KR20120021404A - 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치에 관한 것으로, 상세하게는 1개 이상의 채널에 대하여 각각의 채널마다 간섭파 주파수의 강도, 증폭도 및 위상을 조정하기 위한 제어신호를 생성하는 MCU(Micro control unit), 상기 MCU의 제어신호에 따라 상기 각각의 채널별로 간섭파 주파수를 생성하기 위한 디지털 신호를 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array), 상기 FPGA로부터 생성된 디지털 신호를 받아 저주파 아날로그 신호로 변환?출력하는 D/A(Digital/Analog) 변환부, 상기 D/A 변환부로부터 아날로그 신호를 받아 신호의 진동수를 증감시키는 신호조절부, 상기 신호조절부로부터 아날로그 신호를 받아 신호를 증폭시키는 증폭부, 상기 증폭부에서 발생된 저주파 아날로그 신호를 레벨 제어신호에 따라 증폭하여 출력하는 주파수 출력부, 인체와 접촉되되 상기 주파수 출력부의 저주파 아날로그 신호를 인체에 전달하는 도자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 간섭파 전류를 이용함으로써 심부의 침투율을 높여 치료효과를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 신호조절부를 구비하여 환자의 안전을 위하여 간섭파 전류의 완만한 조절이 가능하고, 주파수 출력부와 도자 사이에 릴레이를 구비하여 환자에게 일정 수준 이상의 전류가 인가되지 않아 환자에게 주는 고통을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치{Low Frequency Therapy Apparatus Using Interferential Wave Current}

본 발명은 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간섭파 전류를 이용하여 심부의 침투율을 높일 수 있고, FPGA(Field Programmable Gate Array)를 이용하여 사인파를 발생시키고 Multiplier를 구비하여 사인파의 미세조정이 가능한 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치에 관한 것이다.

일반적으로, 저주파 치료기는 인체에 미약한 전기(저주파)를 통하게 하여 그 자극으로 근육을 직접 맛사지하고, 신경을 진정시키고 혈행을 촉진시켜 결림 등에 의한 급성 및 만성 통증 등의 완화, 회복을 도와주는 시스템이다. 또한 근육의 수축운동을 일으켜서 신체 기능의 쇠약이나 비만, 질병을 치료하기도 하며 진동을 시켜 지방세포에 작용하여 비만을 치료하기도 한다.

저주파 요법을 위한 저주파 치료기는 저주파 발생기와, 저주파 발생기에 연결되어 인체의 특정부위에 저주파를 인가하는 도자로 구성되어 정상 혈액 순환과 통증 완화, 피로회복, 근력증진 작용을 위해 사용된다. 즉, 인체에 흡수된 에너지는 체내에 축적되어 근육운동의 에너지원으로 작용되는데, 과영양으로 인해 비만세포나 근세포가 비대해진다. 저주파 기기에서 발생된 +/-의 전기자극에 의해 파장이 발생하여 원하는 부위를 집중운동을 시켜 지방세포를 감소시키고, +/-의 저주파 전류는 체내에 정체된 수액(수분, 혈액, 림프...)의 흐름을 유도해 원활한 조절로 체내 순환계와 배뇨계의 동작을 활성화시켜 순환장애를 해소한다.

저주파 치료기는 전자침 시스템과 Auto Tens등이 오랜 세월 동안 물리 치료기 시장에서 사용되어 왔다. 이러한 시스템들은 약한 전류를 인체에 인가를 함으로써 일종의 도체인 우리 인간의 몸에 전기 자극을 가하여 뭉친 근육조직이나 세포조직을 활발하게 움직이도록 한다.

이러한 저주파 물리치료기 즉 전기자극기들은 저전류(약 30mA ~ 60mA)로 인체에 패드 혹은 전자침 형태로 전류를 흘리는데, 인체에 가해진 전류는 70% ~ 80% 정도는 피부의 표피로 흐르고, 나머지 10% ~ 15% 정도는 근육조직으로, 그리고 나머지 5 ~ 10% 정도가 심부 조직으로 흐르게 된다.

따라서 근육조직에 전달되는 10% 정도의 전류와 심부조직에 전달되는 5% 정도의 전류만이 물리치료에 효과가 있고, 나머지 80% 정도는 피부 표면으로만 흐르게 되기 때문에 치료효과는 별로 없는 것으로 알려져 있다.

한편, 치료효과를 높이기 위하여 저주파 치료기의 전류를 강하게 하면, 피부 표면으로 흐르는 전류도 함께 증가하므로 환자에게 고통을 줄 수 있다. 따라서 피부표면이 아닌 근육조직이나 심부조직으로 전류의 전달율을 높일 수 있는 저주파 치료기 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 간섭파 전류를 이용하여 심부의 침투율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 환자의 안전을 위하여 간섭파 전류의 완만한 조절이 가능하고 환자에게 일정 수준 이상의 전류가 인가되지 않는 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치는 1개 이상의 채널에 대하여 각각의 채널마다 간섭파 주파수의 강도, 증폭도 및 위상을 조정하기 위한 제어신호를 생성하는 MCU(Micro control unit), 상기 MCU의 제어신호에 따라 상기 각각의 채널별로 간섭파 주파수를 생성하기 위한 디지털 신호를 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array), 상기 FPGA로부터 생성된 디지털 신호를 받아 저주파 아날로그 신호로 변환?출력하는 D/A(Digital/Analog) 변환부, 상기 D/A 변환부로부터 아날로그 신호를 받아 신호의 진동수를 증감시키는 신호조절부, 상기 신호조절부로부터 아날로그 신호를 받아 신호를 증폭시키는 증폭부, 상기 증폭부에서 발생된 저주파 아날로그 신호를 레벨 제어신호에 따라 증폭하여 출력하는 주파수 출력부, 인체와 접촉되되 상기 주파수 출력부의 저주파 아날로그 신호를 인체에 전달하는 도자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치에서, 상기 신호조절부로부터 공급되는 아날로그 신호의 크기와 전류량을 기 설정된 기준치와 비교하여 상기 아날로그 신호의 크기 및 전류량이 상기 기준치보다 높은 경우에는 오류신호를 발생하며 기기의 동작을 중지시키는 안전설정부가 더 포함되는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명에 따른 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치에서, 상기 주파수 출력부와 상기 도자 사이에 구비되어, 상기 각각의 채널에 대하여, 상기 주파수 출력부의 전류 크기가 기 설정된 기준치 이상인 경우 상기 주파수 출력부로부터 상기 도자로의 전류 흐름을 차단하는 릴레이가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치에 따르면 간섭파 전류를 이용함으로써 심부의 침투율을 높여 치료효과를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 신호조절부를 구비하여 환자의 안전을 위하여 간섭파 전류의 완만한 조절이 가능하고, 주파수 출력부와 도자 사이에 릴레이를 구비하여 환자에게 일정 수준 이상의 전류가 인가되지 않아 환자에게 주는 고통을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치의 구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저주파 치료장치(10)의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이 저주파 치료장치(10)는 1개 이상의 채널에 대하여 각각의 채널마다 간섭파 주파수의 강도, 증폭도 및 위상을 조정하기 위한 제어신호를 생성하는 MCU(Micro control unit)(100), 상기 MCU의 제어신호에 따라 상기 각각의 채널별로 간섭파 주파수를 생성하기 위한 디지털 신호를 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)(200), 상기 FPGA로부터 생성된 디지털 신호를 받아 저주파 아날로그 신호로 변환?출력하는 D/A(Digital/Analog) 변환부(300), 상기 D/A 변환부로부터 아날로그 신호를 받아 신호의 진동수를 증감시키는 신호조절부(400), 상기 신호조절부로부터 아날로그 신호를 받아 신호를 증폭시키는 증폭부(500), 상기 증폭부(500)에서 발생된 저주파 아날로그 신호를 레벨 제어신호에 따라 증폭하여 출력하는 주파수 출력부(600), 인체와 접촉되되 상기 주파수 출력부(600)의 저주파 아날로그 신호를 인체에 전달하는 도자(700)를 포함하여 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이 D/A 변환부(300), 신호조절부(400), 증폭부(500), 주파수 출력부(600), 도자(700)는 각 채널에 대하여 모두 2개씩 구비되어 있다. 즉, 1채널에 대하여 D/A 변환부(310a), D/A 변환부(310b), 신호조절부(410a), 신호조절부(410b), 증폭부(510a), 증폭부(510b), 주파수 출력부(610a), 주파수 출력부(610b), 도자(710a), 도자(710b)이 구비되어 있으며, 나머지 2채널 내지 8채널에 대해서도 1채널과 마찬가지로 구비되어 있다.

여기서 간섭파란 두 개의 서로 다른 주파수 예를 들어 4000Hz 의 Sin파형과 4050Hz의 Sin파형을 각각 동일한 곳에 흐르게 하면, 그 두 개의 파형이 서로 중첩 및 합성이 되면서 최종적으로는 50Hz의 새로운 파형이 남게 된다. 잔잔한 물에 두 개의 돌멩이를 물에 던질 경우 파장이 서로 겹치는 현상과 비슷하다고 할 수 있다. 이러한 두 개의 Sin파형은 표피조직으로 흐르지만, 그 두 개의 파형에 의해서 만들어진 간섭파는 심부조직에 침투할 수 있으므로, 이러한 간섭파를 사용한 저주파 물리치료기는 종래에 사용되던 저주파 물리치료기보다 현저히 심부침투율이 증가하여 물리치료 효과가 현저히 개선될 수 있다.

MCU(100)는 기기 외부에 구비된 입력부(도면 미도시)로부터 사용자의 제어 신호를 받아 저주파 치료장치의 각 부분을 제어한다. 즉, 기기 외부에 구비된 표시부(도면 미도시)에 간섭파의 상태를 출력해 주며, 특히 FPGA를 제어하여 발생시킬 간섭파의 증폭도 및 위상을 조절하기 위한 제어신호를 발한다. 상기 제어신호에 포함된 내용은 FPGA(200)의 주소와 데이터에 관한 신호이다. 여기서 주소란 간섭파를 발생시킬 FPGA(200)의 채널을 의미하며 데이터란 간섭파 생성, 동작 및 소멸에 대한 주요 데이터 즉, 생성 및 소멸 시간, 주기, 주파수, 강도, 증폭도 및 위상 등을 의미한다.

데이터 처리량이 많은 경우에는 MCU(100)에 추가적으로 외부 프로그램 메모리를 부착할 수 있으며, 표시부와 입력부 등에 데이터를 분배하기 위해 GAL(Generic Array Logic)을 더 구비할 수 있다.

또한, 다수의 사용자 각각의 설정 정보 및 현재 설정된 상태 정보를 저장하기 위하여 EEPROM등과 같은 외부 저장 메모리부를 더 구비할 수 있다. 외부 저장 메모리부에는 사용자가 선택할 수 있는 미리 설정된 동작 프로그램이 내장되어 사용자의 주파수 선택에 대응되는 동작도 가능하다.

FPGA(200)는 MCU(100)에서 출력된 제어 신호를 받아 각 채널별로 출력될 간섭파의 위상과 증폭율을 설정하고 상기 설정에 대응되는 간섭파에 대한 디지털 신호를 출력한다. 본 발명에서 FPGA(200)는 8채널을 갖는 것으로 예시하였으며, 각 채널별로 독립적 또는 상호 연계적으로 간섭파에 대한 디지털 신호를 출력할 수 있다. 도 1에는 예시적으로 4000Hz의 주파수와 4050Hz의 주파수가 채널 1에서 출력되는 것으로 설명하였다.

신호조절부(400)는 D/A 변환부(300)의 후단에 구비되어 D/A 변환부(300)로부터 아날로그 신호를 받아 신호의 진동수를 증감시킨다. 진동수의 증감으로 저주파 치료장치의 출력이 부드럽게 상승 또는 하강할 수 있어 진동수 변화에 따라 환자에게 가해지는 고통을 경감시킬 수 있다.

또한, 상기 신호조절부(400)에는 상기 신호조절부(400)로부터 공급되는 아날로그 신호의 크기와 전류량을 기 설정된 기준치와 비교하여 상기 아날로그 신호의 크기 및 전류량이 상기 기준치보다 높은 경우에는 오류신호를 발생하며 기기의 동작을 중지시키는 안전설정부(410)가 더 포함될 수 있다. 즉, 도자(700)가 환부에서 이탈되거나, 전원이 갑자기 공급되지 않는 등의 오류가 발생되면, 안전설정부(410)에 이상 상태가 감지되어 기기 외부에 구비된 표시부의 오류표시등(도면 미도시)이 점등되면서 저주파 치료장치(10)의 동작이 정지된다.

이 경우에는 저주파 치료장치(10)를 다시 작동시켜야 하는데, 기기 외부에 구비된 입력부에 존재하는 엔코더를 이용한 자극출력 볼륨(도면 미도시)을 '0' 위치에 놓고 도자(700)를 다시 환부에 붙여 작동시킨다. 즉, 안전설정부(410)는 이상 상태 감지 시 작동상태가 초기상태에서부터 시작되도록 하는 제로스타트가 구현될 수 있다.

주파수 출력부(600)는 신호조절부(400)에서 출력되어 증폭부(500)을 거쳐 증폭된 신호를 입력받아 도자(700)로 간섭파 주파수를 출력한다. 기본적인 자극출력 원리는 4000Hz 정현파와 4000Hz+α정현파를 간섭시켜 변조주파수를 이용하는 것으로, 변조주파수의 주파수 범위는 0~100Hz이다. 도 1에 도시한 본 발명의 실시 예에 서 α는 50Hz로 예시하였으나 필요에 따라 상기 변조주파수의 범위 내에서 α의 값은 조정될 수 있다. 변조주파수는 상기에서 설명한 바와 같이 기기 외부에 구비된 표시부를 통하여 사용자의 입력을 받아 간섭파의 파형 및 세기가 조절되거나 MCU(100)를 통하여 자동적으로 간섭파의 파형 및 세기가 조절될 수 있다.

한편, 주파수 출력부(600)와 도자(700) 사이에 릴레이(610)가 구비되어, 상기 각각의 채널에 대하여, 주파수 출력부(600)의 전류 크기가 기 설정된 기준치 이상인 경우 주파수 출력부(600)로부터 도자(700)로의 전류 흐름을 차단할 수 있다. 전류 크기는 인체에 무리가 가지 않은 정도의 크기가 바람직하며 구체적으로 전류크기의 상한이 50mA 내지 60mA인 것이 바람직하다. 또한, 릴레이(610)는 신체 각 부위에 맞도록 전류크기의 상한값이 재설정되어 동작될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

10: 치료장치 100: MCU
200: FPGA 300: D/A 변환부
400: 신호조절부 410: 안전설정부
500: 증폭부 600: 주파수 출력부
610: 릴레이 700: 도자

Claims (3)

1개 이상의 채널에 대하여 각각의 채널마다 간섭파 주파수의 강도, 증폭도 및 위상을 조정하기 위한 제어신호를 생성하는 MCU(Micro control unit);
상기 MCU의 제어신호에 따라 상기 각각의 채널별로 간섭파 주파수를 생성하기 위한 디지털 신호를 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array);
상기 FPGA로부터 생성된 디지털 신호를 받아 저주파 아날로그 신호로 변환?출력하는 D/A(Digital/Analog) 변환부;
상기 D/A 변환부로부터 아날로그 신호를 받아 신호의 진동수를 증감시키는 신호조절부;
상기 신호조절부로부터 아날로그 신호를 받아 신호를 증폭시키는 증폭부;
상기 증폭부에서 발생된 저주파 아날로그 신호를 레벨 제어신호에 따라 증폭하여 출력하는 주파수 출력부;
인체와 접촉되되 상기 주파수 출력부의 저주파 아날로그 신호를 인체에 전달하는 도자;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치.

제1항에 있어서,
상기 신호조절부로부터 공급되는 아날로그 신호의 크기와 전류량을 기 설정된 기준치와 비교하여 상기 아날로그 신호의 크기 및 전류량이 상기 기준치보다 높은 경우에는 오류신호를 발생하며 기기의 동작을 중지시키는 안전설정부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치.

제1항에 있어서,
상기 주파수 출력부와 상기 도자 사이에 구비되어, 상기 각각의 채널에 대하여, 상기 주파수 출력부의 전류 크기가 기 설정된 기준치 이상인 경우 상기 주파수 출력부로부터 상기 도자로의 전류 흐름을 차단하는 릴레이가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 간섭파 전류를 이용한 저주파 치료장치.

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