 펄스 전송 유체의 빠른 이동 때문에, 파 진폭의 추가적인 감소가 초래된다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 기계적 진동, 즉 필요에 따라 조정될 수 있는 주파수를 갖는 일련의 압력 펄스를 적용함으로써, 하나 이상의 근육, 또는 동일한 하나의 근육내의 여러 다른 위치의 치료를 위해 본 발명에 따르는 장치 및 방법이 제안되며, 이는 대응하는 근육의 기계적 신경근육 수용체가 집중되어 있는 힘줄에 인접하게 위치하는 근육 교차점의 대응하는 곳에, 유체의 기둥의 진동을 적용시킴으로써 이뤄진다.

본 발명에 따르는 펄스 발생기는, 발생된 진동의 진폭을 희생하지 않고 매우 높은 진동 주파수라도 획득할 수 있게 해주는 특정한 설계안을 제공한다. 덧붙여 발생기로부터 트랜스듀서까지의 펄스 전송 시스템에 의해, 전송된 파의 진폭의 감쇠가 최소치까지로 줄어들 수 있다.

특히, 근육과 뇌 사이의 연결 회로를 활성화시키기 위해, 본 발명에 따르는 치료가 적용되는 근육이 가벼운 등척성 수축(isometric contraction) 상태가 되어야한다.

더욱 세부적인 방식으로, 본 발명에 따르는 해결책은, 건강한 사람의 신경근육계에서 아주 짧은 시간 동안 긴장의 최적화를 제공하고, 물리적 운동에서의 힘과 저항의 상당한 증가를 제공하는 장치 및 방법을 제공하는 것에 목적을 둔다. 본 발명에 따르는 장치 및 방법의 이러한 특징은 훈련 기간을 감소시킴으로써 매우 바람직한 결과를 얻을 수 있는 운동선수의 경우에 더욱 바람직하게 나타난다. 근육 긴장의 최적화는 추가로 심미적 관점에서의 바람직한 결과를 얻을 수 있게 해준다.

여러 다른 방법에 따라 적용되는 동일한 장치에 의해, 중앙 신경계의 신경 원인, 또는 외상 원인, 또는 주변 신경계의 퇴행성 진행(발작이나 다발성 경화증)으로 인한 근골격계의 병을 갖고 있는 사람을 기능적으로 회복시키는 재활 치료가 수행될 수 있다.

특히, 상기 해결책은 여러 다른 속성의 전신 통증으로 고통 받아 더 이상 운동 기능을 활성화시킬 수 없는 노인에게 행해질 수 있다. 본 발명의 장치는 또한 이른바 통증 치료(근육 이완)에서 사용될 수 있다.

따라서 본 발명의 특정한 목적은 청구범위 제 1 항에서 정의된 근육 섬유 반응 협응 기능의 조정을 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르는 장치의 추가적인 특징은 뒤따르는 종속 청구항 제 2 항 내지 제 22 항에서 설명되어 있다.

본 발명의 추가적인 특정 목적은 청구범위 제 23 항, 제 24 항 및 제 25 항에서 정의된 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하는 방법이다.

본 발명에 따르는 장치의 효과는 자명하며, 본 발명의 이점은 임의의 주파수 제한 없이 바람직하게 발생된 진동 진폭을 유지할 수 있다는 것이며, 상기 주파수는 2000Hz의 값에까지 도달할 수 있고, 따라서 많은 개별적인 근육을 동시에 치료할 수 있으며, 여러 다른 환자를 동시에 치료하는 것도 가능하다. 또한 진동 파가 근육 신경 수용체로 직접 전송될 수 있다는 사실과, 이에 따라 환자는 약한 등척성 수축만 발생하고 즉각적인 결과를 획득할 수 있는 사실 때문에, 시간과 비용에서 명백하게 절약되는 결과를 갖는다.

덧붙여, 단일 트랜스듀서의 독립성으로 인하여, 진동과 상호작용하는 기계적 신경근육 수용체가 집중하여 있는 근육 힘줄 영역에 인접하게 위치하는 임의의 단일 영역 상으로의 올바른 배치가 가능해진다. 이러한 특징에 의해, 치료 최적화와 이에 따른 짧은 시간의 가장 바람직한 결과를 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 근육 섬유 반응 협응 기능의 조정을 위한 장치의 개략적인 도면이다.

도 2는 제 1 타입의 플럭스 조절자를 포함하는, 본 발명에 따르는 근육 섬유 반응 협응 기능의 조정을 위한 장치의 필수 소자의 분해도이다.

도 3은 도 2에서 나타나는 장치의 조절 소자를 도시하고 있다.

도 4는 도 1의 장치에서의 압력 펄스의 발생을 위한 제 2 타입의 플럭스 조절자의 횡방향 도면이다.

도 5는 도 4의 플럭스 조절자의 평면도이다.

도 6은 도 1의 장치의 압력 펄스의 발생을 위한 제 3 타입의 플럭스 조절자의 평면도이다.

도 7은 본 발명에 따르는 플럭스 조절자와 진동 전송 시스템 사이에 위치하는 가변 부피 공압 챔버의 투시도이다.

도 8은 도 7의 가변 부피 공압 챔버의 후방 투시도이다.

도 9는 제 2 타입의 가변 부피 공압 챔버를 포함하는 도 1의 장치에서 압력 펄스의 발생을 위한 제 4 타입의 플럭스 조절자의 횡방향 섹션을 도시한다.

도 10은 도 1의 장치의 제 1 타입의 트랜스듀서의 개략도이며, 도 7 및 8의 공압 챔버와 연결되어 있다.

도 11은 도 1의 장치의 제 2 타입의 트랜스듀서의 개략도이다.

도 12는 라인 A-A를 따르는 도 11의 트랜스듀서의 섹션을 나타낸다.

도 13-16은 도 1의 장치에서 압력 펄스의 발생을 위한 추가적인 종류의 플럭스 조절자의 도면이다.

도 17은 도 13-16에서 나타난 장치의 조절 소자를 도시한다.

도 1을 참조하면, 근육 섬유 반응 협응 기능(muscular fibrils reaction coordination capacity)을 조정하기 위한 장치(1)는, 압력 펄스(pressure pulse)의 시퀀스를 발생하기 위한 압축기(compressor, 2) 및 플럭스 조절자(flux modulator, 3)와, 상기 펄스를 치료될 하나 이상의 근육에 대응하는 사용자의 피부로 적용하기 위한 다수의 트랜스듀서(transducer, 4)와, 상기 펄스를 상기 압축기(2)와 상기 조절자(3)와 상기 트랜스듀서(4)를 포함하는 시스템으로부터 전송하기 위한 다수의 공압 도관(pneumatic conduit, 5)을 포함한다. 상기 압축기(2)와 플럭스 조절자(3)는 압축기(2)의 압축 출구로 연결되어 있는 제 1 공압 도관(6)과, 상기 압축기(2)의 흡입 입구로 연결되어 있는 제 2 공압 도관(7)을 통해 연결되어 있다.

도 2는 본 발명에 따르는, 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치(1)의 필수 요소를 도시한 분해도이다. 특히, 도 2의 실시예에서, 플럭스 조절자(3)는 원형 형태의 조절 소자(modulation element, 8)로 구성되며, 상기 조절 소자는 자신의 외곽부에 위치하는 다수의 통로(9)를 포함한다. 상기 조절 요소(8)는 각각 압축기(2)의 압축 출구(compression outlet)와 흡입 입구(aspiration inlet)로 연결되어 있는 공압 도관(6, 7)과, 제 1 공압 챔버(pneumatic chamber, 10)의 도관(20) 사이에 배열된다. 덧붙이자면, 조절 소자(8)의 통로(9)의 형태와 배치는, 상기 제 1 공압 챔버(10)의 도관(20)이 압축 공압 도관(6)과 흡입 공압 도관(7)과 교대로 연결되도록 정해진다. 상기 제 1 공압 챔버(10)가 압축 및 흡입 단계의 시퀀스를 수행하는 이러한 방법은, 조절 소자(8)의 회전 속도에 의해 주파수가 결정되며, 제어 수단이 제공되는 모터(11)의 동작으로 인하여 교대로 이뤄진다.

조절 소자(8)와 맞닿아 있는 제 1 공압 챔버(10)의 끝에서 제 2 공압 챔버(12)가 위치하며, 상기 제 2 공압 챔버(12)는 가변 부피를 갖고 다수의 연결 오프닝을 포함하며, 상기 다수의 연결 오프닝은 공압 도관(5)을 향해 위치하며, 이를 통해 트랜스듀서(4)로 연결되어 있으며, 이들은 함께 폐쇄 회로를 구성하며, 상기 폐쇄 회로 내부에는 압축된 유체, 또는 압축할 수 없는 유체가 위치한다. 공압 챔버(10)가 조절 소자(8)에 의해 결정된 연결의 결과로서 수행하는 압축 시퀀스와 흡입 단계를, 가변 부피의 제 2 공압 챔버(12)가 일련의 기계적 펄스로 변형시키며, 상기 펄스는 상기 폐쇄 회로에 포함되어 있는 유체의 진동을 통해 전송된다.

도 3은 대안적 조절 소자(8)를 도시하며, 이때 제 1 일련의 통로(9')가 상기 조절 소자(8)의 외곽부에 제공되며, 제 2 일련의 통로(9")가 상기 조절 소자(8)의 중심과 외곽부 사이에 위치한다. 이러한 이중으로 구성된 일련의 통로의 기능은, 동일한 조절자(3)를 통해 서로 다른 주파수를 갖는 압력 펄스의 생산을 동시에 가능하게 하는 것이다. 제 1 일련의 통로(9')를 압축 및 흡입 공압 도관의 제 1 결합으로 연결하고, 제 2 일련의 통로(9")를 압축 및 흡입 공압 도관의 제 2 결합으로 연결하는 것이 가능하다. 압축 및 흡입 도관의 두 가지 결합이 동일한 압축기로 연결되거나, 두 개의 서로 다른 압축기로 연결될 수 있다.

도 4 및 5에서 나타난 실시예에서, 플럭스 조절자(3)는, 그 내부에 챔버(14)가 형성되어 있는 케이스(13)로 구성되어 있다. 이 경우에는 고리형태를 갖는 조절 소자(15)에 의해 상기 챔버(14)는 두 개의 개별적인 부분으로 분할되며, 챔버(14)의 중앙 부분에서 로터(16)가 존재하며, 본체 부분에서는 압축기(2)의 압축 출구로 연결되어 있는 제 1 공압 도관(6)과, 동일한 압축기(2)의 흡입 입구로 연결되어 있는 제 2 공압 도관(7)으로 각각 연결되어 있는 제 1 커널(17)과 제 2 커널(18)이 구현된다.

조절 소자(15)는 다수의 통로(19)를 포함한다. 제 1 커널(17)의 단부(압축)와 제 2 커널의 단부(압축 해제)는 상기 조절 소자(15)의 내부 표면과 접촉하여 위치한다. 상기 조절 소자(15)의 통로(19)에 대한 커널(17, 18)의 단부는, 로터(16)의 회전 동안 어떠한 통로(19)도 존재하지 않는 경우 제 1 커널(17)이 조절 소자(15)의 통로(19)에 대응하고, 제 2 커널(18)이 조절 소자(15)의 영역에 대응하도록, 위치한다. 이러한 방식으로, 조절 소자(15)의 외부에 위치하는 상기 챔버(14)의 부분이, 상기 조절 소자(15)의 통로(19) 중 하나를 통과하고, 상기 제 1 커널(17)과 상기 제 2 커널(18)을 각각 통과하여, 상기 압축기(2)의 압축 출구와 흡입 입구로 교대로 연결된다. 결과적으로, 챔버(14)의 내부에서, 압축과 흡입이 교대로 이뤄진다. 도관(20)을 통해, 챔버(14)를 공압 챔버(10)로 연결하는 이러한 단계의 시퀀스가 공압 챔버(10)로 전송되고, 결과적으로, 이전 도면을 참조하여 나타난 일련의 장치를 이용하여 트랜스듀서(4)로 전송된다.

본 발명에 따라서, 조절 소자(15)는 홀수개의 통로(19)를 제공받으며, 상기 커널(17, 18)이 방사 방향을 따라 180°만큼 배치되어 있다.

도 6을 참조하여, 본 발명에 따르는 플럭스 조절자(3)의 실시예가 나타난다. 플럭스 조절자(3)의 근본적인 소자는 원통형의 중공 스테이터(41)로 구성되며, 상기 스테이터(41) 내부에 원통형 조절 소자(42)가 존재한다.

이 경우에서, 공압 챔버(10)로 연결되어 있는 도관(20)과, 압축기(2)의 압축 출구로 연결되어 있는 제 1 공압 도관(6)과, 상기 동일한 압축기(2)의 흡입 입구로 연결되어 있는 제 2 공압 도관(7)이 스테이터(41)와 인접하게 위치하며, 이때 상기 도관(20)은 나머지 사이에 위치한다. 조절 소자(42)의 횡방향 표면 상에서, 조절 소자(42)를 관통하는 곡선 캐버티의 형태를 갖는 다수의 통로(43)가 존재하며, 이때 상기 통로(43)의 크기, 개수 및 상대적 간격은, 조절 소자(42)의 회전 동안 각각의 통로(43)는 공압 도관(6, 7)의 시점에서 도관(20)과 링크될 수 있도록 정해진다.

바람직한 실시예에서, 도 6을 참조하면, 동일한 타입 및 기능의 3개의 도관으로 구성되는 다수의 세트가 스테이터(41) 상에 위치하여, 이러한 타입의 각각의 조절자(3)가 다수의 압축기(2), 또는 공압 챔버(10)와의 독립적인 연결을 위해 사용될 수 있다.

도 2, 도 4 및 5, 도 6에서 나타난 플럭스 조절자(3)의 실시예에서, 고정 소자에 대한 이동 소자의 회전 속도에 따라 동작하여, 공압 챔버(10)내의 압력 펄스 주파수를 쉽게 변경시키는 것이 가능하다. 그 뿐 아니라, 제안된 해결책에 의해 어떠한 어려움도 없이 현재 사용가능한 장치를 이용하여 상상도 할 수 없는 주파수에 도달하는 것이 가능해진다(상당한 진폭을 유지한 채 2000Hz까지도 도달할 수 있다).

도 7 및 8은 가변 부피 공압 챔버(12)의 세부 사항을 도시한다. 공압 도관(5)과 맞닿는 제 1 페이스(21)와, 제 1 공압 챔버(10)와 플럭스 조절자(3)와 맞 닿는 제 2 페이스(22)를 갖는 중공체로 구성되어 있다. 상기 제 1 페이스(21)는 다수의 오프닝(23)을 제공받으며, 각각의 오프닝은 공압 도관(5)의 기밀(氣密)을 위해 할당되는 반면에, 상기 제 2 페이스(22)는 열려 있어, 탄성 물질(바람직하게는 Eastover)의 막(24)으로 덮여 있다. 이러한 방식으로, 가변 부피 공압 챔버(12)의 내부 부피는, 공압 챔버(10)내의 서로 다른 압축 및 흡입 단계의 연속의 결과로서, 감소하거나 증가할 수 있으나, 공압 챔버(10)와 공압 챔버(12) 사이로 물질이 통과하는 것이 가능한 것은 아니다.

도 9는 도 1의 장치의 압력 펄스의 발생을 위한 대안적인 플러스 조절자(3)를 도시한다. 상기 조절자(3)는 견고한 상단 커버(26)와 유연한 막(27)에 의해 한계가 정해지는 가변 부피 공압 챔버(25)를 포함한다. 상기 상단 커버(26) 상에는 공압 도관(5)과의 연결을 위한 하나 이상의 오프닝(28)이 존재한다.

막(27)의 중앙에, 원통형의 중공 피스톤(29)의 상부가 위치하고, 상기 피스톤은, 플럭스 조절기(3)의 하부에서 구현되는 원통형 하우징(30)의 내부에서 자유롭게 이동할 수 있다. 상기 원통형 하우징(30)이 자석(31) 내부에서 위치한다. 상기 원통형 피스톤(29)의 횡측 표면은 전기 케이블의 일련의 코일(32)로 덮여 있다.

전기 전류가 케이블(32)을 통과하는 동안, 전류 흐름 방향에 따라서 자석(31)에 의해 상기 원통형 피스톤(29)이 당겨지거나 밀려나며, 그 힘은 적용된 전기 전류의 강도에 비례한다.

코일에서 전류 흐름 방향을 교대로 정함으로써, 상기 원통형 피스톤(29)이 교대로 상·하로 이동되며, 이에 따라 막(27)이 이동되고, 결과적으로 공압 챔 버(25)의 부피가 감소, 또는 증가된다.

추가적인 실시예에서, 플럭스 조절자는, 앞서 언급된 종류, 또는 이와 유사한 종류의 가변 부피 공압 챔버를 포함하는 본체로 구성되어 있으며, 이때, 탄성 막이 압전기 세라믹 물질로 구성된 압전기 디스크(piezoelectric disc)로 대체되며, 상기 압전기 디스크는 상기 압전기 디스크의 양 페이스의 외곽부 상에 위치하는 한 쌍의 금속 링과, 상기 압전기 디스크의 공급 수단을 통해 상기 공압 챔버의 벽에 고정되어 있다.

도 10을 참조하자면, 공압 도관(5)을 통해 공압 챔버(12)와 연결되어 있는 본 발명에 따르는 트랜스듀서(transducer, 4)의 첫 번째 실시예가 도시되어 있다.

상기 트랜스듀서(4)는 각각 견고한 중공체(33)로 구성되어 있으며, 이때 막(34)이 위치하는 열린 측부가 포함되며, 공압 챔버(12)와 도관(5)과 트랜스듀서(4)사이에서 기밀 폐쇄 회로가 구성되도록 대응 전송 도관(transmission conduit, 5)과의 연결을 위한 오프닝(35)을 포함한다. 상기 막(34)은 표피 조직 상에서의 적용되기 위해 저자극성 물질인 것이 바람직하다.

공압 챔버(12)와, 공압 도관(5)과, 각각의 트랜스듀서(4) 사이의 폐쇄 회로에 관련하여, 본 발명에 따르는 해결책의 장점은, 이러한 회로의 내부에 압축된 유체, 또는 압축될 수 없는 유체, 가령 물을 포함할 수 있다는 것이다. 실제로, 물의 비압축성(incompressibility), 또는 사용되는 그 밖의 다른 유체의 충분한 비압축성에 의해, 트랜스듀서(4)로의 펄스가 전송되는 동안, 이러한 종류의 장치에서 일반적으로 사용되는 기체, 특히 공기 중에서 감쇠되는 것이 방지될 수 있다. 액체, 또는 압축된 기체로 가득 찬 트랜스듀서(4)는 형태나 크기의 제한을 갖지 않으며, 종래의 해결책에 따라 압축되지 않은 공기를 사용하는 것은 전송 도관(5)의 섹션과 각각의 트랜스듀서(4)의 섹션 간의 비가 너무 작지 않을 것을 요구한다. 본 발명에 따르는 해결책의 예로는, 전체 근육을 덮을 수 있는 신장가능한 트랜스듀서를 구현하는 것이 있으며, 상기 트랜스듀서는 종래 종류의 트랜스듀서보다 더 많은 개수의 기계적 수용체(mechanoreceptor), 또는 기계적 신경근육 수용체(mechanical neuroreceptor)를 포함한다.

도 11 및 12를 참조하면, 각각 오프닝(38, 39)을 통해 두 개의 서로 다른 전송 도관(5)으로 연결되는 개별적인 두 개의 챔버(36, 37)로 분할되는 트랜스듀서(4)가 도시된다. 상기 챔버(36, 37)는 벽(40)을 이용하여 분할되며, 표피에 접촉하기 위해 각각 막(34)의 섹터(34', 34")에 의해 덮여 있다.

다중 챔버 트랜스듀서(4)를 구현하는 것의 이점은, 표피 조직과 접촉하고 있는 막 표면의 서로 다른 섹터 상에서 서로 다른 주파수에서 동작할 수 있다는 것이다(이 해결책은 예를 들어 도 3에서 도시된 펄스 발생기 로터의 실시예와 조합될 수 있다). 실제로, 수의근(가로무늬근)과 불수의근(민무늬근)은 서로 다른 주파수(가로무늬근에 더 높은 주파수, 민무늬근에 더 낮은 주파수)에 반응한다.

트랜스듀서(4)는 표피와 지속적으로 접촉되어 있기 위해 하나 이상의 밴드를 제공받을 수 있으며, 서로 병렬적으로, 도는 직렬적으로 연결될 수 있다.

트랜스듀서(4)는 상기 펄스 발생 수단과 연결되어, 비동기 방식으로 동작할 수 있다.

도 13-16은 플럭스 조절자(3)의 대안적 실시예를 도시하며, 이때 압력 회로와 흡입 회로는 단일 연결 포인트(44)에서 서로 다른 공압 도관(5)을 갖도록 서로 분리되도록 유지된다. 특히, 도 13은 로터(45)와 로터(46)가 압축기(47)의 전달과 흡입으로 각각 연결되어 있는 해결책을 도시한다. 로터(45, 46)의 회전은 서로 접촉하고 있으면서 각각 로터(45, 46)와 일체형을 이루고 있는 톱니바퀴(48, 49)를 이용하여 동기화된다. 압력 라인 상의 로터(45)가 동작하면, 흡입 라인 상의 로터(46)가 동작하지 않는다(흐름이 차단된다). 압력 및 흡입 라인 상에서 다양한 개수의 출구를 갖는 공압 챔버(50, 51)가 각각 나타난다.

도 14에서, 흡입 라인 상의 로터가 존재하지 않는 실시예가 도시된다. 이러한 경우, 흡입은 계속적으로 이뤄질 것이다.

도 15 및 16은 공압 챔버의 존재를 여분으로 만듦으로써, 단일 공압 도관(5)으로 연결되어 있다는 사실을 제외하면 각각 도 13 및 14에 대응한다. 이러한 해결책에 의해 이러한 장치가 특히 고통 치료에 편리하게 사용될 수 있다.

도 17은 플럭스 조절자(3)의 기본 소자의 대안적 실시예를 도시하며, 이 경우에서 상기 소자는 원통형의 중공 스테이터(52)로 구성되어 있고, 상기 원통형 중공 스테이터(52) 내부에는 다수의 방사형 통로(54)가 교차되는 원통 형태의 조절 소자(53)가 존재한다. 최종적으로, 입구 도관(55)과 출구 도관(56)이 나타난다.

진동을 전송하는 수단으로서 물을 사용하는 것은 몇 가지 점에서 바람직하다. 첫째, 본 발명에 따르는 장치의 바람직한 동작 주파수에서, 즉, 음파의 통상적인 주파수에서, 발생된 펄스 전파 속도는 공기 중에서 약 320m/s이고, 수중에서는 700m/s이다(인체에서의 전파 속도는 약 1500m/s이다). 이러한 종류의 장치의 주요 문제점은, 전송 도관 길이의 증가에 따른 진동의 진폭의 감쇠이며, 물은 더 높은 전파 속도를 이용하여 이러한 감쇠를 보상할 수 있다.

장치(1)는 진동 주파수를 조정하기 위한 수단, 또는 주어진 임펄스에 대한 근육 반응을 검출하기 위한 수단을 더 포함할 수 있으며, 상기 주파수를 조정하기 위한 수단은 근육 반응을 검출하기 위한 상기 수단에 의해 자동으로 조정된다.

덧붙여, 장치(1)는 진동 주파수 사이클의 자동 정교화를 위한 수단을 포함할 수 있다.

장치(1)에 의해 제공되는 진동 주파수는 400Hz보다 낮은 것이 일반적이며, 10 내지 400Hz인 것이 바람직하고, 40 내지 200Hz인 것이 더욱 바람직하다.

본원 발명의 장치에 의해, 기계적 진동에 의한 근육의 등척성 수축(isometric contraction)이 적용됨으로써 획득되는 운동 자극기 펄스를 이용하여 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정할 수 있으며, 이때 상기 기계적 진동은 1 내지 400Hz의 주파수를 갖고, 하나의 근육 내의 하나 이상의 서로 다른 영역으로 적용되거나 여러 다른 근육의 영역으로 적용된다.

덧붙여, 장치(1)에 의해, 기계적 진동에 의한 근육의 등척성 수축 적용이 가능해지며, 이때 상기 기계적 진동은 60 내지 150Hz의 주파수를 갖고, 하나의 근육 내의 하나 이상의 서로 다른 영역으로 적용되거나 여러 다른 근육의 영역으로 적용된다.

최종적으로, 장치(1)에 의해, 기계 진동에 의한 근육의 등척성 수축 적용에 의해, 근육 섬유 반응 협응 기능의 조정이 가능해지며, 이때 상기 기계적 진동은 1 내지 400Hz의 주파수를 갖고, 하나의 근육 내의 하나 이상의 서로 다른 영역으로 적용되거나 여러 다른 근육의 영역으로 적용된다.

본원은 설명을 위한 목적으로 쓰여졌으며, 제한하기 위한 목적을 갖지 않는다.

Claims (26)

1. 일련의 기계적 펄스에 의한 근육의 등척성 수축(isometric contraction) 적용을 이용하여, 원래의 운동 자극기의 펄스(motor exciter pulse)에 따른 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는

   압력 펄스(pressure pulse)를 발생하기 위한 수단과,

   상기 펄스를 근육에 대응되는 표피로 적용하기 위한 수단과,

   상기 발생 수단으로부터의 상기 펄스를 상기 적용 수단으로 전송하기 위한 수단

   을 포함하며, 상기 적용 수단과, 상기 발생수단으로부터의 상기 펄스를 상기 적용 수단으로 전송하기 위한 수단은 압축된 유체, 또는 압축되지 않는 유체를 내부에 포함하는 폐쇄 회로를 이루는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축되지 않는 유체는 물임을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
3. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전송 수단은 하나 이상의 유연한 공압 도관(pneumatic conduit)과, 가변 부피의 공압 챔버(pneumatic chamber)를 포함하며, 상기 공압 챔버는 한 측부가 열려있는 견고한 중공체(hollow body)를 포함하며, 기밀(氣密) 상태로, 상기 열린 측부 상에 탄성 막이 위치하며, 상기 하나 이상의 공압 도관과의 기밀 연결을 위해, 상기 챔버의 견고한 본체 상에 하나 이상의 오프닝을 가지며, 상기 막은 상기 압력 펄스 발생 수단에 의해 직접적으로, 또는 간접적으로 압력을 받는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 펄스 발생 수단은 하나 이상의 플럭스 조절자(flux modulator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 압력 펄스 발생 수단은 압축기(compressor)를 더 포함하며, 상기 플럭스 조절자는 다수의 통신 통로(communication passage)가 제공되는 조절 소자(modulation element)를 포함하며, 상기 다수의 통신 통로는 상기 공압 챔버의 도관과, 압축 도관(compression conduit) 및 감압 도관(decompression conduit) 사이에 위치하며, 상기 압축 및 감압 도관은 각각 압축기의 압축 출구(compression outlet)와 흡입 입구(aspiration inlet)로 연결되어 있으며, 상기 압축 및 감압 도관의 단부는 상기 조절 소자의 표면과 접촉되어 있고, 상기 조절 소자는 상기 도관에 대하여 상대적으로 이동하여, 압축 도관과 감압 도관 중 하나가 상기 조절 소자의 통로와 대응할 때, 따라서 상기 공압 챔버의 상기 도관과 연결될 때, 두 개의 도관 중 나머지가 조절 소자의 통로가 아닌 영역과 대응하도록 상기 조절 소자의 통로와 상기 도관의 단부가 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 압축 도관 및 상기 감압 도관은 회전하는 소자 상에 위치하며, 상기 회전하는 소자는 상기 조절 소자의 중심과 일치하는 축에 대하여 회전하며, 상기 조절 소자에는 홀수 개수의 통로가 제공되는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 압축 도관 및 상기 감압 도관은 고정되며, 상기 조절 소자가 이들에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 플럭스 조절자는, 상기 가변 부피 공압 챔버를 포함하는 본체로 구성되며, 상기 공압 챔버의 외부로 탄성 막이 위치하며, 자석 내부에서 획득되는 원통형 하우징 내부에 원통형 중공 피스톤이 위치하고, 상기 피스톤은 전기 케이블의 하나 이상의 코일로 부분적으로, 또는 전체적으로 덮여 있으며, 상기 피스톤은 상기 하우징을 따라서 진동하는 막에 수직인 방향으로 진동 이동을 하며, 상기 진동 이동은 상기 전기 케이블로 교류 전기 전류가 흐름으로써 이뤄지는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 플럭스 조절자는 상기 가변 부피 공압 챔버를 포함하는 본체로 구성되어 있으며, 이때 탄성 막을 압전기 세라믹 물질로 구성된 압전기 디스크(piezoelectric disc)가 대체하며, 상기 압전기 디스크는, 상기 압전기 디스크의 두 개의 페이스의 외곽부 상에 위치하는 한 쌍의 금속 링을 이용하고, 상기 압전기 디스크 공급 수단을 이용하여 상기 공압 챔버의 벽에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 표피 상으로 상기 펄스를 적용하는 상기 수단은 하나 이상의 트랜스듀서(transducer)를 포함하며, 상기 트랜스듀서는 각각 견고한 벽을 갖는 본체를 포함하고, 상기 벽의 표피로 적용되는 측부는 막으로 대체되고, 상기 벽 및 상기 막은 상기 전송 수단과의 연결을 위한 오프닝을 갖는, 상기 유체의 하나 이상의 저장 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 트랜스듀서는 다수의 분할된 챔버를 포함하며, 각각의 분할된 챔버는 상기 전송 수단과 독립적으로 연결되어 있으며, 상기 전송 수단을 통해, 상기 진동을 발생하는 서로 다른 수단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스를 표피로 적용하기 위한 수단은 상기 수단과 표피와의 접촉을 유지하기 위한 하나 이상의 밴드(band)를 포함하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 트랜스듀서는 서로 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 트랜스듀서는 서로 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 트랜스듀서는 하나 이상의 가변 부피 공압 챔버로 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 트랜스듀서는 상기 펄스 발생 수단으로 연결되어, 비동기 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 주파수의 조정을 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 주어진 자극에 대한 근육 반응을 검출하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
19. 제 17 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수를 조정하기 위한 수단은, 상기 근육 반응을 검출하기 위한 수단에 의해 자동 조정되는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 주파수 사이클의 자동 정교화를 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 주파수는 400Hz 이하인 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 주파수는 10 내지 400Hz인 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 주파수는 40 내지 200Hz인 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 장치.
24. 일련의 기계적 펄스에 의한 근육의 등척성 수축(isometric contraction) 적용을 이용하여, 원래의 운동 자극기의 펄스(motor exciter pulse)에 따른 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법에 있어서, 이때 상기 진동은 1 내지 400Hz의 주파수를 가지며, 서로 다른 주파수를 이용하여 하나의 근육내의 하나 이상의 개별 영역으로 적용되거나, 서로 다른 근육의 하나 이상의 개별 영역으로 적용되는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법.
25. 일련의 기계적 펄스에 의한 근육의 등척성 수축(isometric contraction) 적용을 이용하여, 원래의 운동 자극기의 펄스(motor exciter pulse)에 따른 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법에 있어서, 이때 상기 진동은 60 내지 150Hz의 주파수를 가지며, 서로 다른 주파수를 이용하여 하나의 근육내의 하나 이상의 개별 영역으로 적용되거나, 서로 다른 근육의 하나 이상의 개별 영역으로 적용되는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법.
26. 일련의 기계적 펄스에 의한 근육의 등척성 수축(isometric contraction) 적용을 이용하여, 원래의 운동 자극기의 펄스(motor exciter pulse)에 따른 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법에 있어서, 이때 상기 진동은 1 내지 400Hz의 주파수를 가지며, 서로 다른 주파수를 이용하여 하나의 근육내의 하나 이상의 개별 영역으로 적용되거나, 서로 다른 근육의 하나 이상의 개별 영역으로 적용되는 것을 특징으로 하는 근육 섬유 반응 협응 기능을 조정하기 위한 방법.

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