KR20200020967A - 압박 랩과 함께 사용하기 위한 진동 및 열 발생 장치 - Google Patents

압박 랩과 함께 사용하기 위한 진동 및 열 발생 장치 Download PDF

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하이퍼 아이씨이, 아이엔씨.
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Abstract

시스템은 사람의 신체 부분에 압박, 진동, 및 열을 가한다. 시스템은 가요성 지지 플랫폼 및 지지 플랫폼으로부터 연장된 백형 엔클로저(bag-like enclosure)를 갖는 휴대용 진동 및 열 발생 장치(100)를 포함한다. 원통형 제어 유닛(140)이 지지 플랫폼에 장착되어 지지 플랫폼으로부터 수직으로 연장된다. 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 갖는다. 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용한다. 4개의 진동 포드(120, 122, 124, 126)가 지지 플랫폼으로부터 백형 구조체 내로 연장된다. 백형 구조체는 열 발생 유닛(130)을 또한 수용한다. 제어 유닛은 압박 랩의 원형 보어를 통해 연장된다. 압박 랩은 신체 부분에 대해 백형 엔클로저의 원위 벽으로 신체 부분에 고정될 수 있다.

Description

압박 랩과 함께 사용하기 위한 진동 및 열 발생 장치
본 발명은 치료 장치의 분야에 속하며, 보다 구체적으로는 신체의 선택 부위에 진동 및 열을 제공하는 장치의 분야에 속한다.
피로해진 조직(tired tissue) 및 부상한 조직(injured tissue)에 진동과 열을 가하는 것은 조직을 치료하는 것으로 알려져 있다. 진동을 제공하거나 열을 제공하거나 진동과 열의 조합을 제공하기 위해 다양한 장치가 사용되어 왔다. 이들 장치의 다수는 장치의 지속적인 수동 적용을 필요로 한다. 다른 장치들은 위치에 부착함으로써 신체의 특정 위치에 진동, 열, 또는 진동과 열 양자 모두를 제공하도록 구성된다. 이러한 장치들은 개인이 치료를 필요로 하는 각 신체 위치에 대해 상이한 버전의 장치를 구입할 것을 요한다.
각 위치에 대해 상이한 장치 구성을 필요로 함이 없이 신체의 상이한 위치에 부착될 수 있는 치료용 진동 및 열 장치에 대한 요구가 존재한다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 일 양태는 사람의 신체 부분에 압박, 진동, 및 열을 가하는 시스템이다. 시스템은 가요성 지지 플랫폼 및 지지 플랫폼으로부터 연장된 백형 엔클로저(bag-like enclosure)를 갖는 휴대용 진동 및 열 발생 장치를 포함한다. 원통형 제어 유닛이 지지 플랫폼에 장착되어 지지 플랫폼으로부터 수직으로 연장된다. 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 갖는다. 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용한다. 4개의 진동 포드가 지지 플랫폼으로부터 백형 구조체 내로 연장된다. 백형 구조체는 열 발생 유닛을 또한 수용한다. 제어 유닛은 압박 랩의 원형 보어를 통해 연장된다. 압박 랩은 신체 부분에 대해 백형 엔클로저의 원위 벽으로 신체 부분에 고정될 수 있다. 시스템은 신체 부분에 진동, 열, 또는 진동과 열의 조합을 선택적으로 가한다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 다른 양태는 휴대용 진동 및 열 발생 장치이다. 장치는 가요성 지지 플랫폼, 원통형 제어 유닛, 복수의 진동 포드, 열 발생 유닛, 및 백형 엔클로저를 포함한다. 원통형 제어 유닛은 지지 플랫폼의 중앙 부분에 장착되어 제1 방향으로 지지 플랫폼으로부터 수직으로 연장된다. 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 갖는다. 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용한다. 복수의 진동 포드는 가요성 지지 플랫폼에 부착된다. 각각의 진동 포드는 제2 방향으로 지지 플랫폼으로부터 연장되고, 제2 방향은 제1 방향과 반대이며, 진동 포드들은 제어 유닛에 전기적으로 연결된다. 열 발생 유닛은 진동 포드들의 아래에 위치된다. 열 발생 유닛은 제어 유닛에 전기적으로 연결된다. 백형 엔클로저는 지지 플랫폼에 부착되고 복수의 진동 포드 및 열 발생 유닛을 둘러싼다. 백형 엔클로저는 원위 벽을 갖는다. 열 발생 유닛은 원위 벽에 인접하게 위치된다. 특정 실시예에서, 각각의 진동 포드는 편심 질량(eccentric mass)에 결합된 샤프트를 갖는 전기 모터를 포함한다. 특정 실시예에서, 4개의 진동 포드는 원통형 제어 유닛에 대해 대칭으로 배열된다. 특정 실시예에서, 열 발생 유닛은 가요성 쉬트에 고정된 적어도 하나의 저항 가열 와이어(저항 전열선)를 포함한다. 저항 가열 와이어는 전류가 가열 와이어를 통해 흐를 때 열을 발생시킨다. 특정 실시예에서, 열 발생 유닛은 적어도 제1 온도 설정, 제2 온도 설정, 및 제3 온도 설정에서 작동 가능하다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 무선 통신 인터페이스를 통해 수신된 신호에 응답한다. 예를 들면, 특정 실시예에서, 무선 통신 인터페이스는 블루투스 인터페이스이다. 특정 실시예에서, 가요성 지지 플랫폼, 제어 유닛, 및 백형 엔클로저는 진동 및 열 발생 장치가 치료용 아이스 백과 유사하게 되도록 선택된 크기 및 형상을 갖는다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 다른 양태는 사람의 신체 부분에 압박, 진동, 및 열을 가하는 시스템이다. 이 시스템은 휴대용 진동 및 열 발생 장치 및 압박 랩을 포함한다. 휴대용 진동 및 열 발생 장치는 가요성 지지 플랫폼, 원통형 제어 유닛, 복수의 진동 포드, 열 발생 유닛, 및 백형 엔클로저를 포함한다. 원통형 제어 유닛은 지지 플랫폼의 중앙 부분에 장착되어 제1 방향으로 지지 플랫폼으로부터 수직으로 연장된다. 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 갖는다. 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용한다. 복수의 진동 포드는 가요성 지지 플랫폼에 부착된다. 각각의 진동 포드는 제2 방향으로 지지 플랫폼으로부터 연장되고, 제2 방향은 제1 방향과 반대이다. 진동 포드들은 제어 유닛에 전기적으로 연결된다. 열 발생 유닛은 진동 포드의 원위에 위치된다. 열 발생 유닛은 제어 유닛에 전기적으로 연결된다. 백형 엔클로저는 지지 플랫폼에 부착되어 이로부터 원위로 연장된다. 백형 엔클로저는 복수의 진동 포드 및 열 발생 유닛을 둘러싼다. 백형 엔클로저는 원위 벽을 갖는다. 열 발생 유닛은 하부 벽에 인접하게 위치된다. 압박 랩은 스트랩들이 연장된 중앙 몸체를 갖는 일체형 탄성 재료 쉬트를 포함한다. 중앙 몸체는 휴대용 진동 및 발생 장치의 원통형 제어 유닛을 관통되게 수용하는 적어도 하나의 보어를 포함한다. 압박 랩의 스트랩들은 열 발생 유닛으로부터 신체 부분에 열을 가하고 진동 포드들로부터 신체 부분에 진동을 가하기 위해 신체 부분에 대해 휴대용 진동 및 발생 장치의 백형 엔클로저의 원위 벽을 고정시키기 위해 사람의 신체 부분에 대해 위치 설정 가능하다. 특정 실시예에서, 가요성 지지 플랫폼, 제어 유닛, 및 백형 엔클로저는 휴대용 진동 및 열 발생 장치가 치료용 아이스 백과 유사하게 되도록 선택된 크기 및 형상을 갖는다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 다른 양태는 사람의 신체 부분에 압박, 진동, 및 열의 조합을 가하는 시스템이다. 본 시스템은 휴대용 진동 및 열 발생 장치 및 압박 랩을 포함한다. 휴대용 진동 및 열 발생 장치는 가요성 지지 플랫폼, 백형 엔클로저, 원통형 제어 유닛, 복수의 진동 포드, 및 열 발생 유닛을 포함한다. 가요성 지지 플랫폼은 외측 둘레를 갖는다. 백형 엔클로저는 지지 플랫폼의 외측 둘레에 부착된 둘레를 갖는다. 백형 엔클로저는 제1 방향으로 지지 플랫폼으로부터 원위 벽까지 원위로 연장된다. 원통형 제어 유닛은 지지 플랫폼에 장착되어 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 지지 플랫폼으로부터 수직으로 근위로 연장된다. 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 갖는다. 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용한다. 제어 유닛은 전자 회로를 제어하기 위한 명령들을 수신하기 위한 복수의 터치 응답 영역을 갖는 패널을 포함한다. 각각의 진동 포드는 제1 방향으로 지지 플랫폼으로부터 연장되며 백형 구조체 내에 둘러싸인 적어도 일부를 갖는다. 열 발생 유닛은 백형 구조체 내에 둘러싸이며 백형 구조체의 원위 벽에 근접하게 위치된다. 압박 랩에는 보어가 관통 형성된다. 휴대용 진동 및 열 발생 장치의 원통형 제어 유닛은 보어를 통해 연장된다. 압박 랩은 신체 부분에 대해 백형 엔클로저의 원위 벽으로 신체 부분에 고정될 수 있다. 특정 실시예에서, 가요성 지지 플랫폼, 제어 유닛, 및 백형 엔클로저는 휴대용 진동 및 열 발생 장치가 치료용 아이스 백과 유사하게 되도록 선택된 크기 및 형상을 갖는다.
본 개시의 전술한 양태들 및 다른 양태들이 첨부 도면들과 연계하여 아래에서 상세히 설명된다.
도 1은 신체의 상이한 위치에 적용될 수 있는 진동 및 열 발생 장치의 상부 사시도를 도시하는데, 상기 장치는 가요성 엔클로저 내에 수용된 진동 발생 메커니즘 및 가열 메커니즘을 포함하고, 상기 장치는 전체적으로 원통형의 엔클로저 내에 수용되고 상부 가요성 지지 구조체로부터 연장되는 제어 유닛을 더 포함한다.
도 2는 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 저면 사시도를 도시하는데, 이 도면은 도 1의 상부 가요성 지지 구조체로부터 연장되는 가요성의 백형(bag-like) 하부 하우징을 도시한다.
도 3은 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 평면도이다.
도 4는 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 저면도를 도시한다.
도 5는 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 정면도를 도시한다.
도 6은 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 우측면도를 도시한다.
도 7은 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 분해 사시도를 도시한다.
도 8은 도 3의 8-8 선을 따라 취해진 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 정면 단면도이다.
도 9는 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 4개의 진동 포드 중 하나의 상부 사시도를 도시한다.
도 10은 도 9의 진동 포드의 분해 사시도를 도시하는데, 컴포넌트들의 상부 표면을 도시하고 있다.
도 11은 도 9의 진동 포드의 분해 사시도를 도시하는데, 도 10의 도면을 반전시켜서 컴포넌트들의 하부 표면을 도시하고 있다.
도 12는 하부 커버의 공동의 추가 특징을 도시하기 위해 작은 각도로 회전된 도 9의 진동 포드의 하부 커버의 상부 사시도를 도시한다.
도 13은 진동 및 열 발생 장치의 가열 패드의 분해 상부 사시도를 도시하는데, 가열 패드의 하부 쉬트 상의 가열 요소, 온도 센서, 및 열 차단 스위치를 도시하고 있다.
도 14는 도 13의 가열 패드의 하부 쉬트 상의 전기 가열 와이어의 평면도를 도시한다.
도 15는 진동 및 열 발생 장치의 원통형 제어 유닛의 분해 상부 사시도를 도시한다.
도 16은 도 15의 원통형 제어 유닛의 분해 사시도를 도시하는데, 도 15의 도면을 반전시켜서 제어 유닛의 컴포넌트들의 하부 표면을 도시하고 있다.
도 17은 도 16의 원통형 제어 유닛의 상단부에 위치된 터치 패널 제어 인터페이스의 평면도를 도시한다.
도 18은 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 전기 및 전자 회로의 블록도를 도시한다.
도 19는 도 1의 진동 및 열 발생 장치의 입면도를 도시하는데, 장치를 사람의 팔다리와 같은 원통형 물체에 부합하도록 상부 지지 구조체 및 백형 하부 하우징의 굴곡을 나타내고 있다.
도 20은 사람의 둔부(hip)에 근접하게 사람에게 부착되도록 구성된 압박 랩의 입면도를 도시하는데, 압박 랩은 도 1의 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛을 수용하기 위한 원형 보어를 포함한다.
도 21은 사람의 무릎에 근접하게 사람에게 부착되도록 구성된 압박 랩의 입면도를 도시하는데, 압박 랩은 도 1의 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛을 수용하기 위한 원형 보어를 포함한다.
도 22는 사람의 왼쪽 어깨에 근접하게 사람에게 부착되도록 구성된 압박 랩의 입면도를 도시하는데, 압박 랩은 도 1의 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛을 수용하기 위한 원형 보어를 포함한다.
도 23은 사람의 오른쪽 어깨에 근접하게 사람에게 부착되도록 구성된 압박 랩의 입면도를 도시하는데, 압박 랩은 도 1의 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛을 수용하기 위한 원형 보어를 포함한다.
도 24는 사람의 왼쪽 어깨에 근접하게 사람에게 부착되도록 구성된 압박 랩의 입면도를 도시하는데, 압박 랩은 제1 원형 보어 및 제2 원형 보어를 포함하고, 각각의 원형 보어는 도 1의 개개의 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛을 수용하도록 구성된다.
도 25는 도 1의 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛이 원형 보어를 통해 연장되는, 도 21의 압박 랩의 입면도를 도시한다.
도 26은 사람의 무릎에 고정된 도 25의 압박 랩, 및 진동 및 열 발생 유닛의 사시도를 도시한다.
도 27은 도 1의 제1 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛이 제1 원형 보어를 통해 연장되고 도 1의 제2 진동 및 열 발생 유닛의 제어 유닛이 제2 원형 보어를 통해 연장되는, 도 24의 압박 랩의 입면도를 도시한다.
도 28은 사람의 왼쪽 어깨에 고정된 도 27의 압박 랩 및 2개의 진동 및 열 발생 유닛의 정면 사시도를 도시하는데, 이 도면은 사람의 왼쪽 어깨의 전방에 근접하게 위치된 제1 진동 및 열 발생 유닛을 도시한다.
도 29는 사람의 왼쪽 어깨에 고정된 도 27의 압박 랩 및 2개의 진동 및 열 발생 유닛의 정면 사시도를 도시하는데, 이 도면은 사람의 왼쪽 어깨의 후방에 근접하게 위치된 제2 진동 및 열 생성 유닛을 도시한다.
진동 및 열 발생 장치(100)가 도 1 내지 도 18에 도시되어 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 진동 및 열 발생 장치는 신체의 상이한 위치에 적용될 수 있다. 본 장치는 신체의 선택된 위치에 진동을 가할 수 있고, 신체의 선택된 위치에 열을 가할 수 있으며, 신체의 선택된 위치에 진동의 조합을 가할 수 있다. 본 장치는 특히 압박 랩(compression wrap)과 함께 사용하는데 적합하며, 압박 랩도 또한 아래에서 설명된다.
진동 및 열 발생 장치(100)는 엔클로저(enclosure)(110)를 포함한다. 엔클로저는 내부 공동(114)(도 7 참조)을 수용하는 하부 백형 구조체(lower bag-like structure)((112)를 포함한다. 하부 백형 구조체는 상부 지지 구조체(116)에 고정되어 상부 지지 구조체로부터 원위로 연장된다. 도시된 실시예에서, 하부 백형 구조체는 예를 들면, 흔히 스판덱스(spandex)로 지칭되는 폴리에스테르-폴리우레탄 코폴리머 섬유와 같은 강한 엘라스토머 직물을 포함한다. 도시된 실시예에서, 상부 지지 구조체는 강한 가요성 재료를 포함한다. 예를 들어, 재료는 네오프렌(neoprene)과 같은 엘라스토머 재료일 수 있다. 다른 강한 가요성 재료도 또한 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 상부 지지 구조체는 약 10.25 인치(약 26.1 cm)의 폭, 약 10.75 인치(약 27.3 cm)의 길이, 및 약 5 mm의 두께를 갖는다.
도시된 실시예에서, 하부 구조체(112)는 상부 지지 구조체의 4개의 측면을 따라 상부 지지 구조체(116)에 재봉된다. 두 구조체 사이의 이음매(seam)는 도시된 바와 같이 바이어스 테이프(bias tape)(117) 또는 다른 재료로 보강될 수 있다. 도시된 실시예에서, 후술하는 컴포넌트들의 초기 설치를 위해 하부 구조체의 공동 내로의 선택적인 접근을 허용하도록 지퍼(118)가 하부 구조체에 재봉된다. 지퍼는 도시된 바와 같이 하부 구조체의 하나의 에지(edge) 근처에 위치된다. 지퍼는 지퍼의 두 측면에 근접한 하부 구조체의 직물의 에지들이 거의 접촉하여 하부의 지퍼가 보이지 않도록 실질적으로 가리도록 부착된다. 하부 구조체를 구성하는 재료는 일반적으로, 하부 구조체가 복수의 진동 요소(예를 들어, 제1 진동 포드(vibration pod)(120), 제2 진동 포드(122), 제3 진동 포드(124), 및 제4 진동 포드(126))를 수용하기 위해 상부 지지 구조체에 대해 충분한 깊이를 갖는 내부 공동(114)을 형성하도록, 상부 지지 구조체의 대응하는 치수보다 충분히 큰 직사각형 치수를 갖는다. 내부 공동은 적어도 하나의 열 발생 유닛(130)을 더 수용한다. 열 발생기는 가요성 폼(flexible foam)의 층(132)에 의해 진동 포드로부터 기계적으로 및 열적으로 완충된다(buffered).
본 명세서에서 사용되는 "백형 구조체(bag-like structure)"는 하부 구조체가 불규칙한 형상에 그 재료를 부합시키기 위해 쉽게 변형될 수 있는 직물 재료를 포함함으로 인해 하부 구조체가(112)가 사용 중에 가질 수 있는 다양한 형상을 지칭한다. 하부 구조체와 상부 지지 구조체(116)가 편평한 표면 상에 놓일 때, 하부 구조체는 하부 구조체의 가요성 원위(예를 들면, 도시된 배향에서는 최하부) 벽(134)이 상부 지지 구조체와 대체로 평행하도록 그 외측 치수에 의해 획정되는 선택된 전체적인 형상을 갖는다. 하부 구조체의 실제 형상은 상부 지지 구조체의 현재 형상에 따라 변한다. 예를 들어, 상부 지지 구조체의 외부 에지가 아래쪽으로 구부러질 때, 하부 구조체의 원위 벽(distal wall)은 상부 지지 구조체로부터 처질(sag) 수 있다. 다른 한편, 상부 지지 구조체가 사람의 무릎 또는 다른 만곡된 신체 부분에 위치될 때, 하부 구조체의 가요성 원위 벽은 신체 부분의 불규칙한 만곡에 부합하도록 쉽게 변형된다.
제어 유닛(140)이 상부 지지 구조체(116)의 근위(상단) 표면으로부터 근위로(예를 들면, 도시된 배향에서는 상향으로) 연장된다. 제어 유닛은 대체로 원통형의 엔클로저(142) 내에 수용된다. 분해도(도 7)에 도시된 바와 같이, 상부 지지 구조체는 상부 지지 구조체의 중심에 근접하게 위치된 관통 보어(144)를 포함한다. 관통 보어는 아래에서 논의되는 복수의 전력 와이어(예를 들면, 12개의 와이어)를 수용하기에 충분한 크기를 갖는다. 예를 들어, 관통 보어는 0.1 인치 내지 0.25 인치(약 2.54 mm 내지 약 6.35 mm) 사이의 직경을 가질 수 있다. 제어 유닛은 상부 지지 구조체 및 하부 구조체(112)을 포함하는 엔클로저(110)와 함께, 종래의 납작한 아이스 백(ice bag)과 유사한 전체 크기 및 형상을 갖는 진동 및 열 발생 장치(100)를 형성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상부 지지 구조체(116)의 관통 보어(144)는 상부 지지 구조체를 통해 형성된 복수의 장착 구멍(146)에 의해 둘러싸인다. 예를 들어, 5개의 장착 구멍이 상부 지지 구조체의 중심을 중심으로 하는 원의 둘레에 균등하게 이격된다. 일 실시예에서, 원은 대략 3.05 인치(약 77.47 mm)의 직경을 갖는다. 원통형 엔클로저는 원통형 보어에 대해 동심으로 위치된 환형의(annular) 하부 플랜지(150)를 갖는다. 하부 플랜지는 상부 지지 구조체의 장착 구멍들과 정렬되는 복수의 나사형 보어(예를 들면, 5개의 보어)(152)(도 16 참조)를 포함한다. 환형의 압축 플랜지(154)가 상부 지지 구조체의 아래에 장착된다. 압축 플랜지는 장착 구멍들과 정렬되고 환형의 하부 플랜지의 나사형 보어들과 정렬되는 대응하는 복수의 비나사형 보어(예를 들면, 5개의 보어)(156)(도 15 및 16 참조)를 포함한다. 대응하는 복수의 스크류(도시하지 않음)가 압축 플랜지의 비나사형 보어들을 통과하고는 하부 플랜지의 나사형 보어들과 계합한다. 스크류가 조여짐에 따라, 중앙의 원통형 보어를 둘러싸는 상부 장착 표면의 환형 부분이 압축 플랜지와 하부 플랜지 사이에 압착되어 원통형 엔클로저를 상부 지지 구조체에 고정시킨다. 스크류는 하부 플랜지의 사전 형성 나사형 보어와 계합하는 머신 스크류이거나, 압축 플랜지와 하부 플랜지가 최초로 상호 접속될 때 하부 플랜지의 보어에 나사산을 형성하는 자체 나사산 형성 스크류일 수 있음을 이해해야 한다.
도 7 및 도 9에 추가로 도시된 바와 같이, 복수의 전기 와이어(전선)(160)가 제어 유닛(140)의 원통형 엔클로저(142)의 하부 부분으로부터 상부 지지 구조체(116)의 개구(144)를 통해 연장된다. 제어 유닛의 추가 구조 및 작동 특징이 아래에 설명된다.
상부 지지 구조체(116)는 상부 지지 구조체를 관통하여 연장되는 복수의 포드 장착 보어(170)를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 상부 지지 구조체는 4 세트의 포드 장착 보어를 포함한다. 각각의 장착 보어 세트는 개개의 보어가 정사각형 패턴의 꼭지점에 있는 전체적으로 정사각형 패턴으로 배열된 4개의 보어를 포함한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 각 세트의 보어들은 대략 30 mm(약 1.2 인치) 이격되어 위치되고 대략 5 mm(약 0.2 인치)의 직경을 갖는다. 도시된 실시예에서, 각 세트의 포드 장착 보어들은 상부 지지 구조체의 중심으로부터 선택된 거리에 중심을 갖는다. 예를 들어, 후방 좌측 세트의 중심은 상부 지지 구조체의 중심으로부터 좌측으로 대략 2.85 인치(약 72.39 mm) 및 상부 지지 구조체의 중심에 대해 후방 쪽으로 대략 2.85 인치(약 72.39 mm)에 위치된다. 도시된 실시예에서, 포드 장착 보어 세트는 각 세트의 중심이 상부 지지 구조체의 중심으로부터 대략 동일한 거리에 있도록 상부 지지 구조체의 중심에 대해 실질적으로 대칭으로 위치된다. 다른 실시예에서는, 특히 상부 지지 구조체가 비정사각형 상부 표면을 갖는 경우에, 장착 보어 세트는 좌우와 다르게 전후로 위치될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는, 좌측 및 우측, 전방 및 후방, 및 상단 및 하단은 상부 지지 구조체의 노출된 상부 표면을 "상단" 또는 "근위" 표면으로 정하여 도면들에 대한 위치를 나타내는 데 사용된다. 본 장치는 상부 지지 구조체의 상부 표면이 외향, 하향 등으로 배향될 수 있는 많은 상이한 배향으로 사용될 수 있다.
제1 진동 포드(120)가 도 9 내지 도 11에 보다 상세하게 도시되어 있다. 다른 3개의 진동 포드(122, 124, 126)는 동일하거나 실질적으로 동일하다. 제1 진동 포드는 상부 커버(180)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 상부 커버의 상단 표면(182)은 정사각형 또는 실질적으로 정사각형이며, 정사각형의 각 측면은 대략 45 mm의 길이를 갖는다. 상부 커버는 하부 표면(184)까지 약 4.25 mm의 두께를 갖는다. 상부 커버의 하부 표면으로부터 4개의 돌출부(186)가 연장된다. 각 돌출부는, 각각의 돌출부가 후방 좌측 장착 보어 세트의 장착 보어들(170) 중 선택된 장착 보어를 통해 끼워지도록 선택된 직경을 갖는다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 돌출부는 대략 5 mm의 직경을 갖는다. 각 돌출부는 약 16.5 mm의 길이를 갖는다. 상부 커버의 상단 반대편의 각 돌출부의 단부는 머신 스크류(도시하지 않음)를 수용하도록 나사산이 형성될 수 있는 중앙 보어(188)를 갖는다. 혹은, 중앙 보어는 셀프 태핑 스크류(self-tapping screw)를 수용하도록 나사 가공 가능할 수 있다.
제1 진동 포드(120)는 중앙 공동(202)을 갖는 하부 커버(200)를 포함한다. 하부 커버는 중앙 공동을 둘러싸는 대체로 정사각형의 상부 표면(204)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 하부 커버의 상부 표면의 주변 치수는 상부 커버(180)의 주변 치수에 대체로 대응한다. 하부 커버는 4개의 관통 보어(206)가 형성된 아치형 하부 표면을 갖는다. 관통 보어들은 상부 커버(180)의 돌출부들(186)의 간격에 대응하는 거리만큼 이격된다. 관통 보어들은 하부 커버를 상부 커버에 고정시키는 스크류들(도시하지 않음)의 헤드를 수용하도록 하부 커버에 대해 카운터보링(counterboring)된다.
하부 커버(200)의 하부 내측 표면(210)은 중앙 공동(202)의 하부 표면에 대응한다. 관통 보어들(206) 각각은 중앙 공동의 하부 내측 표면으로부터 연장되는 객개의 내측 돌출부(212)에 의해 둘러싸인다. 각 내측 돌출부의 상단 표면은 관통 보어를 둘러싸고 돌출부 내로 선택된 거리만큼 연장되는 각각의 카운터보어(counterbore)(214)를 갖는다. 각 카운터보어의 직경은, 상부 커버의 각 돌출부가 하부 커버의 내측 돌출부들 중 하나의 돌출부의 개개의 카운터보어 내에 꼭 들어맞도록, 상부 커버(180)로부터 연장되는 돌출부들(186)의 외경(예를 들어, 도시된 실시예에서는 대략 5 mm)에 대응하도록 선택된다. 중앙 공동 내의 각각의 내측 돌출부의 카운터보어의 깊이는, 상부 커버의 돌출부들이 카운터보어들과 계합할 때, 상부 커버의 하부 표면(184)이 하부 커버의 상부 표면(204)으로부터 상부 지지 구조체(116)의 두께보다 작은 거리만큼 이격되도록 선택된다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 두 표면은 대략 1.85 mm만큼 이격되는데, 이는 상부 지지 구조체의 두께(예를 들면, 약 5 mm)보다 훨씬 작다. 그래서, 하부 커버의 관통 보어들(206)을 통과하여 상부 커버로부터 연장된 돌출부들의 중앙 보어들(188)과 계합하는 4개의 스크류(도시하지 않음)에 의해 상부 커버가 하부 커버에 고정될 때, 상부 커버 및 하부 커버와 접촉하는 상부 지지 구조체의 부분은 두 커버의 사이에 압착되어 제1 진동 포드(120)를 상부 지지 구조체에 고정시키게 된다. 나머지 3개의 진동 포드(122, 124, 126)도 유사한 방식으로 상부 지지 구조체에 고정된다.
하부 커버(200)의 하부 내측 표면(210)은 제1 모터 베어링 지지부(230) 및 제2 모터 베어링 지지부(232)를 포함한다. 각 모터 베어링 지지부는 후술하는 각각의 모터 베어링을 수용하도록 위치되고 크기가 이루어진다. 하부 내측 표면은 제1 베어링 지지부와 제2 베어링 지지부 사이에 위치된 3개의 융기 리브(raised ribs)(234)를 더 포함한다. 각 리브는 하부 내측 표면으로부터 선택된 거리에 위치된 개개의 상부 표면을 갖는다.
제1 베어링 지지부(230)는 모터(240)의 전방 베어링(242)을 수용할 수 있는 크기로 이루어진 전체적으로 반원형의 상부 표면을 포함한다. 제2 베어링 지지부(232)는 모터의 후방 베어링(244)을 수용할 수 있는 크기로 이루어진 전체적으로 반원형의 상부 표면을 포함한다. 모터는 모터의 베어링들이 개개의 베어링 지지부에 위치될 때 3개의 융기 리브(234) 상에 놓이는 대체로 수평인 하부 표면(246)을 갖는다. 모터는 도시된 실시예에서는 상부 표면과 평행한 대체로 수평인 상부 표면(248)을 또한 갖는다. 모터는 샤프트(250)를 포함한다. 샤프트의 전방 부분은 편심 질량(eccentric mass)(252)을 지지하기 위해 전방 베어링으로부터 연장된다. 편심 질량은 내부 공동의 방해받지 않는 부분 내에 위치되어 모터의 샤프트가 회전될 때 공동의 부분 내에서 자유롭게 움직일 수 있다.
하부 커버(200)는 상부 표면(262) 및 하부 표면(264)을 갖는 모터 클램프 플레이트(260)를 더 포함한다. 모터 클램프 플레이트는 하부 내측 표면(210)으로부터 위쪽으로 연장되는 4개의 클램프 플레이트 지지 돌출부(270) 상에 놓인다. 각각의 클램프 플레이트 지지 돌출부는 개개의 중앙 보어(272)를 갖는다. 각각의 중앙 보어는 머신 스크류(도시하지 않음)의 나사산을 수용하도록 나사 가공될 수 있다. 혹은, 각각의 중앙 보어는 셀프 태핑 스크류에 의해 나사 가공될 수도 있다.
모터 클램프 플레이트(260)는 하부 커버(200) 내에 끼워지고 클램프 플레이트 지지 돌출부(270) 상에 놓일 수 있는 크기로 이루어진다. 모터 클램프 플레이트는 클램프 플레이트 지지 돌출부들의 중앙 보어와 정렬되는 4개의 플레이트 장착 관통 보어(280)를 포함한다. 각각의 플레이트 장착 관통 보어는, 머신(또는 셀프 태핑) 스크류(도시하지 않음)의 헤드가 모터 클램프 플레이트의 상부 표면보다 위로 연장되지 않도록, 모터 클램프 플레이트의 상부 표면(262)에 카운터보링된다.
모터 클램프 플레이트(260)의 하부 표면(264)은 각각의 플레이트 장착 관통 보어(280)를 둘러싸는 개개의 돌출부(282)를 포함한다. 각 돌출부는 하부 표면의 아래로 짧은 거리(예를 들면, 대략 2 mm; 대략 0.08 인치)만큼 연장된다. 각 돌출부는 클램프 플레이트 돌출부의 외경에 대응하는 내경(예를 들면, 도시된 실시예에서는 대략 2.3 mm; 대략 0.18 인치)을 갖도록 카운터보링된다. 그래서, 모터 클램프 플레이트가 클램프 플레이트 돌출부에 고정될 때, 모터 클램프 플레이트는 하부 커버에 대해 측방향으로 움직일 수 없다.
모터 클램프 플레이트(260)는 상부 커버(180)의 하부 표면(184)으로부터 연장되는 4개의 돌출부(186)에 대한 클리어런스(clearance)를 제공하도록 위치되고 크기가 이루어진 4개의 클리어런스 관통 보어(284)를 더 포함한다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 클리어런스 관통 보어들은 돌출부에 대해 꼭 맞도록 대략 5 mm(대략 0.2 인치)보다 약간 더 큰 직경을 갖는다.
모터 클램프 플레이트(260)는 하부 표면(264)으로부터 연장되는 2개의 모터 계합 리브(290)를 포함한다. 계합 리브는 모터 클램프 플레이트가 제1 진동 포드(120)의 하부 커버(200) 상에 위치될 때 모터(240)의 대체로 수평인 상부 표면(248)과 계합하도록 위치된다. 모터 클램프 플레이트의 하부 표면에 대한 각 리브의 두께는 모터 클램프 플레이트가 4개의 스크류(도시하지 않음)에 의해 완전히 고정될 때 리브가 모터의 수평 상부 표면에 대해 눌려지도록 선택된다. 따라서, 모터는 모터 클램프 플레이트의 리브와 하부 커버(200)의 하부 내측 표면(210)의 3개의 융기 리브(234)의 사이에 견고히 고정된다.
도시된 실시예에서, 모터(240)는 12 볼트 DC 공급원으로부터 대략 5,300 RPM(revolutions per minute: 분당 회전수)으로 작동하는 영구자석 DC 모터를 포함한다. 일 실시예에서, 모터는 다수의 소스로부터 상업적으로 구매 가능한 FC130 스타일 모터를 포함한다. 모터는 정격 RPM에서 약 0.09A를 소비한다.
모터(240)와 편심 질량(252)은 함께 약 38 mm의 전체길이를 갖는다. 모터는 대략 20.2 mm의 전체 직경을 가지며, 하부 표면(246)과 상부 표면(248)을 대략 15.4 mm 이격시키도록 평탄화된다.
편심 질량(252)은 실질적으로 원통형이다. 편심 질량은 대략 10 mm의 전체 직경을 가지며, 모터 샤프트를 따라서 대략 7 mm의 길이를 갖는다. 도시된 실시예에서, 질량은 대략 3.5 그램의 질량(중량)을 갖도록 압축된 분말 금속(예를 들면, 철)을 포함한다. 편심 질량은 대략 2.1 mm의 직경을 갖는 샤프트 보어(254)를 통해 모터(240)의 샤프트(250)에 장착된다. 도시된 실시예에서, 샤프트 보어는 질량이 진동을 부여할 수 있게 편심 질량의 중심으로부터 대략 2.2 mm만큼 오프셋된다. 진동은 모터의 샤프트로부터 베어링(242 및 244)을 통해서 베어링 지지부(230 및 232)로 전달되어, 진동 포드(120)의 하부 커버(200)가 진동하게 한다.
4개의 진동 포드(120, 122, 124, 126) 각각은 후술하는 바와 같이 제어 유닛에 전기 접속된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에서, 열 발생 유닛(130)은 제1(하부) 직사각형 천 쉬트(330) 및 제2(상부) 직사각형 천 쉬트(332)를 포함한다. 각 쉬트는 약 250 mm × 약 200 mm의 외형 치수를 갖는다. 도시된 실시예에서, 각 쉬트는 대략 1.5 mm의 두께를 갖는 200g 니들 펀치 재료(즉, 종래의 니들 펀치 공정에 의해 형성된 부직 재료)를 포함한다. 재료의 밀도는 제곱미터당 약 200g이다. 적어도 하나의 전기 저항 와이어가 두 쉬트 사이에 위치된다. 도시된 실시예에서는, 제1 저항 와이어(334) 및 제2 저항 와이어(336)가 종래의 방식으로 록 스티치(lock stich)(도시하지 않음)에 의해 하부 쉬트의 상부 표면에 고정된다. 저항 와이어는 유사한 방식으로 상부 쉬트에 고정될 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 저항 와이어는 예를 들면, 상업적으로 구매 가능한 티타늄 저항 와이어와 같은, 박형의 편평한 저항 와이어를 포함한다. 도시된 실시예에서, 저항 와이어의 단면 치수는 미터당 대략 16 옴(Ω)의 저항을 제공하도록 선택된다. 각 저항 와이어는 각 와이어가 대략 20 옴(Ω)의 총 저항을 갖도록 대략 1.25 m의 길이를 갖는다.
2개의 저항 와이어(334 및 336)는 2개의 미로형 패턴을 형성하는데, 이는 하부 쉬트(332)의 중심선(340)에 대해 실질적으로 대칭이다. 각각의 저항 와이어는 2개의 세그먼트가 병렬로 연결되도록 제1 공통 단자(342)로부터 제2 공통 단자(344)까지 연장된다. 저항 와이어들의 제1 공통 단자는 제1 공급 와이어(supply wire)(346)에 직접 연결된다. 저항 와이어들의 제2 공통 단자는 열 차단 스위치(350)를 통해 제2 공급 와이어(348)에 연결된다. 열 차단 스위치는 저항 와이어들의 제2 공통 단자에 연결된 제1 단자(352)를 가지며, 커넥터(356)를 통해 제2 공급 와이어에 연결된 제2 단자(354)를 갖는다.
열 차단 스위치(350)는 제어 유닛(140)이 저항 와이어(334 및 336)의 제2 공통 단자(344)에 전기적으로 연결되도록 NC(normally closed: 평상시에 닫혀있음)이다. 저항 와이어들의 제1 공통 단자(342)는 제어 유닛에 항상 연결된다. 그래서, 전류는 제1 단자로부터 제1 저항 와이어 및 제2 저항 와이어 각각의 주위로 병렬로 전도된다. 각각의 저항 와이어는 대략 20 옴(Ω)의 저항을 갖기 때문에, 각각의 저항 와이어는 대략 16.8 볼트(V)의 전압에서 약 14 와트의 열을 발생시킨다. 2개의 저항 와이어는 총 대략 28 와트의 열을 발생시킨다.
열 차단 스위치(350)는 열 차단 스위치 근처의 온도가 대략 80℃ +/- 5도를 초과할 때 회로를 개방하고 온도가 약 55 ℃ +/- 10도까지 감소할 때까지 개방 상태를 유지하도록 설정된다. 일 실시예에서, 열 차단 스위치는 Beilun Ningbo Zhejiang China의 Ningbo KLS Imp & Exp Co. Ltd 사(社)로부터 상업적으로 구매 가능한 KLS-KSD9700 열 퓨즈를 포함한다. 열 차단 스위치는 열 차단 스위치가 가열 와이어의 온도를 직접 감지하고 가열 와이어로부터의 열이 하부 쉬트 및 하부 구조체(112)의 재료를 통해서 사용자(도시하지 않음)에게 전달되기 훨씬 전에 전기 경로를 차단하도록 가열 와이어의 일부에 걸쳐 위치된다.
도 14 및 도 15에 추가로 도시된 바와 같이, 서미스터(360)가 제1(하부) 천 쉬트(330)에 고정된다. 서미스터는 제1 쉬트의 중심 근처에 위치되기는 하지만; 서미스터는 저항 와이어 상에 직접 위치되는 것이 아니라 제1 저항 와이어(334)의 2개의 인접 세그먼트들 사이에 위치된다. 제1 와이어(362) 및 제2 와이어(364)가 서미스터로부터 연장되어 제어 유닛(140)에 연결된다. 일 실시예에서, 서미스터는 NTC(netative temperature coefficient: 부온도계수) 서미스터이다. 예를 들어, 서미스터는 중국의 Dongguan Xinxiang Electronic Technology Co., Ltd 사(社)로부터 상업적으로 구매 가능한 MF52-104F-3950-600L 서미스터일 수 있다. 서미스터는 넓은 온도 범위에서 변하는 저항을 갖는다. 예를 들면, 55 ℃에서 서미스터는 대략 29,733 옴(Ω)의 저항을 갖고; 60 ℃에서 서미스터는 약 24,753 옴(Ω)의 저항을 가지며; 71 ℃에서 서미스터는 약 16,794 옴(Ω)의 저항을 갖는다. 서미스터의 저항은 언제 서미스터의 온도가 선택된 온도를 초과하는 지를 결정하기 위해 종래의 방식으로 용이하게 검출될 수 있다.
열 차단 스위치(350)와 서미스터(360)가 제1(하부) 쉬트(330) 상에 위치되고 난 후, 및 제1 공통 단자(342)가 제1 공급 와이어(346)에 연결되고 제2 공통 단자(344)가 제2 공급 와이어(348)에 연결되고 난 후에, 제2 쉬트(332)가 제1 쉬트에 고정된다. 도시된 실시예에서, 제2 쉬트의 하부 표면은 제2 쉬트를 제1 쉬트에 분리 가능하게 부착하기 위한 접착제를 포함한다.
도 7 및 도 8에 추가로 도시된 바와 같이, 가요성 폼의 층(132)이 제1(상부) 쉬트(330)와 진동 포드(120, 122, 124, 및 126) 사이에서 제1 쉬트 상에 위치되어, 아래에서 설명하는 바와 같이 작동될 때 진동 포드에 의해 제공되는 진동을 부분적으로 완충시킨다.
제어 유닛(140)의 구조가 도 15 및 도 16에 보다 상세히 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 제어 유닛은 하부 플랜지(150) 및 분리 가능하게 부착 가능한 환형의 압축 플랜지(154)를 포함한다. 하부 플랜지는 제어 유닛의 하부 몸체 부분(400)에 연결된다. 하부 몸체 부분은 제1 인쇄 회로 기판(PCB)(402)을 지지한다.
제1 PCB(402)는 하부 몸체 부분의 벽의 노치를 통해 연장되는, 전기적으로 및 기계적으로 부착된 종래의 충전 잭(404)을 포함한다. 제1 PCB는 복수의 커넥터(406)를 통해 진동 포드(120, 122, 124, 및 126)에 및 열 발생 유닛(130)에 전력을 제공하는 복수의 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor: MOSFET)(도시하지 않음)를 또한 포함한다. 리튬 폴리머(LiPo) 배터리(408)가 제1 PCB 상에 놓이며, 제1 PCB를 통해 충전 에너지를 수신하고 제어 유닛의 다른 컴포넌트들에 작동 에너지를 제공하기 위해 제1 PCB에 전기적으로 연결된다. 하부 몸체 부분은 커넥터들로부터 진동 포드(120, 122, 124, 및 126) 및 열 발생 유닛(130)으로의 배선이 통과할 수 있게 하는 중앙 개구를 포함한다.
원통형의 중간 몸체 부분(410)이 제1 PCB(402) 및 LiPo 배터리(408)의 위에 위치되어 하부 몸체 부분에 고정된다. 중간 몸체 부분의 하단부(412)는 개방되어 있다. 중간 몸체 부분의 상단부(414)는 대체로 폐쇄되지만; 상단부는 배선이 상단부을 통해 제1 PCB로부터 제2 PCB(420)로 통과할 수 있게 하는 복수의 관통 통로를 포함한다. 중간 몸체 부분은 충전 잭(404)을 수용하기 위한 노치를 또한 포함한다.
제2 PCB(420)는 중간 몸체 부분(410)의 상단부(414)에 놓이며 적절한 파스너(도시하지 않음)에 의해 상단부에 고정된다. 제2 PCB는 복수의 와이어(도시하지 않음)를 통해 제1 PCB(402)에 전기적으로 연결된다. 제2 PCB는 제1 PCB(402)를 통해 배터리(406)로부터 전력을 수신한다. 제2 PCB는 전력 입력 잭(404)으로부터 입력 전력을 또한 수신한다. 제2 PCB는 대략 16.8 볼트의 배터리 충전 전압을 생성하며, 이는 제1 PCB를 통해 배터리에 제공된다. 제2 PCB는 대략 12 볼트의 모터 전압을 또한 생성하며, 이는 모터 구동 전압으로서 제2 PCB에 제공된다. 제2 PCB는 진동 포드(120, 122, 124, 및 126) 및 열 발생 유닛(130)에 인가되는 전력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 제어 신호는 제1 PCB 상의 MOSFET(도시하지 않음)에 인가된다.
제2 PCB(420)는 LCD(liquid crystal display: 액정 디스플레이) 패널 및 터치 패널(후술함)과 통신한다. 제2 PCB는 제1 푸시버튼 스위치(422) 및 제2 푸시버튼 스위치(424)에 전기적으로 연결된다. 도시된 실시예에서 이들 2개의 스위치는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 장착된다. 제1 푸시버튼 스위치는 진동 및 열 발생 장치(100)를 ON 및 OFF 시키도록 수동으로 조작할 수 있다. 제2 푸시버튼 스위치는 LCD 디스플레이의 2가지 밝기 레벨 중에서 선택하도록 수동으로 조작할 수 있다. 각 밝기 레벨은 터치 패널의 개개의 작동 모드에 대응한다. 제2 PCB 상의 전자 회로 및 2가지 작동 모드는 아래에서 보다 상세히 설명된다.
LCD 패널(430)은 제2 PCB(420)에 근접하게 위치되어 이에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, LCD 패널은 커넥터(도시하지 않음)를 통해 제2 PCB에 기계적으로 연결된 "도터 보드(daughter board)"일 수 있다. LCD 패널은 또한 복수의 전기 와이어(도시하지 않음)을 통해 제2 PCB에 연결될 수도 있다. LCD 패널은 제2 PCB로부터의 신호에 응답하여 아래에 설명되는 바와 같이 이미지가 디스플레이되도록 하는 신호를 생성한다.
대체로 투명한 터치 패널(440)이 LCD 패널(430) 위에 위치된다. 터치 패널은 터치 패널의 선택된 부분을 수동으로 조작하는 것에 기인한 신호를 발생시킨다. 신호는 제2 PCB에 제공된다. 특정 실시예에서, LCD 패널과 터치 패널은 단일 통합 패키지로서 조합되어 제공된다. 이러한 조합은 상업적으로 구매 가능하므로 잘 이해된다. 도시된 실시예에서, LCD 패널 및 디스플레이 패널은 중국의 Dongguan Quinniahong Electronic Technology Co., Ltd 사로부터 상업적으로 구매 가능한 모델 번호 YH26167VNT 디스플레이를 포함한다.
LCD 패널(430), 터치 패널(440), 및 제2 PCB(420)의 위에 상부 몸체 부분(450)이 위치된다. LCD 터치 패널 상에 디스플레이되는 이미지가 사용자에게 보이게 하고 사용자가 사용자의 손가락 끝으로 또는 적절한 스타일러스로 LCD 터치 패널의 표면에 접근할 수 있도록, LCD 터치 패널을 노출시키기 위해 상부 몸체 부분의 중간 섹션이 제거된다. 도시된 실시예에서, LCD 패널과 터치 패널의 활성 부분(active portions)을 프레임으로 감싸기 위해 베젤(452)이 상부 몸체 부분의 위에 위치된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(140)의 상단부는 LCD 패널(430) 및 상부의 터치 패널(440)을 포함한다. LCD 패널은 진동 및 열 발생 장치(100)의 작동 모드에 관한 정보를 사용자에게 전달하고, 진동 및 열 발생 장치의 작동을 제어하기 위해 터치 패널의 어디를 터치해야 할 지를 사용자에게 알리기 위한 복수의 아이콘을 디스플레이한다.
도시된 실시예에서, LCD 패널(430)의 우측 부분은 "시작(Start)" 아이콘(550)과 "정지(Stop)" 아이콘(552)을 표시한다. "시작" 아이콘의 영역을 터치하면 진동 및 열 발생 장치를 활성화시키고 "정지" 아이콘의 영역을 터치하면 진동 및 열 발생 장치를 비활성화하도록, 각 아이콘은 상부의 터치 패널(440)의 개개의 터치 활성 부분을 나타낸다. 진동 및 열 발생 장치가 비활성화되더라도, 제1 푸시버튼 스위치가 눌려져서 전원을 OFF 시킬 때까지 활성 디스플레이를 제공하기 위해 전원이 유지된다. 장치를 활성화하기 위해 시작 아이콘을 터치하면, 디스플레이가 (일시적으로) 밝아져서 장치가 활성화되었음을 나타낸다.
LCD(430)는 온도계 기호와 하부의 문자 "Temp"로 표시되는 온도 아이콘(560)을 또한 디스플레이한다. 3개의 온도 선택 아이콘이 온도 아이콘과 정렬된다. 각각의 온도 선택 아이콘은 상부의 터치 패널(440)의 터치 활성 영역에 대응한다. 제1 온도 선택 아이콘(562)은 "1"로 라벨링되고 또한 "저(Low)"로 식별된다. 제2 온도 선택 아이콘(564)은 "2"로 라벨링되고 또한 "중(Med)"으로 식별된다. 제3 온도 선택 아이콘(566)은 "3"으로 라벨링되고 또한 "고(High)"로 식별된다.
제어 유닛(140)이 처음으로 켜지고 시작 아이콘(550)이 터치되면, 가열 모드는 선택되지 않는다. 제1 온도 선택 아이콘(562)의 영역을 터치하면 "저" 가열 모드 아이콘이 활성화되고 대략 42 ℃(대략 108 °F)의 온도 설정을 선택하게 된다. 제1 온도 선택 아이콘 주위의 링(ring)이 하부의 LCD 패널(430) 상에서 조명되어 저온 범위가 선택되었음을 나타낸다. 링이 조명되었을 때 제1 온도 선택 아이콘의 영역을 터치하면 저 가열 모드가 OFF 된다.
제2 온도 선택 아이콘(564)의 영역을 터치하면 "중" 가열 모드 아이콘이 활성화되고 대략 50 ℃(대략 122°F)의 온도 설정을 선택하게 된다. 제2 온도 선택 아이콘 주위의 링이 하부의 LCD 패널(430) 상에서 조명되어 중온 범위가 선택되었음을 나타낸다. 링이 조명되었을 때 제2 온도 선택 아이콘 영역을 터치하면 중 가열 모드가 OFF 된다.
제3 온도 선택 아이콘(566)의 영역을 터치하면 "고" 가열 모드 아이콘이 활성화되고 대략 60 ℃(대략 140 °F)의 온도 설정을 선택하게 된다. 제3 온도 선택 아이콘 주위의 링이 하부의 LCD 패널(430) 상에서 조명되어 고온 범위가 선택되었음을 나타낸다. 링이 조명되었을 때 제3 온도 선택 아이콘 영역을 터치하면 고 가열 모드가 OFF 된다.
터치 패널(440)의 정지 아이콘 영역을 터치하면 선택된 온도 선택이 해제된다.
작동시, 제어 유닛(140)은 서미스터(360)의 저항을 모니터링하고, 이 저항에 기초하여 열 발생 유닛(130)을 ON 및 OFF 시킨다. 예를 들어, "저" 가열 설정이 선택되면, 제어 유닛은 서미스터의 저항이 대략 48,900 옴(Ω) 미만으로 감소하도록 언제 서미스터가 충분히 뜨거워지는 지(예를 들면, 대략 42 ℃)를 검출한다. 제어 유닛은 열 발생 유닛을 OFF 시킨다. 서미스터가 냉각되고 서미스터의 저항이 증가하는 동안, 제어 유닛은 서미스터의 저항을 지속적으로 모니터링한다. 서미스터가 충분히 냉각되고(예를 들면, 대략 37 ℃ 미만의 온도로) 서미스터의 저항이 대략 59,900 옴(Ω)을 초과하여 증가하면, 열 발생 유닛은 다시 ON 된다. 제어 유닛은 다른 두 온도 설정에 대해서도 비슷한 방식으로 작동한다. 예를 들어, "중" 설정이 선택되면, 서미스터의 저항이 대략 35,900 옴(Ω) (대략 50 ℃의 온도에 해당) 미만으로 감소하면 제어 유닛은 열 발생 유닛을 OFF 시키고, 서미스터의 저항이 대략 48,900 옴(Ω)(대략 42 ℃의 온도에 해당)을 초과하여 증가하면 열 발생 유닛을 다시 ON 시킨다. "고" 설정이 선택되면, 서미스터가 대략 24,750 옴(Ω)(대략 60 ℃의 온도에 해당) 미만으로 감소하면 제어 유닛은 열 발생 유닛을 OFF 시키고, 서미스터의 저항이 대략 32,000 옴(Ω)(대략 53 ℃ 미만의 온도에 해당)을 초과하여 증가하면 열 발생 유닛을 다시 ON 시킨다.
LCD 패널(430)은 파형(waveform) 기호 및 하부의 단어 "진동(Vibration)"으로 표시된 진동 선택 아이콘(570)을 또한 디스플레이한다. 3개의 진동 선택 아이콘이 진동 아이콘과 정렬된다. 각각의 진동 선택 아이콘은 상부의 터치 패널(440)의 터치 활성 영역에 대응한다. 제1 진동 선택 아이콘(572)은 제1 파형 아이콘으로 라벨링되고 또한 "파동(Wave)"으로 식별된다. 제2 진동 선택 아이콘(574)은 제2 파형 아이콘으로 라벨링되고 또한 "펄스(Pulse)"로 식별된다. 제3 진동 선택 아이콘(574)은 제3 파형 아이콘으로 라벨링되고 또한 "일정(Constant)"으로 식별된다.
도시된 실시예에서, 제어 유닛(140)이 처음으로 켜지고 시작 아이콘(550)이 터치되면, 진동 모드는 선택되지 않는다. 제1 진동 선택 아이콘(572)의 영역을 터치하면 4개의 진동 포드(120, 122, 124, 및 126)가 선택된 시퀀스로 ON 되는 파동 진동 모드가 활성화된다. 제1 진동 선택 아이콘 주위의 링이 하부의 LCD 패널(430) 상에서 조명되어 파동 진동 모드가 선택되었음을 나타낸다. 일 실시예에서, 파동 진동 모드의 선택된 시퀀스는 제1 진동 포드를 대략 1/4 초 동안 ON 시키는 단계; 그리고 나서, 제1 진동 포드를 OFF 시키고 제2 진동 포드를 대략 1/4 초 동안 ON 시키는 단계; 그리고 나서, 제2 진동 포드를 OFF 시키고 제3 진동 포드를 대략 1/4 초 동안 ON 시키는 단계; 그리고 나서, 제3 진동 포드를 OFF 시키고 제4 진동 포드를 대략 1/4 초 동안 ON 시키는 단계를 포함한다. 제4 진동 포드를 OFF 시키고 제1 진동 포드를 대략 1/4 초 동안 ON 시킴으로써 다음 시퀀스가 시작되며, 전술한 단계들이 반복된다. 동일한 시퀀스를 반복하는 대신에, 후속 시퀀스들은 상이한 순서로 진동 포드를 ON 및 OFF 시킬 수도 있다. 복수의 진동 포드가 동시에 ON 될 수도 있다. 제어 유닛이 파동 진동 모드로 유지되는 한 시퀀스 또는 시퀀스들이 반복된다. 링이 조명되었을 때 제1 진동 선택 아이콘의 영역을 터치하면 파동 진동 모드가 OFF 된다.
제2 진동 선택 아이콘(574)의 영역을 터치하면 펄스 진동 모드 아이콘(574)이 활성화된다. 제2 진동 선택 아이콘 주위의 링이 하부의 LCD 패널(430) 상에서 조명되어 펄스 진동 모드가 선택되었음을 나타낸다. 일 실시예에서는, 펄스 진동 모드에서, 4개의 진동 포드(120, 122, 124, 및 126)가 미리 결정된 지속 시간 동안(예를 들면, 대략 1/2 초) 동시에 ON 되며, 그리고 나서 미리 결정된 지속 시간 동안(예를 들어, 대략 1/2 초) 동시에 OFF 된다. 제어 유닛이 펄스 진동 모드로 유지되는 한 "전체 ON" 및 후속의 "전체 OFF"의 시퀀스가 반복된다. 링이 조명되었을 때 제2 진동 선택 아이콘의 영역을 터치하면 펄스 진동 모드가 OFF 된다.
제3 진동 선택 아이콘(576)의 영역을 터치하면 일정 진동 모드 아이콘(574)이 활성화된다. 제3 진동 선택 아이콘 주위의 링이 하부의 LCD 패널(430) 상에서 조명되어 일정 진동 모드가 선택되었음을 나타낸다. 일 실시예에서는, 일정 진동 모드가 선택되는 한 4개의 진동 포드(120, 122, 124, 및 126)가 연속적으로 작동된다. 링이 조명되었을 때 제3 진동 선택 아이콘의 영역을 터치하면 일정 진동 모드가 OFF 된다.
정지 아이콘(552)을 터치하면 현재 선택된 온도 모드 및 현재 선택된 진동 모드가 OFF 된다.
3가지 진동 모드 중 어느 하나가 3가지 가열 모드 중 어느 하나와 조합되어 선택될 수 있다. 또한, 가열 모드를 선택하지 않고 진동 모드를 선택할 수도 있고; 진동 모드를 선택하지 않고 가열 모드를 선택할 수도 있다.
디스플레이 패널(430)은 실선의 원(solid circule) 및 하부의 단어 "타이머(Timer)"로 표시된 타이머 아이콘(580)을 또한 디스플레이한다. 타이머 아이콘은 높이가 증가하는 10개의 수직 타이머 바(bar) 아이콘(582)의 시퀀스와 정렬된다. 각각의 타이머 바 아이콘은 진동 및 가열 장치(100)가 자동으로 OFF 되기 전에 현재의 진동 모드 및 가열 모드 설정에서 작동하는 시간량(amount of time)을 나타낸다. 예를 들면, 모든 바가 활성화되었을 때 장치가 자동으로 OFF 되기 전에 대략 20분의 시간이 남아 있도록, 각각의 타이머 바 아이콘은 2분의 잔여 시간을 나타낼 수 있다. 대략 2분의 말미에 가장 긴(가장 우측의) 타이머 바가 OFF 되어 약 18분만이 남아 있음을 나타낸다. 각 타이머 바는 가장 짧은(가장 좌측의) 타이머 바가 OFF 되어 진동 및 열 발생 장치의 전체 작동이 중지될 때까지 비슷한 간격으로 순차적으로 OFF 된다. 타이머를 최대 20분으로 리셋하기 위해 타이머 바의 영역의 임의의 부분이 언제든지 터치될 수 있도록, 타이머 바의 영역은 터치 활성화되어 있다. "정지" 아이콘(552)을 터치하면 타이머 바가 비활성화된다. "시작" 아이콘(550)을 터치하면 20분(모든 타이머 바가 조명됨)으로 타이머가 재시작된다.
LCD 패널(430) 또는 터치 패널(440)의 일부는 아니지만, 베젤(450)에는 복수의 디스플레이 포트(590)(예를 들면, 5개의 디스플레이 포트)가 형성되어 있다. 디스플레이 포트는 제2 PCB(420) 상의 대응하는 복수의 발광 다이오드(LED)(592)와 정렬된다. LiPo 배터리(408)의 현재 충전을 나타내기 위해 5개의 LED가 선택적으로 조명된다. 예를 들어, 완전히 충전된 배터리를 나타내기 위해 5개의 LED가 모두가 조명된다. 배터리의 충전량이 줄어듦에 따라 한 번에 LED가 하나씩 OFF 된다. 마지막으로 조명되는 LED는 배터리가 재충전되어야 함을 나타내기 위해 다른 색(예를 들면, 빨강 대 초록)으로 조명될 수 있다.
제어 유닛(140)은 LCD 디스플레이(430) 및 터치 패널(440)의 바로 아래에서 제어 유닛의 둘레에 배치되어 진동 및 열 발생 장치(100)의 정면을 향하는 제1 종래의 푸시버튼 스위치(422)를 더 포함한다. 제1 푸시버튼 스위치는 배터리에 저장된 에너지를 보존할 수 있도록 사용자가 스위치를 조작하여 진동 및 열 발생 장치를 OFF 시킬 수 있게 하는 마스터 온/오프 스위치로서 작동한다. 사용자는, LCD 디스플레이 및 터치 패널이 활성화되어 전술한 바와 같이 터치 명령들에 응답하도록, 제1 푸시버튼 스위치를 조작하여 진동 및 열 발생 장치를 ON 시킨다. 제어 유닛은 LCD 패널 및 터치 패널의 바로 아래에서 제어 유닛의 둘레에 배치되어 진동 및 열 발생 장치의 우측을 향하는 제2 종래의 푸시버튼 스위치(424)를 더 포함한다. 제2 푸시버튼 스위치는 최대 밝기가 필요치 않을 때 에너지 소비를 줄이기 위해 LCD 패널을 선택적으로 디밍(di mming)시키는 신호를 제어 유닛에 제공한다. 제2 푸시버튼 스위치의 작동은 또한 터치 패널이 사용자의 터치에 반응하는 것을 디스에이블시킨다. 그래서, 터치 패널의 의도치 않은 어떠한 터치도 진동 및 열 발생 장치의 작동 모드를 변경시키지 않게 된다. 도시된 실시예에서는, 짧은 시간 동안 사용자의 터치가 없으면 LCD 패널은 자동으로 디밍되고 터치 패널은 자동으로 디스에이블된다. 예를 들어, 대략 5 초간 사용자의 터치가 없으면 LCD 패널은 디밍되고 터치 패널은 디스에이블된다.
도 18은 진동 및 열 발생 장치(100)의 전기 회로의 블록도(600)를 도시한다. 도 18에서 식별되는 컴포넌트들은 전술한 바와 같이 번호가 부여되어 있다. 제1 PCB(402) 및 제2 PCB(420)는 각각의 PCB 상의 컴포넌트들을 포함하도록 파선으로 도시되어 있다. 다양한 컴포넌트의 위치는 다른 실시예에서 달라질 수 있다. 예를 들어, LiPo 배터리(408) 및 충전 잭(404)은 전술한 바와 같이 제1 PCB의 일부인 것으로 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 제1 PCB는 히터 드라이버(610) 및 모터 드라이버(612)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 히터 드라이버 및 4개의 모터 드라이버 각각은 개개의 드라이버가 활성화될 때 그라운드로의 전류 복귀 경로를 제공하는 전력 MOSFET을 포함한다. 도시된 실시예에서, 배터리인 LiPo 배터리는 제2 PCB 상에 위치된 배터리 충전기 회로(620)에 의해 충전된다. 배터리 충전기 회로는 기존의 벽면 어댑터(도시하지 않음)로부터 전력을 수신하여 약 16.8 볼트로 LiPo 배터리를 충전한다. 제2 전력 제어 회로("모터 전압 발생기")(622)는 배터리 전압을 대략적으로 진동 모터(120, 122, 124, 및 126)를 구동하기 위한 볼트로 변환한다. 도시된 실시예에서는, 모터 전압 발생기도 또한 제2 PCB 상에 위치된다. 도 18에 도시되지는 않았으나, 제2 PCB는 배터리 전압을 디지털 전자 회로의 공급 전압으로 변환하는 회로를 또한 포함한다. 예를 들어, 종래의 5 볼트 3 단자 전압 레귤레이터(예를 들면, Holtek HT7550-1)가 적합하다.
제2 PCB(420)는 제2 PCB 및 제1 PCB(402) 상의 다른 컴포넌트들의 작동을 제어하는 마이크로컨트롤러(630)를 포함한다. 예를 들어, 도시된 실시예에서의 마이크로컨트롤러는 종래의 8051 명령 세트(instruction set)를 실행하는 상업적으로 구매 가능한 44 핀 마이크로컨트롤러이다. 이러한 마이크로컨트롤러 중 하나는 대만 Sonix사의 SN8F5707 마이크로컨트롤러이다. 마이크로컨트롤러는 LiPo 배터리(408)의 충전을 제어하기 위해 배터리 충전기 회로(620)에 제어 신호를 생성하고 이로부터 피드백 신호를 수신한다. 마이크로컨트롤러는 또한 유사한 방식으로 배터리 전압 발생기(622)의 작동을 제어한다. 마이크로컨트롤러는 사용자로부터 수신된 명령들에 응답하여 히터 드라이버(610) 및 모터 드라이버(612)를 제어한다. 마이크로컨트롤러는 서미스터(360)의 저항에 응답하는 전압을 모니터링하고, 열 발생 유닛(130)의 온도를 선택된 온도 범위 내에서 유지시키기 위해 히터 드라이버를 선택적으로 ON 및 OFF 시킨다.
마이크로컨트롤러(630)는 디스플레이 컨트롤러(640)를 통해 LCD 패널(430)에 디스플레이되는 정보를 또한 제어한다. 마이크로컨트롤러는 디스플레이될 정보를 나타내는 신호를 디스플레이 컨트롤러에 전송한다. 디스플레이 컨트롤러는 신호를 수신해서는 정보를 올바르게 디스플레이하는데 필요한 명령 및 데이터 신호를 LCD에 생성한다. 위에서 논의된 바와 같이, 디스플레이되는 정보에는 시작 및 정지 아이콘, 3개의 레벨 아이콘이 있는 온도 아이콘, 3개의 진동 모드 아이콘이 있는 진동 아이콘, 및 10개의 타임 바가 있는 타이머 아이콘이 포함된다. LCD의 제어는 본 기술 분야에 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 상세히 설명되지 않는다. 도시된 실시예에서, 디스플레이 컨트롤러는 마이크로컨트롤러에 통합된다. 다른 실시예들에서는, 디스플레이 컨트롤러가 별개의 컨트롤러일 수도 있다.
마이크로컨트롤러(630)는 도시된 실시예에서는 제2 PCB(420) 상에 위치된 터치 패널 컨트롤러(650)를 통해 터치 패널(440)로부터 신호를 수신한다. 도시된 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 종래의 I2C 버스를 통해 터치 패널 컨트롤러와 통신한다. 마이크로컨트롤러는 하부의 LCD 패널(430) 상에 디스플레이된 아이콘들에 대응하는 영역에서 터치 패널의 터치를 나타내는 터치 패널 컨트롤러로부터의 신호에 응답한다. 마이크로컨트롤러는 디스플레이된 아이콘에 대응하지 않는 터치 패널의 영역의 터치에는 응답하지 않는다. 도시된 실시예에서, 터치 패널 컨트롤러는 대만의 Taiwan Hui Electronics Co., Ltd 사로부터 상업적으로 구매 가능한 YS812A 터치 센싱 마이크로컨트롤러를 포함한다.
위에서 논의된 바와 같이, 마이크로컨트롤러(630)는 제1 푸시버튼 스위치(422) 및 제2 푸시버튼 스위치(424)에도 또한 응답한다. 마이크로컨트롤러가 OFF 상태에 있고 제1 푸시버튼 스위치가 작동되면, 마이크로컨트롤러는 저전력 모드에서 깨어나서는 LCD 패널(430) 상에 아이콘들을 디스플레이하는데 필요한 신호를 발생시킨다. 마이크로컨트롤러는 터치 패널 컨트롤러(650)를 통해 터치 패널(440)로부터의 신호를 기다린다. 시작 아이콘의 위치에 대응하는 터치 신호가 수신되면, 마이크로컨트롤러는 전술한 바와 같이 가열 선택 아이콘 및 진동 선택 아이콘으로부터의 터치 신호에 응답하게 된다. 마이크로컨트롤러가 활성화된 상태에서 제1 푸시버튼 스위치가 작동되면, 마이크로컨트롤러는 모든 기능을 OFF 시키고 저전력 상태로 다시 들어간다.
마이크로컨트롤러(630)는 제2 푸시버튼 스위치(424)에도 또한 응답한다. 제2 푸시버튼 스위치가 작동될 때마다, 메인 컨트롤러는 제1 디스플레이 상태와 제2 디스플레이 상태 사이를 토글(toggle)한다. 제1 디스플레이 상태에서, 마이크로컨트롤러는 LCD 패널(430)의 밝기를 감소시키기 위한 명령을 전송한다. 제1 디스플레이 상태에서는, 마이크로컨트롤러가 터치 패널 컨트롤러(650)를 통한 터치 패널(440)로부터의 어떠한 터치 신호에도 응답하지 않는다. 마이크로컨트롤러가 제1 디스플레이 상태에 있을 때 제2 푸시버튼 스위치가 작동되면, 마이크로컨트롤러는 이 마이크로컨트롤러가 LCD 패널의 아이콘의 밝기를 증가시키기 위한 명령을 전송하는 제2 디스플레이 상태로 전환함으로써 응답한다. 제2 디스플레이 상태에 있는 동안, 마이크로컨트롤러는 터치 패널 컨트롤러를 통한 터치 패널로부터의 터치 신호에 응답한다. 도시된 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 사용자가 터치 패널의 활성 부분을 터치하지 않을 때 선택된 비활성 기간(예를 들면, 약 5 초) 후에 제1 디스플레이 상태로 자동으로 재진입한다. 제1 디스플레이 상태에서, LCD의 밝기 감소는 에너지를 절약하며; 마이크로컨트롤러는 터치 패널의 어떠한 의도치 않은 터치에도 응답하지 않는다.
마이크로컨트롤러(630)는 LCD 패널이 전술한 바와 같이 선택된 그래픽을 디스플레이하게 하는 명령들을 LCD 패널(430)에 또한 전송한다. 도 17에 도시된 정적 디스플레이 아이콘들을 생성하기 위한 명령들을 전송하는 것 외에, 마이크로컨트롤러는 현재 선택된 작동 상태(예를 들면, 온도 설정 저, 중, 또는 고; 및 진동 설정 파동, 펄스, 또는 일정)를 나타내는 링 아이콘들을 선택적으로 조명하기 위한 명령들을 또한 전송한다. 마이크로컨트롤러는 마이크로컨트롤러가 자동으로 OFF 되기 전에 남은 시간을 디스플레이하는 타이머 바 아이콘들을 또한 업데이트한다.
마이크로컨트롤러(630)는 사용자가 터치 패널의 활성 영역을 터치할 때 터치 패널 컨트롤러(650)를 통해 터치 패널(440)로부터 명령들을 수신한다. 마이크로컨트롤러는 수신된 명령들에 응답하여 4개의 진동 포드(120, 122, 124, 및 126)의 작동을 선택적으로 제어하고 열 발생 유닛(130)의 작동을 제어한다.
마이크로컨트롤러(630)는 제1 진동 포드에 모터 전압(예를 들면, 대략 12 볼트 DC)을 선택적으로 제공함으로써 제1 진동 포드(120)를 제어한다. 도시된 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 그라운드로의 개개의 복귀 경로를 제공하기 위해 하나 이상의 모터 드라이버(612)를 활성화한다. 나머지 3개의 진동 포드(122, 124, 및 126)도 유사한 방식으로 제어된다. 마이크로컨트롤러는 열 발생 유닛(130)에 배터리 전압(예를 들면, 약 16.8 볼트 DC)을 선택적으로 제공함으로써 열 발생 유닛을 제어한다. 도시된 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 그라운드로의 복귀 경로를 제공하기 위해 히터 드라이버(610)를 활성화한다. 마이크로컨트롤러는 현재의 활성 온도 모드에 의해 선택된 범위 내에서 온도를 유지시키기 위해 서미스터(360)의 저항에 응답한다. 전술한 바와 같이, 열 발생 유닛의 온도가 대략 80 ℃를 초과하면 열 발생 유닛에 내장된 열 차단 스위치(350)는 열 발생 유닛으로의 전류 경로를 독립적으로 개방한다.
도 18에 또한 도시된 바와 같이, 진동 및 열 발생 장치(100)는 스마트폰(도시하지 않음) 또는 블루투스 가능 인터페이스를 갖는 다른 장치에 결합된 블루투스 인터페이스(660)에 의해서도 또한 제어될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 블루투스 인터페이스는 마이크로컨트롤러(630)에 명령들을 전송하고 또한 마이크로컨트롤러로부터 정보를 수신하기 위해 마이크로컨트롤러에 연결된다. 블루투스 인터페이스는 사용자에게 도 17에 도시된 아이콘들에 대응하는 아이콘들을 갖는 디스플레이 스크린을 제공하는 스마트폰(또는 다른 장치)에서 실행되는 애플리케이션(App)에 의해 제어된다. 사용자가 스마트폰 디스플레이 상의 아이콘들을 터치하면, 결합된 블루투스 인터페이스를 통해 마이크로컨트롤러에 명령들이 전송되어 터치 패널 컨트롤러(650)에 의한 마이크로컨트롤러의 제어에 대응하는 방식으로 마이크로컨트롤러를 제어하게 된다. 마이크로컨트롤러는 요청된 모드를 선택하고 명령이 수신되었으며 진동 및 열 발생 장치에서 구현되었다는 확인(confirmation)을 스마트폰 앱에 전송함으로써 응답한다. 블루투스 인터페이스는 진동 및 열 발생 유닛이 사용자가 LCD 디스플레이(430)를 쉽게 볼 수 없는 위치에서 사용자의 신체에 위치될 때 특히 유용하다.
도 19에 도시된 바와 같이, 진동 및 열 발생 장치(100)는 예를 들면, (파선으로 표시된) 사람의 팔다리 또는 관절과 같은 대체로 원통형의 물체(670) 둘레로 구부릴 수 있도록 충분히 가요성이다. 가요성의 하부 백형 구조체(112)는 팔다리 또는 관절의 윤곽에 용이하게 부합한다(conform). 상부 지지 구조체(116)는 구부러진 장치의 외측 경계를 형성하며 치료를 받는 관절 또는 팔다리에 대해 (엔클로저(110) 내의) 진동 포드 및 열 발생 유닛을 위치시킨다. 종래의 납작한 아이스 백과 유사한 전체 크기 및 형상을 갖는 것에 더해, 진동 및 열 발생 장치는 아이스 백과 유사한 방식으로 인체 부분에 부합하게 된다.
본 명세서에 개시된 진동 및 열 발생 장치(100)는 치료용 냉각(therapeutic cooling)을 제공하기 위해 포유 동물(예를 들면, 인간)의 신체의 일부에 대해 위치된 아이스 백에 압박을 가하는 데 사용되는 압박 랩(compression wrap)과 함께 사용하도록 구성된다. 이러한 압박 랩은 2016년 3월 22일자로 허여되고 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된 "치료적 처치를 위한 공기 배출 밸브가 있는 아이스 백"이라는 명칭의 미국 특허 제9,289,323호에 개시되어 있다. 상기 참고 특허의 도 12 내지 도 15는 사람의 둔부(도 12), 사람의 무릎(도 13), 사람의 왼쪽 어깨(도 14), 및 사람의 오른쪽 어깨(도 15)에 적용된 아이스 백에 압박을 가하는데 사용되는 압박 랩을 도시한다. 상기 참고 특허의 도 16은 사람의 왼쪽 어깨의 전방(front)에 적용된 제1 아이스 백에 압박을 가하는 데 및 사람의 왼쪽 어깨의 후방(back)에 적용된 제2 아이스 백에 압박을 가하는 데 사용되는 압박 랩을 도시한다. 상기 참고 특허의 도 17A 및 도 17B는 도 16의 압박 랩을 사용하여 사람의 왼쪽 어깨에 2개의 아이스 백을 적용하는 것을 도시한다.
상기 참고 특허의 도 12의 둔부 압박 랩은 본 명세서에서 도 20의 둔부 압박 랩(700)으로 재현된다. 둔부 압박 랩은 상기 참고 특허에 기재된 아이스 백의 목부(neck)를 수용하도록 크기가 이루어진 원형 보어(702)를 포함한다. 상기 참고 특허의 도 13의 무릎 압박 랩은 본 명세서에서 상기 참고 특허에 기재된 아이스 백의 목부를 수용하도록 크기가 이루어진 원형 보어(712)를 갖는 도 21의 무릎 압박 랩(710)으로 재현된다. 상기 참고 특허의 도 14의 왼쪽 어깨 압박 랩은 본 명세서에서 상기 참고 특허에 기재된 아이스 백의 목부를 수용하도록 크기가 이루어진 원형 보어(722)를 갖는 도 22의 왼쪽 어깨 압박 랩(720)으로 재현된다. 상기 참고 특허의 도 15의 오른쪽 어깨 압박 랩은 본 명세서에서 상기 참고 특허에 기재된 아이스 백의 목부를 수용하도록 크기가 이루어진 원형 보어(732)를 갖는 도 23의 오른쪽 어깨 압박 랩(730)으로 재현된다. 상기 참고 특허의 도 16의 왼쪽 어깨 압박 랩의 2개의 아이스 백 버전은 본 명세서에서 상기 참고 특허에 기재된 제1 아이스 백의 목부를 수용하도록 크기가 이루어진 제1 원형 보어(742) 및 상기 참고 특허에 기재된 제2 아이스 백의 목부를 수용하도록 크기가 이루어진 제2 원형 보어(744)를 갖는 도 24의 압박 랩(740)으로 재현된다.
진동 및 열 발생 장치(100)의 원통형 제어 유닛(140)은 예를 들면, 상기 참고의 미국 특허 제9,289,323호에 도시된 아이스 백과 같은, 아이스 백과 유사하도록 선택된 형상 및 크기를 갖는다. 선택된 형상 및 크기는 진동 및 열 발생 유닛이 압박 랩 각각과 조합하여 작동될 수 있게 한다. 원통형 제어 유닛은 약 50 mm 내지 약 100 mm 사이의 직경을 갖는다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 제어 유닛은 대략 94 mm의 직경을 갖는다. 기존의 압박 랩의 원통형 보어는 대략 45 mm의 직경을 갖는다. 원통형 보어 주위의 재료는 제어 유닛을 수용하고 그 후에 제어 유닛을 꽉 끼게 유지시키기 위해 용이하게 신장된다. 원통형 제어 유닛의 크기 및 원통형 보어의 크기는 변할 수 있으나; 도시된 치수는 제어 유닛의 상부 표면이 디스플레이 및 터치 패널에 용이하게 조작할 수 있도록 충분한 크기의 아이콘들이 수용될 수 있도록 충분히 큰 크기를 갖는 한편, 종래의 아이스 백 또는 상기 참고의 미국 특허 제9,289,323호에 도시된 아이스 백의 목부를 수용하여 구속할 수 있는 원통형 보어 내에 삽입될 수 있도록 충분히 작은, 크기의 조합을 제공한다. 제어 유닛의 직경을 압박 랩의 원형 보어의 직경의 대략 1.5 배 내지 3 배의 범위에 있도록 선택함으로써, 압박 랩은 압박 랩을 손상시킴이 없이 제어 유닛을 수용하기에 충분한 양만큼 신장될 수 있고, 아래에서 설명되는 바와 같이 압박 랩이 사람의 선택된 팔다리 또는 관절에 고정되는 동안 진동 및 열 발생 유닛을 압박 랩에 고정시키는데 충분한 힘을 제어 유닛에 가할 수 있다.
진동 및 열 발생 장치(100)의 제어 유닛(140)은 도 19 내지 도 23의 압박 랩들 중 하나의 압박 랩의 개개의 원형 보어를 통해 삽입된다. 예를 들어, 도 25는 사람의 무릎에 진동 및 열을 가하기 위해 도 21의 무릎 압박 랩(710)과 조합된 진동 및 가열 장치를 도시한다. 도 26은 무릎에 적용된 압박 랩 및 진동 및 열 발생 장치를 도시한다. 도 27은 사람의 왼쪽 어깨의 전방 및 후방 부분에 진동 및 열을 가하기 위해 도 23의 압박 랩(740)과 결합된 제1 진동 및 열 발생 장치(100A) 및 제2 진동 및 열 발생 장치(100B)를 도시한다. 도 28은 사람의 왼쪽 어깨 상의 압박 랩 및 제1 열 발생 장치를 보여주는 정면도를 도시한다. 도 29는 사람의 왼쪽 어깨 상의 압박 랩 및 제2 열 발생 장치의 배면도를 도시한다.
본 명세서에 기재된 진동 및 열 발생 장치(100)는 유익하게는 치료용 냉각을 위한 아이스 백과 함께 사용 가능한 압박 랩을 갖는 개인이 아이스 백를 제거하고는 아이스 백의 목부를 수용하는 개구 내에 진동 및 열 발생 장치의 제어 유닛(140)을 설치하여 동일한 압박 랩을 사용하여 치료용 진동 및 열을 제공할 수 있게 한다. 따라서, 개인은 각 유형의 치료적 처치를 위해 개별 압박 랩을 구비할 필요가 없다.
본 발명의 범위로부터 일탈함이 없이 상기 구성에 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 상기 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 내용은 한정적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 휴대용 진동 및 열 발생 장치로서,
    가요성 지지 플랫폼;
    상기 지지 플랫폼의 중앙 부분에 장착되고 제1 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 수직으로 연장되는 원통형 제어 유닛 - 상기 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 가지며, 상기 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용함 -;
    상기 가요성 지지 플랫폼에 부착되는 복수의 진동 포드(vibration pod) - 각각의 진동 포드는 제2 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 연장되고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대이며, 상기 진동 포드들은 상기 제어 유닛에 전기적으로 연결됨 -;
    상기 진동 포드들의 아래에 위치되는 열 발생 유닛 - 상기 열 발생 유닛은 상기 제어 유닛에 전기적으로 연결됨 -; 및
    백형 엔클로저(bag-like enclosure) - 상기 백형 엔클로저는 상기 지지 플랫폼에 부착되며 상기 복수의 진동 포드 및 상기 열 발생 유닛을 둘러싸고, 상기 백형 엔클로저는 원위 벽을 가지며, 상기 열 발생 유닛은 상기 원위 벽에 인접하게 위치됨 -:
    를 포함하는, 휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    각 진동 포드는 편심 질량(eccentric mass)에 결합된 샤프트를 갖는 전기 모터를 포함하는,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 진동 포드는 4개의 진동 포드를 포함하고, 상기 4개의 진동 포드는 상기 원통형 제어 유닛에 대해 전체적으로 대칭으로 배열되는,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 열 발생 유닛은 가요성 쉬트에 고정된 적어도 하나의 저항 가열 와이어(resistance heating wire)를 포함하고, 상기 저항 가열 와이어는 전류가 상기 가열 와이어를 통해 흐를 때 열을 발생시키는,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 열 발생 유닛은 적어도 제1 온도 설정, 제2 온도 설정, 및 제3 온도 설정에서 작동 가능한,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 무선 통신 인터페이스를 통해 수신된 신호에 응답하는,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 무선 통신 인터페이스는 블루투스(Bluetooth) 인터페이스인,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 지지 플랫폼, 상기 제어 유닛, 및 상기 백형 엔클로저는 치료용 아이스 백(therapeutic ice bag)과 유사하도록 선택된 크기 및 형상을 갖는,
    휴대용 진동 및 열 발생 장치.
  9. 사람의 신체 부분에 압박, 진동, 및 열을 가하는 시스템으로서,
    가요성 지지 플랫폼;
    상기 지지 플랫폼의 중앙 부분에 장착되고 제1 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 수직으로 연장되는 원통형 제어 유닛 - 상기 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 가지며, 상기 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용함 -;
    상기 가요성 지지 플랫폼에 부착되는 복수의 진동 포드(vibration pod) - 각각의 진동 포드는 제2 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 연장되고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대이며, 상기 진동 포드들은 상기 제어 유닛에 전기적으로 연결됨 -;
    상기 진동 포드들에 대해 원위에 위치되는 열 발생 유닛 - 상기 열 발생 유닛은 상기 제어 유닛에 전기적으로 연결됨 -; 및
    백형 엔클로저(bag-like enclosure) - 상기 백형 엔클로저는 상기 지지 플랫폼에 부착되어 이로부터 원위로 연장되며, 상기 백형 엔클로저는 상기 복수의 진동 포드 및 상기 열 발생 유닛을 둘러싸고, 상기 백형 엔클로저는 원위 벽을 가지며, 상기 열 발생 유닛은 상기 하부 벽에 인접하게 위치됨 -:
    를 포함하는, 휴대용 진동 및 열 발생 장치; 및
    스트랩들(straps)이 연장된 중앙 몸체를 갖는 일체형 탄성 재료 쉬트를 포함하는 압박 랩(compression wrap) - 상기 중앙 몸체는 상기 휴대용 진동 및 발생 장치의 원통형 제어 유닛을 관통되게 수용하는 적어도 하나의 보어를 포함하고, 상기 스트랩들은 상기 열 발생 유닛으로부터 상기 신체 부분에 열을 가하고 상기 진동 포드들로부터 상기 신체 부분에 진동을 가하기 위해 상기 신체 부분에 대해 상기 휴대용 진동 및 발생 장치의 백형 엔클로저의 원위 벽을 고정시키기 위해 상기 사람의 신체 부분에 대해 위치 설정 가능함 -:
    을 포함하는, 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 가요성 지지 플랫폼, 상기 제어 유닛, 및 상기 백형 엔클로저는 상기 휴대용 진동 및 열 발생 장치가 치료용 아이스 백과 유사하게 되도록 선택된 크기 및 형상을 갖는,
    시스템.
  11. 사람의 신체 부분에 압박, 진동, 및 열의 조합을 가하는 시스템으로서,
    외측 둘레를 갖는 가요성 지지 플랫폼;
    상기 지지 플랫폼의 외측 둘레에 부착된 둘레를 갖는 백형 엔클로저 - 상기 백형 엔클로저는 제1 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 원위 벽까지 원위로 연장됨 -;
    상기 지지 플랫폼에 장착되고 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 수직으로 근위로 연장되는 원통형 제어 유닛 - 상기 제어 유닛은 50 mm 내지 100 mm 사이의 직경을 가지며, 상기 제어 유닛은 전자 회로 및 적어도 하나의 배터리를 수용하고, 상기 제어 유닛은 상기 전자 회로를 제어하기 위한 명령들을 수신하기 위한 복수의 터치 응답 영역을 갖는 패널을 포함함 -;
    복수의 진동 포드 - 각각의 진동 포드는 상기 제1 방향으로 상기 지지 플랫폼으로부터 연장되며 상기 백형 구조체 내에 둘러싸인 적어도 일부를 구비함 -;
    상기 백형 구조체 내에 둘러싸이며 상기 백형 구조체의 원위 벽에 근접하게 위치되는 열 발생 유닛:
    을 포함하는, 휴대용 진동 및 열 발생 장치; 및
    보어가 관통 형성된 압박 랩 - 상기 휴대용 진동 및 열 발생 장치의 원통형 제어 유닛은 상기 보어를 통해 연장되고, 상기 압박 랩은 신체 부분에 대해 상기 백형 엔클로저의 원위 벽으로 상기 신체 부분에 고정될 수 있음 -:
    을 포함하는, 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 지지 플랫폼, 상기 제어 유닛, 및 상기 백형 엔클로저는 상기 휴대용 진동 및 열 발생 장치가 치료용 아이스 백과 유사하게 되도록 선택된 크기 및 형상을 갖는,
    시스템.
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