KR20070119024A - 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치 및 상기장치를 이용하기 위한 방법 - Google Patents
상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치 및 상기장치를 이용하기 위한 방법 Download PDFInfo
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Abstract
적어도 하나의 파형 파라미터를 가진 적어도 하나의 파형을 구성하는 단계(101 단계), 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 적어도 하나를 최대화하도록 적어도 하나의 파형의 적어도 하나의 파형 파라미터의 값을 선택하는 단계(102 단계), 전자기 신호를 생성하도록 목표 경로 구조에서 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 적어도 하나를 최대화하는 적어도 하나의 파형을 이용하는 단계(103 단계); 및 치료 메카니즘들을 가속화하도록 전자기 신호를 목표 경로 구조에 결합하는 단계를 포함하는 급성 상처 회복 및 만성 상처 회복을 증진하기 위한 방법이 제공된다.
신호 대 잡음 비, 파워 신호 대 잡음 비, 파형 파라미터, 전자기 신호, 목표 경로 구조
Description
본 발명은 생체 조직, 세포, 및 분자의 전자기적 환경에 대한 상호 작용을 변경함으로써 사람 및 동식물의 상처 회복을 증진하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전자기적 정보를 암호화하여 세포와 조직의 성장, 치료, 유지, 및 일반적인 활동을 변경하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 매우 특정한 전자기 주파수(EMF) 신호 패턴을, 암호화된 전자기 정보의 외과적인 비침습성 반응 결합을 이용해 하나 이상의 신체 부위들에 결합하는 것에 관한 것이다. 이와 같이, 세포, 기관, 조직, 및 분자들과 같은 사람 및 동식물 목표 경로 구조에 전자기 파형들을 적용함으로써 상처 회복을 증진할 수 있다.
최저 주파수 전자기 주파수는 뼈 회복 및 치유와 관련되어 사용되어 왔다. 이처럼, 전자기 주파수 파형들 및 전자기 주파수 파형들을 기존 정형 외과에서 임상적으로 사용할 경우, 상대적으로 저 주파수 성분들 및 5 ㎑ 미만의 주파수에서 센티미터 당 밀리볼트(㎷/㎝) 범위의 최대 전기장들을 유도하는 매우 낮은 전력이 이용한다. 생체 효과들을 예상할 수 있는 전자기 주파수 파형 패턴의 범위를 예측 하기 위해 세포막의 전기화학적 모델을 도입한 선형 물리화학적 접근법은 세포막들, 특정하게는 세포막 내부 또는 세포막 상의 이온 결합이 전자기 주파수의 대상일 것이라는 가정에 근거한다. 따라서, 전압 의존성 반응속도론 등을 도입함으로써, 세포 표면에서 유도 전기장이 전기화학적으로 결합할 수 있는 파형 파라미터 범위를 구할 필요가 있다. 이러한 선형 모델의 확장은, 전자기 주파수의 자기 성분은 전자기 주파수 치료에 중요한 역할을 할 수 있음을 궁극적으로 보여주었던 로렌츠 힘의 고찰을 포함한다. 이것은, 매우 낮은 저주파 범위에서 교류 및 직류 결합 자기장 효과들에 대한 장점들을 예측하는 이온 사이클로트론 공명 및 양자 모델들과 결부되었다.
심조직 치료에 사용되는 27.12 MHz의 연속사인파에서 나온 PRF(펄스 라디오 주파수) 신호는 종래 기술인 투열 요법에서 알려져 있는 기술이다. 원래 투열 요법 신호의 펄스 후속자(pulsed successor)는 전염병 치료에 있어서 비열성 생물학적 효과를 끌어낼 수 있는 전자기장으로 알려졌다. 그 후, 펄스 라디오 주파수를 이용한 치료는 외상이나 수술 후의 고통과 연 조직의 부종을 감소하고, 상처 치료, 화상 치료,및 신경 재생에 이용되는 것으로 알려져 왔다. 최근에는 외상 부종의 소산에 펄스 라디오 주파수를 점점 많이 적용한다. 부종이 이러한 전자기적 자극으로 측정 가능한 정도로 감소할 수 있다는 것이 현재까지 동물을 대상으로 한 펄스 라디오 주파수 사용 결과와 임상 연구에서 나타났다.
본 발명은, 조직 구조의 민감도에 대한 세포-대-세포(cell-to-cell) 통신 효능이 유도 전압 및 관련 전류에 기인한다는 생물리학적 동물 연구에 근거한다. 신 호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio: "SNR") 및 파워 신호 대 잡음 비(Power Signal to Noise Ratio: "Power SNR") 중 적어도 하나를 이용한 수학적 분석에서 세포, 조직, 기관 및 분자들과 같은 목표 경로 구조들에 적용된 전자기 주파수 신호들은 이온 결합 위치에 존재하는 열적 잡음(thermal noise)을 초과한 상태에서 검출될 수 있는지의 여부를 평가한다. 전자기 주파수 선량 측정법(dosimetry)의 종래 기술은 조직 구조들의 유전체적 성질(dielectric properties)을 고려하지 않았고, 오히려 격리된 세포들의 성질을 이용하였다. 유전체적 성질을 이용하게 되면, 목표 경로 구조에서 평가된 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 수학적 값들을 최적화하여 형성된 전자기 파형들의 반응 결합으로 인간 및 동식물 세포, 기관, 조직 및 분자들의 다양한 상처, 예를 들어 수술 후 및 외관 상처 회복, 혈관 형성(angiogenesis), 향상된 혈액 관류(blood perfusion), 혈관 확장(vasodilation), 혈관 수축(vasoconstriction), 부종 감소, 향상된 혈관 신생(neovascularization), 뼈 회복, 건(tendon) 회복, 인대 회복, 기관 재생, 및 통증 완화의 회복을 향상시킬 수 있다. 기타 향상된 생체 효과적인(bioeffective) 공정들 뿐만 아니라 혈관 형성 및 혈관 신생의 혈류량 증가 및 변화로 인해 상처 회복 효과가 향상된다.
최근 라디오 주파수에서 비침습성 펄스 라디오 주파수의 임상적인 사용에는 27.12 ㎒ 사인 파의 펄스 형태의 버스트들(pulsed bursts)이 사용되었고, 각각의 펄스 버스트는 통상적으로 65 마이크로 초의 폭(width)을 보여주었고, 버스트 당 대략 1,700 사인 주기 및 다양한 버스트 반복률(repetition rates)을 지닌 것으로 나타났다.
1 내지 100 메가 헤르츠(㎒) 범위의 주파수, 버스트 당 1 내지 100,000 펄스 및 0.01 내지 10,000 헤르츠(㎐)의 버스트 반복률을 지닌 전자기 파형들의 넓은 스펙트럼 밀도 버스트들(broad spectral density bursts)은 인간, 동물 및 식물 세포, 기관, 조직 및 분자들에 선택적으로 적용된다. 각각의 펄스 버스트의 전압-진폭 포락선(voltage-amplitude envelope)은 버스트 포락선 내에서 넓은 스펙트럼 밀도를 제공하는데 있어 효과적인, 임의의 불규칙 또는 기타 유사한 변수의 함수이다. 변수들은 특정 목표 경로 구조들에 있는 신호 대 열적 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비를 고려하는 수학적 함수들에 의해 정의된다. 파형들은 살아 있는 세포 성장, 조건 및 유지를 조절하도록 설계된다. 이러한 신호들의 특정한 적용은 기관, 근육, 관절, 피부, 및 모발의 치료, 수술 후 및 외상 상처 회복, 혈관 형성, 개선된 혈액 관류, 혈관 확장, 혈관 수축, 부종 감소, 향상된 혈관 신생, 뼈 회복, 건 회복, 인대 회복, 기관 재생 및 통증 완화를 증진하지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 전자기 파형들을 적용하여 다양한 상처들의 치료를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고 스펙트럼 밀도의 펄스 버스트 포락선은 세포막 수용체, 세포 효소에의 이온 결합 및 일반적인 막 횡단 전위 변화들 (transmembrane potential changes) 같은 생리학적으로 적절한 유전체 경로들에 좀 더 효과적으로 결합할 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예는 적절한 세포 경로에 전달되는 주파수 성분들의 숫자를 증가시켜, 향상된 효소 활성, 성장 인자 방출 및 사이토카인(cytokine) 방출을 포함하는 공지된 치유 메커니즘들에 적용될 수 있는 생물리학적 현상이 더 광범위하게 접근 가능해 지고 있다. 센티미터 당 10-6 내지 10 볼트(V/㎝)의 최대(peak) 전기장들을 유도하고 신호 대 잡음 비 또는 파워 신호 대 잡음 비에 따라서 검출감도 요건들(detectability requirements)을 만족하는 단극 또는 양극성 직사각형 또는 사인 곡선형 펄스들의 펄스 버스트 포락선에 버스트 지속시간(duration)을 증가시키고 임의의 또는 다른 고 스펙트럼 밀도 포락선을 적용하게 되면 인간, 동물 및 식물의 연조직 및 경조직 양쪽 모두에 적용할 수 있는 생물학적 치유 공정들에 미치는 좀 더 효과적이고 더 탁월한 결과를 얻을 수 있게 되어, 상처 회복을 가속화한다.
본 발명은, 사람 및 동식물들에 대한 상처 회복의 각 단계에서 적당한 성장 인자 또는 사이토카인의 자연 지효성(timed release)을 수반하는 종래의 상처 회복 메카니즘들과 관련한다. 특히, 상처 회복은 염증 단계, 혈관 형성, 세포 증식, 콜라겐 생성, 및 리모델링 단계들과 관련한다. 각 단계에는 특정 사이토카인들 및 성장 인자들의 지효성이 존재한다. 전자기장들은 각 치료 단계를 번갈아 증진할 수 있는 이온 결합 및 혈류를 왕성하게 할 수 있다. 외인성(exogenous) 인자들의 작용을 증진하고 치료를 가속화하는 향상된 수단을 제공하는 것은 본 발명의 특정한 목적이다. 증진된 혈류량 또는 생화학적 활동으로 인해 상처 회복이 가속화될 수 있다는 것은 본 발명의 장점이다. 본 발명의 목적은 의도된 효과들을 가속화시키거나 상처 회복의 각 단계에 적합한 사이토카인들 및 성장 인자들의 다른 효과들 뿐만 아니라 약효를 개선시키는 개선된 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 당뇨 궤양, 정맥 울혈 궤양, 욕창, 및 다른 원인의 비치유 상처와 같은 만성적인 상처들의 치료를 가속화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고 스펙트럼 밀도 전압 포락선을 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 요건들에 따른 조절 또는 펄스-버스트 정의 파라미터로 적용하여, 이러한 증가된 지속 시간 펄스 버스트에 대한 전력 요건들을 동일한 주파수 범위 내의 펄스들을 지니는 더 짧은 펄스 버스트들의 것보다 상당히 더 낮출 수 있다는 것이다; 이는 주파수 성분들의 적절한 세포/분자 공정으로의 좀 더 효과적인 맞춤(matching)에 의한 결과이다. 따라서, 적절한 유전체적 경로에 향상된 전도 선량 측정법 및 감소된 동력 요건들의 장점들을 얻는다.
따라서 사람 및 동식물의 세포, 기관, 조직, 및 분자에 대한 상처 치료를 더 효과적으로 가속화하는 장치와 방법이 필요하다.
최저 주파수 전자기 주파수는 뼈 회복 및 치유와 관련되어 사용되어 왔다. 이처럼, 전자기 주파수 파형들 및 전자기 주파수 파형들을 기존 정형 외과에서 임상적으로 사용할 경우, 상대적으로 저 주파수 성분들 및 5 ㎑ 미만의 주파수에서 센티미터 당 밀리볼트(㎷/㎝) 범위의 최대 전기장들을 유도하는 매우 낮은 전력이 이용한다. 생체 효과들을 예상할 수 있는 전자기 주파수 파형 패턴의 범위를 예측하기 위해 세포막의 전기화학적 모델을 도입한 선형 물리화학적 접근법은 세포막들, 특정하게는 세포막 내부 또는 세포막 상의 이온 결합이 전자기 주파수의 대상일 것이라는 가정에 근거한다. 따라서, 전압 의존성 반응속도론등을 도입함으로써, 세포 표면에서 유도 전기장이 전기화학적으로 결합할 수 있는 파형 파라미터 범위를 구할 필요가 있다. 이러한 선형 모델의 확장은, 전자기 주파수의 자기 성분은 전자기 주파수 치료에 중요한 역할을 할 수 있음을 궁극적으로 보여주었던 로렌츠 힘의 고찰을 포함한다. 이것은, 매우 낮은 저주파 범위에서 교류 및 직류 결합 자기장 효과들에 대한 장점들을 예측하는 이온 사이클로트론 공명 및 양자 모델들과 결부되었다.
심조직 치료에 사용되는 27.12 MHz의 연속사인파에서 나온 PRF(펄스 라디오 주파수) 신호는 종래 기술인 투열 요법에서 알려져 있는 기술이다. 원래 투열 요법 신호의 펄스 후속자(pulsed successor)는 전염병 치료에 있어서 비열성 생물학적 효과를 끌어낼 수 있는 전자기장으로 알려졌다. 그 후, 펄스 라디오 주파수를 이용한 치료는 외상이나 수술 후의 고통과 연 조직의 부종을 감소하고, 상처 치료, 화상 치료,및 신경 재생에 이용되는 것으로 알려져 왔다. 최근에는 외상 부종의 소산에 펄스 라디오 주파수를 점점 많이 적용한다. 부종이 이러한 전자기적 자극으로 측정 가능한 정도로 감소할 수 있다는 것이 현재까지 동물을 대상으로 한 펄스 라디오 주파수 사용 결과와 임상 연구에서 나타났다.
본 발명은, 조직 구조의 민감도에 대한 세포-대-세포(cell-to-cell) 통신 효능이 유도 전압 및 관련 전류에 기인한다는 생물리학적 동물 연구에 근거한다. 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio: "SNR") 및 파워 신호 대 잡음 비(Power Signal to Noise Ratio: "Power SNR") 중 적어도 하나를 이용한 수학적 분석에서 세포, 조직, 기관 및 분자들과 같은 목표 경로 구조들에 적용된 전자기 주파수 신호들은 이온 결합 위치에 존재하는 열적 잡음(thermal noise)을 초과한 상태에서 검출될 수 있는지의 여부를 평가한다. 전자기 주파수 선량 측정법(dosimetry)의 종래 기술은 조직 구조들의 유전체적 성질(dielectric properties)을 고려하지 않았고, 오히려 격리된 세포들의 성질을 이용하였다. 유전체적 성질을 이용하게되면, 목표 경로 구조에서 평가된 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 수학적 값들을 최적화하여 형성된 전자기 파형들의 반응 결합으로 인간 및 동식물 세포, 기관, 조직 및 분자들의 다양한 상처, 예를 들어 수술 후 및 외관 상처 회복, 혈관 형성(angiogenesis), 향상된 혈액 관류(blood perfusion), 혈관 확장(vasodilation), 혈관 수축(vasoconstriction), 부종 감소, 향상된 혈관 신생(neovascularization), 뼈 회복, 건(tendon) 회복, 인대 회복, 기관 재생, 및 통증 완화의 회복을 향상시킬 수 있다. 기타 향상된 생체 효과적인(bioeffective) 공정들 뿐만 아니라 혈관 형성 및 혈관 신생의 혈류량 증가 및 변화로 인해 상처 회복 효과가 향상된다.
최근 라디오 주파수에서 비침습성 펄스 라디오 주파수의 임상적인 사용에는 27.12 ㎒ 사인 파의 펄스 형태의 버스트들(pulsed bursts)이 사용되었고, 각각의 펄스 버스트는 통상적으로 65 마이크로 초의 폭(width)을 보여주었고, 버스트 당 대략 1,700 사인 주기 및 다양한 버스트 반복률(repetition rates)을 지닌 것으로 나타났다.
1 내지 100 메가 헤르츠(㎒) 범위의 주파수, 버스트 당 1 내지 100,000 펄스 및 0.01 내지 10,000 헤르츠(㎐)의 버스트 반복률을 지닌 전자기 파형들의 넓은 스펙트럼 밀도 버스트들(broad spectral density bursts)은 인간, 동물 및 식물 세포, 기관, 조직 및 분자들에 선택적으로 적용된다. 각각의 펄스 버스트의 전압-진폭 포락선(voltage-amplitude envelope)은 버스트 포락선 내에서 넓은 스펙트럼 밀도를 제공하는데 있어 효과적인, 임의의 불규칙 또는 기타 유사한 변수의 함수이다. 변수들은 특정 목표 경로 구조들에 있는 신호 대 열적 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비를 고려하는 수학적 함수들에 의해 정의된다. 파형들은 살아 있는 세포 성장, 조건 및 유지를 조절하도록 설계된다. 이러한 신호들의 특정한 적용은 기관, 근육, 관절, 피부, 및 모발의 치료, 수술 후 및 외상 상처 회복, 혈관 형성, 개선된 혈액 관류, 혈관 확장, 혈관 수축, 부종 감소, 향상된 혈관 신생, 뼈 회복, 건 회복, 인대 회복, 기관 재생 및 통증 완화를 증진하지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 전자기 파형들을 적용하여 다양한 상처들의 치료를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고 스펙트럼 밀도의 펄스 버스트 포락선은 세포막 수용체, 세포 효소에의 이온 결합 및 일반적인 막 횡단 전위 변화들 (transmembrane potential changes) 같은 생리학적으로 적절한 유전체 경로들에 좀 더 효과적으로 결합할 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예는 적절한 세포 경로에 전달되는 주파수 성분들의 숫자를 증가시켜, 향상된 효소 활성, 성장 인자 방출 및 사이토카인(cytokine) 방출을 포함하는 공지된 치유 메커니즘들에 적용될 수 있는 생물리학적 현상이 더 광범위하게 접근 가능해 지고 있다. 센티미터 당 10-6 내지 10 볼트(V/㎝)의 최대(peak) 전기장들을 유도하고 신호 대 잡음 비 또는 파워 신호 대 잡음 비에 따라서 검출감도 요건들(detectability requirements)을 만족하는 단극 또는 양극성 직사각형 또는 사인 곡선형 펄스들의 펄스 버스트 포락선에 버스트 지속시간(duration)을 증가시키고 임의의 또는 기타 고 스펙트럼 밀도 포락선을 적용하게 되면 인간, 동물 및 식물의 연조직 및 경조직 양쪽 모두에 적용할 수 있는 생물학적 치유 공정들에 미치는 좀 더 효과적이고 더 탁월한 결과를 얻을 수 있게 되어, 상처 회복을 가속화한다.
본 발명은, 사람 및 동식물들에 대한 상처 회복의 각 단계에서 적당한 성장 인자 또는 사이토카인의 자연 지효성(timed release)을 수반하는 종래의 상처 회복 메카니즘들과 관련한다. 특히, 상처 회복은 염증 단계, 혈관 형성, 세포 증식, 콜라겐 생성, 및 리모델링 단계들과 관련한다. 각 단계에는 특정 사이토카인들 및 성장 인자들의 지효성이 존재한다. 전자기장들은 각 치료 단계를 번갈아 증진할 수 있는 이온 결합 및 혈류를 왕성하게 할 수 있다. 외인성(exogenous) 인자들의 작용을 증진하고 치료를 가속화하는 향상된 수단을 제공하는 것은 본 발명의 특정한 목적이다. 증진된 혈류량 또는 생화학적 활동으로 인해 상처 회복이 가속화될 수 있다는 것은 본 발명의 장점이다. 본 발명의 목적은 의도된 효과들을 가속화시키거나 상처 회복의 각 단계에 적합한 사이토카인들 및 성장 인자들의 다른 효과들 뿐만 아니라 약효를 개선시키는 개선된 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 당뇨 궤양, 정맥 울혈 궤양, 욕창, 및 다른 원인의 비치유 상처와 같은 만성적인 상처들의 치료를 가속화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고 스펙트럼 밀도 전압 포락선을 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 요건들에 따른 조절 또는 펄스-버스트 정의 파라미터로 적용하여, 이러한 증가된 지속 시간 펄스 버스트에 대한 전력 요건들을 동일한 주파수 범위 내의 펄스들을 지니는 더 짧은 펄스 버스트들의 것보다 상당히 더 낮출 수 있다는 것이다; 이는 주파수 성분들의 적절한 세포/분자 공정으로의 좀 더 효과적인 맞춤(matching)에 의한 결과이다. 따라서, 적절한 유전체적 경로에 향상된 전도 선량 측정법 및 감소된 동력 요건들의 장점들을 얻는다.
따라서 사람 및 동식물의 세포, 기관, 조직, 및 분자에 대한 상처 치료를 더 효과적으로 가속화하는 장치와 방법이 필요하다.
본 발명의 다른 목적과 특징은 후술하는 상세한 설명을 참조하여 명확하게 이해된다. 첨부한 도면에서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 조직, 세포,및 분자의 상처 회복을 가속화하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무릎 관절에 적용되는 전기 코일들 및 제어 회로를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소형화된 회로를 도시하는 블록도.
도 4A는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유도기(inductor)와 같은 도선 코일을 도시하는 배선도(line drawing).
도 4B는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유연성 자기 도선을 도시하는 배선도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분자, 세포, 조직, 또는 기관과 같은 목표 경로 구조에 전달된 파형을 도시하는 그래프.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 손목 보호대와 같은 위치 장치(positioning device)를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매트리스 패드(mattress pad)와 같은 위치 장치를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가슴 의류와 같은 위치 장치를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 PMRF 신호에 대한 최대로 증가된 미오신 인산화 반응을 도시하는 그래프.
본 발명에 따른 일 실시예는, 세포막 수용기들, 세포 효소에의 이온 결합 및 일반적인 막 횡단 전위 변화들과 같은 적절한 유전체적 경로들의 치료 효과를 향상시키는 펄스 버스트 포락선에 고 스펙트럼 밀도를 제공한다. 본 발명에 따른 일 실시예는 적절한 세포 경로들에 전달되는 주파수 성분들의 숫자를 증가시켜, 기존의 치유 메커니즘, 예를 들어 성장 인자 조절 및 사이토카인 방출 및 조절 분자들에의 이온 결합 같은 것에 적용될 수 있는 생물리학적 현상들에 있어서 더 광범위한 영역으로의 접근을 가능하게 한다. 신호 전달 경로에 신호 대 잡음 비 또는 파워 신호 대 잡음 비로 정의된 수학적 모델에 따르면, 임의의 또는 다른 고 스펙트럼 밀 도 포락선을 센티미터 당 10-6 내지 10 볼트(V/㎝)사이의 최대 전기장들을 유도하는 단극 또는 양극성 직사각형 또는 사인 곡선형 펄스들의 펄스 버스트 포락선에 적용함으로써 연 조직 및 경 조직들 양쪽 모두에 적용될 수 있는 생물학적 치유 공정에 더 나은 효과를 달성할 수 있다.
신호전달 경로에서 신호 대 잡음 비 또는 신호 대 잡음 비에 의해 정의된 수학적 모델에 따르면, 고 스펙트럼 밀도 전압 포락선을 조절하거나 펄스 버스트 정의 파라미터로 적용하여 그러한 진폭 조절된 펄스 버스트들에 대한 전력 요건이 동일한 주파수 범위 내에 있는 펄스들을 포함하는 조절되지 않은 펄스 버스트의 것보다 상당히 더 작을 수 있다는 것이 본 발명의 장점이라는 것이다. 따라서, 적절한 유전체적 목표 경로에 향상된 전달 선량 측정법 및 감소된 전력 요건이라는 장점들을 달성하게 된다. 본 발명의 다른 장점으로는 상처 회복의 가속화가 있다.
종래의 상처 회복 메카니즘들은 사람 및 동식물들에 대한 상처 회복의 각 단계에서 적당한 성장 인자 또는 사이토카인의 자연 지효성(timed release)을 포함한다. 특히, 상처 회복은 염증 단계, 혈관 형성, 세포 증식, 콜라겐 생성, 및 리모델링 단계들과 관련한다. 각 단계에는 특정 사이토카인들 및 성장 인자들의 지효성이 존재한다. 전자기장들은 각 치료 단계를 번갈아 증진할 수 있는 이온 결합 및 혈류를 왕성하게 할 수 있다. 작용을 증진하고 의도된 효과들을 가속화시키거나 상처 회복의 각 단계에 적합한 사이토카인들 및 성장 인자들의 다른 효과들 뿐만 아니라 약효를 개선시키는 향상된 수단을 제공하는 것은 본 발명의 목적이다.
분자, 세포, 조직, 및 기관과 같은 목표 경로 구조에는 펄스 전자기 주파수(PEMF)나 펄스 라디오 주파수 장치로부터 유도된 시변 전류가 흐르고, 바로 이 전류가 세포와 조직을 생리학적으로 의미 있는 형태로 반응할 수 있게 자극한다. 목표 경로 구조의 전기적 특성은 유도 전류의 레벨과 분포에 영향을 미친다. 분자, 세포, 조직, 및 기관은 모두 간극 연접 접촉과 같은 유도 전류 경로 안에 있다. 막 표면 상에 존재할 수 있는 거대 분자상의 결합 부위에서 이온 또는 리간드 상호작용은, 예를 들어 전기 화학적인 유도 전자기장("E")에 반응할 수 있는 전압 의존성 과정이다. 유도 전류는 주위의 이온 매개체를 통해 이 부위에 도달한다. 현 경로에서 세포의 존재로 말미암아 유도 전류("J")는 시간("J(t)")에 대해 더 빨리 감소한다. 이것은 막 용량과 결합 시상수(time constant)로부터의 세포의 추가적인 전기 임피던스와 막수송과 같은 다른 전압에 반응하는 막 과정에 기인한다.
다양한 막과 대전된 접촉 배열을 나타내는 등가 전기 회로 모델이 구해지는데, 예를 들어, 칼슘("Ca2+")결합에서 유도된 E에 의한 결합 부위에서 결합된 Ca2+의 농도 변화는 임피던스에 의한 주파수 영역의 다음과 같은 식으로 설명될 수 있다.
이 식은 직렬 저항-용량 전기 등가 회로 형식을 갖는다. 여기서 ω는 2πf로 정의되는 각 주파수이고 f는 주파수이며, i=-11/2, Zb(ω)는 결합 임피던스이며 Rion 과 Cion은 이온 결합 경로의 등가 결합 저항과 용량이다. 등가 시상수의 값 τion=RionCion은 τion=RionCion=l/κb를 통해 이온 결합률 상수 κb와 관계한다. 따라서, 이 경로의 특성 시상수는 이온 결합 반응 속도론(kinetics)에 의해 결정된다.
펄스 전자기 주파수 또는 펄스 라디오 주파수 신호로부터 유도된 E로 인해 전류는 이온 결합 경로로 흘러들어가고, 단위 시간 당 결합된 Ca2+이온의 수가 영향을 받는다. 이 전기 등가는 등가 결합 용량 Cion에 걸친 전압의 변화이다. 이것으로 Cion 에 의해 저장된 전하의 변화를 바로 측정할 수 있다. 전기 대전은 결합 부위에서 Ca2+이온의 표면 농도에 직접적으로 비례한다. 즉, 전하의 축전은 세포 표면과 교차 지점 상에 있는 이온 또는 다른 대전된 종류의 축전된 종들과 등가이다. 결합률 상수의 직접적 동역학 분석뿐만 아니라 전기적 임피던스 측정은 PMF 파형 형성에 필요한 시상수에 대한 값을 제공하여 목표 경로 구조의 대역 통과를 맞추게 된다. 이것은 대역 통과와 같은 목표 임피던스에 최적으로 결합하기 위한 주어진 유도 E 파형에 대한 요구 주파수 영역을 고려한다.
조절 분자와 결합하는 이온, 예를 들어, CaM(칼모둘린)과의 Ca2+결합은 빈번한 전자기 주파수 목표이다. 다양한 회복 단계에서 분비되는 성장 인자의 조정과 관련 있는 이러한 경로의 사용은 조직 회복, 예를 들어 뼈의 회복, 머리칼 회복, 분자, 세포, 조직, 및 기관의 회복 촉진에 기초한다. PDGF(혈소판성 성장 인자), FGF(섬유아세포 성장 인자), 및 EGF(상피 성장 인자)와 같은 성장 인자는 적절한 치료 단계에서 모두 관계한다. 혈관 형성 및 혈관 신생 또한 조직 성장 및 상처 회복에 필수적이고 PMF에 의해 조절될 수 있다. 이런 모든 인자들은 Ca/CaM에 의존적이다.
Ca/CaM 경로를 이용함으로써, 유도 전력이 배경 열잡음 전력보다 훨씬 높도록 파형은 형성될 수 있다. 올바른 생리학적 조건하에서, 이런 파형은 생리학적으로 중요한 생체 효과를 가질 수 있다.
Ca/CaM에 파워 신호 대 잡음 비 모델을 적용하기 위해서는 CaM에서 Ca2+결합 반응 속도론의 전기적 등가에 대한 지식이 필요하다. 시간에 대한 CaM 결합 부위에서 결합 Ca2+의 농도 변화는 주파수 영역에서 등가 결합 시상수 τion=RionCion에 의해 특징지을 수 있다. 여기서, Rion과 Cion은 이온 결합 경로의 등가 결합 저항과 용량이다. τion은 τion=RionCion=1/κb를 통해 이온 결합률 상수 κb와 관련이 있다. κb에 대한 발표값을 세포 배열 모델에 이용하여 펄스 라디오 주파수 신호에 의해 유도된 전압을 CaM 결합 부위에서의 전압 열변동과 비교함으로써 신호 대 잡음 비를 측정한다. Vmax=6.5x10-7sec-1, [Ca2+]=2.5μm, KD=30μM,[Ca2+CaM]=KD([Ca2+]+[CaM])와 같은 PMF 반응에 대한 수치값을 이용함으로써, κb=665 sec-1(τion=1.5 msec)를 얻는다. τion에 대한 이러한 값은 어떤 파형 구조에 대해서 파워 신호 대 잡음 비 분석을 할 수 있는 동안 이온 결합에 대한 전기적 등가 회로에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 수학적 모델, 예를 들어 수학 방정식 및/또는 일련의 수학 방정식들은 모든 전압 의존성 과정에서 열잡음이 존재한다는 것을 받아들여서 형성될 수 있고 적당한 신호 대 잡음 비를 수립하기 위한 최소 허용 한계 요구값을 나타낸다. 예를 들어 적절한 신호 대 잡음 비를 구축하기 위해 최소의 문턱 요구값을 나타내는 수학적 모델은 다음과 같이 열잡음의 파워 스펙트럼 밀도를 포함하도록 형성할 수 있다. 즉, 열잡음의 파워 스펙트럼 밀도 Sn(ω)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Sn(ω)=4kTRe[ZM(x,ω)]
여기서, ZM(x,ω)는 목표 경로 구조의 전기적 임피던스이고, x는 목표 경로 구조의 단위이며 Re는 목표 경로 구조의 임피던스의 실재 부분을 나타낸다.
ZM(x,ω)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이 식은 목표 경로 구조의 전기적 임피던스와 목표 경로 구조에 전기적으로 결합되는 세포 밖의 저항(Re), 세포 속의 흐름 저항(Ri), 및 막간 저항(Rg) 모두가 잡음 필터링에 기여한다는 것을 분명히 보여준다.
RMS(평균제곱근) 잡음 전압값을 이용하는 것은 신호 대 잡음 비 측정을 위한 전형적인 방법이다. 이것은 완전한 막반응 또는 목표 경로 구조의 대역폭과 관련된 모든 주파수에 걸쳐 Sn(ω)=4kTRe[ZM(x,ω)]의 적분에 대한 제곱근을 이용해서 계산할 수 있다. 신호 대 잡음 비는 비로서 나타낼 수 있다.
여기서, ｜VM(ω)｜는 선택한 파형에 의해 목표 경로 구조로 전달되는 각 주파수에서 전압의 최대 진폭이다.
본 발명에 따른 일 실시예는 고 스펙트럼 밀도를 가지는 펄스 버스트 포락선을 포함함으로써 세포막 수용기, 세포 효소 결합 이온, 및 일반적인 막전위 변화와 같은 적절한 절연 경로에 대한 치료 효과가 증진된다. 따라서, 적절한 세포 경로로 전달된 많은 주파수 성분들을 증가시킴으로써, 알려진 조직 성장 메카니즘에 적용 가능한 성장 인자의 조절, 사이토카인 분비, 및 조절 분자에서의 이온 결합과 같은 생물물리학 현상의 넓은 영역에 접근할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 무작위 또는 다른 고 스펙트럼 밀도 포락선을 10-8에서 100 V/cm 사이의 최대 전기장을 유도하는 단극 또는 양극 사각 또는 사인 펄스의 펄스 버스트 포락선에 적용함으로써 연 조직 및 경 조직에 적용 가능한 생물학적 치료 과정에서 큰 효과를 나타낸다.
또 다른 본 발명의 실시예에 따라서, 고 스펙트럼 밀도 전압 포락선을 변조 또는 펄스-버스트 정의 파라미터로써 적용함으로써, 이러한 진폭 변조 펄스 버스트에 대한 전력 요구는 유사한 주파수 영역 사이에 있는 펄스들을 포함하는 변조되지 않은 펄스 버스트의 전력 요구보다 현저히 낮을 수 있다. 이것은 원래는 충분히 균등한 펄스 버스트 포락선에 불규칙하고, 되도록 무작위적인 진폭의 부과에 의해 초래된 반복적인 버스트 열 사이에 있는 듀티 사이클(duty cycle)에서의 현저한 감소때문이다. 따라서, 적절한 절연 경로에 증진된 전달 측정과 감소된 전력 요구의 두 가지 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도인 도 1을 참조하면, 치료 및 예방 목적으로, 펄스로 될 수 있는 전자기 신호들을 동물 및 인간의 이온들 및 리간드들과 같은 목표 경로 구조들에 전달하여 상처 회복을 가속화한다. 목표 경로 구조들은 또한 세포, 기관 및 분자들을 포함하지만 여기에 한정되지는 않는다.
이온들 및 리간드들과 같은 목표 경로 구조에 결합되는 적어도 하나의 파형 파라미터를 가진 적어도 하나의 파형의 형성(단계 101).
상기 적어도 하나의 파형 파라미터를 선택하여 목표 경로 구조에서 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 적어도 어느 하나를 최대화시켜서 목표 경로 구조의 전압 및 전기적 임피던스에서의 기준 열적 변동들(baseline thermal fluctuations)과 같은 배경 활동(단계 102)을 초과한 파형이 목표 경로 구조에서 감지될 수 있게 한다. 이들은 세포 및 조직의 상태에 의존하는데, 즉, 생리학적으로 이로운 결과를 생성하도록 상기 상태가 휴지, 성장, 대체 및 상처에 대한 반응 중 적어도 하나인 지의 여부를 감지한다. 목표 경로 구조에서 검출될 수 있기 위해, 상기 적어도 하나의 파형 파라미터의 값을 상기 목표 경로 구조에서의 적어도 하나의 파형에 의해 유도된 전압과 상기 목표 경로 구조에서의 전압 및 전기적 임 피던스에의 기준 열적 변동들과 비교할 수 있는 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 적어도 어느 하나를 평가할 수 있는 상기 목표 경로 구조의 상수를 이용 선택하여, 상기 목표 경로 구조의 대역통과 내에서, 상기 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 적어도 어느 하나를 최대화시켜서 상기 적어도 하나의 파형에 의해 상기 목표 경로 구조에서 생체효과적인 조절(modulation)이 일어난다.
생성된 전자기 신호의 바람직한 실시예는 약 0.01Hz에서 100MHz의 범위에서 복수개의 주파수 성분을 갖는 적어도 하나의 파형 파라미터를 갖는 임의의 파형의 버스트로 구성되어 있다. 여기서, 복수개의 주파수 성분은 파워 신호 대 잡음 비 모델을 만족한다(103 단계). 반복적인 전자기 신호는, 예를 들어 상기 형성된 적어도 하나의 파형에서부터 유도성 또는 용량성으로 생성될 수 있다(104 단계). 전자기 신호는 또한 비반복적일 수 있다. 전자기 신호는 목표 경로 구조에 근접해 있는 전극 또는 유도기와 같은 결합 장치의 출력에 의해 이온들 및 리간드들과 같은 목표 경로 구조에 결합된다(단계 105). 상기 결합은 혈류 증진 및 분자, 조직, 세포 및 기관들에서의 조절 분자들에 이온들 및 리간드들의 결합의 조절을 향상시켜서, 반응 약물들의 생체효능을 향상시킨다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 보여준다. 상기 장치는 자급식(self contained)이고 가벼우며 휴대하기 편리하다. 소형 제어 회로(201)가 전선과 같은, 하지만 제어 회로는 무선으로 작동할 수도 있다, 적어도 하나의 커넥터(202)의 일단에 연결되어 있다. 적어도 하나의 커넥터(202)의 타단은 전기 코일(203)과 같은 생성 장치에 연결된다. 소형 제어 회로(201)는 파형을 형성하는 수 학적 모델을 적용하는 방식으로 구성된다. 형성된 파형은 파워 신호 대 잡음 비 모델을 만족해야만 한다. 주어진 기지의 목표 경로 구조에 대해 파워 신호 대 잡음 비 모델을 만족하는 파형 파라미터를 선택하여, 파형은 생리학적으로 유익한 결과, 예를 들어 생체 효과적인 조절을 만들어 내고, 목표 경로 구조의 배경 활동치 이상인 파형을 상기 목표 경로 구조에서 검출하는 것이 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예는 초 당 약 0.1에서 100펄스 반복하는 약 1에서 100 μsec 사각 펄스의 약 0.1에서 100 msec 버스트를 포함하는 이온들 및 리간드들과 같은 목표 경로 구조에서 시변 자기장과 시변 전기장을 유도한다. 유도된 전기장의 최대 진폭은 수정된 1/f 함수에 따라 약 1 uV/cm에서 100 mV/cm 사이에 존재한다. 여기서 f는 주파수를 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 이용해서 형성된 파형은 하루 1 분에서 240 분의 바람직한 총 노출 시간 동안 이온들 및 리간드와 같은 목표 경로 구조에 적용될 수 있다. 하지만, 다른 노출 시간도 사용할 수 있다. 소형 제어 회로(201)에 의해 형성된 파형은 커넥터(202)를 통해 전기 코일과 같은 생성 장치(203)로 보내진다. 조직과 같은 목표 경로 구조를 치료하는데 이용될 수 있는 생성 장치(203)는 펄스 자기장을 전달한다. 소형 제어 회로(201)는 소정의 시간 동안 펄스 자기장을 공급하고 주어진 시간 주기에서, 예를 들어, 하루에 10번, 필요한 만큼 펄스 자기장을 자동적으로 반복해서 공급할 수도 있다. 소형 제어 회로는 어떤 반복 시퀀스 동안 펄스 자기장들을 적용하도록 프로그램될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예는 위치 장치(204), 예를 들어 침대에 결합됨으로써 상처 회복을 가속시킬 수 있다. 펄스 자기장을 이온들 및 리간드들과 같은 목표 경로 구조에 결합함 으로써 치료적으로 그리고 예방적으로 염증이 감소되고, 그렇게 함으로써 유리하게는 통증을 줄이고 목표 영역에서의 치료를 촉진한다. 전기 코일이 생성 장치(203)로 이용될 때, 상기 전기 코일은 패러데이 법칙에 따라 목표 경로 구조에서 시변 전기장을 유도하는 시변 자기장을 공급받을 수 있다. 생성 장치(203)에 의해 생성되는 전자기적 신호는 전자기적 연결을 이용해서 또한 적용될 수 있다. 여기서, 전극들은 피부나 목표 경로 구조의 다른 전기 전도적 경계와 직접 접촉한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 생성 장치(203)에 의해 생성되는 전자기적 신호는 정전기 연결을 이용해서 또한 적용될 수 있다. 여기서, 공기층은 전극과 같은 생성 장치(203)와 이온들 및 리간드들과 같은 목표 경로 구조 사이에 존재한다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 장점으로 그것의 초경량 코일과 소형 회로는 일반 물리 치료 요법을 이용하고 성장, 통증 해소 및 조직과 기관의 치료가 요구되는 곳에 이용할 수 있다는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예의 적용결과로 조직 성장, 회복, 및 유지를 언제 어디서나, 예를 들어 차를 운전하거나 텔레비젼을 볼 때 수행하고 증진할 수 있는 장점이 있다. 바람직한 실시예의 다른 적용결과로 분자, 세포, 조직 및 기관의 성장, 회복, 및 유지를 언제 어디서나, 예를 들어 차를 운전하거나 텔레비젼을 볼 때 수행하고 증진할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 제어 회로(300)를 보여주는 블록도이다. 소형 제어 회로(300)는 상기 도 2에서 설명된 와이어 코일과 같은 생성 장치를 구동하는 파형을 만들어 낸다. 소형 제어 회로(300)는 온/오프(on/off) 스위치와 같은 작동 수단에 의해 작동될 수 있다. 소형 제어 회로(300)는 리튬배터 리들(301)과 같은 전원을 가진다. 본 발명의 바람직한 실시예는 3.3 V의 출력 전압을 가지지만 다른 전압도 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 다른 실시예에서, 전원은 AC/DC 콘센트와 같은 전류 콘센트로, 본 발명에서는, 예를 들어 플러그나 전선으로 연결되는 외부 전원일 수 있다. 스위치 전력 공급기(302)는 마이크로 컨트롤러(303)를 전압으로 제어한다. 마이크로 컨트롤러(303)의 바람직한 실시예는 8 비트 4 MHz 마이크로 컨트롤러(303)를 이용하지만 다른 비트, 다른 MHz 조합의 마이크로 컨트롤러도 이용할 수 있다. 또한 스위치 전력 공급기(302)는 전류를 주 에너지 저장소(304)로 보낸다. 본 발명의 바람직한 실시예는 220 uF 출력을 가지는 주 에너지 저장소(304)를 사용하지만 다른 출력도 이용될 수 있다. 주 에너지 저장소(304)는 고주파 펄스가 유도기(미도시)와 같은 결합 장치에 전달되는 것을 허용한다. 마이크로 컨트롤러(303)는 또한 펄스 성형기(305)와 펄스 위상 시간 제어(306)를 제어한다. 펄스 성형기(305)와 펄스 위상 시간 제어(306)는 펄스 모양과 버스트 폭, 버스트 포락선 모양, 및 버스트 반복율을 결정한다. 사인파 또는 임의의 수 생성기와 같은 적분 파형 생성기가 결합되어 특정한 파형을 공급할 수 있다. 전압 수준의 변환 부회로(308)는 목표 경로 구조에 전달된 유도전자기장을 제어한다. 유도기와 같은 적어도 하나의 결합 장치에 파형을 보내는 스위치 HEXFET(308)은 무작위 진폭 펄스가 출력(309)으로 전달되도록 한다. 마이크로 컨트롤러(303)는 또한 분자, 세포, 조직, 및 기관과 같은 목표 경로 구조의 단독 치료 총 노출 시간을 제어할 수 있다. 소형 제어 회로(201)는 소정의 시간 동안 펄스 자기장을 공급하고 주어진 시간 주기에서, 예를 들어, 하루에 10번, 필요한 만큼 펄스 자기장을 자동적으로 반복해서 공급할 수 있도록 프로그램 가능하다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 약 10분에서 30분의 치료시간을 이용한다.
도 4A 및 4B를 참조하면, 본 발명에 따른 유도기와 같은 결합 장치(400)의 바람직한 일 실시예가 도시된다. 결합 장치(400)는 고체 도선이 또한 사용될 수 있을 지라도 단일 또는 다중 가닥의 유연성 도선(402)으로 감겨진 전기 코일(401)일 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에서, 상기 도선은 구리로 만들지만 다른 재료들을 사용할 수 있다. 다중 가닥의 유연성 자기 도선(402)은 전기 코일(401)이 인간 또는 동물의 사지 또는 관절과 같은 특정한 해부적 형상들에 대응하도록 한다. 전기 코일(401)의 바람직한 일 실시예는 약 2.5 ㎝ 내지 약 50 ㎝ 외경을 가진, 최초에 원형 형태에 감겨진 단일 자기 도선 및 다중 가닥의 자기 도선 중 적어도 어느 하나의 약 0.01 ㎜ 내지 약 0.1 ㎜ 직경의 약 1 내지 약 1000 회전을 포함하지만, 회전수 및 도선 직경은 다를 수 있다. 전기 코일(401)의 바람직한 일 실시예는 무독성 PVC 몰드(403)로 외갑을 씌울 수 있지만, 다른 무독성 몰드를 또한 사용할 수 있다. 전기 코일은 또한 드레싱(dressings), 밴디지(bandages), 의복(garments) 및 상처 치유에 전형적으로 사용되는 다른 구조들에 포함될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파형(500)을 보여주는 그래프이다. 펄스(501)는 유한 지속시간(503)을 갖는 버스트(502) 사이에서 반복된다. 그러한 유한 지속시간(503)으로 신호 주기에 대한 버스트 지속시간의 비로 정의되는 듀티 사이클이 약 1과 10-5사이에 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 변경된 1/f 진 폭 포락선(504)을 가진 약 10에서 50 msec 동안 버스트(502)에 공급되는 펄스(501)에 대해서 약 0.1에서 10초 사이의 버스트 주기에 대응하는 유한 지속시간(503)을 가진 의사 사각 10μsec 펄스가 이용된다. 하지만, 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비와 같은 수학적 모델에 적합한 다른 파형들, 포락선들, 및 버스트 주기들이 사용될 수 있다.
도 6은 손목 보호대와 같은 위치 장치에 포함된 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도시한다. 손목 보호대(601)와 같은 위치 장치(600)는 사람의 손목(602)에 착용된다. 위치 장치는 휴대용으로, 1회용 및 이식형으로 제작될 수 있다. 위치 장치는 복수개의 방식으로 본 발명에 조합하여 사용될 수 있는 데, 예를 들어 Velcro(상표명)를 이용해 부착하는 방법 및 탄성적인 고정 장치를 형성함으로써 본 발명을 고정시키는 등의 방법으로 위치 장치에 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 본 발명은 예를 들어 가정, 진료소, 치료 센터 및 실외의 어느 곳에서나 사용될 수 있도록 위치 장치의 존재 여부에 관계없이 임의의 크기인 자립형(stand-alone) 장치로 제작될 수 있다. 상기 손목 보호대(601)는 네오프렌(neoprene)과 같은 임의의 해부학적 지지 재료로 만들어질 수 있다. 코일(603)은 본 발명에 따라서 형성된 신호, 예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같은 파형은 손목의 상부인 등(dorsal) 부위로부터 손목의 하부인 바닥(plantar) 부위까지 적용될 수 있도록 손목 보호대(601)에 포함된다. 마이크로 회로(604)는 Velcro와 같은 체결 장치(fastening device)(미도시)를 이용하여 손목 보호대(601)의 외장에 부착한다. 마이크로 회로는 유연성 도선(605)과 같은 적어도 하나의 연 결 장치의 일단에 결합되고, 적어도 하나의 연결 장치의 타단은 코일들(603)에 결합된다. 본 발명에 따른 위치 장치의 다른 실시예들은 무릎, 팔꿈치, 허리, 어깨 등의 신체 부위별 덮개들(wraps) 및 의복, 패션 액세서리 및 신발류와 같은 의류(apparel)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전자기 치료 장치를 매트리스 패드(700)에 통합하는 것을 나타내는 도면이다. 매트리스도 또한 사용될 수 있다. 몇 개의 가벼운 유연성 코일(701)을 상기 매트리스 패드(700)에 통합할 수 있다. 가벼운 유연성 코일(701)은 미세한 유연성 전도성 와이어, 전도성 섬유, 및 다른 유연한 전도성 물질로 구성될 수 있다. 유연성 코일(701)은 적어도 하나의 와이어(702)의 적어도 일단에 연결된다. 그러나, 유연성 코일(701)은 회로(703)에 바로 연결되거나 와이어 없이 연결되어 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 파형을 형성하는 가벼운 소형 회로(703)는 상기 적어도 와이어의 적어도 하나의 타단에 부착된다. 가벼운 소형 회로(703)가 작동하게 되면 유연성 코일(701)로 보내지는 파형을 형성하여 목표 경로 구조에 결합되는 펄스 전자기 주파수 신호를 생성한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전자기 치료 유도 장치를 브라와 같은 가슴 씌우개(800)와 통합하는 것을 나타내는 도면이다. 몇 개의 가벼운 유연성 코일(801)을 브라에 통합할 수 있다. 가벼운 유연성 코일은 미세한 유연성 와이어, 전도성 섬유, 및 다른 유연한 전도성 물질로 구성될 수 있다. 유연성 코일은 적어도 하나의 와이어(802)의 적어도 일단에 연결된다. 그러나, 유연성 코일은 회로(803)에 바로 연결되거나 와이어 없이 연결되어 구성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 파형을 형성하는 가벼운 소형 회로(803)는 상기 적어도 와이어의 적어도 하나의 타단에 부착된다. 가벼운 소형 회로(803)가 작동하게 되면 유연성 코일(801)로 보내지는 파형을 형성하여 목표 경로 구조에 결합되는 펄스 전자기 주파수 신호를 생성한다.
예 1
전자기 주파수 신호 형성을 위한 본 발명에 따른 일 실시예는 표준 효소 시험에서 칼슘 의존성 미오신 인산화 작용에 사용되어 왔다. 이러한 효소 경로는 인간 및 동식물 세포, 기관, 조직 및 분자들에 적용되는 약리학적, 화학적, 미용 및 국소적 약물들의 효과를 향상시키는 걸로 알려져 있다. 인산화율이 서브-포화 Ca2+ 농도에 대해 몇 분 동안의 시간에 있어서 선형적이기 위한 반응 혼합물을 선택하였다. 이렇게 함으로써, 인간 및 동식물의 세포, 기관, 조직 및 분자들에 약리학적, 화학적, 미용 및 국소적 약물들을 적용할 때나 부상 때처럼 Ca2+/CaM가 전자기 주파수에 민감하도록 생리학적으로 허용된다. 칠면조 모래주머니에서 분리한 MLC(미오신 경사슬)과 MLCK(미오신 경사슬 키나제)을 이용하는 실험을 수행하였다. 반응 혼합물은 40 mM Hepes buffer, pH 7.0; 0.5 mM 마그네슘 아세테이트; 1 mg/ml 보바인 세룸 알부민, 0.1 % (w/v) Tween 80; 및 1 mM EGTA12를 포함하는 기본 용제로 구성되었다. 자유 Ca2+은 1에서 7 μM 영역으로 다양했다. Ca2+버퍼링이 수립되었을 때, 새로 준비된 70 nM CaM, 160 nM MLC, 및 2 nM MLCK가 기본 용제에 추가되어 최종 반응 혼합물을 형성했다.
반응 혼합물을 각 일련의 실험에 대해 매일 새로이 준비했고, 1.5 ml의 에펜도르프 튜브에 100 μl씩 나누어 넣었다. 반응 혼합물을 포함하고 있는 모든 에펜도르프 튜브를 0˚C로 유지하고, Fisher Scientific 모델 900 열교환기를 통해 미리 데워진 물을 일정하게 살포함으로써 37±0.1 ˚C로 유지되는 특별히 설계된 수조에 보냈다. 온도를 실험 내내 에펜도르프 튜브에 잠겨있는 Cole-Parmer 모델 8110-20과 같은 서미스트 탐침으로 모니터하였다. 반응은 2.5 μM 32P ATP로 시작되어 30 μM EDTA를 포함하고 있는 laemmli sample buffer 용제로 중지된다. 각 실험에서 최소 5개의 공시료를 카운트했다. 공시료에는 활동 성분 Ca2+, CaM, MLC, 또는 MLCK 중 하나를 뺀 총분석혼합물이 포함됐다. 카운트에 넣은 공시료가 300 cpm 보다 높은 실험은 제외시켰다. 인산화가 5분 동안 진행되고 TM Analytic 모델 5303 Mark V 액체 섬광 계수기를 이용해 MLC와 합쳐진 32P를 계산하여 평가했다.
신호에는 고주파 파형의 반복적인 버스트가 포함되었다. 진폭은 0.2 G 에서 일정하게 유지되었고, 반복율은 모든 노출에 대해 1 burst/sec 이었다. 버스트 지속시간이 500 μsec 에 가까워지면서 파워 신호 대 잡음 비가 최적화되는 즉각적 발명의 수학적 분석 연구에 기초하여 버스트 지속시간은 65 μsec 에서 1000 μsec 로 다양했다. 그 결과가 도 9에 도시되는데, 여기서 버스트 폭(901)은 μsec 로 x 축 상에 기록되고 미오신 인산화(902)는 treated/sham 으로 y 축 상에 기록된다. CaM에 결합하는 Ca2+에 대한 PMF의 효과가 파워 신호 대 잡음 비 모델에서 보여지는 것처럼 대략 500 μsec에서 최대가 된다는 것을 알 수 있다.
이러한 결과들은 주어진 자기장 진폭에 대해서 최적 파워 신호 대 잡음 비를 이루기에 충분한 버스트 지속시간동안 본 발명의 실시예에 따라 형성된 전자기 주파수 신호가 사람 및 동식물 세포, 기관, 조직, 분자들의 상처 회복을 최대로 증진시킨다는 것을 확증한다.
예 2
본 발명의 실시예에 따라 파워 신호 대 잡음 비 모델의 사용은 인 비보 상처 회복 모델에서 더 입증되었다. 생체 역학적으로, 그리고 생화학적으로 잘 특징지어지는 쥐 상처 모델을 이 연구에서 이용했다. 체중이 300 g 이상 나가는 건강한 젊은 수컷 Sprague Dawley 쥐를 사용하였다.
쥐들을 케타민 75 mg/kg 과 메데토미딘 0.5 mg/kg의 복막 내 투약으로 마취시켰다. 적절히 마취를 한 후에 등 부분의 털을 깎고 묽은 베타딘/알코올 용제로 수술 준비를 하고 무균술로 멸균한 천을 덮었다. #10 메스를 이용해 8 cm 로 각 쥐의 등 부분의 피부 속 근막까지 선형으로 절개했다. 상처 주변은 무디게 절개되어 남아있는 피부 섬유질을 떼어내고, 덜어난 상처를 지름 약 4 cm 로 두었다. 적용된 압력으로 항상성이 얻어졌고 피부 주변은 손상을 받지 않게 되었다. 피부 주변을 4-0 Ethilon 연속 봉합사로 봉합하였다. 수술 후, 쥐들에게 buprenorphine 0.1 에서 0.5 mg/kg을 복막 내에 투여했다. 쥐들은 각각의 우리에서 음식과 먹이를 임의로 먹었다.
전자기 주파수 노출은 두 개의 펄스 라디오 주파수 파형을 포함했다. 첫 번째는 1 가우스 진폭에서 27.12 MHz 사인파의 65 μsec 버스트를 포함하고 600 bursts/sec로 반복하는 표준 임상 펄스 라디오 주파수 신호였다. 두 번째는 본 발명의 실시예에 따른 재형성된 펄스 라디오 주파수 신호였다. 이 신호에 대해서 버스트 지속시간은 2000 μsec 까지 증가되고 진폭과 반복율은 0.2 G 와 5 bursts/sec 로 각각 줄었다. 펄스 라디오 주파수는 하루 두 번 30분 동안 적용되었다.
상처 절제 직후 신장강도를 가했다. 1 cm 폭으로 두 개의 긴 피부조각을 각 샘플의 흉터에 직교하여 가로로 절개하여 kg/mm2 로 신장강도를 측정하는데 이용하였다. 상기 피부조각들을 측정의 일관성을 위하여 각각의 쥐의 같은 영역으로부터 절개했다. 피부조각들을 표면장력계에 고정하고 10mm/min의 힘을 가해 상처가 뜯겨 나가기 전 최대 힘을 기록하였다. 같은 상처로부터 나온 두 개의 피부조각에 대해 kg/mm2로 최대 하중의 평균을 구함으로써 최종 신장강도를 비교했다.
65 μsec 1 가우스 펄스 라디오 주파수 신호에 대한 평균 신장강도는 제어 그룹(p<.01)에 대해서 13.0 ± 3.5 kg/mm2 대비 노출 그룹에 대해서 19.3 ± 4.3 kg/mm2 의 결과로 48% 의 증가를 보였다. 반대로, 파워 신호 대 잡음 비 모델을 이용한 본 발명의 실시예에 따라 형성된 2000 μsec 0.2 가우스 펄스 라디오 주파수 신호에 대한 평균 신장강도는 제어 그룹(p<.01)에 대해서 13.7 ± 4.1 kg/mm2 대비 치료 그룹에 대해서 21.2 ± 5.6 kg/mm2 으로 54% 의 증가를 보였다. 이 두 신호에 대한 결과는 서로 크게 다르지 않았다.
비침습성, 비열 펄스 자기장들은 불유합 골절들, 통증 및 부종의 일시적인 완화 및 만성적인 상처들의 회복을 위한 훌륭한 치료요법들이다. 이러한 연구에 사용되는 두 개의 라디오 주파수 전자기 주파수 장치들은 버스트 지속시간, 포락선, 진폭, 및 반복율에 따라 다르다. 제1라디오 주파수에 의한 결과들과 거의 동일한 결과를 나타내는 이러한 제2라디오 주파수는 본 발명에 따른 전자기 주파수 신호 형성의 유효성을 나타낸다.
결과들은 임상 기본 전자기 주파수 연구들에서 관찰된 패턴을 따른다. 올바른 선량 측정법의 적용, 즉, 신호는 전자기 주파수 반응 경로에서 검출 가능한데, 목표 상태는 효과 정도를 결정한다. 따라서, 주변 정상 뼈는 골절부의 세포/조직과 동일한 전자기 주파수 처방을 받음에도 불구하고 생리학적으로 의미있게 반응하지 않는다. 배양물에 있는 세포들에서는 동일한 현상이 발생하는데, 여기서, 세포 사이클의 의존성, 조직 회복의 상태, 및 이온들/리간드들의 세포 밖의 농도들은 알려져 있다. 따라서, 전자기 주파수는 상처 회복의 이후 단계에서 실제적으로 효과가 없다. 이러한 모델에 대한 기지의 생리 역학 치료 곡선과의 비교를 통해, 전자기 주파수 치료를 받은 상처는 상처 회복의 마지막 단계에, sham 그룹 보다 1.5배 빠르게 도달하는 것으로 측정될 수 있다.
세포 레벨에서 PMF는 TGF-β 생성을 증진하는 것으로 나타났다. 뼈 회복에 사용되는 전자기 주파수 타입은 인 비트로에서 결합 조직 형성 세포 성장 인자 β-2 뿐만 아니라 내피 세포 조관술(tubulization) 및 증식을 현저하게 증가시켰다. 더 욱이, 전자기 주파수 신호들은 림프구 수용기들에서, anti-CD3 결합을 조절할 수 있고 전자기 주파수가 염증성 반응을 줄일 수 있음을 보여준다. 이러한 피부손상 상처 모델에서 전자기 주파수 효과들이 발생할 때, 염증성 단계의 시간 감소 및 이어지는 콜라겐 생성의 가속화 둘 다에서 가속화된 치료가 가능하다. 성장 인자들의 생성은 의존하는 Ca/CaM(칼모둘린)인 것이 보고되었고, 전자기 주파수 신호는 칼모둘린과 결합하는 Ca2+를 가속화하는 것으로 나타났다. 사용된 전자기 주파수 신호로부터 조직 레벨에서 유도된 전기장은 Ca/CaM 결합 경로들에서 검출될 적당한 주파수 스펙트럼을 포함하는 것으로 나타났다. 유도 결합된 전자기 주파수 뼈회복 신호들은 비트로에서 Ca/CaM의 직접적인 조절에 의해 골아세포(osteoblast) 증식을 증가시킬 수 있는 것으로 또한 나타났다.
이 결과들은 본 발명의 실시예가 현저히 낮은 전력으로 전자기 주파수 신호가 생성될 수 있다는 것을 보여준다. 상처 회복을 가속화했지만 전력 크기의 2위수(order) 이상을 필요로 한 임상 전자기 주파수 신호 대비, 본 발명의 실시예에 따라 형성된 펄스 라디오 주파수 신호는 저전력 방식으로 쥐 모델에서 상처 회복을 가속화했다.
예 3
본 연구는 인 비보 모델에서 건 회복을 가속화하는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 전자기장들의 효과를 나타냈다.
350 g의 평균 몸무게를 가진 성장한 튼튼한 수컷 Sprague-Dawley 실험용 쥐 들을 케타민 75 mg/kg과 메데토미딘 0.5 mg/kg 혼합물의 복막 내 투약으로 마취시켰다. 아킬레스 건을 절단한 후 치료했다. 무균 외과 기술을 이용하여, 오른발을 구부려 늘린 오른쪽 아킬레스 건을 2 cm 정중선(midline) 길이 방향으로 절개했다. 주변 조직으로부터 아킬레스건을 절개한 후 외과용 메스를 이용하여 중앙부를 절단했다. 다음으로 아킬레스 건은 수정된 케슬러 스팃치(Kessler stitch)를 이용해 6-0 나일론 봉합사로 즉시 치료되었다. 족저근(plantaris) 건은 분리한 후 치료하지 않았다. 피부를 단속된(interrupted) 5-0 Ethilon을 이용해 치료된 건 상에서 봉합하였고, 아킬레스 건을 고정하지는 않았다. 수술 후, 통증 완화를 위해 쥐들에게 케토프로펜을 투여했다.
수술 후 첫 날, 모든 쥐들은 각 그룹에 10마리씩 4 개의 치료 그룹에 임의로 할당되었다. 무작위 추출에 앞서 병행 그룹 프로토콜(parallel group protocol)이 있었는데, 여기서 각 쥐는 각 그룹에 10 마리가 채워질 때까지 하나의 치료 그룹에 임의로 할당되었다. 쥐들은 할당된 그룹에 보관되었다. 3 주를 한 주기로 하여 하루에 두 개의 30분 세션동안 특정한 전자기 주파수 치료를 받은 세 개의 활동 그룹 및 하나의 동일하게 치료된 sham 그룹이 있었다. 본 연구에 사용된 전자기 주파수는 PMF 생성 코일에 의해 방출되는 27.12 MHz 사인파들을 포함하는 반복 버스트 펄스 라디오 파형이었다. 두 개의 구성들을 이용하였는데, 1 그룹에 할당된 첫 번째는 1 가우스("G")의 건 목표에 하나의 진폭으로 600 bursts/sec를 반복하면서 65 μsec의 버스트 지속시간을 포함했다. 두 번째 펄스 라디오 주파수 파형은 2 그룹에 할당되어 0.05 G의 건 목표에 하나의 진폭으로 5 bursts/sec를 반복하면서 2000 μsec의 버스트 지속시간을 포함했고, 3 그룹에 할당된 것은 0.1G이었다. Sham 쥐들은 신호없이 4 그룹에 할당되었다.
펄스 라디오 주파수 신호는 금속부가 제거된, 표준 쥐 플라스틱 우리가 그 안에 위치할 수 있게 장착된 단일 루프 코일을 이용해 전달되었다. 코일은 우리의 바닥에 수평으로, 3.5 인치 위에 놓였다. 자유로이 움직일 수 있는 다섯 마리의 쥐들을 각 코일을 이용해 치료했고 전자기 주파수 신호 진폭을 체크했다. 쥐 움직임의 정상 범위를 넘는 쥐 치료 우리 사이의 신호 진폭은 ±10%로 일정했다. 신호 지속성은 주(week) 별로 변했다. sham 및 활동 그룹들 각각에 대한 두 개의 우리가 있었고, 각 우리는 개별 암호화된 전자기 주파수 노출 시스템을 가졌다. 전자기 주파수 치료는 쥐의 희생 전까지 하루에 두 번 30분 세션 동안 수행되었다. sham 쥐들은 동일한 코일들이 설치된 동일한 우리들에서 치료했다.
3 주의 치료 기간 말에, 건에서 발생한 근복(muscle belly)들을 기부에서 절단하고 종골(calcaneous)과 발을 접하여 발목을 말단으로 탈구함으로써, 아킬레스 건을 얻었다. 모든 외래 연경조직들을 종골-아킬레스 복합체(complex)에서 제거했다. 아킬레스 건을 얻은 후 즉시 신장강도 테스트를 했다. 수직 방향의 아킬레스 건과 비교하여, 생리학적으로 적당한 발 배굴(dorsiflexion)을 유지하기 위해 아킬레스 건을 종골과 이어진 채로 두 개의 금속 클램프(clamp)들 사이에 고정시켰다. 다음으로, 건들을 0.45mm/sec의 일정한 속도로 끊어질 때까지 인장하였고, 최대 신장강도를 기록하였다. 모든 분석 가능한 건들이 원래의 횡절단한 부위에서 끊어졌다. 38개의 전체 건들에서 나온 신장강도들을 분석하였다.
3주 후의 건 절단에서 각 그룹에 대한 평균 신장강도를 비교하여 데이터를 분석했다. 제곱 센티미터 단위의 단면 당 킬로그램 단위의 최대 파괴 강도로 신장강도를 계산했다. 1 그룹에서 65μsec 신호로 치료 받은 건들은 4 그룹에서 sham 치료 그룹의 80.6 ± 16.6 kg/cm2에 비해 99.4 ± 14.6 kg/cm2의 평균 파괴강도를 가졌다. 이것은 21일의 sham 그룹에 대해서 파괴강도의 24% 증가를 나타내었는데 통계적으로 중요하지는 않다(p=0.055). 2000μsec 신호로 치료 받은, 2 그룹 및 3 그룹의 건들은, sham 노출 그룹 80.6 ± 16.6 kg/cm2 대비 0.05 G 및 0.1 G 신호들에 대해 각각 129.4 ± 27.8 kg/cm2 및 136.4 ± 31.6 kg/cm2의 현저하게 높은 평균 파괴강도를 가졌다. 치료 3주 말에 2 그룹 및 3 그룹의 평균 강도들은 sham 그룹과 비교하여 각각 60% 및 90% 높았다. 강도에서의 이러한 증가는 통계적으로 중요하지만(p<0.001), 2 그룹과 3 그룹의 평균 신장강도의 차이는 통계적으로 중요하지 않다(p=0.541). 1 그룹(65μsec 버스트)과 2, 3 그룹(2000μsec 버스트) 사이의 평균 신장강도의 차이는 통계적으로 중요하다(p<0.05).
여기에 나타난 결과들로 비침습성 펄스 전자기장들이 21일 후 횡절단한 sham 치료 건들 대비 쥐들의 아킬레스건 파괴강도를 69% 증가시킨다는 것을 알수있다. 이러한 연구에서 이용된 모든 신호들은 건 회복을 가속화했지만, Ca2+결합과 관련한 형질도입 메카니즘에 따라 형성된 파형을 이용하여 최대 가속화가 얻어졌다.
뼈 및 상처 회복과 유사한 방식으로, 상건막(epitenon) 및 힘줄집(synovial- sheathed tendon)들에 대한 건 회복은 대식세포들(macrophages), 호중구들(neutrophils), 및 T-림프구들과 같은 염증성 세포들의 침투와 일반적으로 관련하는 염증성 단계를 이용하여 시작된다. 다음으로, 혈관 형성, 섬유아세포 증식, 및 콜라겐 주 형 Ⅲ, 생성이 이어진다. 마지막으로, 세포들 및 콜라겐 원섬유들(fibrils)이 최대 기계적 강도를 얻는다. 이러한 단계들은 모두, 전자기 주파수가 효과를 나타내는 뼈와 상처 회복 단계, 상세하게는 염증성, 혈관 형성, 및 세포 증식 단계들에서 발생한다.
전자기 주파수 형질 도입 경로는 성장 인자 배출과 관련한 조절 경로들에서 이온 결합과 관계한다. 조직 성장 및 회복과 관련된 많은 성장 인자들 및 사이토카인들의 생성은 Ca/CaM 칼모둘린에 의존한다. 전자기 주파수는 칼모둘린에 Ca2+결합을 가속화하는 것으로 드러났다. 이러한 연구에 사용된 0.05 및 0.1 G 신호들은 Ca/CaM 형질 도입 경로를 이용하여 형성된다. 목적하는 바는 Ca2+결합의 주파수 반응 내에 적용될 충분한 전기장 진폭을 생성하는 것이다. 이것은 더 낮은 전력, 더 효과적인 신호를 야기할 것이다. 모델은 마이크로초 영역 버스트 지속시간이 0.05 G 영역의 진폭에서 이러한 목적을 만족시키는 것을 보여준다. 작은 크기의 쥐 건 목표가 유도 전류 경로를 한정하고 기대되는 적용을 줄이지 않도록 0.1 G 신호가 추가된다.
전자기 주파수는 완전한 파괴강도로의 회귀를 가속화함으로써 뼈 회복을 가속시킨다. sham 치료 염좌들은 결국 생체 역학적으로 같은 결과를 나타내지만 증가 된 이환율(morbidity)를 가지고 있다. 쥐의 피부 전두께 상처에서의 선형적인 생체 역학 가속화를 관찰하였다. 전자기 주파수는 치료받지 않은 상처들 보다 약 50% 빠르게 얻은 완전한 파괴강도를 이용하여 상처 회복을 21일에 약 60% 가속화했다.
약리학적 효과들을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 대한 실시예들을 설명하였음에도 불구하고, 당업자들은 상기 내용들을 고려하여 수정 및 변형을 가할 수 있다는 것은 주목할만 하다. 따라서, 개시된 발명의 상세한 실시예들을 첨부된 청구항들이 정의하는 발명의 사상과 범위 내에서 변경할 수 있음은 명백하다.
Claims (35)
- 적어도 하나의 파형 파라미터를 가지는 적어도 하나의 파형을 형성하는 단계;목표 경로 구조에서 신호 대 잡음 비 및 파워(power) 신호 대 잡음 비 중 적어도 하나를 최대화하도록 상기 적어도 하나의 파형의 상기 적어도 하나의 파형 파라미터의 값을 선택하는 단계;전자기 신호를 생성하도록 목표 경로 구조에서 신호 대 잡음 비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 상기 적어도 하나를 최대화하는 상기 적어도 하나의 파형을 이용하는 단계; 및치료 메카니즘들을 가속화하도록 상기 전자기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 치료 메카니즘들은 혈류, 혈관 신생, 혈관 확장, 인간 성장 인자들의 조절, 및 혈관 형성 조절 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 파형 파라미터는, 약 0.01 Hz 과 약 100 MHz 사이에서 반복하도록 상기 적어도 하나의 파형을 형성하는 주파수 성분 파라미터, 수학적으로 정의된 진폭 함수를 따르는 버스트 진폭 포락선 파라미터, 수학적으로 정의된 폭함수에 따라 각각의 반복에서 변하는 버스트 폭 파라미터, 수학적으로 정의된 함수에 따라 상기 목표 경로 구조에서 약 1 μV/cm 과 약 100 mV/cm 사이에서 변하는 최대 유도 전기장 파라미터, 및 수학적으로 정의된 함수에 따라 상기 목표 경로 구조에서 약 1 μT 과 약 0.1 T 사이에서 변하는 최대 유도 자기장 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제3항에 있어서,상기 정의된 진폭 함수는 1/주파수 함수, 로그 함수, 카오스 함수, 및 지수 함수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 목표 경로 구조는 분자들, 세포들, 조직들, 이온들, 리간드들, 만성 상처, 당뇨 궤양, 정맥 울혈 궤양, 욕창, 비치유 상처, 급성 상처, 수술 후 상처, 및 외상 후 상처 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,이온들과 리간드들을 조절 분자들에 결합하는 단계를 더 포함하여 치료 과정들을 증가시키는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제6항에 있어서,상기 이온들과 리간드들을 결합하는 단계는 칼슘 칼모둘린 결합을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제6항에 있어서,상기 이온들과 리간드들을 결합하는 단계는 목표 경로 구조들에서 성장 인자 생성을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제6항에 있어서,상기 이온들과 리간드들을 결합하는 단계는 목표 경로 구조들에서 사이토카인 생성을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제6항에 있어서,상기 이온들과 리간드들을 결합하는 단계는 조직 성장, 회복, 및 유지에 적합한 성장 인자들과 사이토카인들을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,표준 물리 치료 요법들을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제11항에 있어서,표준 물리 치료 요법들은 열(heat), 냉(cold), 압박(compression), 마사지, 및 운동(exercise) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,표준 의료 치료들을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 제13항에 있어서,표준 의료 치료들은 조직 이식들 및 기관 이식들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 방법.
- 회복 사이클 동안 목표 경로 구조에서 신호 대 잡음비 및 파워 신호 대 잡음 비 중 적어도 하나를 최대화 시키도록 선택될 수 있는 적어도 하나의 파형 파라미터를 가지는 적어도 하나의 파형을 생성하는 파형 생성 수단; 및상기 파형 생성 수단에 연결되어, 상기 목표 경로 구조에서 신호 대 잡음비 및 파워 신호 대 잡음비 중 상기 적어도 하나를 최대화시키는 상기 적어도 하나의 파형으로부터 전자기 신호를 발생하고, 상기 전자기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 상기 목표 경로 구조 회복 사이클을 가속화시키는 결합 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 적어도 하나의 파형 파라미터는, 수학적 함수에 따라 약 0.01 Hz 과 약 100 MHz 사이에서 반복하도록 상기 적어도 하나의 파형을 형성하는 주파수 성분 파라미터, 수학적으로 정의된 진폭 함수를 따르는 버스트 진폭 포락선 파라미터, 수학적으로 정의된 폭함수에 따라 각각의 반복에서 변하는 버스트 폭 파라미터, 수학적으로 정의된 함수에 따라 상기 목표 경로 구조에서 약 1 μV/cm 과 약 100 mV/cm 사이에서 변하는 최대 유도 전기장 파라미터, 및 수학적으로 정의된 함수에 따라 상기 목표 경로 구조에서 약 1 μT 과 약 0.1 T 사이에서 변하는 최대 유도 자기장 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제16항에 있어서,상기 정의된 진폭 함수는 1/주파수 함수, 로그 함수, 카오스 함수, 및 지수 함수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 목표 경로 구조는 분자들, 세포들, 조직들, 이온들, 리간드들, 만성 상처, 당뇨 궤양, 정맥 울혈 궤양, 욕창, 비치유 상처, 급성 상처, 수술 후 상처, 및 외상 후 상처 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 반응성 결합 장치, 유도성 결합 장치, 용량성 결합 장치 및 생화학적 결합 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 상기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 칼모둘린에 대한 칼슘 결합을 조절하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 상기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 적절한 성장 인자 생성 및 사이토카인 생성 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제21항에 있어서,상기 성장 인자는 섬유 아세포(fibroblast) 성장 인자들, 혈소판(platelet) 유도 성장 인자들, 인터루킨(interleukin) 성장 인자들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 상기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 혈관 형성 및 혈관 신생을 조절하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 상기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 인간 성장 인자 생성을 조절하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 상기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 세포 및 조직 활동을 증진시키는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 결합 장치는 상기 신호를 상기 목표 경로 구조에 결합시켜 세포 개체군을 증가시키는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 파형 생성 수단, 연결 수단, 및 결합 장치는 경량이고 휴대가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 파형 생성 수단, 연결 수단, 및 결합 장치는 매트리스, 매트리스 패드, 침대 및 위치 장치 중 적어도 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제28항에 있어서,상기 위치 장치는 해부학적 보호대, 해부학적 덮개 및 의류(apparel) 중 적 어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제29항에 있어서,상기 의류는 의복들(garments), 패션 액세서리들 및 신발류 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 파형 생성 수단은 프로그램 가능한 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 파형 생성 수단은 소정의 시간 동안 적어도 하나의 펄스 자기 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,상기 파형 생성 수단은 임의의 시간 동안 적어도 하나의 펄스 자기 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제15항에 있어서,표준 물리 치료 요법들을 위한 전달 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
- 제34항에 있어서,상기 표준 물리 치료 요법들은 열, 냉, 마사지 및 운동을 포함하는 것을 특징으로 하는 상처 회복을 증진하기 위한 전자기 치료 장치.
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