KR102330463B1 - 음악파형 에너지 기반 펄스파 변조 기법을 이용하는 저주파 마사지기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 저주파 마사지기에 관한 것으로서, 음악 데이터를 입력받기 위한 입력부, 입력받은 음악 데이터에서 프레임 간격으로 음악 에너지의 분포 정보를 획득하고, 미리 정해진 레벨 수만큼 일정한 간격으로 상기 음악 에너지의 빈도신호를 계산하고, 이를 기준으로 양자화하는 전처리부, 상기 전처리부에서 양자화된 신호를, 일정한 펄스너비와 주기를 갖는 샘플링 펄스열과 동기화하여 변조하는 방식으로 저주파 펄스 파형을 생성하는 펄스파 생성부 및 사용자의 신체에 부착되며, 상기 펄스파 생성부에서 생성된 저주파 펄스 파형에 따른 전기적 자극을 상기 사용자의 신체에 출력하는 출력부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 음악파형의 에너지 기반 펄스파 변조 기법을 이용한 저주파 마사지기를 제공함으로써, 음악을 이용한 심리치료와 함께 저주파 마사지를 받을 수 있다는 효과가 있다.

Description

음악파형 에너지 기반 펄스파 변조 기법을 이용하는 저주파 마사지기 {Low frequency massager using pulse modulation scheme based on music wave}

본 발명은 저주파 마사지기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음악과 치료를 동시에 진행할 수 있는 음악파형 에너지 기반 펄스파 변조 기법을 이용하는 저주파 마사지기에 관한 것이다.

음악을 이용한 심리치료는 이미 널리 사용되는 기술이고, 근래에 여러 학문분야에서 연구가 심화되는 주제이다.

기존에는 음악에 관련된 주파수와 관련된 복잡한 분석이나 주파수 밴드를 이용한 해석을 통하여 음악적인 요소를 신호처리의 주파수 해석 기반 이해을 통해 제안되고 연구되었다.

일반적으로 저주파 마사지기는 공급된 소정의 전원에너지를 저주파 펄스로 변조한 다음, 그 저주파 펄스를 증폭하여 한쌍의 도전성 전극(전극 패드)에 공급하고, 상기 한쌍의 도전성 전극(전극 패드)을 사용자의 신체에 접촉시켜서, 사용자의 신체에 전기적 자극을 일으킴으로써 치료적 효과를 얻게 되는 장치이다.

저주파 마사지기는 이러한 전기적 자극을 일으키는데 필요한 저주파를 발생시키기 위하여 저주파 발생장치를 그 내부에 내장하고 있으며, 발생된 저주파를 한쌍의 도전성 전극(전극 패드)에 보내주면, 한쪽의 도전성 전극에서 사용자의 신체를 거쳐서 다른 쪽의 도전성 전극으로 전류가 흘러가게 되고, 그 과정에서 한쌍의 도전성 전극 사이에 놓인 사용자의 신체에 전기적 자극을 발생시키게 되는 원리를 이용한 것이다.

이러한 저주파 마사지기는 저주파 발생기에서 다양한 형태의 저주파를 발생시키도록 개량되어 왔고, 그러한 형태의 저주파를 주기적 반복적으로 발생시켜 사용하고 있다.

이처럼 저주파 마사지기서, 그 내부에 내장된 프로그램에 따라 일률적으로 수행되기 때문에, 사용자가 처음 사용할 경우에는 비록 흥미를 느낄 수 있는 부분도 없지 않지만, 반복적으로 사용함에 따라 동일한 내용의 저주파 마사지를 행하게 되어, 사용자의 흥미를 곧바로 잃게 만드는 단점이 있다.

이와 같이, 종래에 통상적으로 사용하고 있는 저주파 마사지기는 제조 당시에 설정되어진 프로그램에 따라 저주파 치료를 행하고 있으므로, 사용자가 계속적으로 사용함에 따라 점점 무미건조한 마사지 방법에 익숙해져 가게 되고, 이로 인하여 저주파 마사지 행위를 지속하지 않게 된다는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2019-0009734

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복잡한 기법을 사용하지 않고, 간편한 물리적인 특성인 음파의 에너지를 이용하여 음악과 동기화된 펄스열을 발생하도록 함으로써, 치료나 건강 보조수단으로 적용할 수 있도록 한 저주파 마사지기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 음악을 이용한 치유의 개념을 근육과 피부의 치유와 미용에 접목하여 심리치유를 겸한 물리적인 치유를 돕고자 하는 방법을 제안하는데 그 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저주파 마사지기는 음악 데이터를 입력받기 위한 입력부, 입력받은 음악 데이터에서 프레임 간격으로 음악 에너지의 분포 정보를 획득하고, 미리 정해진 레벨 수만큼 일정한 간격으로 상기 음악 에너지의 빈도신호를 계산하고, 이를 기준으로 양자화하는 전처리부, 상기 전처리부에서 양자화된 신호를, 일정한 펄스너비와 주기를 갖는 샘플링 펄스열과 동기화하여 변조하는 방식으로 저주파 펄스 파형을 생성하는 펄스파 생성부 및 사용자의 신체에 부착되며, 상기 펄스파 생성부에서 생성된 저주파 펄스 파형에 따른 전기적 자극을 상기 사용자의 신체에 출력하는 출력부를 포함한다.

상기 펄스파 발생부는, 각 프레임에서 상기 양자화된 신호에서 음악 에너지의 비율에 기반한 구간에 펄스열을 생성하고, 나머지 구간은 비워 두는 방식으로, 한 프레임 당 하나의 펄스열이 발생되도록 저주파 펄스 파형을 생성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 음악파형의 에너지 기반 펄스파 변조 기법을 이용한 저주파 마사지기를 제공함으로써, 음악을 이용한 심리치료와 함께 저주파 마사지를 받을 수 있다는 효과가 있다.

특히, 본 발명에서는 음악에 관련된 주파수와 관련된 복잡한 분석이나 주파수 밴드를 이용한 해석을 통하지 않고, 간편한 물리적인 특성인 음파의 에너지의 특성을 이용하여 음악과 동기화된 펄스열을 발생시켜서, 치료나 건강 보조수단으로 적용할 수 있다는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에서 샘플링 주기가 같은 경우, 음원을 분석한 신호를 필요에 따라 약간의 변형을 도입하여, 사용자에 적응적인 기호신호를 재생산함으로써, 저주파치료에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형의 에너지를 펄스변조에 적용하여 생성된 펄스파를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형 에너지 기반 펄스 변조 기법을 이용한 저주파 마사지기의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리부에서의 양자화 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형의 음악에너지 파형을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화된 파형을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 펄스열의 파형을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형의 일부분을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 펄스열로 사영된 음악파형의 일 부분을 도시한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형의 에너지를 펄스변조에 적용하여 생성된 펄스파를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 음악이 T _begin 에서 플레이되기 시작하면서 한 프레임으로 정의된 시간 T _fraim 까지의 전처리 과정에서 얻어진 음악파형의 에너지 비율에 기반 하여 T _p 의 펄스폭과 소정 주기를 갖는 펄스열을 발생시킨다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 펄스열 이후, 음악의 샘플링 단위에서 정해진 T _fraim 까지는 쉬는 구간으로 비워 둔다. 이러한 과정에서 한 프레임 동안에 하나의 펄스열이 발생되고, 발생된 저주파 펄스열 파형은 사용자의 피부에 부착된 탭 등의 출력부를 통하여 피부에 전달된다.

이제 본 발명에서 펄스변조기법을 이용하여 음악파형을 변조하여 펄스파를 생성하는 저주파 마사지기에 대한 구체적인 내용을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형 에너지 기반 펄스 변조 기법을 이용한 저주파 마사지기의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 저주파 마사지기는 입력부(110), 전처리부(120), 펄스파 생성부(130), 출력부(140)를 포함한다.

입력부(110)는 음악 데이터를 입력받는 역할을 한다. 예를 들어, 입력부(110)는 MP3 플레이어, 핸드폰, 스마트폰, PMP, 태블릿 PC 등의 다양한 음원재생수단으로부터 음악 데이터를 유무선방식을 통해 입력받을 수 있다.

전처리부(120)는 입력받은 음악 데이터에서 프레임 간격으로 음악 에너지의 분포 정보를 획득하고, 미리 정해진 레벨 수만큼 일정한 간격으로 음악 에너지의 빈도신호를 계산하고, 이를 기준으로 양자화한다.

펄스파 생성부(130)는 전처리부(120)에서 양자화된 신호를, 일정한 펄스너비와 주기를 갖는 샘플링 펄스열과 동기화하여 변조하는 방식으로 저주파 펄스 파형을 생성한다.

본 발명의 일 실시예에서 펄스파 발생부(130)는 각 프레임에서 양자화된 신호에서 음악 에너지의 비율에 기반한 구간에 펄스열을 생성하고, 나머지 구간은 비워 두는 방식으로, 한 프레임 당 하나의 펄스열이 발생되도록 저주파 펄스 파형을 생성할 수 있다.

출력부(140)는 사용자의 신체에 부착되며, 펄스파 생성부(130)에서 생성된 저주파 펄스 파형에 따른 전기적 자극을 사용자의 신체에 출력한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리부에서의 양자화 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 전처리부(120)에서는 음악데이터가 입력되면, 입력된 음악 데이터에서 프레임 간격으로 음악 에너지의 분포 정보를 획득한다(S310, S320).

그리고, 미리 정해진 레벨 수(L)만큼 일정한 간격으로 음악 에너지의 빈도신호를 계산하고(S330), 이를 기준으로 양자화한다(S340)

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형을 도시한 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실제 실험에 사용된 “Kalimba.mp3” 라는 음악파일의 음악파형을 예시한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에서 음악데이터가 입력되면, 입력된 음악데이터를 분석한다. 샘플링 펄스의 주기 T _h 가 주어지면, 이에 맞춰 한 프레임이 적용되는 시간 T _fraim 동안에 존재하는 음악파형의 에너지를 획득한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형의 음악에너지 파형을 도시한 그래프이다.

도 5는 도 4의 음악파일에 대하여 샘플링 주기가 1초이고, 매 초 음악파형이 갖고 있는 에너지를 파형의 절대값들의 합으로 정의하여 계산된 에너지 신호를 나타내고 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화된 파형을 도시한 그래프이다.

도 6은 도 4의 음악파일에 대하여 초당 전달되는 음악 에너지를 8개의 영역으로 양자화한 신호를 나타내고 있다.

본 발명에서 양자화 과정에서는 선행적으로 분석된 에너지의 분포도에서 원하는 레벨의 수 L을 정하여 에너지의 값을 등 간격으로 L등분 한다. 그리고, 등분된 대로 구간 내의 에너지를 구하고, 레벨을 양자화하여, {1,3,...,L} 레벨로 이루어진 이산 열을 확보한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 펄스열의 파형을 도시한 그래프이다.

도 7은 펄스 너비 T _h 가 0.0001초이고, 주기가 0.001초인 샘플링 펄스열의 파형을 보여주고 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음악파형의 일부분을 도시한 그래프이다.

도 8은 도 7의 펄스가 5프레임 정도로 주어지고, 시간적으로 펄스 프레임 간의 간격인 주기가 0.05초인 경우의 음악파형의 일부분을 도시한 것이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 펄스열로 사영된 음악파형의 일 부분을 도시한 그래프이다.

도 9는 펄스가 5프레임인 경우로서, 5초 간격으로 양자화에서 얻은 파형 정보를 기반으로 음악파형과 동기화된 펄스 파형을 보여주고 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다양한 변수가 최종적으로 만드는 펄스 파형 시퀀스와 관련되어 있으며, 이러한 변수에 관련된 가변성은 현실적인 적용성에 기반을 두고 살펴 볼 필요성이 있다.

본 발명에서 제안하는 음원을 분석한 신호는, 필요에 따라서 파형과 적용시간의 길이 등의 여러 변수와 관련한 임상실험을 통해 보다 광범위한 기술과 사람과의 관계에 대한 분석을 기반으로 하는 다양한 방법에 적용할 수 있다는 가능성을 제공하고 있다. 특히, 빅데이터 해석을 통한 사용자에 대한 적응적인 저주파 신호를 재생산하여 치료나 시술에 적용할 수 있다.

기존 저주파 마사지기 관련 기술은 근육 및 피부의 마사지나 이완을 위한 목적으로 서너 개의 자극 파형을 피부에 적용하는 것이 주요 기능인 제품들이 다양한 형태로 시장에 나오는 수준이었다. 이러한 기기는 치료의 목적으로서 의료기기로 적용하기에는 한계성을 극복하지 못한 선택적인 파형을 사용한다.

그러나, 본 발명은 음악을 이용한 심리치료를 겸한 파형의 선택과 적용시간의 선택, 사용자의 필요 및 상태에 적응적인 저주파치료기로의 적용이 가능한 저주파 마사지기를 제공함으로써, 기존에 연구개발된 제품의 한계성을 극복할 수 있다.

특히, 기존에 널리 사용된 음악의 해석 방법에 있어서, 신호처리에서 통상적으로 사용되었던 주파수 분석기법을 적용하는 방법을 배제한다. 즉, 본 발명에서는 음악에 관련된 주파수와 관련된 복잡한 분석이나 주파수 밴드를 이용한 해석을 통하지 않고, 간편한 물리적인 특성인 음파의 에너지의 특성을 이용하여 음악과 동기화된 펄스열을 치료나 건강 보조수단으로 적용할 수 있도록 한다.

본 발명의 음원을 분석한 신호는 샘플링 주기가 같은 경우라면, 필요에 따라서 약간의 변형을 도입하여, 사용자에 적응적인 기호신호를 재생산하여 저주파치료에 적용할 수 있다.

다양한 음악을 이용한 심리치료와 물리치료가 가능하듯이, 본 발명에서는 음악을 들으면서 동시에 근육에 마사지 기능을 가할 수 있어, 그 효과가 배가 될 것으로 기대된다. 또한 인공지능적인 기술을 도입하면, 펄스열의 프레임의 선택, 음악에너지 부분을 양자화하는 부분, 무신호의 인터벌 등에 관련된 여러한 변수들의 선택을 사용자의 취향에 맞게 적응적으로 변형할 수 있는 여지가 있다. 이러한 이유로, 보다 더 향상된 기능을 보유한 저주파 자극기 및 그와 관련된 기기에 활용 가능성이 높다고 할 수 있다.

본 발명은 기존의 특허나 아이디어보다, 이론이 간단하여, 적용하기 편리하다. 또한, 기존의 제품에 약간의 변형이나 부가적인 작은 작업을 통하여 손쉽게 획득할 수 있으며, 기존의 제품에 경쟁력을 더할 수 있는 기능을 탑재하고 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

110 입력부 120 전처리부
130 펄스파 생성부 140 출력부

Claims (2)

1. 음악 데이터를 입력받기 위한 입력부;
   입력받은 음악 데이터에서 프레임 간격으로 음악 에너지의 분포 정보를 획득하고, 미리 정해진 레벨 수만큼 일정한 간격으로 상기 음악 에너지의 빈도신호를 계산하고, 이를 기준으로 양자화하는 전처리부;
   상기 전처리부에서 양자화된 신호를, 일정한 펄스너비와 주기를 갖는 샘플링 펄스열과 동기화하여 변조하는 방식으로 저주파 펄스 파형을 생성하는 펄스파 생성부; 및
   사용자의 신체에 부착되며, 상기 펄스파 생성부에서 생성된 저주파 펄스 파형에 따른 전기적 자극을 상기 사용자의 신체에 출력하는 출력부를 포함하고,
   상기 펄스파 생성부는, 각 프레임에서 상기 양자화된 신호에서 음악 에너지의 비율에 기반한 구간에 펄스열을 생성하고, 나머지 구간은 비워 두는 방식으로, 한 프레임 당 하나의 펄스열이 발생되도록 저주파 펄스 파형을 생성하고,
   상기 전처리부는 음악 에너지를 레벨 수 L로 등분하고, 등분한 각 구간 내의 에너지를 구하고, 이를 양자화하여 L 레벨로 구성된 이산 열을 생성하는 것을 특징으로 하는 저주파 마사지기.
   
2. 삭제

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