WO2021172742A1 - 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치 및 시스템 - Google Patents

질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치 및 시스템 Download PDF

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WO2021172742A1
WO2021172742A1 PCT/KR2021/000422 KR2021000422W WO2021172742A1 WO 2021172742 A1 WO2021172742 A1 WO 2021172742A1 KR 2021000422 W KR2021000422 W KR 2021000422W WO 2021172742 A1 WO2021172742 A1 WO 2021172742A1
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magnetic field
alternating magnetic
coil
alternating
disease treatment
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PCT/KR2021/000422
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백선하
서영득
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서울대학교산학협력단
주식회사 브레인앤비욘즈
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    • A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a device and system for generating an alternating magnetic field for the treatment of diseases, and more particularly, by applying an alternating magnetic field of a specific frequency to a target area of the body to treat a disease such as a tumor in the body, the size of the tumor It relates to a device and system for generating an alternating magnetic field that can reduce .
  • the technology disclosed herein provides an alternating magnetic field generating device that generates an alternating magnetic field exhibiting a therapeutic effect on a tumor without the use of magnetic nanoparticles in order to minimize side effects in the treatment of diseases.
  • the technology disclosed herein provides an AC magnetic field generating device having a plurality of coil heads having different diameters so as to apply an AC magnetic field to various body parts.
  • the technology disclosed in the present specification includes an AC magnetic field generator, sets the frequency and strength of the AC magnetic field through the control unit, generates an AC current having the frequency and strength set by the current generator, and an AC current flows through the coil
  • An alternating magnetic field generating system for the treatment of diseases is provided, configured to generate an alternating magnetic field in a target area of the body.
  • An AC magnetic field generating device for disease treatment includes a coil head surrounding a target area of a body to generate an AC magnetic field therein; a current generator receiving power from a power source and applying an alternating current to the coil head; and a control unit for adjusting the strength and frequency of the alternating magnetic field, wherein the coil head includes a coil, wherein the coil is arranged in a plurality of parallel structures.
  • the coil is characterized in that it further includes a ferrite core to the outside of the coil.
  • the ferrite core is characterized in that it is formed in the form of shielding the outer surface of the coil.
  • the frequency of the alternating current field generated in the coil head is characterized in that 80KHz to 120KHz.
  • the device for generating an alternating magnetic field for treating a disease further includes a heat reduction device on the outside of the coil head.
  • the coil head is configured to have a plurality of different inner diameters according to the target area of the body.
  • the device for generating an alternating magnetic field for treating a disease further includes a visual sensor for visually sensing a target area of the body, in addition to the device for generating an alternating magnetic field for treating a disease. characterized.
  • the system for generating an alternating magnetic field for disease treatment includes any one of the aforementioned alternating magnetic field generators, and the system is configured to control the frequency of the alternating magnetic field through the control unit. and setting an intensity, the current generator generating the alternating current having the set frequency and intensity, and flowing the alternating current through the coil to generate the alternating magnetic field in the target area of the body.
  • a therapeutic effect with reduced side effects such as reducing the size of a tumor by applying only an alternating magnetic field to a target area of the body without the use of magnetic nanoparticles can be obtained.
  • heat generated in the AC magnetic field generating device can be significantly reduced by configuring a plurality of coils in a parallel structure, compared to the use of a coil having a conventional series structure. This has the effect of increasing the stability of the device.
  • an AC magnetic field generating device applicable to any part can be obtained, and it is portable and has a small size. There is an effect of maximizing convenience by using the device of
  • the effects that can be achieved by the device for generating an alternating magnetic field for the treatment of diseases according to an embodiment of the technology disclosed in the present specification are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned are usually from the description below. It will be clearly understood by the engineer of
  • FIG. 1 shows an overall alternating current magnetic field generating device as an embodiment of the technology disclosed herein.
  • FIG. 2 shows a parallel structure of a plurality of coils included inside a coil head of the technology disclosed herein.
  • 3A to 3D show lines of magnetic force caused by an alternating magnetic field and a state in which the ferrite core of the technology disclosed herein shields the outside of the coil.
  • 5 is a visual representation of changes in the size of the tumor of the test subject according to the presence or absence of magnetic nanoparticles and whether an alternating magnetic field is applied with respect to the tumor volume reduction therapeutic effect of the technology disclosed herein.
  • FIG. 6 is a graph showing in detail the tumor volume reduction effect that can be confirmed using the AC magnetic field generator of the technology disclosed herein according to the presence or absence of magnetic nanoparticles and whether the AC magnetic field is applied.
  • FIG. 8 is a detailed graph showing the experimental results based on the tumor treatment effect according to an embodiment of the technology disclosed herein.
  • two or more components may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function.
  • each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions that each component is responsible for, and some of the main functions of each of the components are different It goes without saying that it may be performed exclusively by the component.
  • first, second, first, or second used in various embodiments may modify various elements regardless of order and/or importance, do not limit
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be renamed to a first component.
  • FIG. 1 shows the entire AC magnetic field generating device according to an embodiment of the present invention.
  • the device for generating an AC magnetic field for treating a disease includes a coil head 10 including a coil generating an AC magnetic field, and receiving power from a power source to provide an AC to the coil head 10 .
  • a current generator 20 that converts a direct current into an alternating current to apply a current, and a controller 30 configured to adjust the frequency and magnetic field strength of the alternating current generated from the current generator 20 ) is further included.
  • the coil head 10 includes a coil 110 therein.
  • a substantially uniform AC magnetic field is formed inside the coil 110 .
  • FIG 2 shows a circuit in which the coil 110 according to an embodiment of the present invention is configured in a plurality of parallel structures.
  • each coil 110 has a plurality of parallel structures, not a single series structure.
  • the coil configuration of such a parallel structure significantly reduces heat generation of the AC magnetic field generating device according to the present embodiment, thereby increasing the stability of the device. Specifically, when the intensity of the current is set to 1.8A and the frequency of the alternating magnetic field to 98KHz in the circuit of FIG. 2 , the temperature measurement results as shown in the table below can be obtained.
  • FIGS. 3A to 3D show that the ferrite core 130 is coupled to the coil 110 according to an embodiment of the present invention.
  • this is a view of the coil 110 in a circularly wound form from the side, and the ferrite core 130 surrounds the coil 110 in a shape that can shield all of the outside of the coil 110 .
  • 3B is a view of the shape of the ferrite core 130 surrounding the coil 110 from the front, and the ferrite core 130 shields all parts except the inside of the circular coil 110 .
  • the magnetic force line 140 of the alternating magnetic field shown in FIG. 3C is a form in which the magnetic field is applied only to the inside. is shown as The magnetic field is further amplified due to the concentration of the alternating magnetic field inside, and it can be confirmed that the magnetic field amplification size is more effectively increased compared to the installation of a simple straight-shaped ferrite core.
  • the ferrite core 130 in this embodiment is made of a polycrystalline material obtained by sintering a material such as zinc, manganese, iron oxide and nickel, and has high magnetic permeability and high electrical resistance. Accordingly, the magnitude of the alternating magnetic field generated by the current is further amplified toward the inside by the ferrite core 130 , and the magnetic field applied to the outside of the ferrite core 130 may be shielded.
  • a method of treating a tumor by applying an alternating magnetic field there is a need to further increase the stability and reliability of the treatment method by applying a constant and uniform alternating magnetic field to a target area of the body. Accordingly, in one embodiment of the present invention, by utilizing the coil 110 to which the ferrite core 130 is added, a more uniform and concentrated alternating magnetic field can be applied to the target area of the body, and due to such an excellent effect, the size of the tumor Provided is an alternating magnetic field generator capable of effectively reducing .
  • FIG. 4 shows a graph of an experiment result in which an alternating magnetic field was applied to a tumor, which is a target area of a test subject, under the same conditions for about 24 days using an alternating magnetic field generating device according to an embodiment of the present invention.
  • the experimental results of applying an alternating magnetic field for 30 minutes each time by setting the strength of the magnetic field to 140 Oe and the frequency to 100 KHz for a tumor whose volume has grown substantially by proliferating tumor cells in the test subject can be confirmed. have.
  • an alternating magnetic field was applied under the same conditions for 24 days, and the experimental group to which the alternating magnetic field was applied was shown as a circular dot, and the tumor size increased in a very small increase compared to the control group to which no alternating magnetic field was applied at all. can confirm that This shows a result confirming that the cell division rate is rapidly reduced by applying an alternating magnetic field to the tumor site, considering the nature of a malignant tumor in which cell division continues and rapidly progresses.
  • FIG. 5 shows the experimental results of injecting tumor cells into the test subject, and varying the presence or absence of magnetic nanoparticles and whether an alternating magnetic field is applied.
  • the first row shows only tumor cells were injected, magnetic nanoparticles were not injected, and an alternating magnetic field was not applied to test subjects.
  • the second row shows the test subject in which only alternating magnetic fields were applied to the tumor cells.
  • the third row shows the test subject in which only magnetic nanoparticles were injected into tumor cells.
  • the fourth row shows an experimental subject in which magnetic nanoparticles were injected into tumor cells and an alternating magnetic field was applied together. Referring to the experimental results of each row, there are 8 types of test subjects along each column. In the first row, since no operation was performed, cell division proceeded and the tumor size increased significantly.
  • the size of the tumor was significantly reduced compared to that of the test subject in the first row.
  • the third row shows the experimental results in which only magnetic nanoparticles were injected, and it can be seen that the area where the magnetic nanoparticles were injected was darkly colored, and the size of the tumor in the corresponding area was rather increased. This indicates a result that may suggest that when magnetic nanoparticles are injected into the body or test subject, other unpredictable side effects may occur.
  • the fourth row as a result of injecting the magnetic nanoparticles and applying both the alternating magnetic field, it can be seen that the area where the magnetic nanoparticles are injected is slightly darkly colored, indicating that the size of the tumor is also significantly reduced.
  • FIG. 6 is a graph showing experimental results under the same conditions as in FIG. 5 .
  • the square dot indicates the tumor volume of the test subject without any change
  • the circular dot indicates the tumor volume of the test subject injected with only magnetic nanoparticles
  • the triangular dot indicates the alternating magnetic field (Alternating Magnetic) Field) is applied to the tumor volume of the test subject
  • the inverted triangular dot represents the tumor volume of the test subject injected with magnetic nanoparticles and applied with an alternating magnetic field.
  • FIG. 7 shows the results of experiments using the device according to an embodiment of the present invention, and shows the results of confirming the degree of cell division or apoptosis with the corresponding markers according to each experimental condition.
  • each cell tissue was stained with H & E and Prussian Blue staining methods for the same experimental conditions as in FIGS. 5 and 6, and markers Ki67, Active-caspase3, to confirm the results for cell division and apoptosis; Represents TUNEL.
  • H&E and Prussian Blue staining methods are widely used in medical diagnosis, and the composition of the tissue can be confirmed by biopsying a tissue suspected of cancer through pathology and staining the tissue section with H&E and Prussian Blue staining methods.
  • the control group can confirm the result of tumor cell division to some extent, and the experimental group (AMF(+)) to which only an alternating magnetic field was applied showed cell division of the tumor cells. was significantly reduced, and apoptosis was also increased compared to the control.
  • the experimental group (MNP(+)) in which only magnetic nanoparticles were injected, it was confirmed that the degree of cell division was similar to that of the control group, and apoptosis was observed at a level that was not confirmed at all.
  • FIG. 8 shows a graph showing the experimental results through the corresponding markers in more detail.
  • Ki67 which means cell division
  • TUNEL meaning cell death
  • FIG. 9 illustrates an alternating current magnetic field generating device for disease treatment according to an embodiment of the present invention.
  • the AC magnetic field generating device is formed so that the coil head 10 and the inner coil 110 of the present magnetic field generating device have an inner diameter large enough to wrap around the human body.
  • the device further includes a bed 150 capable of stably supporting the body of a person included in the AC magnetic field generating device in a lying position.
  • the bed unit 150 may be moved forward or backward to properly aim a target area of the body in order to apply an alternating magnetic field.
  • ferrite core 130 for shielding the outer surface of the coil 110
  • controller 30 for adjusting the strength and frequency of the alternating magnetic field.
  • camera unit capable of adjusting the strength and frequency of the alternating magnetic field.
  • the camera unit is installed in the inner region of the coil head, and can take a target region of the body and display it on various displays. Also, by further including a visual sensor together with the camera unit, the area of the target region of the body and Changes in volume can be detected and tracked.
  • FIG. 10 shows an alternating magnetic field generating device according to another embodiment of the present invention.
  • the coil head 10 and the coil 110 of the present AC magnetic field generating device may be formed to have various inner diameters so as to wrap various parts of the body.
  • the coil head 10 and the coil 110 have diameters that fit the head, arm, torso, and leg regions, and their size is significantly larger than that of the AC magnetic field generating device according to the embodiment of FIG. 9 . It can be seen that the portability and convenience are further improved through the reduction in size.
  • a portable current generator 20, a coil head 10, and a coil 110 are provided, and the current generator 20 is connected to the coil head 10 to flow an alternating current.
  • an alternating magnetic field generating system designed to easily target a target area of the body to treat a disease by generating an alternating magnetic field as it zooms.

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Abstract

본 명세서에 개시된 기술은 질병 치료용 교류 자기장 발생 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 교류 자기장 발생 장치는, 신체의 목표 영역을 감싸 내부에 교류 자기장을 발생시키는 코일 헤드, 상기 코일 헤드에 교류 전류를 인가하는 전류 발생기 및 교류 자기장의 세기 및 주파수를 조절하는 제어부를 포함하며, 상기 코일은 복수 개의 병렬 구조로 배치된 것을 특징으로 한다. 상기 교류 자기장 발생 장치는, 코일의 바깥쪽으로 페라이트 코어를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 보다 균일하고 밀집된 교류 자기장을 인가할 수 있다. 본 명세서에 개시된 기술은, 기존의 자성 나노 입자를 사용하여 종양을 치료하는 방식과 비교하여 현저하게 안전하고 부작용이 적은 질병 치료용 교류 자기장 발생 장치 및 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치 및 시스템
본 명세서에 개시된 기술은 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체 내 종양 등의 질병을 치료하기 위하여 신체의 목표 영역에 특정 주파수의 교류 자기장을 가함으로써 종양의 크기를 감소시킬 수 있는 교류 자기장 발생 장치 및 시스템에 관한 것이다.
악성 또는 양성 종양의 치료에 있어서, 종양 조직 제거 수술, 방사선 치료 및 화학요법 등과 같은 방식이 널리 사용되고 있으나, 이러한 치료 방법은 종양의 치료와 동시에 신체에 해가 되는 부작용을 함께 야기하는 단점이 있다. 구체적으로, 종양 조직이 정상 조직과 경계가 불분명한 경우, 수술로 종양 조직을 완전히 제거하는 것이 불가능할 수 있으며, 방사선 치료의 경우 증식하는 정상 세포에도 영향을 미쳐 탈모 현상이 발생하는 등의 부작용이 발생된다. 또한, 화학요법의 경우에도 어지러움, 구토, 체력 저하 등의 복합적인 부작용이 야기될 수 있으므로, 이러한 부작용을 최소화 할 수 있는 치료 방법이 필요한 실정이다.
이에, 종양이 위치한 목표 부위에 자성 나노 입자를 투여하고, 해당 부위에 교류 자기장을 가하는 경우 교류 자기장에 반응하는 자성 나노 입자로부터 열이 발생되어, 이러한 발열 효과를 통해 종양의 크기를 줄이는 치료 방법을 위한 장치가 종래에 사용되었다. 그러나, 산화철 입자와 같은 자성 나노 입자를 인체 내에 투여하는 경우, 이를 다시 회수할 수 없어 또 다른 치명적인 부작용이 야기될 가능성이 있으며, 외관상으로도 해당 부위가 자성 나노 입자의 특성으로 인하여 어둡게 착색되는 현상을 피할 수 없는 단점이 있었다.
종양을 치료하는 방법에 관한 기술은 건강한 삶을 유지하고자 하는 사람들의 기대에 기반하여 현대 사회에 우선적으로 해결되어야 할 과제로서, 다양한 질병의 치료 과정에서 인체에 부작용을 최소화하는 장치의 개발은 그 필요성이 더욱 커지고 있는 실정이다. 그에 따라, 기존의 방사선 치료 또는 나노 입자를 이용한 교류 자기장 발생 장치의 문제점을 해결하고, 인체에 부작용을 최소화할 수 있도록 자성 나노 입자의 사용 없이도 치료 효과를 나타내는 교류 자기장 발생 장치를 구현하는 기술이 지속적으로 요구되고 있다.
본 명세서에 개시된 기술은 질병의 치료에 있어서 부작용을 최소화하기 위하여 자성 나노 입자의 사용 없이도 종양에 대하여 치료 효과를 나타내는 교류 자기장을 발생시키는 교류 자기장 발생 장치를 제공한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술은 다양한 신체 부위에 교류 자기장을 가할 수 있도록 복수의 서로 다른 직경을 가지는 코일 헤드를 구비하는 교류 자기장 발생 장치를 제공한다.
더불어, 본 명세서에 개시된 기술은 교류 자기장 발생 장치를 포함하고, 제어부를 통하여 교류 자기장의 주파수 및 세기를 설정하고, 전류 발생기가 설정된 주파수 및 세기를 갖는 교류 전류를 발생시키고, 코일에 교류 전류가 흘러 신체의 목표 영역에 교류 자기장을 발생시키도록 구성된 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 시스템을 제공한다.
본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상에 따른 교류 자기장 발생 장치 및 시스템이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치는, 신체의 목표 영역을 감싸 내부에 교류 자기장을 발생시키는 코일 헤드; 전원으로부터 전력을 공급 받아 상기 코일 헤드에 교류 전류를 인가하는 전류 발생기; 및 상기 교류 자기장의 세기 및 주파수를 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 코일 헤드는 코일을 포함하며, 상기 코일은 복수 개의 병렬 구조로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코일은, 상기 코일의 바깥쪽으로 페라이트 코어를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 페라이트 코어는, 상기 코일의 바깥쪽 면을 차폐하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 코일 헤드에 발생되는 상기 교류장의 주파수는, 80KHz 내지 120KHz 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술의 또 다른 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치는, 상기 코일 헤드의 외부에 발열 감소 장치를 더 포함한다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치는, 상기 코일 헤드가, 상기 신체의 목표 영역에 따라 상이한 복수 개의 내부 직경을 가지도록 구성된다.
본 명세서에 개시된 기술의 또 다른 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치는, 상기 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치에 더하여, 신체의 목표 영역을 시각적으로 감지하는 시각 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 명세서에 개시된 기술의 또 다른 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 시스템은, 전술한 교류 자기장 발생 장치 중 어느 하나를 포함하고, 상기 시스템은, 상기 제어부를 통하여 상기 교류 자기장의 주파수 및 세기를 설정하고, 상기 전류 발생기가 상기 설정된 주파수 및 세기를 갖는 상기 교류 전류를 발생시키고, 상기 코일에 상기 교류 전류가 흘러 상기 신체의 목표 영역에 상기 교류 자기장을 발생시키도록 구성된다.
본 명세서에 개시된 기술의 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치에 의하면, 자성 나노 입자의 사용 없이 교류 자기장만을 신체의 목표 영역에 가하여 종양의 크기를 줄이는 등 부작용이 감소된 치료 효과를 얻을 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술의 실시예에 따른 교류 자기장 발생 장치에 의하면, 기존의 직렬 구조의 코일 사용과 대비할 때, 복수 개의 코일을 병렬 구조로 구성함으로써 교류 자기장 발생 장치에 발생하는 발열을 현저히 줄일 수 있어 장치의 안정성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술의 실시예에 의하면, 교류 자기장 발생 장치의 코일의 내부 직경을 신체의 다양한 부위에 따라 달리 함으로써, 어느 부위에나 적용 가능한 교류 자기장 발생 장치를 얻을 수 있으며, 휴대용으로 작은 크기의 장치를 사용함에 따라 편리성을 극대화 한 효과가 있다.
아울러, 본 명세서에 개시된 기술의 실시예에 의하면, 코일의 외부를 차폐하는 페라이트 코어를 구비함으로써, 목표 영역에 일정하교 균일한 자기장을 가할 수 있는 효과가 있으며, 인체에 무해한 낮은 주파수를 이용함으로써 예상치 못한 부작용을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 기술의 실시예로서 전체의 교류 자기장 발생 장치를 나타낸다.
도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 코일 헤드 내부에 포함된 복수 개의 코일의 병렬 구조를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에 개시된 기술의 페라이트 코어가 코일의 외부를 차폐하는 상태 및 교류 자기장에 의한 자기력선을 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 기술의 종양 부피 감소 치료 효과에 대하여 그래프로 상세히 나타낸 것이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 기술의 종양 부피 감소 치료 효과에 대하여 자성 나노 입자 유무, 교류 자기장 인가 여부에 따른 실험 대상의 종양의 크기 변화를 시각적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 기술의 교류 자기장 발생 장치를 이용하여 확인할 수 있는 종양 부피 감소 효과를 자성 나노 입자 유무, 교류 자기장 인가 여부에 따라 그래프로 상세히 나타낸 것이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 기술의 실시예에 따른 종양 치료 효과를 여러 표지자를 통해 확인한 결과를 나타낸다.
도 8은 본 명세서에 개시된 기술의 실시예에 따른 종양 치료 효과에 기반한 실험 결과를 구체적인 그래프로 나타낸 것이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예를 나타낸다.
도 10은 본 명세서에 개시된 기술의 또 다른 실시예를 나타낸다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 명세서에 개시된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 기술은 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
다양한 실시예에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 교류 자기장 발생 장치 전체를 나타낸다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치는, 교류 자기장을 발생시키는 코일을 포함하는 코일 헤드(10), 전원으로부터 전력을 공급받아 상기 코일 헤드(10)에 교류 전류를 인가하기 위하여 직류 전류를 교류 전류로 바꾸는 동작을 수행하는 전류 발생기(20)를 포함하며, 상기 전류 발생기(20)로부터 발생되는 교류 전류의 주파수 및 자기장의 세기를 조절할 수 있도록 구성된 제어부(30)를 더 포함한다.
코일 헤드(10)는 내부에 코일(110)을 포함한다. 전류 발생기(20)로부터 인가된 교류 전류가 코일(110)에 흐르게 되면, 코일(110)의 내부에 상당 부분 균일한 교류 자기장이 형성된다. 이와 같은 교류 자기장을 신체의 목표 영역에 인가하여 종양의 부피 및 크기를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(110)을 복수 개의 병렬 구조로 구성한 회로를 나타낸 것이다.
도 2에 따르면, 각 코일(110)이 하나의 직렬 구조가 아닌, 복수 개의 병렬 구조로 이루어져 있다. 이러한 병렬 구조의 코일 구성은 본 실시예에 따른 교류 자기장 발생 장치의 발열을 현저히 감소시켜, 장치의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. 구체적으로, 도 2의 회로에서 전류의 세기를 1.8A, 교류 자기장의 주파수를 98KHz로 설정하였을때, 하기 표와 같은 온도 측정 결과를 얻을 수 있다.
코일 구조 가동 전 가동 후
직렬 26℃ 97℃
병렬 26℃ 33℃
코일을 복수 개의 병렬 구조로 구성함으로써, 콘덴서(120)의 양단에 걸리는 전압을 낮추어 회로 구성을 용이하게 할 수 있으며, 직렬로 구성된 회로 대비 콘덴서(120)와 코일(110)에 걸리는 전압이 매우 낮아지므로 더욱 안전하며 발열을 상당히 낮춘 교류 자기장 발생 장치를 사용할 수 있다.도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(110)에 페라이트 코어(130)가 결합된 것을 도시한 것이다.
도 3a를 살펴보면, 이는 코일(110)이 원형으로 감긴 형태를 측면에서 바라본 것이고, 코일(110)의 바깥쪽 모두를 차폐할 수 있는 형상으로 페라이트 코어(130)가 코일(110)을 감싸게 된다. 도 3b는, 이러한 페라이트 코어(130)가 코일(110)을 감싸는 형상을 정면에서 바라본 것이며, 페라이트 코어(130)는 원형의 코일(110)의 내부를 제외한 모든 부분을 차폐한다.
따라서, 도 3c에 도시된 교류 자기장의 자기력선(140)과 달리, 코일(110)의 바깥쪽에 페라이트 코어(130)를 구비한 도 3d의 교류 자기장의 자기력선(140)은 내부에만 자기장이 인가되는 형태로 도시되어 있다. 교류 자기장이 내부에 집중됨으로 인하여 자기장이 더욱 증폭되며, 이는 단순 일자 형태의 페라이트 코어를 설치한 것과 대비하면 자기장 증폭 크기를 더육 효율적으로 증가시킨 것임을 확인할 수 있다.
본 실시예에서의 페라이트 코어(130)는, 아연, 망간, 산화철 및 니켈 등의 물질을 소결시킨 다결정 물질로서 구성되며, 자기 투과성이 크고 전기 저항이 큰 성질을 가진다. 따라서, 전류에 의하여 발생되는 교류 자기장은 페라이트 코어(130)에 의해 그 크기가 내부를 향해 더욱 증폭되며, 페라이트 코어(130) 외부에 인가되는 자기장은 차폐될 수 있다.
교류 자기장을 가하여 종양을 치료하는 방법에는, 신체의 목표 영역에 일정하고 균일한 교류 자기장을 가하여 그 치료 방법의 안정성 및 신뢰성을 더욱 높일 필요성이 요구된다. 이에, 본 발명의 일 실시예는, 페라이트 코어(130)를 부가한 코일(110)를 활용함으로써, 신체의 목표 영역에 더욱 균일하며 집중된 교류 자기장을 가할 수 있으며, 그러한 우수한 효과로 인하여 종양의 크기를 더욱 단시간에 효율적으로 감소시킬 수 있는 교류 자기장 발생 장치를 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교류 자기장 발생 장치를 이용하여, 실험 대상의 목표 영역인 종양에 교류 자기장을 약 24일 간 같은 조건에서 인가한 실험 결과 그래프를 나타낸다.
도 4에 따르면, 실험 대상에 종양 세포를 증식시켜 상당 부분 부피가 커진 종양에 대하여, 자기장의 세기를 140 Oe, 주파수를 100 KHz으로 설정하여 매번 30분 동안 교류 자기장을 인가한 실험 결과를 확인할 수 있다. 그래프에 따르면, 24일 간 동일한 조건에서 교류 자기장을 인가하였고, 교류 자기장을 가한 실험군은 원형 점으로 도시되었으며, 종양의 크기가 교류 자기장을 전혀 가하지 않은 대조군과 비교하여 증가 폭이 매우 작은 형태로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 세포 분열이 계속적으로 급격하게 진행되는 악성 종양의 성질을 고려하면, 교류 자기장을 종양 부위에 인가함으로써 세포 분열 속도가 급격히 감소되었음을 확인할 수 있는 결과를 보여주는 것이다.
도 5는 실험 대상에 종양 세포를 주입하고, 자성 나노입자 유무와 교류 자기장 인가 여부를 각각 달리한 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 5에 의하면, 첫번째 행은 종양 세포만 주입하였을 뿐, 자성 나노 입자를 주입하지 않았으며, 교류 자기장을 인가하지도 않은 실험 대상을 표시한다. 두번째 행은, 종양 세포에 교류 자기장만을 인가한 실험 대상을 나타낸다. 세번째 행은, 종양 세포에 자성 나노 입자만을 주입한 실험 대상을 나타낸다. 네번째 행은, 종양 세포에 자성 나노 입자를 주입하고 교류 자기장을 함께 인가한 실험 대상을 나타낸다. 상기 각 행의 실험 결과를 참고하면, 각 열을 따라 모두 8 종류의 실험 대상이 존재한다. 첫번째 행은, 아무런 작업을 수행하지 않았으므로 세포 분열이 진행되어 종양의 크기가 상당히 증가한 결과를 보여준다. 두번째 행에서는, 자성 나노 입자의 주입 없이, 오직 교류 자기장만을 실험 대상의 목표 영역에 인가하였을 때, 첫번째 행의 실험 대상과 비교하여 상당히 종양의 크기가 감소한 것을 확인할 수 있다. 세번째 행은, 오직 자성 나노 입자만을 주입한 실험 결과이며, 자성 나노 입자를 주입한 부위가 어둡게 착색된 것을 확인할 수 있고, 해당 부위의 종양의 크기가 오히려 증가한 것을 확인할 수 있다. 이는, 자성 나노 입자를 신체 또는 실험 대상에 주입하는 경우, 예상할 수 없는 기타의 부작용을 야기할 수 있음을 암시할 수 있는 결과를 나타낸다. 네번째 행은, 자성 나노 입자를 주입하고 교류 자기장을 모두 인가한 결과로서, 자성 나노 입자가 주입된 부위가 다소 어둡게 착색된 것을 확인할 수 있으며, 종양의 크기도 상당히 줄어들었음을 나타낸다.
상기와 같은 실험 결과를 통하여, 자성 나노 입자에 교류 자기장을 인가하는 경우 그 발열 효과를 통한 종양의 크기 감소 효과를 확인할 수 있음에도 불구하고, 자성 나노 입자를 인체에 주입함으로 인한 다수의 부작용을 피할 수 없음이 확인되었다. 따라서, 이러한 부작용을 감소시키면서도 종양 크기를 상당 부분 감소시킬 수 있는 치료 방법으로서, 교류 자기장만을 신체의 목표 영역에 인가하는 방법의 보다 더 안전하며 우수한 효과를 확인할 수 있다
도 6은 도 5와 같은 조건 하의 실험 결과를 그래프로 도시한 것이다.
도 6에 따르면, 사각 점의 경우 아무런 변화를 가하지 않은 실험 대상의 종양 부피를 나타내며, 원형 점은 자성 나노 입자(Magnetic Nano Particle)만을 주입한 실험 대상의 종양 부피, 삼각 점은 교류 자기장(Alternating Magnetic Field)을 인가한 실험 대상의 종양 부피, 역 삼각 점은 자성 나노 입자를 주입하고 교류 자기장을 인가한 실험 대상의 종양 부피를 나타낸다.
도 6에 나타난 실험 결과를 살펴보면, 도 5에서 실험 대상의 종양 부피 변화를 시각적으로 확인한 바와 같이, 아무런 작업을 수행하지 않은 대조군과 비교하여, 자성 나노 입자만을 주입한 실험군은 종양의 부피가 더욱 증가하였고, 나머지 실험군은 일정 부분 종양의 부피가 감소한 것을 확인할 수 있다. 여기서, 자성 나노 입자를 주입하지 않고 오로지 교류 자기장만을 인가하였음에도, 종양의 크기를 줄일 수 있는 결과를 확인한 것은 인체에 부작용이 적은 안전한 종양 치료 방법의 연구에 있어서 매우 비약적인 성과를 도출한 것이라 할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 사용한 실험 결과를 나타낸 것으로서, 각 실험 조건에 따라 세포 분열 또는 세포 사멸의 정도를 해당 표지자로 확인한 결과를 도시한다.
도 7에 따르면, 도 5 및 도 6과 동일한 실험 조건에 대하여 각 세포 조직을 H&E 및 Prussian Blue 염색법으로 염색한 결과와, 세포 분열 및 세포 사멸에 대한 결과를 확인하기 위한 표지자 Ki67, Active-caspase3, TUNEL을 나타낸다. H&E 및 Prussian Blue 염색법은, 의학 진단에서 널리 이용되며, 병리학을 통해 암으로 의심되는 조직을 생검하여 조직 절편을 H&E 및 Prussian Blue 염색법으로 염색함으로써 해당 조직의 구성을 확인할 수 있다.
아울러, 표지자 Ki67을 통하여 종양 세포의 핵 단백질의 분포 정도를 확인함으로써, 종양 세포의 세포 분열이 얼마나 활발히 진행되고 있는지 실험을 통해 검증할 수 있다. 그와 상반되는 Active-caspase3 및 TUNEL는, 세포 사멸을 의미하는 표지자로서, 세포 사멸(Apoptosis)으로 불리는, 세포가 스스로 죽어가는 자살 기전의 진행을 나타낸다. 따라서, 이와 같은 표지자가 활성되어 표시될수록, 종양 세포가 감소하는 결과를 나타내는 것으로 해석할 수 있다.
다시 도 7을 검토하면, 각 표지자의 의미에 따라, 대조군(Control)은 종양 세포가 어느 정도 분열한 결과를 확인할 수 있으며, 교류 자기장만을 인가한 실험군(AMF(+))은 종양 세포의 세포 분열이 상당히 감소하였고, 세포 사멸 또한 대조군에 비하여 증가하였다. 자성 나노 입자만을 주입한 실험군(MNP(+))은, 세포 분열의 정도가 대조군과 비슷하게 활발한 것을 확인할 수 있으며, 세포 사멸은 전혀 확인되지 않는 수준으로 관찰되었다. 마지막으로, 자성 나노 입자를 주입하고 교류 자기장도 함께 인가한 실험군(AMF(+)MNP(+))은, 세포 분열의 정도가 눈에 띄게 감소하였으며, 세포 사멸률 또한 가장 현저하게 증가한 것을 확인할 수 있다.
상기 도 7과 관련하여, 도 8은 해당 표지자를 통한 실험 결과를 더욱 구체화하여 그래프로 도시한 것을 나타낸다.
도 8에 따르면, 도 7에서 확인한 것과 마찬가지로, 세포 분열을 의미하는 Ki67은 오직 교류 자기장만을 인가한 실험군에서도 상당히 감소한 결과를 확인할 수 있으며, 세포 사멸을 의미하는 Active-caspase3 및 TUNEL의 경우에도 오직 교류 자기장만을 인가한 실험군에서 유의미하게 증가한 결과를 확인할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치를 도시한 것이다.
도 9에 따르면, 본 자기장 발생 장치의 코일 헤드(10) 및 내부의 코일(110)이 사람의 신체의 둘레를 모두 감쌀 수 있도록 충분히 큰 내부 직경을 가지도록 형성된 교류 자기장 발생 장치를 확인할 수 있다.
도 9는 상기의 교류 자기장 발생 장치에 포함되는 사람의 신체를 누운 자세로 안정적으로 지지할 수 있는 베드부(150)를 더 구비함을 나타낸다. 상기 베드부(150)는, 교류 자기장을 인가하기 위하여 신체의 목표 영역을 적절히 조준할 수 있도록 앞 또는 뒤로 이동될 수 있다.
한편, 도 9에는 도시되지 않았으나, 상기 코일(110)의 바깥면을 차폐하는 페라이트 코어(130)를 더 포함할 수 있으며, 교류 자기장의 세기 및 주파수를 조절할 수 있는 제어부(30) 및 카메라부를 더 포함할 수 있다.
카메라부는, 코일 헤드의 내부 영역에 설치되어, 신체의 목표 영역을 촬영하여 다양한 디스플레이에 표시할 수 있으며, 또한, 카메라부와 함께 시각 센서를 더 포함함으로써, 치료 과정에서 신체의 목표 영역의 면적 및 부피의 변화를 감지 및 추적할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 자기장 발생 장치를 나타낸다.
도 10에 의하면, 본 교류 자기장 발생 장치의 코일 헤드(10) 및 코일(110)은 신체의 다양한 부위를 감쌀 수 있도록 다양한 내부 직경을 가진 형태로 형성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 코일 헤드(10) 및 코일(110)은, 머리, 팔, 몸통, 다리 부위에 맞는 직경을 가져 그 크기가 도 9의 실시예를 통한 교류 자기장 발생 장치에 비하여 상당히 감소하였으며, 크기의 감소를 통해 휴대성 및 편의성을 더욱 향상시킨 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 휴대용으로 구비된 전류 발생기(20) 및 코일 헤드(10), 코일(110)을 구비하고, 상기 코일 헤드(10)에 전류 발생기(20)가 연결되어, 교류 전류를 흘려줌에 따라 교류 자기장이 발생하여, 간편하게 신체의 목표 영역을 겨냥하여 질병을 치료할 수 있도록 설계된 교류 자기장 발생 시스템을 제공한다.
이상에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
[부호의 설명]
10 : 코일 헤드
20 : 전류 발생기
30 : 제어부
110 : 코일
120 : 콘덴서
130 : 페라이트 코어
140 : 자기력선
150 : 베드부

Claims (8)

  1. 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치로서,
    신체의 목표 영역을 감싸 내부에 교류 자기장을 발생시키도록 구성된 코일 헤드;
    전원으로부터 전력을 공급받아 상기 코일 헤드에 교류 전류를 인가하도록 구성된 전류 발생기; 및
    상기 교류 자기장의 주파수 및 세기를 조절하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    상기 코일 헤드는 코일을 포함하며, 상기 코일은 복수 개의 병렬 구조로 배치된 것을 특징으로 하는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 코일의 바깥쪽으로 페라이트 코어를 구비한 것을 특징으로 하는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 페라이트 코어는 상기 코일의 바깥쪽 면을 모두 차폐하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 헤드에 발생되는 상기 교류 자기장의 주파수는 80KHz 내지 120KHz인 것을 특징으로 하는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 헤드의 외부에 발열 감소 장치를 더 포함하는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 헤드는,
    상기 신체의 목표 영역에 따라 상이한 복수 개의 내부 직경을 가지는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    신체의 목표 영역을 시각적으로 감지하는 시각 센서를 더 포함하는,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 장치.
  8. 질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 시스템으로서,
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 상기 교류 자기장 발생 장치를 포함하고,
    상기 시스템은, 상기 제어부를 통하여 상기 교류 자기장의 주파수 및 세기를 설정하고, 상기 전류 발생기가 상기 설정된 주파수 및 세기를 갖는 상기 교류 전류를 발생시키고, 상기 코일에 상기 교류 전류가 흘러 상기 신체의 목표 영역에 상기 교류 자기장을 발생시키도록 구성된,
    질병 치료를 위한 교류 자기장 발생 시스템.
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