KR20200102665A

KR20200102665A - 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기

Info

Publication number: KR20200102665A
Application number: KR1020190020913A
Authority: KR
Inventors: 신정자
Original assignee: 주식회사 이엠비
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-09-01

Abstract

근적외선 LED를 이용하여 신체에 이로운 파장을 갖는 적외선을 침투시키고 상기 근적외선 LED에서 발생된 열을 손실 없이 신체로 전달하도록 하여 광 찜질 효과를 극대화하는 구조를 갖는 근적외선 광 찜질기가 제공된다. 상기 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기는 일정한 간격으로 적어도 둘 이상의 근적외선 LED를 배치하여 직렬접속하고, 상기 근적외선 LED에 동작전압을 공급하는 전원선이 연결된 연성인쇄회로기판을 적어도 1개 이상을 실리콘 고무로 사출 형성한 찜질 패드와; 배터리 또는 전자장치의 USB포트로부터 공급되는 전원전압에 의해 동작되며, 외부에 접속된 스위치의 작동에 따라 오프 되거나 온/오프 듀티비가 다르게 설정되는 전원제어신호를 발생하는 제어기와, 상기 온도조절부로부터 출력되는 전원제어신호의 온/오프 듀티비에 대응하는 레벨의 동작전압을 상기 찜질 패드의 근적외선 LED로 공급하는 전원장치로 구성되어 상기 근적외선 LED에서 방출되는 광에너지 및 열에너지를 조절하는 조절장치를 포함한다.

Description

근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기{Device for Optical poulticing used Near-infrared ray LED}

본 발명은 적외선 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 찜질기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근적외선 LED를 이용하여 신체에 이로운 파장을 갖는 적외선을 침투시키고 상기 근적외선 LED에서 발생된 열을 손실 없이 신체로 전달하도록 하여 광 찜질 효과를 극대화하는 구조를 갖는 근적외선 광 찜질기에 관한 것이다.

우리의 몸은 수많은 세포로 구성되어 있으며 세포가 살기 위해서는 세포에 필요한 에너지가 있어야 하는 것으로 알려졌다. 세포가 필요로 하는 에너지는 복잡한 과정을 통해 만들어지며, 세포 안에는 세포가 필요한 생체에너지를 만들어내는 발전소인 미토콘드리아가 많이 있는 것으로 알려져 있다.

인체를 구성하는 세포에서 보면, 세포는 세포막으로 둘러싸여 있으며 세포 안에는 우선 핵 미토콘드리아가 있고, 세포 안에 있는 미토콘드리아에서는 우리가 핏줄을 통해 장이나 허파로부터 세포 안으로 들어온 양분과 산소를 섭취한 양분과 산소를 원료로 하여 발전을 잘해서 세포가 생존할 수 있는 생체에너지원인 아데노신3인산(adenosine-tri-phospate, ATP)을 많이 만들어 낸다.

세포가 건강하게 살기 위해서는 세포에 에너지를 공급해 주는 ATP가 필요하며 세포 안에 있는 발전소인 미토콘드리아 안에는 ATP 생성을 도와주는 많은 효소들이 있다. 1931년도에 노벨상을 받은 독일의 Otto Warburg 박사는 세포 안의 발전소인 미토콘드리아 안에 있는 효소 중에서 ATP 생성에 가장 핵심적인 역할을 하는 효소가 시토크롬 씨 옥시다제(cytochrome c oxidase, CCO) 효소라는 것을 밝혀낸 바 있습니다(Power Games, Nature, Vol. 443, pp.901-903 : 비특허문헌 1)

최근에 여러 과학자의 연구를 통해 CCO효소에 적색 빛이 쪼여지면 생체에너지 ATP의 생성이 훨씬 더 활성화된다는 사실을 발견하였으며, 특히 미토콘드리아 안에 있는 CCO 효소 속에는 빛을 흡수하는 광흡수체(photo-acceptor)가 있어서 피부를 통해 적색 또는 근적외선 빛을 쪼여주면 빛이 피부 속으로 통과해 가면서 세포 내의 미토콘드리아 속에 있는 CCO 효소에 흡수된 후 세포 안에서 생체에너지 대사가 매우 활발하게 진행된다는 사실을 발견하였다(Biphasic Dose Response in Low Level Light Therapy - an Update, Dose Response, Vol.9, 2011, pp.602-618 : 비특허문헌 2)

또한 위 비특허문헌 2에는 체내 세포에 빛이 쪼여지면 빛이 세포막을 투과해 미토콘드리아의 CCO에 흡수되어 ATP의 생성이 활성화되며 이와 함께 산화질소(nitric oxide, NO)와 활성산소가 발생되는 것으로 기재되어 있고, 상기 산화질소는 핏줄을 확장시켜 빛이 쪼여진 부분의 혈액 순환을 증가시키며 또한 산화질소와 활성산소는 이를 신호로 세포의 성장 및 분화에 도움을 주는 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

최근에는 반도체 기술의 발전에 힘입어 세포활성화에 유용한 적색 파장의 빛을 효율적으로 발생하는 근적외선 엘이디가 개발되었고, 최근 적색 및 근적외선 빛을 이용한 광 치료 요법이 점차적으로 다양한 질병의 치료를 비약물(非藥物)적인 방법의 하나로 확산하고 있다. 이러한 광 치료 요법의 효과는 수많은 임상시험결과가 뒷받침하고 있다. 약물을 사용하지 않고 오직 낮은 세기의 적색 및 근적외선 빛을 필요한 부위에 쪼여줌으로써 통증완화, 주름감소, 치매 완화, 시력 향상, 상처치유, 모발증가 등의 효과가 있다는 내용의 논문이 지난 20여 년 전부터 꾸준히 발표됐고 있다.

아래 비특허문헌 3에는 '적색 및 근적외선 빛을 이용한 광 치료 방법'이 미국의 대학의사협회(American College of Physicians, ACP)의사들에 의해 처음으로 공식적인 만성 요통 완화를 위한 권장치료 방안이 기재되어 있다. 권장 치료 방법의 하나로서는 적색 및 근적외선 파장의 빛을 치료가 필요한 부위의 피부에 직접 쪼여주는 것이다.

근적외선 LED를 이용한 광 치료기의 종래기술로서는 등록특허공보 제10-1661239호(2016. 09. 23. 등록: 특허문헌 1)에 개시된 '무릎용 광, 냉, 온 찜질기'가 있다. 특허문헌 1에 개시된 찜질기는 근적외선을 방출하는 근적외선 LED를 착용자의 무릎에 접촉하는 찜질기 몸체의 내측면에 설치도록 구성되어 있다.

그러나 위 특허문헌 1에 개시된 찜질기는 근적외선 LED를 찜질기 몸체를 구성하는 외함에 설치된 열전도체에 일정한 간격으로 설치하고, 상기 근적외선 LED를 찜질 패드로 감싸는 형태로 제작함으로써 제작이 용이하지 않았다.

또한, 종래의 기술에 의한 근적외선 찜질기는 근적외선 LED의 상부, 즉, 근적외선 파장이 방출되는 부분을 찜질 패드로 감싸지도록 제작함으로써 근적외선 LED에서 방출되는 근적외선이 찜질 패드의 간섭으로 인하여 온전하게 피부로 전달되지 않는 등의 문제로 인하여 근적외선 광 찜질의 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

끝으로, 종래의 기술에 의한 근적외선 찜질기는 근적외선 LED에서 생성된 열에너지를 별도의 열전도체에 의해 넓은 면적으로 확산시키는 구조로 되어 있어 제작 공수의 증가로 그 구성이 복잡하고 제작단가가 상승되는 문제가 있었다.

등록특허공보 제10-1661239호(2016. 09. 23. 등록)

Cell biology: Power games, Nature, Vol. 443, pp.901-903 Biphasic Dose Response in Low Level Light Therapy - an Update, Dose Response, Vol.9, 2011, pp.602-618 Clinical Guidelines Committee of the American College of Physicians, Noninvasive Treatments for Acute, Subacute, and Chronic Low Back Pain: A Clinical Practice Guideline From the American College of Physicians, Annals of Internal Medicine, Vol.166, No.7, 2017, pp.514-530

따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 근적외선 LED에서 발생된 적색의 근적외선을 피부 깊숙이 침투시키고 상기 근적외선 LED에서 발생되는 열에너지를 피부로 효과적으로 전달할 수 있는 구조를 갖는 근적외선 LED를 이용한 광 찜질기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 근적외선 LED로부터 방출되는 근적외선과 열에너지의 손실 없이 피부에 효과적으로 전달될 수 있도록 근적외선 LED가 설치된 연성인쇄회로기판(FPCB : FLEXIBLE PCB)을 투명한 열전도성 실리콘 고무(silicone rubber)로 삽입 사출(Insert injection)한 구조를 갖는 찜질 패드(poulticing pad)를 갖는 근적외선 LED를 이용한 광 찜질기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 금형에 근적외선 LED가 실장(설치)된 FPCB를 넣고 상기 금형에 실리콘에 질화알루미늄 분말(Aluminium nitride powder)을 브랜딩(blending) 하여 열전도율이 우수한 실리콘 고무에 투입하여 사출 형성한 광 찜질 패드를 무릎에 쉽게 착용하도록 한 근적외선 LED를 이용한 광 찜질기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정한 간격으로 적어도 둘 이상의 근적외선 LED를 배치하여 직렬접속하고, 상기 근적외선 LED에 동작전압을 공급하는 전원선이 연결된 하나 이상의 FPCB를 실리콘 고무로 사출 형성한 찜질 패드와; 배터리 또는 전자장치의 USB포트로부터 공급되는 전원전압에 의해 동작되며, 외부에 접속된 스위치의 작동에 따라 오프 되거나 온/오프 듀티비(ON/OFF duty ratio)가 다르게 설정되는 전원제어신호를 발생하는 제어기와, 상기 제어기로부터 출력되는 전원제어신호의 온/오프 듀티비에 대응하는 레벨의 동작전압을 상기 찜질 패드의 근적외선 LED로 공급하는 전원장치로 구성되어 상기 근적외선 LED에서 방출되는 광에너지 및 열에너지를 조절하는 조절장치로 구성함을 특징으로 한다.

상기 찜질 패드는 동작전압이 입력되는 두 개의 전극을 가지며, 상기 두 개의 전극에는 적어도 둘 이상의 근적외선 LED 직렬 접속된 적어도 하나 이상의 FCPB가 감싸지도록 투명 실리콘 고무에 넣어져 삽입 사출된 구조이며, 상기 근적외선 LED는 내부 LED칩의 발광에 의해 생성되는 열에너지를 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 양극과 음극으로 방출하도록 패키지된 것임을 특징으로 한다.

상기 FCPB를 감싸도록 사출 성형된 투명 실리콘 고무에는 상기 근적외선 LED의 상면에 형성된 렌즈 부분에 개구가 형성되어 상기 근적외선 LED의 LED칩에서 방출된 근적외선의 굴절 및 감쇄 없이 외부로 방출됨을 특징으로 한다.

상기 실리콘 고무는 투명 또는 불투명한 실리콘에 부도체이면서 열전도율을 우수한 질화알루미늄(AIN) 분말이 혼합되어 사출성형된 것임을 특징으로 한다.

상기 근적외선 광 찜질기의 조절장치는 외부 전자장치 또는 배터리에 접속/분리 가능한 전원커넥터로부터 공급되는 전원전압에 의해 동작함을 특징으로 한다.

상기 근적외선 광 찜질기의 찜질 패드는 무릎에 착용되는 무릎 보호대의 내측에서 근적외선이 신체 방향으로 방출되도록 상기 무릎 보호대에 부착되며, 상기 조절장치와 상기 전원커넥터는 무릎 보호대의 외측에 부착된 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 실시 예에 따른 광 찜질기는 LED칩에서 근적외선을 방출시 발생되는 열에너지를 금속 패키지 전극으로 방열하는 근적외선 LED를 열전도가 우수하도록 질화알루미늄 분말이 혼합된 투명 실리콘 고무에 넣어 일체로 사출 형성함으로써 근적외선 LED에서 방출되는 적색 광 에너지와 열에너지를 효율적으로 피부에 전달할 수 있어 광선치료 및 찜질치료 효과를 높일 수 있다. 또한, 간단한 조작에 의해 근적외선 LED로 공급되는 전압과 전류량을 조절하여 그로부터 방출되는 광에너지 및 열에너지를 조절할 수 있어 광 찜질을 편리하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 광 찜질기에 적용된 근적외선 엘이디 패키지의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광 찜질기의 개략적인 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 광 찜질 패드에 실장된 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 A-A선의 단면 구조를 나타낸 도면.
도 5는 도 3의 A-A선의 또 다른 실시 예에 따른 단면 구조를 나타낸 도면.
도 6은 도 2에 도시된 광 찜질기가 적용된 무릎 보호대의 앞면도.
도 7은 도 2에 도시된 광 찜질기가 적용된 무릎 보호대의 뒷면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 광 찜질기에 적용된 근적외선 엘이디 패키지의 단면도가 나타나 있다. 도 1에 도시된 근적외선 LED(10)는 서로 절연된 두 개의 알루미늄 전극, 애노드 전극(11)과 캐소드 전극(12)의 사이에 절연체(13)가 삽입된 알루미늄 패키지를 갖는다. 상기 애노드전극(11)과 캐소드전극(12)의 상부에는 요홈에 형성되며, 상기 요홈 내에는 LED칩(14)이 형성되어 있다. 또한 상기 요홈에는 수지에 채워져 오목렌즈(15)를 형성한다.

상기 LED칩(14)의 전원공급단자, 즉, 전극들은 상기 애노드 전극(11)과 캐소드 전극(12)에 각각 연결되어져 있고, 외부로부터 공급되는 동작전압에 의해 발광되어 상부로 근적외선 적색광 에너지를 방출한다. 이때, 상기 오목렌즈(15)는 상기 LED칩(14)에서 방출되는 근적외선 적색광 에너지를 일정한 범위로 확산시켜 그 상부로 방출한다. 상기 LED칩(14)의 광에너지 방출에 의하여 생성되는 열에너지를 히트 싱크(heat sink) 역할을 하는 알루미늄 전극을 통해 방열된다.

위와 같은 근적외선 LED(10)로서는 등록특허 제1923713호 '발광소자 패키지'의 기술 또는 이와 등가물의 근적외선 LED를 사용할 수 있다.

도 1에 도시된 근적외선 LED(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 FPCB(21)에 적어도 하나 이상이 실장(mounted)되어 솔더링(Soldering) 되어 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 한 개의 FPCB(21)에는 6개의 근적외선 LED(10)가 꽂혀져 솔더링 된 형태를 도시하고 있으나, 근적외선 LED(10)의 실장 개수는 가감될 수 있다. 상기 FPCB(21)에 실장 후 솔더링 되어 설치된 적어도 둘 이상의 근적외선 LED(10)는 직렬 접속되어 있다.

즉, 전원케이블(PC)의 양전압(+)로부터 다수의 근적외선 LED(10)의 애노드, 캐소드 및 전원케이블(PC)의 음전압(-)에 전류 루프가 연결되도록 FPCB(21)에 회로 패턴이 설계되어 있다. 이때 상기 FPCB(21)는 적어도 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 한 쌍의 FPCB(21)는 서로 대칭되도록 하여 평면에서 바라보았을 때 원 형태로 보이도록 배치될 수 있다.

상기 원 형태로 배열된 한 쌍의 FPCB(21)는 투명한 실리콘 고무(22)로 감싸지는 형태로 그 내부에 위치한다. 이와 같이 투명한 실리콘 고무(22)로 FPCB(21)를 감싸는 방법은 상기 FPCB(21)를 금형틀의 내부에 넣은 후 투명 실리콘 재료를 금형틀에 넣어 사출 성형하는 인서트 사출 방식에 의해 가능하다.

이때, 상기 투명 실리콘 고무(22)는 실리콘 고무(silicone rubber) 재료와 부도체인 질화알루미늄(AlN) 분말을 혼합한 재료를 금형틀에 넣어 사출 성형한 것이다. 위와 같은 인서트 사출성형 법에 의해 투명 실리콘 고무(22)의 내부에 FPCB(21)를 넣어 피부에 접촉되는 찜질 패드(20)를 제작하는 경우, 상기 FPCB(21)에 형성된 근적외선 LED(10)의 렌즈(15)로부터 방출되는 적색광 에너지와 열에너지를 피부에 효율적으로 전달 수 있다.

도 3과 같이 구성된 찜질 패드(20)는 도 4 및 도 5와 같이 두 가지 형태 중 어느 하나의 형태를 갗을 수 있다. 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 찜질 패드(20)의 A-A선의 제1 및 제2 실시 예에 따른 단면 구조를 보인 것이다.

도 4는 투명 실리콘(21)이 적어도 둘 이상의 근적외선 LED(10)가 직렬 접속된 FPCB(21)를 감싸도록 사출 형성된 구조이다. 이러한 경우, 근적외선 LED(10)의 알루미늄 전극에서 발생된 열에너지를 투명 실리콘 고무(22)로 전달하여 방열한다. 이때, 상기 투명 실리콘 고무(22)는 전술한 바와 같이 부도체인 질화알루미늄(AlN) 분말이 혼합된 것이어서 우수한 열전도율을 갖는다.

즉, 근적외선 LED(10)의 상부를 도 4와 같이 완전히 덮어지도록 한 경우, 근적외선 LED(10)에서 생성(방출)되는 열에너지를 찜질 패드(20)의 접착면인 피부에 효율적으로 전달 할 수 있는 이점이 있으나, 근적외선 LED(10)의 렌즈(15)를 통해 외부로 방출되는 광에너지, 즉 적색광의 파장이 근적외선 LED(10)의 상면을 감싸고 있는 투명 실리콘 고무(22)에 굴절되고 감쇄됨으로써 적외선 파장이 피부 깊숙이 침투하는 것을 방해할 우려가 있다.

본 발명에서는 위와 같은 광 에너지의 손실을 최소화하기 위하여 근적외선 LED(10)를 감싸도록 사출 형성된 투명 실리콘 고무(22)의 두께를 한정하고 있다.

근적외선 LED(10)의 두께를 T라 하면 상기 근적외선 LED(10)의 감싸고 있는 투명 실리콘 고무(22)의 총 두께 Tt는 (T×2)+FPCBt에 허용오차의 값을 갖는다. 즉, 근적외선 LED(10)의 두께가 1mm라 가정하면 투 실리콘 고무(22)의 총 두께(Tt)는 "2mm+FPCBt"로 설정하는 것이 좋다. 이때 두께의 각 허용오차는 0.1 내지 0.3mm의 내외 값을 갖도록 설정하는 것이 바람직하다(여기서 FPCBt는 FPCB의 두께이다).

또한, 근적외선 LED(10)의 렌즈(15)의 상부에 형성된 투명 실리콘 고무(22)의 두께(Th)와 FPCB(21)의 아래 부분에 형성된 투명 실리콘 고무(22)의 두께(Tb)는 근적외선 LED(10)의 두께(T)의 절반 이하로 하는 것이 좋다. 상기 두께(Th)가 위 설정 값을 초과하는 경우에는 근적외선 LED(10)의 LED칩(14)에 발광되어 렌즈(15)를 통해 외부로 방출되는 근적외선 적색 파장의 굴절 및 감쇄가 크게 일어나 좋지 않다.

본 발명에 사용된 근적외선 LED(10)의 두께(T)는 1.0±0.1mm이고, 그 상부에 형성된 투명 실리콘 고무(22)의 두께(Th)와 FPCB(21)의 하부를 덮고 있는 투명 실리콘 고무(22)의 두께(Tl)는 0.5±0.15mm이다.

본 발명자는 근적외선 LED(10)의 렌즈(15)로부터 방출되는 근적외선 적색 파장의 굴절 및 감쇄가 전혀 없도록 도 5와 같이 근적외선 LED(10)의 렌즈(15)의 상부에 개구(23)가 형성되도록 투명 실리콘 고무(22)를 사출하였다. 즉, 금형(metal mold)의 코어(core)를 근적외선 LED(10)의 양측 전극 상부에 밀착 시킨 후, 금형 캐비티에 투명 실리콘 고무(22)의 사출재료를 넣어 사출한다. 이와 같은 인서트 사출에 의해 근적외선 LED(10)의 양측 전극의 상부에 형성된 렌즈(15)의 상부에는 코어의 크기에 대응하는 개구(23)가 형성된다.

도 5와 같이 근적외선 LED(10)의 렌즈(15) 상부에 개구부(23)가 형성된 상태에서 근적외선 LED(10)가 구동되어 LED칩)(14)에 근적외선 적색 파장이 방출되면, 상기 적외선 파장은 개구부(23)를 통하여 방출됨으로 굴절과 감쇄 없이 찜질 패드(20)가 접착된 피부에 깊숙이 침투된다. 이때, 상기 근적외선 LED(10)의 히트 싱크 역할을 하는 알루미늄 전극에서 방출되는 열은 질화알루미늄이 함유된 투명 실리콘 고무(22)를 통해 찜질 패드(20)의 전체로 전달된다.

따라서 근적외선 LED(20)의 LED칩(14)이 점등되면, 그로부터 방출되는 근적외선 파장은 개구부(23)의 창을 통해 찜질 패드(20)가 부착된 피부로 침투되고, 상기 LED칩(14)의 전극에서 방열되는 열에너지는 질화알루미늄의 함유에 의해 열전도 특성이 향상된 투명 실리콘 고무(22)로 열전도(heat conduction)됨으로써 찜질 패드(20)의 열은 부착된 신체 부위로 신속하게 전달된다.

위와 같은 동작에 의해 도 1 내지 도 5에 도시된 찜질 패드(20)는 근적외선 LED(10)에서 방출된 근적외선 적색광인 광에너지와 열에너지의 손실을 최소화하면서 찜질 패드(20)가 부착된 피부로 다량의 적외선과 열에너지를 효율적으로 전달할 수 있어 광 찜질 효과를 극대화 할 수 있다.

상술한 찜질 패드(20)의 전원케이블(PC)은 도 2에 도시된 바와 같이 전원커넥터(40)에 접속된 조절장치(30) 내 전원장치(33)의 출력단자에 연결되어 있다. 상기 조절장치(30)는 찜질 패드(20) 내 근적외선 LED(20)의 광에너지 방출량과 열에너지 방출량을 조절하는 것이다.

상기 조절장치(30)는 상기 전원 커넥터(40)를 통해 입력되는 배터리 전압 또는 전자장치의 USB포트로부터 공급되는 전원전압에 의해 동작되는 제어기(32)와, 상기 제어기(32)로부터 출력되는 전원제어신호에 대응하여 상기 전원 커넥터(40)로부터 공급되는 전원전압의 레벨을 변환하여 안정화하여 상기 찜질 패드(20)의 전원케이블(PC)로 제공하는 전원장치(33)를 포함한다.

상기 전원장치(33)는 PWM신호의 듀티비에 따라 전원전압을 스위칭하여 소정의 전압을 출력하는 SMPS(switched mode power supply)가 적용될 수 있다.

상기 제어기(32)는 접지(Earth grounding)와 입력포트 사이에 접속된 스위치(31)의 'ON' 시간과 그 회수를 카운트하여 내부 프로그램 모드에 따라 출력 PWM(puls with modulation)을 온, 오프 또는 듀티비를 50%, 70% 및 95%로 변환하여 출력한다. 예를 들면, 스위치(31)를 2초 동안 누르면 듀티비가 100%인 PWM을 출력한다. 출력수준을 변경하기 위하여 스위치(31)를 1회 누르면 PWM신호를 95%의 듀티비로, 두 번 누르면 PWM신호를 75%의 듀티비로, 세 번 누르면 PWM신호를 75%의 듀티비로 출력하고, PWM신호가 출력되는 상태에서 스위치(31)가 2초 동안 연속적으로 온 상태를 유지하면 출력을 차단한다.

상기 제어기(32)로부터 PWM신호가 출력되면, 전원장치(33)는 전원커넥터(40)로부터 제공되는 전원전압을 스위칭하여 PWM신호의 듀티비에 대응하는 동작전압을 파워 케이블(PC)로 공급한다. 이때, 상기 파워 케이블(PC)에 연결된 FPCB(21)에 결합된 근적외선 LED(10)들은 해당 동작전압에 대응하는 광에너지, 즉, 근적외선 파장을 렌즈(15)로 방출한다. 또한, 상기 근적외선 파장의 방출에 따른 열에너지는 알루미늄으로 형성된 두 개의 전극(11, 12)을 통해 부도체이면서 우수한 열전도 특성을 갖는 투명 실리콘 고무(22)를 통해 방열된다.

따라서 스위치(31)의 누름 횟수를 조절하여 찜질 패드(20)로부터 방출/방열되는 광에너지와 열에너지를 적절하게 조절할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 도면에는 스위치(31)가 그라운드와 제어기(32)의 입력포트에 접속된 형태의 도면을 나타내고 있으나, 이 분야의 통상의 기술자라면 전원전압과 제어기(32)의 입력포트의 사이에 접속 실 수 있음은 자명하다.

도 6과 도 7은 도 2에 도시된 근적외선 광 찜질기를 무릎 보호대(50)에 적용한 실시 예의 앞면도 및 뒷면도이다

도 6 및 도 7에 도시된 무릎 보호대(50)는 네오플렌(neoprene)을 재단하여 봉제한 것으로 우수한 신축성을 갖는다. 이러한 네오플렌 무릎보호대(50)의 중앙부에는 슬개골을 돌출시켜 압박하는 구멍(53)이 형성되며, 일측 상면의 테두리를 기준으로 하는 위치에는 배터리가 수납되는 배터리 포켓(52)이 형성되어 있다. 그리고 평면의 어느 한 부분, 본 발명에서는 상측 좌측 부분에 조절장치(30)와 전원커넥터(40)가 노출되어 있다. 상기 조절장치(30)는 버튼 형태로 제작된 것으로, 그 내부에는 제어기(32)와 전원장치(33)가 포함되어 있다.

무릎 보호대(50)의 배면에는 도 2 및 도 3에서 기술한 바와 같은 찜질 패드(20)가 부착되어 있다. 이때, 상기 찜질 패드(20)는 접착제 등에 의해 부착될 수 있으나, 가능하면 찜질 패드(20)의 상부에 이보다 큰 면직물 등의 보호커버를 제봉하여 부착하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배면의 양측에 신장된 결속부의 양단에는 밸크로 테이프(velcro tape)와 같은 파스너(54)가 형성되어 있다.

도 6 및 도 7과 같이 구성된 무릎보호대(50)를 무릎에 거치한 후 파스너(54)를 이용하여 무릎에 결착한다. 이후, 앞면에 부착된 전원장치(33)를 2초 이상 누르면, 앞서 설명한 바와 같이 찜질 패드(20)의 파워 케이블(PC)로 근적외선 LED(10)를 구동하기 위한 동작전압이 제공된다.

상기 찜질 패드(20)의 FPCB(21)에 일정한 간격으로 직렬 접속되어 배열된 적어도 둘 이상의 근적외선 LED(10)들의 LED칩(14)들은 상기 동작 전압의 입력에 응답하여 근적외선 파장을 렌즈(15)로 방출한다.

상기 근적외선 파장의 방출에 의해 상기 LED칩(14)에서 방열되는 열에너지는 알루미늄으로 된 두 개의 전극(11, 12)과 구리 등과 같은 도전체가 패턴화 되고 그 상부에 절연체가 도포되어 구성된 FPCB(21) 및 질화알루미늄을 포함하는 투명 실리콘 고무(22)로 전도 된다.

이때, 상기 찜질 패드(20)는 전술한 바와 같이 근적외선 LED(10)가 위치된 투명 실리콘 고무(22)의 상면이 매우 얇게 형성되거나 개구가 형성되어 있다.

따라서 본 발명에 따른 근적외선 LED를 이용한 광 찜질기는 LED칩(14)에 방출되는 적외선 파장의 굴절 감쇄 없이 피부에 깊숙이 침부시킬 수 있고, 근적외선 LED에서 발생한 열에너지를 열전도가 우수한 질화알루미늄 함유 투명 실리콘 고무(22)를 통해 피부로 효율적으로 전달함으로써 광과 열 찜질을 효과적으로 할 수 치료 효과를 극대화할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 도 4 및 도 5에 도시된 근적외선 LED를 이용한 광 찔짐기(10)는 무릎에 착용하기 쉽도록 한 형상을 가지고 있으나, 그 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 어께, 허리 등에 착용하여야 하는 경우 신체에 따라 그 형상이 변경될 수 있다.

10 근적외선 LED
11 애노드 전극, 12 캐소드 전극,
13 절연체, 14 LED칩,
15 렌즈
20 찜질 패드
21 FPCB, 22 투명 실리콘 고문
30 조절장치
31 스위치, 32 제어기,
33 전원장치
40 전원커넥터
PC 파워 케이블
50 무릎보호대
52 배터리 포켓, 53 구멍,
54 파스너

Claims

근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기에 있어서,
일정한 간격으로 적어도 둘 이상의 근적외선 LED를 배치하여 직렬접속하고, 상기 근적외선 LED에 동작전압을 공급하는 전원선이 연결된 연성인쇄회로기판을 적어도 1개 이상 실리콘 고무로 사출 형성한 찜질 패드와;
배터리 또는 전자장치의 전원커넥터로부터 공급되는 전원전압에 의해 동작되며, 외부에 접속된 스위치의 작동에 따라 온·오프 되거나 듀티비가 다르게 설정되는 전원제어신호를 발생하는 제어기와, 상기 제어기로부터 출력되는 전원제어신호에 대응하는 레벨의 동작전압을 상기 찜질 패드의 근적외선 LED로 공급하는 전원장치로 구성되어 상기 근적외선 LED에서 방출되는 광에너지 및 열에너지를 조절하는 조절장치로 구성함을 특징으로 하는 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기.
제1항에 있어서, 상기 찜질 패드는 동작전압이 입력되는 두 개의 전극이 형성되며, 상기 두 개의 전극에는 적어도 둘 이상의 근적외선 LED가 직렬 접속된 적어도 하나 이상의 연성인쇄회로기판이 감싸지도록 투명 실리콘 고무에 넣어져 삽입 사출된 구조이며, 상기 근적외선 LED는 내부 LED칩의 발광에 의해 생성되는 열에너지를 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 양극과 음극으로 방출하도록 패키지된 것임을 특징으로 하는 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기.
제1항에 있어서, 상기 연성인쇄회로기판을 감싸도록 사출 성형된 실리콘 고무에는 상기 근적외선 LED의 상면에 형성된 렌즈 부분에 개구가 형성되어 상기 근적외선 LED의 LED칩에서 방출된 근적외선의 굴절과 감쇄 없이 외부로 방출됨을 특징으로 하는 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기.
제2항 또는 제3항에 있어서 상기 투명 실리콘 고무는 실리콘에 부도체이면서 열전도율을 우수한 질화알루미늄 분말이 혼합되어 사출성형된 것임을 특징으로 하는 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기.
제4항에 있어서, 상기 근적외선 광 찜질기의 조절장치는 외부 전자장치 또는 배터리에 접속/분리 가능한 전원커넥터로부터 공급되는 전원전압에 의해 동작함을 특징으로 하는 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기.
제4항에 있어서, 상기 근적외선 광 찜질기의 찜질 패드는 무릎에 착용되는 무릎 보호대의 내측에서 근적외선이 신체 방향으로 방출되도록 상기 무릎 보호대에 부착되며, 상기 조절장치와 상기 전원커넥터는 무릎 보호대의 외측에 부착된 것임을 특징으로 하는 근적외선 엘이디를 이용한 광 찜질기.