KR101040683B1 - 무릎관절 치료 아대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무릎관절 치료 아대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 착용자의 무릎을 안전하게 보호함과 더불어 무릎 통증예방 내지 치료효과를 효율적으로 구현할 수 있는 무릎관절 치료 아대에 관한 것이다.
본 발명에 의한 무릎관절 치료 아대는, 무릎의 관절 부분에 간편하게 착용되는 몸체; 상기 몸체의 일단에서 연장되고, 단부에는 파스너가 구비되는 한 쌍의 연장부; 및 상기 몸체의 내측면에는 무릎의 관절부분에 대한 온열 및 미세전류를 인가하도록 설치되는 치료유닛;을 포함하고, 상기 치료유닛은 인체의 무릎 부분에 미세전류를 전달하는 미세전류 자극부, 상기 미세전류 자극부의 하측에 배치되어 무릎 부분에 소정의 온열을 전달하는 발열부, 상기 발열부의 하측에 배치되어 쿠션기능을 부여하는 쿠션부재를 가지며, 상기 미세전류 자극부에는 미세전류발생기가 접속되고, 상기 발열부에는 온도조절부가 접속되는 것을 특징으로 한다.

Description

무릎관절 치료 아대{BRACE FOR TREATING KNEE JOINT}

본 발명은 무릎관절 치료 아대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 착용자의 무릎을 안전하게 보호함과 더불어 무릎 통증 예방 내지 치료효과를 효율적으로 구현할 수 있는 무릎관절 치료 아대에 관한 것이다.

자동차의 대중화와 생활의 편의성도 아울러 증대되면서 현대인들은 날로 운동량이 적어지는 경향을 보이고 있고, 이에 따라 건강에 대한 관심이 고조되고 있다.

특히, 무릎을 많이 사용하는 근로자나 운동선들은 물론이고 일반 직장인들, 그리고 가정주부, 책상에 오래 앉아 있는 학생 또는 사무직 근로자, 퇴행성 관절통을 앓는 노약자 등과 같이 대부분의 사람들이 무릎에 대한 피로감과 관절 이상을 흔히 겪고 있다.

이러한 관절이상이나 피로감 등으로부터 무릎을 보호하기 위한 무릎관절 치료 아대가 다양하게 개발되어 출시되고 있다.

하지만, 종래의 무릎관절 치료 아대는 무릎의 보호기능을 충실하게 충족시킬 수는 있으나, 무릎의 통증 예방 내지 치료효과는 실질적으로 매우 낮은 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 무릎의 보호기능을 충실하게 만족시킴과 더불어 무릎의 통증 예방 및 치료효과를 높일 수 있는 무릎관절 치료 아대를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 무릎관절 치료 아대는,

무릎의 관절 부분에 간편하게 착용되는 몸체;

상기 몸체의 일단에서 연장되고, 단부에는 파스너가 구비되는 한 쌍의 연장부; 및

상기 몸체의 내측면에는 무릎의 관절부분에 대한 온열 및 미세전류를 인가하도록 설치되는 치료유닛;을 포함하고,

상기 치료유닛은 인체의 무릎 부분에 미세전류를 전달하는 미세전류 자극부, 상기 미세전류 자극부의 하측에 배치되어 무릎 부분에 소정의 온열을 전달하는 발열부, 상기 발열부의 하측에 배치되어 쿠션기능을 부여하는 쿠션부재를 가지며,

상기 미세전류 자극부에는 미세전류발생기가 접속되고, 상기 발열부에는 온도조절부가 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 미세전류 자극부는 베이스시트 상에 전도층이 인쇄되어 구성되고, 상기 미세전류 자극부의 하측에는 제1접착층이 구비되며, 상기 제1접착층을 통해 미세전류 자극부와 발열부는 상호 접착되는 것을 특징으로 한다.

상기 미세전류 자극부는 원단의 전 표면에 전도성재질의 도금층을 코팅한 구조로 구성되고, 그 하측의 제1접착층을 통해 미세전류 자극부와 발열부가 상호 접착되는 것을 특징으로 한다.

상기 발열부는 베이스시트 상에 형성된 도전패턴, 상기 도전패턴들 사이에 코팅된 복수의 카본층을 가진 면상발열체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 쿠션부재의 하측에는 탈부착부재가 구비되고, 상기 탈부착부재를 통해 치료유닛은 상기 몸체의 내측면에 분리가능하게 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 온도조절부와 미세전류발생기는 하나의 케이스 내에 구성되고, 상기 몸체의 하부 일측에는 포켓부가 형성되며, 상기 포켓부에는 상기 케이스가 분리가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 온도조절부와 미세전류발생기는 하나의 케이스 내에 구성되고, 상기 케이스는 상기 몸체의 중앙부에 일체로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체는 그 중앙부분에 개구를 가지고, 상기 개구는 무릎의 관절부분에 끼워지며, 상기 치료유닛은 상기 개구의 주변에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 미세전류발생기는,

양의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제1컨트롤신호, 음의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제2컨트롤신호, 및 전원전압의 승압을 위한 제3컨트롤신호를 발생하여 상기 미세전류 발생을 제어하고, 상기 미세전류발생기를 통해 인체에 공급되는 미세전류의 레벨을 확인하여 미리 정해진 레벨이 아닌 경우에 상기 제3컨트롤신호를 컨트롤하여 승압전압의 레벨을 변동시킴에 의해 상기 미세전류의 인체공급레벨을 컨트롤하는 컨트롤부;

상기 컨트롤부의 상기 제3컨트롤신호에 응답하여 전원전압을 일정레벨의 승압전압으로 승압시키는 승압부; 및

상기 승압부에 의해 승압된 상기 승압전압을 바탕으로 하여 원하는 레벨의 미세전류를 발생시켜 인체와 접속되는 접속단자들을 통해 인체의 특정부위에 공급하되, 상기 제1컨트롤 신호가 입력되는 경우에는 양의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하고, 상기 제2컨트롤 신호가 입력되는 경우에는 음의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하는 미세전류 출력부;를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 미세전류출력부는 적어도 하나의 전압분배회로 및 복수의 스위칭 소자들을 구비하며, 상기 복수의 스위칭 소자들 각각은 상기 제1컨트롤 신호 또는 상기 제2컨트롤 신호에 응답하여 스위칭동작을 수행함을 특징으로 한다.

상기 미세전류출력부는 인체에 공급되는 미세전류의 인체공급 레벨을 확인할 수 있는 공급레벨 확인신호를 발생하여 상기 컨트롤부에 제공하고, 상기 컨트롤부는 상기 공급레벨확인신호에 응답하여 상기 승압부의 승압전압의 레벨을 컨트롤함을 특징으로 한다.

상기 제1컨트롤신호와 상기 제2컨트롤신호는 일정주기와 일정 듀티비를 가지는 펄스 신호이며, 상기 제1컨트롤신호와 상기 제2컨트롤신호는 일정 위상차를 가짐을 특징으로 한다.

상기 컨트롤부는, 상기 공급레벨확인신호를 통해 상기 인체접속단자들이 인체에 실제로 접속되었는지를 확인하여, 미세전류의 발생여부를 컨트롤함을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 무릎의 보호기능을 충실하게 만족시킴과 더불어 무릎의 통증 예방 및 치료효과를 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎관절 치료 아대를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎관절 치료 아대를 평탄하게 전개한 이면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 화살표 B부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 무릎관절 치료 아대의 치료유닛을 도시한 분해사시도이다.
도 6은 도 4의 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 무릎관절 치료 아대에 이용되는 미세전류발생기 및 온도조절부가 함께 내장된 케이스를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무릎관절 치료 아대를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 무릎관절 치료 아대에 적용되는 미세전류발생기를 도시한 블록도이다.
도 10은 도 9의 미세전류발생기의 구현예인 회로도이다.
도 11은 도 10의 동작타이밍도이고,
도 12는 도 9의 승압부의 다른 구현예를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎관절 치료 아대를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 무릎관절 치료 아대는 무릎의 관절 부분에 간편하게 착용되는 몸체(10)를 포함하고, 몸체(10)의 일단에는 한 쌍의 연장부(11, 12)가 연장되며, 각 연장부(11, 12)의 단부에는 파스너(16)가 구비된다. 파스너(16)는 벨크로파스너, 스냅파스너 등으로 구성되어 그 착용을 간편하게 할 수 있다.

몸체(10)는 그 중앙부분에 개구(13)를 가지고, 이 개구(13)는 무릎의 관절부분에 끼워진다.

몸체(10)의 내측면에는 무릎 관절 부분에 대한 온열 및 미세전류를 인가하는 치료유닛(20)이 구비되고, 일 실시예에 따르면 치료유닛(20)은 몸체(10)의 개구(13) 내측면에 설치됨으로써 무릅의 관절부분에 대한 소정의 온열 및 미세전류효과를 구현할 수 있다.

치료유닛(20)은 최상측에 배치되어 인체의 무릎 부분에 미세전류를 전달하는 미세전류 자극부(21), 미세전류 자극부(21)의 하측에 배치되어 무릎 부분에 소정의 온열을 전달하는 발열부(22), 발열부(22)의 하측에 배치되어 쿠션기능을 부여하는 쿠션부재(23)를 포함한다.

미세전류 자극부(21)에는 미세전류발생기(150)가 접속되고, 미세전류 자극부(21)는 미세전류발생기(150)에서 발생된 미세전류를 무릎의 관절부분으로 전달함으로써 세포의 신진대사를 원활하게 하여 관절통증 해소에 매우 탁월한 효능을 나타낸다. 특히, 본 발명에 의해 무릎에 대한 미세전류의 자극을 통해 무릎의 통증 예방 내지 치료에 매우 효과적이고, 또한 하체의 힘을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

일 실시예에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 미세전류 자극부(21)는 베이스시트(21a) 상에 전도성 고무, 전도성 금속 등과 같은 전도층(21b)이 실크스크린 인쇄되어 구성될 수 있고, 미세전류 자극부(21)의 하측에는 핫멜트 또는 상온경화형 접착제 등과 같은 제1접착층(26)이 구비되고, 이 제1접착층(26)을 통해 미세전류 자극부(21)와 발열부(22)는 상호 접착될 수 있다. 각 전도층(21b)에는 미세전류발생기(100)의 전선이 접속되는 단자(21e)가 일체로 형성될 수 있다.

다른 실시예에 따른 미세전류 자극부(21)는 도 6에 도시된 바와 같이 원단(21c)의 전 표면에 금, 은 등과 같은 전도성재질의 도금층(21d)을 코팅한 구조로 구성되고, 핫멜트 또는 상온경화형 접착제 등과 같은 제1접착층(26)을 통해 미세전류 자극부(21)와 발열부(22)는 상호 접착될 수 있다. 특히 제1접착층(26)은 전도성 핫멜트 재질로 구성될 경우 미세전류 자극부(21)의 하측에 단자(21e)를 끼워넣은 후에 제1접착층(26)에 의해 미세전류 자극부(21)와 발열부(22)를 상호 접착함으로써 그 전기적 접속을 매우 간편하게 함과 더불어 그 단자(21e)의 접착을 보다 견고하게 할 수 있다.

발열부(22)는 미세전류 자극부(21)의 하측에 제1접착층(26)을 통해 접착된다. 일 실시예에 따른 발열부(22)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스시트(22a) 상에 형성된 도전패턴(22b), 도전패턴(22b)들 사이에 코팅된 복수의 카본층(22c)을 가진 면상발열체로 구성될 수 있다. 도전패턴(22b)의 일측에는 단자부(22e)가 구비되어 있다. 이러한 발열부(22)의 온열기능에 의해 혈액순환을 원활하게 함으로써 건강에 도움을 준다.

발열부(22)는 미세전류발생기(150)의 전원 측에 접속되거나 별도의 외부 전원 측에 접속될 수 있다. 이에 발열부(22)에 전력이 공급되면 발열부(22)는 온열작동하고, 이에 발열부(22)의 온열에 의해 무릎의 관절부분에 대한 혈액순환이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 발열부(22)에는 온도조절부(15)가 접속되고, 이러한 온도조절부(15)에 의해 그 발열온도가 적절히 조절될 수 있다. 온도조절부(15)는 미세전류발생기(150)에 대해 별도로 구성될 수도 있지만, 일 실시예에 의하면 온도조절부(15)는 미세전류발생기(150)와 함께 하나의 케이스(100) 내에 구성될 수도 있다.

한편, 카본층(22c)은 그 카본을 함유한 고분자 광물질로 이루어짐으로써 그 전력소모가 작아 배터리의 교체시기 내지 충전회수를 줄일 수 있으며, 세탁을 하더라도 손상이 없어 반영구적인 사용이 용이한 장점이 있다. 또한, 카본층(22c)에 의해 음이온 내지 원적외선이 다량으로 방출되어 건강에 이롭다.

대안적인 실시예에 따르면, 발열부(22)는 발열코일로 구성될 수도 있다.

쿠션부재(23)는 발열부(22)의 하측에 제2접착층(27)을 통해 접착되고, 쿠션부재(23)는 미세전류 자극부(21) 및 발열부(22)를 탄성적으로 지지함으로써 미세전류 자극부(21) 및 발열부(22)가 무릎의 관절부분에 기밀하게 밀착될 수 있도록 한다.

이러한 치료유닛(20)은 몸체(10)의 내측면에 재봉, 접착제 등을 통해 일체로 구성될 수도 있다.

이와 달리, 치료유닛(20)은 몸체(10)의 내측면에 분리가능하게 결합될 수 있다. 특히, 치료유닛(20)의 쿠션부재(23)의 하측에 탈부착부재(24)가 구비되고, 이 탈부착부재(24)는 벨크로파스너, 스냅파스너 등으로 구성될 수 있으며, 이러한 탈부착부재(24)를 통해 치료유닛(20)은 몸체(10)의 개구(13) 주변에서 분리가능하게 부착될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(10)의 하부 일측에는 포켓부(14)가 형성되고, 이 포켓부(14)에는 미세전류발생기(150) 및 온도조절부(15)가 내장된 케이스(100)가 분리가능하게 설치된다. 케이스(100)의 일면에는 도 7에 도시된 바와 같이, 전원버튼(111), 온열타이머버튼(112), 온도조절버튼(113), 기타 작동 상태를 나타내는 LED등(114)이 구비되고, 이에 미세전류발생기(150) 및 온도조절부(15)의 작동을 조절할 수 있다. 그리고, 케이스(100)에서 인출된 전원케이블(115)이 치료유닛(20)의 미세전류 자극부(21) 및 발열부(22)측으로 접속된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무릎관절 치료 아대를 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 무릎관절 치료 아대의 몸체(10)는 그 중앙부에 미세전류발생기(150) 및 온도조절부(15)가 내장된 케이스(100)가 일체로 설치되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 몸체(10)의 중앙부에는 개구가 형성되지 않는다. 케이스(100)의 전면에는 전원버튼(111), 온열타이머버튼(112), 온도조절버튼(113), 기타 작동 상태를 나타내는 LED등(114)이 구비되고, 이에 미세전류발생기(150) 및 온도조절부(15)의 작동을 조절할 수 있다. 그외 나머지 구성은 도 1 내지 도 7의 실시예와 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.

도 9 내지 도 12는 본 발명에 적용되는 미세전류발생기(150)의 일 형태를 도시한다.

도 9는 본 발명에 의한 미세전류발생기를 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 미세전류발생기(150)는 컨트롤부(310), 승압부(320), 및 미세전류 출력부(330)를 구비한다.

상기 컨트롤부(310)는 양의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제1컨트롤신호(S1), 음의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제2컨트롤신호(S2), 및 전원전압의 승압을 위한 제3컨트롤신호(S3)를 발생하여 상기 미세전류 발생을 제어한다. 상기 컨트롤부(310)는 상기 미세전류발생기(150)를 통해 인체에 공급되는 미세전류의 레벨을 확인하여 미리 정해진 레벨이 아닌 경우에 상기 제3컨트롤신호(S3)를 컨트롤하여 승압전압의 레벨을 변동시킴에 의해 상기 미세전류의 인체공급레벨을 컨트롤하게 된다.

상기 컨트롤부(310)는 CPU를 가지는 컨트롤칩을 구비하여 상기 제1 내지 제3컨트롤신호(S1, S2, S3)를 발생할 수 있다.

상기 승압부(320)는 상기 컨트롤부(310)의 상기 제3컨트롤신호(S3)에 응답하여 전원전압(Vdd, Vcc)을 일정레벨의 승압전압으로 승압시켜 상기 미세전류출력부(330)에 공급한다.

상기 승압부(320)를 구성하는 승압회로는 인덕터의 역기전력을 이용하는 DC-DC 컨버터 타입의 승압회로, 커패시터를 이용하는 차지펌프회로를 포함하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려진 다양한 승압회로가 이용될 수 있다.

상기 미세전류 출력부(330)는 상기 승압부(320)에 의해 승압된 상기 승압전압을 바탕으로 하여 원하는 레벨의 미세전류를 발생시켜 인체와 접촉되는 접촉부(즉, 본 발명의 미세전류 자극부(21)에 해당됨)들을 통해 인체의 특정부위에 공급하게 된다.

상기 미세전류 출력부(330)는 상기 제1컨트롤 신호(S1)가 입력되는 경우에는 양의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하고, 상기 제2컨트롤 신호(S2)가 입력되는 경우에는 음의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하게 된다.

여기서 미세전류는 0~1000㎂(0을 포함하지 않음)의 전류레벨로써 마이크로암페어(㎂) 단위의 미세전류를 말한다. 상기 미세전류 출력부(330)는 0~1000㎂(0을 포함하지 않음)의 전류레벨 중에서 치료효과나 마사지 효과가 가장 높다고 판단되는 어느 하나의 전류레벨을 선택하여 발생하게 된다. 예를 들면 0~300㎂의 미세전류 또는 100~150㎂의 미세전류를 출력할 수 있다.

상기 미세전류의 발생을 위하여 상기 미세전류출력부(330)는 적어도 하나의 전압분배회로 및 복수의 스위칭 소자들을 구비하며, 상기 복수의 스위칭 소자들 각각은 상기 제1컨트롤 신호(S1) 또는 상기 제2컨트롤 신호(S2)에 응답하여 스위칭동작을 수행할 수 있다.

상기 미세전류는 인체에 실제로 공급되는 미세전류의 레벨이 일정하도록 하기 위하여 사용되는 인체의 피부저항에 대응하여 변동되는 것이 가능하다.

이를 위해 상기 미세전류출력부(330)는 인체에 공급되는 미세전류의 인체공급 레벨을 확인할 수 있는 공급레벨 확인신호를 발생하여 상기 컨트롤부(310)에 제공하고, 상기 컨트롤부(310)는 상기 공급레벨확인신호에 응답하여 상기 승압부(320)의 승압전압의 레벨을 컨트롤하게 된다.

여기서, 상기 공급레벨 확인신호는 인체에 실제로 공급되는 미세전류의 레벨을 확인할 수 있는 기능 이외에 인체에 실제로 인체에 접촉되어 미세전류가 공급될 수 있는 여건이 조성되었는지를 확인할 수 있는 기능도 제공한다.

도 10은 도 9의 미세전류발생기의 구현 예를 나타낸 회로도이다.

도시된 바와 같이, 상기 컨트롤부(310a)는 컨트롤칩(예를 들면, PIC16F716)(U2), 저항(R4), 커패시터(C4), 전원(Vcc), 전원공급여부를 판단할 수 있는 LED(D2)를 포함하여 도 10과 같은 결선구조를 가진다. 상기 컨트롤칩(U2)은 다양한 종류의 주파수를 가지는 컨트롤 신호의 발생기 가능하다.

상기 컨트롤부(310a)는 도 9에서 설명한 바와 같이, 양의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제1컨트롤신호(S1), 음의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제2컨트롤신호(S2), 및 전원전압의 승압을 위한 제3컨트롤신호(S3)를 발생하여 상기 미세전류 발생을 제어한다.

또한 상기 컨트롤부(310a)는 상기 미세전류 출력부(330a)에서 제공되는 인체에 공급되는 미세전류의 인체공급 레벨을 확인할 수 있는 공급레벨 확인신호(MC)를 수신하여 상기 승압부(320a)의 승압전압(VC)의 레벨을 컨트롤 할 수 있다. 상기 승압전압(VC)의 레벨 컨트롤은 상기 제3컨트롤 신호를 통해 가능하다.

상기 컨트롤부(310a)는 상기 공급레벨확인신호(MC)를 통하여 미세전류의 인체공급레벨을 확인하기도 하지만, 실제로 인체접촉부(P1, P2)가 인체에 접촉되었는지의 여부를 확인하는 것도 가능하다. 인체의 피부저항의 범위는 정해져 있으므로 상기 공급레벨확인신호(MC)가 피부저항에 대응되는 어느 범위내에 있으면 상기 인체접촉부(P1, P2)가 인체에 접촉된 것으로 판단하는 것이 가능하기 때문이다. 여기서, 인체접촉부(P1, P2)는 본 발명의 미세전류 자극부(21)에 해당하는 것이다.

따라서, 상기 컨트롤부(310a)는 전원이 공급되면, 우선적으로 상기 인체접촉부(P1, P2)가 인체에 접촉되었는지 여부를 상기 공급레벨확인신호(MC)를 통해서 확인하고, 미세전류 발생여부를 결정하게 되는 것이다. 즉 상기 공급레벨확인신호(MC)를 통해서 인체에 접촉된 것이 확인되면 상기 미세전류발생기를 통한 미세전류 발생을 수행하고, 이후에 미세전류의 실제 인체공급레벨을 확인하는 기능을 수행하게 되는 것이다.

상기 컨트롤부(310a)는 이동이 가능하고 휴대가 가능한 구성을 가져야 하기 때문에 전원전압은 배터리(battery)를 통해 공급받는 구성을 가질 수 있다.

상기 승압부(320a)는 상기 컨트롤부(310a)에서 발생되는 상기 제3컨트롤신호(S3)에 의해 스위칭이 반복되는 스위칭소자(Q7)와, 인덕터(L1), 정류 및 리플방지, 승압전압의 저장을 위한 다이오드(D1)와 커패시터(C1, C2), 및 저항(R10)을 구비하여 도 10과 같은 결선구조를 가진다. 여기서 상기 스위칭소자(Q7)는 트랜지스터가 이용되고 있으나 이외에도 MOSFET을 포함한 다양한 스위칭 소자가 적용될 수 있다.

상기 승압부(320a)는 도 12에 도시된 바와 같이, 승압단(10)을 다단으로 구성한 DC-DC 컨버터 타입의 승압회로를 통하여 구성하는 것도 가능하고, 부스팅(boosting) 회로 등 다양한 승압회로를 통해 구현하는 것이 가능하다.

상기 미세전류 출력부(330a)는 복수의 저항들(R1, R6, R2, R7, R8, R9)을 이용한 복수의 전압분배기와 복수의 스위칭소자들(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)을 이용하여 미세전류를 인체접촉부(P1, P2)로 출력하게 된다. 상기 복수의 스위칭소자들(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)은 트랜지스터를 이용하고 있으나, 이외에도 MOSFET을 포함한 다양한 스위칭 소자가 적용될 수 있다.

상기 스위칭소자들(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) 중 일부 스위칭소자들(Q6, Q3)은 상기 제1컨트롤신호(S1)에 의해 컨트롤되고, 일부 스위칭소자들(Q5, Q4)은 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 컨트롤되고, 나머지 스위칭소자들(Q1, Q2)은 제1노드(n1)의 전압 즉 상기 승압전압(VC)에 의해 컨트롤되는 구조를 가진다.

상기 인체접촉부(P1, P2)는 인체의 특정부위(치료를 요하거나 마사지를 원하는 부위)에 장착되어 제1인체접촉부(P1)를 통해 인가되는 미세전류가 인체를 통과하여 제2인체접촉부(P2)로 되돌아오도록 하거나, 상기 제2인체접촉부(P2)를 통해 인가되는 미세전류가 인체를 통과하여 제1인체접촉부(P1)로 되돌아오도록 하는 구성을 가질 수 있다.

도 11은 도 10의 컨트롤신호 및 미세전류의 타이밍도를 나타낸 것이다.

이하에서는 도 11의 타이밍도를 통해 도 10의 미세전류발생기의 동작을 설명하기로 한다.

우선 상기 미세전류발생기(150)의 미세전류 출력부(330a)의 인체접촉부(P1, P2)가 인체의 특정부위에 장착되도록 한 상태에서 상기 미세전류발생기(150)가 동작한다.

배터리를 통해 전원이 공급되면, 상기 컨트롤부(310a)에서는 상기 미세전류출력부(330a)에 인체접촉여부를 확인할 수 있는 신호 또는 통상적인 미세전류 발생을 위한 상기 제3컨트롤 신호(S3)를 발생하고, 상기 공급레벨확인신호(MC)를 수신하여 상기 인체접촉부(P1, P2)가 실제로 인체에 접촉되었는지 여부를 확인한다.

통상적인 인체의 피부저항을 고려하여 미리 정해진 범위 내에 상기 공급레벨확인신호(MC)의 레벨이 위치하게 되면 인체에 접촉된 것으로 판단하는 것이 가능하기 때문이다.

이후 상기 컨트롤부(110a)에는 상기 승압부(320a)에 미세전류 발생을 위한 상기 제3컨트롤신호(S3)를 공급한다. 상기 제3컨트롤 신호(S3)는 승압을 위해 폭과 주기가 조절된 컨트롤 신호이다.

배터리를 통해 전원이 공급되면, 상기 컨트롤부(310a)에는 상기 승압부(320a)에 상기 제3컨트롤신호(S3)를 공급한다. 상기 제3컨트롤 신호(S3)는 승압을 위해 폭과 주기가 조절된 컨트롤 신호이다.

상기 제3컨트롤 신호(S3)가 인가되면, 상기 제3컨트롤신호(S3)에 응답하여 상기 승압부(320a)의 스위칭소자(Q7)는 온/오프된다.

상기 스위칭소자(Q7)가 턴온(turn-on) 되면, 상기 인덕터(L1)의 전류는 증가하기 시작하고, 상기 다이오드(D1)는 역방향으로 바이어스(bias)가 걸리므로 오프되고, 이에 따라 상기 인덕터(L1) 전압은 상기 전원전압(Vcc, Vdd)과 동일해진다. 다시 상기 제3컨트롤신호(S3)에 의해 상기 스위칭소자(Q7)이 턴 오프(tura-off)되면, 상기 인덕터(L1)의 전류는 감소하기 시작하고, 이에 따라 상기 인덕터(L1)의 전압은 극성이 바뀌어 상기 전원전압과 합쳐진다. 이 전압은 커패시터(C1)에 저장된다.

이렇게 되면, 상기 다이오드(D2)에는 순방향 바이어스가 걸리게 되어 온(On) 되고, 상기 커패시터(C2)는 상기 다이오드(D2)를 통해 출력되는 전압을 저장하며, 상기 출력전압 즉 승압전압(VC)의 맥동(리플)을 제거해 준다.

다음 스위칭 동작이 수행되면, 상기 커패시터(C1)에 저장된 전압의 2배에 해당되는 전압이 상기 커패시터(C2)에 저장되게 되고, 이러한 방식으로 복수의 스위칭 동작이 수행되면, 상기 제1노드(n1)에는 전원전압(Vcc, Vdd)보다 수배~수십배 높은 승압전압(VC)이 발생하게 된다. 예를 들어 전원전압이 3V라고 가정할 경우에 30V의 전압을 얻는 것이 가능해진다. 물론 이보다 높은 레벨의 전압을 발생시키는 것도 가능하다.

즉 상기 컨트롤부(310a)의 제3컨트롤신호(S3)의 폭과 주기에 따라 상기 스위칭소자(Q7)가 온/오프 동작을 반복적으로 수행하면, 상기 승압전압(VC)은 원하는 레벨을 가지게 된다.

상기 승압전압(VC)이 원하는 레벨에 도달하게 되면, 상기 컨트롤부(310a)에서는 제1컨트롤신호(S1) 및 제2컨트롤신호(S2)를 발생한다. 상기 제1컨트롤신호(S1) 및 제2컨트롤신호(S2)는 상기 컨트롤부(310a)의 전원전압의 공급과 동시에 발생될 수도 있으나, 상기 승압전압(VC)이 원하는 레벨에 도달하기 까지는 의미가 없으므로, 여기서는 상기 승압전압(VC)이 원하는 레벨에 도달하게 되면 발생하는 것으로 가정한다.

상기 제1컨트롤신호(S1)는 양의 위상을 가지는 미세전류를 발생시키기 위한 것이고, 상기 제2컨트롤신호(S2)는 음의 위상을 가지는 미세전류를 발생시키기 위한 것이다.

양의 위상과 음의 위상을 가지는 미세전류를 발생시켜 인체에 공급하게 되면, 양의 위상 만을 가지는 미세전류의 경우보다 치료 및 마사지 효과가 우수한 것으로 알려져 있다.

상기 제1컨트롤 신호(S1)는 도 11에 도시된 바와 같이. 일정주기와 일정듀디비(duty ratio)를 가지는 펄스(pulse) 형태의 파형구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 1초의 주기를 가지고 150ms의 시간동안에는 일정전압레벨을 가지고, 나머지 시간동안에는 0의 전압레벨을 가지는 파형구조를 가질 수 있다.

그러나 이는 하나의 예 일뿐 치료 또는 마사지의 효과적 측면을 고려하여 주기나 듀티비가 일정시간단위로 변화하도록 하는 것도 가능하고, 주기나 듀티비가 다른 형태의 파형구조를 가지는 것도 가능하다.

상기 제2컨트롤신호(S2)는 상기 제1컨트롤신호(S1)와는 일정위상차를 가지는 형태로 일정주기와 일정듀티비를 가지는 펄스 형태의 파형구조를 가질 수 있다. 상기 제2컨트롤신호(S2)는 상기 제1컨트롤신호(S1)와 일정위상차를 가지는 것을 제외하고는 그 형태가 동일하다.

여기서 상기 제2컨트롤신호(S2)는 상기 제1컨트롤신호(S1)가 일정전압레벨을 가지는 시간구간(t1)에는 0의 전압레벨을 가져야 하고, 상기 제1컨트롤신호(S1)이 0의 전압레벨을 가지는 시간구간(T-t1)의 일부구간에서 일정전압레벨을 가지는 파형구조를 가지게 된다.

즉 상기 제1컨트롤신호(S1)의 펄스와 상기 제2컨트롤신호(S2)의 펄스는 중복되지 않게 발생된다. 즉 상기 제1컨트롤신호(S1)에 의해 스위칭소자(Q6, Q3)가 턴온되는 시점과 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 스위칭소자(Q5, Q4)가 턴온되는 시점이 달라야 한다. 상기 제1컨트롤신호(S1)에 의해 스위칭소자(Q6, Q3)가 턴온되었다가 다시 턴 오프되는 시점에 바로 이어서 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 스위칭소자(Q5, Q4)가 턴온되도록 하는 것도 가능하고, 상기 제1컨트롤신호(S1)에 의해 스위칭소자(Q6, Q3)가 턴온되었다가 다시 턴 오프되고 일정시간이후에 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 스위칭소자(Q5, Q4)가 턴온되도록 하는 것도 가능하다. 이는 상기 제2컨트롤신호(S2)의 펄스 발생시점을 컨트롤하는 것으로 가능하며, 치료나 마사지 효과를 고려하여 필요에 따라 달리 정할 수 있다.

상기 미세전류 출력부(330a)는 상기 승압전압(VC)이 일정레벨에 도달하게 되면, 저항(R1, R6)의 전압분배에 의해 분배된 전압이 스위칭 소자(Q1)를 턴온시키게되고, 저항(R2, R7)의 전압분배에 의해 분배된 전압이 스위칭 소자(Q2)를 턴온 시키게 된다. 이는 스위칭소자(Q5, Q6)가 턴 오프 상태일 때 가능하며, 승압전압(VC)이 일정레벨에 도달하였다고 해도, 상기 제1컨트롤신호(S1)에 의해 스위칭소자(Q6)가 턴 온되게 되면, 스위칭소자(Q2)는 턴 온되고 스위칭소자(Q1)는 턴 오프되며, 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 스위칭소자(Q5)가 턴 온 되면, 스위칭소자(Q1)는 턴 온되고 스위칭소자(Q2)는 턴 오프된다.

미세전류 공급을 위해 상기 제1컨트롤신호(S1) 및 상기 제2컨트롤신호(S2)가 인가되면, 미세전류 공급이 시작된다.

상기 제1컨트롤 신호(S1)에 의해 상기 스위칭소자(Q6, Q3)가 턴 온되고, 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 상기 스위칭소자(Q5, Q4)가 턴 오프되면, 스위칭소자(Q2)가 턴 온되어, 미세전류는 상기 제1노드(n1)에서 스위칭소자(Q2) 및 인체접촉부(P1)를 통해 인체에 공급되고, 인체에 공급된 미세전류는 인체접촉부(P2) 및 스위칭소자(Q3), 저항(R8, R9)을 통해 회수되게 된다. 이때 스위칭소자(Q5, Q4, Q1)는 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 턴 오프 상태이다. 이때 인체에 공급되는 미세전류는 도 11의 미세전류 그래프(P1-P2)에 나타난 바와 같이, 양의 위상을 가지게 된다.

이후 상기 제1컨트롤신호(S1)에 의해 상기 스위칭소자(Q6, Q3)가 턴 오프되고, 상기 제2컨트롤신호(S2)에 의해 스위칭소자(Q5, Q4)가 턴 온되면, 스위칭소자(Q1)이 턴 온되어, 미세전류는 상기 제1노드에서 스위칭소자(Q1) 및 인체접촉부(P2)를 통해 인체에 공급되고, 인체에 공급된 미세전류는 인체접촉부(P1) 및 스위칭소자(Q4), 저항(R8, R9)을 통해 회수되게 된다. 이때 스위칭소자(Q6, Q3, Q2)는 상기 제1컨트롤신호(S2)에 의해 턴 오프 상태이다. 이때 인체에 공급되는 미세전류는 도 11의 미세전류 그래프(P1-P2)에 나타난 바와 같이, 음의 위상을 가지게 된다.

이미 설명한 바와 같이, 인체마다 피부저항이 다르기 때문에 인체에 공급되는 미세전류의 레벨은 인체마다 다르다. 따라서, 마사지 또는 치료효과를 높이기 위해서는 일정레벨범위 내의 미세전류가 공급되어야 하기 때문에 인체에 실제로 공급되는 미세전류의 레벨을 체크할 필요성이 제기된다.

따라서, 상기 미세전류 출력부(330a)에서는 인체접촉부(P1, P2)를 통해 회수되는 미세전류의 레벨을 확인하여 인체에 공급되는 미세전류의 레벨을 컨트롤할 수 있는 구성을 가지고 있다.

상기 저항(R8, R9)를 통해 흐르는 미세전류 또는 미세전류에 대응되는 전압을 인체에 공급되는 미세전류의 인체공급 레벨을 확인할 수 있는 공급레벨 확인신호(MC)로 사용하는 것이 가능하다.

상기 공급레벨확인신호(MC)는 상기 저항(R8, R9)을 통해 흐르는 미세전류를 상기 컨트롤부(310a)로 보내는 것이 가능하고, 도 10과 같이 저항(R8, R9)의 전압분배를 통해 분배된 전압레벨을 상기 공급레벨확인신호(MC)로 사용하는 것도 가능하다.

상기 공급레벨확인신호(MC)는 상기 컨트롤부(310a)의 컨트롤칩(U2)으로 제공되며, 상기 컨트롤부(310a)에서는 상기 공급레벨확인신호(MC)가 제공되면, 이를 분석하여, 인체에 실제공급되는 미세전류의 레벨이 원하는 레벨상태인가를 확인하게 된다.

인체에 실제로 공급되는 미세전류의 레벨이 원하는 레벨범위내에 있으면, 별도의 동작을 수행하지 않지만, 원하는 레벨범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제3컨트롤신호(S3)를 통해 상기 승압부(320a)의 승압전압(VC)의 레벨을 컨트롤하게 된다.

상기 승압전압(VC)의 레벨이 컨트롤되게 되면, 상기 인체접촉부(P1, P2)를 통해 인체에 실제로 공급되는 미세전류의 레벨이 변동되게 되고, 상기 컨트롤부(310a)를 통한 컨트롤은 인체에 실제로 공급되는 미세전류의 레벨이 원하는 레벨범위 상태가 될 때까지 계속된다.

10: 몸체 11, 12: 연장부
13: 개구 14: 포켓부
15: 온도조절부 16: 파스너
20: 치료유닛 21: 미세전류 자극부
22: 발열부 23: 쿠션부재
24: 탈부착부재 100: 케이스
150: 미세전류 발생기

Claims (13)

1. 무릎의 관절 부분에 간편하게 착용되는 몸체;
   상기 몸체의 일단에서 연장되고, 단부에는 파스너가 구비되는 한 쌍의 연장부; 및
   상기 몸체의 내측면에는 무릎의 관절부분에 대한 온열 및 미세전류를 인가하도록 설치되는 치료유닛;을 포함하고,
   상기 치료유닛은 인체의 무릎 부분에 미세전류를 전달하는 미세전류 자극부, 상기 미세전류 자극부의 하측에 배치되어 무릎 부분에 소정의 온열을 전달하는 발열부, 상기 발열부의 하측에 배치되어 쿠션기능을 부여하는 쿠션부재를 가지며,
   상기 미세전류 자극부에는 미세전류발생기가 접속되고, 상기 발열부에는 온도조절부가 접속되며,
   상기 쿠션부재의 하측에는 탈부착부재가 구비되고, 상기 탈부착부재를 통해 치료유닛은 상기 몸체의 내측면에 분리가능하게 부착되며,
   상기 미세전류발생기는,
   양의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제1컨트롤신호, 음의 위상을 가지는 미세전류 발생을 위한 제2컨트롤신호, 및 전원전압의 승압을 위한 제3컨트롤신호를 발생하여 상기 미세전류 발생을 제어하고, 상기 미세전류발생기를 통해 인체에 공급되는 미세전류의 레벨을 확인하여 미리 정해진 레벨이 아닌 경우에 상기 제3컨트롤신호를 컨트롤하여 승압전압의 레벨을 변동시킴에 의해 상기 미세전류의 인체공급레벨을 컨트롤하는 컨트롤부;
   상기 컨트롤부의 상기 제3컨트롤신호에 응답하여 전원전압을 일정레벨의 승압전압으로 승압시키는 승압부; 및
   상기 승압부에 의해 승압된 상기 승압전압을 바탕으로 하여 원하는 레벨의 미세전류를 발생시켜 인체와 접속되는 접속단자들을 통해 인체의 특정부위에 공급하되, 상기 제1컨트롤 신호가 입력되는 경우에는 양의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하고, 상기 제2컨트롤 신호가 입력되는 경우에는 음의 위상을 가지는 상기 미세전류를 공급하는 미세전류 출력부;를 가지는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
2. 제1항에 있어서,
   상기 미세전류 자극부는 베이스시트 상에 전도층이 인쇄되어 구성되고, 상기 미세전류 자극부의 하측에는 제1접착층이 구비되며, 상기 제1접착층을 통해 미세전류 자극부와 발열부는 상호 접착되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
3. 제1항에 있어서,
   상기 미세전류 자극부는 원단의 전 표면에 전도성재질의 도금층을 코팅한 구조로 구성되고, 그 하측의 제1접착층을 통해 미세전류 자극부와 발열부가 상호 접착되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
4. 제1항에 있어서,
   상기 발열부는 베이스시트 상에 형성된 도전패턴, 상기 도전패턴들 사이에 코팅된 복수의 카본층을 가진 면상발열체로 구성되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 온도조절부와 미세전류발생기는 하나의 케이스 내에 구성되고, 상기 몸체의 하부 일측에는 포켓부가 형성되며, 상기 포켓부에는 상기 케이스가 분리가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
7. 제1항에 있어서,
   상기 온도조절부와 미세전류발생기는 하나의 케이스 내에 구성되고, 상기 케이스는 상기 몸체의 중앙부에 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
8. 제1항에 있어서,
   상기 몸체는 그 중앙부분에 개구를 가지고, 상기 개구는 무릎의 관절부분에 끼워지며, 상기 치료유닛은 상기 개구의 주변에 설치되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 미세전류출력부는 적어도 하나의 전압분배회로 및 복수의 스위칭 소자들을 구비하며, 상기 복수의 스위칭 소자들 각각은 상기 제1컨트롤 신호 또는 상기 제2컨트롤 신호에 응답하여 스위칭동작을 수행함을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
11. 제10항에 있어서,
    상기 미세전류출력부는 인체에 공급되는 미세전류의 인체공급 레벨을 확인하는 공급레벨 확인신호를 발생하여 상기 컨트롤부에 제공하고, 상기 컨트롤부는 상기 공급레벨 확인신호에 응답하여 상기 승압부의 승압전압의 레벨을 컨트롤함을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1컨트롤신호와 상기 제2컨트롤신호는 일정주기와 일정 듀티비를 가지는 펄스 신호이며, 상기 제1컨트롤신호와 상기 제2컨트롤신호는 일정 위상차를 가짐을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.
13. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤부는, 상기 공급레벨확인신호를 통해 상기 인체접속단자들이 인체에 실제로 접속되었는지를 확인하여, 미세전류의 발생여부를 컨트롤함을 특징으로 하는 무릎관절 치료 아대.

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