KR101654730B1 - 자기 자극을 이용한 체감 유도형 포셋 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포셋 및 포셋의 급수 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자의 신체가 포셋의 감지영역 내 존재하는지를 판단하고, 존재하는 것으로 판단되면 사용자의 신체 조직에 체성 감각을 유도할 수 있는 자기장을 출력하여 사용자로 하여금 포셋이 자신의 신체를 감지하여 급수 개시 예정임을 인지할 수 있도록 하거나 또는 현재 급수 상태에 관한 정보를 인지할 수 있도록 하는 체감 유도형 포셋에 관한 것이다.

Description

자기 자극을 이용한 체감 유도형 포셋 {A FAUCET USING MAGNETIC ATIMULATION}

본 발명은 포셋 및 포셋의 급수 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자의 신체가 포셋의 감지영역 내 존재하는지를 판단하고, 존재하는 것으로 판단되면 사용자의 신체 조직에 체성 감각을 유도할 수 있는 자기장을 출력하여 사용자로 하여금 포셋이 자신의 신체를 감지하여 급수 개시 예정임을 인지할 수 있도록 하거나 또는 현재 급수 상태에 관한 정보를 인지할 수 있도록 하는 체감 유도형 포셋에 관한 것이다.

포셋이란 수도관에서 배출되는 물의 양을 조절할 수 있는 급수제어장치를 일컫는 것으로 가장 일반적인 형태의 포셋으로는 손잡이를 돌려 냉/온수 및 수량을 조절할 수 있는 형태가 존재한다.

한편, 최근에는 낭비되는 물을 줄이고자 절수형 포셋에 대한 관심이 높아지고 있으며, 그 중에서도 사용자의 신체 일부, 예를 들어 손이 포셋에 접근하는 경우에만 이를 감지하여 급수를 개시하는 방식의 포셋이 많이 설치되어 이용되고 있다.

그러나 이와 같은 감지형 포셋을 사용함에 있어서는 사용자가 자신의 손이 얼마나 가까이 포셋에 접근시킬 때 급수가 개시되는지, 즉 자신의 손이 포셋에 의해 현재 감지되고 있는지 여부를 알 수가 없었는바, 사용자는 필요 이상으로 자신의 손을 포셋 가까이 접근시키는 불편함이 존재해 왔다.

또한, 현재 이용되고 있는 감지형 포셋들은 제조사에 따라 감지가능 범위 또는 감지가능 기능이 상이하여 사용자는 이를 이용할 때마다 자신의 손을 어느 정도로 근접시켜야 하는지에 대한 혼동을 느끼게 되는 문제점이 있어 왔다.

이러한 문제점들은 손 또는 신체의 일부가 포셋에 접촉하게 되어 공용세면대, 화장실,수도관의 경우 사용자로 하여금 위생에 대한 불쾌함을 유발하는 부가적인 단점도 야기해 왔다.

따라서 위와 같은 종래의 감지형 포셋들의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있는데, 구체적으로는 사용자의 신체가 포셋에 근접할 시 체성 감각을 유도하여 사용자가 얼마나 포셋에 근접했는지를 인지할 수 있도록 하는 기술 개발이 요구되고 있다.

이 건 발명은 위와 같은 기술적 배경을 바탕으로 발명되었으며, 이상에서 살핀 기술적 요구를 충족시킴은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.

KR 10-2014-0013648 A

본 발명은 사용자의 신체 일부가 포셋의 감지영역 내에 존재하는 것으로 인식되는 경우 상기 신체의 생체조직에 체성감각을 유도할 수 있는 자기장을 출력함으로써 사용자로 하여금 자신의 신체 일부가 포셋에 의해 감지되고 있음을 인지할 수 있게 하는 체감 유도형 포셋을 제공하는 것을 해결과제로 한다.

또한 본 발명은, 포셋 주변 감지범위를 달리하는 감지부를 복수개 구비시키고, 사용자의 신체 일부가 어느 감지범위 내 존재하는지에 따라 출력되는 자기장의 속성을 달리함으로써 사용자로 하여금 신체 일부를 적정한 위치로 이동시킬 수 있게 유도 또는 가이드 할 수 있는 체감 유도형 포셋을 제공하는 것을 해결과제로 한다.

또한 본 발명은, 사용자의 신체 일부를 감지한 이후 상기 사용자의 피부에 직접 자기장을 출력하는 것뿐만 아니라 사용자와 포셋 사이에 제3의 물체가 존재하는 경우, 예를 들어 사용자의 피부가 의복으로 덮여 있는 경우에도 자기장을 출력하여 피부에 직접 체성감각을 유도할 수 있는 체감 유도형 포셋을 제공하는 것을 해결과제로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 체감 유도형 포셋을 제공한다. 다만, 이러한 발명의 카테고리들은 단어 그 자체에 의해 한정되지 않으며, 이하에서 살펴볼 기술 사상을 포함하는 범위 내에서 다양하게 확장 해석될 수 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로서 제안되는 본 발명의 체감 유도형 포셋은 감지범위 내 사용자의 신체의 존재여부를 감지하는 감지부; 감지범위 내 존재하는 상기 사용자의 신체 또는 감지범위 외 존재하는 상기 사용자의 신체에 체성감각을 발생시키기 위한 자기장을 출력하는 체성감각 발생부; 급수를 제어하는 급수관리부; 및 상기 감지부, 체성감각 발생부 및 급수관리부를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

또한 상기 체감 유도형 포셋에 있어서 상기 체성감각 발생부는, 자기 자극(Magnetic Atimulation)을 이용하여 체성감각을 유도하는 자기장을 생성하는 자기장 생성모듈; 을 포함한다.

나아가, 상기 체성감각 발생부는, 자기장 생성모듈에 자기장 생성을 위한 시변 전류를 공급하는 전원모듈; 을 더 포함할 수 있으며, 이 때 상기 제어부는 상기 시변 전류의 속성값을 제어하여 자기장 출력을 조절하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 시변 전류의 속성값은 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형을 포함한다.

다른 한편, 상기 체감 유도형 포셋에 있어 상기 체성감각 발생부와 상기 사용자의 신체 사이에 제3의 물체가 존재하는 것을 특징으로 할 수도 있다.

한편, 상기 체감 유도형 포셋을 구성하는 체성감각 발생부는 복수 개로 형성되어 구현될 수도 있다.

이 때, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 체성감각 발생부를 선택적으로 동작시켜 체성감각 패턴을 구현하도록 할 수 있다.

한편, 상기 체감 유도형 포셋에 있어서 상기 감지범위는 협역의 제1감지범위 및 광역의 제2감지범위로 구성되고, 제어부는 사용자의 신체가 어느 감지범위에 존재하는지에 따라 체성감각 발생부에 의해 출력되는 자기장을 제어하도록 구현할 수 있다.

또 다른 한편, 상기 체감 유도형 포셋에 있어서 상기 체성감각 발생부는 상/하 또는 좌/우 중 적어도 어느 한 방향으로의 회전운동이 가능하도록 구현할 수 있다.

또한, 상기 체감 유도형 포셋에 있어서 상기 감지부는 감지범위 내 사용자 신체의 모션을 인지하고, 제어부는 상기 감지부가 인지한 모션에 따라 체성감각 발생부를 제어하도록 할 수도 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체감 유도형 포셋의 급수 방법은 사용자의 신체가 감지범위 내 존재하는지 여부를 감지하는 단계; 상기 감지범위 내 상기 사용자의 신체 또는 감지범위 외 상기 사용자의 신체에 체성감각을 발생시키기 위한 자기장을 출력하는 단계; 상기 사용자의 신체가 기 설정된 시간 동안 감지범위 내 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 사용자의 신체가 기 설정된 시간 동안 감지범위 내 존재하는 경우 급수를 개시하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면 사용자의 신체 일부가 포셋에 접근시 자기장을 출력하여 사용자로 하여금 자신의 신체 일부가 감지영역 내에 존재하고 있음을 인지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 감지장치의 성능에 따라 감지능력, 감지범위가 달라지더라도 사용자는 이와 무관하게 감지여부를 인지할 수 있어 포셋 이용시 편의성이 높아지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 사용자는 자신의 신체 일부가 현재 감지되고 있음을 인지할 수 있어 필요 이상으로 자신의 신체 일부를 포셋에 근접시킬 필요가 없어지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 급수 상태, 예를 들어 급수량, 수온, 급수시간 등의 정보를 자기장에 의해 유도되는 사용자의 체성감각을 통해 전달할 수 있어 사용자가 단순 감지여부 이외에 급수 상태에 대해서도 용이하게 인지할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체감 유도형 포셋의 실제 구현예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 체감 유도형 포셋의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 자기장의 출력에 의해 사용자 피부에 체성감각이 유도되는 원리를 나타낸 것이다.
도 4는 자기장 생성모듈의 구현예를 나타낸 것이다.
도 5는 자기장 발생을 위해 사용될 수 있는 다양한 시변 전류(Time-varying current)의 예시를 나타낸 것이다.
도 6은 자기장 출력에 의해 사용자의 신체 상에 다른 종류의 체성감각이 유도되는 모습을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제3의 물체(의복)가 존재하는 경우 자기장 출력에 의해 체성감각을 유도하는 모습을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 체성감각 발생부를 이용해 사용자에게 급수정보를 전달하는 모습을 나타낸 것이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

도 1은 체감 유도형 포셋의 기본 실시예를 도식적으로 나타낸 것이다. 서두에서도 언급하였듯 본 발명은 감지 대상의 근접 여부를 인지하여 급수 여부를 판단하는 감지형 포셋에 관한 것으로, 감지 대상을 인지하여 급수를 개시하던 종래 기술에 비해 본 발명은 감지 대상, 즉 사용자의 신체 일부에 직접적으로 체성감각을 발생시킴으로써 사용자로 하여금 자신의 신체 일부가 포셋에 의해 감지되고 있는지 여부를 알 수 있게 하는 것을 주요 과제로 한다.

도 1에서도 볼 수 있듯 본 발명에 따른 체감 유도형 포셋은 감지부(100)를 이용하여 사용자의 신체 일부가 감지영역 내 존재하는지 판단하며, 일응 감지영역 내 존재하는 것으로 인지된 경우에는 체성감각 발생부(200)를 통해 상기 사용자의 신체 일부에 자기장을 출력하여 체성감각을 유도한다. 이를 통해 포셋을 이용하고자 하는 사용자는 자신의 신체 일부가 포셋에 충분히 근접하였는지 여부를 파악할 수 있게 된다.

이하에서는 도 2를 참조하여 체감 유도형 포셋을 구성하는 세부구성에 대해 알아보기로 한다.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 체감 유도형 포셋은 감지부(100), 체성감각 발생부(200), 급수관리부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.

감지부(100)는 사용자의 신체가 감지범위 내 존재하는지 여부를 감지하는 기능을 하는 것으로, 상기 감지부(100)는 바람직하게는 광 근접 센서로 구현할 수 있다.

감지부(100)는 기본적으로 광 방출기 및 광 검출기로 구성될 수 있으며, 광 방출기는 적외선(IR) 광펄스를 방출하며 광 검출기는 차단 물체 또는 표면으로부터 반사된 적외선 광펄스를 수신 및 감지함으로써 감지범위 내 사용자의 신체가 있는지 여부를 감지할 수 있다.

한편, 감지범위란 상기 감지부(100)가 특정 물체의 존재를 감지해 낼 수 있는 한계 범위를 의미하며, 상기 광 근접 센서로 구현된 감지부(100)의 경우 방출된 적외선 광펄스가 손실없이 특정 물체에 반사되어 광 검출기에 도달할 수 있는 한계 범위를 감지범위로 정의하기로 한다.

한편, 상기 감지범위는 감지하는 범위에 따라 두 가지 범위로 구별될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 감지부(100)는 제1감지범위, 제2감지범위가 구별된 설정상태에서 사용자의 신체 일부가 어느 감지범위에 포함되었는지 감지할 수 있으며, 어느 감지범위 내 사용자 신체 일부가 존재하는지에 따라 체성감각 발생부(200)로 하여금 세기가 다른 자기장을 출력하도록 구현할 수도 있다.

다른 한편, 상기 감지부(100)는 광 근접 센서가 아닌 사용자의 모션을 인식할 수 있는 모션 인식 카메라로도 구현할 수 있다.

모션 인식 카메라로 구현하는 경우, 사용자의 신체 일부가 어느 정도 근접해 있는지를 알 수 있음은 물론, 사용자 신체 일부의 움직임 자체를 인지하여 명령어로서 입력을 수신하도록 구현할 수도 있다.

예를 들어, 사용자가 손을 좌측 또는 우측으로 이동시키는 동작을 반복적으로 하는 경우, 모션 인식 카메라로 구현된 감지부(100)는 이를 감지하여 제어부(400)로 송신하고, 제어부(400)로 하여금 이를 급수량 조절의 명령어로 인식하게 할 수 있다. 한편, 이후 제어부(400)는 급수관리부(300)를 제어하여 수로관을 통과하는 물의 양을 조절하도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 체감 유도형 포셋은 체성감각 발생부(200)를 더 포함할 수 있다.

체성감각 발생부(200)는 포셋에 근접한 사용자의 신체 일부에 체성감각을 발생시키는 구성으로서, 구체적으로는 감지범위 내 존재하는 사용자의 신체 일부 또는 감지범위 외의 범위에 존재하는 사용자의 신체 일부에 자기장을 출력하고 이를 이용하여 사용자의 피부에 체성감각을 발생시킨다.

한편, 이 때 상기 체성감각 발생부(200)는 자기장을 직접적으로 생성시키는 자기장 생성모듈(210) 및 자기장 생성모듈(210)에 자기장 생성을 위한 전류를 공급하는 전원모듈(220)을 포함할 수 있다.

자기장 생성모듈(210)은 체성감각을 제공하기 위한 자기장(Magnetic)을 발생시키는 구성으로, 이러한 상기 자기장 생성모듈(210)은 자기장을 생성할 수 있는 다양한 소자로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 전류의 유입에 따라 자기장을 생성하는 코일의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 코일은 금속 재료, 초전도 재료 등 다양한 재료로 형성될 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성모듈(210)은, 다양한 형태의 코일을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자기장 생성모듈(210)은, 원형 코일, 사각 코일, n개의 코일이 3차원 공간상에서 일정한 각도를 이루며 결합한 형태의 복합 코일, 동일한 반경의 코일이 적층된 솔레노이드 형태의 코일, 서로 다른 반경의 코일이 동일 평면상에서 결합한 디스크 형태의 코일 등 다양한 형태의 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성모듈(210)은 서로 다른 형태로 배치되거나 또는 서로 다른 모양으로 형성되는 복수 개의 코일을 동시에 포함하는 형태로도 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 자기장 생성모듈(210)은, 제1코일 및 상기 제1코일과 직각으로 배치되는 제2코일을 모두 포함하는 형태로 구성(예시 1)되거나, 모양이 서로 상이한 제3코일(사각 코일) 및 제4코일(솔레노이드)을 모두 포함하는 형태로도 구성(예시 2)될 수 있으며, 이러한 예시 이외에도 복수 개의 코일을 포함하는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 복수 개의 코일을 이용하여 다양한 형태의 자기 자극을 제시할 수 있다. 위에서 언급한 예시를 참조하여 살펴보면, 예시 1의 경우에는 상기 자기장 생성모듈(210)이 서로 수직을 이루는 제1코일 및 제2코일을 포함하므로, 제1방향으로 자기 자극을 제시하거나, 제1방향과 수직을 이루는 제2방향으로 자기 자극을 제시하거나, 제1방향 및 제2방향으로 동시에 자기 자극을 제시할 수 있다. 또한, 예시 2의 경우에는 서로 다른 모양의 코일을 선택적으로 동작시켜 서로 다른 자속 밀도 및 모양을 가지는 자기장을 선택적으로 생성할 수 있으며, 후술할 제어부(400)에 의해 일정한 시변 전류를 생성되는 상태에서도 다양한 형태의 자기 자극을 제시할 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성모듈(210)은 후술하게 될 제어부(400)의 제어에 따라 시변 자기장(Time-varying magnetic field)을 생성하게 된다. 시변 자기장의 형태로 자기 자극이 전달되어야, 자기 자극을 전달받는 생체 조직 내에 유도 전류(Induced current)가 발생 될 수 있고, 상기 유도 전류를 기초로 체성감각이 제공될 수 있기 때문이다.

도 3을 참조하여 체성감각 발생부(200), 더 정확히는 자기장 생성모듈(210)이 사용자의 신체 일부에 체성감각을 제공하는 과정을 좀 더 상세하게 살펴보기로 한다.

1) 먼저, 코일 형태로 형성되는 자기장 생성모듈(210)에 시변 전류(Time-varying current)가 공급되고, 공급된 시변 전류에 의해 시변 자기장이 생성되며, 생성된 시변 자기장에 의해 특정 생체 조직(Stimulation point)에 자기 자극이 가해지게 된다. 2) 상기 특정 생체 조직에 자기 자극이 가해지면 상기 특정 생체 조직 내부에서 유도 전류가 발생하게 되는데, 이렇게 발생 된 유도 전류에 의해 상기 특정 생체 조직 내에 존재하는 신경 세포들이 활동 전위(Action potential)를 갖게 된다. 3) 따라서, 이러한 활동 전위에 의하여 생체 감수기(Receptor)들이 활성화되고, 이에 따라 체성감각이 발생하게 된다.

또한, 상기 자기장 생성모듈(210)은, 코일의 배치 변화 또는 코일에 유입되는 시변 전류의 변화를 통해, 자기 자극이 제시되는 방향을 변화시키거나 자기 자극이 제시되는 범위(체성감각을 유발할 수 있는 강도의 자기 자극이 제시되는 범위)를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 코일이 3차원 공간상에서 배치된 형태를 변화시켜 자기 자극의 제공 방향을 변화시킬 수 있으며, 시변 전류의 파라미터 조절(파워(크기), 주파수, 발생 빈도, 파형의 형태 조절 등)을 기초로 자기장의 강도(Intensity)와 발생형태를 변화시켜 자기 자극의 유효 범위(체성감각을 유발시킬 수 있는 강도의 자기 자극이 제시되는 범위)를 변화시킬 수 있다.

한편, 체성감각 발생부(200) 내 전원모듈(220)은, 상기 자기장 생성모듈(210)에 자기장 생성을 위한 전류를 공급하는 구성이다. 이러한 전원모듈(220)은 전류원 소스 회로(current source circuit), 전력 변환기(Power converter) 등의 전원 장치를 포함할 수 있으며, 다양한 종류의 소자들을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 도 4에는 전원모듈(220)의 구현 예가 도시되어 있다.

전원모듈(220)은 시변 전류(Time-varying current)를 생성하여 상기 자기장 생성모듈(210)에 공급한다. 이렇게 상기 전원모듈(220)이 시변 전류를 생성하여 공급하면, 상기 자기장 생성모듈(210)이 체성 감각을 제공하기 위한 시변 자기장을 생성할 수 있게 된다. 한편, 상기 전원모듈(220)은 출력 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 출력 수단은 스위칭용 전력 소자인 SCR(Silicon Controlled Rectifier), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn-off thyristor) 등의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 전원모듈(220)은 시변 전류의 다양한 파라미터를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 전원모듈(220)은 시변 전류의 파워 또는 크기(Power, amplitude), 주파수(frequency), 파형의 모양(Shape), 파형의 간격(Interval), 위상(Phase) 등을 변화시킬 수 있으며, 이러한 파라미터 변환을 통해 다양한 종류의 시변 전류를 상기 자기장 생성모듈(210)에 공급할 수 있다. 도 5에는 상기 전원모듈(220)이 파라미터 변환을 통해 공급할 수 있는 몇 가지 예시(Biphasic Pulse, Symmetrical Biphasic Pulse, Asymmerical Biphasic Pulse, Sine Wave 형태의 시변 전류)적인 시변 전류의 형태가 도식적으로 나타나 있다.

한편, 상기 전원모듈(220)은, 사전에 설정된 복수 개의 시변 전류를 선택적으로 공급하는 형태로도 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원모듈(220)은 상기 제어부(400)의 제어를 기초로, 1) A파워, A주파수, A형태의 파형, A간격 등의 파라미터를 가지는 A 시변 전류, 2) B파워, B주파수, B형태의 파형, B간격 등의 파라미터를 가지는 B 시변 전류, 3) C파워, C주파수, C형태의 파형, C간격 등의 파라미터를 가지는 C 시변 전류 등을 선택적으로 공급하는 형태로도 구성될 수 있다.

한편, 상기 체성감각 발생부(200)가 자기 자극을 제공하게 되는 생체 조직 내부에는, 다양한 종류의 체성감각(터치감, 압감, 온감 등)을 담당하는 다양한 감수기(Receptor)들이 존재하는데, 이러한 감수기들은 대개의 경우 서로 다른 특성(특히 주파수 특성)을 가지는 유도 전류(Induced current)에 민감하게 반응한다. 따라서, 서로 상이한 자기 자극이 인체에 가해지는 경우에는 서로 다른 특성의 유도 전류가 발생할 수 있으므로, 각 자기 자극에 대하여 서로 다른 종류의 감수기들이 민감하게 반응할 수 있다. 또한, 각 자기 자극에 대하여 서로 다른 종류의 감수기들이 민감하게 반응하게 됨에 따라, 각 자기 자극에 대하여 서로 다른 종류의 체성감각(온감, 터치감, 압감 등)이 유발될 수 있다.

이러한 특성을 바탕으로 본 발명의 일 실시예에 따른 체성감각 발생부(200)는, 생성하는 자기장을 변화시켜 다양한 종류의 체성감각을 선택적으로 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 체성감각 발생부(200)는, 전원모듈(220)에 의해 다양한 타입(Type)의 시변 전류를 선택적으로 공급받을 수 있고, 상기 자기장 생성모듈(210)이 공급된 시변 전류를 기초로 다양한 타입의 시변 자기장을 선택적으로 생성할 수 있으므로, 상기 전원모듈(220) 및 상기 자기장 생성모듈(210)을 활용하여 다양한 종류의 체성 감각을 선택적으로 제공할 수 있다.

이 경우 상기 제어부(400)는, 복수의 제어모드로 동작할 수 있으며, 이러한 복수의 제어모드를 기초로 다양한 체성감각을 선택적으로 제공할 수 있다. 1) 예를 들어 상기 제어부(400)는, 터치감을 자극하기 위한 터치감 모드로 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 터치감 모드에서 상기 제어부(400)는, 상기 자기장 생성모듈(210)에 제1시변 전류를 공급하여 제1자기장을 생성하게 하는데, 여기서 상기 제1자기장은 터치감을 주로 담당하는 감수기(Merkel's disc, Meissner's corpuscle 등의 감수기)가 민감하게 반응하는 유도전류를 생성하는 자기장이다. (본 모드에서 제시하는 터치감은 진동감을 포함한다) 2) 또한, 상기 제어부(400)는 압감을 자극하기 위한 압감 모드로 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 압감 모드에서 상기 제어부(400)는, 상기 자기장 생성모듈(210)에 제2시변 전류를 공급하여 제2자기장을 생성하게 하는데, 여기서 상기 제2자기장은 압감을 주로 담당하는 감수기(Pacinian corpuscle 등의 감수기)가 민감하게 반응하는 유도전류를 생성하는 자기장이다. 3) 또한, 상기 제어부(400)는 온감을 자극하기 위한 온감 모드로 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 온감 모드에서 상기 제어부(400)는, 상기 자기장 생성모듈(210)에 제3시변 전류를 공급하여 제3자기장을 생성하게 하는데, 여기서 상기 제3자기장은 온감을 주로 담당하는 감수기(Ruffini ending 등의 감수기)가 민감하게 반응하는 유도전류를 생성하는 자기장이다. 결국, 상기 제어부(400)는, 제공하고자 하는 체성감각(터치감, 압감, 온감 등)의 종류에 따라 상기 자기장 생성모듈(210)에 공급되는 시변 전류의 파워, 주파수, 파형의 모양, 파형의 간격 등을 변화시키는 제어를 수행하며, 이러한 제어를 기초로 생성하는 시변 자기장을 변화시켜 여러 종류의 체성 감각을 선택적으로 제공한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체성감각 발생부(200)가 복수의 체성감각을 선택적으로 제공하는 예시를 확인할 수 있다.

도 6의 상부는, 상기 체성감각 발생부(200)가 터치감을 구현하는 예시를 나타내고 있다. 이 경우 상기 체성감각 발생부(200)는, 시변 전류를 제어하여 시변 자기장(B1)을 생성하는데, 여기서 상기 B1은 메르켈 디스크(Merkel's disc)가 민감하게 반응하는 16 내지 32 ㎐의 시변 유도전류를 생성시키는 시변 자기장이다. 따라서, 이러한 B1을 이용한 자기 자극을 통해 터치감이 제공될 수 있다. 또한, 도 6의 하부는, 상기 체성감각 발생부(200)가 압감을 구현하는 예시를 나타내고 있다. 이 경우 상기 체성감각 발생부(200)는, 시변 전류를 제어하여 시변 자기장(B2)를 생성하는데, 여기서 상기 B2는 파치니 소체(Pacinian corpuscle)가 민감하게 반응하는 100㎐ 이상의 시변 유도전류를 생성시키는 시변 자기장이다. 따라서, 이러한 B2를 이용한 자기 자극을 통해 압감이 제공될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 체감 유도형 포셋은 기본적으로 제3의 물체를 통과할 수 있는 자기장을 체성감각 유도의 원천으로 활용하기 때문에, 반드시 사용자의 피부에 직접적으로 자기장을 출력하지 않아도 되는 장점이 있다.

도 7은 이와 같은 자기장의 성질을 이용한 체감 유도형 포셋의 일 예시를 나타낸 것으로, 도 1의 체성감각 발생부(200)가 직접 사용자의 신체 일부(손)에 자기장을 출력하는 것과 달리, 사용자의 신체 일부(다리)가 제3물체(900), 즉 의복에 덮여 있는 경우에도 자기장 출력에 의한 체성감각 유도가 가능함을 나타낸 것이다.

이와 같이 체성감각 발생부(200)와 사용자의 신체 일부 사이에 제3의 물체(900)가 존재하더라도 유효한 체성감각이 유도되는 성질을 이용하는 경우, 체감 유도형 포셋을 제작하는 자의 입장에서는 체성감각 발생부(200)를 구비시킴에 있어 그 위치를 자유롭게 선정할 수 있어 설계가 용이하며, 나아가 사용자로서도 더 쉽게 체성감각을 느낄 수 있게 되어 포셋 이용에 편의성이 제고되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 전원모듈(220) 등의 동작 이상으로 상기 자기장 생성모듈(210)에 과도한 시변 전류가 유입되고, 과도한 시변 전류의 유입에 따라 과도한 자기 자극이 제공될 위험이 있는 경우에, 자기 자극에 의해 체성감각이 제공되는 것을 차단할 수 있다.

해결 수단으로는 본 발명의 일 실시예에 따른 체성감각 발생부(200)에, 자기 자극의 전달을 억제하기 위한 보호 커버를 더 포함시키는 방법이 있다. 이러한 상기 보호 커버는 순철 또는 뮤메탈(Mu-metal) 등 자기장을 차단할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제어부(400)의 제어에 따라 상기 자기장 생성모듈(210)을 둘러쌀 수 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 체성감각 발생부(200)를 통한 체성감각의 제공을 억제하고자 하는 경우에 상기 보호 커버를 활용할 수 있다.

보다 근본적인 해결수단으로는, 상기 전원모듈(220)과 상기 자기장 생성모듈(210)에 출력 또는 유입되는 전류와 전압을 감지하고 사전에 설정된 범위를 넘어서거나 비정상적인 변동이 검출될 때 자기장의 전달을 차단하는 형태로 구성하는 방법이 있다. 이 경우 센서 장치가 사용될 수 있는데, 구체적으로 전류 트랜스포머(Current transformer), 저항 분배기(Resistor divider) 등이 이용될 수 있다.

따라서, 이러한 차단 동작을 통해 비정상적인 자기 자극에 의해 체성감각이 제공되는 것을 방지할 수 있고, 인체에 대한 안정성을 보장할 수 있다.

한편 도 2를 다시 참조할 때, 급수관리부(300)는 물 공급 여부를 제어하는 기능을 하는 것으로, 급수관리부(300)는 물이 통과하는 수관과 연결되고 급수량을 제어하기 위한 밸브를 포함하도록 구현할 수 있다. 상기 급수관리부(300)는 제어부(400)로부터 전달된 명령에 따라 급수를 개시 또는 종료한다.

한편, 체감 유도형 포셋의 각 기능부를 총괄적으로 제어하는 구성으로서 제어부(400)가 구비될 수 있다.

제어부(400)(500)는 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있으며, 이 때 연산 수단은 범용의 중앙연산장치(CPU)일 수도 있고, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수도 있다. 또한, 저장 수단으로는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자가 활용될 수 있다.

제어부(400)는 포셋의 감지부(100), 체성감각 발생부(200), 급수관리부(300) 등을 제어할 수 있으며, 그 중에서도 특히 체성감각 발생부(200)에서 출력되는 자기장을 제어할 수 있다. 제어부(400)가 체성감각 발생부(200) 내 구비된 전원모듈(220), 자기장 생성모듈(210)을 제어하여 시변 전류의 속성값을 조절하는 내용, 시변 전류의 조절에 의해 다양한 종류의 체성감각을 유발시킬 수 있는 자기장을 출력하는 내용에 대해서는 이미 전술하였으므로 이를 참고하기로 한다.

한편, 이상에서 살핀 체감 유도형 포셋은 복수 개의 체성감각 발생부(200)를 포함하는 형태로도 구현될 수 있다. 도 8은 복수 개의 체성감각 발생부(200)가 구비된 포셋을 예시적으로 나타낸 것으로, 이 경우 상기 제어부(400)는 체성감각 발생부(200)를 개별적 또는 통합적으로 제어할 수 있으며, 이러한 제어를 통해 다양한 체성감각 패턴을 구현할 수 있다. 이 때, 상기 체성감각 발생부(200)를 각각 상/하, 좌/우로 움직일 수 있게 구현하는 경우, 보다 다양한 체성감각 패턴을 구현할 수도 있다.

구체적인 예시로서, 상기 제어부(400)는 도 8과 같이 둘 이상의 체성감각 발생부(200)를 선택적으로, 즉 시간차를 두어 체성감각 발생부(200)를 작동시키거나 체성감각 발생부(200)가 특정 모양을 이루도록 선택적으로 동작시켜 하나의 체성감각 패턴을 구현할 수 있으며, 이러한 패턴들을 현재 급수상태에 대한 정보(이하 급수정보)와 매칭시킨 상태에서 제어 동작을 수행할 수 있다.

이 때 사용자에게 제공 가능한 급수상태 정보의 예로는, 급수가 진행된 시간, 수온, 급수량, 수압 등이 포함될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 포셋은 내부적으로 타이머를 구비할 수 있으며, 급수 개시시부터 진행시간을 연산하여 이를 사용자의 신체 일부에 체성감각의 형태로 전달할 수 있다. 즉, 상기 사용자의 신체 일부에 복수 개의 체성감각 발생부(200)를 이용해 촉감을 숫자 모양으로 유도(도 8(a))하거나, 막대눈금이 하나씩 누적되어 쌓이는 식의 촉감을 유도(도 8(b))함으로써 상기 사용자에게 급수 진행 시간 정보를 전달할 수 있다.

이와 같이 상기 제어부(400)는 복수의 체성감각 발생부(200) 제어를 통해 다양한 급수정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

이상 도면을 참조하여 본 발명에 따른 체감 유도형 포셋에 대해 살펴보았다. 위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 감지부
200: 체성감각 발생부
210: 자기장 생성모듈
220: 전원모듈
300: 급수관리부
400: 제어부
900: 제3물체

Claims (12)

1. 감지범위 내 사용자의 신체의 존재여부를 감지하는 감지부;
   감지범위 내 존재하는 상기 사용자의 신체 또는 감지범위 외 존재하는 상기 사용자의 신체에 자기장을 출력하여 상기 사용자의 생체 조직에 체성감각을 유도하는 체성감각 발생부;
   급수를 제어하는 급수관리부; 및
   상기 감지부, 체성감각 발생부 및 급수관리부를 제어하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 체성감각 발생부는,
   자기 자극(Magnetic Atimulation)을 이용하여 체성감각을 유도하는 자기장을 생성하는 자기장 생성모듈; 및
   자기장 생성모듈에 자기장 생성을 위한 시변 전류를 공급하는 전원모듈;을 포함하고,
   상기 제어부는 상기 시변 전류의 속성값을 제어하여 자기장 출력을 조절하되, 상기 시변 전류의 속성값은 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형을 포함하는 체감 유도형 포셋.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 체성감각 발생부와 상기 사용자의 신체 사이에 제3의 물체가 존재하는 것을 특징으로 하는 체감 유도형 포셋.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 체성감각 발생부는 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 체감 유도형 포셋.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 복수 개의 체성감각 발생부를 선택적으로 동작시켜 체성감각 패턴을 구현하는 것을 특징으로 하는 체감 유도형 포셋.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 감지범위는 협역의 제1감지범위 및 광역의 제2감지범위로 구성되고,
   제어부는 사용자의 신체가 어느 감지범위에 존재하는지에 따라 체성감각 발생부에 의해 출력되는 자기장을 제어하는 것을 특징으로 하는 체감 유도형 포셋.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 체성감각 발생부는 상/하 또는 좌/우 중 적어도 어느 한 방향으로의 회전운동이 가능한 것을 특징으로 하는 체감 유도형 포셋.
    
11. 제1항에 있어서,
    감지부는 감지범위 내 사용자 신체의 모션을 인지하고,
    제어부는 상기 감지부가 인지한 모션에 따라 체성감각 발생부를 제어하는 것을 특징으로 하는 체감 유도형 포셋.
    
12. 체감 유도형 포셋이 급수하는 방법에 있어서,
    사용자의 신체가 감지범위 내 존재하는지 여부를 감지하는 단계;
    상기 감지범위 내 상기 사용자의 신체 또는 감지범위 외 상기 사용자의 신체에 자기장을 출력하여 상기 사용자의 생체 조직에 체성감각을 유도하는 단계;
    상기 사용자의 신체가 기 설정된 시간 동안 감지범위 내 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 사용자의 신체가 기 설정된 시간 동안 감지범위 내 존재하는 경우 급수를 개시하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 체감 유도형 포셋은,
    자기 자극(Magnetic Atimulation)을 이용하여 체성감각을 유도하는 자기장을 생성하는 자기장 생성모듈; 및
    자기장 생성모듈에 자기장 생성을 위한 시변 전류를 공급하는 전원모듈;을 포함하고,
    상기 체감 유도형 포셋은 상기 시변 전류의 속성값을 제어하여 자기장 출력을 조절하되, 상기 시변 전류의 속성값은 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형을 포함하는 체감 유도형 포셋의 급수 방법.
    

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