KR100857210B1 - 교번 자장 치료기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공급전압이 직류전압인 경우에도 교번 자장을 발생하여 환부를 치료할 수 있는 기기에 관한 것이다. 이 기기는 두 개의 한 쌍의 스위칭 소자들이 서로 교번적으로 온/오프 동작을 행함으로써 이들 스위칭 소자들에 병렬 접속된 자장 발생기에서 교번 자장이 발생하도록 구성되었다. 그리하여 이 기기에 의하면 허리벨트, 방석 등 소형의 교번 자장 치료기로서 사용할 수 있고 자동차 밧테리나 혹은 소형 건전지를 이용할 수 있는 효과도 있다.
Figure R1020080011618
자계, 교번 자장, 자장 치료기,

Description

교번 자장 치료기{medical treatment instrument using an alternative magnetic feild}
본 발명은 교번 자장 치료기에 관한 것으로, 공급전압이 직류전압인 경우에도 교번 자장을 이용하여 환부를 치료할 수 있는 기기에 관한 것이다.
일반적으로 자석이 혈액순환과 통증완화에 효능이 있는 것으로 알려지면서 자석팔찌.자석목걸이, 등을 거쳐서 자석 매트에까지 자석을 이용한 다양한 제품들이 개발되었다. 이러한 자석들은 모두가 영구자석을 사용하고 있으므로 일단 설치가 되면 N극이나 혹은 S극은 변화가 없게 된다. 이에 비하여 적당한 주기로 자석의 극성을 서로 바꾸어 주게 되면 영구자석에 비하여 치료효과가 더욱더 높아지게 되므로 식약청에서는 가정용 의료기기로서의 개인용 조합 자극기로서의 허가를 내어 주고 있는 실정이다. 일반적으로 이러한 제품들은 자속 밀도를 높이기 위하여 적당한 크기로 하여 다수의 규소강판을 4 ~ 5장 정도로 겹쳐서 에나멜로 코팅된 코일로 감은 후에 교류120V 60Hz 사용 전원을 인가하게 되면 1초에 60번씩 서로 극성이 바뀌어서 자장이 형성이 되므로 이를 일반적으로 "교번 자장 치료기"라고 명명하고 있다.
이러한 교번 자장 치료기는 전원이 교류인 경우에 특별한 장치없이 코일의 굵기, 코일의 권선 횟수 등만 고려하면 되지만 공급 전원이 직류인 경우에, 예를 들면 자동차 안이라던가 혹은 건전지를 사용하는 경우에는 교번 자장을 발생할 수가 없었다. 예를 들어서 자석이 내장된 휴대용 허리벨트라던지 또는 방석 등의 소형 교번 자장 치료기에서는 직류를 교류로 변환하는 변환장치가 필요하게 되므로 회로가 복잡하게 되고 제조 비용이 비경제적이며, 소형화하기가 어려웠었다. 그러하여 기존의 교번 자장 치료기들은 교류를 공급 전원으로 사용하는 제품에서는 교번 자장을 쉽게 발생할 수 있었지만 상기와 같은 단점들이 존재하게 되어 직류를 공급 전원으로 하는 교번 자장 치료기는 전원을 온/오프하여 완전한 교류가 아닌 일종의 간이 자력선 발생장치로서 사용을 하고 있는 현실이다.
따라서 상술한 단점들을 해소하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기에서는 공급 전원이 직류인 경우에도 공급 전원이 교류인 경우와 같이 교번 자장을 발생할 수 있는 교번 자장 치료기를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기는 그의 입력단자의 한 단에 한 단이 전기적으로 접속되는 제1 스위칭 소자, 한 단이 제1 스위칭 소자의 한 단에 전기적으로 접속되고 타 단이 그의 입력단자의 타 단에 전기적으로 접속되는 제2 스위칭 소자, 한 단이 상기 제1 스위칭 소자의 한 단에 전기적으로 접속되는 제4 스위칭 소자, 한 단이 제4 스위칭 소자의 타 단에 전기적으로 접속되고 타 단이 제2 스위칭 소자의 타 단 및 그의 입력단자의 타 단에 전기적으로 접속되는 제3 스위칭 소자를 갖는 스위칭부와, 제1 스위칭 소자의 타 단과 제2 스위칭 소자과의 한 단의 공통접점인 제1 절점과 제3 스위칭 소자의 한 단과 제4 스위칭 소자(SW4)의 타 단과의 공통접점인 제2 절점 사이에 전기적으로 접속되는 자장 발생부를 포함하여서 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자와, 제2 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 각각 한 쌍을 이루어 온/오프 동작을 행하도록 구성된다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기에서 스위칭부는 공급전압(VCC)을 받아 소정의 정전압을 자장 발생부에 제공하는 정전압회로와, 제어신호 발생회로의 출력단자들 및 반전 출력단자들로부터 제1 내지 제4 제어신호들을 받아서 소정의 구동전압을 발생시키는 구동회로와, 스위칭 소자들로 구성되고 정전압회로의 정전압 인가 상태에서 구동회로로부터 발생하는 구동전압에 응하여 스위칭 동작을 일으키는 스위칭 회로로 구성된다. 특히 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기는 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자의 온/오프 동작을 일으키기 위하여, 공급 전압을 발생하는 전압 공급부과, 전압 공급부로부터 공급 전압을 제공받고 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 펄스 폭 변조 발생회로와, 펄스 폭 변조 발생회로로부터 펄스 폭 변조 신호를 받아 클록 신호를 발생하는 클록 발생회로와, 클록 발생회로로부터 클록 신호를 수신하여 다양한 제어신호들을 발생하는 제어신호 발생회로로 구성되는 제어신호 발생부를 더 포함한다. 특히, 제어신호 발생부는 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자과 제2 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소 자의 온/오프 동작은 공급 전압을 발생하는 전압 공급부과, 전압 공급부로부터 공급 전압을 제공받고 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 펄스 폭 변조 발생회로와, 펄스 폭 변조 발생회로로부터 펄스 폭 변조 신호를 받아 클록 신호를 발생하는 클록 발생회로와, 클록 발생회로로부터 클록 신호를 수신하여 다양한 제어신호들을 발생하는 제어신호 발생회로로 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기에 의하면 허리벨트, 방석 등 소형의 교번 자장 치료기로서 사용할 수 있고 공급 전원을 자동차의 12V 전원이나 혹은 소형 건전지 9V의 밧테리를 이용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면들에 의거하여 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기의 구성에 의하여 동작하는 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기에서 교번 자장 발생장치의 구성을 블록으로 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기는 다양한 제어신호들을 발생하는 제어신호 발생부(100)를 가지고 있다. 스위칭부(200)은 복수의 스위칭 소자들로 구성되고 제어신호 발생부(100)로부터 출력하는 다양한 제어신호들을 공급받는다. 여기에서 스위칭 소자들 각각은 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor : FET)들로 이루어졌다. 자장 발생부(300)은 코일이 권선된 영구자석으로 구성되고 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 의하여 코일에 흐르는 전류가 단속되도록 구성되어 있다. 전압 공급부(30')은 동작전압 발생회로(도시하지 않음)의 브릿지다이오드회로의 출력인 12V 정전압을 제어신호 발생부(100) 및 스위칭부(200)에 각각 공급 전압(VCC)으로 제공하는 역할을 한다. 이 공급 전압(VCC)은 동작전압 발생회로(도시하지 않음)의 브릿지다이오드회로의 출력전압에 한정하지 않고 자동차의 12V 밧테리 전원이나 혹은 소형 건전지 9V의 밧테리 전압을 공급 전압(VCC)으로 사용할 수 있다.
사용자가 교류자장 치료기의 전원코드를 전원 콘센트에 꽂거나 전원버튼을 누르면 전원 공급부(30')으로부터 또는 밧테리나 혹은 건전지로부터 12V 또는 9V 정전압인 공급 전압(VCC)이 제어신호 발생부(100)과 스위칭부(200)에 각각 제공된다. 이에 따라 제어신호 발생부(100)는 소정의 주기를 갖는 다양한 제어신호들을 발생하여 이들 제어신호들을 스위칭부(200)에 제공한다. 그러면 스위칭부(200)에서는 제어신호 발생부(100)로부터 제공되는 이들 제어신호들에 응하여 스위칭 소자들이 스위칭 동작을 하게 된다. 그리고 자장 발생부(300)는 스위칭부(200)의 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 따라서 교번적으로 자장을 발생한다.
도 2는 도 1의 제어신호 발생부의 상세 동작설명을 하기 위한 도로서, (a)는 제어신호 발생부의 상세한 회로도이고 (b)는 제어신호 발생부의 D-플립플롭의 동작에 관한 상태를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기의 각부에서 발생하는 파형신호들을 도시한 도로서, (a)는 공급 전압(VCC)의 파형신호이고 (b)는 제2 D-플 립플롭(U2B)의 비반전 출력단자(Q)로부터 발생하는 제1 제어신호(Q1)의 파형신호, (c)는 제2 D-플립플롭(U2B)의 반전 출력단자(/Q)로부터 발생하는 제2 제어신호(Q2)의 파형신호, (d)는 제1 D-플립플롭들(U2A)의 비반전 출력단자(Q)로부터 발생하는 제3 제어신호(Q3)의 파형신호이며, (e)는 제1 D-플립플롭들(U2A)의 반전 출력단자(/Q)로부터 발생하는 제4 제어신호(Q4)의 파형신호이다. 그리고 도 3(f)는 자장 발생부(300)으로부터 발생하는 파형신호이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제어신호 발생부(100)는 전압 공급부(30')으로부터 도 3(a)와 같은 공급 전압(VCC)을 제공받아서 펄스 폭 변조(pulse width modulation : PWM)신호를 발생하는 PWM 발생회로(110)와, PWM 발생회로(110)으로부터 PWM 신호를 받아 클록신호를 발생하는 클록 발생회로(120)과, 클록 발생회로(120)으로부터 클록신호를 수신하여 다양한 제어신호들을 발생하는 제어신호 발생회로(130)로 구성된다. PWM 발생회로(110)는 PWM 신호를 발생하기 위한 콘트롤러(U1)를 포함한다. 콘트롤러(U1)에서 제1 에러입력단자(EA-)는 직렬 접속된 콘텐서(C1) 및 저항(R5)을 통하여 전기적으로 접지에 연결되고 제2 에러입력단자(EA+)는 직렬 접속된 저항(R7) 및 가변 저항(VR)을 통하여 전기적으로 접지에 연결된다. 동기신호입력단자(SYNC)는 전기적으로 접지에 연결되고 제1 주기단자(CT)는 캐패시터(C3)를 통하여 전기적으로 접지에 연결되며, 제2 주기단자(RT)는 저항(R9)을 통하여 전기적으로 접지에 연결된다. 그리므로 캐패시터(C3) 및 저항(R9)은 PWM 신호의 주기를 결정한다. 또한 방전단자(DIS)은 저항(R6)을 통하여 제1 주기단자(CT) 및 캐패시터(C3)의 한 단에 전기적으로 접속된다. 시작신호입력단자(SS)는 캐패시터(C2)를 통하여 전기적으로 접지에 연결되고 에러출력단자(EAOUT)는 캐패시터(C1)의 한 단과 저항(R5)의 타 단에 전기적으로 접속되며, 출력단자(OUTPUT)는 클록 발생회로(110)에 전기적으로 접속된다. 공급전압단자(VCC) 및 구동전압단자(VC)는 각각 공급 전압(VCC)에 전기적으로 접속되고 기준전압단자(VREF)는 저항들(R4), (R8)을 통하여 제2 에러입력단자(EA+)에 전기적으로 접속된다. 상기와 같은 구성을 갖는 PWM 발생회로(110)는 제1 및 제2 에러입력단자들(EA-), (EA+)에 입력신호들이 인가되면 오실레이터(도시하지 않음)가 발진하여 캐패시터(C3) 및 저항(R9)에 의하여 결정된 주기를 갖는 PWM 신호를 반복적으로 발생한다. 클록 발생회로(120)는 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)로부터 제공하는 PWM 신호를 수신하여 클록 신호를 발생한다. 클록 신호를 발생하기 위한 클록 발생회로(120)는 트랜지스터(T1)를 포함한다. 트랜지스터(T1)에서 베이스는 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)에 전기적으로 접속되고 에미터는 접지되었으며, 콜렉터는 저항(R3)을 통하여 공급 전압(VCC)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 트랜지스터(Q1)의 베이스와 에미터 간에는 바이어스 전압을 걸기 위하여 PWM 신호의 전압에 대한 분배 저항(R1) 및 저항(R2)가 병렬 접속되어 있다. 제어신호 발생회로(130)는 한쌍의 D-플립플롭들(U2A), (U2B)를 포함한다. 제1 D-플립플롭들(U2A)은 클록 발생회로(120)의 트랜지스터(T1)의 콜렉터로부터 트랜지스터(T1)의 출력신호를 클록신호로서 제공받는 클록단자(CLK), 그의 반전 출력단자(/Q)로부터 출력신호를 입력신호로 제공받는 입력단자(D) 및, 클록단자(CLK)에 제공되는 클록신호에 응하여 그의 입력단자(D)로 들어오는 입력신호 를 받아 보수관계의 제3 및 4 출력신호들을 각각 출력하는 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)를 포함한다. 여기에서 제3 및 4 출력신호들은 각각 제3 및 4 제어신호들(Q3), (Q4)에 해당한다. 한편 제2 D-플립플롭(U2B)는 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)로부터 제공하는 PWM 신호를 클록신호로서 클록단자(CLK), 제1 D-플립플롭들(U2A)의 반전 출력단자(/Q)로부터 출력신호를 입력신호로 제공받는 입력단자(D), 클록단자(CLK)에 제공되는 클록신호에 응하여 그의 입력단자(D)로 들어오는 입력신호를 받아 보수관계의 제1 및 2 출력신호들을 각각 출력하는 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)를 포함한다. 여기에서 제1 및 2 출력신호들은 각각 제1 및 2 제어신호들(Q1), (Q2)에 해당한다. 그리고 제1 및 2 D-플립플롭들(U2A) 및 (U2B)는 도 2(b)와 같이 동작한다. 다시 말하면, 만약에 그의 클럭신호(CLK)의 인가에 응하여 입력단자(D)에 입력되는 입력신호의 레벨이 하이레벨("1")인 경우에는 그의 비반전 출력단자(Q)에서도 하이레벨("1") 신호를 출력하고 입력단자(D)에 로우레벨("0")의 입력신호가 입력될 때에는 그의 비반전 출력단자(Q)에서도 로우레벨("0") 신호가 출력된다.
우선 제1 D-플립플롭들(U2A)의 반전 출력단자(/Q)의 출력신호가 로우레벨의 신호라고 가정한다면, 제1 D-플립플롭들(U2A)의 비반전 출력단자(Q)의 출력신호는 하이 레벨 신호가 되고 제1 및 2 D-플립플롭들(U2A) 및 (U2B)의 입력단자들(D)에 입력되는 입력신호들의 레벨은 로우레벨이 된다. 또한 저항(R3)을 통하여 공급 전압(VCC)가 제1 D-플립플롭들(U2A)의 클록단자(CLK)에 인가되는 상태로 놓여지게 된다. 그리하여 제1 D-플립플롭들(U2A)의 입력단자(D)에서 래치 상태로 놓여 있던 로 우레벨의 신호가 입력되어서 제1 D-플립플롭들(U2A)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)는 각각 도 3(c) 및 도 3(e)와 같은 하이레벨의 출력신호 및 로우레벨의 출력신호가 발생한다. 상술한 바와 같이 제1 D-플립플롭들(U2A)의 반전 출력단자(/Q)의 하이레벨의 출력신호는 다시 제1 및 2 D-플립플롭들(U2A) 및 (U2B)의 입력단자들(D)에서 래치 상태로 놓여지게 된다. 이때에 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)로부터 PWM 신호가 발생하였다고 하면, 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)로부터 발생한 PWM 신호가 제2 D-플립플롭(U2B)의 클록단자(CLK)에 인가됨과 동시에, 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다. 그러면 제2 D-플립플롭(U2B)에서는 그의 입력단자들(D)에서 래치 상태로 있던 하이레벨의 입력신호가 입력되어서 제2 D-플립플롭(U2B)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)에서 각각 도 3(b) 및 도 3(c)와 같은 하이레벨의 출력신호 및 로우레벨의 출력신호가 발생한다. 한편 트랜지스터(Q1)은 그의 베이스에서 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)로부터 발생한 PWM 신호를 수신하게 되어 통전 상태로 된다. 이에 따라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 걸린 신호의 레벨은 로우레벨 상태로 되기 때문에 제1 D-플립플롭들(U2A)의 클록단자(CLK)에도 로우레벨 의 신호가 인가한다. 결과적으로 제1 D-플립플롭들(U2A)의 동작도 멈추게 된다.
상기와 같은 상태에서 콘트롤러(U1)의 출력단자(OUTPUT)로부터 PWM 신호가 발생하지 않으면 트랜지스터(Q1)의 베이스 및 제2 D-플립플롭(U2B)의 클록단자(CLK)에는 아무런 신호가 인가되지 않으므로 제2 D-플립플롭(U2B)의 동작은 멈추게 되고, 이와 아울러 트랜지스터(Q1)도 통전하지 않기 때문에 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에는 다시 공급 전압(VCC)으로 인하여 하이레벨 신호가 걸리게 된다. 그리고 제1 D-플립플롭들(U2A)의 클록단자(CLK)에도 하이레벨 신호가 인가된다. 결과적으로 상술한 바와 같은 동작이 반복적으로 수행하게 된다. 그러므로 제2 D-플립플롭(U2B)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)에서는 각각 계속하여 도 3(b) 및 도 3(c)와 같은 파형신호들이 출력되는 반면에, 제1 D-플립플롭들(U2A)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)에서는 각각 계속하여 도 3(d) 및 도 3(e)와 같은 파형신호들이 출력된다.
도 4는 도 1의 스위칭부(200)과 자장 발생부(300)과의 연결 상태를 보인 개략도이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 스위칭부(200)은 복수의 스위칭 소자들(SW1), (SW2), (SW3) 및, (SW4)로 구성되고 이들 스위칭 소자들(SW1), (SW2), (SW3) 및, (SW4)의 각각은 FET로 구성된다. 스위칭부(200)의 입력단자에는 전압 공급부(30')으로부터 공급되는 공급 전압(VCC)이 인가된다. 그리고 이들 스위칭 소자들(SW1), (SW2), (SW3) 및, (SW4)의 각각의 스위칭 단자에는 도 2의 제어신호 발생부(100)의 제어신호 발생회로(130)에서 제1 내지 제4 제어신호들(Q1), (Q2), (Q3) 및, (Q4)이 인가되고 이에 따라 이들 스위칭 소자들(SW1), (SW2), (SW3) 및, (SW4)의 각각은 스위칭 동작을 일으키게 된다. 즉 제1 스위칭 소자(SW1)는 제어신호 발생회로(130)
의 제1 제어신호(Q1)에 응하여 스위칭 동작을 일으키고 제2 스위칭 소자(SW2)는 제2 제어신호(Q2)에 응하여 스위칭 동작을, 제3 스위칭 소자(SW3)는 제3 제어신 호(Q3)에 응하여 스위칭 동작을 일으키며, 제4 스위칭 소자(SW4)는 제4 제어신호(Q4)에 응하여 스위칭 동작을 일으킨다. 또한 스위칭부(200)의 입력단자의 한 단에는 제1 스위칭 소자(SW1)의 한 단이 전기적으로 접속되고 스위칭부(200)의 입력단자의 타 단에는 제2 스위칭 소자(SW2)의 타 단이 전기적으로 접속된다. 또한 제1 스위칭 소자(SW1)의 타 단은 제2 스위칭 소자(SW2)의 한 단과 전기적으로 직렬 접속된다. 그리고 제1 스위칭 소자(SW1)의 타 단과 제2 스위칭 소자(SW2)의 한 단과의 공통 접점은 제1 절점(a)을 이룬다. 더욱이 제2 절점(b)에는 제3 스위칭 소자(SW3)의 한 단과 제4 스위칭 소자(SW4)의 타 단이 공통 접속된다. 그리고 제4 스위칭 소자(SW4)의 한 단은 제1 스위칭 소자(SW1)의 한 단에 전기적으로 접속되고 제3 스위칭 소자(SW3)의 타 단은 제2 스위칭 소자(SW2)의 타 단에 전기적으로 접속되므로 결국 제3 스위칭 소자(SW3)와 제4 스위칭 소자(SW4)도 상호 직렬 접속되고 스위칭부(200)의 입력단자에 병렬 접속된다. 특히 자장 발생부(300)은 제1 절점(a)과 제2 절점(b) 사이에 전기적으로 접속된다.
도 3 및 도 4에서, 제2 D-플립플롭(U2B)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)로부터 각각 도 3(b) 및 도 3(c)와 같은 하이레벨의 제어신호(Q1) 및 로우레벨의 제어신호(Q2)가, 그리고 제1 D-플립플롭들(U2A)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)로부터 각각 도 3(d) 및 도 3(e)와 같은 하이레벨의 제어신호(Q3) 및 로우레벨의 제어신호(Q4)가 발생하였다고 한다. 이와 같은 상태를 제1 상태라고 한다.
제1 상태에서는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)는 스위칭 온 상태 로 되고 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 스위칭 오프 상태로 된다. 그러므로 공급 전압(VCC)은 제1 스위칭 소자(SW1), 자장 발생부(300) 및, 제3 스위칭 소자(SW3)의 순으로 스위칭부(200)의 입력단자에 제공된다. 결과적으로 제1 절점(a)로부터 제2 절절(b)로 전류가 흐르고 그에 의하여 자장 발생부(300)에서 순방향의 자장이 발생하게 된다.
이와 반대로, 제2 D-플립플롭(U2B)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)로부터 각각 도 3(b) 및 도 3(c)와 같은 로우레벨의 제어신호(Q1) 및 하이레벨의 제어신호(Q2)가, 그리고 제1 D-플립플롭들(U2A)의 비반전 출력단자(Q) 및 반전 출력단자(/Q)로부터 각각 도 3(d) 및 도 3(e)와 같은 로우레벨의 제어신호(Q3) 및 하이레벨의 제어신호(Q4)가 발생하였다고 한다. 이와 같은 상태를 제2 상태라고 한다.
제2 상태에서는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)는 스위칭 오프 상태로 되고 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 스위칭 온 상태로 된다. 그러므로 공급 전압(VCC)은 제4 스위칭 소자(SW4), 자장 발생부(300) 및, 제2 스위칭 소자(SW2)의 순으로 스위칭부(200)의 입력단자에 제공된다. 결과적으로 제2 절점(b)로부터 제1 절절(a)로 전류가 흐르고 그에 의하여 자장 발생부(300)에서 du역방향의 자장이 발생하게 된다. 그리고 제1 스위칭 소자(SW1) 내지 제4 스위칭 소자(SW4)에 해당 제어신호(Q1), (Q2), (Q3), (Q4)가 제공되지 않으면 이에 따라 전류가 흐르지 않으므로 자장이 발생하지 않는다. 따라서 상술한 바와 같은 제1 상태, 자장 비 발생 상태 및, 제2 상태가 반복적으로 일어나므로 자장 발생부(300)에 는 상술한 바와 같은 도 3(f)와 같은 교번자장이 계속하여 발생한다. 결과적으로 전압 공급부(30')로부터 직류전압인 공급 전압(VCC)은 자장 발생부(300)에서 도 3(e)와 같은 교번자장으로 변환하게 된다.
도 5는 도 4의 상세 회로도이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 스위칭부(200)은 공급전압(VCC)을 받아 소정의 정전압을 발생시키는 정전압회로(210)와, 제어신호 발생회로(130)의 제1 및 제2 D-플립플롭들(U2A), (U2B)의 비반전 출력단자들(Q) 및 반전 출력단자들(/Q)로부터 제1 내지 제4 제어신호들(Q1), (Q2), (Q3), (Q4)을 받아서 소정의 구동전압을 발생시키는 구동회로(220)와, 구동회로(220)로부터 발생하는 구동전압으로 인하여 스위칭 동작을 일으키는 FET들(T3), (T4), (T5), (T6)로 이루어진 스위칭 회로(230)로 구성된다. 정전압회로(210)은 공급전압(VCC)에 순 방향으로 접속되는 다이오드(D1), 다이오드(D1)의 캐소드에 전기적으로 병렬로 접속되는 캐패시터(C4), (R11), 캐패시터(C4)의 양단에 접속되는 제너 다이오드(ZD1), 제너 다이오드(ZD1)의 한 단과 캐패시터(C4)의 한 단 사이에 전기적으로 접속되는 저항(R10)로 구성된 것과, 공급전압(VCC)에 순 방향으로 접속되는 다이오드(D2), 다이오드(D2)의 캐소드에 전기적으로 병렬로 접속되는 캐패시터(C5), (R12), 캐패시터(C5)의 양단에 접속되는 제너 다이오드(ZD2), 제너 다이오드(ZD2)의 한 단과 캐패시터(C5)의 한 단 사이에 전기적으로 접속되는 저항(R13)로 구성된 것을 포함한다.
또한 구동회로(220)는 복수의 트랜지스터들(T7), (T8), (T9), (T10)을 포함한다. 제7 트랜지스터(T7)에서 베이스는 저항(R14)을 통하여 제4 제어신호(Q4)를 인가받고 에미터는 접지되며, 베이스-에미터 간에는 저항(R15)이 접속된다. 제7 트랜지스터(T7)의 콜렉터와 접지 사이에는 저항(R22)이 접속된다. 제8 트랜지스터(T8)에서 베이스는 저항(R16)을 통하여 제3 제어신호(Q3)를 인가받고 에미터는 접지되며, 베이스-에미터 간에는 저항(R17)이 접속된다. 제9 트랜지스터(T9)에서 베이스는 저항(R18)을 통하여 제2 제어신호(Q2)를 인가받고 에미터는 접지되며, 베이스-에미터 간에는 저항(R18)이 접속된다. 그리고 제10 트랜지스터(T10)에서 베이스는 저항(R20)을 통하여 제1 제어신호(Q1)를 인가받고 에미터는 접지되며, 베이스-에미터 간에는 저항(R21)이 접속된다. 제10 트랜지스터(T10)의 콜렉터와 접지 사이에는 저항(R23)이 접속된다.
제1 스위치 소자(SW1) 내지 제4 스위치 소자(SW4)에 각각 대응하는 FET들(T6), (T4), (T3) 및, (T5)로 이루어진 스위칭 회로(230)에서 제3 FET(T3)는 제너다이오드(ZD2)의 캐소드 및 저항(R12)의 타 단에 전기적으로 접속되는 게이트, 공급전압(VCC)에 전기적으로 접속되는 드레인 및, 제너다이오드(ZD2)의 애노드 및 캐패시터(C5)의 타 단에 전기적으로 접속되는 소스로 구성되고 제4 FET(T4)는 제너다이오드(ZD2)의 캐소드 및 저항(R10)의 타 단에 전기적으로 접속되는 게이트, 공급전압(VCC)에 전기적으로 접속되는 드레인 및, 제너다이오드(ZD1)의 애노드 및 캐패시터(C4)의 타 단에 전기적으로 접속되는 소스로 구성되며, 제5 FET(T5)는 제7 트랜지스터(T7)의 콜렉터 및 저항(R22)의 한 단에 전기적으로 접속되는 게이트, 제3 FET(T3)의 소스와 전기적으로 접속되는 드레인 및, 접지되는 소스로 구성된다. 또한 제6 FET(T6)는 제10 트랜지스터(T10)의 콜렉터 및 저항(R23)의 한 단에 전기적으로 접속되는 게이트, 제4 FET(T4)의 소스와 전기적으로 접속되는 드레인 및, 접지되는 소스로 구성된다. 특히 제3 FET(T3)의 소스, 제5 FET(T5)의 드레인 및, 제너다이오드(ZD2)의 애노드와의 공통 접점은 제1 절점(a)을 이루고 제4 FET(T4)의 소스, 제6 FET(T6)의 드레인 및, 제너다이오드(ZD1)의 애노드와의 공통 접점은 제2 절점(b)을 이룬다. 제1 절점(a)와 제2 절점(b) 사이에는 자장 발생부(300)이 전기적으로 접속되어 있다. 자장 발생부(300)은 정전압회로(210)에 의하여 평상시에는 등전위를 이루고 있기 때문에 제1 절점(a)와 제2 절점(b) 사이에는 전류가 흐르지 않는다.
도 3(d) 및 도 3(e)과 같은 제어신호들(Q3), (Q4)가 각각 구동회로(220)의 제8 트랜지스터(T8) 및 제7 트랜지스터(T7)의 베이스에 인가되고 도 3(b) 및 도 3(c)과 같은 제어신호들(Q1), (Q2)가 각각 구동회로(220)의 제10 트랜지스터(T10) 및 제9 트랜지스터(T9)의 베이스에 인가되는 경우에 상기 제1 상태로 되었다고 하면 제8 트랜지스터(T8) 및 제10 트랜지스터(T10)는 통전되고 제7 트랜지스터(T7) 및 제9 트랜지스터(T9)는 통전되지 않기 때문에 제3 FET(T3) 및 제6 FET(T6)은 스위칭되고 제4 FET(T4) 및 제5 FET(T5)는 스위칭되지 않는다. 따라서 공급전압(VCC)에 따른 전류는 제3 FET(T3), 자장 발생부(300) 및, 제6 FET(T6)를 통하여 접지로 흐르게 된다. 즉, 공급전압(VCC)에 따른 전류가 제1 절점(a)로부터 제2 절점(b)로 흐른다. 반대로, 도 3(d) 및 도 3(e)과 같은 제어신호들(Q3), (Q4)가 각각 구동회로(220)의 제8 트랜지스터(T8) 및 제7 트랜지스터(T7)의 베이스에 인가되고 도 3(b) 및 도 3(c)과 같은 제어신호들(Q1), (Q2)가 각각 구동회로(220)의 제10 트랜지스터(T10) 및 제9 트랜지스터(T9)의 베이스에 인가되는 경우에 상기 제2 상태로 되었다고 하면 제8 트랜지스터(T8) 및 제10 트랜지스터(T10)는 통전되지 않고 제7 트랜지스터(T7) 및 제9 트랜지스터(T9)는 통전되기 때문에 제3 FET(T3) 및 제6 FET(T6)은 스위칭되지 않고 제4 FET(T4) 및 제5 FET(T5)는 스위칭된다. 따라서 공급전압(VCC)에 따른 전류는 제4 FET(T4), 자장 발생부(300) 및, 제5 FET(T5)를 통하여 접지로 흐르게 된다. 즉, 공급전압(VCC)에 따른 전류가 제2 절점(b)로부터 제1 절점(a)로 흐르게 된다. 결과적으로 도 3(f)와 같은 교번 자장이 계속하여 발생한다. 이 교번 자장의 진동에 의하여 신체 표면에 대하여 수직방향으로 자계가 형성되어 인체의 피부에 있는 감각 수용기를 자극하게 되고 이 자극에 의하여 생체 내의 자장 치료의 효과가 발생하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기에서 교번 자장 발생장치의 구성을 블록으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 제어신호 발생부의 상세 동작설명을 하기 위한 도로서, (a)는 제어신호 발생부의 회로도이고 (b)는 제어신호 발생부의 D-플립플롭의 동작에 관한 상태를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 교번 자장 치료기의 각부에서 발생하는 파형신호들을 도시한 도이다.
도 4는 도 1의 스위칭부(200)의 개략도이다.
도 4의 상세 회로도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100 : 제어신호 발생부 200 : 스위칭부
300 : 자장 발생부
110 : PWM 발생회로 120 : 클록 발생회로
130 : 제어신호 발생회로 210 : 정전압 발생회로
220 : 구동회로 230 : 스위칭 회로

Claims (3)

  1. 입력단자의 한 단에 한 단이 전기적으로 접속되는 제1 스위칭 소자(SW1), 한 단이 상기 제1 스위칭 소자(SW1)의 한 단에 전기적으로 접속되고 타 단이 입력단자의 타 단에 전기적으로 접속되는 제2 스위칭 소자(SW2), 한 단이 상기 제1 스위칭 소자(SW1)의 한 단에 전기적으로 접속되는 제4 스위칭 소자(SW4), 한 단이 상기 제4 스위칭 소자(SW4)의 타 단에 전기적으로 접속되고 타 단이 제2 스위칭 소자(SW2)의 타 단 및 입력단자의 타 단에 전기적으로 접속되는 제3 스위칭 소자(SW3)를 갖는 스위칭부(200)와,
    상기 제1 스위칭 소자(SW1)의 타 단과 상기 제2 스위칭 소자(SW2)과의 한 단의 공통접점인 제1 절점(a)와 상기 제3 스위칭 소자(SW3)의 한 단과 상기 제4 스위칭 소자(SW4)의 타 단과의 공통접점인 제2 절점(b) 사이에 전기적으로 접속되는 자장 발생부(300)를 포함하여서 상기 제1 스위칭 소자(SW1) 및 상기 제3 스위칭 소자(SW3)와, 상기 제2 스위칭 소자(SW2) 및 상기 제4 스위칭 소자(SW4)가 각각 한 쌍을 이루어 온/오프 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 교번 자장 치료기.
  2. 제1항에 있어서,
    스위칭부(200)는
    공급전압(VCC)을 받아 소정의 정전압을 상기 자장 발생부(300)에 제공하는 정전압회로(210)와,
    제어신호 발생회로(130)의 출력단자들(Q) 및 반전 출력단자들(/Q)로부터 제1 내지 제4 제어신호들을 받아서 소정의 구동전압을 발생시키는 구동회로(220)와,
    스위칭 소자들(SW1), (SW2), (SW3), (SW4)로 구성되고 상기 정전압회로(210)의 정전압 인가 상태에서 상기 구동회로(220)로부터 발생하는 구동전압에 응하여 스위칭 동작을 일으키는 스위칭 회로(230)로 구성되는 것을 특징으로 하는 교번 자장 치료기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 스위칭 소자(SW1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)와 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제4 스위칭 소자(SW4)의 온/오프 동작을 일으키기 위하여,
    공급 전압(VCC)을 발생하는 전압 공급부(30')와,
    상기 전압 공급부(30')로부터 공급 전압(VCC)을 제공받고 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 펄스 폭 변조 발생회로(110)와,
    상기 펄스 폭 변조 발생회로(110)로부터 펄스 폭 변조 신호를 받아 클록 신호를 발생하는 클록 발생회로(120)와,
    상기 클록 발생회로(120)로부터 클록 신호를 수신하여 다양한 제어신호들을 발생하여 그에 해당하는 제1 내지 제4 스위칭 소자들(SW1), (SW2), (SW3), (SW4)에 각각 공급하는 제어신호 발생회로(130)로 구성되는 제어신호 발생부를 더 포함하는 교번 자장 치료기.
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