[논문]MCU와 나선형 코일을 이용한 촛점식 체외 충격파 전립선 치료 장치에 관한 연구

유희수; 손병래

doi:10.13067/jkiecs.2021.16.1.203

MCU와 나선형 코일을 이용한 촛점식 체외 충격파 전립선 치료 장치에 관한 연구
The study on Focused Extracorporeal Shock Wave Prostate Therapy Apparatus using MCU and Spiral Coil 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.16 no.1, 2021년, pp.203 - 210

유희수 (호남대학교 정보통신공학과) , 손병래 (호남대학교 미래자동차공학부)

초록
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만성 전립선 염 치료의 어려움은 치료 의사뿐만 아니라 환자에게도 육체적 고통과 정신적 문제를 유발한다. 본 연구의 장치는 외부 충격파의 열적 및 기계적 상호 작용으로 인한 충격파 에너지의 진동 효과로 인해 전립선 증상으로 고통받는 환자를 돕기 위해 연구되었다. MCU와 나선형코일을 활용하여 집중된 에너지의 열 및 진동 효과를 발생시키고 이 파동을 효과적으로 적용하는 체외 충격파 치료 장치를 고안하여 전립선 염 및 전립선비대증(BPH, Benign prostatic hyperplasia)에 대한 효과적인 치료 수단을 제공하는 구조를 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Difficulties in treating chronic prostatitis cause physical pain and mental problems not only for the treating doctor, but also for the patient. Accordingly, the device of the present research was developed to help patients suffering from prostate symptoms due to the vibration effect of shock wave energy caused by thermal and mechanical interaction of the external shock wave. The purpose of this study is to provide an effective treatment means for prostatitis and BPH(Benign prostatic hyperplasia) by devising an extracorporeal shockwave therapy device that effectively applies the heat and vibration effects of concentrated energy by MCU and spiral coil module.

주제어

표/그림 (9)

그림 그림 1. 전형적인 충격파의 압력변동 Fig. 1 Temporal pressure variation of a typical shock wave
그림 그림 2. 멤브레인에 의한 초점존 개념설계 Fig. 2 The concept design for focusing zone by membrane
그림 그림 3. 실험을 통한 몇가지 특징도 Fig. 3 Several set of features through the experimentation
그림 그림 4. 최대 압력의 절반에 도달하는 값에 의해 형성된 영역 Fig. 4 The area exposed to pressure values above half of the maximum pressure
그림 그림 5. 환부치료를 위한 초점형성의 개선구조도 Fig. 5 Design of Improved Structure of focused zone for the curing
그림 그림 6. 전체 에너지 대비 초점형성에 의한 EFD증가 개념도 Fig. 6 With comparable total energy, the EFD increases by focusing
그림 그림 7. 체외충격파치료기에서 발생되는 충격파형 Fig. 7 A shock wave generated in an extracorporeal shock wave treatment device
그림 그림 8. ESWT기기에서 발생되는 충격파형 Fig. 8 The appearance of a shock wave generated in an ESWT device
그림 그림 9. 나선형코일에 의해 발생 및 집중화된 ESW에 의한 분산도 Fig. 9 Distribution of central focal zone, 6 dB zone, and 5 MPa zone by ESW generated and concentrated in a spiral coil

AI 본문요약
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문제 정의

충격파 에너지는 조직 손상을 유발할 수 있지만 급성 부작용은 드물며 개인의 위험한 프로필뿐 아니라 쇄석술 원칙 및 다른 치료 프로토콜에 따라 달라질 수 있다. 본 논문에서는 에너지 손실을 최소화하기 위한 새로운 구조 기반의 충격파 발생과 전달 및 치료환부에 집중화되는 원리를 이용한 치료 효과를 제안하였다. 코일에서 오는 충격파를 투사한 후한 곳에 모이는 포커스 방식을 통해 원하는 치료 부위로 충격파를 정확하게 전달하여 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화할 수 있는 장점을 획득하였다.
본 논문은 코일에서 오는 충격파를 투사한 후 한곳에 모이는 포커스 방식을 통해 원하는 치료 부위로 충격파를 정확하게 전달하여 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 충격파를 굴절시키는 별도의 렌즈가 없으며 장치 무게가 가벼워진다.
모습을 나타낸다. 본 연구개발에서는 개발한 나선형으로 굽은 코일에 의해 발생된 전자기파가 피부 또는 조직을 통과하도록 집중된 모습이다. 강력하고 변화 가능한 전자기파는 나선형 코일에 고전류를 흘려보냄으로써 발생한다.
코일에서 오는 충격파를 투사한 후한 곳에 모이는 포커스 방식을 통해 원하는 치료 부위로 충격파를 정확하게 전달하여 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화할 수 있는 장점을 획득하였다. 본 연구에서는 충격파를 한곳에 투사하여 모아서 에너지 효율이 높고 소모품 수명이 길며 소음과 방전 스파크가 발생하지 않음을 제시하였다. 아울러 충격파를 굴절시키는 별도의 렌즈가 없으며 장치 무게가 가볍다.

제안 방법

둘째로, 고려한 것은 멤브레인 별 포커싱 존 개념설계, 표준형 형상을 바탕으로 나선형 코일에서 체외충격 파를 생성하는 구조를 설계하여, 나선형 코일의 진동 막에서 많은 파도가 있고 액체 물질을 통해 일부 파도가 투영되도록 하였다. 촛점식 파동은 표준 금속막과 나선형 코일에 의해 형성된다.
코일에 의해 생성된 충격파 및 충격파를 전달하는 매체를 활용하였다. 본 논문에서는 제안한 구조는 코일이 수용되도록 원추형 구조를 이루는 몸체를 포함하여 충격파가 초점에 집중되게 되며[그림 5], 충격파 전달 매체는 액체이며 금속막과 충격파 전달 매체 사이의 접촉을 방지하는 절연막으로 구성하였다. 충격파 발사 시간(간격)을 제어하는 독립형 충격파 발사 모듈을 제공하여 경제성과 조작성이 뛰어난 외부 충격파 치료기를 제공하였으며 또한 충격파 모듈을 설계하여 하나의 장치에서 치료 솔루션을 제공한다[그림 5].
의료용 핸드 피스는 원추형 구조로 형성된 체외충격파 치료(ESWT, Focused Extracorporeal Shockwave Therapy)를 위한 새로운 구조로 구성되어 있으며, 코일의 외면에 전원을 인가하여 충격파를 발생시키고 그 구조에 따라 진동하는 금속판이 포함되어 있도록 구성하였다. 코일에 의해 생성된 충격파 및 충격파를 전달하는 매체를 활용하였다.
본 논문에서는 제안한 구조는 코일이 수용되도록 원추형 구조를 이루는 몸체를 포함하여 충격파가 초점에 집중되게 되며[그림 5], 충격파 전달 매체는 액체이며 금속막과 충격파 전달 매체 사이의 접촉을 방지하는 절연막으로 구성하였다. 충격파 발사 시간(간격)을 제어하는 독립형 충격파 발사 모듈을 제공하여 경제성과 조작성이 뛰어난 외부 충격파 치료기를 제공하였으며 또한 충격파 모듈을 설계하여 하나의 장치에서 치료 솔루션을 제공한다[그림 5].
코일에 의해 생성된 충격파 및 충격파를 전달하는 매체를 활용하였다. 본 논문에서는 제안한 구조는 코일이 수용되도록 원추형 구조를 이루는 몸체를 포함하여 충격파가 초점에 집중되게 되며[그림 5], 충격파 전달 매체는 액체이며 금속막과 충격파 전달 매체 사이의 접촉을 방지하는 절연막으로 구성하였다.
본 논문에서는 에너지 손실을 최소화하기 위한 새로운 구조 기반의 충격파 발생과 전달 및 치료환부에 집중화되는 원리를 이용한 치료 효과를 제안하였다. 코일에서 오는 충격파를 투사한 후한 곳에 모이는 포커스 방식을 통해 원하는 치료 부위로 충격파를 정확하게 전달하여 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화할 수 있는 장점을 획득하였다. 본 연구에서는 충격파를 한곳에 투사하여 모아서 에너지 효율이 높고 소모품 수명이 길며 소음과 방전 스파크가 발생하지 않음을 제시하였다.

대상 데이터

본 연구의 장치는 충격파의 열과 기술적 진동 메커니즘에 의한 충격파 에너지의 열과 진동 효과를 이용한 온열 요법 장치이며, 전립선을 충격파 에너지의 가장 깊은 유효 매개체로 사용한다. 체외 충격파의 혈액순환을 증가시키는 효과와 함께 조직 대사 및 생물학적 막 투과성은 염증의 완화를 촉진할 뿐만 아니라 전립선에서 혈액 약물의 효과를 향상시키고 있다.
본체는 코일의 나선 형태를 유지할 수 있도록 지탱하며, 얇은 알루미늄으로 제작될 수 있고, 알루미늄의 판 형태를 이룰 수 있다. 본체는 코일에서 발생된 충격파가 급격하게 움직이도록 해주는 액체를 포함하였다[11].

성능/효과

아울러 충격파를 굴절시키는 별도의 렌즈가 없으며 장치 무게가 가볍다. 본 연구에서 고안한 장치는 전립선 증상을 호소하는 환자를 위한 기본적인 치료 장치는 아니지만, 이러한 질병의 원인 중 하나인 심리적 안정은 물론 약물치료와 병용시 보조 치료로도 큰 도움을 줄 수 있다. ESWL의 장기적인 합병증에 대한 지속적인 논란이 있으며, 향후 연구는 이 주제에 대한 보완 및 개선내용을 추진할 것이다.

후속연구

본 연구에서 고안한 장치는 전립선 증상을 호소하는 환자를 위한 기본적인 치료 장치는 아니지만, 이러한 질병의 원인 중 하나인 심리적 안정은 물론 약물치료와 병용시 보조 치료로도 큰 도움을 줄 수 있다. ESWL의 장기적인 합병증에 대한 지속적인 논란이 있으며, 향후 연구는 이 주제에 대한 보완 및 개선내용을 추진할 것이다.
코일로부터 나오는 충격파를 굴절 시켜 한 곳에 모이도록 하는 초점형 방식을 통해, 원하는 치료 부위에 정확하게 충격파를 전달시켜 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화하는 장점을 갖는다. 본연구에서 고안한 장치는 충격파가 굴절되어 한 곳에 모이게 됨으로서 에너지 효율이 높고 소모품의 수명이 길며, 잡음 및 방전 불꽃이 생성되지 않는다.

참고문헌 (11)

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상세보기
J. Oh, J. Kim, H. Lee, S. Lee, S. Jeong, and S. Hong, "Effect of personalized extracorporeal biofeedback device for pelvic floor muscle training on urinary incontinence after robot assisted radical prostatectomy, A randomized controlled trial," Neurourology Urodynamics, vol. 39, issue 2, Feb. 2020, pp. 674-681.

상세보기
H. Wen, H. Hou, P. Lin, P. Lee, and J. Wu, "Effects of extracorporeal magnetic stimulation on urinary incontinence," A systematic review and meta analysis. June 2020.
H. Ryoo and B. Son. "The study on Focused Extracorporeal Shock Wave Prostate Therapy Apparatus using Spiral Coil," International Conference on Innovation Convergence Technology 2020, Jeju, Korea, July 2020, pp. 127-130.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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