KR20080061465A - 출력조절이 가능한 자기치료기용 코일 프로브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인체에 자기펄스를 투사하여 체내에 기전력을 유도하여 각종 병변을 치료하기 위한 자기치료기에 관한 것으로서 본 발명에서는 제조원가가 저렴하고 치료대상 질환이나 병증에 따라 수시로 교체가 용이하고 자기펄스의 출력 조절이 용이한 자기치료기용 코일 프로브를 제공하고자 한다. 그리하여 본 발명에서는 수회 권회된 임의의 형상의 코일 가닥에 각각 대응하는 출력조절단자가 마련되고 상기 다수의 출력조절단자들 중에서 선택되는 두개의 출력조절단자를 외부의 구동회로부와 연결함으로써 자기펄스의 출력조절이 가능하도록 된 자기치료기용 코일 프로브를 제공한다.
자기치료기, 구동회로부, 코일 프로브, 자기발생코일, 케이싱, 커넥터, 출력조절단자, 출력조절 커넥터, 컨버터, 인버터, 변압기, 스너버 회로, 필터

Description

출력조절이 가능한 자기치료기용 코일 프로브{Coil-Probe for a magnetic curer that can regulate a magnetic pulse output}
도 1은 종래의 자기치료기의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자기치료기의 구성도.
도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 절단한 단면도.
도 4는 도 2의 자기치료기의 구동회로의 동작파형을 나타낸 그래프.
도 5는 도 2의 자기치료기의 구동회로의 작동원리를 설명하기 위한 회로도.
도 6은 도 2의 자기치료기의 구동회로의 다른 예를 보인 회로도.
도 7은 본 발명의 코일 프로브 형상의 다양한 변형예를 보인 예시도.
도 8a 및 8b은 코일의 형상에 따른 출력 자기펄스의 변화를 나타낸 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 자기치료기 110: 구동회로부
130: 코일 프로브 131: 케이싱
134: 출력조절단자 135: 자기발생코일
136: 출력조절 커넥터 160: 커넥터
본 발명은 인체에 자기펄스를 출력하여 인체 내에 유도 기전력을 발생시켜 각종 병변을 치료하기 위한 자기치료기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조가 간단하며 충전식으로 설계되며 휴대가 간편한 성능이 개선된 휴대용 자기치료기에 관한 것이다.
최근 인체 내에 전류를 흘려 관점열, 신경통, 요통 등 각종 신체질환을 치료하기 위한 전기 또는 자기자극기가 다양하게 응용되고 있으며 앞으로도 그 수요는 더욱 증대될 것으로 보인다. 통상 이러한 전자기 자극 요법으로는 전기적 자극법 또는 자기적 자극법이 있는데, 전자는 전극을 인체에 직접 부착한 후 인체 내에 전류를 흘려 전극 부위의 신경세포들을 자극하는 방법이고 후자는 전자석 또는 철심에 감긴 코일에 전류를 흘려 발생하는 자기력을 인체에 투사하여 인체 내에 유도 기전력을 발생시켜 신경세포 등을 자극하는 방법이다.
최근에는 전기적 자극법에 비하여 침투효과가 좋고 전기적 자극에 의한 고통이나 불쾌감이 없다는 장점 등으로 인하여 자기 자극법이 크게 주목받고 있는 실정이다. 이처럼 자기 자극기는 시간적으로 변화하는 자계를 이용하여 인체 내부에 전계를 유도하여 무접촉성, 무침습적으로 깊고 넓은 부위의 자극이 가능한 이점으로 말초신경, 뇌질환, 뇌신경, 근력이상, 요실금, 노인성 질환, 근질환, 재활치료 등에 이르기까지 그 응용범위가 대단히 넓다.
도 1은 종래의 자기치료기의 개략도인데, 크게 자기펄스 발생기(1)와 코일 프로브(2)로 구성되며 상기 코일 프로브(2) 내부에는 수회 권회된 코일이 내장된다. 이러한 코일 프로브(2)를 원하는 신체 부위에 근접시키고 전류를 흘려 보내면 인체 내에 자기력이 침투하여 전계를 유도하게 된다. 그러나 이러한 종래의 자기치료기는 코일 프로브(2)의 형상이 도시한 것처럼 원형 또는 "8"자형에 국한된 것이 대부분이어서 다양한 병변에 요구되는 다양한 형태의 자기펄스를 출력할 수 없다는 문제가 있다. 또한 상기 코일 프로브(2)에 내장된 코일의 감긴 회전수는 고정되어 있기 때문에 자기펄스의 출력을 치료대상 병변에 따라 수시로 조절하기가 용이하지 않다는 문제가 있다.
전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 하나의 코일 프로브에 다수의 출력조절단자를 구성하여 한 개의 코일 프로브만으로도 자기펄스의 출력을 치료 병변에 따라 다양하게 조절이 가능한 자기치료기용 코일 프로브를 제공하고자 한다.
아울러 본 발명에서는 치료 병변에 따라 다양한 형태의 자기펄스가 요구되는 경우 그에 맞는 형상의 코일 프로브로 손쉽게 교체가 가능하도록 구조가 개선된 자기치료기용 코일 프로브를 제공하고자 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 인체에 자기펄스를 투사하여 체내 기전력을 유도하여 각종 병변을 치료하기 위한 자기치료기에 사용되는 코일 프로브에 있어서, 수회 권회된 임의의 형상의 코일 회선에 각각 대응하는 출력조절단자가 마련되고 상기 다수의 출력조절단자들 중에서 선택되는 두개의 출력조절단자를 외부의 구동회로부와 연결함으로써 자기펄스의 출력조절이 가능하도록 된 자기치료기용 코일 프로브를 제공한다.
여기서 상기 코일 프로브는 케이싱과 그 내부에 내장되는 자기발생코일을 포함하여 이루어지며 상기 다수의 출력조절단자는 상기 케이싱의 외면에 형성되어 상기 자기발생코일의 각 권선에 전기적으로 연결될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 코일 프로브는 커넥터에 의하여 외부의 구동회로부와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 상기 코일 프로브와 구동회로부를 포함하여 구성된 것으로서 자기펄스의 출력조절이 가능한 자기치료기가 제공된다.
이하에서는 첨부한 도면과 그래프를 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리를 더욱 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 예로 든 회로도, 출력단자의 형상 및 각종 커넥터 등의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 구체화한 하나의 예시에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자기치료기의 구성도이고 도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 절단한 단면도이다. 본 발명의 자기치료기(100)는 크게 구동회로가 내장된 구동회로부(110)와 자기발생코일(135)이 내장된 코일 프로브(130)로 구성된다. 상기 구동회로부(110)는 교류전원으로부터 전력을 인가 받아 상기 코일 프로브(130)에서 자기펄스를 출력하기 위한 회로가 내장된다. 이러한 회로구성은 동일한 역할을 하는 범위내에서 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다. 상기 구동회로부(110)에는 도시한 것처럼 암커넥터(160a)가 마련되어 상기 코일 프로브(130)에 연결되는 수커넥터(160b)와 연결될 수 있다.
상기 코일 프로브(130)는 외부의 케이싱(131)과 그 내부에 내장되는 자기발생코일(135)을 포함하여 구성된다. 상기 자기발생코일(135)은 코일이 수회 권회된 수겹의 코일 회선으로 형성되며 상기 케이싱(131) 상에 각 코일 회선에 대응하는 다수의 출력조절단자(134)가 구비된다. 각 출력조절단자(134)는 각각 대응하는 코일 회선에 전기적으로 연결될 수 있도록 구성된다. 상기 다수의 출력조절단자(134)들 중에서 선택되는 임의의 두 곳에 출력조절 커넥터(136)를 각각 연결하면 상기 코일 프로브(130)에서 자기펄스가 생성된다.
본 발명에서는 상기 출력조절단자(134)를 케이싱(131)에 오목한 소켓을 형성하여 상기 출력조절 커넥터(136)를 삽입하는 형식으로 구성하였으나 각 코일 회선과 전기적으로 연결할 수 있는 형식의 것이라면 그 형상이나 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 상기 케이싱(131)의 외면에 구리 등의 금속으로 탭을 형성하고 여기에 각 코일 회선을 전기적으로 연결함으로써 출력조절단자를 형성할 수도 있을 것이다.
상기 코일 프로브(130)에 이처럼 다수의 출력조절단자(134)를 두는 이유는 자기펄스의 출력강도는 코일의 권선 수에 따라 달라지게 되는데, 치료대상의 질환이나 병변이 다르면 그에 적합한 자기펄스의 강도도 달라져야 하기 때문이다. 따라서, 동일한 환자를 치료하는 경우에도 그 치료부위에 따라 서로 다른 강도의 자기펄스를 사용할 수 있게 된다. 즉, 상기 출력조절 커넥터(136)를 상기 다수의 출력조절단자 중에서 선택되는 임의의 두 개의 출력조절단자(134)에 연결하면 그 때의 코일 회선의 권선 수에 맞는 자기펄스가 출력되는 것이다.
또한 코일 프로브(130)에 내장된 권회된 자기발생코일(135)의 형상이 다르면 전혀 다른 형태의 자기펄스가 출력된다. 따라서, 본 발명에서는 병변에 따라 원하는 자기펄스를 출력하기 위하여 코일 프로브(130)를 다양하게 교체할 수 있게 된다. 예를 들어, 원형의 코일 프로브(130)를 사용하다가 "8" 자 형의 코일 프로브를 사용할 필요가 있는 경우에는 간단히 코일 프로브만을 교체한 후 교체한 코일 프로브의 출력조절단자에 두개의 막대형상의 출력조절 커넥터(136)를 꽂기만 하면 되는 것이다.
이하에서는 상기 구동회로부(110)의 작동원리를 예시적인 회로도를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 4는 도 2의 자기치료기의 구동회로의 동작파형을 나타낸 그래프이고 도 5는 도 2의 자기치료기의 구동회로의 작동원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도시한 바와 같이, 풀 브릿지 컨버터(111) 주회로에서 1차측 DC 링크단에 각각의 무손실 스너버회로(115)를 적용하여 승압모드에서 파워링 모드로 전이시 입력 승압 인덕터(Lb)에 흐르는 전류의 저 임피던스 경로를 제공하여 줌으로써 주 스위칭 소자가 영전압 스위칭이 가능하도록 제어함과 동시에 턴-오프시 스위칭 손실의 저감 및 기생진동과 EMI의 저감을 꾀할 수 있다. 풀 브릿지 컨버터(111) 주회로에서 1차측 DC 링크단에 1개의 스너버 커페시터(Cr), 2개의 스너버 다이오드(Dp,Dr)와 1개의 스너버 인덕터(Lr)로 구성된 무손실 스너버 회로를 적용함으로써 주 스위칭 소자는 영전압 스위칭이 가능하다. 상기 구동회로부(110)의 구동회로의 스위칭동작은 5가지 모드로 나뉘어지며 "모드 0" 에서 스너버 캐패시터(Cr)의 충전전압(Vcr)은 최초 -VLb 로 충전되어 있다고 가정한다. 도 4에서 (a) 내지 (e)는 각각 모드 0 내지 4에 해당하는 회로도이다.
"모드 0 (t0-t1)" 의 경우 t0 에서 스위칭 소자 SW1이 턴-온 되면 교류입력전원 Vac로부터 정류다이오드-> 승압인덕터(Lb)-> 스위칭 소자 SW1, SW4를 통해 단락회로를 형성하면서 승압인덕터(Lb)에 에너지를 축적하고, 전류 ILb가 상승한다. 이때, 승압인덕터 전류(ILb)와 동시에 스위칭 소자 SW1,SW4를 거쳐 스너버 인덕터(Lr), 스너버 다이오드(Dr) 경로로 흐르는 스너버 캐패시터(Cr)의 방전전류(Icr)의 합전류가 주 스위칭 소자 SW1,SW4를 통해 흐르기 시작한다.
"모드 1 (t1-t2)"의 경우 t1에서 스너버 캐패시터(Cr)의 공진전류(Icr)가 0 이 되면 스위칭 소자 SW1과 SW4 에는 교류전원(Vac)과 승압인덕터(Lb)로부터 공급되는 전류(ILb)만이 흐르면서 승압인덕터(Lb)에 에너지를 저장한다. 이 모드 동안 고주판 변압기(Tr)의 1차권선이 스위칭 소자 SW1과 SW4를 통해 단락되어 있으므로 고주파 변압기(Tr) 1차 전압이 0 이 되어 고주파 변압기(Tr)의 2차측 출력부에 에너지가 전달되지 못하고 고주파 변압기(Tr)의 2차측 누설에너지만 출력 캐패시터(Co)를 통해 충전시키면서 리셋 되고, 출력 캐패시터(Co)에 저장되어 있는 에너지가 부하인 자기발생코일(135)로 방전한다.
"모드 2 (t2-t3)"의 경우 t2 에서 스위칭 소자 SW4를 턴-오프하고 동시에 스위칭 소자 SW2를 턴-온 하면, 입력 승압인덕터(Lb)에 저장되어 있던 에너지는 스위칭 소자 SW1-> 고주파 변압기(Tr)-> 스위칭 소자 SW2의 높은 임피던스 경로보다는 스너버 캐패시터(Cr) 및 다이오드(Dp)의 낮은 임피던스 경로를 통하여 전달되며 스너버 캐패시터(Cr)의 충전전압(Vcr)이 +VLb에서 방전하기 시작한다. 이때, 스위칭 소자 SW4, SW2는 영전압 상태에서 턴-오프 및 턴-온 된다. 또한 스너버 캐패시터(Cr)의 전압이 방전하여 0 로 저감되면 입력전압 Vin 과 입력 승압인덕터(Lb)의 역전압 VLb의 합이 스위칭 소자 SW1과 고주파 변압기(Tr), 스위칭 소자 SW2를 통하여 서서히 인가되어 흐르기 시작하며 고주파 변압기(Tr)의 2차측에 에너지를 전달하게 된다. 이때 출력 다이오드 D5,D6는 영전압 영전류 상태에서 턴-온 되므로 다이오드 역회복 손실 및 전압 스트레스가 발생되지 않는다. 또한 스너버 캐패시터(Cr)의 충전전압이 0 에서 -VLb 로 완전히 재충전되면 이 모드는 종료한다.
"모드 3 (t3-t4)"의 경우 스너버 캐패시터(Cr)의 방전전류 Icr이 0 이 되는 t3 에서 스너버 캐패시터(Cr)의 충전전압 Vcr 은 -VLb 로 재충전되고, 입력전압(Vin)과 승압인덕터(Lb)에 유기된 전압 VLb의 합 전압(Vin+VLb)이 고주파 변압기(Tr)에 인가되어, 고주파 변압기(Tr)의 2차측과 출력 캐패시터(Co)를 통해 평활되어 부하인 코일(135)에 에너지를 공급하게 된다.
"모드 4 (t4-t5)"의 경우 t4 에서 스위칭 소자 SW1이 턴-오프 되고 스위칭 소자 SW3이 동시에 턴-온 되면 "모드 0" 에서와 같이 교류입력전원(Vac)으로 부터 정류다이오드, 승압인덕터(Lb)와 스위칭 소자 SW3, SW2를 통해 단락회로를 형성하면서 승압인덕터(Lb)에 에너지를 축적함과 동시에 스위칭 소자 SW3,SW2를 거쳐 스너버 인덕터(Lr), 스너버 다이오드(Dr), 스너버 캐패시터(Cr)의 경로로 방전전류(Icr)이 흐르고, 이 방전전류(Icr)에 의해 축적된 스너버 인덕터(Lr)의 에너지는 스너버 캐패시터(Cr)의 충전전압(Vcr)을 -VLb 에서 +VLb 까지 역충전시키고, 방전전류(Icr)이 0 이 되면 이 모드는 종료한다.
상기 구동회로부(110)의 구동회로는 전술한 모드 0 내지 모드 4를 반복하면서 코일 프로브(130)에서 자기펄스를 출력한다.
상기 구동회로부(110)의 구동회로는 전술한 모드 0 내지 모드 4를 반복하면서 코일 프로브(130)에서 자기펄스를 출력한다.
도 6은 도 2의 자기치료기의 구동회로의 다른 예를 보인 회로도이다. 이 회 로에서는 무손실 스너버를 적용하여 영전압, 영전류 스위칭이 가능하도록 하였으며, 두개의 스위칭 소자(S1,S2)를 구성하였다. 컨버터(111a)의 1차측 스위칭 소자(S1)에 병렬로 스너버 캐패시터(Cr)과 스너버 다이오드(Dr), 스너버 인덕터(Lr) 및 커뮤테이션 다이오드(Dp)로 구성된 입력측 무손실 스너버회로(115a)가 구성되고, 2차측 출력 다이오드(D3,D4)와 출력필터 인덕터(Lf) 사이에 스너버 캐패시터(Cs)와 스너버 다이오드(Ds1,Ds2)로 구성된 출력측 무손실 스너버회로(115b)가 구성된다. 이처럼 컨버터(111a)의 1차즉과 2차측에 무손실 스너버를 적용함으로써 모든 스위칭 소자들이 영전압, 영전류 스위칭을 함으로써 스위칭 손실 저감과 기생진동 및 스위칭 노이즈를 대폭 저감시킬 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 코일 프로브 형상의 다양한 변형예를 보인 예시도이고, 도 8a 및 8b 은 코일의 형상에 따른 출력 자기펄스의 변화를 나타낸 그래프이다. 본 발명의 코일 프로브(130)는 도 7에 도시한 것처럼 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 각각의 형상의 코일 프로브(130)는 도 8a 및 8b에 도시한 것처럼 서로 다른 파형의 자기펄스를 출력한다. 따라서, 각 코일 프로브(130)의 형상에 따라 인체 내에 발생하는 전계도 변화하므로 그 치료효과가 달라지게 된다. 예를 들면, 남성과 여성의 적절한 치료펄스가 다르며 치료부위나 치료질환에 따라 요구되는 자기펄스의 파형이 다르다. 따라서, 다양한 형상의 코일 프로브(130) 각각에 출력조절단자(134)를 마련한 후 원하는 파형의 자기펄스를 출력하는 코일 프로브(130)를 선택하여 상기 구동회로부(110)에 연결하여 사용하면 치료효과가 극대화 된다. 또한 같은 코일 프로브(130) 내에서도 출력조절단자(134)를 이용하여 자기펄스의 출력강도 를 변화시켜가며 치료할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 자기치료기용 코일 프로브를 사용하면 동일한 코일 프로브를 가지고도 다양한 출력의 자기펄스를 생성할 수 있게 되므로 치료 병변에 따라 적합한 자기펄스를 출력할 수 있게 되어 치료효과가 극대화된다는 이점이 있다. 또한 그 제조단가가 저렴하고 한 대의 코일 프로브로 다양하게 출력을 조절할 수 있으므로 매우 경제적이어서 가정에서도 손쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 치료대상인 질환이나 병변에 적합한 파형의 자기펄스를 출력할 수 있는 형상을 가지는 코일 프로브로 쉽게 교체가 가능하므로 거의 대부분의 병변에 대하여 범용성 있는 자기치료기를 구현할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 인체에 자기펄스를 투사하여 체내 기전력을 유도하여 각종 병변을 치료하기 위한 자기치료기에 사용되는 코일 프로브에 있어서,
    수회 권회된 임의의 형상의 코일 회선에 각각 대응하는 출력조절단자가 마련되고 상기 다수의 출력조절단자들 중에서 선택되는 두개의 출력조절단자를 외부의 구동회로부와 연결함으로써 자기펄스의 출력조절이 가능하도록 된 자기치료기용 코일 프로브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 코일 프로브는 케이싱과 그 내부에 내장되는 자기발생코일을 포함하여 이루어지며 상기 다수의 출력조절단자는 상기 케이싱의 외면에 형성되어 상기 자기발생코일의 각 권선에 전기적으로 연결될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자기치료기용 코일프로브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 코일 프로브는 커넥터에 의하여 외부의 구동회로부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기치료기용 코일 프로브.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 코일 프로브와 구동회로부를 포함하여 구성된 것으로서 자기펄스의 출력조절이 가능한 자기치료기.
KR1020060136159A 2006-12-28 2006-12-28 출력조절이 가능한 자기치료기용 코일 프로브 KR100846093B1 (ko)

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