KR20210027587A - Apparatus for the improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis using far-infrared emitting ceramic composition and low intensity ultrasound - Google Patents
Apparatus for the improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis using far-infrared emitting ceramic composition and low intensity ultrasound Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관절염으로 손상된 골조직 부위를 원적외선이 다량 방출되는 세라믹 조성물로 온열자극하여 골 부피 증가, 골 단면 두께 증가 및 평균 단면 분절 수를 감소시키고, 저강도 초음파를 조사하여 관절염으로 손상된 골조직을 개선 및 치료하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared-emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, and more particularly, to a bone volume by thermal stimulation with a ceramic composition in which a large amount of far-infrared rays are emitted to a portion of bone tissue damaged by arthritis. The present invention relates to an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis by increasing, increasing bone cross-sectional thickness, and reducing the average cross-sectional number of segments, and irradiating low-intensity ultrasound.
관절염은 다른 근골격계의 질환과 더불어 성인에게 나타나는 장애의 가장 흔한 원인으로 보고되고 있다. 초기에는 관절연골의 변성으로 시작되나 점진적으로 관절연골 및 연골하 골조직의 파괴로 인한 통증 및 강직증을 초래하는 난치성 질환이다. 기존 관절염 치료 방법으로는 염증을 감소시키는 약물 치료 요법, 연골 재생을 유도하는 수술법인 미세천공술, 손상부위가 큰 경우 인공적으로 만든 관절로 대치해주는 인공관절 절치환술 등이 사용되어 왔다. 주로 관절에의 치료 요법으로 시행되어 왔으며, 관절염에 의해 손상된 골조직에서의 치료 요법은 아직 부족한 실정이다.Arthritis, along with other musculoskeletal disorders, has been reported as the most common cause of disorders in adults. It is a refractory disease that begins with degeneration of articular cartilage in the early stage, but causes pain and ankylosing due to progressive destruction of articular cartilage and subchondral bone tissue. Conventional arthritis treatment methods include drug therapy to reduce inflammation, microperforation, which is a surgical technique that induces cartilage regeneration, and artificial joint arthroplasty, which replaces artificially made joints when the damaged area is large. It has been mainly implemented as a treatment regimen for joints, and treatment regimens for bone tissue damaged by arthritis are still insufficient.
원적외선은 가시광선이나 근 적외선 처럼 생체에 흡수되지 않고 반사되는 현상없이 생체에 흡수되고 심달력에 의해 생체내에 침투되어 자기발열을 일으킴으로써 온열효과 및 발한효과를 가져다 줄 뿐만 아니라, 생체내에 흡수된 원적외선은 신진 대사를 촉진시켜 주고 혈행을 좋게하며, 효소의 생성을 부활시키고 노화된 세포를 활성화시켜 노폐물 및 여분의 지방질 배설을 촉진하고, 피로나 노화의 원인인 유산, 유리지방산, 지방산에스텔, 콜레스테롤, 과잉염분 및 뇨산의 생성을 억제하여 건강과 젊음을 유지시켜 준다.Far-infrared rays are not absorbed by the living body like visible or near-infrared rays, but are absorbed into the living body without being reflected, and penetrate into the living body by the cardiac calendar to generate self-heating, thereby providing a heating effect and sweating effect, as well as far-infrared rays absorbed in the living body. Promotes metabolism, improves blood circulation, revives the production of enzymes, activates aged cells, promotes excretion of waste products and excess fat, and causes fatigue or aging, such as lactic acid, free fatty acids, fatty acid esters, cholesterol, and It maintains health and youth by suppressing the production of excess salt and uric acid.
상기와 같은 효능을 나타내는 원적외선은 온열치료와 병합하여 적용될 시 근육통, 관절염 및 그에 따른 통증을 완화하는 방안으로 하우스 형태나 밴드 형태의 제품들로 선보이고 있다.Far-infrared rays exhibiting the above effects are introduced as house-type or band-type products as a way to relieve muscle pain, arthritis and accompanying pain when applied in combination with heat treatment.
한편, 저강도 초음파는 인접한 세포의 세포막 투과성을 변화시켜 세포안으로 Ca2+이온을 유임시킴으로써 세포 내의 Ca2+농도를 증가시키고 이러한 세포 내의 변화는 세포의 움직임이나 성장요소 합성을 증가시켜 상처 치유에 이로운 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 부가적으로 혈류량 증진, 신진 대사 증가, 교원조직의 신장력 증가, 통증역치 증가, 근경축 완화, 효소활성 증가, 골격근의 수축력 변화 등과 같은 이차적인 생리학적 반응을 일으키도록 하는 효과가 있다. 최근에는 관절부위에 초음파를 가하면 초음파 진동이 연골조직내의 연골세포까지 전달되어 연골세포의 활성화에 직접 영향을 주므로 연골세포의 활성능력이 저하되어 발생하는 퇴행성관절염을 치료할 수 있다는 사실이 알려져, 관절염 치료를 위한 조성물 혹은 초음파 치료기가 개발되고 있다. On the other hand, low-intensity ultrasound increases the concentration of Ca 2+ in cells by changing the cell membrane permeability of adjacent cells and attracting Ca 2+ ions into the cells, and these changes in cells increase the movement of cells or synthesis of growth factors, thereby improving wound healing. It is known to have a beneficial effect. In addition, it has the effect of causing secondary physiological reactions such as increase of blood flow, increase of metabolism, increase of elongation of collagen tissue, increase of pain threshold, relief of muscle contraction, increase of enzyme activity, change of contractility of skeletal muscle, etc. Recently, it has been known that when ultrasound is applied to the joint area, the ultrasonic vibration is transmitted to the cartilage cells in the cartilage tissue and directly affects the activation of the cartilage cells, so that it is possible to treat degenerative arthritis caused by the decrease in the activation capacity of the cartilage cells. A composition or an ultrasonic treatment device is being developed for.
본 발명의 목적은 관절염으로 손상된 골조직 부위를 원적외선이 다량 방출되는 세라믹 조성물로 온열자극하여 골 부피 증가, 골 단면 두께 증가 및 평균 단면 분절 수를 감소시키고, 저강도 초음파를 조사하여 관절염으로 인해 손상된 골조직을 개선 및 치료하는 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to increase bone volume, increase bone cross-sectional thickness, and reduce the average number of cross-section segments by thermally stimulating bone tissue damaged by arthritis with a ceramic composition that emits a large amount of far-infrared rays, and irradiate low-intensity ultrasound to reduce bone tissue damaged by arthritis. It is to provide a device for improving and treating.
본 발명의 목적은 저강도 초음파를 생성하여 관절염으로 손상된 골조직 부위에 조사하는 초음파 조사부, 세라믹 조성물을 가열하여 발생된 원적외선을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 적용하는 온열자극부 및 상기 저강도 초음파의 주파수 대역, 세기 및 조사시간 중 적어도 하나와 상기 온열자극부의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치를 제공함에 의해 달성된다.An object of the present invention is an ultrasonic irradiation unit that generates low-intensity ultrasound to irradiate the bone tissue area damaged by arthritis, a thermal stimulation unit that applies far-infrared rays generated by heating a ceramic composition to the bone tissue area damaged by arthritis, and the frequency band of the low-intensity ultrasound It is achieved by providing an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emission ceramic composition including at least one of intensity and irradiation time and a control unit for controlling the temperature of the thermal stimulation unit and low-intensity ultrasound.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 0.5 내지 1.5MHz의 주파수 대역 및 100 내지 150mW/cm2의 강도를 가지도록 제어하는 것으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the control unit controls the low-intensity ultrasonic wave to have a frequency band of 0.5 to 1.5 MHz and an intensity of 100 to 150 mW/cm 2.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1.1 MHz의 주파수 대역, 120 mW/cm2강도, pulse duration 1:9, 50% duty cycle의 조건을 가지도록 제어하는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the controller controls the low-intensity ultrasound to have a frequency band of 1.1 MHz, an intensity of 120 mW/cm 2 , a pulse duration of 1:9, and a 50% duty cycle.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1회에 15 내지 25분의 조사시간을 가지도록 제어하는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the controller controls the low-intensity ultrasonic waves to have an irradiation time of 15 to 25 minutes at a time.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1회에 20분의 조사시간을 가지도록 제어하는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the control unit controls the low-intensity ultrasonic waves to have an irradiation time of 20 minutes at a time.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는 상기 온열자극부의 온도가 35 내지 40℃의 온도로 가열되도록 제어하는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the control unit controls the temperature of the thermal stimulation unit to be heated to a temperature of 35 to 40°C.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는 상기 온열자극부의 온도가 38℃의 온도로 가열되도록 제어하는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the control unit controls the temperature of the thermal stimulation unit to be heated to a temperature of 38°C.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 세라믹 조성물은 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the ceramic composition is made of elvan, volcanic stone, carbon, pozzolan, and biotite.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 세라믹 조성물은 맥반석 100 중량부, 화산석 0.5 내지 1.5 중량부, 카본 0.05 내지 0.15 중량부, 포졸란 1 내지 3 중량부 및 흑운모 0.5 내지 1.5 중량부로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the ceramic composition is composed of 100 parts by weight of elvan, 0.5 to 1.5 parts by weight of volcanic stone, 0.05 to 0.15 parts by weight of carbon, 1 to 3 parts by weight of pozzolan, and 0.5 to 1.5 parts by weight of biotite.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 세라믹 조성물은 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모를 각각 분쇄하는 원료분쇄 단계, 상기 원료분쇄 단계를 통해 각각 분쇄된 분쇄물을 혼합하고, 물을 첨가한 후에 미분쇄하는 미분쇄 단계, 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물이 과립형상을 갖도록 공기를 주입하는 공기주입 단계, 상기 공기주입 단계를 통해 과립형상을 갖게된 미분쇄물을 금형에 투입하고 가압성형하는 성형 단계, 상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 소성하는 소성 단계 및 상기 소성 단계를 통해 소성된 성형물의 표면을 연마하는 연마 단계를 통해 제조되는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the ceramic composition comprises a raw material pulverization step of pulverizing elvan stone, volcanic stone, carbon, pozzolan and biotite, respectively, and mixing the pulverized products pulverized through the raw pulverization step, and adding water. A fine pulverization step of fine pulverization afterwards, an air injection step of injecting air so that the pulverized product finely pulverized through the pulverization step has a granular shape, and the fine pulverized product having a granular shape through the air injection step is introduced into the mold And a molding step of pressing and molding, a firing step of firing the molded product formed through the molding step, and a polishing step of polishing the surface of the molded product fired through the firing step.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 미분쇄 단계와 상기 공기주입 단계 사이에는 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물을 은나노 미립자로 코팅하는 과정이 더 진행되는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, between the pulverization step and the air injection step, a process of coating the pulverized product pulverized through the pulverization step with silver nanoparticles is further performed.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 미분쇄 단계는 상기 원료분쇄 단계를 통해 각각 분쇄된 분쇄물을 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 물 60 내지 80 중량부를 첨가한 후에 1000 내지 3000 메시의 크기로 분쇄하여 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the pulverization step comprises mixing the pulverized products pulverized through the raw pulverization step to prepare a mixture, and after adding 60 to 80 parts by weight of water to 100 parts by weight of the mixture, 1000 It is made by pulverizing to a size of to 3000 mesh.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소성 단계는 상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 900 내지 1200℃의 온도로 10 내지 24시간 동안 소성하여 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the firing step is made by firing the molded product formed through the molding step at a temperature of 900 to 1200° C. for 10 to 24 hours.
또한, 본 발명의 목적은 저강도 초음파를 생성하여 관절염으로 손상된 골조직 부위에 조사하는 단계, 세라믹 조성물을 가열하여 발생된 원적외선을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 적용하는 단계 및 조사되는 상기 저강도 초음파의 주파수 대역, 세기 및 조사시간 중 적어도 하나와 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 제어하는 단계를 포함하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, it is an object of the present invention to generate low-intensity ultrasound to irradiate the area of bone tissue damaged by arthritis, the step of applying far-infrared rays generated by heating the ceramic composition to the area of bone tissue damaged by arthritis, and the frequency of the irradiated low-intensity ultrasound It may also be achieved by providing a method of operating an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis, including controlling at least one of a band, an intensity, and an irradiation time and a heating temperature of the ceramic composition.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 저강도 초음파가 0.5 내지 1.5MHz의 주파수 대역 및 100 내지 150mW/cm2의 강도로 조사되도록 제어하는 것으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the controlling step is to control so that the low-intensity ultrasonic waves are irradiated in a frequency band of 0.5 to 1.5 MHz and an intensity of 100 to 150 mW/cm 2.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 저강도 초음파가 1.1 MHz의 주파수 대역, 120 mW/cm2강도, pulse duration 1:9, 50% duty cycle의 조건을 가지도록 제어하는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the controlling step is to control the low-intensity ultrasound to have a frequency band of 1.1 MHz, an intensity of 120 mW/cm 2 , a pulse duration of 1:9, and a 50% duty cycle. do.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계를 통해 제어된 초음파를 주 2 내지 4회의 빈도로 3 내지 5주 동안 1회에 15 내지 25분 조사하는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, it is assumed that the ultrasonic waves controlled through the controlling step are irradiated for 15 to 25 minutes at a time for 3 to 5 weeks at a frequency of 2 to 4 times a week.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계를 통해 제어된 초음파를 주 3회의 빈도로 4주 동안 1회에 20분 조사하는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, it is assumed that the ultrasonic waves controlled through the controlling step are irradiated for 20 minutes at a time for 4 weeks at a frequency of 3 times a week.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 35 내지 40℃로 제어하는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the controlling step is to control the heating temperature of the ceramic composition to 35 to 40°C.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 38℃로 제어하는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the controlling step is to control the heating temperature of the ceramic composition to 38°C.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계를 통해 가열된 세라믹 조성물을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 40 내지 80분 동안 적용하는 과정을 주 4 내지 6회의 빈도로 3 내지 5주 동안 진행하는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the process of applying the ceramic composition heated through the controlling step to the bone tissue area damaged by arthritis for 40 to 80 minutes is performed at a frequency of 4 to 6 times a week for 3 to 5 weeks. It should be.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어하는 단계를 통해 가열된 세라믹 조성물을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 60분 동안 적용하는 과정을 주 5회의 빈도로 4주 동안 진행하는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the process of applying the ceramic composition heated through the controlling step to the bone tissue area damaged by arthritis for 60 minutes is performed for 4 weeks at a frequency of 5 times a week.
본 발명에 따른 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치는 관절염으로 손상된 골조직 부위를 원적외선이 다량 방출되는 세라믹으로 온열자극하여, 골 부피 증가, 골 단면 두께 증가 및 평균 단면 분절 수를 감소시키고, 저강도 초음파를 조사하여 관절염으로 인해 손상된 골조직을 개선 및 치료하는 탁월한 효과를 나타낸다.The device for improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound according to the present invention heat-stimulates the area of bone tissue damaged by arthritis with a ceramic that emits a large amount of far-infrared rays, thereby increasing bone volume and increasing bone cross-sectional thickness. And reducing the average number of cross-sectional segments, and irradiating low-intensity ultrasound to improve and treat bone tissue damaged by arthritis.
도 1은 본 발명의 실험예 1의 실험군 1 내지 3, 관절염 유발군 및 대조군의 족부촬영을 통한 골부피를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1의 실험군 1 내지 3, 관절염 유발군 및 대조군의 족부촬영을 통한 골 단면 두께를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예 1의 실험군 1 내지 3, 관절염 유발군 및 대조군의 족부촬영을 통한 평균 단면 분절수를 측정하여 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the measurement of bone volume through foot imaging of
Figure 2 is a graph showing the measurement of the bone cross-sectional thickness through foot imaging of
3 is a graph showing the average number of cross-sectional segments measured through foot imaging of
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention and the physical properties of each component will be described in detail, but this is for explaining in detail enough that one of ordinary skill in the art can easily carry out the invention, This does not mean that the technical spirit and scope of the present invention are limited.
본 발명에 따른 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치는 저강도 초음파를 생성하여 관절염으로 손상된 골조직 부위에 조사하는 초음파 조사부, 세라믹 조성물을 가열하여 발생된 원적외선을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 적용하는 온열자극부 및 상기 저강도 초음파의 주파수 대역, 세기 및 조사시간 중 적어도 하나와 상기 온열자극부의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.The device for improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound according to the present invention is an ultrasonic irradiator that generates low-intensity ultrasound to irradiate the area of bone tissue damaged by arthritis, and far-infrared rays generated by heating the ceramic composition. And a thermal stimulation unit for applying to a portion of bone tissue damaged by arthritis, and a control unit for controlling at least one of a frequency band, intensity, and irradiation time of the low-intensity ultrasound and a temperature of the thermal stimulation unit.
상기 초음파 조사부는 인체조직에 투사될 경우 혈류량 증진, 신진 대사 증가, 교원조직의 신장력 증가, 통증역치 증가, 근경축 완화, 효소활성 증가 및 골격근의 수축력 변화 등과 같은 생리학적 반응을 일으키는 저강도 초음파를 생성하여 관절염으로 손상된 골조직 부위에 조사한다.When projected onto human tissues, the ultrasound irradiator provides low-intensity ultrasound that causes physiological reactions such as increasing blood flow, increasing metabolism, increasing elongation of collagen tissue, increasing pain threshold, alleviating muscle contraction, increasing enzyme activity, and changing contractile force of skeletal muscle. It is generated and irradiated to the bone tissue damaged by arthritis
상기 온열자극부는 가열과정을 거치면 골 부피 증가, 골 단면 두께 증가 및 평균 단면 분절 수를 감소의 효과를 나타내는 원적외선이 다량방출되는 세라믹 조성물로 이루어지는데, 상기 세라믹 조성물은 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모로 이루어지며, 맥반석 100 중량부, 화산석 0.5 내지 1.5 중량부, 카본 0.05 내지 0.15 중량부, 포졸란 1 내지 3 중량부 및 흑운모 0.5 내지 1.5 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.The thermal stimulation unit is made of a ceramic composition in which a large amount of far-infrared rays are emitted, which exhibits the effect of increasing bone volume, increasing bone cross-section thickness, and reducing the number of average cross-sectional segments when heated. The ceramic composition includes elvan, volcanic stone, carbon, pozzolan, and It is made of biotite, and is preferably made of 100 parts by weight of elvan, 0.5 to 1.5 parts by weight of volcanic stone, 0.05 to 0.15 parts by weight of carbon, 1 to 3 parts by weight of pozzolan, and 0.5 to 1.5 parts by weight of biotite.
상기 맥반석은 1입방 센티미터(c㎥)당 약 3만 내지 15만개의 수많은 구멍으로 이루어진 초 다공질원석으로 흡착력이 매우 강하고 약 25000여종의 무기 염류를 함유한 광물로, 가열시 다량의 원적외선을 방출하는 특징을 나타낸다.The elvan stone is an ultra-porous gemstone consisting of a number of holes of about 30,000 to 150,000 per cubic centimeter (cmm3). It has a very strong adsorption power and is a mineral containing about 25,000 kinds of inorganic salts. It emits a large amount of far-infrared rays when heated. Show features.
또한, 상기 포졸란은 화산회로 이루어진 것으로, 납석의 일종으로 5 내지 20㎛ 파장에서 90 내지 97%의 원적외선을 방출한다.In addition, the pozzolan is composed of a volcanic circuit, and is a kind of pyrophyllite and emits 90 to 97% of far infrared rays at a wavelength of 5 to 20 μm.
또한, 상기 흑운모는, 황토, 맥반석 대비 약 3배이상의 원적외선 방사율을 가지며 다량의 게르마늄을 함유한 광물이며, 상기 화산석은 순수 무기물로만 구성되어 다양한 필수 미네랄 성분을 함유할 뿐만 아니라 높은 원적외선을 방사하는 특징을 나타낸다.In addition, the biotite is a mineral that has a far-infrared emissivity of about three times more than that of loess and elvan, and contains a large amount of germanium, and the volcanic stone is composed only of pure inorganic materials and contains various essential mineral components as well as radiating high far-infrared rays. Represents.
상기의 성분으로 이루어지는 세라믹 조성물은 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모를 각각 분쇄하는 원료분쇄 단계, 상기 원료분쇄 단계를 통해 각각 분쇄된 분쇄물을 혼합하고, 물을 첨가한 후에 미분쇄하는 미분쇄 단계, 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물이 과립형상을 갖도록 공기를 주입하는 공기주입 단계, 상기 공기주입 단계를 통해 과립형상을 갖게된 미분쇄물을 금형에 투입하고 가압성형하는 성형 단계, 상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 소성하는 소성 단계 및 상기 소성 단계를 통해 소성된 성형물의 표면을 연마하는 연마 단계를 통해 제조된다.The ceramic composition consisting of the above components includes a raw material pulverization step of pulverizing elvan stone, volcanic stone, carbon, pozzolan and biotite, respectively, mixing the pulverized products pulverized through the raw pulverization step, and fine pulverization after adding water Step, an air injection step of injecting air so that the pulverized product pulverized through the pulverization step has a granular shape, a molding step of injecting the pulverized product having a granular shape through the air injection step into a mold and pressurizing molding , It is manufactured through a firing step of firing the molded product formed through the molding step, and a polishing step of polishing the surface of the molded product fired through the firing step.
상기 원료분쇄 단계는 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모를 각각 350 내지 700 메시의 크기로 분쇄하는 단계로, 상기 원료분쇄 단계를 통해 분쇄된 원료의 입자크기가 350메시 미만이면 입자크기가 지나치게 커서 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄하는 과정의 진행이 어려워지며, 상기 원료분쇄 단계를 통해 분쇄된 원료의 입자크기가 700메시를 초과하게 되면 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄하는 과정의 효율성은 향상되지만 분쇄 공정의 시간이 지나치게 증가하기 때문에 생산성이 저하될 수 있다.The raw material pulverization step is a step of pulverizing elvan stone, volcanic stone, carbon, pozzolan and biotite to a size of 350 to 700 mesh, respectively, and if the particle size of the raw material pulverized through the raw material pulverization step is less than 350 mesh, the particle size is too large. The progress of the process of pulverizing through the pulverization step becomes difficult, and when the particle size of the raw material pulverized through the pulverization step exceeds 700 mesh, the efficiency of the pulverization process through the pulverization step is improved. Since the time of the pulverization process is excessively increased, productivity may decrease.
상기 미분쇄 단계는 상기 원료분쇄 단계를 통해 각각 분쇄된 분쇄물을 상기에 기재된 함량범위로 혼합하고, 상기 혼합물 100 중량부 대비 물 60 내지 80 중량부를 혼합한 후에, 볼밀을 이용하여 1000 내지 3000메시의 입자크기로 미분쇄하는 과정으로 이루어진다.In the pulverization step, each pulverized product pulverized through the raw material pulverization step is mixed in the content range described above, and 60 to 80 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the mixture are mixed, and then 1000 to 3000 meshes are used using a ball mill. It consists of a process of finely pulverizing to the particle size of.
이때, 상기의 과정을 통해 미분쇄되는 분쇄물의 입자크기가 1000메시 미만이면 성형 후 제품의 표면이 거칠어 미려하지 않게 되고, 분쇄물의 입자크기가 3000메시를 초과하게 되면 생산성이 저하될 수 있다.At this time, if the particle size of the pulverized product to be pulverized through the above process is less than 1000 mesh, the surface of the product after molding is rough and not beautiful, and when the particle size of the pulverized product exceeds 3000 mesh, productivity may be lowered.
상기 공기주입 단계는 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물이 과립형상을 갖도록 공기를 주입하는 단계로, 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분새물이 과립형상을 갖도록 스프레이 드라이어기를 이용하여 공기를 주입하여 과립형상을 갖도록 하는 단계다.The air injection step is a step of injecting air so that the pulverized product pulverized through the pulverization step has a granular shape, and air using a spray dryer so that the pulverized powder pulverized through the pulverization step has a granular shape. This is the step of injecting to have a granular shape.
상기의 과정에서 스프레이 드라이어기를 이용하여 공기를 주입하여 과립형상을 갖도록 하는 이유는, 상기 성형 단계에서 진행되는 가압 공정 시 제품에 크랙 및 균열이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.The reason for injecting air using a spray dryer in the above process to have a granular shape is to prevent cracks and cracks from occurring in the product during the pressing process performed in the molding step.
상기 성형 단계는 상기 공기주입 단계를 통해 과립형상을 갖게된 미분쇄물을 금형에 투입하고 가압성형하는 단계로, 상기 공기주입 단계를 통해 과립형상을 갖게된 미분쇄물을 금형에 투입하고 가압성형하는 과정으로 이루어지는데, 상기 가압성형은 제조하고자 하는 형상의 금형을 제작하여 유공압 프레스 등에 과립형상을 갖게된 분말을 충전한 후 제품의 종류에 따라 그에 상응하는 압력을 가하여 성형하는 과정으로 이루어질 수 있다. 이때 상기 과립형상의 미분쇄물을 그대로 사용할 수 있으면 재 분말화하여 사용하는 것도 가능하다.The molding step is a step of injecting the finely pulverized product having a granular shape through the air injection step into a mold and press-molding.The finely pulverized product having a granular shape through the air injection step is introduced into the mold and pressurized molding The pressure molding may consist of a process of making a mold having a shape to be manufactured, filling a powder having a granular shape in a hydraulic press, etc., and then applying a pressure corresponding thereto according to the type of product. . At this time, if the granular finely pulverized material can be used as it is, it is possible to re-powder and use it.
상기 소성 단계는 상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 소성하는 단계로, 상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 900 내지 1200℃의 온도로 10 내지 24시간 동안 소성하여 이루어진다.The firing step is a step of firing the molded product formed through the molding step, and is performed by firing the molded product molded through the molding step at a temperature of 900 to 1200°C for 10 to 24 hours.
상기 소성 단계에서 소성 온도가 900℃ 미만이면 소성이 제대로 진행되지 못해 성형물의 외관품질이 저하되며, 상기 소성온도가 1200℃를 초과하게 되면 성형품의 기계적 물성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 소성 단계에서 소성시간이 10시간 미만이면 소성이 완료되지 못하고 상기 소성 단계에서 소성시간이 24시간을 초과하면 생산성이 저하된다.In the firing step, if the firing temperature is less than 900°C, the appearance quality of the molded article may be deteriorated due to poor firing, and if the firing temperature exceeds 1200°C, the mechanical properties of the molded article may be deteriorated. In addition, if the firing time in the firing step is less than 10 hours, firing is not completed, and if the firing time exceeds 24 hours in the firing step, productivity is lowered.
상기 연마 단계는 상기 소성 단계를 통해 소성된 성형물의 표면을 연마하는 단계로, 상기와 같은 온도 및 시간 동안 이루어지는 소성 단계가 완료되면, 소성된 성형물을 자연냉각하고, 자연 냉각된 성형물의 표면을 연마하는 과정으로 이루어진다.The polishing step is a step of polishing the surface of the molded product fired through the firing step, and when the firing step performed for the above temperature and time is completed, the fired molded product is naturally cooled and the surface of the naturally cooled molded product is polished. It consists of a process.
상기 연마 단계는 진동연마기나 원심연마기 등에 절삭석을 투입하여 상기 성형물의 표면을 절삭한 후에 연마하는 과정으로 이루어지는데, 이때, 절삭 시간은 평균 20 내지 30시간 정도로 이루어진다. The polishing step is a process of grinding after cutting the surface of the molded article by inserting a cutting stone into a vibration polishing machine or a centrifugal polishing machine, and the cutting time is averaged about 20 to 30 hours.
또한, 상기와 같은 시간 동안 진행되는 절삭 과정 후에는 표면이 절삭된 성형물을 광택 연마기에 투입하고 광택석 및 광택용 콤파운드를 투입하여 광택연마한다.In addition, after the cutting process that proceeds for the above time, the surface-cut molded product is put into a polished polisher, and polished by putting a polished stone and a polishing compound.
상기와 같이 2단계로 절삭 및 연마가 진행되면, 세라믹 조성물을 목걸이, 팔지 등의 의료용구로 사용할 때, 외관이 미려해져 상품성이 향상되며, 상기와 같은 과정을 통해 원적외선을 방출하는 세라믹 조성물의 제조가 완료되면 이를 적당한 크기와 중량으로 견고히 포장하여 출하하고, 이를 전기매트, 온열치료기, 허리벨트, 방석, 베개, 팔찌 및 목걸이 등의 의료기기에 적용할 수 있다.When cutting and polishing are carried out in two steps as described above, when the ceramic composition is used as a medical device such as necklaces and arms, the appearance becomes beautiful and the marketability is improved, and the production of a ceramic composition that emits far-infrared rays through the above process When completed, it is firmly packaged and shipped in an appropriate size and weight, and it can be applied to medical devices such as electric mats, thermal treatment devices, waist belts, cushions, pillows, bracelets and necklaces.
또한, 상기 미분쇄 단계와 상기 공기주입 단계 사이에는 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물을 은나노 미립자로 코팅하는 과정이 더 진행될 수도 있는데, 상기와 같이 미분쇄된 분쇄물을 은나노 미립자로 코팅하게 되면 원적외선 세라믹 조성물의 항균성이 월등하게 향상된다.In addition, between the pulverization step and the air injection step, a process of coating the pulverized product pulverized through the pulverization step with silver nanoparticles may be further proceeded, and the pulverized pulverized product as described above may be coated with silver nanoparticles. If so, the antimicrobial properties of the far-infrared ceramic composition are remarkably improved.
이때, 상기 미분쇄된 분쇄물에 은나노 미립자를 코팅하는 과정은 계면활성제와 질산은을 혼합하여 혼합용액을 제조한다. 이때 상기 계면활성제로는 양이온, 음이온, 비이온계면활성제가 모두 사용 가능하다. 그리고 상기 혼합용액에 환원제로서 붕소산나트륨이 용해되어 있는 수용액을 첨가하여 주면 녹아 있는 은이온이 환원되는 과정에서 상기 혼합 용액의 색은 무색에서 점점검갈색으로 변하면서 은 미립자가 생성된다. 이때 가해준 계면활성제는 은 미립자의 성장을 방해함으로서 수용액상에 은 나노입자가 분산된 콜로이드가 얻어지는 것이다. 그리고 상기와 같은 은 미립자의 생성 후 반응하지 않은 물질 및 불순물을 제거하기 위하여 5000 내지 8,000rpm의 속도로 원심분리를 하면 생성된 은 나노미립자 및 용액으로 분리되는데, 상등액을 버리고 3회에 걸쳐 세척공정을 반복하여 주면 최종적으로는 계면활성제에 의해 안정화된 실버콜로이드가 제조되는 것이다. 이와 같이 제조된 은 나노미립자가 균일하게 분산된 분말을 얻기 위해서, 상기 준비된 미분쇄된 분쇄물에 0.5%의 염산(HCl)이나 불산(HF) 용액을 가하여 산처리를 하고, 이를 안정화된 실버 콜로이드와 혼합하여 교반하면 은 나노 미립자가 코팅된 미분쇄물이 생성되는 것이고, 이를 스프레이 드라이어기를 이용하여 과립형상이 되도록 공기를 주입시키면서 건조하여 사용할 수 있다.In this case, in the process of coating the silver nanoparticles on the finely pulverized pulverized material, a mixed solution is prepared by mixing a surfactant and silver nitrate. At this time, as the surfactant, cationic, anionic, and nonionic surfactants can all be used. And when an aqueous solution in which sodium boronate is dissolved as a reducing agent is added to the mixed solution, the color of the mixed solution changes from colorless to gradually dark brown in the process of reducing the dissolved silver ions, and silver fine particles are generated. At this time, the added surfactant interferes with the growth of silver particles, thereby obtaining a colloid in which silver nanoparticles are dispersed in an aqueous solution. And after the formation of silver fine particles as described above, when centrifugation is performed at a speed of 5000 to 8,000 rpm to remove unreacted substances and impurities, the resulting silver nanoparticles and solution are separated, and the supernatant is discarded and washed three times. If given repeatedly, a silver colloid stabilized by a surfactant is finally prepared. In order to obtain a powder in which the silver nanoparticles prepared as described above are uniformly dispersed, 0.5% hydrochloric acid (HCl) or hydrofluoric acid (HF) solution is added to the prepared finely pulverized pulverized product to perform acid treatment, and this is a stabilized silver colloid. When mixed with and stirred, a fine pulverized material coated with silver nanoparticles is generated, which can be dried while injecting air into a granular shape using a spray dryer.
이때, 상기 산처리의 이유는 산처리를 하게되면 상기 미분쇄된 분쇄물의 표면에 실라놀 그룹(SiOH)이 다수 생성됨과 아울러 불순물이 제거되므로 은 나노미립자가 용이하게 고착이 될 수 있기 때문이다. 이때 상기 미분쇄된 분쇄물과 실버 콜로이드의 혼합비는 100:0.1 내지 0.4 중량부가 되도록 혼합하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.At this time, the reason for the acid treatment is that when the acid treatment is performed, a large number of silanol groups (SiOH) are generated on the surface of the pulverized pulverized material and impurities are removed, so that the silver nanoparticles can be easily fixed. At this time, the mixing ratio of the pulverized pulverized material and the silver colloid is preferably 100:0.1 to 0.4 parts by weight, but is not limited thereto.
상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 관절염으로 인해 손상된 골조직의 개선 및 치료 효과를 나타낼 수 있도록 0.5 내지 1.5MHz의 주파수 대역 및 100 내지 150mW/cm2의 강도를 가지도록 제어하며, 바람직하게는 상기 저강도 초음파가 1.1 MHz의 주파수 대역, 120 mW/cm2강도, pulse duration 1:9, 50% duty cycle의 조건을 가지도록 제어한다. The control unit controls the low-intensity ultrasound to have a frequency band of 0.5 to 1.5 MHz and an intensity of 100 to 150 mW/cm 2 so that the low-intensity ultrasound can exhibit an improvement and treatment effect of damaged bone tissue due to arthritis, and preferably the low-intensity The ultrasonic wave is controlled to have a frequency band of 1.1 MHz, an intensity of 120 mW/cm 2 , a pulse duration of 1:9, and a 50% duty cycle.
또한, 상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1회에 15 내지 25분의 조사시간을 가지도록 제어하며, 바람직하게는 상기 저강도 초음파가 1회에 20분의 조사시간을 가지도록 제어한다.In addition, the control unit controls the low-intensity ultrasound to have an irradiation time of 15 to 25 minutes at a time, and preferably controls the low-intensity ultrasound to have an irradiation time of 20 minutes at a time.
또한, 상기 제어부는 상기 온열자극부를 구성하는 세라믹 조성물에서 원적외선이 다량 방출될 수 있도록 온열자극부가 35 내지 40℃의 온도로 가열되도록 제어하는데, 38℃의 온도로 가열되도록 제어하는 것이 가장 바람직하다.In addition, the control unit controls the thermal stimulation unit to be heated to a temperature of 35 to 40°C so that a large amount of far-infrared rays can be emitted from the ceramic composition constituting the thermal stimulation unit, and it is most preferable to control the thermal stimulation unit to be heated to a temperature of 38°C.
또한, 본 발명에 따른 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법은 상기 저강도 초음파를 생성하여 관절염으로 손상된 골조직 부위에 조사하는 단계, 세라믹 조성물을 가열하여 발생된 원적외선을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 적용하는 단계 및 조사되는 상기 저강도 초음파의 주파수 대역, 세기 및 조사시간 중 적어도 하나와 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the method of operating the apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis according to the present invention includes the steps of generating the low-intensity ultrasound to irradiate the area of bone tissue damaged by arthritis, and the far-infrared rays generated by heating the ceramic composition to the bone tissue damaged by arthritis. And controlling at least one of a frequency band, intensity, and irradiation time of the low-intensity ultrasound to be irradiated and a heating temperature of the ceramic composition.
이때, 상기 세라믹 조성물은 상기 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치에 기재된 내용과 성분, 함량, 제조방법 및 역할이 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.At this time, the ceramic composition has the same contents, components, content, manufacturing method and role in the device for improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis using the far-infrared emission ceramic composition and low-intensity ultrasound, so a description thereof will be omitted. do.
상기 제어하는 단계는 상기 저강도 초음파가 0.5 내지 1.5MHz의 주파수 대역 및 100 내지 150mW/cm2의 강도로 조사되도록 제어하며, 상기 저강도 초음파가 1.1 MHz의 주파수 대역, 120 mW/cm2강도, pulse duration 1:9, 50% duty cycle의 조건을 가지도록 제어하는 것이 바람직하다.The controlling step is controlled so that the low-intensity ultrasonic waves are irradiated in a frequency band of 0.5 to 1.5 MHz and an intensity of 100 to 150 mW/cm 2 , and the low-intensity ultrasonic waves are in a frequency band of 1.1 MHz, an intensity of 120 mW/cm 2, It is desirable to control to have a condition of pulse duration of 1:9 and 50% duty cycle.
또한, 상기 제어하는 단계를 통해 제어된 초음파를 관절염으로 손상된 골조직 부위에 주 2 내지 4회의 빈도로 3 내지 5주 동안 1회에 15 내지 25분 조사하는데, 주 3회의 빈도로 4주 동안 1회에 20분 조사하는 것이 바람직하다.In addition, the ultrasound controlled through the controlling step is irradiated to the bone tissue area damaged by arthritis for 15 to 25 minutes at a time for 3 to 5 weeks at a frequency of 2 to 4 times a week, and once for 4 weeks at a frequency of 3 times a week. It is desirable to irradiate it for 20 minutes.
또한, 상기 제어하는 단계는 세라믹 조성물의 가열온도를 35 내지 40℃로 제어하며, 38℃로 제어하는 것이 바람직하다.In addition, in the controlling step, the heating temperature of the ceramic composition is controlled to 35 to 40°C, and it is preferable to control it to 38°C.
또한, 상기 제어하는 단계를 통해 가열된 세라믹 조성물은 관절염으로 손상된 골조직 부위에 40 내지 80분 동안, 주 4 내지 6회의 빈도로 3 내지 5주 동안 적용하는데, 관절염으로 손상된 골조직 부위에 60분 동안 적용하는 과정을 주 5회의 빈도로 4주 동안 진행하는 것이 바람직하다.In addition, the ceramic composition heated through the controlling step is applied to the bone tissue area damaged by arthritis for 40 to 80 minutes, and applied to the bone tissue area damaged by arthritis for 3 to 5 weeks at a frequency of 4 to 6 times a week. It is advisable to carry out the process for 4 weeks at a frequency of 5 times a week.
이하에서는, 본 발명에 따른 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법과 그 동작 방법을 통해 발생되는 효과를 실험예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of operating an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emission ceramic composition according to the present invention and low-intensity ultrasound, and an effect generated through the operation method will be described with an experimental example.
<제조예 1> 원적외선을 방출하는 세라믹 조성물의 제조<Preparation Example 1> Preparation of a ceramic composition emitting far-infrared rays
맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모를 각각 분쇄하여 350 내지 700메시의 크기로 분쇄하고, 각각 분쇄된 맥반석 95.9kg, 화산석 1kg, 카본 0.1kg, 포졸란 2kg 및 흑운모 1kg을 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100kg에 물 70kg을 혼합하고 볼밀을 이용하여 입자크기를 1000 내지 3000메시로 분쇄한 후에, 상기의 과정을 통해 분쇄된 분쇄물에 스프레이 드라이어기로 공기를 주입하여 과립화하고, 과립화된 분쇄물을 금형에 투입하고 압축성형하고, 압축성형된 성형물을 1050℃의 온도로 17시간 동안 소성하고, 소성된 성형물을 절삭한 후에 광택 연마기에 투입하고 광택석 및 광택용 콤파운드를 투입하여 광택연마하는 과정을 통해 원적외선을 방출하는 세라믹 조성물을 제조하였다.Elvan stone, volcanic stone, carbon, pozzolan and biotite were crushed to a size of 350 to 700 mesh, respectively, and 95.9 kg of elvan stone, 1 kg of volcanic stone, 0.1 kg of carbon, 2 kg of pozzolan and 1 kg of biotite were mixed to prepare a mixture, After mixing 70 kg of water with 100 kg of the mixture and pulverizing the particle size to 1000 to 3000 mesh using a ball mill, air is injected into the pulverized product pulverized through the above process with a spray dryer for granulation, and granulated pulverization Water is added to the mold and compression molded, and the compressed molded product is fired at a temperature of 1050℃ for 17 hours, and after cutting the fired molded product, it is put into a polish grinder, and polished by putting a polished stone and a gloss compound. Through the process, a ceramic composition emitting far-infrared rays was prepared.
<실험예 1> 류마티스 관절염이 유발된 소동물에서의 혈중 IL6 농도 관찰<Experimental Example 1> Observation of IL6 concentration in blood in small animals with rheumatoid arthritis induced
실험용 쥐(C57BL6, 수컷, 8주령)를 일주일간 기본식 (고형사료, (주) 카길애그리퓨리나, 군산, 한국 / 음수 자유섭취) 및 환경적응 후에 각 군당 유사한 평균체중을 갖도록 10수씩 배치하였다.Experimental rats (C57BL6, male, 8 weeks old) were placed for one week with a basic diet (solid feed, Cargill Agripurina Co., Ltd., Gunsan, Korea / negative free intake) and 10 numbers each to have a similar average weight per group after environmental adaptation.
실험군1: 8주령 수컷쥐(C57BL6) 10수의 각 발바닥에 Complete Freund's Adjuvant(CFA) 및 식염수가 1:1의 중량부로 혼합하여 이루어진 관절염 유발물질을 0.05mL씩 주입하여 관절염 유발을 시행하되, 관절염이 유발된 시점부터 일 주일 후에 상기 제조예 1을 통해 제조된 세라믹 조성물로 이루어진 온열자극부가 구비된 본 발명에 따른 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치에 관절염이 유발된 골조직 부위를 개재하고 38℃의 온도로 온열자극을 1회에 1시간으로 하여 일주일에 5회의 빈도로 4주동안 가함과 동시에 초음파 조사부를 통해 관절염이 유발된 골조직 부위에 저강도 초음파(frequency 1.1 MHz, intensity 120 mW/cm2, pulse duration 1:9, 50% duty cycle)를 4주 동안 주 3일에 걸쳐 20분씩 적용하였다.Experimental Group 1: Induce arthritis by injecting 0.05 mL of an arthritis-inducing substance consisting of a mixture of Complete Freund's Adjuvant (CFA) and saline in a ratio of 1:1 to the soles of 10 8-week-old male rats (C57BL6). One week after the induction of this, the apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis according to the present invention provided with a thermal stimulation unit made of the ceramic composition prepared in Preparation Example 1 was interposed with the bone tissue site caused by arthritis. At a temperature of °C, heat stimulation is applied for 4 weeks at a frequency of 5 times a week for 1 hour at a time, and at the same time, low-intensity ultrasound (frequency 1.1 MHz, intensity 120 mW/cm) to the osteoarthritis-inducing bone tissue area through the ultrasound irradiation unit. 2 , pulse duration 1:9, 50% duty cycle) was applied for 20 minutes over 3 days a week for 4 weeks.
실험군2: 8주령 수컷쥐(C57BL6) 10수의 각 발바닥에 Complete Freund's Adjuvant(CFA) 및 식염수가 1:1의 중량부로 혼합하여 이루어진 관절염 유발물질을 0.05mL씩 주입하여 관절염 유발을 시행하되, 관절염이 유발된 시점부터 일 주일 후에 관절염이 발생된 부위를 상기 제조예 1을 통해 제조된 세라믹 조성물의 상부에 개재하고 38℃의 온열자극을 1회에 1시간으로 하여 일주일에 5회의 빈도로 4주 동안 진행하였다.Experimental Group 2: Induce arthritis by injecting 0.05 mL of an arthritis-inducing substance consisting of a mixture of Complete Freund's Adjuvant (CFA) and saline in a ratio of 1:1 to each foot of 10 male 8-week-old rats (C57BL6), but arthritis One week after this induction, the site where arthritis occurred was interposed on the top of the ceramic composition prepared in Preparation Example 1, and the heat stimulation at 38°C was 1 hour at a time, with a frequency of 5 times a week for 4 weeks. Proceeded during.
실험군3: 8주령 수컷쥐(C57BL6) 10수의 각 발바닥에 Complete Freund's Adjuvant(CFA) 및 식염수가 1:1의 중량부로 혼합하여 이루어진 관절염 유발물질을 0.05mL씩 주입하여 관절염 유발을 시행하되, 관절염이 유발된 시점부터 일 주일 후에 관절염이 유발된 부위에 저강도 초음파(frequency 1.1 MHz, intensity 120 mW/cm2, pulse duration 1:9, 50% duty cycle)를 4주 동안 주 3일에 걸쳐 20분씩 조사하였다.Experimental Group 3: Induce arthritis by injecting 0.05 mL of an arthritis-inducing substance composed of a mixture of Complete Freund's Adjuvant (CFA) and a saline solution in a ratio of 1:1 to each foot of 10 male 8-week-old rats (C57BL6). One week after the induction of this, low-intensity ultrasound (frequency 1.1 MHz, intensity 120 mW/cm 2 , pulse duration 1:9, 50% duty cycle) was applied to the arthritis-inducing area for 4 weeks over 3 days a week. Investigate minute by minute.
관절염 유발군: 8주령 수컷쥐(C57BL6) 10수의 각 발바닥에 Complete Freund's Adjuvant(CFA) 및 식염수가 1:1의 중량부로 혼합하여 이루어진 관절염 유발물질을 0.05mL씩 주입하여 관절염 유발을 시행하고, 관절염이 유발된 시점부터 5주간 방치하였다.Arthritis inducer group: Induce arthritis by injecting 0.05 mL of an arthritis-inducing substance composed of a mixture of Complete Freund's Adjuvant (CFA) and saline in a ratio of 1:1 to the soles of 10 male rats (C57BL6) aged 8 weeks. It was left for 5 weeks from the time when arthritis was induced.
대조군: 8주령 수컷쥐(C57BL6) 10수.Control: 8-week-old male rats (C57BL6), 10 numbers.
상기 실험예 1의 실험군 1 내지 3, 관절염 유발군 및 대조군의 족부촬영을 통한 골부피를 측정하여 아래 도 1에 나타내었다.The bone volume of the
{단, 족부촬영은 In-vivo Micro CT (Skyscan 1176, Bruker, Germany)를 이용하여 진행되었으며, Day 0과 Day 28(관절염 유발전, 자극 4주 후)에 호흡 마취와 함께 족부를 촬영하는 방법을 이용하였다.}{However, the foot was taken using In-vivo Micro CT (Skyscan 1176, Bruker, Germany), and the foot was photographed with respiratory anesthesia on
아래 도 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실험군 1(RA+NDC+U), 실험군 2(RA+NDC) 및 실험군 3(TA+U)은 관절염 유발군(RA)이나 대조군(Con)에 비해 골부피가 월등하게 증가한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 1 below, the experimental group 1 (RA+NDC+U), experimental group 2 (RA+NDC), and experimental group 3 (TA+U) of the present invention were compared to the arthritis-inducing group (RA) or the control group (Con). It can be seen that the volume has increased significantly.
또한, 상기 실험예 1의 실험군 1 내지 3, 관절염 유발군 및 대조군의 족부촬영을 통한 골 단면 두께를 측정하여 아래 도 2에 나타내었다.In addition, the bone cross-sectional thickness of the
{단, 족부촬영은 In-vivo Micro CT (Skyscan 1176, Bruker, Germany)를 이용하여 진행되었으며, Day 0과 Day 28(관절염 유발전, 자극 4주 후)에 호흡 마취와 함께 족부를 촬영하는 방법을 이용하였다.}{However, the foot was taken using In-vivo Micro CT (Skyscan 1176, Bruker, Germany), and the foot was photographed with respiratory anesthesia on
아래 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실험군 1(RA+NDC+U)은 관절염 유발군(RA)이나 대조군(Con)에 비해 골 단면 두께가 월등하게 증가한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2 below, it can be seen that the bone cross-sectional thickness of the experimental group 1 (RA+NDC+U) of the present invention was significantly increased compared to the arthritis-inducing group (RA) or the control group (Con).
또한, 상기 실험예 1의 실험군 1 내지 3, 관절염 유발군 및 대조군의 족부촬영을 통한 평균 단면 분절수를 측정하여 아래 도 3에 나타내었다.In addition, the average number of cross-sectional segments of the
{단, 족부촬영은 In-vivo Micro CT (Skyscan 1176, Bruker, Germany)를 이용하여 진행되었으며, Day 0과 Day 28(관절염 유발전, 자극 4주 후)에 호흡 마취와 함께 족부를 촬영하는 방법을 이용하였다.}{However, the foot was taken using In-vivo Micro CT (Skyscan 1176, Bruker, Germany), and the foot was photographed with respiratory anesthesia on
아래 도 3에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실험군 (RA+NDC+U)은 관절염 유발군(RA)에 비해 평균 단면 분절수가 현저히 감소하였고, 대조군(Con)과 대등한 수준으로 나타났다.As shown in FIG. 3 below, the experimental group (RA+NDC+U) of the present invention significantly decreased the average number of cross-sectional segments compared to the arthritis-inducing group (RA), and was at a level comparable to that of the control group (Con).
따라서, 본 발명에 따른 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치는 관절염으로 손상된 골조직 부위를 원적외선이 다량 방출되는 세라믹 조성물로 이루어진 온열자극부로 온열자극하여, 골 부피 증가, 골 단면 두께 증가 및 평균 단면 분절 수를 감소시키고, 초음파 조사부를 통해 저강도 초음파를 조사하여 관절염으로 인해 손상된 골조직을 개선 및 치료하는 효과를 나타낸다.Therefore, the device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using the far-infrared emission ceramic composition and low-intensity ultrasound according to the present invention is a thermal stimulation unit made of a ceramic composition that emits a large amount of far-infrared rays to the bone tissue damaged by arthritis, It has the effect of improving and treating bone tissue damaged by arthritis by increasing the volume, increasing the thickness of the bone cross section, and reducing the average number of cross-sectional segments, and irradiating low-intensity ultrasound through the ultrasound irradiation unit.
Claims (22)
세라믹 조성물을 가열하여 발생된 원적외선을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 적용하는 온열자극부; 및
상기 저강도 초음파의 주파수 대역, 세기 및 조사시간 중 적어도 하나와 상기 온열자극부의 온도를 제어하는 제어부;를 포함하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
Ultrasound irradiation unit for generating low-intensity ultrasound to irradiate the area of bone tissue damaged by arthritis;
A thermal stimulation unit for applying far-infrared rays generated by heating the ceramic composition to the area of bone tissue damaged by arthritis; And
A device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared-emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound using at least one of a frequency band, intensity, and irradiation time of the low-intensity ultrasound and a temperature of the thermal stimulation unit.
상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 0.5 내지 1.5MHz의 주파수 대역 및 100 내지 150mW/cm2의 강도를 가지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method according to claim 1,
The control unit controls the low-intensity ultrasound to have a frequency band of 0.5 to 1.5 MHz and an intensity of 100 to 150 mW/cm 2 , and improvement of bone tissue damaged by arthritis using low-intensity ultrasound and Devices for treatment.
상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1.1 MHz의 주파수 대역, 120 mW/cm2강도, pulse duration 1:9, 50% duty cycle의 조건을 가지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method according to claim 2,
The control unit controls the low-intensity ultrasound to have a frequency band of 1.1 MHz, an intensity of 120 mW/cm 2 , a pulse duration of 1:9, and a 50% duty cycle. Device for improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis using.
상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1회에 15 내지 25분의 조사시간을 가지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method according to claim 1,
The controller is an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared-emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that controlling the low-intensity ultrasound to have an irradiation time of 15 to 25 minutes at a time.
상기 제어부는 상기 저강도 초음파가 1회에 20분의 조사시간을 가지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method of claim 4,
The controller is an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared-emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that controlling the low-intensity ultrasound to have an irradiation time of 20 minutes at a time.
상기 제어부는 상기 온열자극부의 온도가 35 내지 40℃의 온도로 가열되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method according to claim 1,
The control unit is an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared-emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that controlling the temperature of the thermal stimulation unit to be heated to a temperature of 35 to 40°C.
상기 제어부는 상기 온열자극부의 온도가 38℃의 온도로 가열되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method of claim 6,
The controller is an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that controlling the temperature of the thermal stimulation unit to be heated to a temperature of 38°C.
상기 세라믹 조성물은 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method according to claim 1,
The ceramic composition is a far-infrared emitting ceramic composition, characterized in that consisting of elvan, volcanic stone, carbon, pozzolan and biotite, and an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using low-intensity ultrasound.
상기 세라믹 조성물은 맥반석 100 중량부, 화산석 0.5 내지 1.5 중량부, 카본 0.05 내지 0.15 중량부, 포졸란 1 내지 3 중량부 및 흑운모 0.5 내지 1.5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method of claim 8,
The ceramic composition comprises 100 parts by weight of elvan, 0.5 to 1.5 parts by weight of volcanic stone, 0.05 to 0.15 parts by weight of carbon, 1 to 3 parts by weight of pozzolan, and 0.5 to 1.5 parts by weight of biotite. Device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using
상기 세라믹 조성물은 맥반석, 화산석, 카본, 포졸란 및 흑운모를 각각 분쇄하는 원료분쇄 단계;
상기 원료분쇄 단계를 통해 각각 분쇄된 분쇄물을 혼합하고, 물을 첨가한 후에 미분쇄하는 미분쇄 단계;
상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물이 과립형상을 갖도록 공기를 주입하는 공기주입 단계;
상기 공기주입 단계를 통해 과립형상을 갖게된 미분쇄물을 금형에 투입하고 가압성형하는 성형 단계;
상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 소성하는 소성 단계; 및
상기 소성 단계를 통해 소성된 성형물의 표면을 연마하는 연마 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method according to claim 1,
The ceramic composition comprises a raw material crushing step of pulverizing elvan stone, volcanic stone, carbon, pozzolan, and biotite, respectively;
A fine pulverization step of mixing the pulverized products each pulverized through the raw material pulverization step, adding water and then finely pulverizing;
An air injection step of injecting air so that the pulverized product pulverized through the pulverization step has a granular shape;
A molding step of injecting the finely pulverized material having a granular shape into a mold through the air injecting step and forming a pressure;
A firing step of firing the molded product formed through the molding step; And
An apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared-emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that produced through a polishing step of polishing the surface of the molded product fired through the firing step.
상기 미분쇄 단계와 상기 공기주입 단계 사이에는 상기 미분쇄 단계를 통해 미분쇄된 분쇄물을 은나노 미립자로 코팅하는 과정이 더 진행되는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method of claim 10,
Between the pulverization step and the air injection step, the process of coating the pulverized product pulverized through the pulverization step with silver nanoparticles is further performed. Device for improvement and treatment of bone tissue.
상기 미분쇄 단계는 상기 원료분쇄 단계를 통해 각각 분쇄된 분쇄물을 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 물 60 내지 80 중량부를 첨가한 후에 1000 내지 3000 메시의 크기로 분쇄하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method of claim 10,
The pulverization step is performed by mixing the pulverized products pulverized through the raw material pulverization step to prepare a mixture, adding 60 to 80 parts by weight of water to 100 parts by weight of the mixture, and pulverizing to a size of 1000 to 3000 mesh. A device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emission ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that.
상기 소성 단계는 상기 성형 단계를 통해 성형된 성형물을 900 내지 1200℃의 온도로 10 내지 24시간 동안 소성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선 방출 세라믹 조성물과 저강도 초음파를 이용한 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치.
The method of claim 10,
The firing step is to improve and treat bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound, characterized in that the molded product formed through the shaping step is calcined at a temperature of 900 to 1200°C for 10 to 24 hours. Dragon device.
상기 저강도 초음파를 생성하여 관절염으로 손상된 골조직 부위에 조사하는 단계;
세라믹 조성물을 가열하여 발생된 원적외선을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 적용하는 단계; 및
조사되는 상기 저강도 초음파의 주파수 대역, 세기 및 조사시간 중 적어도 하나와 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 제어하는 단계;를 포함하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
In the method of operating a device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis using a far-infrared emitting ceramic composition and low-intensity ultrasound,
Generating the low-intensity ultrasound to irradiate the bone tissue damaged by arthritis;
Applying far-infrared rays generated by heating the ceramic composition to the area of bone tissue damaged by arthritis; And
Controlling the heating temperature of the ceramic composition and at least one of the frequency band, intensity, and irradiation time of the low-intensity ultrasound to be irradiated; operating method of the apparatus for improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis comprising.
상기 제어하는 단계는 상기 저강도 초음파가 0.5 내지 1.5MHz의 주파수 대역 및 100 내지 150mW/cm2의 강도로 조사되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 14,
The controlling is a method of operating an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis, characterized in that controlling the low-intensity ultrasound to be irradiated at a frequency band of 0.5 to 1.5 MHz and an intensity of 100 to 150 mW/cm 2.
상기 제어하는 단계는 상기 저강도 초음파가 1.1 MHz의 주파수 대역, 120 mW/cm2강도, pulse duration 1:9, 50% duty cycle의 조건을 가지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 14,
The controlling step is to improve the bone tissue damaged by arthritis, characterized in that the low-intensity ultrasound is controlled to have a frequency band of 1.1 MHz, an intensity of 120 mW/cm 2 , a pulse duration of 1:9, and a 50% duty cycle. And a method of operating the device for treatment.
상기 제어하는 단계를 통해 제어된 초음파를 주 2 내지 4회의 빈도로 3 내지 5주 동안 1회에 15 내지 25분 조사하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 14,
The method of operating a device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis, characterized in that the ultrasound controlled through the controlling step is irradiated for 15 to 25 minutes at a time for 3 to 5 weeks at a frequency of 2 to 4 times a week.
상기 제어하는 단계를 통해 제어된 초음파를 주 3회의 빈도로 4주 동안 1회에 20분 조사하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 17,
The method of operating an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis, characterized in that the ultrasound controlled through the controlling step is irradiated for 20 minutes at a time for 4 weeks at a frequency of 3 times a week.
상기 제어하는 단계는 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 35 내지 40℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 14,
The controlling step is a method of operating a device for improving and treating bone tissue damaged by arthritis, characterized in that controlling the heating temperature of the ceramic composition to 35 to 40°C.
상기 제어하는 단계는 상기 세라믹 조성물의 가열온도를 38℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 19,
The controlling is a method of operating an apparatus for improving and treating bone tissue damaged by arthritis, characterized in that the heating temperature of the ceramic composition is controlled to 38°C.
상기 제어하는 단계를 통해 가열된 세라믹 조성물을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 40 내지 80분 동안 적용하는 과정을 주 4 내지 6회의 빈도로 3 내지 5주 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.
The method of claim 14,
Improvement of bone tissue damaged by arthritis, characterized in that the process of applying the ceramic composition heated through the controlling step for 40 to 80 minutes to the area of bone tissue damaged by arthritis for 3 to 5 weeks at a frequency of 4 to 6 times a week And a method of operating the device for treatment.
상기 제어하는 단계를 통해 가열된 세라믹 조성물을 관절염으로 손상된 골조직 부위에 60분 동안 적용하는 과정을 주 5회의 빈도로 4주 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 관절염으로 손상된 골조직의 개선 및 치료용 장치의 동작 방법.The method of claim 21,
Operation of a device for improvement and treatment of bone tissue damaged by arthritis, characterized in that the process of applying the ceramic composition heated through the controlling step to the bone tissue area damaged by arthritis for 60 minutes is performed at a frequency of 5 times a week for 4 weeks Way.
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