KR101351356B1 - 자기 자극기를 이용한 바이오피드백 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 자극기를 이용한 바이오피드백 장치에 관한 것이다. 상기 바이오피드백 장치는, 자기 자극기와 환자의 골반 저근의 사이에 비전도성 유체가 충진된 튜브를 배치하여 골반 저근의 근력 운동에 따른 압력 변화를 측정함으로써, 질이나 요도 등으로 압력이나 근전도 측정을 위한 기구의 삽입없이도 바이오피드백을 가능케 한다. 상기 바이오피드백 장치는 자기 자극기와 압력 트랜스듀서의 구동이 서로 간섭을 받지 않기 때문에, 상기 제어기는 압력 트랜스듀서를 이용하여 골반 저근의 압력 변화 상태를 지속적으로 모니터링함과 동시에, 모니터링 상태에 따라 자기 자극기로부터 발생되는 자기장의 세기를 최적으로 조절하여 치료 효과를 극대화시킬 수 있게 된다. 본 발명에 의하여, 질이나 요도 등의 인체내로 기구의 삽입없이도, 압력 측정을 통한 모니터링을 이용한 바이오피드백 치료와 자기 자극을 이용한 치료를 동시에 수행할 수 있게 된다.

Description

자기 자극기를 이용한 바이오피드백 장치 및 그 제어 방법{Biofeedback device using a magnetic stimulator and control method of the biofeedback device }

본 발명은 요실금 등의 진단과 치료가 동시에 가능한 바이오피드백 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 질이나 요도 등과 같은 인체내로 기구의 삽입없이도, 요실금 등의 치료를 위한 자기 자극기와 바이오피드백을 위한 압력 측정기를 구비하여 진단을 위한 압력 측정과 치료를 위한 자기 자극을 동시에 수행할 수 있는 효과적인 바이오 피드백 장치 및 상기 장치에서의 제어 방법에 관한 것이다.

바이오피드백(Biofeedback)은 "생체되먹임 작용"이라고 할 수 있으며, 이를 이용한 치료는 우리 몸 내부에서 일어나는 생리 현상들을 센서를 이용하여 측정하고, 이들을 시각적으로나 청각적으로 모니터링하면서 스스로 훈련을 통해 이러한 생리현상들을 조절할 수 있도록 도와주는 치료 방법이다.

한편, 요실금은 방광과 요도 괄약근의 조절기능 장애로, 기침 등의 사유로 방광 내의 압력이 요도괄약근의 억제력을 초과할 때 불수의적으로 뇨가 유출되는 증상이다. 이러한 요실금은 여자 및 남자들에게 모두 야기되기는 하나, 특히 여성들이 신체적 특성이나 출산 등에 의해 많이 발생되고 있다.

요실금을 치료하는 방법으로는 약물 치료나 수술에 의한 치료 등이 있으나, 이들의 부작용으로 인하여, 보다 더 근원적인 치료법인 괄약근 강화운동(케겔운동)이나 바이오피드백을 이용한 골반근 강화운동을 통하여 치료하기도 한다. 바이오피드백을 이용한 생체 근육 운동방법은 케겔운동을 보완한 것으로서, 생체근육의 움직임을 측정하는 근전도센서(Electromyography;'EMG')등을 이용하여 괄약근의 운동 상태를 진단하고, 진단 상태를 모니터링한 후 환자 스스로의 근육조절로 힘주기와 힘의 세기 조절 과정을 반복하는 것이다. 이 과정은 불수의근인 괄약근을 운동시켜 요도괄약근의 폐쇄압력을 증가시키게 되며, 이는 요실금 증상을 개선하는 치료효과를 가져오게 된다.

전술한 바와 같이 환자 자신의 힘만으로 근육강화 운동을 하는 바이오피드백 훈련에서 더 나아가, 약한 근육의 강제 운동을 위하여 골반저근에 전기 자극을 가함으로써, 근력을 강화시킴과 동시에 바이오피드백 훈련을 가능하게 하는 생체 근육 전기 자극법을 이용한 기술도 개발되었다. 이러한 생체 근육 전기 자극법에 대하여 후술되는 바와 같이 다양한 기술들이 제안되었다.

한국등록특허 제 10-0377104호는 "체강 삽입용 전극"에 관한 것으로서, 질이나 항문 내부로 삽입되어 근전도 신호를 제공하는 전극을 개시하고 있다. 도 1은 전술한 특허에서 제공하는 체강 삽입용 전극을 도시한 사시도이다.

한국등록특허 제 10-0674042 호는 바이오피드백과 전기자극을 수행하는 방법으로 근전도 센서대신 "압력 센서를 구비하는 요실금 치료 장치"에 관한 것으로서, 압력을 측정하는 압력 센서와, 전기적 자극을 체강내의 근육에 전달하는 전극부를 개시하고 있다.

한편, 한국등록특허 제 10-0816847호는 "요·변실금 치료기"에 관한 것으로서, 체강내의 압력을 측정하는 압력 감지 센서와, 항문괄약근 또는 골반 저근의 근력을 측정하거나 전기 자극을 가하는 전극부를 개시하고 있다.

전술한 특허들에 개시된 장치들은 전기 자극을 이용하여 치료하는 장치들로서, 체강내에 삽입되어 근육에 직접 접촉되어 전기 자극을 제공하는 전극들을 구비하게 된다. 따라서, 이러한 장치들은 전기전도성을 갖는 전극이 외부로 노출되어 있기 때문에 세척이나 살균 및 소독이 용이하지 않은 문제점이 있다. 그 결과, 청결하지 못한 장비의 반복 사용으로 인하여 환자들의 감염을 초래하기도 한다. 또한, 상기 장치들은 인체에 삽입되어야 하므로 사용이 불편할 뿐만 아니라 환자로 하여금 불쾌감을 느끼게 하는 문제점이 있다. 또한, 상기 장치들은 인체에 직접 전기적 자극을 가하는 것이므로, 간혹 전기 화상을 입히거나 통증을 느끼게 하는 문제점이 있다.

한편, 종래의 기술에 따른 근전도 신호를 이용하는 바이오피드백과 전기자극을 수행하는 장치는 환자 자신의 의지로 골반근육 운동을 하며 운동 상태를 모니터링 하는 '근전도 측정' 기능과 전기자극을 환자의 괄약근에 강제로 인가하여 강제로 괄약근을 운동시키는 '전기자극' 기능을 수행하게 된다. 하지만, 이러한 종래의 장치는 근전도 측정 기능과 전기 자극 기능을 수행함에 있어 통상 동일한 전극을 이용하기 때문에, 바이오 피드백을 하는 '근전도 측정'과 강제 운동하는 '전기 자극'을 동시에 수행할 수 없는 문제가 있다. 즉, 근전도 측정과 근전도 자극(또는 전기 자극)을 순차적으로 수행할 수 밖에 없다. 이와 같이 측정과 자극을 순차적으로 수행하는 경우, 환자 자신의 힘에 의한 괄약근 운동세기와 전기자극의 힘에 의한 괄약근의 운동세기를 바로 비교할 수 없기 때문에, 치료의 경과나 근육상태 평가가 불명확하고, 장기간의 반복적 치료기간이 필요한데 치료도중 환자가 쉽게 중도 포기하는 원인이 된다. 따라서, 종래의 바이오피드백 장치는 측정과 자극이 동시에 수행될 수 없으므로 효율성이 감소되는 문제점이 있다.

한편, 전술한 삽입형의 전기 자극 치료방법의 문제점인 감염, 불편함, 피부 손상 등을 해결하기 위하여, 자기장을 이용한 요실금 치료기가 개발되었다. 자기장을 이용한 요실금 치료기는 비접촉, 비삽입형 치료기로서, 감염에 따른 문제나 사용시 불쾌감의 문제들을 해결할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 자기 자극 치료시 바이오피드백을 적용하기 위하여, 체강내의 압력이나 근전도를 검출하기가 용이하지 않은 문제점이 있다. 이는, 자기 자극기는 자극코일에 고전압을 인가하여 수 테슬라(Tesla)정도의 펄스형 고자기장을 생성하고, 펄스형 자기장을 인체에 인가하는 방식인데, 반도체와 도선으로 구성된 압력 측정 센서나 근전도 측정 센서들은 이러한 펄스형 고자기장에 의해 간섭을 받으므로 자기 자극기와 함께 사용되기 어려운 문제가 있다.

이와 같이, 요실금 치료 등에 사용되는 자기 자극기는 전기 자극 장치들에 비해 여러가지 우수한 장점들을 가지기는 하나, 자기장에 의해 영향을 받는 전극을 이용하는 근전도 측정 센서나 압력 감지 센서를 이용한 바이오피드백이 불가능하다.

또한, 질이나 요도 등과 같은 체강내의 압력이나 근전도를 측정하기 위하여, 종래에는 측정 기구를 인체내로 삽입함에 따라 환자가 불쾌감을 느끼거나 통증을 유발하게 되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점으로 인하여, 인체로의 기구 삽입없이 질이나 요도 등과 같은 체강의 압력을 측정하는 방안이 요구되고 있는 실정이다.

1. 한국등록특허공보 제10-377104호 2. 한국등록특허공보 제10-0674042호 3. 한국등록특허공보 제10-0816847호 4. 미국특허공개공보 US 2002/0062061A1 5. 한국등록특허공보 제10-2061451호

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 질이나 요도 등의 체강내로 별도의 기구를 삽입하지 않고서도, 바이오피드백을 위한 신호를 측정할 수 있는 바이오피드백 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 인체내로 기구 삽입없이 질이나 요도 등에 대한 바이오피드백 신호를 검출하고, 이러한 바이오피드백 신호의 검출과 근력 강화를 위한 자기 자극을 동시에 수행하거나 서로 연동시킴으로써, 요실금을 효율적으로 치료할 수 있는 바이오피드백 장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은 바이오피드백 장치에 관한 것으로서, 유체를 이용하여 외부로부터 인가되는 압력을 감지하여 압력 신호를 제공하는 압력 트랜스듀서; 상기 압력 트랜스듀서로부터 제공되는 압력 신호를 이용하여 바이오피드백 신호를 생성하여 출력하는 제어기; 및 상기 제어기로부터 제공되는 바이오피드백 신호를 화면에 출력하는 디스플레이부;를 구비하고,

상기 압력 트랜스듀서는, 외부의 압력에 의해 형상이 가변되는 연성 재질로 이루어지고, 내부가 유체로 충진된 튜브; 상기 튜브에 가해지는 압력을 감지하여 압력 신호를 출력하는 압력 센서; 및 상기 튜브와 압력 센서의 사이에 배치되어 튜브의 압력을 압력 센서로 전달하는 압력 전달 부재;를 구비한다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 유체(流體)는 자기장이나 전자기장에 의해 영향을 받지 않는 비전도성(non-conductive) 재질 또는 비자성(Non-Magnetic) 재질의 유동성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그 예로서, 유동성이 있는 액체, 젤, 기체 등이 사용될 수 있다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 제어기는,

상기 압력 트랜스듀서로부터 압력 신호를 수신하고, 수신된 압력 신호과 사전 설정된 기준 압력값과의 차이값을 검출하여 바이오피드백 신호로 출력하는 바이오피드백 신호 출력 모듈; 외부로부터 입력되는 기준 압력값 설정 요청에 따라 상기 압력 트랜스듀서로부터 압력 신호를 수신하고, 수신된 압력 신호를 이용하여 기준 압력값을 설정하는 기준점 설정 모듈; 상기 트랜스듀서로부터 제공되는 압력 신호가 사전 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우, 허용범위를 벗어난 정도에 따라 튜브로 주입하거나 배출할 유체량을 결정하고, 상기 결정된 유체량과 튜브의 현재 유체량의 차이값에 따라 유체 주입 구동 신호를 생성하여 유체 주입기로 제공하는 유체 주입 제어 모듈; 상기 압력 트랜스듀서로부터 바이오피드백 신호를 제공받고, 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기를 결정하고, 상기 결정된 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시키기 위한 자극기 구동 신호를 생성하여 상기 자기 자극기로 제공하는 자기 자극기 제어 모듈; 을 구비하는 것이 바람직하다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 연결관은 외부의 압력에 의해 형상이 가변되지 않는 강성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 상기 튜브 또는 상기 연결관에 형성된 유체 주입구를 더 구비하고, 상기 유체 주입구를 통해 상기 유체를 더 주입하거나 배출하여 튜브의 내부 압력을 조절하는 것이 바람직하며, 상기 튜브는 공기 배출구를 구비하고, 상기 공기 배출구를 통해 상기 튜브 및 연결관의 내부의 공기를 외부로 배출시키는 것을 더욱 바람직하다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 압력 트랜스듀서는 유체 주입구와 연결된 유체 주입기를 더 구비하고, 상기 유체 주입기는 상기 유체 주입구를 통해 튜브 및 연결관으로 유체를 주입하거나 배출시키는 것이 바람직하다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 자극기 구동 신호에 따라 자기장을 생성하여 방출하는 자기 자극기;를 더 구비하고, 상기 압력 트랜스듀서의 튜브는 상기 자기 자극기의 자기장이 영향을 미치는 위치에 배치되고, 상기 압력 센서는 자기 자극기의 자기장이 영향을 미치지 않는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

전술한 제1 특징에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 요실금 치료용으로 사용되며, 상기 자기 자극기는 의자 형상으로 이루어져, 자기 자극기에 앉은 상태의 환자의 골반 저근으로 자기 자극을 가하는 것이 바람직하며, 상기 압력 트랜스듀서의 튜브는 상기 자기 자극기에 앉은 환자의 골반저근의 아래에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 특징에 따른 바이오피드백 장치의 제어방법은 환자의 골반 저근의 아래에 배치된 튜브를 갖는 압력 트랜스듀서 및 제어기를 구비하는 바이오피드백 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, (a) 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 이를 기준 압력값으로 설정하는 단계; (b) 환자가 골반 저근에 힘을 주거나 주지 않은 상태에서의 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 측정된 압력 신호과 상기 기준 압력값과의 차이값들을 구하여 바이오피드백 신호를 생성하는 단계; (c) 상기 바이오피드백 신호를 출력하는 단계;를 구비한다.

본 발명의 제3 특징에 따른 제어 방법은, 환자의 골반 저근의 아래에 배치된 튜브를 갖는 압력 트랜스듀서, 제어기 및 자기 자극기를 구비하는 바이오피드백 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, (a) 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 이를 기준 압력값으로 설정하는 단계; (b) 환자가 골반 저근에 힘을 주거나 주지 않은 상태에서의 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 측정된 압력 신호과 상기 기준 압력값과의 차이값들을 구하여 바이오피드백 신호를 생성하는 단계; (c) 상기 바이오피드백 신호를 디스플레이시키는 단계; (d) 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기를 결정하고, 상기 결정된 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시키기 위한 자극기 구동 신호를 생성하여 상기 자기 자극기로 제공하여 자기 자극기를 구동시키는 단계; 를 구비한다.

전술한 제3 특징에 따른 바이오피드백 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 (c) 단계와 (d) 단계는 동시에 수행되어 바이오피드백 신호와 상기 자기장의 세기가 함께 디스플레이되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 질이나 요도 등과 같은 체강내로 압력이나 근전도 측정을 위한 기구를 삽입하지 않고서도, 질이나 요도 주변의 골반 저근의 움직임에 따른 압력 변화를 측정함으로써, 요실금 치료를 위한 바이오피드백 신호를 측정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는, 인체내로의 기구 삽입없이도, 자기 자극과 모니터링을 동시에 할 수 있도록 하거나 자기 자극과 모니터링을 서로 연동시킴으로써, 바이오피드백에 의한 치료 효과를 극대화시킬 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치를 요실금 치료용으로 사용하는 경우, 질이나 요도 등의 체강내에 압력 측정을 위한 기구를 인체내로 삽입하지 않고서도, 질이나 요도 등의 근력 운동에 따른 압력 변화를 할 수 있을 뿐만 아니라, 압력 변화 측정과 자기 자극을 할 수 있게 된다. 그 결과, 인가되는 자기 자극에 따른 압력 상태 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 환자가 쾌적한 상태로 압력 측정 및 자기 자극을 할 수 있게 됨으로써, 요실금의 치료에 대한 효과를 최대로 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따라 전기 자극기에 사용되는 체강 삽입용 전극을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 자극기를 이용한 바이오피드백 장치(20)를 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오피드백 장치의 사용 상태도를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 디스플레이부에 출력되는 바이오피드백 신호를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 5는 종래의 기술에 따른 바이오피드백 장치를 이용하여 측정하여 제공되는 체강내의 근전도 측정 신호를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, 압력 트랜스듀서에 의해 측정된 압력 신호를 이용하여 얻은 바이오피드백 신호를 도시한 그래프(a)와 상기 바이오피드백 신호에 따라 자기 자극기에서 발생된 자기장의 세기를 도시한 그래프(b)이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 자극기를 이용한 바이오피드백 장치 및 제어기의 제어방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오피드백 장치는, 자기 자극기와 환자의 골반 저근의 사이에 유체가 충진된 튜브를 배치하여 골반 저근의 근력 운동에 따른 압력 변화를 측정하고, 측정된 압력 변화를 모니터링을 하거나 자기 자극을 가하여 치료를 함으로써, 요실금 치료의 효과를 극대화시키는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 모니터링과 자기 자극기 치료를 동시에 수행할 수도 있으므로, 요실금 치료의 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기 자극기를 이용한 바이오피드백 장치(20)를 전체적으로 도시한 구성도이다. 도 2를 참조하면, 바이오피드백 장치(20)는 자기 자극기(30), 압력 트랜스듀서(40), 디스플레이부(60) 및 제어기(50)를 포함한다.

상기 자기 자극기(30)는 자기장 발생 모듈(300), 상기 자기장 발생 모듈로 전원을 제공하는 전원 모듈(310), 상기 전원 모듈과 자기장 발생 모듈의 구동을 제어하는 자극기 구동 모듈(320)을 구비한다. 상기 자극기 구동 모듈은 상기 제어기(50)로부터 제공되는 자극기 구동 신호에 따라 전원 모듈을 제어하여, 자기장 발생 모듈로 인가되는 전압 및 전류를 조절하고, 그 결과 자기장 발생 모듈에서 출력되는 자기장의 세기를 조절하게 된다. 상기 자기장 발생 모듈(300)은 코어 및 코어를 감고 있는 코일로 구성되거나, 코어가 없는 코일만으로 구성되며, 상기 전원 모듈로부터 코일로 제공되는 전원의 세기에 따라 유도되는 자기장의 세기가 결정된다.

본 발명에 따른 바이오피드백 장치가 요실금 치료장치로 사용되는 경우, 상기 자기 자극기는 환자가 앉을 수 있는 의자 형태의 하우징에 설치되는 것이 바람직하다. 전술한 자기 자극기에 의해 자기장을 유도시키고, 이러한 자기장을 이용하여 의자에 앉은 환자의 골반 저근 등과 같은 근육 등을 자기 자극하여 치료하게 된다.

전술한 자기 자극기는 전기 자극기와는 달리 인체에 삽입되지 않기 때문에 사용이 편리할 뿐만 아니라, 전기 자극기가 갖는 세균 감염등의 문제를 해결할 수 있게 된다.

상기 압력 트랜스듀서(40)는 유체를 이용하여 외부로부터 인가되는 압력을 감지하여 압력 신호를 제어기(50)로 제공하는 것으로서, 공기 배출구(402)를 구비하는 튜브(400), 압력 전달 부재(410), 압력 센서(420), 유체 주입구(430), 유체 주입기(440)을 구비한다.

상기 튜브(400)는 외부의 압력에 의해 형상이 가변되는 연성 재질로 이루어지고, 내부가 유동성이 있는 유체로 충진된다. 상기 튜브의 내부에 충진되는 유체(流體)는 자기장이나 전자기장에 의해 영향을 받지 않는 비전도성(non-conductive) 또는 비자성체(Non-magnetic) 재질의 유동성이 있는 물질로 이루어지도록 함으로써, 자기 자극기와 함께 사용되더라도 자기 자극기에 의한 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. 상기 유체로는, 그 예로서 증류수나 오일 같은 액체 또는 유동성이 있는 젤(gel) 등이 사용될 수 있다.

상기 튜브는 공기 배출구(402)를 구비하여, 튜브나 압력 전달 부재의 내부에 형성된 공기를 배출할 수 있도록 한다.

상기 압력 센서(420)는 상기 압력 전달 부재를 통해 상기 튜브의 압력 변화를 감지하고, 감지된 압력을 전기적인 압력 신호로 변환하여 제어기로 출력한다.

상기 압력 전달 부재(410)는 상기 튜브와 상기 압력 센서의 사이에 연결되거나 배치되어 상기 튜브의 압력 변화의 세기를 상기 압력 센서로 전달한다. 상기 압력 전달 부재의 일 실시형태로 튜브와 압력 센서의 사이를 연결하는 연결관으로 구성될 수 있다. 상기 연결관의 일단은 상기 튜브와 연결되고 상기 연결관의 타단은 상기 압력 센서와 접촉되도록 하고, 상기 연결관은 외부로부터 압력이 가해지더라도 형상이 가변되지 않는 강성 재질의 물질로 이루어지고, 내부는 상기 튜브와 연결되어 튜브와 동일한 유체로 충진됨으로써, 상기 유체의 이동에 의해 상기 튜브에 가해지는 압력을 상기 압력 센서로 전달시키게 된다. 한편, 상기 압력 전달 부재는 튜브의 압력을 압력 센서로 전달시킬 수 있는 구조라면 본 명세서에 기재되어 있지 않더라도 사용가능할 것이며, 이러한 압력 전달 부재의 구성은 다양하게 변형가능할 것이다. (*** 가능한 실시 형태를 구체적으로 적어주시면 추가하도록 하겠습니다. )

상기 유체 주입구(430)는 상기 튜브에 형성되어 튜브로 상기 유체를 주입하거나 내부의 유체를 외부로 배출시킬 수 있도록 하거나, 상기 압력 전달 부재가 연결관으로 구성된 경우 튜브나 연결관의 소정 영역에 선택적으로 형성되어 튜브와 연결관으로 상기 유체를 주입하거나 배출시킬 수 있도록 한다. 상기 유체 주입구(430)에는 유체 주입기(440)가 연결되어 있으며, 상기 유체 주입기는 상기 제어기와 연결되어 자동으로 구동되도록 구성되거나, 수동으로 구동되도록 구성될 수 있다.

상기 유체 주입기는 상기 유체를 보관할 수 있는 실린더 형태의 유체 탱크, 상기 유체 주입구와 연결된 상기 유체 탱크의 노즐, 유체 탱크의 유체를 밀어내거나 끌어들이는 피스톤으로 이루어질 수 있다. 상기 유체 주입기가 자동으로 구동되도록 구현하기 위하여, 상기 유체 주입기의 피스톤에 모터를 연결하고, 모터를 이용하여 자동으로 구동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 유체 주입기는 다른 형태로도 다양하게 구성될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 구조로 한정되지 아니한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오피드백 장치의 사용 상태도를 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 압력 트랜스듀서의 튜브(400)는 의자 형태의 상기 자기 자극기(30)에 장착되고, 환자가 자기 자극기에 앉은 상태에서, 상기 튜브가 환자의 골반 저근('a')의 아래에 배치되도록 한다. 따라서, 환자가 골반 저근에 힘을 주는 근력 운동을 하는 경우, 근력 운동에 따른 골반 저근의 움직임에 의해 상기 튜브에 압력이 가해지게 된다. 상기 튜브에 가해지는 압력은 연결관을 통해 압력 센서에 전달되고, 압력 센서는 압력을 감지하게 된다. 이와 같이 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 질이나 요도 등과 같은 인체내로 기구를 삽입하지 않으면서도, 골반 저근의 움직임에 따른 압력 변화를 측정함으로써 질이나 요도의 근력 변화를 측정할 수 있게 된다.

디스플레이부(60)는 제어기로부터 제공되는 영상 신호를 화면에 출력시키는 영상 출력 장치이다.

상기 제어기(50)는 상기 압력 트랜스듀서로부터 제공되는 압력 신호를 이용하여 바이오피드백 신호를 생성하여 디스플레이부에 출력하거나 자기 자극기의 구동을 제어한다. 상기 제어기(50)는 기준점 설정 모듈(500), 바이오피드백 신호 출력 모듈(510), 유체 주입 제어 모듈(520), 자기자극기 제어 모듈(530)을 구비한다.

상기 기준점 설정 모듈(500)은 사용자로부터 입력되는 기준 압력값 설정 요청에 따라 상기 압력 트랜스듀서로부터 압력 신호를 수신하고, 수신된 압력 신호를 이용하여 기준 압력값을 설정한다. 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 요실금 치료 장치로 사용되는 경우, 압력 트랜스듀서의 튜브를 환자의 골반 저근의 아래에 배치시킨 후, 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서의 압력 신호를 다수 회 측정하고 이들의 평균값을 구하여 기준 압력값으로 설정할 수 있다.

본 발명의 제어기의 기준점 설정 모듈의 다른 실시 형태로는 사전에 기준 압력값을 설정하고, 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서, 상기 튜브로 유체를 주입하거나 배출시켜 튜브의 내부 압력을 조절함으로써, 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서의 압력값이 상기 기준 압력값에 도달하도록 한다.

상기 바이오피드백 신호 출력 모듈(510)은 상기 압력 트랜스듀서로부터 압력 신호를 수신하고, 수신된 압력 신호과 상기 기준 압력값과의 차이값, 즉 압력 신호가 기준 압력값에 대하여 변화된 정도를 검출하여 바이오피드백 신호로 출력한다. 출력된 바이오피드백 신호는 디스플레이부에 출력된다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오피드백 장치가 디스플레이부에 출력한 그래프를 예시적으로 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 환자가 골반 저근의 근력 운동을 함에 따라 힘을 주거나 힘을 뺀 상태에서의 압력 변화를 확인할 수 있게 된다. 도 4에 있어서, '가' 영역과 '다'영역은 힘을 주지 않은 상태에서의 골반 저근의 압력 변화값을 나타내며, '나' 영역과 '라' 영역은 힘을 준 상태에서의 골반 저근의 압력 변화값을 나타낸다.

본 발명에 따른 바이오피드백 장치의 압력 트랜스듀서는 질이나 요도 등에 삽입되지 않기 때문에 질이나 요도 등의 압력값을 정확하게 측정하기는 어려우나, 질이나 요도 등의 근력 운동에 따른 압력의 변화는 정확하게 측정할 수 있다. 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 이렇게 측정된 압력의 변화를 이용하여 바이오피드백 신호를 생성하게 된다.

상기 유체 주입 제어 모듈(520)은 상기 압력 트랜스듀서로부터 제공되는 압력 신호가 사전 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우, 허용범위를 벗어난 정도에 따라 튜브로 주입하거나 배출할 유체량을 결정하고, 상기 결정된 유체량과 튜브의 현재 유체량의 차이값에 따라 유체 주입 구동 신호를 생성하여 유체 주입기로 제공한다. 상기 유체 주입기는 유체 주입 제어 모듈로부터 제공된 유체 주입 구동 신호에 따라 유체를 튜브내로 주입하거나 배출하게 된다.

상기 자기 자극기 제어 모듈(530)은, 상기 바이오피드백 신호 출력모듈로부터 바이오피드백 신호를 제공받고, 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기를 결정하고, 상기 결정된 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시키기 위한 자극기 구동 신호를 생성하여 상기 자기 자극기로 제공한다. 상기 자기 자극기 제어 모듈은 바이오피드백 신호 출력과 자기 자극기의 구동을 별도로 제어하나, 사용자의 선택에 따라 이들을 동시에 구동시킬 수도 있다.

상기 자기 자극기 제어 모듈은, 상기 바이오피드백 신호와 상기 결정된 자기장의 세기를 상기 디스플레이부의 화면에 출력시키는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 바이오피드백 신호 출력 모듈에 의해 바이오피드백 신호를 상기 디스플레이부에 출력시킴과 동시에, 상기 자기 자극기 제어 모듈에 의해 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 자기 자극기와 압력 트랜스듀서의 구동이 서로 간섭을 받지 않기 때문에, 상기 제어기는 압력 트랜스듀서를 이용하여 골반 저근의 압력 변화 상태를 지속적으로 모니터링함과 동시에, 모니터링 상태에 따라 자기 자극기로부터 발생되는 자기장의 세기를 최적으로 조절하여 치료 효과를 극대화시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 사용자의 선택에 따라 바이오피드백 신호의 출력과 자기 자극기의 구동을 별도로 실행시킬 수도 있다.

도 5와 도 6은 종래 기술에 따른 바이오피드백 장치와 본 발명에 따른 바이오피드백 장치의 효과를 비교하기 위하여, 각각의 장치들에서 측정된 신호를 예시적으로 도시한 그래프들이다.

도 5는 종래의 기술에 따른 바이오피드백 장치를 이용하여 측정하여 제공되는 체강내의 근전도 측정 신호를 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 5에 도시된 기준선은 환자가 힘주기하는 시작 시간과 끝 시간을 알려주며, 힘의 필요 세기를 알려주게 된다. 한편, 환자는 기준선에 따라 힘주기를 시작하게 되면, 질이나 요도 등의 체강 내의 근전도 신호를 측정하여 그래프로 디스플레이시킴으로써 모니터링하며 바이오피드백을 하게 된다. 하지만, 도 5의 종래의 바이오피드백 장치는 환자가 힘 주기를 하는 동안은 전기 자극을 제공할 수 없게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 바이오피드백 장치에 있어서, (a)는 압력 트랜스듀서에 의해 측정된 압력에 대한 정보를 도시한 그래프를 나타내며, (b)는 상기 압력에 따라 자기 자극기에서 발생된 자기장의 세기를 도시한 그래프이다. 도 6의 (a)를 참조하면, 구간 (가)는 환자가 힘을 주지 않은 상태에서 측정된 골반 저근에 의한 압력인 기준 압력값을 나타내며, 구간 (나)는 환자가 기준선에 따라 힘을 준 상태에서의 압력을 나타내며, 구간 (마)는 환자가 힘을 줌과 동시에 자기 자극이 인가된 상태에서의 압력을 나타낸 것이다. 도 6의 (b)는 (a)의 구간 (마)에서 가해진 자기 자극의 세기를 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오피드백 장치는 자기 자극을 이용한 치료와 압력 측정을 통한 모니터링을 동시에 수행할 수 있게 된다. 그 결과, 환자는 자신의 상태를 실시간으로 모니터링하면서, 기준힘에 미달시 자기 자극기의 자기장의 세기를 기준힘에 도달할 수 있는 세기로 조정하면서 자기 자극 치료를 할 수 있게 됨으로써, 바이오피드백 장치의 효과를 더욱 증대시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 있어서 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 장치는 요실금 치료 등을 위한 의료 분야에 널리 사용될 수 있다.

20 : 바이오피드백 장치
30 : 자기 자극기
40 : 압력 트랜스듀서
60 : 모니터링부
50 : 제어기
300 : 자기장 발생 모듈
310 : 전원 모듈
320 : 자극기 구동 모듈
400 : 튜브
410 : 압력 전달 부재
420 : 압력 센서
430 : 유체 주입구
440 : 유체 주입기
500 : 기준점 설정 모듈
510 : 바이오피드백 신호 출력 모듈
520 : 유체 주입 제어 모듈
530 : 자기자극기 제어 모듈

Claims (20)

1. 유체를 이용하여 외부로부터 인가되는 압력을 감지하여 압력 신호를 제공하는 압력 트랜스듀서;
   상기 압력 트랜스듀서로부터 제공되는 압력 신호를 이용하여 바이오피드백 신호를 생성하여 출력하는 제어기; 및
   상기 제어기로부터 제공되는 바이오피드백 신호를 화면에 출력하는 디스플레이부;
   를 구비하고,
   상기 압력 트랜스듀서는,
   외부의 압력에 의해 형상이 가변되는 연성 재질로 이루어지고, 내부가 유체로 충진된 튜브;
   상기 튜브에 가해지는 압력을 감지하여 압력 신호를 출력하는 압력 센서; 및
   상기 튜브와 상기 압력 센서의 사이에 배치되어, 상기 튜브의 압력을 상기 압력 센서로 전달하는 압력 전달 부재;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유체(流體)는 자기장이나 전자기장에 의해 영향을 받지 않는 비전도성(non-conductive) 재질의 유동성있는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
3. 제1항에 있어서, 제어기는
   상기 압력 트랜스듀서로부터 압력 신호를 수신하고, 수신된 압력 신호와 사전 설정된 기준 압력값과의 차이값을 검출하여 바이오피드백 신호로 출력하는 바이오피드백 신호 출력 모듈;을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
4. 제1항에 있어서, 제어기는
   외부로부터 입력되는 기준 압력값 설정 요청에 따라 상기 압력 트랜스듀서로부터 압력 신호를 수신하고, 수신된 압력 신호를 이용하여 기준 압력값을 설정하는 기준점 설정 모듈;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
5. 제1항에 있어서, 제어기는
   외부로부터 입력되는 기준 압력값 설정 요청에 따라, 상기 압력 트랜스듀서의 튜브로 상기 유체를 주입하거나 배출하여 상기 튜브의 내부 압력을 사전 설정된 기준 압력값이 되도록 하는 기준점 설정 모듈;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 압력 전달 부재는 튜브와 압력 센서의 사이에 연결되고, 내부는 상기 튜브와 연결되어 튜브와 동일한 유체로 충진되고, 상기 유체의 이동에 의해 상기 튜브에 가해지는 압력을 상기 압력 센서로 전달시키는 연결관으로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 상기 튜브에 형성된 유체 주입구를 더 구비하고, 상기 유체 주입구를 통해 상기 유체를 더 주입하거나 배출하여 튜브의 내부 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 튜브는 공기 배출구를 더 구비하고, 상기 공기 배출구를 통해 상기 튜브의 내부의 공기를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 상기 유체 주입구와 연결된 유체 주입기를 더 구비하고,
   상기 유체 주입기는 상기 유체 주입구를 통해 튜브로 유체를 주입하거나 배출시키는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 유체 주입기는 제어기로부터 제공되는 유체 주입 구동 신호에 따라 자동으로 유체를 주입할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제어기는 유체 주입 제어 모듈을 더 구비하고,
    상기 유체 주입 제어 모듈은 상기 트랜스듀서로부터 제공되는 압력 신호가 사전 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우, 허용범위를 벗어난 정도에 따라 튜브로 주입하거나 배출할 유체량을 결정하고, 상기 결정된 유체량과 튜브의 현재 유체량의 차이값에 따라 유체 주입 구동 신호를 생성하여 유체 주입기로 제공하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 자극기 구동 신호에 따라 자기장을 생성하여 방출하는 자기 자극기;를 더 구비하고,
    상기 압력 트랜스듀서의 튜브는 상기 자기 자극기의 자기장이 영향을 미치는 위치에 배치되고, 상기 압력 센서는 자기 자극기의 자기장이 영향을 미치지 않는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 자기 자극기 제어 모듈을 더 구비하고,
    상기 자기 자극기 제어 모듈은, 상기 압력 트랜스듀서로부터 바이오피드백 신호를 제공받고, 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기를 결정하고, 상기 결정된 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시키기 위한 자극기 구동 신호를 생성하여 상기 자기 자극기로 제공하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 자기 자극기 제어 모듈은,
    상기 압력 트랜스듀서로부터 제공되는 바이오피드백 신호와 상기 결정된 자기장의 세기를 상기 디스플레이부로 출력시키는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 자기 자극기 제어 모듈은,
    상기 압력 트랜스듀서로부터 제공되는 바이오피드백 신호를 상기 디스플레이부에 출력시킴과 동시에, 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기를 결정하고, 상기 결정된 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시키기 위한 자극기 구동 신호를 생성하여 상기 자기 자극기로 제공하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 요실금 치료용으로 사용되며, 상기 튜브는 환자의 골반 저근의 아래에 배치시키는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
16. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이오피드백 장치는 요실금 치료용으로 사용되며,
    상기 자기 자극기는 의자 형상으로 이루어져, 자기 자극기에 앉은 상태의 환자에게 자기 자극을 가하는 것을 특징으로 하며,
    상기 압력 트랜스듀서의 튜브는 상기 자기 자극기에 앉은 환자의 골반저근의 아래에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치.
17. 환자의 골반 저근의 아래에 배치된 튜브를 갖는 압력 트랜스듀서 및 제어기를 구비하는 바이오피드백 장치의 제어 방법에 있어서,
    (a) 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 이를 기준 압력값으로 설정하는 단계;
    (b) 환자가 골반 저근에 힘을 주거나 주지 않은 상태에서의 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 측정된 압력 신호과 상기 기준 압력값과의 차이값을 구하여 바이오피드백 신호를 생성하는 단계;
    (c) 상기 바이오피드백 신호를 출력하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치의 제어 방법.
18. 환자의 골반 저근의 아래에 배치된 튜브를 갖는 압력 트랜스듀서, 제어기 및 자기 자극기를 구비하는 바이오피드백 장치의 제어 방법에 있어서,
    (a) 환자가 골반 저근에 힘을 주지 않은 상태에서 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 이를 기준 압력값으로 설정하는 단계;
    (b) 환자가 골반 저근에 힘을 주거나 주지 않은 상태에서의 압력 트랜스듀서의 압력 신호를 측정하고, 측정된 압력 신호과 상기 기준 압력값과의 차이값을 구하여 바이오피드백 신호를 생성하는 단계;
    (c) 상기 바이오피드백 신호를 디스플레이시키는 단계;
    (d) 상기 바이오피드백 신호에 대응되는 자기장의 세기를 결정하고, 상기 결정된 자기장의 세기에 따라 상기 자기 자극기를 구동시키기 위한 자극기 구동 신호를 생성하여 상기 자기 자극기로 제공하여 자기 자극기를 구동시키는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치의 제어 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 결정된 자기장의 세기를 디스플레이시키는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치의 제어 방법.
20. 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c) 단계와 (d) 단계는 동시에 수행되어 바이오피드백 신호와 상기 자기장의 세기가 함께 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 바이오피드백 장치의 제어 방법.
    
    
    
    
    

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