KR20080048817A

KR20080048817A - 복합 진동 발생장치

Info

Publication number: KR20080048817A
Application number: KR1020060119250A
Authority: KR
Inventors: 이상구; 권명주
Original assignee: 이상구
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-06-03

Abstract

본 발명은 저주파 진동과 초음파를 동시에 발생시킬 수 있는 복합 진동 발생장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 복합 진동 발생장치는 저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기와, 고주파 진동을 발생시키는 고주파 구동기와, 상기 저주파 구동기를 구동하기 위한 저주파 전력을 출력하는 저주파신호 발생부와, 상기 고주파 구동기를 구동하기 위한 고주파 전력을 출력하는 고주파신호 발생부와, 상기 저주파신호 발생부 및 상기 고주파신호 발생부에 구동 제어신호를 출력하는 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명은 진동에 의한 운동 에너지를 제공하는 저주파 진동 및 세포 활성화 특성을 갖는 초음파가 동시에 발생하므로, 관절염 치료, 세포 배양 등과 같은 의료 및 연구 분야에 매우 효과적으로 사용될 수 있다.

관절염, 진동, 음파, 초음파, 진동에너지, 연골조직, 세포배양, 바이오 리액터

Description

복합 진동 발생장치{COMPLEX VIBRATION GENERATOR}

도 1은 본 발명에 의한 복합 진동 발생장치의 내부 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 저주파신호 발생부의 회로 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 고주파신호 발생부의 회로 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 프로브(probe)의 내부 구조도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

10 : 표시부 20 : 프로세서

30 : 입력부 40 : 저주파신호 발생부

50 : 고주파신호 발생부 60 : 프로브(probe)

61 : 저주파 구동기 62 : 고주파 구동기

본 발명은 복합 진동 발생장치에 관한 것으로, 특히 저주파 진동과 초음파를 동시에 발생시킬 수 있는 복합 진동 발생장치에 관한 것이다.

현재, 초음파를 발생시켜 초음파의 성질을 다양한 용도로 응용한 초음파 발 생장치가 널리 사용되고 있다. 초음파는 사람의 귀가 들을 수 없는 음파로서, 주파수가 20 KHz를 넘는 음파를 말한다. 초음파 발생장치의 응용 예로서, 물 속에서 초음파를 발생시켜 물체 표면에 붙어 있는 이물질을 제거할 수 있는 초음파 세척기, 초음파를 인체 내부로 발생시켜 반사된 음파를 분석함으로써 인체 내부 영상을 보여 주는 의료용 초음파 진단기, 수중에 초음파를 발사하여 반사되어 돌아오는 음파로부터 수중 목표의 방위 및 거리를 탐지하는 군사용 소나(sonar) 등이 있다.

또한, 상기 초음파 응용 장치들 외에 요즘 여성들 사이에서 각광을 받고 있는 제품으로 초음파 미용기기가 있다. 초음파 미용기기에 사용되는 초음파는 그 주파수에 따라 표피층, 진피층 또는 피하 지방층에 침투하여, 진동 에너지를 전달함으로써, 세포의 신진대사를 원활히 하여, 피부 미백, 피부의 노화 억제, 지방 분해, 군살 제거 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

이러한 초음파는 미용뿐만 아니라 관절 부위에 가해지는 경우 그 진동이 연골조직 내의 세포를 활성화시킨다는 사실이 알려지면서 관절염 치료를 비롯하여 다양한 치료 목적으로도 사용되고 있다.

초음파는 주파수가 증가할수록 감쇠 현상이 증대되는 것으로 알려져 있다. 즉, 초음파가 높은 주파수로 전달될수록 피부 깊숙이 침투하지 못하고 입사되는 근접한 면에서 높은 에너지 흡수율을 나타내는 반면, 초음파가 낮은 주파수로 전달될수록 전달 부위는 깊어지나 그 만큼 에너지 작용력은 떨어지게 된다.

결과적으로 현재의 치료용 초음파 발생장치는 가해지는 초음파에 따라 전달표면의 조직에서 과도한 에너지 흡수로 인한 부작용이 발생하거나 깊은 부분까지 에너지가 충분히 전달되지 못하여 효과적인 치료가 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 물리적인 진동을 가하여 근육을 풀어주고 혈액 순환을 원활하게 해 주는 진동 마사지 장치가 시중에 판매되고 있다. 진동 마사지 장치는 내부에 모터를 장착하여 모터의 구동에 따라 진동이 발생하고, 인체에 접촉되면 진동 에너지가 근육에 전달되어 경직된 근육을 풀어주는 동시에 혈액의 원활한 순환을 도와준다. 진동 마사지 장치에서 발생되는 진동은 초음파 보다는 낮은 주파수의 진동으로 근육 깊숙한 부위까지 높은 에너지를 전달할 수 있다.

따라서 현재의 치료용 초음파 장치의 세포 활성화 특성을 그대로 가지면서 상기 지적한 초음파 장치의 단점을 극복할 수 있도록 저주파 진동에 의한 작용 효과를 동시에 나타낼 수 있는 새로운 개념의 장치가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 저주파 진동에 의한 근육 마사지 및 초음파에 의한 세포 활성화 효과를 동시에 나타낼 수 있도록 저주파 진동과 초음파를 동시에 발생시킬 수 있는 복합 진동 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 의한 복합 진동 발생장치는 저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기와, 고주파 진동을 발생시키는 고주파 구동기와, 상기 저주파 구동기를 구동하기 위한 저주파 전력을 출력하는 저주파신호 발생부와, 상기 고주파 구동기를 구동하기 위한 고주파 전력을 출력하는 고주파신호 발생부와, 상기 저주파신호 발생부 및 상기 고주파신호 발생부에 구동 제어신호를 출력하는 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 복합 진동 발생장치는 저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기 및 초음파를 발생시키는 고주파 구동기를 포함하는 프로브와, 상기 저주파 구동기를 구동하기 위해 가변저항에 따라 대응하는 레벨의 저주파 전력을 출력하는 저주파신호 발생부와, 상기 고주파 구동기를 구동하기 위해 미리 설정된 주파수를 갖는 고주파 전력을 출력하는 고주파신호 발생부와, 상기 저주파신호 발생부 및 상기 고주파신호 발생부에 구동 제어신호를 출력하여 상기 프로브를 통해 저주파 진동 및 초음파가 동시 전달되도록 제어하는 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 복합 진동 발생장치의 내부 구성도를 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 복합 진동 발생장치는 동작 상태를 디스플레이 하는 표시부(10), 복합 진동 발생장치의 전체적인 동작을 제어하는 프로세서(20), 동작 요구를 입력하기 위한 입력부(30), 저주파 전력을 출력하는 저주파신호 발생부(40), 고주파 전력을 출력하는 고주파신호 발생부(50), 저주파 전력 또는 고주파 전력을 입력 받아 저주파 진동 또는 고주파 진동을 발생시키는 프로브(60)로 구성된다.

여기서, 고주파신호 발생부(50)는 높은 레벨의 고주파 전력을 출력하는 강 신호 발생부(51), 중간 레벨의 고주파 전력을 출력하는 중 신호 발생부(52), 낮은 레벨의 고주파 전력을 출력하는 약 신호 발생부(53)를 포함한다. 프로브(60)는 저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기(61) 및 고주파 진동을 발생시키는 고주파 구동기(62)를 포함한다.

도 1에 도시된 각 부분에 대해서 설명하면, 먼저, 표시부(10)는 복합 진동 발생장치의 현재 동작 상태를 사용자에게 표시한다. 표시부(10)는 LCD로 구성될 수 있으며, 사용자는 LCD 화면을 통해 현재 발생되는 진동의 종류, 진동의 세기, 진동 연속 시간 등을 알 수 있다.

프로세서(20)는 복합 진동 발생장치의 전체적인 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 프로세서(20)는 입력부(30)로부터 들어온 입력신호를 확인하여, 저주파신호 발생부(40) 또는 고주파신호 발생부(50)에 구동 제어신호를 출력하고, 상기 입력신호에 대응되는 정보가 표시부(10)에 디스플레이 되도록 제어한다.

입력부(30)는 복합 진동 발생장치가 특정 동작을 수행하도록 해당 이벤트를 발생키는 부분이다. 입력부(30)는 버튼 또는 멤브레인(membrane) 형식의 키패드가 될 수 있으며, 사용자는 입력부(30)를 통해 원하는 진동모드, 진동세기, 동작시간 등을 선택하거나 설정할 수 있다.

저주파신호 발생부(40)는 프로세서(20)의 구동 제어신호에 따라 저주파 진동을 위한 저주파 전력을 출력한다. 저주파 전력이라 함은 저주파 진동을 발생시키기 위해 저주파 구동기(61)를 구동할 수 있는 전압 또는 전류를 말한다. 본 발명에 의한 저주파신호 발생부(40)는 가변저항에 따라 저주파 전력의 레벨을 변경한다.

도 2는 본 발명에 의한 저주파신호 발생부(40)의 회로 구성을 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 저주파신호 발생부(40)에 소정의 구동전원이 공급되고, 구동전원에 연결된 가변저항(R_v)에 따라 저주파 구동기(61)에 출력되는 전력 레벨이 변경된다. 즉, 가변저항(R_v)을 통해 원하는 전력 레벨을 설정한 뒤, 프로세서(20)로부터 신호라인(A)을 통해 구동 제어신호가 들어오면, 해당하는 레벨의 저주파 전력을 저주파 구동기(61)에 출력하게 된다.

고주파신호 발생부(50)는 프로세서(20)의 구동 제어신호에 따라 고주파 진동을 위한 고주파 전력을 출력한다. 고주파 전력이라 함은 고주파 진동을 발생시키기 위해 고주파 구동기(62)를 구동할 수 있는 전압 또는 전류를 말한다. 본 발명에 의한 고주파신호 발생부(40)는 각각의 신호 발생부(51, 52, 53)를 구비하여, 각각의 신호 발생부(51, 52, 53)가 해당하는 레벨의 고주파 전력을 출력한다.

도 3은 본 발명에 의한 고주파신호 발생부(50)의 회로 구성을 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 강 신호 발생부(51), 중 신호 발생부(52) 및 약 신호 발생부(53)에 각각 소정의 구동전원이 공급되고, 신호라인(B, C, D)을 통해 구동 제어신호가 들어오면, 구동 제어신호가 입력된 신호 발생부(51, 52, 53)가 구동되어, 해당하는 레벨의 고주파 전력을 고주파 구동기(62)에 출력하게 된다. 즉, 신호라인(B)을 통해 구동 제어신호가 입력되면 강 신호 발생부(51)에서 높은 레벨의 고주파 전력이 발생되어 고주파 구동기(62)에 출력되고, 신호라인(C)을 통해 구동 제어신호가 입력되면 중 신호 발생부(52)에서 중간 레벨의 고주파 전력이 발생 되어 고주파 구동기(62)에 출력되고, 신호라인(D)을 통해 구동 제어신호가 입력되면 약 신호 발생부(53)에서 낮은 레벨의 고주파 전력이 발생되어 고주파 구동기(62)에 출력된다.

프로브(probe)(60)는 인체에 접촉되어 저주파 진동 및 고주파 진동을 전달하는 부분으로서, 인체의 특정 부위에 효과적으로 밀착될 수 있도록 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 복합 진동 발생장치가 관절염 치료에 사용되는 경우, 프로브(60)에 관절의 돌출 부분을 수용하는 요부(recess)가 설치될 수 있다.

프로브(60)를 통해 복합 진동이 전달되며, 이를 위해 프로브(60)의 내부에 저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기(61)와 고주파 진동을 발생시키는 고주파 구동기(61)가 장착된다. 본 명세서에서, 저주파 진동은 근육에 운동 마사지 효과를 줄 수 있는 물리적 진동을 의미하고, 고주파 진동은 저주파 진동과 같이 물리적 진동이기는 하나 물리적인 측면보다는 세포 활성화 등 생화학적 효과를 나타내는 초음파를 의미한다.

저주파 구동기(61)는 회전에 의해 저주파 진동을 발생시키는 모터로 구성될 수 있다. 모터의 회전력에 따라 근육에 전달되는 운동 에너지가 변경된다.

고주파 구동기(62)는 초음파를 발생시키는 압전 세라믹(piezoelectric ceramic)으로 구성될 수 있다. 압전 세라믹은 초음파 발생원으로서 전압이 가해지면 세라믹 물질이 팽창 및 수축하는 성질을 이용한다. 즉, 압전 세라믹 양쪽에 전극을 설치하고, 양쪽 전극에 교류 전계를 가하면, 플러스(+) 극과 마이너스(-) 극 이 계속 반복되면서, 압전 세라믹이 팽창과 수축을 반복하게 된다. 압전 세라믹이 팽창과 수축을 반복하면서 진동을 하게 되고, 가해지는 교류 전계의 주파수를 조정함으로써 초음파 대역의 고주파 진동이 발생하게 된다. 고주파 구동기(62)는 진동소자로서 상기 압전 세라믹과 같은 압전물질만으로 구성될 수 있으나, 압전 물질과 자성 물질의 혼합으로도 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 프로브(60)의 내부 구조를 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고주파 구동기(62)는 프로브(60)의 하부에 부착되어 인체와 직접 접촉되고, 저주파 구동기(61)는 고주파 구동기(62)의 상부에 위치하여 인체와 이격되어 있다. 이러한 프로브(60)의 내부 구조에 따라, 프로브(60)가 인체의 특정 부위에 접촉되면, 고주파 구동기(62)로부터의 초음파는 특정 부위로 직접 전달되고, 저주파 구동기(61)로부터의 저주파 진동은 프로브(60)의 케이스로 통해 인체로 전달된다.

이하, 복합 진동 발생장치의 동작을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시예에서는 복합 진동 발생장치를 관절염 치료 등의 치료기기로서 사용하는 경우에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 사용자가 복합 진동 발생장치의 입력부(30)를 통해 동작모드, 동작세기, 동작시간을 설정한다. 동작모드는 저주파 진동 모드, 고주파 진동 모드, 복합 진동 모드를 포함한다. 저주파 진동 모드는 저주파 진동만이 발생하는 모드이고, 고주파 진동 모드는 고주파 진동만이 발생하는 모드이고, 복합 진동 모드는 저주파 진동 및 고주파 진동이 동시 발생하는 모드이다. 동작세기와 동작시간은 저주파 진 동 및 고주파 진동에 대해서 각각 설정할 수 있다.

입력부(30)를 통해 설정된 동작 관련 내용은 표시부(10)에 바로 디스플레이 되어, 사용자가 현재의 동작 상태를 확인할 수 있다.

입력부(30)를 통해 동작이 설정되면, 해당 동작에 대한 이벤트가 발생하여, 발생된 이벤트가 프로세서(20)에 입력된다. 프로세서(20)는 입력된 이벤트를 확인하여, 해당 동작 수행을 위한 제어신호를 출력한다.

사용자가 저주파 진동 모드를 선택한 경우, 프로세서(20)는 신호라인(A)을 통해 구동 제어신호를 저주파신호 발생부(40)에 출력한다. 저주파신호 발생부(40)에 구동 제어신호가 입력되면, 저주파신호 발생부(40)는 가변저항(Rv)에 의해 설정된 레벨의 저주파 전력을 저주파 구동기(61)에 출력한다. 저주파 구동기(61)에 저주파 전력이 공급되면, 저주파 구동기(61)는 설정된 레벨에 해당하는 에너지를 갖는 저주파 진동을 발생시킨다.

저주파 진동은 0.1-20,000 Hz 음파 영역의 진동으로, 바람직하게는 50-500 Hz, 더 바람직하게는 150-200 Hz 진동이 인체 내부에 더욱 민감하게 전달될 수 있다. 또한, 저주파 진동의 에너지는 인체에 무리를 주지 않는 범위에서 설정될 수 있는데, 1-1500 mW 범위의 진동 에너지가 바람직하다.

따라서 저주파 진동의 주파수가 인체 내부에 더욱 민감하게 전달될 수 있는 주파수 대역이 되도록 저주파신호 발생부(40)를 구성하고, 가변저항에 따라 진동 에너지를 변경함으로써, 인체 내부에 적절한 에너지가 민감하게 전달될 수 있게 된다.

사용자가 고주파 진동 모드를 선택한 경우, 프로세서(20)는 신호라인(B, C, D)을 통해 구동 제어신호를 고주파신호 발생부(50)에 출력한다. 사용자가 고주파 진동 모드에서 강 신호를 선택한 경우, 신호라인(B)을 통해 강 신호 발생부(51)에 구동 제어신호가 입력되고, 강 신호 발생부(51)는 높은 레벨의 고주파 전력을 고주파 구동기(62)에 출력한다. 고주파 구동기(62)에 높은 레벨의 고주파 전력이 공급되면, 고주파 구동기(62)는 그 높은 레벨에 해당하는 에너지를 갖는 고주파 진동을 발생시킨다.

마찬가지로, 사용자가 중 신호 또는 약 신호를 선택한 경우, 신호라인(C, D)을 통해 중 신호 발생부(51) 또는 약 신호 발생부(53)에 구동 제어신호가 입력되고, 중 신호 발생부(51) 또는 약 신호 발생부(53)는 각각 중간 레벨의 고주파 전력과 낮은 레벨의 고주파 전력을 고주파 구동기(62)에 출력한다. 고주파 구동기(62)에 중간 레벨의 고주파 전력이 공급되면, 고주파 구동기(62)는 그 중간 레벨에 해당하는 에너지를 갖는 고주파 진동을 발생시키고, 낮은 레벨의 고주파 전력이 공급되면, 그 낮은 레벨에 해당하는 에너지를 갖는 고주파 진동을 발생시킨다.

고주파 진동은 0.5 MHz이상의 초음파로서, 특정 세포에 강한 자극을 줄 수 있는 주파수로 설정할 수 있다. 또한, 고주파 진동의 에너지는 인체에 무리를 주지 않는 범위에서 설정될 수 있는데, 1-1500 mW 범위의 진동 에너지가 바람직하다.

따라서 고주파 진동의 주파수가 세포 활성화에 최적인 주파수 대역이 되도록 고주파신호 발생부(50)를 구성할 수 있고, 해당 레벨의 고주파 전력을 출력하는 신호 발생부(51, 52, 53)를 각각 구비함으로써, 특정 세포에 적절한 에너지가 효율적 으로 전달될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서는 복합 진동 발생장치를 프로브(60)를 통해 인체에 접촉하여 관절염 치료 등에 사용하는 것을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 저주파 진동과 초음파의 동시 발생에 의해 효과를 볼 수 있는 세포 배양기 등 기타 분야에서도 본 발명의 복합 진동 발생장치를 사용할 수 있다. 즉, 음역 대역의 진동에 따른 운동 에너지 및 초음파 영역의 진동에 따른 세포 자극을 세포에 효과적으로 전달함으로써 원하고자 하는 물질의 생산성을 극대화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 고주파 진동의 세기가 강, 중, 약 3단계로 되어 있으나, 이보다 적은 2단계 또는 이보다 많은 4단계 이상으로 될 수 있다.

따라서 각 실시에 따라 본 발명의 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 자명할 것이다.

상기와 같이, 본 발명은 저주파 진동에 의한 근육 마사지 효과 및 고주파 진동에 의한 세포 활성화 효과를 동시에 구현할 수 있어서, 관절염 치료 등 의학적 치료에 매우 효과적으로 적용될 수 있다.

또한, 저주파 진동에 의한 물리적 진동 에너지 및 초음파의 특성이 동시에 발휘되므로, 세포 배양 등 연구 활동에도 매우 효과적으로 적용될 수 있다.

Claims

저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기와,

고주파 진동을 발생시키는 고주파 구동기와,

상기 저주파 구동기를 구동하기 위한 저주파 전력을 출력하는 저주파신호 발생부와,

상기 고주파 구동기를 구동하기 위한 고주파 전력을 출력하는 고주파신호 발생부와,

상기 저주파신호 발생부 및 상기 고주파신호 발생부에 구동 제어신호를 출력하는 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 저주파신호 발생부는 가변 저항을 사용하여 저주파 전력의 레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 고주파신호 발생부는 다수의 신호 발생부를 포함하여, 각각의 신호 발생부가 미리 설정된 레벨의 고주파 전력을 출력하는 것을 특징으로 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 저주파 구동기 및 상기 고주파 구동기는 하나의 프로브에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 저주파 진동은 0.1-20,000 Hz의 진동 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 고주파 진동은 0.5 MHz 이상의 초음파인 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 저주파 진동 및 상기 고주파 진동은 1-1500 mW 범위의 진동 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 프로세서는 구동 제어신호를 출력하여 상기 저주파 구동기 및 상기 고주파 구동기를 동시에 구동시키거나, 어느 하나만을 구동시키는 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
저주파 진동을 발생시키는 저주파 구동기 및 초음파를 발생시키는 고주파 구동기를 포함하는 프로브와,

상기 저주파 구동기를 구동하기 위해 가변저항에 따라 대응하는 레벨의 저주파 전력을 출력하는 저주파신호 발생부와,

상기 고주파 구동기를 구동하기 위해 미리 설정된 레벨을 갖는 고주파 전력을 출력하는 고주파신호 발생부와,

상기 저주파신호 발생부 및 상기 고주파신호 발생부에 구동 제어신호를 출력하여 상기 프로브를 통해 저주파 진동 및 초음파가 동시 전달되도록 제어하는 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.
제9항에 있어서,

상기 고주파 구동기는 상기 프로브의 하부에 부착되어 인체와 직접 접촉되고, 상기 저주파 구동기는 상기 고주파 구동기의 상부에 위치하여 인체와 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 진동 발생장치.