KR101007197B1 - 밴드부직형 초음파 압전센서를 이용한 초음파 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 생성장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 밴드형 부직패드에 있어서, 상기 부직패드의 일면에 형성되어 접촉되는 인체의 진동을 감지하는 압전센서와, 상기 압전센서와 동일면에 형성되고 상기 압전센서와 전기적으로 연결되는 초음파 발생부와, 상기 부직패드의 타면과 결합되는 접착부를 포함하는 밴드 부직형 초음파 생성장치을 제공한다.

초음파, 압전센서, PVDF

Description

밴드부직형 초음파 압전센서를 이용한 초음파 생성장치{Apparatus for generating ultrasonics wave using piezoelectric sensor as band type}

본 발명은 초음파 생성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체의 미미한 진동을 이용하고 압전센서와 초음파 발생부를 통해 초음파를 생성하는 초음파 생성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파 압전센서(Piezoelectric Sensor)는 센서 전극에 전류가 가해지면 초음파가 출력되는 센서로 알려져 있다. 도 1은 이러한 초음파 압전센서가 인체에 활용되어 의료상의 치료효과를 가져오는 초음파 압전센서의 메카니즘을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 인체와 연결된 초음파 압전센서에 교류의 전기신호를 가하면 센서 표면에서 초음파가 생성되고, 생성된 초음파는 연결된 인체에 가해지게 된다. 이를 통해, 인체의 연골이나 골조직 등에서 생체물질을 활성화시키고 단백질 합성에 도움을 줄 수 있다.

한편, 이러한 초음파 압전센서를 이용한 의료장치는 둥근 기구물로 되어 있어서 피부접촉 부위가 한정되어 있어 사용상의 불편함이 있었으며, 초음파를 통한 치료효과에도 제한이 있었다.

또한, 최근 초음파 압전센서를 의료장치에 이용하고자 하는 다양한 연구가 이루어지고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점 또는 요구를 반영한 것으로, 별도의 전원을 구비하지 않고 인체의 미미한 진동을 이용하고 이를 압전센서와 초음파 발생부를 통해 초음파를 생성하는 초음파 생성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 밴드형 부직패드에 있어서, 상기 부직패드의 일면에 형성되어 접촉되는 인체의 진동을 감지하는 압전센서와, 상기 압전센서와 동일면에 형성되고 상기 압전센서와 전기적으로 연결되는 초음파 발생부와, 상기 부직패드의 타면과 결합되는 접착부를 포함하는 밴드 부직형 초음파 생성장치을 제공한다.

또한, 상기 압전센서는 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 소재의 압전물질인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 초음파 발생부에 전원을 인가하는 배터리가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부직패드의 타면에 사용자 데이터를 표시하는 디스플레이부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밴드 부직형 초음파 생성장치는 다음과 같은 효과를 줄 수 있다.

첫째, 인체의 미세 진동을 압전센서와 초음파 발생부를 통해 생성하므로, 별도의 배터리를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.

둘째, 밴드형 압박부직포 형태의 압전세서를 사용함으로써 피부 및 관절조직과 밀착하여 초음파가 부착된 연골 및 골조직 등에 보다 용이하게 전달될 수 있게 하여 치료 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

세째, 압전센서를 통해 초음파를 발생시킬 수 있어, 초음파 인가에 따른 치료 효과를 활용할 수 있게 하는 장점이 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밴드 부직형 초음파 생성장치(100)를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 생성장치(100)는 팔목 등에 감쌀 수 있는 밴드형 압박 부직패드로 구성될 수 있다. 상기 압박되는 부직패드의 표면에 접촉되는 인체의 떨림, 맥박의 진동 등(이하, 인체의 진동이라 한다.)을 감지하는 압전센서(130)와, 상기 부직패드의 표면상에 상기 압전센서(130)와 전기선(135) 등의 형태로 전기적으로 연결된 초음파 발생부(110)와, 상기 부직패드의 이면과 접착패드식으로 결합되는 접착부(120)가 형성되어 있다.

여기서, 압전센서(130)와 초음파 발생부(110)의 연결은 전기적 연결인데, 전기선 뿐만아니라 근거리 무선통신의 형태로도 가능하고, 접착부(120)는 일종의 찍찍이 형태로 결합이 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 압전센서(130)는 수백㎛의 얇은 필름형태의 부직포로 구현하여 탄성이 좋아 피부와 접촉이 용이한 것이 바람직하며, 가령 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 소재를 포함하는 압전물질이 이용될 수 있다. 이는 상기 초음파 생성장치(100)도 피부에 쉽게 접촉할 수 있는 밴드 부직형으로 구현하여, 밴드형 패드의 경우에는 피부를 압박하게 할 수 있으므로, 상기 압전센서(130)의 진동 감지 역량강화와 더불어 시너지 효과를 구현할 수 있게 한다.

또한, 압전센서(130)는 미세하지만 인체의 진동이 많은 곳, 주로 팔뚝이나, 어깨 관절, 발목 부위, 무릎 관절 부위, 등부위 등에 설치되는 것이 바람직하며, 이처럼 인체의 진동과 같이 외부 진동이 있는 곳에 설치된다.

본 발명에서는, 일반적으로 압전 박막을 이용한 MEMS 압전센서는 적은 전력으로 작동할 수 있으므로, 특히 상기 인체의 진동을 압전센서(130)를 통해 동력으로 전환하여 스스로 필요한 에너지를 충당할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 초음파 생성장치(100)는 이러한 인체의 진동에너지를 압전센서(130)에서 감지하고 전기적으로 연결된 초음파 발생부(110)에 전달하여 초음파가 발생할 수 있게 한다. 따라서, 인체의 진동을 이용하여 초음파를 발생하여 접촉된 인체에 초음파를 가하게 된다.

이처럼 저강도 초음파를 이용하여 인체에 30㎷/㎠ 정도의 초음파를 자극하게 되면, 생체조직에서 발생되는 열효과(thermal effect)측면에서 다음의 효과가 있다. 즉, 국소 조직의 온도가 상승되면 세포에서 화학반응 및 대사율(metabolic rate)이 증가되는 효과가 있으며, 조직온도의 상승에 따라 혈관확장을 일으키고 이에 따라 모세혈관의 혈류량이 증가되게 하며, 조직손상 없이 최대 신장이 유발되게 하는 효과가 있다.

또한, 생리화학적으로는, 살균효과(bacteriocidal effect), 체액이동 증진 (fluid shift out of area)으로 부종이 감소하는 효과, 전기자극에 따른 통증완화 (pain control)의 효과가 있다.

또한, 열 및 화학적으로는 신경근을 자극하여 근력증가, 근섬유 직경 증가에 의한 근섬유 비후, 근육내 효소 활성 증진, 관절운동증진 등의 효과가 있다. 그 뿐만 아니라, 전기자극으로 조직 손상부위와 정상조직 사이에 형성된 손상전위차가 회복되는 등 치유가 촉진되고, 감각자극에 의해 부종 흡수를 현저하게 촉진시키는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 배터리 부착형 초음파 생성장치를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 부착형 초음파 생성장치는 도 2에 도시된 밴드 부직형 초음파 생성장치와 유사하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 이에 대한 설명을 생략하며, 단지 밴드형 부직 패드의 일측에 형성된 배터리(160)에 대해서만 자세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 압전센서(130)는 인체의 진동을 이용하여 동력을 전달하 고 초음파 발생부(110)를 통해 초음파를 인가하는데, 인체의 진동이 매우 미미한 경우에는 초음파 발생이 매우 작거나 미약하므로 이를 보완하기 위해 배터리(160)를 구비할 필요가 있다. 또한, 통증 완화, 근력 자극, 조직 치유에 같은 개별적인 치료 목적에 부합하는 임계치의 초음파 범위가 있다면 이에 부합되도록 배터리가 필요할 수 있다.

이러한 목적으로, 압전센서(130)만으로 소기의 목적을 달성하지 못하거나, 개별적인 목적에 부합하는 효과를 위해 보완적으로 초음파 발생부(110)에 전원을 인가하는 배터리(160)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리(160)가 초음파 발생부(110)에 인가되는 전원의 범위를 조절하여 초음파 발생량, 초음파 주파수의 범위를 조절하는 마이컴(미도시)이 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 마이컴은 미리 치료 목적에 적합하도록 임계치의 초음파 범위를 데이터베이스화한 메모리와, 이를 실제 측정치와 상기 임계치를 비교하여 제어하는 제어부로 구성될 수 있다. 또한, 상기 배터리(160)는 밴드형 부직패드에 적합하게 설치된다.

도 4는 본 발명에 따른 밴드 부직형 초음파 생성장치(100)가 인체의 팔뚝에 부착된 예를 나타낸 도면이다.

특히, 도 4에는 상기 초음파 생성장치(100)에 디스플레이부(170)가 더 설치되어 있는데, 가령 LCD창으로 현재의 초음파의 주파수 범위, 초음파 인가량, 초음파 인가 시간, 통증 감소량 등의 사용자에 유용한 다양한 데이터를 표시하여 손쉽게 인지할 수 있게 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 초음파 생성장치는 밴드형 압박부직포의 압전센 서를 사용하여 관절 등에 자극하는 초음파를 생성할 수 있고, 압박대 형태로 지속적으로 인체부위에 초음파를 자극함으로써 관절 및 환부에 연골 및 뼈형성을 촉진하고 통증을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 압전센서를 이용한 밴드 부직형 초음파 생성장치는 통증완화, 근력자극, 파괴 또는 상처난 조직 치유, 혈액순환 및 대장, 신장 등 장기능 효율을 개선하는 물리치료 장치 또는 헬쓰용 운동 장치 등에 활용될 수 있다.

이를 통해, 광범위하게 의료 장치 산업의 전반에 이용될 수 있게 한다.

도 1은 이러한 초음파 압전센서가 인체에 활용되어 의료상의 치료효과를 가져오는 초음파 압전센서의 메카니즘을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밴드 부직형 초음파 생성장치(100)를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 배터리 부착형 초음파 생성장치를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 밴드 부직형 초음파 생성장치(100)가 인체의 팔뚝에 부착된 예를 나타낸 도면이다.

Claims (4)

1. 밴드형 부직패드에 있어서,

   상기 부직패드의 일면에 형성되어 접촉되는 인체의 진동을 감지하는 압전센서와,

   상기 압전센서와 동일면에 형성되고 상기 압전센서와 전기적으로 연결되는 초음파 발생부와,

   상기 부직패드의 타면과 결합되는 접착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밴드 부직형 초음파 생성장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압전센서는 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 소재의 압전물질인 것을 특징으로 하는 밴드 부직형 초음파 생성장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 발생부에 전원을 인가하는 배터리가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 밴드 부직형 초음파 생성장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 부직패드의 타면에 사용자 데이터를 표시하는 디스플레이부가 더 포함 되는 것을 특징으로 하는 밴드 부직형 초음파 생성장치.

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