KR20110007358U - 자기 공명을 이용하는 인체 착용식 골절 치료기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제어 단말에서 전기적 신호를 인가하여 코일이 감긴 환형의 자기장 발생부에서 자기장을 일으켜 뼈를 구성하는 이온의 자기 공명에 의해 뼈의 성장과 재생을 촉진하고 골절 부위를 치료하거나 통증을 완화시킬 수 있는 골절 치료기에 관한 것이다. 본 고안의 일면에 따른, 자기장을 발생시켜 인체 조직을 치료하는 골절 치료기는, 절연체로 커버된 환형 코일과 상기 환형 코일의 중심점에서 수직으로 일정 거리 이격되어 설치된 자기장 감지 센서를 포함하는 자기장 발생부, 및 상기 자기장 발생부와 케이블로 연결되고, 상기 환형 코일에 발진 신호를 인가하여 상기 환형 코일의 주변에 자기장을 발생시키도록 제어하는 제어 단말을 포함하고, 인체에 착용 시에 상기 자기장 감지 센서가 치료를 요하는 해당 인체 조직의 위치에 상응하는 상기 자기장 감지 신호를 생성함에 따라, 상기 제어 단말이 상기 자기장 감지 신호에 대응되는 상기 발진 신호의 DC 또는 AC 전압을 조절하여 해당 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가한다.

Description

자기 공명을 이용하는 인체 착용식 골절 치료기{Wearing Bone Healing Apparatus using Magntic Resonance}

본 고안은 골절 치료기에 관한 것으로서, 제어 단말에서 전기적 신호를 인가하여 코일이 감긴 환형의 자기장 발생부에서 자기장을 일으켜 뼈를 구성하는 이온의 자기 공명에 의해 뼈의 성장과 재생을 촉진하고 골절 부위를 치료하거나 통증을 완화시킬 수 있는 골절 치료기에 관한 것이다.

초음파나 전자기파를 이용하여 비침습적으로 피부 깊숙이 존재하는 인체의 환부를 치료하거나 통증을 완화시키기 위한 방법이 시도되고 있다.

그러나, 초음파나 전자기파를 이용하는 일반적인 치료기는, 피부 깊숙이 치료를 요하는 골절 부분의 뼈의 성장과 재생을 촉진하기 위한 정확한 자기 공명 현상을 일으키기 어려우며 대부분 고가의 장비로 이루어지는 문제점이 있다.

따라서, 인체 착용식 저가 기기로 피부 깊숙한 부분의 골절 부위의 뼈의 성장과 재생을 촉진하는데 필요한 정확한 자기장을 발생시켜 골절 부위를 치료하거나 통증을 완화시킬 수 있는 치료기가 요구되고 있다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은, 제어 단말에서 전기적 신호를 인가하여 코일이 감긴 원형의 자기장 발생부에서 자기장을 일으켜 뼈를 구성하는 이온이 자기 공명에 의해 뼈의 성장과 재생을 촉진하고 골절 부위를 치료하거나 통증을 완화시킬 수 있는 골절 치료기를 제공하는 데 있다.

먼저, 본 고안의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일면에 따른, 자기장을 발생시켜 인체 조직을 치료하는 골절 치료기는, 절연체로 커버된 환형 코일과 상기 환형 코일의 중심점에서 수직으로 일정 거리 이격되어 설치된 자기장 감지 센서를 포함하는 자기장 발생부; 및 상기 자기장 발생부와 케이블로 연결되고, 상기 환형 코일에 발진 신호를 인가하여 상기 환형 코일의 주변에 자기장을 발생시키도록 제어하는 제어 단말을 포함하고, 인체에 착용 시에 상기 자기장 감지 센서가 치료를 요하는 해당 인체 조직의 위치에 상응하는 상기 자기장 감지 신호를 생성함에 따라, 상기 제어 단말이 상기 자기장 감지 신호에 대응되는 상기 발진 신호의 DC 또는 AC 전압을 조절하여 해당 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가한다.

상기 제어 단말은, 입력되는 DC 및 AC 전압에 해당하는 사인파 발진 신호를 생성하여 상기 환형 코일에 인가하는 발진부; 타이머; 시작/종료 버튼; 복수의 버튼을 구비하고, 상기 복수의 버튼을 통한 사용자의 입력에 따라 상기 발진 신호의 인가 시간을 설정하는 동작시간 설정부; 및 상기 시작/종료 버튼이 눌러지면 상기 타이머의 시간에 기초하여 상기 인가 시간 동안 상기 발진부가 상기 사인파 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가하도록 제어하고, 상기 시작/종료 버튼이 다시 눌러지면 상기 발진부가 상기 사인파 발진 신호의 생성을 중지하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 동작시간 설정부는, 사용자의 입력에 따라 매일 같은 시간에 반복되는 주기로 상기 발진 신호의 인가 시간을 설정하며, 상기 제어부는, 매일 같은 시간에 반복하여 해당 인가 시간 동안 상기 발진부가 상기 사인파 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가하도록 제어한다.

상기 제어부는, 상기 자기장 감지 센서가 자기장의 세기 20μT에 상응하는 상기 자기장 감지 신호를 생성하도록 상기 발진부에 인가되는 DC 또는 AC 전류를 조절한다.

상기 제어부는, 상기 발진부가 뼈를 구성하는 이온의 자기 공명을 위하여 70 내지 80 Hz 범위의 상기 사인파 발진 신호를 생성하도록 상기 DC 또는 AC 전압을 조절한다.

본 고안에 따른 골절 치료기에 따르면, 자기장 감지 센서를 통하여 획득한 인체 조직 내부의 위치에 상응하는 자기장의 세기를 감지함으로써, 제어 단말에서 자기장 발생부로 뼈를 구성하는 이온이 자기 공명을 일으켜 뼈의 성장과 재생을 촉진시킬 수 있도록 정확한 전기적 신호를 인가할 수 있고, 이에 따라 골절 부위를 신속히 치료하거나 통증을 완화시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 골절 치료기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 자기장 발생부의 측면도이다.
도 3은 도 1의 자기장 발생부에 인가되는 발진 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 골절 위치와 자기장 감지 센서의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 사람의 등에 골절 치료기를 착용한 모습의 일례이다.

　　　　　　　　본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 고안을 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 골절 치료기(100)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 골절 치료기(100)는, 제어 단말(110) 및 자기장 발생부(120)를 포함한다. 제어 단말(110)은 제어부(111), 시작/종료 버튼(112), 발진부(113), 동작시간 설정부(114), 및 타이머(timer)(115)를 포함하며, 자기장 발생부(120)는 환형 코일(121)과 자기장 감지 센서(122)를 포함한다. 제어 단말(110)과 환형 코일(121) 및 자기장 감지 센서(122)는 소정 케이블로 연결되어 서로 간에 필요한 신호를 주고 받을 수 있다.

자기장 발생부(120)의 환형 코일(121)은 에나멜 선 등으로 수회 권선하여 이루어질 수 있고, 고무나 수지계의 절연 물질로 커버되어 있으며, 자기장 감지 센서(122)는 도 2와 같이, 환형 코일(121)의 중심점에서 수직으로 일정 거리, 예를 들어, 6.5cm 정도 이격되도록 설치된다. 자기장 감지 센서(122)는 주위의 자기장을 감지하여 해당 전기적 신호를 생성할 수 있다.

제어 단말(110)은 케이블을 통해 자기장 발생부(120)의 환형 코일(121)에 발진 신호를 인가하여 환형 코일(121) 주변에 자기장을 발생시키도록 제어한다. 즉, 도 5와 같이, 골절 치료기(100)를 인체에 착용 시에 자기장 발생부(120)에 설치된 자기장 감지 센서(122)가 치료를 요하는 해당 인체 조직, 예를 들어, 척추 골절의 위치에 상응하는 자기장 감지 신호를 생성함에 따라, 제어 단말(110)이 해당 자기장 감지 신호에 대응되도록 환형 코일(121)에 인가되는 발진 신호의 DC 또는 AC 전압을 조절하여 해당 발진 신호를 환형 코일(121)에 인가할 수 있다.

뼈를 구성하는 Mg²⁺ 이온의 자기 공명 주파수(3차 하모닉 주파수)는 식 (2n+1)(1/2π)(qB/m)(여기서, n은 0과 자연수, q는 전자 전하량, B는 자기장의 세기, m은 이온 질량)에 따라 75.8Hz 정도로 계산될 수 있으며, 뼈를 구성하는 Ca^{2 +} 이온의 자기 공명 주파수(5차 하모닉 주파수)는 같은 식에 따라 76.6Hz 정도로 계산될 수 있다.

발진부(113)는 입력되는 DC 및 AC 전압에 해당하는 사인파 발진 신호(도 3 참조)를 생성하여 환형 코일(121)에 인가할 수 있는데, 제어부(111)는 발진부(113)가 뼈를 구성하는 위와 같은 이온들의 자기 공명을 위하여 70 내지 80 Hz 범위의 사인파 발진 신호를 생성하도록 DC 또는 AC 전압을 조절할 수 있다.

또한, 골절 치료기(100)를 인체에 착용 시에 환형 코일(121)로부터 피부 속의 치료를 요하는 해당 인체 조직, 예를 들어, 척추 골절에서 적절한 자기 공명이 발생하여야 뼈를 구성하는 이온의 자기 공명에 의한 뼈의 성장과 재생을 촉진할 수 있으므로, 환형 코일(121)에서는 자기 공명에 필요한 적절한 자기장을 발생시켜야 한다.

도 1과 같은 환형 코일(121)의 권선 수가 N이고, 중심점까지의 반경 거리가 R이고 코일(121)에 흐르는 전류가 I이면, 환형 코일(121)의 중심점에서의 자기장의 세기 B = (μNI)/(2R)(여기서 μ는 투자율)이므로, 이와 같은 식을 이용하면, 환형 코일(121)에 흐르는 전류가 대략적으로 계산될 수 있다. 특히, 피부 속의 치료를 요하는 해당 인체 조직, 예를 들어, 척추 골절까지의 거리가 사람마다 다르며 옷을 입은 경우와 그렇지 않은 경우에 환형 코일(121)로부터 해당 인체 조직까지의 거리가 달라지므로 인체조직과는 반대편에 자기장 감지 센서(122)를 설치하여 발진부(113)에서 필요한 발진 신호를 발생하도록 제어부(111)가 제어한다.

환형 코일(121)로부터 치료를 요하는 골절까지의 거리가 대략 6.5cm 정도인 것으로 조사될 수 있고 이에 따라 도 2와 같이, 자기장 감지 센서(122)를 환형 코일(121)의 중심점에서 수직으로 6.5cm 정도 이격되도록 설치하였다. 이는 한 예일 뿐 위와 같이 피부 속의 치료를 요하는 해당 인체 조직, 예를 들어, 척추 골절까지의 거리가 사람마다 다르며 옷을 입은 경우와 그렇지 않은 경우에 환형 코일(121)로부터 해당 인체 조직까지의 거리가 달라지므로 자기장 감지 센서(122)의 설치 거리는 다르게 할 수도 있다.

특히, 위와 같은 경우에 제어부(111)는 자기장 감지 센서(122)가 자기장의 세기 20μT에 상응하는 자기장 감지 신호를 생성하도록 발진부(113)에 인가되는 DC 또는 AC 전류를 조절하는 것이 바람직하다. 사람에 따라서는 또는 옷의 두께 등 착용 환경에 따라서는 자기장 감지 센서(122)의 설치 거리가 달라질 수 있으므로 다른 값의 자기 장의 세기로 설정하는 것도 가능하다.

예를 들어, 지구 자기장의 세기가 50~100 μT 이므로, 지구 자기장의 세기를 상쇄하여 환형 코일(121) 주변, 예를 들어, 자기장 감지 센서(122)의 위치에 20μT가 나오도록 하기 위하여는 환형 코일(121)에 흐르는 DC 또는 AC 전류를 적절히 조절하여야 한다. 예를 들어, 지구 자기장의 세기를 80 μT 라고 가정하면 환형 코일(121)에 의하여 그 중심에 60 μT의 자기장이 형성되도록 하여야 한다. 이를 위하여 제어부(111)는 DC 전류를 조절하여 20 μT가 형성되도록 하고 AC 전류를 조절하여 40μT가 형성되도록 DC 또는 AC 전류를 조절할 수 있다.

한편, 사람의 인체조직, 예를 들어, 척추 골절 등을 치료하거나 통증을 완화하기 위하여, 자기장에 노출되는 시간은 하루에 30분 정도가 적절하다. 이를 위하여, 동작시간 설정부(114)는 복수의 버튼을 구비하고 있으며, 사용자는 동작시간 설정부(114)의 복수의 버튼을 눌러서 발진부(113)에서 환형 코일(121)로 발진 신호를 인가하는 시간을 입력할 수 있고, 이에 따라 동작시간 설정부(114)는 해당 인가 시간을 설정한다.

동작시간 설정부(114)에 발진 신호의 인가 시간이 설정되면, 시작/종료 버튼(112)이 눌러질 때 제어부(111)는 발진부(113)가 도 3과 같은 사인파 발진 신호를 환형 코일(121)에 인가하도록 제어하는데, 타이머(115)의 시간에 기초하여 동작시간 설정부(114)에 설정된 인가 시간 동안만 계속하여 인가하도록 제어한다. 환형 코일(121)에 사인파 발진 신호가 가해지는 동안 시작/종료 버튼(112)이 다시 눌러지면 제어부(111)는 발진부(113)가 해당 사인파 발진 신호의 생성을 중지하도록 제어할 수 있다.

또한, 동작시간 설정부(114)는 사용자의 입력에 따라 매일 같은 시간에 반복되는 주기로 발진 신호의 인가 시간을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 거동이 불편하여 골절 치료기(100)를 계속적으로 착용하면서 사용하여야 하는 환자의 경우에는, 하루 중 일정 시간에 반복하여 해당 인가 시간 동안 환형 코일(121)을 통한 치료를 받기를 원하는 경우도 있다. 이를 위하여 제어부(111)는 동작시간 설정부(114)에 설정된 대로 몇일, 몇주, 또는 몇 개월 동안 매일 같은 시간에 반복하여 해당 인가 시간 동안 발진부(113)가 사인파 발진 신호를 환형 코일(121)에 인가하도록 제어할 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 골절 치료기
110: 제어 단말
120: 자기장 발생부
111: 제어부
112: 시작/종료 버튼
113: 발진부
114: 동작시간 설정부
115: 타이머
121: 환형 코일
122: 자기장 감지 센서

Claims (5)

1. 자기장을 발생시켜 인체 조직을 치료하는 골절 치료기에 있어서,
   절연체로 커버된 환형 코일과 상기 환형 코일의 중심점에서 수직으로 일정 거리 이격되어 설치된 자기장 감지 센서를 포함하는 자기장 발생부; 및
   상기 자기장 발생부와 케이블로 연결되고, 상기 환형 코일에 발진 신호를 인가하여 상기 환형 코일의 주변에 자기장을 발생시키도록 제어하는 제어 단말을 포함하고,
   인체에 착용 시에 상기 자기장 감지 센서가 치료를 요하는 해당 인체 조직의 위치에 상응하는 상기 자기장 감지 신호를 생성함에 따라, 상기 제어 단말이 상기 자기장 감지 신호에 대응되는 상기 발진 신호의 DC 또는 AC 전압을 조절하여 해당 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가하는 것을 특징으로 하는 골절 치료기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 단말은,
   입력되는 DC 및 AC 전압에 해당하는 사인파 발진 신호를 생성하여 상기 환형 코일에 인가하는 발진부;
   타이머;
   시작/종료 버튼;
   복수의 버튼을 구비하고, 상기 복수의 버튼을 통한 사용자의 입력에 따라 상기 발진 신호의 인가 시간을 설정하는 동작시간 설정부; 및
   상기 시작/종료 버튼이 눌러지면 상기 타이머의 시간에 기초하여 상기 인가 시간 동안 상기 발진부가 상기 사인파 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가하도록 제어하고, 상기 시작/종료 버튼이 다시 눌러지면 상기 발진부가 상기 사인파 발진 신호의 생성을 중지하도록 제어하는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 골절 치료기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 동작시간 설정부는, 사용자의 입력에 따라 매일 같은 시간에 반복되는 주기로 상기 발진 신호의 인가 시간을 설정하며,
   상기 제어부는, 매일 같은 시간에 반복하여 해당 인가 시간 동안 상기 발진부가 상기 사인파 발진 신호를 상기 환형 코일에 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 골절 치료기.
4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 자기장 감지 센서가 자기장의 세기 20μT에 상응하는 상기 자기장 감지 신호를 생성하도록 상기 발진부에 인가되는 DC 또는 AC 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 골절 치료기.
5. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 발진부가 뼈를 구성하는 이온의 자기 공명을 위하여 70 내지 80 Hz 범위의 상기 사인파 발진 신호를 생성하도록 상기 DC 또는 AC 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 골절 치료기.

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