KR100991846B1 - 충격파-초음파 통합형 치료기 - Google Patents

충격파-초음파 통합형 치료기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충격파와 초음파를 이용하여 뼈 성장 및 골절 치료 등을 수행할 수 있는 충격파-초음파 통합형 치료기에 관한 것이다. 충격파-초음파 통합형 치료기는 충격파 생성기, 충격파 집속기, 그리고 초음파 생성기를 포함한다. 충격파 생성기는 펄스 전류를 인가받아 충격파를 생성한다. 충격파 집속기는 상기 충격파 생성기에 의해 생성된 충격파를 반사하여 미리 설정된 영역으로 충격파를 집속하도록 형성된 충격파 반사면을 구비한다. 초음파 생성기는 초음파를 생성하며 상기 생성된 초음파가 상기 미리 설정된 영역을 통과하도록 상기 충격파 집속기에 설치된다. 충격파와 초음파를 각각 발산할 수 있고 발산된 충격파와 초음파가 동일한 영역(또는 지점)을 통과할 수 있도록 구성됨으로써, 충격파와 초음파를 동시에 또는 순차적으로 발산할 수 있어 충격파 및 초음파에 의한 치료 효과의 극대화를 도모할 수 있고 하나의 치료기로 충격파 치료와 초음파 치료를 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
충격파, 초음파, 통합형, 치료, 뼈, 성장, 골절

Description

충격파-초음파 통합형 치료기{SHOCK WAVE AND ULTRASOUND WAVE INTEGRATED THERAPY DEVICE}
본 발명은 충격파와 초음파를 이용하여 뼈 성장 및 골절 치료 등을 수행할 수 있는 충격파-초음파 통합형 치료기에 관한 것이다.
충격파나 초음파는 뼈 조직에 조사될 경우 뼈의 생성 및 성장을 촉진시키는 것으로 확인되고 있다.
충격파는 극히 짧은 시간에 공기가 압축된다거나 항공기나 탄환 등의 물체가 빠른 속도로 운동할 때 생성된다. 기체 내의 압력파는 압축된 부분과 팽창된 부분이 함께 소리와 같은 일정한 속도로 전달되는 것이 보통이지만 압력 변화가 급격히 생기면 팽창부는 서서히 압축부는 급격하게 변화되어 파형이 찌그러져 그 파가 통과할 때는 압력, 밀도, 속도 등이 갑작스럽게 증가하는 것으로 느껴진다. 전기 공학에서는 임펄스 전압이나 전류를 충격파라 부르기도 한다. 임펄스 전류 또는 전압이란 아주 짧은 시간(수 ns~μs) 동안 아주 높은 에너지를 발생하는 것을 말한다.
충격파는 다양한 목적의 장비에 응용되어 왔으며, 그 하나의 예로 충격파는 체외 충격파 쇄석기나 골절 치료 등을 위한 치료기에 응용되었다.
한편, 초음파는 통상 주파수가 20㎑를 넘는 음파를 의미하며 골절 치료에 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.
그러나 충격파 및 초음파를 이용한 골절 치료나 뼈 성장 치료를 위한 치료기가 본격적으로 개발되지 못하고 있으며, 충격파 및 초음파가 서로 다른 기전으로 뼈 치료를 수행하므로 충격파 및 초음파를 뼈 치료에 적용할 효율적인 방안이 필요한 사정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 충격파와 초음파를 동시에 또는 순차적으로 치료에 사용할 수 있게 하는 충격파-초음파 통합형 치료기를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기는 충격파 생성기, 충격파 집속기, 그리고 초음파 생성기를 포함한다. 충격파 생성기는 펄스 전류를 인가받아 충격파를 생성한다. 충격파 집속기는 상기 충격파 생성기에 의해 생성된 충격파를 반사하여 미리 설정된 영역으로 충격파를 집속하도록 형성된 충격파 반사면을 구비한다. 초음파 생성기는 초음파를 생성하며 상기 생성된 초음파가 상기 미리 설정된 영역을 통과하도록 상기 충격파 집속기에 설치된다.
상기 충격파 반사면은 중심축에 대해 방사상 대칭인 곡면으로 이루어질 수 있고, 상기 초음파 생성기는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 복수의 초음파 생성기는 상기 충격파 반사면의 중심축 상의 한 점에서 동일한 거리에 있는 상기 충격파 반사면의 궤적 상에 등간격으로 배치될 수 있다.
상기 충격파 반사면은 중심축에 대해 방사상 대칭인 곡면으로 이루어질 수 있고, 상기 초음파 생성기는 고리 형태를 가질 수 있으며, 상기 초음파 생성기는 상기 충격파 반사면의 중심축 상의 한 점에서 동일한 거리에 있는 상기 충격파 반 사면의 궤적에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 충격파와 초음파를 각각 발산할 수 있고 발산된 충격파와 초음파가 동일한 영역(또는 지점)을 통과할 수 있도록 구성됨으로써, 충격파와 초음파를 동시에 또는 순차적으로 발산할 수 있어 충격파 및 초음파에 의한 치료 효과의 극대화를 도모할 수 있고 하나의 치료기로 충격파 치료와 초음파 치료를 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 초음파 생성기가 생성된 초음파가 서로 대칭인 형태로 진행하여 원하는 미리 설정된 영역을 통과하게 설치됨으로써, 보다 균일한 초음파를 얻을 수 있고 이에 따라 치료 효과를 더욱 높일 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기는 충격파(shock wave)와 초음파(ultrasound wave)를 동시에 또는 개별적으로 생성할 수 있는 장치이며 뼈 성장 및 뼈 골절 치료 등에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충격파 집속기의 일부 절개 사시도이며, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기의 충격파 생성기와 초음파 생성기의 배열 관계를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기(100)는 충격파를 생성하는 충격파 생성기(shock wave generator)(200)와 충격파 집속기(300)를 포함한다.
충격파 생성기(200)는 충격파를 생성할 수 있는 임의의 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 충격파 생성기(200)는 압전소자형(piezoelectric type) 충격파 생성기, 전기수력학적형(electric-hydraulic type) 충격파 생성기, 전자기형(electromagnetic type) 충격파 생성기 등 종래에 알려진 충격파를 생성하는 장치로 구현될 수 있다. 이하에서 설명될 본 발명의 실시예의 충격파 생성기(200)는 전자기형 충격파 생성 장치인 경우를 예로 들어 설명하겠으나 다른 방식의 충격파 생성 장치가 사용되어도 무방하다. 전자기형 충격파 생성 장치는 전자기적 효과를 이용하여 충격파를 생성시키는 장치이며, 통상적으로 전자기형 충격파 생성 장치는 원통형의 코일과 이를 둘러싸는 얇은 금속판을 포함하며 코일에 강한 임펄스 전류를 흘려주면 코일에 유도된 자장에 의해 야기되는 금속판의 미세한 진동을 충격파원(shock wave source)으로 사용한다.
도 1 및 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 충격파 생성기(200)는 충격파 집속기(300)의 내부에 설치될 수 있으며, 충격파 생성기(200)와 충격파 집속기(300)는 가요성(flexible)의 연결선(130)에 의해 몸체(101)에 전기적으로 연결될 수 있다.
몸체(101)의 내부에는 충격파 생성기(200)로 인가되는 펄스(pulse) 전류를 생성하는 전기 회로가 배치될 수 있고, 또한 충격파-초음파 통합형 치료기의 전체 적인 작동을 제어하기 위한 제어유닛이 몸체(101)의 내부에 구비될 수 있다. 그리고 몸체(101)에는 필요한 데이터의 입력 및 출력을 위한 입력 장치(103)와 출력 장치(105)가 구비될 수 있다. 또한 몸체(101)의 내부에는 후술할 초음파 생성기(ultrasound wave generator)(400)의 작동 및 제어를 위한 전기 회로가 구비될 수 있다.
충격파 생성기(200)는 전자기식(electromagnetic type)의 충격파 발생원을 구비하는 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 충격파 생성기(200)는 원통형의 몸체(201)를 구비하고, 코일(coil)(도시되지 아니함)이 몸체(201)의 둘레에 감긴다. 즉, 코일이 몸체(201)의 외면에 권선되어 솔레노이드(solenoid)를 형성하며 이 코일은 펄스 전류를 생성하는 전기 회로에 전기적으로 연결된다. 그리고 코일의 외부 둘레를 감싸는 얇은 금속 멤브레인(membrane)(도시되지 아니함)이 설치될 수 있다. 이때, 코일과 금속 멤브레인 사이에는 절연막이 설치될 수 있다. 펄스 전류가 코일에 인가되면 코일 주위에 짧은 시간 간격으로 변화하는 전자기장이 형성되며, 변화하는 전자기장과 금속 멤브레인의 상호 작용에 의해 금속 멤브레인이 기계적인 진동을 하게 된다.
이와 같은 충격파 생성기(200)는 충격파 집속기(300)의 충격파 반사면(301)에 의해 둘러싸인 공간에 배치된다.
충격파 집속기(300)는 충격파를 반사하기 위한 충격파 반사면(301)을 구비하고, 충격파 집속기(300)의 선단에는 밀폐 커플링(coupling)(303)이 부착된다.
충격파 반사면(301)은 충격파 생성기(200)에 생성되어 전달된 충격파를 반사 하여 집속할 수 있는 임의의 형상으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 그 중심축에 대해 방사상 대칭인 곡면(예를 들어, 포물면)으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 충격파 반사면(301)을 형성하는 충격파 집속기(300)와 밀폐 커플링(303)의 결합에 의해 충전액으로 채워지는 충전 공간(305)이 형성된다. 충전 공간(305)에 채워지는 충전액은 금속 멤브레인의 진동에 의해 생성된 충격파를 전파할 수 있는 임의의 액체(예를 들어, 물)로 할 수 있다.
즉, 충격파 반사면(301)과 밀폐 커플링(303)으로 둘러싸인 충전 공간(305)에 충전액이 채워지고 충격파 생성기(200)가 배치됨으로써, 충격파 생성기(200)에 의해 유발된 충격파가 충전액을 매개물로 하여 전파되면서 반사면(301)에 의해 반사된 후 미리 설정된 영역이나 지점(초점)으로 집속된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기에 따르면, 충격파 생성기(200)의 몸체(201)에 길이방향으로 관통홀이 형성되고, 치료나 진단 등을 위한 초음파 영상을 얻기 위한 초음파 영상 프로브(probe)(500)가 몸체(201)의 관통홀에 설치될 수 있다. 초음파 영상 프로브(500)는 초음파 영상을 얻기 위한 외부 장치에 연결될 수 있다. 충격파-초음파 통합형 치료기에 초음파 영상 프로브(500)가 구비됨으로써, 충격파-초음파 통합형 치료기를 이용하여 치료를 위해 치료 부위를 실시간으로 관찰하고 정확한 치료 부위를 찾을 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기(100)는 초음파 생성기(400)를 구비한다. 초음파 생성기(400)는 초음파(ultrasound wave)를 생성할 수 있는 임의의 장치로 구현될 수 있으며, 초음파 생성 장치 그 자체는 본 발명이 속 하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 초음파 생성기(400)는 충격파 집속기(300)에 설치되며, 더 구체적으로 충격파 집속기(300)의 충격파 반사면(301)에 설치될 수 있다.
이때, 초음파 생성기(400)는 생성된 초음파가 충격파 생성기(200)에 의해 생성되어 충격파 반사면(301)에 반사되어 집속되는 미리 설정된 영역을 통과하도록 배치된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 충격파 생성기(200)에 의해 생성되어 집속된 충격파와 초음파 생성기(400)에 의해 생성된 초음파가 동일한 영역(또는 동일한 지점)을 통과하게 된다. 따라서 충격파와 초음파가 동시에 집속되어 통과하는 영역을 환자의 치료 부위에 일치시키면 충격파에 의한 치료와 초음파에 의한 치료가 동시에 수행될 수 있고 이에 따라 치료 효과를 극대화할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 생성기(400)는 복수로 구비될 수 있으며, 복수의 초음파 생성기(400)는 충격파 반사면(301)의 중심축 상의 한 점에서 동일한 거리에 있는 충격파 반사면(301)의 궤적(예를 들어, 도 3에서 수평면과 만나는 충격파 반사면의 궤적) 상에 등간격으로 배치될 수 있다. 이에 따라 초음파가 서로 대칭인 형태로 진행하여 원하는 미리 설정된 영역을 통과하게 되므로 보다 균일한 초음파를 얻을 수 있고 이에 따라 치료 효과를 높일 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 초음파 생성기는 고리 형태를 가질 수 있다. 이때, 충격파 반사면은 그 중심축에 대해 방사상 대칭인 곡면으로 이루어질 수 있고, 고리 형태의 초음파 생성기가 충격 파 반사면의 중심축 상의 한 점에서 동일한 거리에 있는 충격파 반사면의 궤적 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기는 뼈 골절 치료나 뼈 성장 촉진 치료에 사용될 수 있으며, 이러한 치료 용도로 사용되는 경우 충격파의 에너지 흐름 밀도(energy flow density)는 100 내지 1000 J/㎡ 사이에서 변화하며 조사 주기는 10㎐ 이내에서 조절될 수 있도록 할 수 있고 초음파의 음향 파워는 10 내지 200㎽ 사이에서 조절되도록 할 수 있다. 이에 따라 충격파 및 초음파에 의한 뼈 골절 치료나 뼈 성장 촉진 치료가 최적화될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충격파 집속기의 일부 절개 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충격파-초음파 통합형 치료기의 충격파 생성기와 초음파 생성기의 배열 관계를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 충격파 생성기 300: 충격파 집속기
301: 충격파 반사면 400: 초음파 생성기

Claims (3)

  1. 펄스 전류를 인가받아 충격파를 생성하는 충격파 생성기,
    상기 충격파 생성기에 의해 생성된 충격파를 반사하여 미리 설정된 영역으로 충격파를 집속하도록 형성된 충격파 반사면을 구비하는 충격파 집속기, 그리고
    초음파를 생성하며 상기 생성된 초음파가 상기 미리 설정된 영역을 통과하도록 상기 충격파 집속기에 설치되는 초음파 생성기를 포함하는 충격파-초음파 통합형 치료기.
  2. 제1항에서,
    상기 충격파 반사면은 중심축에 대해 방사상 대칭인 곡면으로 이루어지고,
    상기 초음파 생성기는 복수로 구비되며,
    상기 복수의 초음파 생성기는 상기 충격파 반사면의 중심축 상의 한 점에서 동일한 거리에 있는 상기 충격파 반사면의 궤적 상에 등간격으로 배치되는 충격파-초음파 통합형 치료기.
  3. 제1항에서,
    상기 충격파 반사면은 중심축에 대해 방사상 대칭인 곡면으로 이루어지고,
    상기 초음파 생성기는 고리 형태를 가지며,
    상기 초음파 생성기는 상기 충격파 반사면의 중심축 상의 한 점에서 동일한 거리에 있는 상기 충격파 반사면의 궤적에 배치되는 충격파-초음파 통합형 치료기.
KR1020080043139A 2008-05-09 2008-05-09 충격파-초음파 통합형 치료기 KR100991846B1 (ko)

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