KR20140057471A

KR20140057471A - 열 및 전기적인 자극을 인가하기 위한 회로

Info

Publication number: KR20140057471A
Application number: KR1020137013696A
Authority: KR
Inventors: 루이스 몬; 올레 브릭스; 보르드 헨릭센; 잉에 클렙스비크
Original assignee: 루이스 몬
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2014-05-13
Also published as: JP2015180351A; US9082272B2; WO2012056028A2; CN103298434A; GB2498913A; HK1184358A1; WO2012056028A3; US20140052199A1; GB2499162A; JP2015180352A; US20120109232A1; CN103237529A; GB2485002A; JP2013540543A; EP2632402A2; JP2013540545A; WO2012056027A1; JP5972886B2; GB201309492D0; WO2012056025A3

Abstract

열 및 전기적인 자극을 인가하는 회로 (51)는 기판 (500)을 포함한다. 상기 기판 (500)은 전기적인 자극을 인가하기 위한 전극 (514) 그리고 가열 엘리먼트 (502)를 포함한다. 상기 전극 (514) 그리고 상기 가열 엘리먼트 (5020 중 적어도 하나는 상기 기판 (500)의 표면상에 패턴 형성된 전기 전도 지역을 포함한다. 상기 기판 (500)은 플렉서블할 수 있다.

Description

열 및 전기적인 자극을 인가하기 위한 회로{Circuit for applying heat and electrical stimulation}

본 발명은 사람 또는 동물 몸체에 열 및 전기적인 자극을 인가하는 회로에 관련된다.

다양한 치료상의 적용들을 위한, 여러 치료 양식들이 전기적인 자극, 열 치료 및 열자극 (thermostimulation)을 포함하는 기술적인 분야에서 현재 알려져 있다.

전기적인 자극은 피부에 일시적으로 부착된 하나 또는 그 이상의 자극 패드들을 통해서 단일의 근육 또는 근육들의 그룹에 전류를 인가하는 것을 포함한다. 그 결과인 근육 수축은 부상을 당한 근육들을 강화하고 그리고 부종을 줄이는 것으로부터 고통을 완화시키고 그리고 치유를 촉진시키는 것까지의 다양한 효과들을 산출할 수 있다. 상기 패드들은 대개 아주 작고 그리고 보통은 배터리로 전력을 공급받는다. 이는 작은 양의 전력의 인가 및 그 결과인 전기장의 낮은 치료 깊이라는 결과를 가져온다. 통상적인 전기 자극 시스템들에 의해서 생성된 전기장의 얕은 깊이는 성능 및 환자 편이를 제한시킨다. 몇몇의 시스템들은 때로는 지선 또는 간선 공급 소스로부터 더 많은 전류를 인가함으로써 이 제한을 중점을 두어서 해결하려고 시도했다. 그러나, 통상적인 전기 자극 패드들의 작은 크기로 인해서 더 많은 양의 전력의 적용, 즉, 더 높은 전류들을 사용하면, 환자들은 통증 또는 불쾌한 경험을 종종 보고한다.

열 치료는 몸체에 열을 가하는 것을 포함한다. 열 치로는 그것이 근육 경련은 완화시키며 그리고 치료를 촉구하는 피 흐름 증가와 같은 여러 효과들을 발휘하기 때문에 매우 유용하다. 그러나, 혼합 치료, 즉, 마사지, 초음파 및/또는 전기 자극과 같은 다른 양식들을 같이 사용하는 것이 열 치료 단독보다 더욱 효과적임이 발견되었다.

열자극은 열 치료 및 전기적인 자극을 동시에 사용하는 것을 포함하는 그런 하나의 혼합 치료이다. 열자극을 이용하여, 열의 치료 이점들은 증강, 강화, 통증 경감 그리고 전기적인 자극의 치유 이점들과 함께 제공된다. 더욱이, 열을 가하는 것은 그 열이 환자가 더 많은 전류를 견딜 수 있도록 한다는 점에서 효과적임이 발견되었다. 이는 더 높은 전기장 강화, 더 깊은 침투성을 산출하고, 그러므로 열 없이 전기적인 자극만으로 달성될 수 있었을 것보다 더욱 긍정적인 결과를 산출한다. 열자극은 피부에 임시로 부착된 패드들을 이용하여 수행될 수 있다.

열자극을 위한 통상적인 패드들은 날카로운 평평한 가장자리들을 가진 작고, 단단한 다이 컷 (die cut)이다. 그런 패드들의 직사각형 모습은 근육 조직의 타고난 모습에는 맞지 않는다. 더욱이, 통상적인 열자극 패드들은 보통은 굽혀지지 않으며 그리고 너무 자주 구부려지거나 접혀지면 가열 엘리먼트가 파손되는 결과가 초래된다.

본 출원인의 이전의 출원인 WO 2011/064527의 출원은 열자극을 위한 통상적인 패드들의 상기 문제점들에 대한 해결책을 설명한다. WO 2011/064527의 출원은 전기적인 자극용으로 두 개의 연장된 실질적으로 평행한 전극들로, 전극 각각이 바람직하게는 카본 적재된 실리콘으로부터 주형이 떠진 전극들을 구비한 열자극 패드를 설명한다. 상기 전극들은 그러면 서로에게 상대적인 위치에서 상기 전극들을 유지하기에는 크게 주형이 떠지며 (over-moulded), 그럼으로써 단일 주형의 어셈블리를 제공한다. 가열 엘리먼트는 상기 주형이 떠진 어셈블리 상에 위치하며 그리고 실리콘 레이어와 함께 제 자리에 유지된다. 그러나, 그 결과인 패드는 향상된 유연성을 구비하지만, 본 발명자들은 제조하기에 더 간단한 열자극 패드에 대한 필요가 있다는 것을 인식했다.

본 발명은 상기와 같이 제조하기에 더 간단한 열자극 패드를 제공하기 위한 방안을 제공하려고 한다.

본 발명의 한 모습은 열 및 전기적인 자극을 인가하기 위한 회로를 제공하며, 상기 회로는 기판을 포함하며, 상기 기판은 전기적인 자극을 인가하기 위한 전극, 그리고 가열 엘리먼트를 포함하며, 상기 전극 및 상기 가열 엘리먼트 중 적어도 하나는 상기 전극의 표면상에 패턴이 형성된 전기 전도 지역을 포함한다. 이는 컴팩트하며 그리고 제조하기에 간단한 회로의 결과를 가져온다.

바람직하게는, 상기 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며, 상기 제1 표면은 상기 제2 표면과 반대의 방위에 있으며, 상기 전극은 상기 제1 표면상에 제공되며 그리고 상기 가열 엘리먼트는 상기 제2 표면상에 제공된다. 상기 전극과 가열 엘리먼트를 단일 기판의 반대 표면들 위에 제공하는 것은 컴팩트한 회로의 결과를 가져온다.

바람직하게는, 상기 제2 표면상에서 상기 가열 엘리먼트의 적어도 일부의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 위치에 대응하며, 그래서 상기 가열 엘리먼트의 상기 적어도 일부가 상기 전극을 가열할 수 있다. 이는 열 및 전기적인 자극이 동시에 동일한 포인트에 인가되도록 하며, 이는 열자극의 치료 효과를 강화시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트는 하나 이상의 저항기 (resistor)들을 포함하며, 상기 제2 표면상의 상기 하나 이상의 저항기들의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 상기 위치에 대응한다.

바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트는 상기 기판의 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함한다. 표면-실장 기술을 이용하여 상기 기판의 상기 표면 상에 저항기들을 설치하는 것은 상기 회로가 쉽게 대량-생산될 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트는 복수의 저항기들을 포함하며, 상기 가열 엘리먼트에 전류가 인가될 때에 미리 정해진 열 분포를 생성하도록 상기 저항기들의 위치가 정해진다. 바람작하게는, 상기 가열 엘리먼트는 복수의 저항기들을 포함하며, 각 저항기는 개별 저항 값을 가지며, 전류가 상기 가열 엘리먼트에 인가될 때에 미리 정해진 열 분포를 생성하도록 상기 복수의 저항기들의 저항 값들이 선택된다. 열자극의 치료 효과는 상기 가열 엘리먼트에 의해서 생성된 열 분포를 최적화함으로써 향상될 수 있다.

바람직하게는, 상기 저항기들은 상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는, 상기 기판의 표면상에 패턴이 형성된, 전기 전도 지역에 전기적으로 연결된다. 바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는 상기 전기 전도 지역은, 그 지역의 저항 값이 각 저항의 저항 값에 비하여 무시할 수 있도록 하는 모습이다. 상기 열 분포가 상기 저항기들의 저항 값들 및 위치들에 의해서 우선적으로 결정되도록 함으로써, 이는 특별한 열 분포를 가진 가열 엘리먼트를 설계하는 프로세스를 간단하게 한다.

바람직하게는, 상기 전극 및 상기 가열 엘리먼트 둘 모두는 상기 기판의 표면상에 패턴이 형성된 전기 전도 지역을 포함한다. 이는 외부 컴포넌트들 또는 몰딩들이 상기 전극 및 가열 엘리먼트들이 서로에게 상대적인 위치로 유지하게 하는 필요성을 피하게 한다.

바람직하게는, 상기 기판은 상기 기판의 표면상에 설치된 온도 센서를 더 포함한다. 상기 온도 센서는 상기 회로의 온도를 측정할 수 있다. 그래서, 상기 회로를 포함한 열자극 패드의 온도가 사용자에게 해가 되는 것을 방지하도록 조절될 수 있다. 바람직하게는, 상기 온도 센서는 상기 기판의 표면 상에 설치된다. 표면-실장 기술을 이용하여 상기 기판의 표면상에 상기 온도 센서를 설치하는 것은 상기 회로가 쉽게 대량-생산될 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트는 상기 기판의, 상기 온도 센서와 동일한 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함한다. 이는 상기 온도 센서가 열이 발생되는 곳인 상기 표면상에서 온도를 측정하도록 한다.

바람직하게는, 상기 회로는 전기적인 자극을 인가하기 위한 추가 전극을 포함하며, 그리고 상기 온도 센서는 상기 전극과 상기 추가 전극 사이에 위치한다. 이는 상기 온도 센서가 상기 전기적인 자극이 인가되는 장소의 가까운 곳에서 온도를 측정하도록 한다.

바람직하게는, 상기 상기 기판은 플렉서블 (flexible)하다. 이는 상기 회로가 유연하도록 하며 그리고 몸체의 윤곽들에 들어맞도록 한다.

본 발명의 추가의 모습은 열 및 전기적인 자극을 인가하기 위한 회로를 제공하며, 상기 회로는 전기적인 자극을 인가하기 위한 전극 및 가열 엘리먼트를 포함하며, 상기 회로는 플렉서블 기판 상에 형성된다. 이는 상기 회로가 유연하도록 하며 그리고 몸체의 윤곽들에 들어맞도록 한다.

바람직하게는, 상기 플렉서블 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며, 상기 제1 표면은 상기 제2 표면과 반대의 방위에 있으며, 상기 전극은 상기 제1 표면상에 제공되며 그리고 상기 가열 엘리먼트는 상기 제2 표면상에 제공된다. 상기 전극과 가열 엘리먼트를 단일 플렉서블 기판의 반대 표면들 위에 제공하는 것은 컴팩트한 회로의 결과를 가져온다.

바람직하게는, 상기 제2 표면상에서 상기 가열 엘리먼트의 적어도 일부의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 위치에 대응하며, 그래서 상기 가열 엘리먼트의 상기 적어도 일부가 상기 전극을 가열할 수 있도록 한다. 이는 열 및 전기적인 자극이 동시에 동일한 포인트에 인가되도록 하며, 이는 열자극의 치료 효과를 강화시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트는 하나 이상의 저항기 (resistor)들을 포함하며, 상기 제2 표면상의 상기 하나 이상의 저항기들의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 상기 위치에 대응한다.

바람직하게는, 상기 가열 엘리먼트는 상기 플렉서블 기판의 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함한다. 표면-실장 기술을 이용하여 상기 기판의 상기 표면 상에 저항기들을 설치하는 것은 상기 회로가 쉽게 대량-생산될 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 저항기들은 상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는, 상기 기판의 표면상에 패턴이 형성된, 전기 전도 지역에 전기적으로 연결되며, 상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는 상기 전기 전도 지역은, 그 지역의 저항 값이 각 저항의 저항 값에 비하여 무시할 수 있도록 하는 모습이다. 상기 열 분포가 상기 저항기들의 저항 값들 및 위치들에 의해서 우선적으로 결정되도록 함으로써, 이는 특별한 열 분포를 가진 가열 엘리먼트를 설계하는 프로세스를 간단하게 한다.

본 발명의 추가의 모습은 실질적으로 여기에서 설명되고 그리고/또는 동반된 도면들 중 어느 하나에서 도시된 장치를 제공한다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

본 발명의 바람직한 특징들이 동반하는 도면들을 참조하여 단지 예로서만 이제 설명될 것이며, 상기 도면들에서 유사한 엘리먼트들은 유사한 레퍼런스 표지들을 이용하여 지시된다.
도 1은 열자극 (thermostimulation) 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 열자극 시스템과 함께 사용하기 위한 패드 어셈블리의 분해 모습이다.
도 3은 도 2의 패드 어셈블리와 함께 사용하기 위한 회로를 위에서 본 평면도이다.
도 4는 도 3에서 도시된 회로를 아래에서 본 모습이다.
도 5는 도 3에서 도시된 회로를 위한 커넥터의 개략적인 도면이다.
도 6은 도 3에서 도시된 회로를 위한 가열 엘리먼트 (heating element)의 회로도이다.

도 1은 열자극 시스템 (10)을 보여주며, 이 시스템은 전기적으로 연결된 열자극 패드 어셈블리 (30)를 구비한 열자극 콘솔 (20)을 포함한다. 상기 패드 어셈블리 (30)는 케이블 (40)에 의해서 상기 콘솔에 탈부착 가능하게 연결된다. 상기 콘솔 (20)은 가열 전류 및 전기적인 자극 전류를 상기 케이블 (40)을 경유하여 상기 패드 어셈블리 (30)로 제공할 수 있다. 상기 패드 어셈블리 (30)는 사람이나 동물의 몸체에 열을 가하기 위해서 그 가열 전류를 사용한다. 상기 패드 어셈블리 (30)는 전기적인 자극을 사람 또는 동물 몸체에 가하기 위해서 상기 전기적인 자극 전류를 사용한다. 열 및 전기적인 자극은 몸체에 동시에 가해질 수 있으며 또는 서로에게 독립적으로 가해질 수 있다. 상기 콘솔 (20)은 스페인, Barcelona의 Ross Estetica에 의해서 제공된 통상적인 열자극 콘솔일 수 있다. 대안으로, 상기 콘솔 (20)은 2011년 1월 28에 출원된 영국 특허 출원 번호 1101498.2 의 출원에서 설명된 신규한 열자극 콘솔일 수 있으며, 상기 출원의 전체적인 내용들은 본원에 참조로서 편입된다. 다른 적합한 콘솔들 역시 여기에서 설명된 회로와 함께 사용될 수 있을 것이다.

상기 패드 어셈블리 (30)는 보호 케이스 내에 둘러싸인 회로를 포함한다. 도 2는 상기 패드 어셈블리 (30)의 분해된 모습을 보여준다. 상기 회로 (51)는 케이스 몸체 (100)에 들어맞는다. 상기 케이스 몸체 (100)는 플라스틱 재료로부터 주형이 만들어질 수 있을 것이다. 상기 케이스 몸체 (100)는 전도 물질 (101)의 영역들 (101a, 101b)을 포함한다. 전도 물질 (101)의 상기 영역들은 흑연과 혼합된 폴리머를 포함할 수 있을 것이다. 딱 들어맞으면, 상기 회로 (51)의 제1 표면 (53)은 상기 케이스 몸체를 향하여 대면하며 그리고 정렬되어 그래서 각 전극 (514a, 514b) (도 4에 도시된다)이 전도 영역 (101a, 101b)과 전기적으로 접촉하도록 한다. 커버 (200)가 상기 케이스 몸체 (100)의 제일 위에 제공되며, 그럼으로써 상기 회로 (51)를 에워싼다. 상기 케이스 몸체 (100) 그리고 커버 (200)는 물이 들어오는 것으로부터 상기 회로 (51)를 보호하며, 물이 들어오는 것은 상기 회로 (51)가 제대로 동작하지 않도록 할 수 있을 것이다. 사용 시에, 상기 패드 어셈블리 (30)는 사용자의 몸체 상에 위치한다. 상기 전도 영역들 (101)은 상기 전극들 (514)로부터의 전류를 사용자의 몸체로 전도 (conduct)한다.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 패드 어셈블리 (300) 회로 (51)를 위에서 본 모습이다. 도 4는 상기 회로 (51)의 밑에서 본 모습이다. 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 상기 회로 (51)는 기판 (500)을 포함한다. 상기 기판 (500)은 제1 표면 (53) (도 4에 도시됨) 및 제2 표면 (도 3에 도시됨)을 포함하며, 상기 제1 표면 (53)은 상기 제2 표면 (52)에 반대의 방위를 가진다. 상기 회로 (51)는 가열 엘리먼트 (502) 그리고 하나 또는 그 이상의 전극들 (514)을 더 포함한다. 상기 회로 (51)는 온도 센서 (510), 시각적 표시기 (505) 및 커넥터 (507)를 구비한 전자 컴포넌트들을 더 포함할 수 있다.

상기 회로 (51)의 컴포넌트들 사이에서 전기적인 접속들을 형성하기 위해서 전기 도체들 (511, 512)이 상기 기판 (500)의 각 표면 (52, 53) 상에서 패턴으로 형성된다. 상기 도체들은 도 3 및 도 4에서 회색으로 그늘진 영역들로 도시된다. 상기 제1 표면 (53) 상의 도체들은 도 4의 참조번호 511에 의해서 표시되며, 반면에 상기 제2 표면 (52) 상의 도체들은 도 3에서 참조번호 512에 의해서 표시된다. 하나 또는 그 이상의 전극들 (514) 역시 상기 기판 (500)의 상기 제1 표면 (53) 상에서 패턴으로 형성된다. 상기 전극들 (514)이 참조번호 511의 상기 도체들과 동일한 전기적으로 전도하는 물질로 형성된 것이 바람직하기 때문에, 상기 전극들 (514)은 또한 도 4에서 회색으로 그늘진 영역들로 도시된다. 도체를 포함하지 않은 절연 지역들은 참조번호 513에 의해서 표시된 그늘지지 않은 영역에 의해서 도 3 및 도 4에서 도시된다.

여기에서 사용된, "패턴 형성된 (patterned)"의 용어는, 미리 정해진 모습을 가진 전기적으로 전도하는 지역이 상기 기판 (500)의 표면 상에서 형성되는 프로세스의 결과를 설명하는 것으로 이해되는 것이 바람직하다. 상기 도체들 (511, 512) 그리고 전극들 (514)은 임의의 적합한 패터닝 프로세스를 이용하여 상기 기판 (500) 상에 패턴이 형성될 수 있다. 적합한 패터닝 프로세스의 한 가지 예는 에칭이다. 에칭 프로세스에서, 구리 레이어와 같은 얇은 전도 레이어 (conducting layer)가 상기 기판 (500) 표면 (52, 53)의 실질적인 전체 영역에 처음에 붙여진다. 그러면 상기 전도 레이어의 일부가 제거되어, 그 전도 레이어의 남은 부분은, 각각이 미리 정의된 모습을 구비한 하나 또는 그 이상의 도체들 (511, 512) 또는 전극들 (514)을 형성한다. 에칭은 상기 전도 레이어의 일부가 제거되도록 하기 때문에, 그것은 삭제 (subtractive) 프로세스로 불린다. 대안으로 또는 추가로, 부가적인 프로세스가 사용될 수 있으며, 그 프로세스에 의해서 미리 정의된 모습을 가진 하나 또는 그 이상의 도체들 (511, 5120 또는 전극들 (514)이 상기 기판 (500)의 표면 (52, 53) 상으로 증착된다. 부가적인 패터닝 프로세스의 예는 상기 기판 (500)의 표면 (52, 53) 상으로 전기적 전도성 물질을 잉크젯 프린트하는 것을 포함한다. 적합한 패터닝 프로세스들은 인쇄 회로 보드 디자인의 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 잘 알려진 것이며 그래서 추가적인 상세한 내용에 대해서 설명할 필요는 없다. 바람직하게는, 상기 도체들 (511, 512)은 금속을 포함한다. 바람직하게는, 상기 금속은 구리이다. 구리는 낮은 저항 값을 가지기 때문에 바람직하며, 그래서 전류가 상기 도체 (512)에 인가될 때에 무시할만한 열이 그 구리에서 낭비된다.

상기 전자 컴포넌트들 (502, 505, 507, 510), 도체들 (511, 512) 그리고 전극들 (514)은 상기 기판의 두 표면들 (52, 53) 모두의 위에 제공된다. 상기 전극들 (514)은 상기 제1 표면 (53) 위에 형성되며, 반면에 상기 가열 엘리먼트 (502)는 상기 제2 표면 (52) 위에 형성된다. 사용에 있어서, 상기 가열 엘리먼트 (502)는 사용자의 피부로부터 멀어지는 방향이며 그리고 상기 전극들 (514)은 그 피부로 향하는 방향이다. 상기 온도 센서 (510), 시각적 표시기 (505) 및 커넥터 (507)는 또한 상기 제2 표면 (52) 상에 제공되는 것이 바람직하다. 전자 컴포넌트들 (502, 505, 507. 510), 도체들 (511, 512) 그리고 전극들 (514)은 상기 기판 (500)의 두 표면들 모두 위에 제공되기 때문에, 상기 기판 (500)은 상이한 표면들 상에 있는 컴포넌트들과 도체들 사이의 원하지 않는 전기 전도를 방지하기 위해서 전기적인 절연 특성들을 가져야만 한다.

상기 회로 (51)는 커넥터 (507)를 포함하여, 상기 회로가 상기 케이블 (40) (도 1에 도시됨)에 전기적으로 연결되도록 하며, 그리고 그럼으로써 상기 콘솔 (20) (도 1에 또한 도시됨)에 연결되도록 한다. 상기 커넥터 (507)는 바람직하게는 상기 제2 표면 (52) 상에 제공된다. 상기 커넥터 (507)는 바람직하게는 표면-실장 커넥터이다. 상기 커넥터 (507)는 접속 핀을 포함하며, 이는 상기 케이블 (40) 상의 대응하는 커넥터에 연결될 수 있다. 일 예에서, 상기 커넥터 (507)는 도 5에 도시된 것처럼 6개의 접속 핀들을 포함한다. 'Heat+' 및 'Heat-' 로 라벨이 붙여진 핀들은 상기 가열 엘리먼트 (502)에 연결된다. 'Temp+' 및 'Temp-' 로 라벨이 붙여진 핀들은 상기 온도 센서 (510)로 연결된다. 'EM1' 및 'EM2'로 라벨이 붙여진 핀들은 상기 전극들 (514)에 연결된다.

상기 가열 엘리먼트 (502)는 복수의 저항기들 (503) 그리고 하나 또는 그 이상의 도체들 (512)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 저항기들 (503)은 상기 기판의 상기 제2 표면 (52)에 걸쳐서 분포된다. 간명함을 위해서, 단 세 개의 저항기들 (503)만이 도 3에서 라벨이 붙여진다; 그러나, 상기 회로는 더 많은 저항기들을 포함한다는 것을 알 수 있으며, 그 저항기들 각각은 도 3에서 작은 검은색의 직사각형으로 도시된다. 상기 저항기들 (503)은 도체 (512)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다. 도 3에서 도시된 예에서, 참조번호 512a의 도체는 상기 커넥터 (507)의 'Heat-' 핀에 연결되며, 그래서, 사용에 있어서, 상기 도체 (512a)는 음의 전압 공급 레일로서 동작한다. 유사하게, 참조번호 512b의 도체는 상기 커넥터 (507)의 'Heat+' 핀에 연결되며, 그래서, 사용에 있어서, 상기 도체 (512b)는 양의 전압 공급 레일로서 동작한다.

바람직하게는 상기 저항기들 (503)은 표면-실장 (surface-mount) 저항기들이며, 이것들은 표면-실장 기술을 이용하여 상기 기판 (500)에 부착되며, 이 기술은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 잘 알려진 것이다. 표면-실장 기술은 상기 회로 (51)를 제작하는 프로세스를 간단하게 한다. 또한, 상기 기판 (500)의 표면 상에 패턴이 형성된 도체들 (512)에 의해서 연결된 복수의 표면-실장 저항기들 (503)로부터 상기 가열 엘리먼트 (502)를 구축함으로써, 상기 가열 엘리먼트 (502)는 특별한 열 분포를 생성하기 위해서 쉽게 다시 설계될 수 있다. 미리 정해진 열 분포를 생성하기 위해서 상기 가열 엘리먼트 (502)가 설계되는 프로세스는 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.

전압이 저항기들 (503)을 가로질러 인가될 때에, 전력은 열로서 낭비된다. 상기 가열 전류용의 양 및 음의 공급 전압들은 상기 커넥터 (507) 내에 'Heat+' 그리고 'Heat-'로 라벨이 붙여진 핀들에 의해서 각각 공급된다. 상기 저항기들 (503)은 상기 도체들 (512)에 솔더링되며, 그리고 그럼으로써 상기 커넥터 (507)에 전기적으로 연결된다. 각 저항기 (503)에 의해서 낭비되는 전력은 다음의 식과 같이 정의된다:

P = I²R

이 경우 P는 (와트로 측정된) 낭비된 전력이며, I는 상기 저항기를 지나가는 (암페어로 측정된) 전류이며, 그리고 R은 상기 저항기의 (옴으로 측정된) 저항 값이다.

일 예에서, 30개의 저항기들 (503)이 상기 제2 표면 (52)의 영역의 위에 분포된다. 도 6은 예시의 회로의 회로 도면이다. 도 6은 상기 저항기들 (503)이 병렬로 연결되는 것을 보여주지만, 그 저항들은 직렬로 또는 직렬 접속 및 병렬 접속의 조합으로 또한 연결될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 예에서, 24 볼트의 직류 입력 전압이 상기 저항들 (503)에 걸쳐서 인가된다 상기 저항기들 (503)의 저항 값들은 주변 지역들보다 더 많은 열을 발생하는 국지화된 영역들을 피하기 위해서 3.3 킬로옴 내지 6.8 킬로옴의 범위이다. 본 발명은 어떤 특정 입력 전압 또는 저항 값들로 한정되지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.

상기 저항기들 (503)에 의해서 생성된 공간적인 열 분포를 상기 기판 (500)의 표면 (52)에 걸쳐서 매핑하기 위해서 열 이미징 또는 컴퓨터 모델링 소프트웨어가 사용될 수 있다. 상기 열 이미징 또는 컴퓨터 모델링의 결과들을 기반으로 하여, 개별 저항기들의 값 그리고/또는 위치는 원하는 열 분포를 획득하기 위해 조절될 수 있다. 그래서, 상기 기판 (500)의 상기 표면 (52) 상의 각 포인트에서의 온도, 그리고 그래서 상기 패드 어셈블리 (30)의 표면 상 각 포인트에서의 온도는 희망하는 치료 효과를 이루기 위해서 최적화될 수 있다. 예를 들면, 상기 패드 어셈블리 (30)의 전도 영역들 (101)의 온도가 상기 패드 어셈블리의 주변 지역들에서의 온도보다 더 높도록 하기 위해서 저항기들 (503)은 상기 전극들 (514)의 근처에 집중될 수 있다; 이는 몸체에 공급되는 열 에너지의 전체 양은 최소화하면서도 열 치료 그리고 전기적인 자극의 협력적인 효과들을 향상시킬 수 있다. 다른 열 분포들 또한 가능하다. 도 3에 도시된 상기 회로 (51)는, 상기 기판 (500)의 표면 (52)에 걸쳐서 실질적으로 고르게 열을 분포시키도록 설계된다.

도 3에서 회색으로 그늘진 지역들에서 보이는 것처럼, 도체들 (512a, 512b)은, 그 도체들이 상대적으로 넓은 지역들에 있는 전도 물질들을 포함하도록 하기 위해서, 다양한 폭을 가지며 그리고 (패터닝 프로세스를 경유하여) 형상이 결정된다. 이는 상기 도체들 (512)이 각 저항기 (503)의 저항 값들에 비해서 낮은 저항 값들을 가지는 것을 확실하게 한다; 이는 상기 가열 전류에 의해서 생성된 열들의 대부분이 상기 저항기들 (503)에서 낭비된다는 것을 그리고 상기 도체들 (512)에서는 무시할 정도의 열이 낭비된다는 것을 확실하게 한다. 전도 물질의 상대적으로 넓은 지역들을 사용하는 것은 상기 기판 (500)의 표면에 걸쳐서 열 분포를 최적화할 때에 상기 도체들 (512)에서의 열 낭비가 무시되도록 하며, 그래서 상기 열 분포가 각 저항 (503)의 저항 값 그리고 위치에 의해서만 단독으로 결정되는 것으로서 취급될 수 있도록 한다. 이는 특정 열 분포를 생성하기 위해서 상기 회로 (51)를 설계하는 프로세스를 간단하게 한다.

상기 온도 센서 (510)는 상기 기판 (500)의 상기 제2 표면 (52) 상에 표면-실장 기술을 이용하여 설치된다. 상기 온도 센서 (510)는 상기 전극들 (514a, 514b) 사이에서 등거리 포인트에 설치되는 것이 바람직하다. 비록 상기 온도 센서 (510)가 상기 제2 표면 (52) 상의 어떤 다른 적합한 포인트에 위치할 수 있을 것이지만, 이는 전기적인 자극이 인가되는 곳인 지역 가까이에서의 온도의 표시를 주는 것이다. 상기 온도 센서 (510) 용의 양의 공급 전압 및 음의 공급 전압이 상기 커넥터 (507) 내 'Temp+' 및 'Temp-'로 각각 라벨이 붙여진 핀들에 의해서 공급된다. 상기 온도 센서 (510)는 상기 기판 (500)의 상기 제1 표면 (53) 상에 패턴이 형성된 도체들 (511)에 의해서 상기 커넥터 (507)로 연결된다. 기판 (500)을 통한 바이어스 (vias)는 상기 제1 표면 (53) 상의 도체들 (511)을 상기 제2 표면 (52) 상에 설치된 온도 센서 (510) 및 커넥터 (507)로 연결한다. 상기 온도 센서 (510)는 저항 온도계 또는 열전쌍 (thermocouple)일 수 있다. 상기 온도 센서는 바람직하게는 백금 저항 온도계 (platinum resistance thermometer(PRT))이며, 더욱 바람직하게는 Pt1000 엘리먼트이다. Pt1000 엘리먼트는 자신의 높은 정밀도 때문에 바람직하다. 저항 온도계들은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있으며 그래서 아래에서 더 상세하게 설명될 필요가 없다.

이전에 언급된 것처럼, 상기 전극들 (514a, 514b)은 상기 기판 (500)의 상기 제1 표면 (53) 상에서 패턴이 형성된다. 상기 전극들 (514)은 전기적으로 전도성인 물질을 포함한다. 바람직하게는 상기 전극들 (514)은 구리이다. 구리는 자신의 높은 전도성으로 인해서 바람직하다. 비록 상기 전극들 (514)이 노출된 채로 남아 있지만 상기 제1 표면 (53)은 상기 도체들 (511)을 덮기 위해서 절연 플라스틱으로 대부분 코딩된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명이 현재의 예들의 물질들로 한정되는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 전기적인 자극 전류는 'EM1' 및 'EM2'로 라벨이 붙여진 상기 커넥터 (507)의 핀들 각각에 의해서 상기 콘솔 (20)로부터 상기 전극들 (514a, 514b)로 배송된다. 상기 전극들 (514)은 상기 제1 표면 (53) 상에 패턴 형성된 상기 도체들 (511)에 의해서 상기 커넥터 (507)로 연결된다. 상기 기판 (500)을 통한 바이어스는 상기 제1 표면 (53) 상의 도체들 (511)을 상기 제2 표면 (52) 상에 설치된 상기 커넥터 (507)로 연결시킨다.

그래서, 여기에서 설명된 상기 회로 (51)는 기판 (500)의 상이한 표면들 (52, 53) 상에 제공된 하나 또는 그 이상의 전극들 (514) 그리고 가열 엘리먼트 (502)를 포함한다. 상기 가열 엘리먼트 (502) 그리고 전극들 (514)을 상기 기판 (500)의 상이한 표면들 위에 제공하는 것은 이득이며, 이는 그것이 상기 가열 엘리먼트 (502)의 레이아웃이 상기 전극들 (514) 그리고 전극들의 연관된 도체들 (511)의 레이아웃에 독립적이도록 하기 때문이다. 즉, 상기 가열 엘리먼트 (502)의 설계는, 상기 전극들 (514)의 설계에 대한 어떤 수정을 필요로 하지 않으면서도, (상기에서 더욱 상세하게 설명된 것처럼) 특정 열 분포를 생성하기 위해서 수정될 수 있다. 이는 상기 회로 (51)를 설계하는 프로세스를 단순하게 한다.

상기 전극들 (514) 그리고 상기 가열 엘리먼트 (502)를 형성하기 위해서 패터닝 프로세스를 사용하는 것은 컴팩트하며 제조하기 간단한 패드 어셈블리 (30)의 결과를 가져온다. 특히, 패터닝은 외부 컴포넌트들이 상기 가열 엘리먼트 (502) 및 전극들 (514)을 지킬 필요를 없앤다.

상기에서 설명된 것처럼, 상기 회로 (51)의 바람직한 예들은 상기 기판 (500)의 상기 제2 표면 (52) 상에 모두 설치된 복수의 표면-실장 컴포넌트들을 포함한다. 상기 기판 (500)의 상기 제1 표면 (53) 위에는 어떤 컴포넌트들도 설치되지 않은 것이 바람직하다. 상기 제1 표면 (53) 상에 컴포넌트들이 존재하지 않는 것은, 상기 회로 (51)가 패드 어셈블리 (30) (도 2에 도시됨) 내에 설치될 때에 상기 전극들 (514a, 514b)이 인접하도록 허용하고 그리고 각 전도 영역 (101a, 101b)과 양호한 전기적인 접촉을 하도록 하기 때문에, 유리하다. 추가로, 상기 기판 (500)의 단 하나의 표면 상에 컴포넌트들을 설치하는 것은 상기 회로 (51)의 제조를 간단하게 한다.

다른 전자 컴포넌트들은 상기 기판 (500) 상에 설치될 수 있을 것이며 그리고 바람직하게는 상기 기판의 상기 제2 표면 (52) 상에 설치된다. 예를 들면, 프로그래머블 로직 디바이스, 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기와 같은 로직 컴포넌트들은 상기 기판 (500) 상에 설치될 수 있을 것이다. 그런 로직 컴포넌트들은 사용자에 인가되는 열 그리고/또는 전기적인 자극을 제어하기 위해서 사용될 수 있을 것이다. 다른 예로서, 상기 온도 센서 (510)에 추가로, 하나 또는 그 이상의 센서들이 상기 기판 (500) 상에 설치될 수 있을 것이다. 도 3에서 도시된 것처럼, 시각적 표시기 (505)는 상기 기판 (500)의 상기 제2 표면 상에 설치될 수 있다. 상기 시각적 표시기 (505)는 발광 다이오드 (light emitting diode)인 것이 바람직하다.

이전에 언급된 것처럼, 사용에 있어서, 상기 가열 엘리먼트 (502)는 사용자의 피부로부터 멀어지는 방향이며 그리고 상기 전극들 (514)은 그 피부로 향하는 방향이다. 그래서, 상기 제2 표면 (52) 상에서 상기 가열 엘리먼트 (502)에서 생성된 열은 상기 기판 (500)을 통해서 상기 제1 표면 (53)으로 안내되며, 그리고 상기 패드 어셈블리 (30)의 상기 케이스 몸체 (100)를 통해서 사용자의 몸체로 이어서 인도된다. 이는 상기 기판 (500)이 상기 제2 표면 (52)과 상기 제1 표면 (53) 사이의 방향에서 상대적으로 높은 열 전도성을 가진다는 것을 의미한다. 이는 상기 기판 (500)을 상대적으로 얇은 레이어인 물질로부터 형성하고 그리고/또는 상기 기판 (500)을 상대적으로 높은 열 전도성을 가진 물질로부터 형성함으로써 달성될 수 있다.

상기 패드 어셈블리 (30)가 몸체 상에 위치할 때에 상기 기판 (500)은 플렉서블 (flexible)하고 그리고 그래서 몸체의 윤곽들에 들어맞는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 기판 (500)은 플라스틱 물질을 포함하며 그리고 바람직하게는 상기 플라스틱 물질은 상기 기판 (500)이 플렉서블하도록 선택된다. 적합한 물질들의 예들은 폴리이미드 (polyimide) 그리고 폴리에테르 에테르 케톤 (polyether ether ketone (PEEK))을 포함한다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 기판 (500)이 어떤 다른 적합한 물질을 포함할 수 있을 것이라는 것을 이해할 것이다. 그래서, 상기 기판 (500), 전자 컴포넌트들 (502, 505, 507, 510), 상기 도체들 (511, 512) 그리고 상기 전극들 (514)은 집합적으로 플렉서블 회로를 형성한다. 플렉서블 회로 기술은 IPC 표준 IPC-T-50, IPC-2223A 및 IPC-4202와 같은 산업 표준들에 의해서 정의된다. 자신의 유연성에도 불구하고, 상기 기판 (500)은 가해진 힘이 없을 때에는 실질적으로 평면인 것이 바람직하다.

본 발명은 상기에서 예로서만 설명되었으며, 그리고 상세한 내용에 대한 수정들이 본 발명의 범위 내에서 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims

열 및 전기적인 자극을 인가하기 위한 회로로서,
상기 회로는 기판을 포함하며,
상기 기판은,
전기적인 자극을 인가하기 위한 전극, 그리고
가열 엘리먼트를 포함하며,
상기 전극 및 상기 가열 엘리먼트 중 적어도 하나는 상기 전극의 표면상에 패턴이 형성된 전기 전도 지역을 포함하는, 회로.
제1항에 있어서,
상기 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며,
상기 제1 표면은 상기 제2 표면과 반대의 방위에 있으며,
상기 전극은 상기 제1 표면상에 제공되며 그리고 상기 가열 엘리먼트는 상기 제2 표면상에 제공되는, 회로.
제2항에 있어서,
상기 제2 표면상에서 상기 가열 엘리먼트의 적어도 일부의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 위치에 대응하며, 그래서 상기 가열 엘리먼트의 상기 적어도 일부가 상기 전극을 가열할 수 있는, 회로.
제3항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 하나 이상의 저항기 (resistor)들을 포함하며,
상기 제2 표면상의 상기 하나 이상의 저항기들의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 상기 위치에 대응하는, 회로.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 상기 기판의 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함하는, 회로.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 복수의 저항기들을 포함하며,
상기 가열 엘리먼트에 전류가 인가될 때에 미리 정해진 열 분포를 생성하도록 상기 저항기들의 위치가 정해지는, 회로.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 복수의 저항기들을 포함하며, 각 저항기는 개별 저항 값을 가지며,
전류가 상기 가열 엘리먼트에 인가될 때에 미리 정해진 열 분포를 생성하도록 상기 복수의 저항기들의 저항 값들이 선택되는, 회로.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저항기들은 상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는, 상기 기판의 표면상에 패턴이 형성된, 전기 전도 지역에 전기적으로 연결된, 회로.
제8항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는 상기 전기 전도 지역은, 그 지역의 저항 값이 각 저항의 저항 값에 비하여 무시할 수 있도록 하는 모습인, 회로.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 및 상기 가열 엘리먼트 둘 모두는 상기 기판의 표면상에 패턴이 형성된 전기 전도 지역을 포함하는, 회로.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 표면상에 온도 센서가 설치된, 회로.
제11항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 상기 기판의, 상기 온도 센서와 동일한 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함하는, 회로.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 회로는 전기적인 자극을 인가하기 위한 추가 전극을 포함하며, 그리고
상기 온도 센서는 상기 전극과 상기 추가 전극 사이에 위치한, 회로.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 플렉서블 (flexible)한, 회로.
열 및 전기적인 자극을 인가하기 위한 회로로서,
상기 회로는,
전기적인 자극을 인가하기 위한 전극 및
가열 엘리먼트를 포함하며,
상기 회로는 플렉서블 기판 상에 형성된, 회로.
제15항에 있어서,
상기 플렉서블 기판은 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며,
상기 제1 표면은 상기 제2 표면과 반대의 방위에 있으며,
상기 전극은 상기 제1 표면상에 제공되며 그리고
상기 가열 엘리먼트는 상기 제2 표면상에 제공되는, 회로.
제16항에 있어서,
상기 제2 표면상에서 상기 가열 엘리먼트의 적어도 일부의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 위치에 대응하며, 그래서 상기 가열 엘리먼트의 상기 적어도 일부가 상기 전극을 가열할 수 있는, 회로.
제17항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 하나 이상의 저항기 (resistor)들을 포함하며,
상기 제2 표면상의 상기 하나 이상의 저항기들의 위치는 상기 전극의 상기 제1 표면상에서의 상기 위치에 대응하는, 회로.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 상기 플렉서블 기판의 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함하는, 회로.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 복수의 저항기들을 포함하며,
상기 가열 엘리먼트에 전류가 인가될 때에 미리 정해진 열 분포를 생성하도록 상기 저항기들의 위치가 정해지는, 회로.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 복수의 저항기들을 포함하며, 각 저항기는 개별 저항 값을 가지며,
전류가 상기 가열 엘리먼트에 인가될 때에 미리 정해진 열 분포를 생성하도록 상기 복수의 저항기들의 저항 값들이 선택되는, 회로.
제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저항기들은 상기 가열 엘리먼트의 부분을 형성하는, 상기 기판의 표면상에 패턴이 형성된, 전기 전도 지역에 전기적으로 연결되며,
상기 전기 전도 지역은, 그 지역의 저항 값이 각 저항의 저항 값에 비하여 무시할 수 있도록 하는 모습인, 회로.
제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플렉서블 기판의 표면상에 온도 센서가 설치된, 회로.
제23항에 있어서,
상기 가열 엘리먼트는 상기 플렉서블 기판의, 상기 온도 센서와 동일한 표면상에 설치된 하나 이상의 저항기들을 포함하는, 회로.
제23항 또는 제24항에 있어서,
상기 회로는 전기적인 자극을 인가하기 위한 추가 전극을 포함하며, 그리고
상기 온도 센서는 상기 전극과 상기 추가 전극 사이에 위치한, 회로.