KR102531163B1 - 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법에 관한 것으로서, 피사체에 근접하여 적외선을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 피사체의 온도와 방사되는 적외선의 세기를 능동적으로 조절하여 피사체가 오랫동안 적외선을 흡수할 수 있으며, 또한 유연하게 휘어질 수 있으므로 적외선 조사가 필요한 영역에 웨어러블하게 착용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법 {Infrared irradiation device and infrared irradiation method}

본 발명은 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피사체에 근접하여 적외선을 조사할 수 있는 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법에 관한 것이다.

광 치료는 다양한 질병 치료를 위해 오래전부터 이용된 의료 기술이다. 피부병 치료를 위해 태양 빛을 이용하는 방법은 수천 년 전부터 이집트, 인도 그리고 중국에서 이용되었으며, 이러한 광을 이용한 치료법은 1903년 노벨 의학상 수상자인 Niels Ryberg Finsen에 의해 재조명되어, 이후 인공광을 이용한 광선요법이 발달하게 되는 계기가 되었다.

종래의 광 치료 방법 중 고출력 레이저를 광원으로 이용하는 방법의 경우는 레이저의 빛이 한 곳에만 집중되어 넓은 면적의 질환 부위를 치료할 수 없다는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여 적외선 전구를 이용하여 도면 1도와 같이 적외선 전구를 이용한 적외선 조사 장치가 개발되어, 인체의 피부 질환 등을 치료하는데 사용되었다.

그러나, 종래의 적외선 조사 장치가 방사하는 적외선은 원적외선으로 인체에 조사시 조사 대상 부위의 온도가 빨리 상승하여, 환부에 오랫동안 적외선을 조사할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 종래의 적외선 조사 장치를 이용하는 경우에는, 도면 2도와 같이 조사 대상이 되는 위치로부터 멀리 이격 되어 빛이 조사되어야 하므로 웨어러블(wearable)하게 착용할 수 있도록 제작할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 시도의 하나로써, 도면 3도와 같은 적외선 조사 장치가 도입되었다.

도면 3도의 적외선 조사 장치는 무릎 보호대와 같은 모습을 구비하고 있으며, 도면 4도와 같이 플라스틱(plastic)으로 제작된 하드 커버(hard cover)(11)의 내부로 다수의 적외선 다이오드(12)가 구비되어 있다.

이러한 종래의 무릎 보호대 형식의 적외선 조사 장치는 착용하고 이동은 가능할 수 있으나, 그 부피가 커서 일상생활 중에 항상 착용하고 적외선을 조사받기에는 무리가 있었다. 즉, 이러한 적외선 조사 장치를 착용하고 바지 등을 입기에는 무리가 따르므로, 결국은 일상 생활을 영위하면서 계속적으로 적외선을 장기간 조사 받기에는 문제점이 있었다.

또한, 외부에서 곧바로 인식이 가능하므로, 그 사용이 심리적으로 꺼려지는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 피사체에 근접하여 적외선을 조사할 수 있는 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법을 제공하고자 한다.

또한, 유연하게 휘어지는 연성회로기판 위에 적외선 발광 다이오드를 배치함으로써, 환부에 밀착하여 적외선을 조사할 수 있는 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법을 제공하고자 한다.

또한, 웨어러블하게 착용이 가능한 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유연한 기판으로 형성되는 회로기판; 상기 회로기판 상에 형성되는 히트 싱크(heat sink); 상기 회로기판 상에 안착되는 적외선 발광 다이오드(diode)들; 상기 적외선 발광 다이오드들에 공급되는 전력의 양을 제어하는 제어 모듈(module); 상기 제어 모듈로부터의 전력을 상기 적외선 발광 다이오드들에게 전달하는 역할을 수행하는 전원 패드(pad)들; 상기 회로기판, 상기 히트 싱크 상기 적외선 발광 다이오드들, 상기 전원 패드들, 상기 제어 모듈을 감싸는 연성 수지층;을 포함하고, 상기 적외선 발광 다이오드들 간은 기설정된 일정 거리 이상 이격되어 히트 싱크 상에 안착되며, 상기 회로기판으로부터 상기 연성 수지층까지의 두께는 기설정된 일정 두께 이하인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 기설정된 일정 거리는 8 내지 9 센티미터(cm)이며, 상기 기설정된 일정 두께는 5 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 회로기판을 감싸며, 상기 적외선 조사 장치가 피사체에 밀착되어 고정될 수 있도록 체결 수단을 제공하는 벨트(belt)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 제어 모듈은 상기 적외선 발광 다이오드들이 정격 전력의 기설정된 일정 퍼센트(percent)(%) 이하의 전력으로 구동되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 기설정된 일정 퍼센트는 10 퍼센트인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 적외선 발광 다이오드들은 700 내지 950 나노미터(nm)의 파장의 적외선을 방사하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 적외선 발광 다이오드들은 파워(power) 적외선 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 적외선 발광 다이오드가 방사하는 빛은 피사체를 20 밀리미터(mm) 이상 투과하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 제어 모듈은 전원부; 상기 전원부가 생산하는 전력을 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부로부터 상기 적외선 발광 다이오드들로 인가되는 전력의 양을 조절하는 가변 저항부; 상기 적외선 발광 다이오드들이 방출하는 열의 온도를 측정하는 온도 센서(sensor); 외부의 무선 신호를 수신하는 무선 송수신부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 제어 모듈은 상기 온도 센서를 통하여 측정된 온도가 섭씨 60도 이하가 되도록, 상기 발광 다이오드들에 공급되는 전력의 양을 조절하는 것을 특징을 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 무선 송수신부는 스마트 폰(smart phone)으로부터 신호를 전달받아 상기 제어 모듈로 전달하며, 상기 제어 모듈은 상기 무선 송수신부로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 적외선 발광 다이오드에 인가되는 전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 제어 모듈은 상기 적외선 발광 다이오드들로부터 방출되는 빛의 세기 조절을 위해 인가되는 전력이 0.01 와트 내지 1 와트(watt) 사이가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 상기 적외선 발광 다이오드, 제어 모듈은 표면 실장 소자(SMD, Surface Moundted Device)로 제작되는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 700 내지 950 나노 미터의 파장의 적외선이 피사체로 방사되는 단계; 상기 적외선의 세기 조절을 위해 인가되는 전력이 0.01 와트 내지 1 와트 사이가 되도록 조절되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 방법을 제공한다.

또한, 상기 적외선의 세기 조절을 위해 인가되는 전력이 0.01 와트 내지 1 와트 사이가 되도록 조절되는 단계 이후에, 상기 피사체의 온도가 60도 이하가 되도록, 상기 적외선의 방사되는 양이 조절되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 방법을 제공한다.

또한, 700 내지 950 나노 미터의 파장의 적외선이 피사체에 방사되는 단계에서, 적외선을 방사하는 광원은 피사체로부터 10 밀리미터 이내에 위치한 것을 특징으로 하는 적외선 조사 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 적외선 조사 장치 및 적외선 조사 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 바람직한 실시 예에 다른 적외선 조사 장치는 자유 자재로 휘어지고 연장되므로, 관절 부위에도 유연하게 밀착 가능한 효과가 있다. 또한, 관절 이외에도 필요에 따라 다양한 부위에 자유 자재로 부착될 수 있는 효과가 있다.

둘째, 일상 생활에서 간편하게 착용하고 적외선을 조사받을 수 있으며, 장시간 적외선을 조사받을 수 있다.

셋째, 적외선 조사 장치의 발광 다이오드들이 인체에 밀착하여 적외선을 조사함으로써 그 효율이 극대화되는 효과가 있으며, 보다 적은 수의 발광 다이오드를 사용하고도 많은 수의 적외선 발광 다이오드를 사용한 것과 같은 효과를 달성할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 소비되는 전력을 최소화할 수 있다.

다섯째, 광원으로 적외선 발광 다이오드를 사용함으로써, 가시광선 영역의 빛이 발생 되지 않아 주위의 시선을 의식하지 않고 웨어러블하게 적외선 조사 장치를 착용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 광원으로 적외선 발광 다이오드를 사용함으로써 특정 파장의 광만을 방출하므로, 유해한 자외선(UV)이나 불필요한 가시광선 등이 방출되지 않아 부작용이 적고, 에너지가 낮아 조직이나 눈을 손상시키지 않는 효과가 있다.

여섯째, 적외선 발광 다이오드로부터 방사되는 적외선에 의해서 발생 되는 열이 섭씨 60도를 넘지 않도록 할 수 있다.

일곱째, 광원으로 적외선 발광 다이오드를 사용함으로써 불필요한 가시광선 등이 방출되지 않아 부작용이 적고, 에너지가 낮아 조직이나 눈을 손상시키지 않는 효과가 있다.

여덟째, 연성회로기판 상의 히트 싱크를 통하여 적외선 발광 다이오드의 열이 외부로 용이하게 방출될 수 있어서,적외선 발광 다이오드가 열적으로 파괴되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 히트 싱크를 통하여 흡수한 열을 다시 피사체인 인체로 전달할 수 있다.

아홉째, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치에 의하면 피부 밑으로 20 밀리미터 이상 깊이 적외선을 투과시킬 수 있는 효과가 있다.

도면 1도는 종래의 적외선 조사 장치 중의 하나를 보여주는 도면이다.
도면 2도는 도면 1도의 종래의 적외선 조사 장치의 사용 예를 보여주는 도면이다.
도면 3도는 종래의 적외선 조사 장치 중 다른 하나를 보여주는 도면이다.
도면 4도는 종래의 적외선 조사 장치의 내면을 보여주는 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치를 보여주는 도면이다.
도면 6도는 도면 5도의 적외선 조사 장치의 'A' 부분의 단면을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 7도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 제어 모듈의 내부 구성을 간략하게 블럭으로 보여주는 도면이다.
도면 8도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치를 무릎 관절에 착용한 모습을 보여주는 도면이다.
도면 9도는 도면 8도의 적외선 조사 장치를 무릎 관절에 착용한 상태에서의 적외선이 조사되는 영역을 보여주는 도면이다.
도면 10도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 발목 관절에 착용된 모습을 보여주는 도면이다.
도면 11도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 팔꿈치 관절에 착용된 모습을 보여주는 도면이다.
도면 12도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치를 착용하는 모습을 보여주는 도면이다.
도면 13도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 방법의 각 과정을 보여주는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

식물에서 태양 광이 엽록소를 통해 식물 세포로 변환되는 원리와 유사하게, 엘이디(LED, Light Emitting Diode) 광원도 세포 간의 광-생화학 반응을 유도할 수 있다. 이러한 광선 요법은 엘이디 광원의 광자가 세포 조직 내 색소포나 광 수용기에 흡수되고 세포의 대사활동을 촉진 시키는 것에 기초를 둔다. 결과적으로, 세포의 전반적인 대사활동이 활발히 이루어져 세포의 재생과 재활에 광이 큰 역할을 하는 것이며, 엘이디 광원을 피부에 조사하면 콜라겐(collagen)과 엘라스틴(elastin)의 생성이 촉진되고 주름발생을 억제하여 피부가 촉촉하게 탄력을 유지하도록 할 수 있다.

이러한 효과를 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 도면 5도와 같이 제작될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 회로기판(400), 히트 싱크(200), 적외선 발광 다이오드(100), 전원 패드(210), 제어부(300), 연성수지층(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

회로기판(100)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)라고도 불리우는 연성 회로 기판으로 제작될 수 있으며, 이러한 연성 회로 기판은 10 마이크로미터 두께의 얇은 절연필름 위에 동박을 붙인 회로 기판으로 잘 구부려지고 휘어지는 특성을 구비하고 있다.

이러한 회로기판(400) 상에는 히트 싱크(200)가 형성될 수 있다. 히트 싱크(200)는 연성회로기판(100)과 함께 구부러지고 휘어질 수 있도록 제작되어야 하므로 매우 얇은 두께로 연성회로기판(100) 위에 형성될 수 있다. 바람직하게는 2 밀리미터 이하의 두께로 제작될 수 있다.

히트 싱크(200) 위에는 하나 이상의 적외선 발광 다이오드(100)가 구비될 수 있다. 적외선 발광 다이오드(100)들은 바람직하게는 세 개가 채용될 수 있으며, 어느 하나의 적외선 발광 다이오드(100)가 히트 싱크(200)의 중앙에 위치하는 경우에는 나머지 적외선 발광 다이오드(100)는 히트 싱크(200)의 중앙에 위치한 적외선 발광 다이오드(100)를 중심으로 양 옆으로 대칭되게 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 적외선 발광 다이오드(100) 간의 거리는 8 내지 9 센티미터씩 떨어질 수 있다.

인체의 감각 수용점들은 두 개의 접촉점이 있어도, 어느 일정 거리 이내의 접촉점은 하나의 접촉점으로 인식한다. 즉, 인체의 피부에 젓가락 등을 이용하여 한 부분을 누르고 다른 부분을 또 누르는 경우, 그 두 사이의 거리가 일정 거리 이내이면 하나의 접점으로 인식한다. 그리고, 사람의 경우에는 신체 부위별로 그 거리가 다르나 보통 이러한 거리가 8 내지 9 센티미터 정도이다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 히트 싱크(200) 상에 구비되는 적외선 발광 다이오드(100)들이 8 내지 9 센티미터 정도의 거리를 유지하도록 하여 복수의 적외선 발광 다이오드(100)들이 인체에 접촉되더라도 하나로 인식되도록 하여 사용자의 불편함을 최소화시킬 수 있다. 즉, 하나의 접촉점만 있는듯이 인식되면서도 보다 넓은 부위에 적외선을 조사 받을 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 적외선 발광 다이오드(100)는 히트 싱크(200) 상의 이러한 위치에 배치됨으로써, 적외선 조사 장치가 피사체, 즉 인체의 관절 부위에 밀착되는 경우에도 각각의 적외선 발광 다이오드(100)가 인체에 밀착될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치에 의하면 보다 적은 수의 적외선 발광 다이오드(100)로도 보다 넓은 면적에 적외선을 조사할 수 있으며, 전력 소모도 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 적외선 발광 다이오드(100)들은 700 내지 950 나노 미터의 파장을 지니는 전력(파워[power]) 적외선 발광 다이오드가 채용될 수 있으며, 이러한 전력 적외선 발광 다이오드의 정격 전력의 약 1/10 정도의 전력만이 전력 적외선 발광 다이오드에 인가되도록 제어될 수 있다.

다음은 인가되는 적외선의 파장과 세기에 따라 인체에 투과되는 적외선의 투과 깊이를 보여주는 그래프이다. 아래의 그래프에서 가로축은 적외선 광원으로부터의 투과 깊이를 나타내며, 세로축은 적외선 수광소자를 이용하여 측정한 전류 값을 나타낸다. 적외선 수광 소자는 적외선을 더 많이 흡수할수록 저항값이 낮아져 전류가 더 많이 흐르므로, 투과된 빛의 세기로 이해할 수 있다.

위의 그래프를 통하여 같은 파장의 적외선에 있어서 세기와 적외선의 인체 투과 깊이는 선형적이 아닌 것을 확인할 수 있다. 즉, 850 나노미터의 적외선을 인체에 조사하는 경우, 0.5 와트 세기의 적외선이나 5 와트 세기의 적외선이나 인체 내 60밀리미터까지 투과하는데 있어서는, 적외선 세기의 영향을 거의 찾아볼 수 없는 것을 확인할 수 있다. 또한, 950 나노미터의 적외선을 인체에 조사하는 경우에도 40 밀리미터까지는 적외선 발광 다이오드(100)의 세기가 투과 깊이에 거의 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있다.

위의 그래프를 통하여 적외선의 인체 투과 깊이는 적외선 발광 다이오드(100)가 조사하는 적외선의 세기보다는 파장에 더 민감하다는 것을 파악할 수 있다. 따라서, 적외선 발광 다이오드(100)로 파워 적외선 발광 다이오드가 채용되는 경우, 대다수의 파워 적외선 발광 다이오드는 약 5 내지 10 와트의 정격 전력을 가지므로, 이러한 정격 전력을 모두 인가하지 않고, 약 1/10 정도의 전력만 인가하여도 소기의 적외선 투과 깊이를 달성할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 적외선 발광 다이오드(100)들은 0.01 와트 내지 1와트 사이의 출력을 가지도록 조절될 수 있다.

또한, 파워 적외선 발광 다이오드를 사용하는 경우, 정격 전력이 10와트인 경우 이를 모두 인가하면, 파워 적외선 발광 다이오드에서 방사되는 열에 의하여 인체에 밀착 접촉하여 적외선을 조사할 수 없는데 비하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 방사되는 열을 낮출 수 있기 때문에 인체에 직접 접촉하여 사용할 수 있는 동시에 오랫동안 적외선을 조사받는 것을 가능하게 하는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 적외선 발광 다이오드(100)가 방출하는 빛의 파장과 세기를 700 내지 950 나노 미터의 파장을 가지는 적외선을 선택하는 또 다른 이유는 다음과 같다.

세포 내에 있는 헤모글로빈(hemoglobin), 시토크롬(cytochrome), 미토콘드리아(mitocondria) 등은 740 내지 850 나노 미터의 파장 대의 적외선에 민감하게 반응하여 활성화된다. 또한, 세포의 대부분은 물로 이루어지고 있으며, 950 나노미터 대의 파장의 적외선은 물에 의하여 잘 흡수된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 700 내지 950 나노 미터의 적외선을 조사함으로써 세포의 활성화 및 적외선 조사의 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 이러한 파장의 빛의 세기를 0.01 와트 내지 1 와트 사이로 조절하는 이유는 다음과 같다.

대표적으로 850 나노 미터의 적외선을 이용하여 측정하였을 때, 일반적으로 빛은 다음의 그래프와 같이 빛의 세기가 세질수록 멀리 나아간다.

다음은 1와트 세기의 850 나노 미터와 940 나노 미터의 적외선을 피부와 공기 중에 조사하였을 때 빛이 투과되는 깊이를 조사한 그래프이다. 실험에서 돼지고기는 피부의 대용품으로 사용되었다.

위의 그래프를 통하여 확인할 수 있듯이, 850 나노 미터나 950 나노 미터의 적외선 모두 피부 내에서 50 밀리미터까지는 공기 보다 더 강한 세기의 적외선이 투과되는 것을 알 수 있다.

다음은 위의 그래프에서 투과 거리가 100 밀리미터까지의 자료를 보다 확대하여 보여주는 그래프이다.

즉, 위의 실험 결과를 통하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 발명자는 1 와트 정도의 세기라도 피부 내의 일정 깊이까지 조사하기에는 충분하다는 것을 확인할 수 있었으며, 700 내지 950 밀리미터 파장 대의 적외선을 0.01 내지 1와트 세기로 조사함으로써, 피부의 80 밀리미터 깊이까지는 충분히 투과시킬 수 있음을 발견하였다.

인체의 표피동맥은 대부분 피부로부터 80 밀리 미터 이내에 있다. 그리고, 표피동맥은 인체 전체에 퍼져 있으며, 산소를 다량 함유한 피를 인체 곳곳에 전파하는 역할은 한다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 700 내지 950 나노 미터 파장 대의 적외선을 0.01 내지 1 와트 세기로 방출하는 적외선 발광 다이오드(100)를 피부에 접촉하도록 위치시킴으로써, 이러한 적외선 발광 다이오드(100)로부터 방출되는 적외선이 표피동맥 내 흐르는 피에 집중적으로 조사되도록 하는 효과가 있다.

이를 통하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 사용자는 인체의 어느 한 부분에 적외선 조사 장치를 적용하여도 몸 전체가 적외선의 조사로 인하여 따뜻해지는 느낌을 받을 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 생리통의 완화를 위하여 자궁 및 난소에 집중적으로 적외선을 조사하지만, 이러한 효과는 자궁 및 난소에만 국한되는 것이 아니라 온 몸에 적외선 조사를 받는 효과도 함께 달성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 전원 패드(210)들은 히트 싱크(200) 상에 안착된 적외선 발광 다이오드(100)들에 전원을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 전원 패드(210)들은 히트 싱크(200) 내부 또는 외부에 히트 싱크(200)와 이격되어 고립된 섬 모양의 패드로 형성될 수 있으며, 이러한 전원 패드(210)는 제어 모듈(300)로부터 전원의 양극 또는 음극을 인가 받을 수 있다. 그리고, 전원 패드(210)와 적외선 발광 다이오드(100) 간의 전원 연결은 와이어링 방식을 통하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 히트 싱크(200)는 그 사이에 빈 공간을 포함하고 있으며, 이러한 빈 공간을 이용하여 전원 패드(210)들이 위치하고, 전원 패드(210)들과 적외선 발광 다이오드(100) 사이의 연결은 와이어링 방식을 이용하여 연결됨으로써, 적외선 조사 장치가 어느 방향으로 잡아 당겨지는 경우라도 함께 연신되도록 하는 효과가 있다. 따라서, 인체의 굴곡진 부위에 자연스럽게 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 밀착할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 히트 싱크(200)는 적외선 발광 다이오드(100)를 중심으로 반경 2 센티미터의 원을 그렸을 때 그 내부의 히트 싱크(200)의 저항 값이 약 5 내지 50 옴의 저항값을 가지도록 설계될 수 있다.

이를 통하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 적외선 발광 다이오드(100)가 방출하는 빛이나 적외선 발광 다이오드(100)로부터 흡수한 열을 다시 인체로 적절한 온도로 전달할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 사용자는 적외선 조사의 효과뿐만 아니라 열 전달의 효과도 동시에 경험할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 히트 싱크(200)는 구리(Cu)나 텅스텐(W)을 포함하는 알루미늄과 열에 의해 원적외선을 방출시키는 탄소 또는 티타늄 같은 재료를 추가 증착해서도 제작될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 히트 싱크(200)가 구리나 텅스텐을 포함하는 알루미늄으로 제작되는 경우, 흡수한 열이나 빛을 원적외선으로 변환하여 방출하므로 원적외선 조사의 효과도 동시에 얻을 수 있다.

도면 6도는 도면 5도의 적외선 조사 장치의 'A' 부분의 단면을 확대하여 보여주는 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 폴리머로 제작되는 연성 회로 기판인 회로기판(400) 위에 히트 싱크(200)와 전원 패드(210)가 형성될 수 있다. 그리고, 히트 싱크(200)와 전원 패드(210)는 서로 전기적으로 절연되도록 이격될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 회로기판(400)은 포리머 재질로 제작되어 매우 유연하게 구부러지는 연성회로기판으로 제작될 수 있으며, 히트 싱크(200)는 구리나 알루미늄 등 열 전도성이 큰 금속으로 제작될 수 있다. 히트 싱크(200)는 적외선 발광 다이오드(100)들에서 생성되는 열을 흡수하여 적외선 발광 다이오드(100)가 열적 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행할 뿐 아니라, 적외선 발광 다이오드(100)로부터 방출되는 빛을 다시 반사하는 등의 방식으로 흡수한 열을 다시 인체로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

그리고, 이러한 회로기판(400), 히트 싱크(200), 전원 패드(210) 위에는 폴리머 재질의 연성수지층(500)이 형성되어 적외선 발광 다이오드(100)들이 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 회로기판(400)에서 연성수지층(500)까지의 총 높이가 5 밀리미터 미만이 되도록 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 자유 자재로 휘어지고, 피사체의 굴곡진 부분에도 안정적으로 밀착될 수 있는 효과가 있다.

도면 7도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 제어 모듈의 내부 구성을 간략하게 블럭으로 보여주는 도면이다.

제어 모듈(300)은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 구동을 총체적으로 관리하고 제어하는 역할을 수행하는 부분으로서, 온도 센서(310), 무선 송수신부(320), 증폭부(330), 가변 저항부(340), 전원부(350)를 포함하여 구성될 수 있다.

제어 모듈(300)의 전원부(350)는 적외선 조사 장치의 적외선 발광 다이오드(100), 무선 송수신부(320) 등의 각 부분이 필요로 하는 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있으며, 착탈이 가능하며 충전하여 계속적으로 사용할 수 있는 리튬 배터리(lithium battery) 등으로 제작될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 내부의 전원부(350)가 충분히 충전되기만 하면, 외부로부터 별도의 전원을 공급받을 필요가 없이 일상생활에서 항상 착용하고 생활할 수 있는 효과가 있다.

제어 모듈(300)의 증폭부(330)는 전원부(350)가 생산한 전력을 적외선 발광 다이오드(100)가 사용하기에 적절한 전력으로 증폭하며, 가변 저항부(340)는 증폭부(330)로부터 적외선 발광 다이오드(100)로 인가되는 전력의 양을 조절하는 역할을 수행할 수 있다.

그리고, 제어 모듈(300)의 온도 센서(310)는 적외선 발광 다이오드(100)로부터 방사되는 적외선으로 인하여 가열되는 피사체의 온도를 측정하는 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 제어 모듈(300)은 이러한 구성을 통하여, 적외선 발광 다이오드(100)의 구동을 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들어 적외선 발광 다이오드(100)로 파워 적외선 발광 다이오드가 채용되는 경우, 파워 적외선 발광 다이오드의 정격 전력의 1/10 이하만 인가하여 구동시킬 수 있다. 이는 적외선 발광 다이오드(100)가 너무 많은 적외선을 방출토록 제어하면, 피사체에 가해지는 열이 너무 뜨거워져서 오랫동안 적외선을 조사할 수 없기 때문이기도 하며, 앞서 살펴본 바와 같이 적외선의 인체 투과는 세기보다는 파장에 더 많은 영향을 받는 점에서 정격 전력의 1/10 이하만 인가하여도 소기의 목적하는 효과를 달성할 수 있기 때문이다. 즉, 제어 모듈(300)은 적외선 발광 다이오드(100)의 구동에 필요한 전력의 1/10 이하의 전력을 인가함으로써, 적외선 조사 장치의 사용에 따라 발생할 수 있는 열상, 화상 또는 물집 등이 피부에 발생하는 것을 방지할 수 있으면서도, 인체에 전력 적외선 발광 다이오드를 직접 접촉하여 사용하는 것이 가능하게 하는 효과를 달성할 수 있다. 그리고, 이를 보조하기 위하여, 제어 모듈(300)은 온도 센서(310)를 이용하여 측정한 온도를 피드백(feed back) 받아서, 피사체에 조사되는 온도가 섭씨 60도를 넘지 않도록 제어할 수 있다.

도면 8도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치를 무릎 관절에 착용한 모습을 보여주는 도면이다.

앞서 살펴본 관절 치료용 적외선 조사 장치들은 외부에서 직접 적외선을 조사하거나 또는 그 부피가 너무 커서 착용하고 일상 생활을 영위하기에는 어려움이 있었으나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 5 밀리미터 이하의 두께로 제작되고 자유 자재로 구부려지며 연신 될 수 있으므로, 목적하는 부위에 간단히 두름으로써 일상생활을 하는 동안 내내 적외선을 조사받을 수 있다.

일 예로, 도면 3도와 도면 4도에서 살펴본 종래의 적외선 조사 장치는 비록 무릎에 착용하고 이동은 가능하였으나, 착용 후 바지 등을 입는 것은 불가능하였다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치(1000)는 그 부피가 적을 뿐만 아니라, 관절 부위에 밀착되어 사용이 가능하므로, 착용 후에도 바지 등을 입는데 전혀 문제가 없다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치(1000)의 사용자는 외부의 시선을 의식하지 않고 계속 목적하는 부위에 적외선을 조사받을 수 있으며, 총 두께가 5밀리미터 이하이므로, 착용하면서도 전혀 이물감이나 불편함을 느끼지 않고 사용할 수 있다. 그러므로, 적외선을 조사받는 시간을 늘릴 수 있다.

도면 9도는 도면 8도의 적외선 조사 장치를 무릎에 착용한 상태에서의 적외선이 조사되는 영역을 보여주는 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치(1000)를 무릎 관절 부위에 착용하는 경우, 적외선 조사 장치의 적외선 발광 다이오드(100)들은 각각 무릎 관절의 정면과 양 옆면에 밀착하여 부착되게 된다.

도면상 '100'은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치를 착용하였을 때, 적외선 발광 다이오드(100)가 위치하는 영역을 보여주며, 'S'는 적외선 발광 다이오드(100)가 방출하는 적외선이 미치는 영역을 보여준다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 적외선 발광 다이오드(100)로부터 조사되어 인체 내로 20 밀리미터 이상 투과되는 적외선을 이용하여 무릎 관절을 포함하는 광범위한 영역에 적외선을 골고루 조사할 수 있는 효과가 있다.

도면 10도와 도면 11도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치가 인체의 다른 부위에 착용된 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치(1000)를 발목 관절에 사용하는 경우에는 도면 10도와 같이 발목 관절 부위를 붕대와 같이 감아서, 적외선을 조사 받을 수 있다. 또한, 팔꿈치 관절 등에 적외선을 조사받기 원하는 경우에도 그림과 같이 팔꿈치 관절에 간단히 붕대처럼 감아서 사용하면 된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치는 적외선을 조사받고자 하는 어느 관절 부위이든지 상관없이 밀착하여 적외선을 조사할 수 있다. 또한, 그 부피가 매우 작아서 착용후에도 그 위에 의복을 입을 수 있으므로, 평상시에도 적외선을 계속적으로 조사받을 수 있다.

그리고, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 제어 모듈(300) 내의 리튬 배터리 등으로 제작되는 전원부(350)는 착탈 형식으로 제작될 수도 있다. 따라서, 핸드폰의 교체 배터리와 유사하게, 충전이 필요한 경우에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치로부터 분리되어 별도로 충전되고, 충전이 완료되는 경우 적외선 조사 장치에 결합 되어 사용될 수 있다.

도면 12도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치를 착용하는 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치(1000)은 스마트 폰(smart phone)(30) 상에 구비되는 어플리케이션(application)(20)을 이용하여 적외선 조사 장치(1000)의 적외선 발광 다이오드(100)가 내보내는 빛의 세기와 발열량을 조절할 수 있다. 즉, 스마트 폰(30)과 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치의 제어 모듈(300) 내에 구비되는 무선 송수신부(320) 사이는 블루투스(bluetooth) 등의 방식으로 서로 페어링(pairing) 되며, 사용자는 스마트 폰(30) 상의 어플리케이션(20)을 이용하여 착용하고 있는 적외선 조사 장치의 온도를 자유롭게 조잘할 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 장치에 의하면, 사용자가 적외선의 방사량을 스마트 폰(30)에 설치되는 어플리케이션(20)을 통하여 적절하게 조절할 수 있으므로, 일상 생활에 전혀 지장을 주지 않으면서 오랫동안 적외선을 인체에 조사할 수 있다.

도면 13도는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 방법의 각 과정을 보여주는 순서도이다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 방법은 700 내지 950 nm 파장의 적외선이 피사체로 방사되는 과정을 거칠 수 있다.(S5-1) 이 과정에서 이러한 적외선을 방출하는 광원은 피사체에 근접하여 위치할 수 있으며, 바람직하게는 피사체와 약 10 밀리미터 정도 이격되어 광원이 위치할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 방법은 그 다음으로 방사되는 적외선의 세기가 5와트(W) 이하로, 바람직하게는 0.01 내지 1 와트 사이가 되도록 조절하는 과정을 거칠 수 있다.(S5-2) 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시 예에 따라 적외선의 세기가 적절한 강도 값을 가지도록 조절될 수 있다.

방사되는 적외선의 세기가 0.01 내지 1 와트 사이로 조절된 이후에, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 방법은 피사체의 온도가 60도 이하가 되도록 방사되는 적외선의 세기를 조절하는 과정을 수행할 수 있다. (S5-3)

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 조사 방법은 이러한 조사 방법을 통하여, 적외선을 피사체에 근접하여 방사하는 동시에, 피사체에 오랫동안 적외선을 조사받도록 하는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 종래의 적외선 조사 장치
11 : 하드 커버
12 : 적외선 다이오드
20 : 어플리케이션
30 : 스마트 폰
100 : 적외선 발광 다이오드
200 : 히트 싱크
210 : 전원 패드
300 : 제어 모듈
310 : 온도 센서
320 : 무선 송수신부
330 : 증폭부
340 : 가변 저항부
350 : 전원부
400 : 회로기판
500 : 연성수지층
1000 : 적외선 조사 장치

Claims (16)

1. 유연한 기판으로 형성되는 회로기판;
   상기 회로기판 상에 형성되는 히트 싱크(heat sink);
   상기 회로기판 상에 안착되는 적외선 발광 다이오드(diode)들;
   상기 적외선 발광 다이오드들에 공급되는 전력의 양을 제어하는 제어 모듈(module);
   상기 제어 모듈로부터의 전력을 상기 적외선 발광 다이오드들에게 전달하는 역할을 수행하는 전원 패드(pad)들;
   상기 회로기판, 상기 히트 싱크 상기 적외선 발광 다이오드들, 상기 전원 패드들, 상기 제어 모듈을 감싸는 연성 수지층;을 포함하고,
   상기 적외선 발광 다이오드들 간은 기설정된 거리 이상 이격되어 히트 싱크 상에 안착되며, 상기 회로기판으로부터 상기 연성 수지층까지의 두께는 기설정된 두께 이하이고,
   상기 적외선 발광 다이오드들은 700 내지 950 나노미터(nm)의 파장의 적외선을 방사하고,
   상기 제어 모듈은 상기 적외선 발광 다이오드들로부터 방출되는 빛의 세기 조절을 위해 인가되는 전력이 0.01 와트(watt) 내지 1 와트 사이가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기설정된 거리는 8 센티미터(cm)이며,
   상기 기설정된 두께는 5 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 회로기판을 감싸며, 상기 적외선 조사 장치가 피사체에 밀착되어 고정될 수 있도록 체결 수단을 제공하는 벨트(belt)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은 상기 적외선 발광 다이오드들이 정격 전력의 기설정된 퍼센트(percent)(%) 이하의 전력으로 구동되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 기설정된 퍼센트는 10 퍼센트인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 발광 다이오드들은 파워(power) 적외선 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 발광 다이오드가 방사하는 빛은 피사체를 20 밀리미터(mm) 이상 투과하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   전원부;
   상기 전원부가 생산하는 전력을 증폭하는 증폭부;
   상기 증폭부로부터 상기 적외선 발광 다이오드들로 인가되는 전력의 양을 조절하는 가변 저항부;
   상기 적외선 발광 다이오드들이 방출하는 열의 온도를 측정하는 온도 센서(sensor);
   외부의 무선 신호를 수신하는 무선 송수신부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 모듈은
    상기 온도 센서를 통하여 측정된 온도가 섭씨 60도 이하가 되도록, 상기 발광 다이오드들에 공급되는 전력의 양을 조절하는 것을 특징을 하는 적외선 조사 장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 무선 송수신부는 스마트 폰(smart phone)으로부터 신호를 전달받아 상기 제어 모듈로 전달하며,
    상기 제어 모듈은 상기 무선 송수신부로부터 전달받은 신호를 기초로 상기 적외선 발광 다이오드에 인가되는 전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
    
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 발광 다이오드, 제어 모듈은 표면 실장 소자(SMD, Surface Moundted Device)로 제작되는 것을 특징으로 하는 적외선 조사 장치.
    
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제

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