KR200280648Y1 - 음향-진동 변환장치를 내장한 베개 - Google Patents

Abstract

본 고안은 베개 내부에 음향기기로부터 출력되는 음향신호를 진동으로 변환시키는 체감 음향진동자를 삽입함으로써 그 진동에 의해 α파의 발생을 유도하고 수면을 촉진시킬 수 있는 베개에 관한 것이다. 본 고안은 음향기기로부터 전달되는 음향신호에 의해 진동을 일으키는 음향진동자를 하나 이상 내장한 베개로서, 상기 음향진동자는, N극과 S극이 일평면에 형성되어 하우징 내부에서 서로 대향되도록 고정된 두 개의 자석수단과; 상기 두 개의 자석수단 사이에 위치되되, 상기 하우징의 중앙부에 상기 자석수단과 나란히 설치된 중심축에 회전 가능하도록 삽입되는 전자석과; 상기 중심축을 중심으로 하여 대칭적으로 관성추를 포함하여 구성된다. 본 고안에 따르면 사람의 수면시 필수적으로 이용하는 베개에 음향기기로부터 출력되는 음향신호에 따라 진동하는 음향진동자를 삽입하여 베개를 진동시키므로 수면시 α파를 유도시켜 수면을 촉진시키고, 성장호르몬의 분비를 촉진시키며, 또한 두피 마사지에 의해 발모를 촉진시키는 효과가 있다.

Description

음향-진동 변환장치를 내장한 베개{Pillow having sound-to-vibration conversion apparatus}

본 고안은 음향-진동 변환장치를 내장한 베개에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 베개 내부에 음향기기로부터 출력되는 음향신호를 진동으로 변환시키는 체감 음향진동자를 삽입함으로써 그 진동에 의해 α파의 발생을 유도하여 수면과 성장 호르몬의 분비를 촉진할 수 있는 베개에 관한 것이다.

통상적으로 뇌파라 함은 뇌에서 발생되는 전기적 파동을 말하며 감정의 변화에 따라 파형의 진폭과 주기가 변화한다. 뇌파는 위치에 따라 전위차를 검류계, 기록장치, 그래픽 디스플레이 등을 이용하여 측정하며 이를 뇌 전도 또는 베르거 리듬이라 칭하기도 한다.

뇌파의 종류에는 α파, β파, θ파, δ파 등이 있는데, 그 중에서도 α파에 주목할 필요가 있다. α파는 사람에게 가장 유익한 7~14Hz 대역의 뇌파로서 명상이나 종교적 의식 또는 교외에서 휴식을 하며 마음의 평온을 느낄 때 발생한다. 이럴때는 집중력도 높아지며 모든 일에 의욕이 생기며 심신의 상태는 최고의 상태가 된다. 이러한 α파의 특성을 현대인들은 다방면으로 응용하고 있는데, 예를 들면, 최면요법, 집중력과 암기력을 높이는 학습 보조기, 휘드 백(feed back) 치료요법, 성장촉진 기기, 음악치료요법 등으로서 많은 분야에서 그 실용성을 인정받고 있다. α파는 광성자극과 자연의 효과음, 명상 음악 등으로 유도할 수 있는데, 최근에는 인위적으로 청신경을 자극하여 α파를 발생시키기도 한다.

한편, α파는 사람의 성장호르몬의 발생량을 증가시켜 성장을 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 청소년의 성장시기에 뇌에 α파를 자주 유도시켜 성장호르몬의 양을 증가시키면 성장이 촉진된다고 한다. α파 유도음향에는 자연환경에서 발생된 초음파 대역의 진동이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 진동이 뇌하수체 전엽을 활성화하며 각 장골 끝에 위치한 성장판을 자극하여 결과적으로 성장을 촉진시키는 것이다. 자연에서 발생하는 초음파 대역의 파동은 단일파동이 아닌 무수히 많은 복합파동으로서 쉑 하는 초재생 잡음과 같은 소리를 발생한다. 여기서 주목해야 할사항은 성장이 끝난 성인의 경우이다. 인간은 평생동안 성장 호르몬이 분비되는데 청소년기에는 성장에 필수적인 역할을 하고 성년이 되어 성장판이 닫힌 뒤에는 단백질의 합성, 체지방 분해 등 대사활동에 관여하게 된다. 사람은 노화가 진행되면서 호르몬의 분비도 저하되고 이로 인해 성욕이나 일에 대한 의욕상실, 비만 등 심신이 허약해지는 것이다.

따라서, 성인에 있어서도 성장 호르몬의 분비는 매우 중요한 사항으로, 성장 호르몬의 분비량을 증가시킨 경우에는 모발이나 손톱, 발톱의 성장 증가, 성욕의 증대, 강성도, 집중력 및 순발력의 증대, 노화의 진행속도 완화, 의욕증가, 골 밀도의 증가, 체 지방 분해 촉진 및 근력 향상 등 사람의 심신건강을 최적의 상태로 유지시켜 주는 효과를 갖는다. 따라서, 사람에 있어서 성장 호르몬은 필수적이며 성장 호르몬의 분비를 촉진하는 α파의 중요성은 두 말할 필요가 없다.

이러한 α파의 중요성 때문에 다양한 α파 유도기기들이 개발되고 있는데, 아직까지 초보적 수준에 그치고 있는 실정이다.

본 고안은 사람의 수면시 필수적인 베개를 이용하여 상기한 바와 같이 청소년기 뿐만 아니라 성인기에 있어서도 인체에 유익한 α파를 발생시킬 수 있는 수면 보조기구에 관한 것으로서, 본 고안의 목적은 베개 내부에 음향기기로부터 출력되는 음향신호를 진동으로 변환시키는 체감 음향진동자를 삽입함으로써 그 진동에 의해 α파의 발생을 유도하는 베개를 제공하는 것이다.

도1은 본 고안에 이용되는 음향진동자의 일 실시예

도2는 본 고안에 이용되는 다른 음향진동자의 일 실시예

도3은 본 고안에 이용되는 또 다른 음향진동자의 일 실시예

도4는 본 고안에 따른 일 실시예의 내부 구성도

도5는 본 고안에 따른 일 실시예의 측면 단면도

<도면 주요부호의 설명>

71 음향진동자, 72 베개 몸체, 75 결속 강화 섬유, 76 결속점, 77 향 주머니, 79 전선

고안의 개요

본 고안은 음향기기로부터 출력되는 음향신호에 따라 진동하는 음향진동자를 사람이 수면시 베고 자는 베개에 삽입함으로써 실제음향을 스피커를 통해 듣는 동시에 그 음향에 따른 진동을 베개를 통해 실제로 느낌으로써 음악청취의 입체감 및 현장감을 증대시키고 이에 따라 α파의 분비를 더욱 촉진시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 특히 명상음악 또는 수면 유도 음악 등과 함께 이용되면 α파의 분비를 더욱 촉진시킬 수 있고, 이에 따라 명상상태로 진입하거나 또는 수면을 촉진시킬 수 있다.

본 고안의 출원인은 이미 음향신호를 진동으로 변환시킬 수 있는 음향-진동 변환장치에 대해서 세 개의 특허출원(출원번호 10-2001-0026923, 10-2001-0026924, 10-2002-0018190)을 해 놓고 있는 상태인데, 본 고안은 기출원된 음향진동자의 응용품이라 할 수 있다. 따라서, 본 고안의 설명을 위하여 기출원된 음향진동자에 대해서 개략적으로 설명할 필요가 있다.

도1은 기출원된 또 다른 음향-진동 변환장치(출원번호 10-2001-0026923)의 실시예를 나타낸다. 본 발명에 따른 음향-진동 변환장치의 작동원리는 증폭회로로부터 출력되는 음향신호가 코일(17, 17')에 인가되면 음향신호의 진폭 및 위상에 따라 전자석(13, 13')의 극성 및 자력세기가 변화되어서 영구자석(11, 11')과의 인력 및 반발력이 작용하게 되어 전자석(13, 13')이 왕복 운동을 하게 된다. 이때, 전자석(13, 13')의 왕복거리는 음향신호의 진폭 파형을 모사하게 된다.

한편, 도1의 구조에서는 양측 전자석(13, 13')의 극성이 서로 반대가 되도록전자석을 제작하여야 한다. 도1의 구조에서, 하나의 프레임(14)에 고정되어 있는 양측 전자석(13, 13')이 중심 수직선을 기준으로 좌우 대칭적으로 운동하여야 하기 때문이다.

도1에서, 상기 전자석(13, 13')에는 관성추(23, 23')가 포함되어 전자석(13, 13')의 왕복회전 운동의 관성력을 증가시킨다. 따라서, 상기 전자석(13, 13')이 회전축을 중심으로 왕복 운동을 하려고 하지만 관성추(23, 23')의 무게 때문에 관성력이 상대적으로 작은 영구자석(11, 11') 및 하우징(12)이 반작용에 의해 진동하게 된다. 따라서, 훨씬 더 본 발명에 따른 음향-진동 변환장치의 진동이 커지게 된다.

한편, 도1을 보면 전자석(13, 13')의 중립상태를 유지하기 위해서, 상기 각 전자석(13, 13')이 영구자석(11, 11')의 N극 또는 S극에 근접하거나 멀어질 때 전자석(13, 13')의 운동방향과 반대방향으로 저항력을 주며, 음성신호가 없을 때에는 전자석(13, 13')이 영구자석(11, 11')의 N극과 S극 사이의 중립지점에 위치하도록 하는 전자석 중립유지용 탄성체(25a,b 및 25a',b')가 추가로 포함된다. 이 전자석 중립유지용 탄성체(25a,b 및 25a',b')는 또한, 전자석(13, 13')의 왕복 운동 상행점과 하행점을 규제하는 일종의 제동장치로서도 작용한다. 도1에서는 전자석 중립유지용 탄성체(25a,b 및 25a',b')로서 압축스프링을 사용하였는데, 이 스프링은 프레임(14)과 E자형 철심 코어의 양단 돌출부의 측면에 설치되어, 항상 전자석(13, 13')을 중립상태에 있도록 힘을 가하고 있다. 전자석 중립유지용 탄성체(25a,b 및 25a',b')로서는, 스프링 이외에도 탄성고무 등을 사용할 수도 있다. 또한, 스프링과 방진고무를 함께 사용하여 보다 더 제동성을 원활하게 할 수도 있다.

탄성체의 제동압력은 영구자석(11, 11')의 인력에 비례하도록 설정된다. 즉, 전자석(13, 13')을 인위적으로 왕복시킬 때 영구자석(11, 11')의 인력이 전혀 느껴지지 않도록 토크를 조절할 수 있다.

도2는 기출원된 다른 음향-진동 변환장치(출원번호 10-2001-0026924)의 구성을 나타내는 단면도이다. 하우징(43)에 고정된 자석수단(31)과, 자석수단의 N극 또는 S극에 대향하여 위치하는 전자석(33)으로 구성된다.

이러한 구성에서, 상기 전자석(33)은, 코일(35)에 인가되는 음성신호에 의해 전자석(33)에 형성되는 극성과 이에 대향하고 있는 자석수단(31)의 극성간의 상호작용에 따라 자석수단(31)에 접근하거나 자석수단(31)으로부터 멀어지는 왕복운동을 하게 된다.

도2에서, 자석수단(31)은 하우징(43)에 고정되어 있다. 자석수단(31)으로서는 영구자석을 사용할 수 있다. 그러나, 영구자석이 아닌 전자석을 사용해도 무관하다.

도2에서, 전자석은 일방향으로 3개의 돌출부(33a,b,c)를 갖는 E자형 철심 코어의 중앙 돌출부(33a)에 코일(35)이 감겨서 제작된다. 코일(35)에는 앰프 등의 증폭회로로부터 음성신호가 인가된다. 이러한 음향-진동 변환장치의 작동원리는 증폭회로(앰프)로부터 출력되는 음향신호가 코일(35)에 인가되면 음향신호의 진폭 및 위상에 따라 전자석(33)의 극성 및 자력크기가 변화되어서 영구자석(31)과의 사이에 인력 및 반발력이 작용하게 되어 전자석(33)이 왕복 운동을 하게 된다. 이때, 전자석(33)의 운동은, 음향신호의 진폭에 따라 왕복거리가 달라지게 된다.

한편, 도2에서 보는 바와 같이, 상기 전자석(33)에는 관성추(37)가 포함되어 전자석(33)의 왕복회전 운동의 관성력을 더욱 배가시킨다. 따라서, 상기 전자석(37)이 영구자석(31)과 마주보면서 왕복 운동을 하려고 하지만 관성추(37)의 무게 때문에 관성력이 상대적으로 작은 영구자석(31) 및 하우징(43)이 반작용에 의해 진동하게 되는 것이다.

또한, 도2를 보면, 전자석(33)이 영구자석(31)에 접근할 때 및 전자석(33)이 영구자석(31)으로부터 멀어질 때에 전자석(33)의 운동방향과 반대방향으로 저항력을 주는 탄성체(39a,b)가 추가로 포함되어 있다. 그리고, 전자석(33)이 영구자석(31)에 최근접하더라도 영구자석(31)과 일정한 간격을 유지하도록 전자석(33)과 영구자석(31) 사이에 간격유지 수단(41)이 추가로 포함되어 있다. 이 간격유지 수단(41)으로서는 완충 패드가 사용될 수 있는데, 이 완충 패드를 사이에 두고 전자석(33)과 영구자석(31)이 충돌하게 된다.

도3은 기출원된 음향-진동 변환장치(출원번호 10-2002-0018190)의 내부 토시도이다. 하우징(51)의 중앙부위에 중심축(59)을 중심으로 하여 회전 가능하도록 전자석(55)을 고정시킨다. 전자석(55)에 감는 코일(63)에는 증폭회로로부터 출력되는 음향신호가 인가되므로 증폭회로와 매칭되도록 권선수를 조절하여 감아주어야 한다. 전자석(55)을 하우징(51)에 고정시키는 방법은 본 실시예에서 처럼 중심축(59)에 고정시키는 방법에 한정되지 않는다. 전자석(55)을 하우징(51)에 대해 상대적인 운동을 할 수 있도록 고정시키면 된다.

전자석(55)의 양쪽 끝에 대향하는 하우징(51)의 양면에는 각각 N극(53')과 S극(53)이 일평면에 형성된 자석수단이 고정된다. 본 실시예에서는 S극(53)이 N극(53')의 상면에 위치하는 구조를 취하였다. 자석수단은 영구자석 뿐만 아니라 전자석을 사용할 수도 있다.

전자석(55)의 양단의 각 측면에는 관성추(57)가 부착된다. 관성추(57)는 전자석(55)의 운동에 따른 관성력을 증가시켜 상대적으로 가벼운 하우징(51)이 진동할 수 있도록 하는 역할을 한다.

증폭회로로부터 출력되는 음향신호가 코일(63)에 인가되면 음향신호의 진폭 및 위상에 따라 전자석(55)의 극성 및 자력세기가 변화되면서 영구자석(53, 53')과의 인력 및 반발력이 작용하게 되어 전자석(55)이 왕복운동을 하게 되는데, 왕복운동의 방향은 도3의 화살표 방향과 같다. 즉, 음향신호의 인가에 따라 전자석(55)의 일방향에 N극의 자기력이 생기면 영구자석(53)의 S극(53)과 인력이 생겨 윗쪽으로 올라가고, 전자석(55)의 반대방향에는 S극이 생겨 반대로 아래로 내려간다. 음향신호의 방향이 반대가 되면 전자석(55)이 거꾸로 이동하여 왕복운동이 생기게 되는 것이다. 이때, 전자석(57)의 왕복거리는 음향신호의 진폭 파형을 모사하게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 전자석(55)의 양끝에는 관성추(57)가 부착되어 전자석(55)의 왕복운동의 관성력을 증가시킨다. 따라서, 전자석(55)이 회전축(59)을 중심으로 왕복운동을 하려고 할 때 관성추(57)의 무게 때문에 관성력이 상대적으로 작은 영구자석(53, 53') 및 하우징(51)이 진동하게 된다. 따라서, 훨씬 더 본 발명에 따른 음향-진동 변환장치의 진동이 커지게 된다.

실시예

이하에서는 본 고안에 따른 음향-진동 변환장치를 내장한 베개의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도4는 본 실시예의 내부 구성도이고, 도5는 측면 단면도이다.

본 실시예에 있어서는 음향진동자(71) 두 개가 베개의 몸체 부분(72) 중에서 사람이 베개를 베고 누웠을 경우에 양쪽 귀와 접촉되는 부분에 삽입되었다. 베개의 몸체(72)는 우레탄 폼을 발포하여 반고체 상태로 성형함으로써 음향진동자(71)의 진동이 인체에 쉽게 전달될 수 있도록 하였다. 베개의 몸체(72)를 우레탄 폼으로 하는 것은 하나의 예에 불과한 것으로서 이에 한정되는 것은 아니다.

음향진동자(71)에는 전선(79)을 통하여 음향기기(도면 미도시)로부터 음향신호가 전달되고, 음향진동자(71)는 이 신호에 따라 진동한다. 음향진동자(71)는 본 고안의 출원인이 이미 출원한 발명이 사용되는데 이에 대해서는 전술한 바와 같다.

베개 몸체(72) 속에는 결속 강화 섬유(75)가 삽입되고 결속점(74)에서 전선(79)과 결속되는데, 결속 강화 섬유(75)는 베개의 형태를 그대로 유지해 주는 역할과 함께 베개와 전선(79)과의 결속력을 강화시켜 주어 전선이(79)이 베개 속에서 엉키는 것을 방지하는 역할도 한다. 결속 강화 섬유(75)는 삼베 등의 망구조나 골조 등으로 할 수 있다.

베개의 외부에는 방향제를 수납할 수 있는 향 주머니(77)가 설치되고, 지퍼와 같은 개폐장치에 의해 용이하게 방향제를 교체할 수 있도록 할 수 있다. 향 주머니(77)에 들어가는 방향제는 베개의 진동에 의해 향 분자를 운동시키므로 반드시휘발성 물질일 필요는 없다.

본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다. 음향기기로부터 전선(79)을 따라 출력되는 음향신호는 음향진동자(71)를 진동시키게 되고, 이 진동은 반고체 재질인 베개의 몸체(72)로 전달된다.

베개 몸체(72)에 전달된 진동은 사람의 머리의 골도와 피부를 통하여 청신경으로 음향을 인지시키고 뇌하수체 그리고 두피와 성장판을 자극하는 기능을 수행한다. 이러한 자극은 청신경으로 음향을 듣기도 하지만, 성장 호르몬을 분비하는 뇌하수체와 갑상선 부분에 자연에서 발생한 초음파 대역의 진동과 동일하게 가해 줌으로써 α파가 쉽게 유도되고 성장호르몬의 분비도 활성화되는 것이다.

제품의 출력은 충분한 출력으로 설계되지만 α파 유도는 음압을 최소의 상태로 사용해야 가능하다. 그러나, 발모를 목적으로 사용할 때는 음압을 적당한 높이에서 저음역대(첼로, 베이스 기타, 드럼, 천둥, 폭포, 사물놀이)의 음향이 많이 삽입된 음악을 사용하여야 효과적이다.

본 고안에 따르면 사람의 수면시 필수적으로 이용하는 베개에 음향기기로부터 출력되는 음향신호에 따라 진동하는 음향진동자를 삽입하여 베개를 진동시키므로 수면시 α파를 유도시켜 수면을 촉진시키고, 성장호르몬의 분비를 촉진시키며, 또한 두피 마사지에 의해 발모를 촉진시키는 효과가 있다.

도6은 본 고안에 따른 베개의 성능을 테스트 하기 위하여 성장기에 있는 8세 여아를 대상으로 실험한 결과를 도시한 그래프이다. 설험시기는 성장이 많이 이루어지는 방학기간을 피하여 취침 전 1시간과 아침 기상 후 30분 동안 실행하하는 것을 원칙으로 하였다.

도6의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 피실험자의 성장속도는 본 고안에 따른 배게를 사용할 때 평소보다 약 50% 이상의 성장속도를 보인다.

Claims (6)

1. 음향기기로부터 전달되는 음향신호에 의해 진동을 일으키는 음향진동자를 하나 이상 내장한 베개로서,

   상기 음향진동자는,

   N극과 S극이 일평면에 형성되어 있는 적어도 한 개의 자석수단과, 자석수단의 N극과 S극이 형성된 평면에 인접하여 위치하는 적어도 한 개의 전자석과, 전자석에 부착된 관성추를 포함하여 구성되는데, 상기 적어도 한 개의 자석수단은 하우징에 고정되어 있고, 상기 적어도 한 개의 각 전자석은 회전축에 의해 회전가능토록 설치되어, 전자석에 인가되는 음향신호에 의해 전자석에 형성되는 극성과 자석수단의 N극 또는 S극과의 상호작용에 따라 상기 전자석이 자석수단의 N극 또는 S극에 접근하거나 멀어지는 왕복 운동을 하는 것을 특징으로 하는, 음향-진동 변환장치를 내장한 베개.
2. 제1항에 있어서,

   베개 몸체는 우레탄 폼을 발포시켜 형성하되,

   두 개의 음향진동자를 좌우 대칭으로 배치시키고,

   음향신호가 전달되는 전선을 체결하기 위한 결속 강화 섬유를 추가로 포함하며,

   베개 외부에 방향 물질을 수납하기 위한 향 주머니를 형성한 것을 특징으로하는, 음향-진동 변환장치를 내장한 베개.
3. 음향기기로부터 전달되는 음향신호에 의해 진동을 일으키는 음향진동자를 하나 이상 내장한 베개로서,

   상기 음향진동자는,

   하우징에 고정된 자석수단과, 자석수단의 N극 또는 S극에 대향하여 위치하는 전자석과, 전자석에 부착된 관성추를 포함하여 구성되는데, 상기 전자석은, 코일에 인가되는 음성신호에 의해 전자석에 형성되는 극성과 이에 대향하고 있는 자석수단의 극성간의 상호작용에 따라 자석수단에 접근하고 자석수단으로부터 멀어지는 왕복운동을 하는, 음향-진동 변환장치를 내장한 베개.
4. 제3항에 있어서,

   베개 몸체는 우레탄 폼을 발포시켜 형성하되,

   두 개의 음향진동자를 좌우 대칭으로 배치시키고,

   음향신호가 전달되는 전선을 체결하기 위한 결속 강화 섬유를 추가로 포함하며,

   베개 외부에 방향 물질을 수납하기 위한 향 주머니를 형성한 것을 특징으로 하는, 음향-진동 변환장치를 내장한 베개.
5. 음향기기로부터 전달되는 음향신호에 의해 진동을 일으키는 음향진동자를 하나 이상 내장한 베개로서,

   상기 음향진동자는,

   N극과 S극이 일평면에 형성되어 하우징 내부에서 서로 대향되도록 고정된 두 개의 자석수단과,

   상기 두 개의 자석수단 사이에 위치되되, 상기 하우징의 중앙부에 상기 자석수단과 나란히 설치된 중심축에 회전 가능하도록 삽입되는 전자석,

   상기 중심축을 중심으로 하여 대칭적으로 관성추를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 음향-진동 변환장치를 내장한 베개.
6. 제5항 있어서,

   베개 몸체는 우레탄 폼을 발포시켜 형성하되,

   두 개의 음향진동자를 좌우 대칭으로 배치시키고,

   음향신호가 전달되는 전선을 체결하기 위한 결속 강화 섬유를 추가로 포함하며,

   베개 외부에 방향 물질을 수납하기 위한 향 주머니를 형성한 것을 특징으로 하는 음향-진동 변환장치를 내장한 베개.