KR20230117911A - 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치 - Google Patents

브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치 Download PDF

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웅 박
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주식회사 딥슨바이오
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Abstract

본 발명은 브레인 치료를 위하여 초음파를 조사하는 트랜스듀서를 삽입하여 고정시킬 수 있는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치에 관한 것으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치는, 포유류의 뇌를 향해 초음파를 조사하기 위한 복수개의 트랜스듀서; 상기 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 상기 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 상기 트랜스듀서가 초음파자극이 필요한 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 상기 트랜스듀서가 삽입될 삽입구가 상기 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성되는 헬멧; 및 상기 헬멧과 벽면을 연결하여 상기 헬멧이 상기 벽면을 통해 고정되도록 하는 헬멧 고정부;를 포함하며, 트랜스듀서의 삽입을 통해 브레인 치료를 제공받을 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되도록 함으로써, 초음파자극기로 포유류의 뇌 특정 영역을 치료할 수 있다.

Description

브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치{Brain Therapy Transducer Stationary Device}
본 발명은 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레인 치료를 위하여 초음파를 조사하는 트랜스듀서를 삽입하여 고정시킬 수 있는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치에 관한 것이다.
물리적인 침습 과정 없이 뇌 환부를 자극할 수 있는 초음파 자극 치료법이 알려져있다. 주지하다시피 뇌신경 자극 기술 중에서 경두개 직류자극(transcranial direct current stimulation) 기술이나 경두개 자기자극(transcranial magnetic stimulation) 기술은, 뇌심부(deep brain)까지 자극하여 치료하는 것이 어려우며, 뇌심부의 특정 영역을 목적으로 치료하지 못하는 문제점이 있다.
반면에, 초음파자극 기술은 부작용 없이 안전하게 극소부위 및 뇌심부(deep brain)까지 신경 세포(neuron)의 활동을 활성화 하거나 또는 억제할 수가 있으며, 이러한 뇌신경 조절을 통해 우울장애, 조현병 등의 정신 질환이나 알츠하이머, 뇌전증 등 만성 신경계 질환을 치료할 수 있다.
또한, 초음파자극 기술은 뇌척수액에 녹아있는 단백질 종류의 각종 노폐물(예: 치매의 원인인 베타 아밀로이드, 타우단백질)을 제거하는 프로세스인 글림프 시스템(Glymphatic System)이라는 뇌척수액의 뇌속 세정기능을 초음파 자극으로 더욱 활발하게 일어날수 있게 초음파로 자극을 주어 치료할 수 있다.
이와 같이, 초음파자극 기술을 이용하여 만성 신경계 질환의 치료와 뇌속 세정기능이 활발하게 일어나도록 하기 위해, 트랜스듀서가 초음파로 뇌의 여러 영역을 자극할 필요가 있는데, 트랜스듀서가 뇌의 여러 영역에 초음파를 일괄적으로 전달하기 위해서는 사용자(치료자)의 머리에 고정될 필요가 있다.
이를 위해, 종래에는 트랜스듀서를 사용자의 머리에 장착되는 장치(예: 모자, 헤드기어, 헬멧)에 배치시킨 초음파자극 시스템이 구현되었는데, 초음파자극 시스템으로 뇌의 여러 영역을 자극하기 위해서는 다수의 트랜스듀서가 장치의 전체 면적에 배치되어야 하기 때문에 배치 방식이 복잡하며, 제조 및 운용하는데 있어 많은 비용이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2063925호(2020.01.02 등록) 대한민국 등록특허 제10-2321009호(2021.10.28 등록)
따라서, 본 발명은 트랜스듀서의 배치 방식이 복잡하며, 제조 및 운용하는데 있어 많은 비용이 발생하는 종래의 초음파자극 시스템의 문제점을 개선하기 위해, 트랜스듀서가 브레인 치료를 제공받을 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되도록 한 후에 초음파가 포유류의 뇌 특정 영역에 일괄적으로 전달되도록 트랜스듀서를 삽입하여 고정시킬 수 있는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 초음파 조사를 통해 포유류의 뇌 여러 영역이 동시에 치료되도록 복수개의 트랜스듀서를 서로 다른 위치에 삽입하여 고정시킬 수 있는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치는, 포유류의 뇌를 향해 초음파를 조사하기 위한 복수개의 트랜스듀서; 상기 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 상기 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 상기 트랜스듀서가 초음파자극이 필요한 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 상기 트랜스듀서가 삽입될 삽입구가 상기 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성되는 헬멧; 및 상기 헬멧과 벽면을 연결하여 상기 헬멧이 상기 벽면을 통해 고정되도록 하는 헬멧 고정부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 헬멧 고정부는, 상기 헬멧과 상기 벽면을 연결하기 위한 복수개의 암; 각 암을 연결하며, 구동력이 전달될 때 회전되어 상기 각 암의 움직임을 발생시키는 복수개의 관절유닛; 및 상기 복수개의 암 중 상기 벽면과 연결될 암의 일단에 구비되며, 상기 벽면의 일측과 결합되어 상기 암과 상기 벽면이 연결되도록 하는 연결수단;을 포함할 수 있다.
그리고 상기 연결수단은, 상기 벽면의 일측에 레일이 설치되는 경우, 상기 레일과 수직방향 또는 수평방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 레일을 따라 수직방향 또는 수평방향으로 이동하게 될 수 있다.
또한, 상기 헬멧은, 상기 연결수단이 상기 레일과 결합되는 경우, 상기 연결수단이 상기 벽면의 일측과 결합될 때보다 복수개의 암 및 관절유닛을 통해 상, 하, 좌, 우 방향의 이동이 확장될 수 있다.
그리고 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치는, 상기 포유류의 머리에 착용되어 상기 포유류의 피부에 음향학적으로 커플링되도록 탈기수를 수용하는 워터백;을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치는, 포유류의 뇌를 향해 초음파를 조사하기 위한 복수개의 트랜스듀서; 상기 트랜스듀서가 초음파자극이 필요한 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 상기 트랜스듀서의 일부가 관통될 관통구가 상기 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성되는 트랜스듀서 삽입부; 및 상기 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 상기 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 상기 트랜스듀서 삽입부가 외면에 결합되는 헬멧;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 트랜스듀서 삽입부는, 격자형으로 마련되도록 접합부가 복수개로 구비되며, 각 접합부에 상기 관통구가 형성되고, 격자형으로 마련됨에 따라 복수개의 중공이 형성되는 프레임; 상기 프레임의 각 중공마다 배치되는 천, 가죽, 인조가죽 중 적어도 하나의 소재로 이루어진 복수개의 원단; 및 상기 프레임의 접합부 부근에 체결되며, 격자형으로 마련되도록 상호 연결된 복수개의 막대로 이루어지고, 각 막대가 상기 원단과 결합되어 상기 원단이 상기 프레임의 각 중공마다에 배치된 상태로 유지되도록 하는 복수개의 원단 연결수단;을 포함할 수 있다.
그리고 상기 연결수단은, 상기 프레임의 접합부 부근에 체결될 때, 상기 프레임의 접합부와 관통구가 외부에 노출되도록 격자형으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 트랜스듀서는, 일면이 상기 포유류의 머리와 접촉하여 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 초음파 자극부; 일단이 상기 초음파 자극부에서 초음파가 조사되도록 하는 수단과 연결되는 케이블; 및 상기 초음파 자극부의 타면과 일체로 형성되며, 상기 관통구를 관통하는 직경으로 이루어지고, 상기 케이블의 타단이 상기 초음파 자극부와 연결되도록 삽입구가 형성되는 케이블 연결부;를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치는, 상기 포유류의 머리에 착용되어 상기 포유류의 피부에 음향학적으로 커플링되도록 탈기수를 수용하는 워터백;을 포함할 수 있다.
본 발명은 트랜스듀서의 삽입을 통해 브레인 치료를 제공받을 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되도록 함으로써, 초음파자극기로 포유류의 뇌 특정 영역을 치료할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수개로 마련된 트랜스듀서의 삽입을 통해 포유류의 뇌 여러 영역에 초음파를 동시에 전달함으로써, 복수개의 트랜스듀서로 포유류의 뇌 여러 영역을 동시에 치료할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 워터백을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜스듀서를 동작시키기 위한 구성요소를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜스듀서에서 사용하는 초음파의 파형 변조를 나타내는 파형도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1, 2 트랜스듀서가 교호적으로 동작할 때의 파형도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서 삽입부를 나타내기 위한 도 6의 부분확대도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서의 삽입 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서의 초음파 조사 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 이용한 브레인 치료 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
제1 실시예의 구성
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치(100)(이하에서는 '고정형 장치(100)'이라 한다.)는 헬멧(110), 헬멧 고정부(120) 및 트랜스듀서(130)가 구비된다.
헬멧(110)은 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 트랜스듀서(130)가 초음파자극이 필요한 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파(10)를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 트랜스듀서(130)가 삽입될 삽입구(111)가 상기 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성된다.
본 발명의 제1 실시예에서, 브레인 치료를 제공받을 포유류는 한정하지 아니하나 도 1에 도시된 바와 같이 사용자(사람)일 수 있고, 트랜스듀서(130)의 초음파(10) 기반의 초음파자극으로 치료될 뇌 특정 영역이라 함은 뇌의 전체 영역(예: 좌뇌와 우뇌)일 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니며, 뇌의 전체 영역 중 일부분을 의미할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 헬멧(110)의 외형은 한정하지 아니하나, 본 발명의 제1 실시예에서는 포유류의 머리에 착용되도록 하부가 개방되고, 4개의 측부 및 상부로 형태가 이루어질 수 있다.
이러한 헬멧(110)은 복수개의 트랜스듀서(130)가 동시에 포유류의 뇌 전체 영역으로 초음파(10)를 조사할 수 있도록, 각 측부 및 상부에 복수개의 삽입구(111)가 형성될 수 있다.
또한, 헬멧(110)은 삽입구(111)가 초음파(10)의 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성됨으로써, 트랜스듀서(130)가 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되도록 한다.
그리고 헬멧(110)은 포유류의 머리에 착용될 때 착용 상태가 고정되도록 하기 위한 고정끈(112)이 일측에 구비될 수 있다.
헬멧 고정부(120)는 헬멧(110)이 포유류의 머리에 착용되기 전에, 헬멧(110)을 특정 위치에 고정시킴으로써, 트랜스듀서(130)가 초음파(10)를 조사하는동안 포유류의 머리가 유동되는 것에 의해 헬멧(110)이 유동되는 것을 방지하고, 더 나아가 해 초음파 조사 과정에서 삽입구(111)로부터 트랜스듀서(130)가 이탈되는 것을 방지한다.
또한, 헬멧 고정부(120)는 헬멧(110)이 벽면이 구비된 실내 또는 실외 공간에서 특정 위치에 고정시킬 수 있는데, 이를 위해 복수개의 암(121), 복수개의 관절유닛(122) 및 연결수단(123)으로 구현될 수 있다.
복수개의 암(121)은 헬멧(110)과 벽면을 연결하고, 복수개의 관절유닛(122)은 각 암(121)을 연결하며, 구동력이 전달될 때 회전되어 각 암(121)의 움직임을 발생시킨다.
본 발명의 제1 실시예에서, 관절유닛(122)에 구동력을 전달하는 구동부는 미도시되었으나 모터일 수 있다.
연결수단(123)은 복수개의 암(121) 중 벽면과 연결될 암(121)의 일단에 구비되며, 벽면의 일측과 결합되어 상기 암(121)과 벽면이 연결되도록 한다.
한편, 헬멧 고정부(120)는 벽면을 이용하여 헬멧(110)을 고정시킬 뿐만 아니라, 헬멧(110)의 상, 하, 좌, 우 방향의 이동을 확장시킬 수 있다.
이를 위해, 도면에 미도시되었으나 벽면의 일측에는 레일이 설치되며, 연결수단(123)은 레일과 수직방향 또는 수평방향으로 이동 가능하게 결합되어 레일을 따라 수직방향 또는 수평방향으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 연결수단(123)이 레일과 결합되는 경우에 헬멧(110)은 연결수단(123)이 벽면의 일측과 결합될 때보다 복수개의 암(121) 및 관절유닛(122)을 통해 상, 하, 좌, 우 방향의 이동이 확장될 수 있다.
트랜스듀서(130)는 포유류의 뇌 특정 영역에 초음파(10)를 조사하기 위해 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되는 일면에 초음파 자극부가 구비될 수 있다.
초음파 자극부는 포유류의 뇌 특정 영역을 향해 초음파(10)를 조사하여 브레인 치료가 이루어지도록 한다.
더 나아가, 트랜스듀서(130)는 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되는 일면에서 초음파(10)를 조사하는 것으로 한정되는 것은 아니하며, 브레인 치료를 수행하는 관리자(치료자)의 선택에 따라 일면과 대향되는 타면에서 초음파(10)를 조사할 수 있도록 초음파 자극부가 타면에도 구비될 수 있다.
이는, 트랜스듀서(130)가 삽입구(111)에 삽입될 때, 어느 면이 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되더라도 초음파(10)의 조사가 이루어지도록 하기 위함이다.
또한, 트랜스듀서(130)는 도면에 미도시되었으나 삽입구(111)에 삽입된 후, 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되는 일면 및 타면 중 적어도 한 면에서 초음파(10)의 조사가 이루어질 때, 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되지 않는 나머지 한 면에서 초음파(10)가 조사되지 않도록 제어하는 수단이 구비될 수 있다.
한편, 상기 고정형 장치(100)에는 워터백(140)이 도 2에 도시된 바 같이 더 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 워터백을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 워터백(140)은 헬멧(110)이 포유류의 머리에 착용되기 전에 상기 포유류의 머리에 착용되어 포유류의 피부에 음향학적으로 커플링되도록 탈기수(degassed water)를 수용한다.
이러한 워터백(140)은 커플링 젤로 대체될 수 있는데 커플링 젤은 트랜스듀서(130)와 포유류의 두피 사이에 도포되어 음향학적으로 커플링을 구성한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 커플링 젤은 포유류의 두피 굴곡에 밀착하도록 탄성압축이 가능한 합성수지 재질로 제작되고, 가스가 제거된 PVA(Poly-vinyl Alcohol) 같은 고형젤 실리콘을 포함할 수 있다.
더 나아가, 상기 고정형 장치(100)에는 트랜스듀서(130)를 동작시키기 위한 구성이 구비될 필요가 있는데, 이러한 구성은 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜스듀서를 동작시키기 위한 구성요소를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 주파수발생부(150)는 소정의 주파수(예 : 100 KHz ~ 800 KHz 대역의 펄스 파형, 151)를 발생시키는데, 이는 800 KHz 초과의 주파수에 의한 초음파는 두개골에 의해 약 70% 이상 흡수되어 효율이 낮아지기 때문이다.
파형변조기(160)는 발생된 주파수(151)의 파형을 펄스포락선(161) 또는 하프사인 포락선(Half Sine Envelope, 163)으로 변조하는데, 이러한 주파수(151)의 변조 과정은 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜스듀서에서 사용하는 초음파의 파형 변조를 나타내는 파형도이다.
도 4을 참조하면, 주파수(151)는 펄스포락선(161)이나 하프사인 포락선(163)을 통해 파형이 변조되는 과정에서 D는 톤지속시간(Tone Burst Duration. TBD)로써, 100~500 ms이다. 그리고, I는 펄스 간격(Inter-Pulse-Interval, IPI)로써 펄스간격(I)의 역수는 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency, PRF)로, TBD ×PRF가 차지하는 기간(즉, 초음파가 조사되는 시간)이 1초에 대한 비율을 듀티 사이클(%)로 표현된다. 또한, 펄스의 수(N)를 조정하여 총 초음파 조사시간을 결정하고, 초음파의 세기/파워는 파형의 피크-투-피크의 크기(A)로 결정한다.
다시 도 3을 참조하면, 증폭기(170)는 변조된 펄스 파형을 소정의 크기로 증폭하며, 공명회로부(180)는 증폭된 파형의 임피던스를 매칭한다.
트랜스듀서(130)는 케이블 등의 수단을 통해 공명회로부(180)에 연결되어 초음파(10)를 조사하는데, 초음파(10)의 세기는 본 발명의 제1 실시예에서 0.1 ~ 190 Watt/cm2의 공간-피크 펄스-평균강도(Isppa)일 수 있으며, 국제적으로 인체에 가할 수 있는 의료용 초음파 영상기기에서 인가된 최고 세기는 190 Watt/cm2이다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서 초음파(10)의 초점은 100~720 mWatt/cm2의 공간-피크 시간-평균강도(Ispta)일 수 있으며, 국제적으로 인체에 가할 수 있는 의료용 초음파 영상기기에서 인가된 최고 한계는 720 mW/cm2이다.
그리고 본 발명의 제1 실시예에서 초음파(10)의 톤지속시간(D)은 100~500 ms이면서 듀티 사이클은 0.3~70 %가 될 수 있다. 이는, 100 ms 미만에서는 배출 촉진의 효과가 미미하고, 500 ms보다 큰 경우, 듀티 사이클이 70 % 이상으로 증가하게 되어(즉 1초에 1회 이상 적용), 해당 공간-피크 펄스-평균강도(Isppa)에 따라 공간-피크 시간-평균강도(Ispta)를 초과하게 되는 경우가 있어 가능하면 피하는 것이 좋기 때문이다. 또한, 일반적으로 Ispta가 높은 경우 인체조직의 온도를 높일 수 있어서 역시 피하는 것이 좋다.
한편, 복수개의 트랜스듀서(130)는 초음파(10)를 조사하는 과정에서 사용되는 개수가 한정되지 아니하나, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 트랜스듀서(130a)와 제2 트랜스듀서(130b)로 한정할 수 있으며, 제1 트랜스듀서(130a)와 제2 트랜스듀서(130b)는 교호적으로 동작할 수 있는데, 이때의 제1 트랜스듀서(130a)와 제2 트랜스듀서(130b)의 파형 및 주파수는 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1, 2 트랜스듀서가 교호적으로 동작할 때의 파형도이다.
도 5를 참조하면, 제1 트랜스듀서(130a)와 제2 트랜스듀서(130b)는 상호 교호적으로 동작하거나 도 8에 도시된 바와 달리 동시에 동작될 수도 있다. 즉, 제1 트랜스듀서(130a)가 초음파(10)를 조사하는 사이마다 제2 트랜스듀서(130b)가 초음파(10)를 조사할 수 있으며, 이때, 제1 트랜스듀서(130a)의 파형과 주파수 및 제2 트랜스듀서(130b)의 파형과 주파수는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
제2 실시예의 구성
이하에서는, 상기 본 발명의 제1 실시예와 중복되는 부분을 편의상 생략하고, 상기 본 발명의 제1 실시예와 다른 부분을 중심으로 본 발명의 제2 실시예에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이며, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서 삽입부를 나타내기 위한 도 6의 부분확대도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서의 삽입 방식을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서의 초음파 조사 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치(200)(이하에서는 '고정형 장치(200)'라 한다.)는 헬멧(210), 트랜스듀서 삽입부(220) 및 트랜스듀서(230)가 구비된다.
헬멧(210)은 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 트랜스듀서 삽입부(220)가 외면에 결합된다.
트랜스듀서 삽입부(220)는 트랜스듀서(230)가 초음파자극이 필요한 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 트랜스듀서(230)의 일부가 관통될 관통구(224)가 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성된다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 트랜스듀서 삽입부(220)는 트랜스듀서(230)가 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되도록 프레임(221), 복수개의 원단(222) 및 복수개의 원단 연결수단(223)으로 구현될 수 있다.
프레임(221)은 격자형으로 마련되도록 접합부(221a)가 복수개로 구비되며, 각 접합부(221a)에 관통구(224)가 형성되고, 격자형으로 마련됨에 따라 복수개의 중공이 형성된다.
이러한 프레임(221)은 재질을 한정하지 아니하나 본 발명의 제2 실시예에서는 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 헬멧(210)의 외면에 결합될 수 있도록 굴곡면을 가지는 것이 바람직하다.
복수개의 원단(222)은 프레임(221)의 각 중공마다 배치되며, 재질을 한정하지 아니하나, 본 발명의 제2 실시예에서는 천, 가죽, 인조가죽 중 적어도 하나의 소재로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 복수개의 원단(222)이 트랜스듀서 삽입부(220)에 적용되는 것은, 프레임(221)이 헬멧(210)의 외면에 결합되기 위해 굴곡면을 가지게 되는데, 굴곡면을 가진 프레임(221)과 결합되기 위해서는 유연한 재질이어야 하기 때문이다.
원단 연결수단(223)은 프레임(221)의 접합부(221a) 부근에 체결되며, 격자형으로 마련되도록 상호 연결된 복수개의 막대로 이루어지고, 각 막대가 원단(222)과 결합되어 원단(222)이 프레임(221)의 각 중공마다에 배치된 상태로 유지되도록 한다.
이와 같이, 원단 연결수단(223)이 격자형으로 마련되는 것은 프레임(221)의 접합부(221a) 부근에 체결될 때, 접합부(221a)와 관통구(224)가 외부에 노출되도록 하기 위함이며, 이를 통해 원단 연결수단(223)의 중공 상에는 접합부(221a) 및 관통구(224)가 노출될 수 있다.
또한, 원단 연결수단(223)은 상호 연결 복수개의 막대가 유연한 소재(예: 고무 또는 실리콘)로 이루어짐으로써, 격자형으로 마련될 뿐만 아니라 격자형에서 일부 변형될 수 있고, 이를 통해 브레인 치료를 포유류(사용자)에게 제공하는 관리자가 원하는 원단(222)의 영역에 원단 연결수단(223)을 결합시킬 수 있다.
트랜스듀서(230)는 포유류의 뇌 전체 영역을 동시에 치료할 수 있도록 복수개로 마련되는 것이 바람직하며, 각 트랜스듀서(230)는 포유류의 뇌 특정 영역에 초음파(10)를 조사하기 위해 본 발명의 제2 실시예에서 초음파 자극부(231), 케이블 연결부(232) 및 케이블(233)로 구현될 수 있다.
초음파 자극부(231)는 포유류의 머리와 접촉하도록 헬멧(210)의 내면과 포유류의 머리 사이에 위치하게 되며, 포유류의 머리와 접촉하여 포유류의 뇌 특정 영역과 배향되는 일면에서 초음파(10)를 조사할 수 있다.
케이블 연결부(232)는 초음파 자극부(231)의 타면과 일체로 형성되며, 관통구(224)를 관통하는 직경으로 이루어지고, 케이블(233)의 타단이 초음파 자극부(231)와 연결되도록 삽입구가 형성된다.
케이블(233)은 일단이 초음파 자극부(231)에서 초음파(10)가 조사되도록 하는 수단과 연결될 수 있는데, 여기서, 초음파(10)가 조사되도록 하는 수단이라 함은 증폭된 파형의 임피던스를 매칭하는 후술될 공명회로부일 수 있다.
상기 고정형 장치(200)에는 도면에 미도시되었으나, 제1 실시예와 동일하게 워터백 또는 커플링 젤이 구비될 수 있으며, 제2 실시예의 워터백 및 커플링 젤은 제1 실시예의 워터백 및 커플링 젤과 동일한 구성 및 기능을 수행하므로, 이에 대한 자세한 설명은 편의상 생략하도록 하겠다.
또한, 상기 고정형 장치(200)에는 트랜스듀서(230)를 동작시키기 위한 구성이 구비될 필요가 있는데, 이러한 구성은 제1 실시예와 동일하게 주파수발생부, 파형변조기, 증폭기 및 공명회로부가 구비될 수 있으며, 제2 실시예의 주파수발생부, 파형변조기, 증폭기 및 공명회로부는 제1 실시예의 주파수발생부(150), 파형변조기(160), 증폭기(170) 및 공명회로부(180)와 동일한 구성 및 기능을 수행하므로, 이에 대한 자세한 설명은 편의상 생략하도록 하겠다.
실시예의 동작
도 10은 본 발명의 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치를 이용한 브레인 치료 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는, 브레인 치료를 받을 포유류가 사용자(사람)인 것으로 하여 제1 실시예의 고정형 장치(100)를 이용한 브레인 치료 방법(S100)의 과정에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
먼저, 관리자가 브레인 치료를 제공받을 사용자의 머리에 워터백(140)을 장착시킬 수 있다(S111).
다만 이 과정에서 워터백(140)이 미구성되는 경우, 관리자는 워터백(140)을 대체하는 커플링 젤을 사용자의 두피에 도포할 수 있다.
워터백 도포 단계(S111) 후, 관리자는 사용자의 머리에 헬멧(110)을 장착시킬 수 있다(S112).
헬멧 장착 단계(S112) 후, 관리자는 사용자의 뇌 특정 영역 또는 뇌 여러 영역에 초음파자극이 가해지도록 삽입구(111)에 트랜스듀서(초음파자극기, 130)를 삽입시켜 트랜스듀서(130)를 배치시킬 수 있다(S113).
트랜스듀서 배치 단계(S113) 후, 관리자는 주파수발생부(150), 파형변조기(160), 증폭기(170) 및 공명회로부(180)를 동작시켜 초음파 자극부에서 초음파(10)가 조사되도록 한다(S114).
이 과정에서, 초음파(10)의 조사시간은 30~40분일 수 있는데, 이는 조사시간이 40분를 초과하는 경우에 상온에서 커플링 젤이 건조되면서 헬멧(110)을 착용한 사용자가 불편한 느낌을 받을 수 있기 때문이다.
또한, 초음파(10)는 조사시간동안 조사되면서 트랜스듀소(130)의 동작 설정에 따라 뇌의 전체 영역(예: 좌뇌와 우뇌)에 순차적으로 조사되어 사용자의 뇌 림프계의 순환을 증진할 수도 있다.
초음파 조사 단계(S114) 후, 관리자는 브레인 치료를 지속적으로 진행할지 여부를 판단할 수 있다(S115).
이때 만약, 브레인 치료가 지속되어야 하는 것으로 판단되는 경우(S115-YES), 관리자는 추가적으로 현재 트랜스듀서(130)로 초음파(10)를 조사하는 사용자의 뇌 특정 영역을 제외한 다른 뇌 특정 영역에 초음파(10)를 조사할지 여부를 판단할 수 있다(S116).
이때 만약, 다른 뇌 특정 영역의 브레인 치료가 진행될 필요가 없다고 판단되는 경우(S116-NO), 트랜스듀서(130)는 현재의 위치에서 초음파(10)의 조사를 유지하여 사용자의 뇌 특정 영역이 지속적으로 치료되도록 한다(S117).
이와 달리 만약, 다른 뇌 특정 영역의 브레인 치료가 진행될 필요가 있다고 판단되는 경우(S116-YES), 트랜스듀서(130)는 삽입구(111)로부터 배출되어 삽입되었던 삽입구(111)와 다른 삽입구(111)에 삽입되어 위치가 변동되며, 위치 변동 후 배향되는 다른 뇌 특정 영역에 초음파(10)를 조사함으로써(S118), 다른 뇌 특정 영역의 치료가 이루어지도록 한다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
100, 200: 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치,
110, 210: 헬멧,
111: 삽입구,
112: 고정끈,
120: 헬멧 고정부,
121: 암,
122: 관절유닛,
123: 연결수단,
130, 230: 트랜스듀서,
130a: 제1 트랜스듀서,
130b: 제2 트랜스듀서,
140: 워터백,
150: 주파수발생부,
151: 주파수,
160: 파형변조기,
161: 펄스포락선,
163: 하프사인 포락선,
170: 증폭기,
180: 공명회로부,
220: 트랜스듀서 삽입부,
221: 프레임,
221a: 접합부,
222: 원단,
223: 원단 연결수단,
224: 관통구,
231: 초음파 자극부,
232: 케이블 연결부,
233: 케이블.

Claims (10)

  1. 포유류의 뇌를 향해 초음파를 조사하기 위한 복수개의 트랜스듀서;
    상기 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 상기 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 상기 트랜스듀서가 초음파자극이 필요한 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 상기 트랜스듀서가 삽입될 삽입구가 상기 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성되는 헬멧; 및
    상기 헬멧과 벽면을 연결하여 상기 헬멧이 상기 벽면을 통해 고정되도록 하는 헬멧 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 헬멧 고정부는,
    상기 헬멧과 상기 벽면을 연결하기 위한 복수개의 암;
    각 암을 연결하며, 구동력이 전달될 때 회전되어 상기 각 암의 움직임을 발생시키는 복수개의 관절유닛; 및
    상기 복수개의 암 중 상기 벽면과 연결될 암의 일단에 구비되며, 상기 벽면의 일측과 결합되어 상기 암과 상기 벽면이 연결되도록 하는 연결수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결수단은,
    상기 벽면의 일측에 레일이 설치되는 경우, 상기 레일과 수직방향 또는 수평방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 레일을 따라 수직방향 또는 수평방향으로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 헬멧은,
    상기 연결수단이 상기 레일과 결합되는 경우, 상기 연결수단이 상기 벽면의 일측과 결합될 때보다 복수개의 암 및 관절유닛을 통해 상, 하, 좌, 우 방향의 이동이 확장되는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 포유류의 머리에 착용되어 상기 포유류의 피부에 음향학적으로 커플링되도록 탈기수를 수용하는 워터백;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  6. 포유류의 뇌를 향해 초음파를 조사하기 위한 복수개의 트랜스듀서;
    상기 트랜스듀서가 초음파자극이 필요한 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 조사 영역마다 배치되도록, 상기 트랜스듀서의 일부가 관통될 관통구가 상기 조사 영역과 대응되는 위치마다 형성되는 트랜스듀서 삽입부; 및
    상기 포유류의 머리에 착용되는 것을 통해 상기 포유류의 머리와 내면이 접촉하게 되며, 상기 트랜스듀서 삽입부가 외면에 결합되는 헬멧;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서 삽입부는,
    격자형으로 마련되도록 접합부가 복수개로 구비되며, 각 접합부에 상기 관통구가 형성되고, 격자형으로 마련됨에 따라 복수개의 중공이 형성되는 프레임;
    상기 프레임의 각 중공마다 배치되는 천, 가죽, 인조가죽 중 적어도 하나의 소재로 이루어진 복수개의 원단; 및
    상기 프레임의 접합부 부근에 체결되며, 격자형으로 마련되도록 상호 연결된 복수개의 막대로 이루어지고, 각 막대가 상기 원단과 결합되어 상기 원단이 상기 프레임의 각 중공마다에 배치된 상태로 유지되도록 하는 복수개의 원단 연결수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결수단은,
    상기 프레임의 접합부 부근에 체결될 때, 상기 프레임의 접합부와 관통구가 외부에 노출되도록 격자형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는,
    일면이 상기 포유류의 머리와 접촉하여 상기 포유류의 뇌 특정 영역으로 초음파를 조사하는 초음파 자극부;
    일단이 상기 초음파 자극부에서 초음파가 조사되도록 하는 수단과 연결되는 케이블; 및
    상기 초음파 자극부의 타면과 일체로 형성되며, 상기 관통구를 관통하는 직경으로 이루어지고, 상기 케이블의 타단이 상기 초음파 자극부와 연결되도록 삽입구가 형성되는 케이블 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 포유류의 머리에 착용되어 상기 포유류의 피부에 음향학적으로 커플링되도록 탈기수를 수용하는 워터백;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레인 치료 트랜스듀서 고정형 장치.
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