KR101235784B1

KR101235784B1 - 미세전류 자극용 매트

Info

Publication number: KR101235784B1
Application number: KR1020100051386A
Authority: KR
Inventors: 이지훈
Original assignee: 이지훈
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: KR20100129703A

Abstract

본 발명은 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세전류를 인체의 전체 똔는 일부분에 걸쳐 인가함으로써 각종 치료용도 및 건강 증진에 탁월한 효과를 나타내는 미세전류 자극용 매트에 관한 것이다.
본 발명의 미세전류 자극용 매트는, 부도체 재질로 이루어진 외피; 상기 외피 내에 내장된 쿠션재; 외피의 일면에 부착되고, 전도체 재질로 구성된 하나 이상의 자극부재; 및 상기 자극부재에 전기적으로 접속되어 상기 자극부재에 미세전류를 공급하는 미세전류발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세전류 자극용 매트{MAT FOR MICRO CURRENT STIMULATION}

본 발명은 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세전류를 인체의 전체 또는 일부분에 걸쳐 인가함으로써 각종 치료용도 및 건강 증진에 탁월한 효과를 나타내는 미세전류 자극용 매트에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 매트는 외피 및 이 외피 내에 내장된 쿠션재로 구성되고, 쿠션재는 솜, 스펀지 등과 같이 다양한 종류가 이용될 수 있다. 이러한 매트는 침대 또는 방바닥에 펼쳐진 상태에서 취침 또는 휴식을 취하는 데 이용된다.

기존의 매트는 신체를 안정적으로 지지하는 것에만 중점을 두고 있고, 예컨대 건강 증진 또는 환자 치료 등의 기능에 대해서는 고려하지 않았다.

한편, 최근에는 건강 증진 또는 환자 치료 등의 용도로 나온 다양한 건강용 매트가 출시되고 있지만, 그 건강 증진 또는 치료 효과가 실질적으로 매우 미미한 수준이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 사용자가 매트 위에 누운 상태에서 인체에 미세전류를 효과적으로 전달함으로써 일반인의 건강 증진에 기여할 뿐만 아니라 환자의 경우 그 혈액순환을 원활하게 하여 각종 치료 용도로 용이하게 활용될 수 있는 미세전류 자극용 매트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세전류 자극용 매트는,

부도체 재질로 이루어진 외피;

상기 외피 내에 내장된 쿠션재;

외피의 일면에 부착되고, 전도체 재질로 구성된 하나 이상의 자극부재; 및

상기 자극부재에 전기적으로 접속되어 상기 자극부재에 미세전류를 공급하는 미세전류발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외피 내에는 면상발열체가 설치되고, 상기 면상발열체와 쿠션재 사이에는 보호층이 개재되며, 상기 면상발열체는 카본을 함유한 고분자 광물질로 이루어진 발열층이 코팅된 발열원단으로 구성되며, 상기 면상발열체에는 온도조절부가 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 자극부재는 전도성 고무, 전도성 금속, 전도성 원단 중에서 어느 하나의 형태로 구성되어 상기 내피의 내측면에 부착되는 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 발명은, 사용자가 매트 위에 누운 상태에서 인체에 미세전류를 효과적으로 전달함으로써 일반인의 건강 증진에 기여할 뿐만 아니라 환자의 경우 그 혈액순환을 원활하게 하여 각종 치료 용도로 용이하게 활용될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 자극용 매트를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 미세전류 자극용 매트에 적용되는 미세전류발생기를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 미세전류발생기의 구현예인 회로도이다.
도 5는 도 4의 동작타이밍도이고,
도 6은 도 3의 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 미세전류 자극용 매트를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 미세전류 자극용 매트는 내부에 쿠션재(12)가 내장된 외피(11)로 구성된다.

외피(11)는 일반 섬유, 천연 또는 인조 가죽 등과 같이 부도체 재질로 구성되고, 특히 외피(11)는 피부와 직접 접촉하는 부분이므로 순면 원단 등과 같이 피부에 무해한 재질로 구성된다.

그리고, 외피(11)의 내부에는 쿠션재(12)가 내장되고, 이 쿠션재(12)는 솜, 스펀지 등으로 구성되어 쿠션성을 부여할 수 있다.

외피(11)의 일면 예컨대, 외피(11)의 상면에는 하나 이상의 자극부재(15)가 배치되고, 각 자극부재(15)는 일정한 면적을 가지며, 외피(11)의 상면 전체 또는 일부 영역에 걸쳐 구비될 수 있다. 예컨대, 자극부재(15)는 사람이 눕는 부위에 대응하여 폭에 비해 그 길이가 길게 형성된 구조이거나 사용자의 상체 또는 하체에 대응하는 구조로 형성될 수도 있다.

일 실시예에 따른 자극부재(15)는 전도성 고무, 전도성 금속 등과 같은 전도체로 구성되고, 전도체 재질의 자극부재(15)는 외피(11)의 일면에 접착제 등을 통해 부착될 수 있다. 이러한 자극부재(15)를 통해 미세전류가 사람의 상체 및/또는 하체로 전달됨으로써 세포의 신진대사 및 혈액순환 등을 원활하게 하고, 이에 의해 사용자의 건강증진, 각종 치료 내지 마사지 용도에 적극적으로 활용될 수 있다.

다른 실시예에 따른 자극부재(15)는 금사, 은사, 동사 등과 같이 전도성이 양호한 실로 직조 또는 편직된 전도성 원단으로 구성되고, 이러한 전도성 원단의 자극부재(15)는 봉제를 통해 외피(11)의 일면에 부착될 수 있다.

자극부재(15)에는 미세전류발생기(150)가 전기적으로 접속됨으로써 미세전류발생기(150)에 의해 발생된 미세전류가 자극부재(15)를 통해 인체 측으로 전달된다.

외피(11)의 내측에는 온열기능을 수행하는 면상발열체(14)가 설치되고, 면상발열체(14)는 전기온돌패널, 니크롬선 발열체 등으로 구성될 수 있지만, 본 발명에 의한 면상발열체(14)는 카본을 함유한 고분자 광물질로 이루어진 발열층(14a)이 코팅된 발열원단으로 구성된다. 본 발명의 면상발열체(14)는 발열원단으로 구성됨에 따라 그 전력소모가 작아 배터리의 교체시기 내지 충전회수를 줄일 수 있으며, 세탁을 하더라도 손상이 없어 반영구적인 사용이 용이한 장점이 있다. 또한, 카본을 포함한 발열층(14a)은 음이온 내지 원적외선을 다량으로 방출함에 따라 건간에 매우 유익한 장점이 있다.

면상발열체(14)는 미세전류발생기(150)의 전원측에 접속되거나 별도의 외부전원측에 접속될 수 있다. 또한 면상발열체(14)에는 온도조절부(16)가 접속되고, 이 온도조절부(16)에 의해 면상발열체(14)의 발열온도를 적절히 조절할 수 있다.

그리고, 면상발열체(14)와 쿠션재(12) 사이에는 보호층(17)이 개재되고, 이 보호층(17)에 의해 쿠션재(17)는 면상발열체(14)의 발열로부터 안정적으로 보호받을 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 작동을 다음과 같이 상세히 설명한다.

인체에는 약 0.06㎃ 정도의 미세전류가 흐른다고 알려져 있으며, 건강 상태에 따라 미세전류의 강도가 달라진다고 알려져 있다. 통상적으로, 건강상태가 나쁘면 미세전류의 양이 훨씬 적게 흐르는 현상이 임상적으로 알려져 있다.

이에, 인체에 자극을 줄 수 있을 정도의 크기를 가지는 미세전류를 외부에서 자극함으로써 인체 내부의 밸런스에 기여할 수도 있다. 또한, 신체의 감각수준에 따라 약간 차이가 있지만, 통상적으로 1㎃ 정도의 전류는 충분히 지각할 수 있다고 알려져 있으며, 장시간의 통전은 바람직하지 않은 것으로 알려져 있다.

따라서, 미세전류의 크기는 1㎃ 보다 적은 수 내지 수백 ㎂ 정도의 크기이면 그 마사지 내지 치료에 적합할 것이고, 이러한 미세전류는 지속적인 흐름이 아닌 일정시간 동안 단속적으로 흘러 전기자극을 주는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 미세전류발생기(20)에 의해 발생된 미세전류가 자극부재(15)에 전달됨으로써 자극부재(15)와 접촉하는 인체에 전기자극을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자극부재(15)들은 음극판 및 양극판으로 구분되어 구성될 수도 있고, 이에 인체의 피부에 음극 전류와 양극 전류를 구분하여 전달함으로써 그 전기자극의 효과를 더욱 높일 수도 있다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 적용되는 미세전류발생기(150)의 일 형태를 도시한다.

도 3는 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 접촉단자들을 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 4는 도 3의 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 4와 같은 결선구조를 가진다. 상기 컨트롤칩(U2)은 다양한 종류의 주파수를 가지는 컨트롤 신호의 발생기 가능하다.

상기 컨트롤부(310a)는 도 3에서 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 인체접촉단자(P1, P2)가 인체에 접촉되었는지의 여부를 확인하는 것도 가능하다. 인체의 피부저항의 범위는 정해져 있으므로 상기 공급레벨확인신호(MC)가 피부저항에 대응되는 어느 범위내에 있으면 상기 인체접촉단자(P1, P2)가 인체에 접촉된 것으로 판단하는 것이 가능하기 때문이다. 여기서, 인체접촉단자(P1, P2)는 자극부재(15)에 해당하는 것이다.

따라서, 상기 컨트롤부(310a)는 전원이 공급되면, 우선적으로 상기 인체접촉단자(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 4와 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 6에 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 인체접촉단자(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 인체접촉단자(P1, P2)는 인체의 특정부위(치료를 요하거나 마사지를 원하는 부위)에 장착되어 제1인체접촉단자(P1)를 통해 인가되는 미세전류가 인체를 통과하여 제2인체접촉단자(P2)로 되돌아오도록 하거나, 상기 제2인체접촉단자(P2)를 통해 인가되는 미세전류가 인체를 통과하여 제1인체접촉단자(P1)로 되돌아오도록 하는 구성을 가질 수 있다.

도 5는 도 4의 컨트롤신호 및 미세전류의 타이밍도를 나타낸 것이다.

이하에서는 도 5의 타이밍도를 통해 도 4의 미세전류발생기의 동작을 설명하기로 한다.

우선 상기 미세전류발생기(150)의 미세전류 출력부(330a)의 인체접촉단자(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 인체접촉단자(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 5에 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 인체접촉단자(P1)를 통해 인체에 공급되고, 인체에 공급된 미세전류는 인체접촉단자(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 5의 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 인체접촉단자(P2)를 통해 인체에 공급되고, 인체에 공급된 미세전류는 인체접촉단자(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 5의 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 인체접촉단자(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 4와 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 인체접촉단자(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.

11: 외피 12: 쿠션재
14: 면상발열체 15: 자극부재
16: 온도조절부 17: 보호층

Claims

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부도체 재질로 이루어진 외피, 상기 외피 내에 내장된 쿠션재, 외피의 일면에 부착되는 하나 이상의 자극부재, 및 상기 자극부재에 전기적으로 접속되어 상기 자극부재에 미세전류를 공급하는 미세전류발생기를 포함하고,
상기 자극부재는 전도성 고무, 전도성 금속, 전도성 원단 중에서 어느 하나의 전도체 재질로 구성되며,
상기 외피 내에는 면상발열체가 설치되고, 상기 면상발열체와 쿠션재 사이에는 보호층이 개재되며, 상기 면상발열체는 카본을 함유한 고분자 광물질로 이루어진 발열층이 코팅된 발열원단으로 구성되며, 상기 면상발열체에는 온도조절부가 전기적으로 접속되고,
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 미세전류 자극용 매트.
제4항에 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 미세전류 자극용 매트.
제5항에 있어서,
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 하는 미세전류 자극용 매트.
제5항에 있어서,
상기 제1컨트롤신호와 상기 제2컨트롤신호는 일정주기와 일정 듀티비를 가지는 펄스 신호이며, 상기 제1컨트롤신호와 상기 제2컨트롤신호는 일정 위상차를 가짐을 특징으로 하는 미세전류 자극용 매트.
제6항에 있어서,
상기 컨트롤부는, 상기 공급레벨확인신호를 통해 상기 인체접속단자들이 인체에 실제로 접속되었는지를 확인하여, 미세전류의 발생여부를 컨트롤함을 특징으로 하는 미세전류 자극용 매트.