KR20210027779A - 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체에 관한 것이다.
본 발명에서는 플렉서블한 재질로 형성되는 제1인쇄회로기판과, 제1인쇄회로기판 하면에 SMT 방식으로 실장되는 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극을 구비하는 실장 제1인쇄회로기판 및 하면에는 상기 제1탄성접촉전극 및 상기 제2탄성접촉전극의 하면이 노출되도록 유지하면서 상기 실장 제1인쇄회로기판의 나머지 일부는 내부에 인서트 사출 성형하는 하우징부를 포함하는 것을 특징으로는 미세전류 및 진동 제공 기구가 개시된다.
본 발명에서는 독립적으로 제어할 수 있으므로 일부 진동소자와 연결되는 회로기판에 단선이 발생되더라도 나머지 진동소자를 개별적으로 제어할 수 있으므로 단선에 대한 안정성이 증가되었다.
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본 발명에서는 독립적으로 제어할 수 있으므로 일부 진동소자와 연결되는 회로기판에 단선이 발생되더라도 나머지 진동소자를 개별적으로 제어할 수 있으므로 단선에 대한 안정성이 증가되었다.
Description
본 발명은 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 피부에 밀착되도록 착용한 상태에서 진동소자를 진동시키고, 미세전류를 공급하는 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체에 관한 것이다.
일반적으로 팩(Pack)이란 원래 '감싸다'라는 의미로 작용물질을 얼굴에 감싸 모공의 더러움을 깨끗이 제거하고 수분과 미용성분을 효과적으로 피부에 공급함으로써 혈액순환을 원활하게 유지하여 피부 생리기능을 회복시켜 주는 기능성 화장품의 일종이다. 팩은 다양한 영양성분을 피부에 매우 효과적으로 제공할 수 있기 때문에 이러한 미용성분들에 의한 보습, 진정, 노화, 각질 및 노폐물 제거, 지친 피부 회복, 탄력증진 및 미백 등의 다양한 효과를 기대할 수 있다.
이처럼 손상된 피부로부터 노폐물을 제거하거나, 미백, 주름완화, 피부보습, 영양공급 등을 위하여 한방추출물, 오이, 감귤, 알로에, 당근, 쑥, 해조, 인삼, 홍삼, 감자, 선인장, 매실 등의 천연재료를 이용한 마사지용 크림, 영양 팩, 클린싱 팩, 미백 팩 등의 팩제를 사용하고 있다.
안마기 또는 진동 자극기는 마사지의 부위에 따라 신체 전반을 마사지하는 전신 안마 장치와 신체의 일부를 마사지하는 국소 안마 장치로 분류된다. 국소 안마 장치는 다양하고 국소적인 신체 부위에 적합하도록 제작되고 있는데, 예를 들어, 허리, 목, 팔다리 등과 같이 벨트를 두를 수 있는 형태를 갖는 신체 부위에 대한 국소 안마장치는 주로 벨트형으로 제작된다.
한편, 얼굴의 경우 국소 마사지를 이용하여야 하는데 전술한 안마기와 달리 민감한 피부 조직에 자극을 주어야 하는 것이므로 특성상 최대한 가볍고 부드럽게 동작하여야 한다. 특히, 얼굴의 경우 벨트 등을 두를 수 없을 뿐만 아니라, 관자놀이, 턱, 코 및 광대뼈와 같이 마사지 부위가 다양하게 산재되어 있어서 벨트나 봉 형태의 안마기구의 사용에 적합하지 않으며, 과도한 안마기의 사용으로 얼굴 골격의 부작용 및 피부 부작용이 발생하는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하고자 대략적으로 두 가지 방식의 얼굴 마사지 기구가 제안되고 있다. 그 중 하나의 방식은 안면 형상을 닮은 경질 재질의 사출물로 마스크 형상을 제작하고 마스크 형상 내부에 진동모터를 설치하고 진동모터의 진동을 가압돌기를 통해 안면에 전달하는 기술(특허문헌 1)이다. 그러나 이러한 방식은 안면 윤곽 형상이 사람마다 달라 여러 가지 크기 및 형상의 마스크를 준비하여야 하고, 다양한 크기 및 형상의 마스크를 구비한다 하더라도 특정 사용자 안면과 일치되게 가압돌기를 형성하는 것은 매우 어려워 사용에 불편함이 있었다. 또한, 안면 형상을 닮은 경질 재질의 사출물로 이루어진 마스크의 복수 위치에 진동소자를 설치하고 이를 전기적으로 연결하여야 하는데 대부분 수작업으로 진행하여야 하므로 제작 비용이 상승하는 문제를 가지고 있다.
또 다른 방식은 아래 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 2차원 평면 형상의 마스크를 형성하고, 이를 벨크로 등의 패셔너(fastener)를 이용하여 얼굴 윤곽에 고정하고 진동을 인가하는 방식이다. 이 방식의 경우는 첫번째 방식보다 진동소자를 포함한 회로소자를 배치시키기 용이하다는 장점이 있으나 다양한 안면 크기 및 형상에 밀착시키도록 제작하기 어렵다는 문제점을 가지고 있었다. 특히, 다양한 안면 크기 및 형상에 적합하게 착용되도록 하기 위해서는 2차원 마스크 형상을 탄력이 있는 재질로 형성하고 착용시 신장되도록 구성하여야 하나 착용시 회로소자에 단선이 발생하는 문제점이 있었다.
본원 발명자는 2018년 초부터 피부에 진동 기능을 제공하는 마스크를 비롯한 진동 제공 장치를 개발해 오고 있다. 이러한 진동 제공 장치에는 복수 개 진동소자가 구비되는데 각 진동소자에 전원을 공급하기 위한 배선을 안정적으로 연결하고 피부에 밀착되게 결합되도록 구성하면서 대량 생산에 적합하게 제조하는데 많은 어려움을 겪고 있었다. 이러한 제조 문제를 해결하고자 본원 발명자는 특허문헌 3에 제시된 바와 같은 특허출원을 진행하고 등록을 받은 바 있다. 특허문헌 3에 제시된 기술은 진동소자에 전원을 공급하는 전원 라인에 결합홈을 형성하고 해당 결합홈에 도전성 실리콘을 삽입하여 생산을 용이하는 제조 기술에 관한 것이다. 그런데 본원 발명자가 특허문헌 3에 따라 생산을 시도해 본 결과 진동소자를 설치하는데 수작업을 필요로 하므로 생산 단가가 상승하여 적용하기 어렵운 기술임을 파악하게 되었다.
본 발명의 목적은 진동소자를 포함한 회로소자를 손쉽고 저렴하고 제조 가능하도록 2차원 평면형으로 제작되며, 착용시 신축되더라도 회로소자의 단선이 발생하지 않으며, 물에 자유롭게 세척 가능하며, 착용시 얼굴 표면에 밀착되며, 진동기능을 제공하는 회로기판과 미세전류기능을 제공하는 회로기판을 분리 제공함으로써 필요시 다양한 실시례로 손쉽게 변형 가능한 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 하부면에 피부에 미세 전류를 공급하기 위한 탄성접촉전극을 구비하여 피부에 맞닿을 때 피부에 흠집을 내지 않으면서, 제작 공정상 작업자의 수작업을 할 필요없이 대량으로 생산이 용이한 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제작 공정 중 하나의 부품에 불량이 발생될 경우 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체를 불량으로 취급할 필요없이 불량이 발생된 부품만을 교체함으로써 나머지 부품을 양품 제작에 사용할 수 있는 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은
플렉서블한 재질로 형성되는 제1인쇄회로기판과, 제1인쇄회로기판 하면에 SMT 방식으로 실장되는 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극을 구비하는 실장 제1인쇄회로기판 및 하면에는 상기 제1탄성접촉전극 및 상기 제2탄성접촉전극의 하면이 노출되도록 유지하면서 상기 실장 제1인쇄회로기판의 나머지 일부는 내부에 인서트 사출 성형하는 하우징부를 포함하는 것을 특징으로는 미세전류 및 진동 제공 기구에 의하여 달성 가능하다.
실장 제1인쇄회로기판에는 제1인쇄회로기판에 솔더링 방식으로 실장되며 상면에 패턴 형성되는 제1접속전극을 구비하는 제2인쇄회로기판 및 제1인쇄회로기판에 솔더링 방식으로 실장되며 상면에 패턴 형성되는 제2접속전극을 구비하는 복수 개 진동소자용인쇄회로기판이 더 구비되며, 하우징부는 적어도 상기 제1접속전극을 포함하는 제2인쇄회로기판의 상면 일부 영역 및 적어도 상기 제2접속전극을 포함하는 진동소자용인쇄회로기판의 상면 일부 영역은 외부에 노출되도록 유지하면서 실장 제1인쇄회로기판을 사출 성형하고, 하우징부에는 적어도 상기 노출 형성되는 제2인쇄회로기판의 상면 일부 영역을 둘러싸도록 상부로 돌출형성되어 내부에 제1삽입공간을 형성하는 제1끼움부 및 적어도 상기 노출 형성되는 진동소자용인쇄회로기판의 상면 일부 영역을 둘러싸도록 상부로 돌출 형성되며 내부에 제2삽입공간을 형성하는 제2끼움부를 포함하는 것이 좋다.
하우징부를 형성하는 재질은 제1인쇄회로기판을 형성하는 재질보다 탄성이 더 뛰어난 재질인 것을 특징으로 한다.
하우징부를 형성하는 재질, 제1인쇄회로기판의 재질 및 제1인쇄회로기판을 제외한 나머지 인쇄회로기판(제2인쇄회로기판 및 진동소자용인쇄회로기판)의 재질의 경도는 아래 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
관계식 1
관계식 2
실장 제1인쇄회로기판에는 복수 개 진동소자용인쇄회로기판에 공통 접지전원을 공급하기 위해 서로 직렬 연결되는 제1진동회로패턴과, 복수 개 진동소장용인쇄회로기판에 독립적인 구동 전원을 공급하기 위한 복수 개 제2진동회로패턴과, 제1탄성접촉전극에 제1전원을 공통으로 공급하기 위한 제1미세전류회로패턴 및 복수 개 제2탄성접촉전극에 상기 제1전원과 반대 극성인 제2전원을 공통으로 공급하기 위한 제2미세전류회로패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제2접속전극은 중심으로부터 제1반경까지 형성되는 제2접속제1전극 및 중심으로부터 제2반경부터 제3반경까지의 영역에 형성되는 제2접속제2전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
하우징부는 좌측 눈 위, 좌측 관자, 좌측 눈 아래, 좌측 턱선, 입술 중앙 아래, 우측 턱선, 우측 눈 아래, 우측 관자 및 우측 눈 위 순으로 착용자의 눈과 입 주위를 따라 연장되는 형상으로 이루어지고, 착용자의 눈 및 입 부위를 남겨놓은 채 눈 및 입 주위를 따라 탄성재질로 형성되는 마스크 형상으로 구비되며, 실장 제1인쇄회로기판은 턱 사이를 연결하는 제1사이영역, 좌측 눈 아래와 우측 눈 아래를 연결하는 제2사이영역 및 좌측 눈 위와 우측 눈 위를 연결하는 제3사이영역 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 사이영역에는 형성되지 않고, 실장 제1인쇄회로기판이 형성되지 않는 사이영역에는 상기 하우징부만 연결되는 것을 특징으로 한다.
실장 제1인쇄회로기판을 기준으로 하부에 형성되는 상기 하우징부의 하부면의 두께는 위치에 따라 하부 방향으로 적어도 서로 다른 두 개의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
하우징부 하부면은 착용자의 눈밑과 콧등 사이에서 하방으로 가장 두껍게 형성되는 하방 입체부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
진동소자부는 적어도 측면 일부가 볼록한 형상을 갖는 제2결합케이스와, 제2결합케이스에 고정 설치되는 제4인쇄회로기판과, 제4인쇄회로기판 상면에 구비되는 진동소자 및 제4인쇄회로기판 하면에 구비되는 제2돌출매칭전극을 포함하고, 제2돌출매칭전극은 중앙에 돌출 형성되는 제2도출매칭제1전극 및 제2돌출매칭제1전극을 기준으로 서로 상이한 각도를 유지하면서 일정한 반경만큼 이격되어 돌출 형성되는 두 개의 제2도출매칭제2전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 지금까지 설명한 미세전류 및 진동 제공 기구와, 제1끼움부에 억지끼움 방식으로 탈부착되며, 제어소자를 실장하고 하부에는 상기 제1접속전극과 접촉 결합되는 제1돌출매칭전극을 구비하는 제3인쇄회로기판 및 제어소자 및 제3인쇄회로기판을 내부에 포함하도록 형성되며 제1끼움부에 억지끼움 방식으로 결합되는 제1결합케이스를 갖는 제어소자부 및 전술한 진동소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체에 의해서 달성 가능하다.
미세전류 및 진동 제공 기구 결합체에서 제1돌출매칭전극 및 제2돌출매칭전극은 탄성을 갖는 탄성 전극으로 형성하는 것이 좋으며, 제3인쇄회로기판에는 각 진동소자를 온/오프 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부가 구비되고, 제2인쇄회로기판에는 미세전류를 발생시키는 동작신호를 생성하는 미세전류발생부를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구에 의하면, 2차원 평면 형상을 가지므로 제1인쇄회로기판상에 제2인쇄회로기판, 진동소자용인쇄회로기판 및 탄성접촉전극을 실장하여 실장 제1인쇄회로기판을 제조하고, 제조된 실장 제1인쇄회로기판을 인서트 사출 방식을 적용하여 하우징부를 제작함으로써 대부분의 제조 공정을 기계 장치를 사용한 자동화로 진행할 수 있으므로 진동소자와 제어부 사이 배선을 수작업으로 제작하던 종래 진동 제공 장치(예로서 마스크)에 비하여 제작 시간 및 인건비를 절감할 수 있어서 가격 경쟁력이 있는 미세전류 및 진동 제공 기구를 제공할 수 있게 되었다.
또한, 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 2차원 평면의 단일 사이즈(필요한 경우 많아도 세 가지 사이즈 이하)로 형성되므로 사용자가 착용시 얼굴 크기에 따라 신축될 필요가 있다. 이러한 신축 과정 중에 상부하우징부와 하부하우징부 내부에 인서트 사출 성형되는 실장 제1인쇄회로기판이 파손되거나 회로소자의 연결에 단락이 발생할 우려가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 이마 부위, 코 부위 및 입술 부위를 각각 연결하는 사이영역 중에서 선택된 적어도 하나의 사이영역에는 실장 제1인쇄회로기판을 연결하지 않고 단절되게 형성하고, 단절된 사이공간에는 탄성 재질로 형성되는 하우징부만 연결되도록 구성하였다. 따라서 2차원 평면 형상의 마스크를 얼굴이 큰 사람이 착용하더라도 내부 회로소자의 단락이나 실장 제1인쇄회로기판이 파손되는 문제를 해결할 수 있게 되었다. 하부하우징부는 하방으로 튀어나오는 입체적인 형상을 가지므로 2차원 평면 형상의 마스크를 얼굴에 착용할 때 밀착되도록 유지되므로 진동 및 미세전류가 더욱 효과적으로 전달할 수 있게 되었다.
본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 대부분의 회로소자가 융착되어 일체화되는 상부하우징부와 하부하우징부 내부에 인서트 사출되도록 구비되고, 제어소자부도 기밀을 유지하면서 상부하우징부의 제1끼움부에 끼워지게 설계되므로 본 발명에 따른 마스크를 영양 성분 등이 포함된 마스크 팩 위에 겹쳐서 사용하거나 사용 후 물에 세척하더라도 수분이 침투하지 않으므로 유지 및 관리에 용이하다는 이점이 있다.
본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 진동기능을 제공하는 회로기판과 미세전류기능을 제공하는 회로기판을 각각 분리된 제3인쇄회로기판 및 제2인쇄회로기판으로 사용하므로 필요할 경우 다양한 실시예로 제조할 수 있어 소비자의 다양한 요구에 충실히 대응할 수 있는 효과가 있다. 물론 진동기능을 제공하는 회로기판과 미세전류기능을 제공하는 회로기판을 하나의 기판으로 통합하여 구현할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 진동소자를 개별적으로 온/오프 제어할 수 있으므로 진동 효과를 국부적으로 마사지 기능을 조절할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명에서는 독립적으로 제어할 수 있으므로 일부 진동소자와 연결되는 회로기판에 단선이 발생되더라도 나머지 진동소자를 개별적으로 제어할 수 있으므로 단선에 대한 안정성이 증가되었다.
종래 기술에서는 제조 공정 중에 복수 개 진동소자 중에서 하나의 진동소자가 오동작하거나 또는 진동소자를 연결하는 배선에 불량이 발생될 경우 전체 미세전류 및 진동 제공 기구가 불량으로 처리할 수밖에 없는 문제점이 있었다. 이에 비해, 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 실장 제1인쇄회로기판을 인서트 사출 성형하는 하우징부와 별도의 제작 공정을 통해 제어소자부 및 진동소자부가 제작된다. 이러한 제품 구조 및 제작 공정상 차이점으로 인해 본 발명에서는 여러 개의 진동소자부 중 하나가 불량이라고 판정될 경우에는 불량이 발생된 진동소자부만 양품으로 교체하면 나머지 구성부품을 사용할 수 있는 이점이 있게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체의 ㅂ분해도.
도 3은 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 상부하우징부의 상부 방향에서 바라본 사시도.
도 4는 도 3에서 제1연결끈, 제1연결끈 삽입부 및 제3연결끈 하우징부를 부분 확대한 사시도.
도 5는 도 3의 a-a'방향, b-b'방향 및 c-c'방향의 절단면도.
도 6은 본 발명에 따른 제어소자부의 정면 사시도 및 배변 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 제어소자부 회로 구성의 일 실시예.
도 8은 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 실장 제1인쇄회로기판의 정면 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 실장 제1인쇄회로기판의 배면 사시도.
도 10은 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 제2인쇄회로기판의 배면도.
도 11은 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 하우징부의 배면 방향 사시도.
도 12는 도 11의 d-d' 방향의 절단면도.
도 13은 도 11의 d-d' 방향의 절단면도에 대한 정면도.
도 14는 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 하우징부의 배면 방향 사시도.
도 15는 도 1에 제시된 A-A' 방향의 절단면도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성접촉전극의 일 실시예.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동소자부의 투명 사시도.
도 18은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 진동소자용인쇄회로기판 상면에 패턴 형성되는 제2접속전극 패턴 형상을 나타내는 평면도.
도 19는 도 1에 제시된 E-E' 방향의 절단면도.
도 20은 손목, 발목 또는 허리둘레에 벨트 형태로 착용 가능한 형태로 변형한 본 발명에 따른 일 실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구의 정면 및 배면 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체의 ㅂ분해도.
도 3은 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 상부하우징부의 상부 방향에서 바라본 사시도.
도 4는 도 3에서 제1연결끈, 제1연결끈 삽입부 및 제3연결끈 하우징부를 부분 확대한 사시도.
도 5는 도 3의 a-a'방향, b-b'방향 및 c-c'방향의 절단면도.
도 6은 본 발명에 따른 제어소자부의 정면 사시도 및 배변 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 제어소자부 회로 구성의 일 실시예.
도 8은 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 실장 제1인쇄회로기판의 정면 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 실장 제1인쇄회로기판의 배면 사시도.
도 10은 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 제2인쇄회로기판의 배면도.
도 11은 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 하우징부의 배면 방향 사시도.
도 12는 도 11의 d-d' 방향의 절단면도.
도 13은 도 11의 d-d' 방향의 절단면도에 대한 정면도.
도 14는 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 하우징부의 배면 방향 사시도.
도 15는 도 1에 제시된 A-A' 방향의 절단면도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성접촉전극의 일 실시예.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동소자부의 투명 사시도.
도 18은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 진동소자용인쇄회로기판 상면에 패턴 형성되는 제2접속전극 패턴 형상을 나타내는 평면도.
도 19는 도 1에 제시된 E-E' 방향의 절단면도.
도 20은 손목, 발목 또는 허리둘레에 벨트 형태로 착용 가능한 형태로 변형한 본 발명에 따른 일 실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구의 정면 및 배면 사시도.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본원 출원인은 종래 기술의 문제점을 극복하고 제조 원가를 절감하고 쉽게 제작할 수 있는 미세전류 및 진동 제공 기구에 대한 기술을 한국특허출원 제10-2019-0006027호(2019.01월 출원하여 본원 발명 출원 당시 등록결정서를 받은 상태임. 이하, '출원기술'이라 함)로 제안한 바 있다. 출원기술에서는 진동소자에 전원을 공급하기 위한 회로패턴 및 미세 전류를 공급하기 위한 회로패턴이 형성된 플렉서블 기판을 형성하고, 해당 플렉서블 기판과 이보다 경도가 높은 딱딱한 재질의 인쇄회로기판을 접속 커넥터로 연결하고 플렉서블 기판에 진동소자를 솔더링(일명, '납땜'이라 함)하여 실장하였다. 커넥터 및 진동소자가 실장된 플렉서블 기판을 몰드에 넣은 후 실리콘 주입을 통해 하우징부를 형성하였으며, 해당 하우징부 하부에는 사용자 피부에 미세전류를 공급하기 위한 도전성 실리콘 전극을 갖는 구조를 제안하였다. 그런데, 미세 전류 공급을 위해 도전선 실리콘을 추가로 제공하여야 하므로 제조 공정 및 재료가 추가되어 생산 원가를 증가시키는 문제점이 발견되었다. 출원기술의 또 다른 문제는 미세전류 및 진동 제공 기구에는 복수 개 진동소자가 구비되는데 이중에서 하나의 진동소자가 불량으로 판정되더라도 제작된 미세전류 및 진동 제공 기구를 전체적으로 불량으로 처리해야 하므로 제조 원가를 상승시키는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 전술한 '해결하고자 하는 과제'에 제시된 과제 외에도 출원기술에서 새롭게 제기된 문제점을 추가로 해결하고자 하는 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 실리콘에 매립 형성되는 플렉서블 기판에 진동소자를 불량을 최소화하면서 전기적으로 접속시키는 것과 (2) 대량 생산에 적합한 미세 전류 공급을 위한 새로운 전극 구조를 제시하는 것 및 (3) 한 개의 진동소자가 불량으로 판정될 경우 불량으로 판정된 진동소자만을 정상적으로 동작하는 진동소자로 교체 가능한 미세전류 및 진동 제공 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체의 사시도이며, 도 2는 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체의 분해도이다. 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구(100)는 제어소자부(10), 상부하우징부(20), 하부하우징부(70) 및 상부하우징부(20)와 하부하우징부(70) 사이에 매립 실장되는 실장 제1인쇄회로기판으로 형성된다. 실장 제1인쇄회로기판(50)이라는 용어는 제1인쇄회로기판(51)에 제2인쇄회로기판(40), 진동소장용인쇄회로기판(53) 및 탄성접촉전극이 솔더링으로 실장된 상태의 제1인쇄회로기판을 의미하는 것으로서, 제2인쇄회로기판(40), 진동소장용인쇄회로기판(53) 및 탄성접촉전극이 실장되기 전 상태의 제1인쇄회로기판(51)과 구분하기 위해 사용하였다. 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의상 상부하우징부(20)와 하부하우징부(70)를 구분하여 도시하였으나 실질적으로는 하나의 일체된 실리콘 부재를 비롯한 탄성 재질로 형성된다. 즉, 상부하우징부(20) 및 하부하우징부(70)는 실장 제1인쇄회로기판(50)을 성형틀 내부에 위치시킨 후 액상 실리콘과 같은 탄성 재료를 주입하여 인서트 사출을 통해 일체로 성형되는 것이다. 엄밀한 의미에서는 상부하우징부(20)는 내부에 매립되는 실장 제1인쇄회로기판(50)을 기준으로 상부에 형성되는 부분을 말하고, 하부하우징부(20)는 내부에 매립되는 실장 제1인쇄회로기판(50)을 기준으로 상부에 형성되는 부분을 의미한다. 상부하우징부와 하부하우징부는 설명의 편의상 분리해서 지칭하는 것이며, 통칭하여 하우징부라 부르기로 한다.
성형된 하우징부 하면으로 탄성접촉전극의 일부가 노출되도록 형성되며, 제2인쇄회로기판(40) 및 진동소자용인쇄회로기판(53)은 각각 제1접속전극 및 제2접속전극을 포함하는 적어도 상면 일부가 상부하우징부에 매립되지 않고 노출되도록 성형된다. 또 다른 제조 방법으로는 하부하우징부와 상부하우징부를 별도 형성한 후 그 사이에 실장 제1인쇄회로기판을 개재시킨 후 열 융착을 통해서도 제작 가능하다. 이 경우에도 탄성접촉전극 일부는 하부하우징부로 노출되어야 하며, 제2인쇄회로기판(40) 및 진동소자용인쇄회로기판(53)은 각각 제1접속전극 및 제2접속전극을 포함하는 적어도 상면 일부가 상부하우징부에 덮어지지 않고 노출되도록 형성된다.
상부하우징부(20)와 하부하우징부(70)는 상호 결합하여 눈, 코 및 입을 개방시키면서 이들 주위를 따라 형성하는 헝태로 이루어진다. 하우징부에는 착용자의 귀바퀴에 결합되는 귀바퀴 걸림부(E1, E2)가 구비된다. 물론 하우징부는 눈, 코 및 입을 개방시키는 형상을 제외하고 나머지 형상은 다양하게 형성할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 양쪽 귀바퀴 걸림부(E1, E2)를 없애고 머리 뒤쪽으로 양측을 서로 결속하는 벨크로를 형성할 수도 있음은 물론이다.
눈, 코 및 입을 개방시키면서 주위를 따라 형성되는 하우징부에는 제어소자부(10)를 탈부착시키기 위한 한 개의 제1끼움부와, 복수 개 진동소자부를 탈부착시키기 위한 복수 개 제2끼움부가 구비된다. 도 1의 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체에는 한 개의 제어소자부(10)와 여덜 개의 진동소자부(60)를 억지끼움 방식으로 탈부착 할 수 있는 한 개의 제1끼움부와 여덜 개의 제2끼움부가 구비되었으며 각 진동소자는 독립적으로 구동시킬 수 있도록 설계하였다. 도 1에서는 제1끼움부에 제어소자부(10)가 삽입되어 있고, 여덜 개 제2끼움부 중 한 개의 제2끼움부에만 진동소자부(60)가 끼워져 있는 상태를 도시하였다.
본원 발명자가 제조 및 판매하는 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 사용자가 사용시 제1끼움부 및 제2끼움부에 각각 제어소자부와 진동소자부를 끼워서 사용하여야 한다. 사용 후 세척 등이 필요한 경우에는 제1끼움부 및 제2끼움부에 끼워진 제어소자부와 진동소자부를 빼낸 후 세척하도록 구성하였다.
설명의 편의상 제1끼움부 및 복수 개 제2끼움부를 구비하고, 내부에 실장 제1인쇄회로기판을 매립 구비하는 하우징부로 이루어지고, 제1끼움부 및 복수 개 제2끼움부에 각각 제어소자부 및 진동소자부가 삽입되지 않은 상태의 물건을 '미세전류 및 진동 제공 기구'라고 부르기로 한다. 또한, 해당 '미세전류 및 진동 제공 기구'와 더불어 제어소자부 및 진동소자부까지 포함해서는 '미세전류 및 진동 제공 기구 결합체'라고 부르기로 한다.
제어소자부(10)는 내부에 진동소자를 구동시키기 위해 정해진 다양한 진동패턴을 저장하고 외부기기(200)로부터 전송받은 제어 데이터 또는 동작모드스위치(11)의 조작신호에 따라 다양한 진동 패턴 중 하나를 선택하여 각 진동소자에 제어 신호를 전송하는 소자이다. 또한, 제어소자부(10)는 외부기기(200)에서 전송받은 제어 데이터가 진동소자를 제어하기 위한 제어 데이터가 아닌 미세전류와 관련된 제어 데이터라고 판별되면, 이를 미세전류발생부로 통신 프로토콜을 이용하여 전송하는 기능도 수행한다. 유사하게 제어소자부(10)는 동작모드스위치(11)의 조작신호가 미세전류발생에 관한 것임을 판별하고 해당 조작신호를 미세전류발생부로 통신 프로토콜을 이용하여 전송하는 기능도 수행한다.
외부기기(200)는 제어소자부(10)에 구비된 단자(예로서, USB 단자)를 통해서 연결되는 기기로서, 외부기기로는 배터리 팩(미 도시) 및/또는 제어 데이터 생성 전용기기(미 도시)를 들 수 있다. 제어소자부(10)에 무선통신모듈이 구비될 경우 무선통신으로 제어 데이터를 송수신할 수 있는 무선통신이 가능한 휴대용 통신기기(200, 예로서, 스마트폰)도 외부기기가 될 수 있다.
도 1에서 제어소자부(10)는 상부하우징부(20)에 형성되는 제1끼움부(21)에 착탈식으로 결합하여 사용할 수 있도록 구현하였다. 제어소자부(10)는 통신모듈(BLE 등), 배터리, USB 단자 등이 구비되며, 상부하우징부(20)로부터 탈착 상태에서 내부에 결합되는 배터리를 충전할 수 있도록 구현하였다.
도 3은 상부하우징부의 상부 방향에서 바라본 사시도이며, 도 4는 도 3에서 제1연결끈, 제1연결끈 삽입부 및 제3연결끈 하우징부를 부분 확대한 사시도이며, 도 5는 도 3의 a-a'방향, b-b'방향 및 c-c'방향의 절단면도이다. 상부하우징부(20)는 비도전성이면서 신축성이 있는 재질(예로서, 비도전성 실리콘, 엘라스토머 등)로 형성된다. 상부하우징부(20)는 눈, 코 및 입을 개방시키면서 이들 주위를 따라 형성되는 형상을 가지며, 착용자의 귀바퀴에 결합되는 귀바퀴 걸림부(E1, E2)가 구비된다. 본 발명에서는 귀바퀴 걸리부(E1)를 우측 관자 부분의 상부하우징부로부터 착용자의 우측 귀 상부로부터 반시계 방향(제1방향)으로 감싸도록 연장 형성되는 제1연결끈(25a)과 우측 입 아래로부터 착용자의 우측 귀 하부로부터 시계 방향(제2방향)으로 감싸도록 연장 형성되는 제3연결끈 삽입부(29) 및 제1연결끈 삽입부(27a)로 형성하였다. 본 발명에서는 귀바퀴 걸리부(E2)를 좌측 관자 부분의 상부하우징부로부터 착용자의 좌측 귀 상부로부터 반시계 방향(제1방향)으로 감싸도록 연장 형성되는 제2연결끈(25b)과 좌측 입 아래로부터 착용자의 좌측 귀 하부로부터 시계 방향(제2방향)으로 감싸도록 연장 형성되는 제2연결끈 삽입부(27b)로 형성하였다. 착용자는 하우징부를 얼굴 전면에 위치시킨 후 제1연결끈(25a)을 먼저 제3연결끈 삽입부(29)에 관통시킨 후 제1연결끈 삽입부(27a)에 형성된 삽입홀에 끼워서 우측 귀에 착용하고, 다음으로 제2연결끈(25b)을 제2연결끈 삽입부(27b)에 형성된 삽입홀에 끼워서 좌측 귀에 착용한다.
제1연결끈 삽입부(27a) 및 제2연결끈 삽입부(27b)는 각각 우측 입 아래 및 좌측 입 아래 부분에서 각각 연장 형성되는 제1연결끈 상부하우징부(27c) 및 제2연결끈 상부하우징부(27d)의 말단부에 각각 형성된다. 제3연결끈 삽입부(29)는 우측 입 옆 부분에서 연장 형성되는 제3연결끈 하우징부(29c)의 말단부에 형성되며, 도면에 도시된 바와 같이 제3연결끈 삽입부(29)가 제1연결끈 삽입부(27a)보다 더 제1연결끈(25a)과 가까운 위치(제1방향에 더 가까운 위치)에 형성되어 있음을 알 수 있다. 후술되는 다른 도면에 도시되는 바와 같이 제3연결끈 삽입부(29)에 대응되는 하우징부 하면에는 미세전류를 피부에 인가하기 위한 제2탄성접촉전극이 일부 노출되도록 형성된다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이 제3연결끈 삽입부(29)에는 상부로 돌출 형성되는 삽입홀(29a)이 구비되어 있으며, 제1연결끈(25a)이 삽입홀(29a)에 삽입되면서 제3연결끈 삽입부(29)를 하부 방향으로 눌러 제2탄성접촉전극이 피부와 밀착되도록 형성하였음을 알 수 있다.
상부하우징부(10)는 상부면에 제1끼움부(21) 및 제2끼움부(22)를 형성하기 위해서 상부로 돌출되는 형상을 갖는다. 제1끼움부(21) 및 제2끼움부(22)에는 각각 제어소자부와 진동소자를 억지끼움하거나 억지 뺄 수 있도록 탈착 가능한 형상으로 구성하였다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이 제1끼움부(21)는 제어소자부(10)의 제1결합케이스 형상을 닮도록 내부 공간(제1삽입공간)을 형성하였기 때문에 제1끼움부(21)에 제어소자부(10)가 끼워진 상태에서는 기밀이 유지되어 외부로부터 유동성의 액체 등이 스며들지 못하도록 구현하였다. 도 5(a)에서 '1'로 표시된 영역은 상면 일부는 노출되고 나머지의 제2인쇄회로기판 부분은 매립 설치되는 영역이며 '2'로 표시된 영역은 제어소자부(10)가 끼워지는 제1삽입공간을 표시하는 영역을 나타내며, '5'로 표시된 영역은 제2인쇄회로기판 상면에 형성되는 제1접속전극(45)이 노출되는 영역을 나타낸다. '5'로 표시된 영역을 통해서 제어소자부((1)의 제3인쇄회로기판 하면에 형성되는 제1돌출매칭전극과 제2인쇄회로기판 상면에 형성되는 제1접속전극(45)이 전기적으로 결합된다. 이때 제1끼움부(21)는 적어도 노출 형성되는 제2인쇄회로기판의 상면 일부 영역을 둘러싸도록 상부로 돌출형성되도록 구성하였다.
도 5(b)는 도 3의 b-b' 방향 단면도를 도시한 것이며, '3'으로 표시된 영역은 상면 일부를 제외한 나머지 부분이 하우징부에 매립 설치되는 진동소자용인쇄회로기판이 설치되는 영역을 나타내며, '23'으로 표시된 영역은 제2끼움부(22)에 의해 형성되는 영역으로서 진동소자부가 끼워지는 제2삽입공간을 표시하는 영역을 나타낸다. 유사하게 도 5(b)에 도시된 바와 같이 제2끼움부(22)는 진동소자부의 제1결합케이스 형상을 닮도록 내부 공간을 형성하였기 때문에 제2끼움부(22)에 진동소자부가 끼워진 상태에서는 기밀이 유지되어 외부로부터 유동성의 액체 등이 틈새로 스며들지 못하도록 구현하였다. 이때 제2끼움부(22)는 적어도 노출 형성되는 진동소자용인쇄회로기판의 상면 일부 영역을 둘러싸도록 상부로 돌출형성되도록 구성하였다.
유사하게 도 5(c)는 도 4의 c-c' 방향 단면도를 도시한 것이며, '3'으로 표시된 공간에는 제1인쇄회로기판이 차지하는 공간을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 제어소자부의 정면 사시도 및 배변 사시도이다. 제어소자부(10)는 제1결합케이스(17) 내부에 제3인쇄회로기판에 실장되는 회로소자가 구비되며, 제1결합케이스(17) 외면에는 동작모드스위치(11)와 USB 단자(13)가 구비되며, 제1결합케이스(17) 하부에는 제3인쇄회로기판(19)의 하부면 일부가 노출되도록 구비된다. 노출되는 제3인쇄회로기판(19) 하면에는 제1돌출매칭전극(15)이 형성된다.
도 7은 본 발명에 따른 제어소자부 회로 구성의 일 실시예이다. 제어소자부(10)는 안테나(117)와 무선통신모듈(115)을 구비하는 제어부(110), USB 단자부(13), 전원제어모듈(120), 동작모드스위치(11), 미세전류발생부(140), 제1돌출매칭전극(15) 및 배터리(130)로 구성된다. 안테나(117), 무선통신모듈(115), 미세전류발생부(140) 및 배터리(130)는 제3인쇄회로기판에 반드시 구비되어야 하는 구성은 아니며 선택 사항이다. 특히, 본원 발명자는 미세전류를 발생시키기 위한 회로는 제3인쇄회로기판에 구현하는 것보다 제2인쇄회로기판에 구현하는 것이 더 바람직하다는 것을 파악하였으며, 이러한 방식으로 구현할 경우 진동기능을 제공하는 구성과 미세전류를 제공하는 구성을 하드웨어적으로 분리하여 구성할 수 있으므로 다양한 실시례로 구현할 수 있음을 고려하였다. 구체적으로는 제2인쇄회기판에 미세전류발생부를 실장시킬 경우 제2인쇄회로기판의 하부면에 미세전류발생부(140)를 실장시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서 미세전류발생부(140)라는 용어를 사용하였으나, 실질적으로 미세전류발생부(140)는 프로그램 가능한 하나의 제어칩(CPU)으로 구현할 수 있다. 전원공급장치(배터리 등)가 제3인쇄회로기판을 통해 공급될 경우, 제2인쇄회로기판은 제3인쇄회로기판으로부터 전원을 공급받은 후 이를 이용하여 미세전류발생부(140)를 구동시키고, 제어부(도 7의 110)로부터 프로토콜을 이용하여 전달받는 제어 데이터를 이용하여 미세전류패턴을 발생시킨 후 제1인쇄회로기판에 형성된 제1미세전류회로패턴 및 제2미세전류회로패턴을 이용하여 각각 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극에 전달하게 된다. 전원공급장치(배터리 등)이 제2인쇄회로기판에 구비될 수도 있으며, 이 경우 전원은 제2인쇄회로기판에서 제3회로기판으로 공급되도록 구성하여야 한다.
미세전류는 서로 이격되면서 신체와 접촉하는 두 개의 전극(제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극)을 통해서 극성을 변경하면서 신체에 공급되는 작은 크기의 전류를 의미한다. 따라서 공급되는 미세전류의 크기, 미세전류가 인가되는 인터벌(interval), 공급되는 미세전류의 시간당 크기 변화 등을 이용하여 다양한 미세전류패턴을 형성할 수 있다. 미세전류발생부(140)에는 미세전류를 발생시키는 복수 개 미세전류패턴을 미리 저장하여 구비한다. 동작모드스위치 또는 외부기기로부터 복수 개 미세전류패턴을 선택하는 조작신호 또는 제어 데이터가 입력되면 저장된 복수 개 미세전류패턴 중 하나를 선택하여 후술하는 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극에 공급하게 된다. 물론, 외부기기와 유무선으로 제어 데이터를 전송받는 경우에는 미세전류발생부(140)는 미리 저장된 미세전류패턴을 선택하여 이용하는 대신 외부기기로부터 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극을 제어하기 위한 제어 데이터를 입력받은 후, 이를 해석한 후 각 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극에 미세전류를 제공할 수 있음은 물론이다.
제3인쇄회로기판(17)과 제2인쇄회로기판은 각각 제1돌출매칭전극(15)과 제1접속전극을 이용하여 전기적으로 접속되어 동작 전원 및/또는 제어데이터를 전달하도록 구현하였다. 제1접속전극은 제2인쇄회로기판 상면에 패턴으로 형성되고 제1돌출매칭전극(15)은 제3인쇄회로기판 하면에 복수 개 판 스프링으로 구성하여 탄성을 가지면서 돌출되도록 형성하였다. 이러한 제1돌출매칭전극(15) 및 제1접속전극은 도 5(a)에 도시된 '5' 영역을 이용하여 상호 접속된다.
진동소자는 피에조, 보이스 코일 모터(VCM) 및 편심축을 갖는 진동모터 등으로 구현할 수 있다. 본원 발명자의 실험 결과로는 가격 및 성능을 비교해 보았을 때 미세전류 및 진동 제공 기구에 적용하기로는 편심축을 갖는 진동모터가 가장 적절하였다.
안테나(117)와 무선통신모듈(115)은 외부기기와 무선통신으로 데이터를 송수신하는 모듈이다. 예로서 무선통신으로는 블루투쓰 로우 에너지(Bluetooth Low Energy, 이하, BLE)를 사용할 수 있으며, 무선통신모듈(115)은 BLE 통신을 위한 변조 및 복조를 하드웨어 또는 소프트웨어적으로 구현한다. 전원제어모듈(120)은 USB 단자부(13)로부터 공급되는 불안정한 전원을 안정된 전원으로 변환하고, 선택사항으로 배터리(130)가 구비될 경우 전원을 USB 단자부(13)로부터 공급되는 전원을 사용할 것인지 또는 배터리로부터 공급되는 전원을 사용할 것인지를 관리하고, 배터리의 충방전을 제어하는 모듈이다. 도 7에 도시된 바로는 전원제어모듈(120)이 제어부(110)와는 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나 제어부(110)를 성능이 좋은 CPU 칩을 사용하여 구현할 경우 무선통신모듈(115) 및 전원제어모듈(120) 기능까지 제공할 수 있으므로 하나의 하드웨어(칩)로 통합 구현할 수 있음은 물론이다. 무선통신모듈(115)을 통해서 외부기기로부터 제어 데이터를 전송받을 수 있으며, 전송받은 제어 데이터는 제어부(110)에 저장된 후 각 진동소자를 제어하게 된다.
제어부(110)는 무선통신모듈(115) 또는 USB 단자부를 통해서 제어 데이터를 입력받은 후, 해당 제어 데이터가 진동소자 제어를 위한 것인지 또는 미세전류발생을 위한 제어 데이터인지 여부를 판별하고, 진동소자 제어를 위한 제어 데이터인 경우 진동소자를 구동하기 위한 제어신호를 생성한 후 이를 제3인쇄회로기판, 제2인쇄회로기판 및 제1인쇄회로기판을 순차적으로 통하여 각 진동소자부에 전달하게 된다. 제어부(110)는 무선통신모듈(115)을 통해서 입력된 제어 데이터가 미세전류 발생을 위한 것으로 판별될 경우에는 통신 프로토콜을 이용하여 제2인쇄회기판에 실장되는 미세전류발생부(140)에 전달하는 기능을 수행한다.
제어부(110)에는 복수 개 진동소자를 구동하는 다양한 진동패턴을 미리 저장해 두고, 동작모드스위치 또는 외부기기로부터 저장된 진동패턴 중 하나를 선택하는 조작신호 또는 제어 데이터를 입력받는 방식으로 운영될 수도 있다. 진동패턴으로는 예를 들어, 1) 눈 주위에 배치되는 진동소자에만 진동을 인가하는 제1진동패턴, 2) 모든 진동소자를 동시에 진동시키는 제2진동패턴 및 3) 진동소자를 하나씩 순차적으로 진동시키는 제3진동패턴 등이 있을 수 있다. 외부기기와 유무선으로 제어 데이터를 전송받는 경우에는 제어부(110)는 미리 저장된 진동패턴을 이용하는 대신에 외부기기로부터 각 진동소자를 제어하기 위한 제어 데이터를 입력받은 후, 이를 해석한 후 각 진동소자를 온/오프 시킬 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 실장 제1인쇄회로기판의 정면 사시도이며, 도 9는 배면 사시도이다. 제2인쇄회로기판(40) 상면에는 제1접속전극(45)이 구비된다. 제1접속전극(45)은 제3인쇄회로기판 하부에 구비되는 제1돌출매칭전극과 접속하기 위한 전극이다. 제1인쇄회로기판(51)과 제2인쇄회로기판(40)에 형성되는 작은 복수 개 홀은 금형틀에 얼라인하기 위한 얼라인홀(41)을 나타낸 것이다. 제1인쇄회로기판((51)과 제2인쇄회로기판(40)은 커넥터를 이용하지 않고 솔더링을 통해 전기적으로 결합시켰다. 전술한 바와 본원 발명자는 커넥터를 이용하여 연결하면 하우징부에 매립형성될 때 하우징부 형성 물질이 커넥터에 스며들어 불량을 유발하는 문제점이 있음을 알게 되었다.
실장 제1인쇄회로기판(50)은 설명의 편의상 두 개의 실장 제1인쇄회로기판으로 구분할 수 있다. 도 8에서 참조기호 50a로 표시된 실장 제1인쇄회로기판에는 하면에 제2탄성접촉전극(57)이 구비되고 여기에는 제2탄성접촉전극(57)에 제2전원을 공급하기 위한 제2미세전류회로패턴이 형성되며, 나머지 실장 제1인쇄회로기판과 구분하기 위하여 참조기호 50a로 표시한 부분을 미세전류용 실장 제1인쇄회로기판으로 부르기로 한다. 또한 설명의 편의상 미세전류용 실장 제1인쇄회로기판(50a)을 제외한 나머지 실장 제1인쇄회로기판을 진동용 실장 제1인쇄회로기판이라고 부르기로 한다. 설명의 편의상 양자를 구분할 필요가 없을 경우에는 실장 제1인쇄회로기판이라고 부르기로 한다.
제1인쇄회로기판(51)에 복수 개 진동소자용인쇄회로기판(53a, 53b, ..., 53h)와, 하면에 복수 개 제1탄성접촉전극(55)이 실장되어 진동용 실장 제1인쇄회로기판을 형성한다. 제1탄성접촉전극(55)은 반드시 제1인쇄회로기판(51) 하면에 구비되어야 하나 진동소자용인쇄회로기판(53a, 53b, ..., 53i)은 제1인쇄회로기판(51)의 상면 또는 하면에서 솔더링으로 전기적으로 연결될 수 있다.
진동용 실장 제1인쇄회로기판(51)에는 제2인쇄회로기판(40)으로부터 각 진동소자용인쇄회로기판(53a, 53b, ..., 53i)에 공통 접지전원을 공급하기 위해 서로 직렬 연결되는 제1진동회로패턴과 각각의 진동소자에 독립적인 구동 전원을 공급하기 위한 복수 개 제2진동회로패턴이 형성된다. 또한, 진동용 실장 제1인쇄회로기판(51)에는 제2인쇄회로기판(40)으로부터 복수 개 제1탄성접촉전극(55)에 제1전원을 공통으로 공급하기 위한 제1미세전류회로패턴이 구비되며, 제1전원과 반대되는 극성을 갖는 제2전원을 제2탄성접촉전극(57)에 공급하기 위한 제2미세전류회로패턴이 구비된다.
제2탄성접촉전극(57)을 실장하는 미세전류용 실장 제1인쇄회로기판(50a)은 도면에 도시된 바와 같이 눈, 코, 입 주위를 따라 형성되지 않고 귀 밑 부분과 같이 진동용 실장 제1인쇄회로기판이 형성되는 위치와 이격된 위치에 형성되어 있음을 알 수 있다. 미세전류를 공급하기 위해서는 서로 반대되는 극성을 갖는 미세전류를 극성을 바꾸면서 반복적으로 흘려 주어야 하므로 복수 개 제1탄성접촉전극(55)과 제2탄성접촉전극(57)은 거리상 서로 이격되도록 형성되어야 한다. 특히, 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체는 일반적으로 에센싱 크림 등이 도포된 안면 상에 착용되거나 에센싱이 함유된 부직포로 이루어진 마스크 팩 상에 착용되므로 눈, 코 및 입 주위는 에센서 또는 수분이 함유된 마스크에 의해서 전기적으로 동일 전위로 형성된다. 따라서 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 미세전류를 공급하기 위한 제2탄성접촉전극(57)은 미세전류용 실장 제1인쇄회로기판(50a)을 이용하여 복수 개 제1탄성접촉전극(55)이 형성되는 눈, 코 및 입 주위와는 거리상 서로 떨어진 위치에 구비하였음을 알 수 있다.
진동소자부에는 편심축을 갖는 진동모터가 구비되며, 후술하는 바와 같이 제4인쇄회로기판 상면에 설치된다. 제4인쇄회로기판 하면에는 제2돌출매칭전극이 설치되고, 하우징부에 매립 설치되는 진동소자용인쇄회로 기판 상면에 형성되는 제2접속전극과 전기적으로 접속된다. 제2접속전극과 제2돌출매칭전극은 서로 위치를 교환하여 배치될 수도 있다. 즉, 제4인쇄회로기판 하면에 제2접속전극이 구비되고, 진동소자용인쇄회로 기판 상면에 제2돌출매칭전극을 구비할 수도 있음은 물론이다. 이러한 설치 위치 교환은 제1돌출매칭전극과 제1접속전극 사이에서도 가능함을 물론이다. 특히, 청구항에서는 양자의 구조 중에서 하나만을 기술할 예정이나 돌출매칭전극과 접속전극의 설치 위치를 서로 교환하여 배치하는 것은 당업자가 손쉽게 가능한 단순한 설계 변경에 해당하는 사항이므로 본 발명의 청구항의 권리범위에 양자가 포함되도록 해석되어져야 한다. 제1인쇄회로기판과 진동소자용인쇄회로기판은 솔더링을 이용하여 연결된다. 진동소자용인쇄회로기판(53a, 53b, ..., 53h)에 형성되는 +전원단자와 -전원단자를 통해 전달받은 전원은 진동소자부에 공급되게 된다. 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 제어소자부에 구비되는 배터리 또는 USB 단자를 통해 공급되는 전원을 이용하여 동작한다. 예를 들어, 제어소자부에 구비된 배터리를 통해 구동될 경우, 배터리에서 공급되는 전원은 제3인쇄회로기판 및 제2인쇄회로기판(40)에 각각 구비되는 제1돌출매칭전극과 제1접속전극(45)의 결합을 통해 공급받은 후, 제2인쇄회로기판(40)과 제1인쇄회로기판(50)의 접점을 통해 제1인쇄회로기판(50)으로 공급되고 최종적으로 각 진동소자용인쇄회로기판(53a, 53b, ..., 53i)을 통하여 진동소자부에 전달된다. 제2인쇄회로기판(40)에 실장되는 진동소자용인쇄회로기판(53a, 53b, ..., 53i)은 -전원단자(그라운드 단자)는 공통 단자로 사용하여 각 진동소자가 서로 연결되도록 구성하였으며, +전원단자는 독립적으로 공급받도록 구현하였다. 따라서 각 진동소자는 독립적으로 동작시킬 수 있으며, 이에 관한 제어는 제3인쇄회로기판에 실장되는 제어부를 통해서 수행된다.
미세전류발생부를 제3인쇄회로기판에 실장하지 않고 제2인쇄회로기판(40)에 실장할 경우 진동소자 제어와 미세전류 제어를 담당하는 기능을 분리할 수 있기 때문에 다양한 실시예로 제공할 수 있는 이점이 있다.
예를 들어, 소비자 선택 폭을 넓히기 위해 진동기능만을 제공하는 미세전류 및 진동 제공 기구를 제조하기 위해서는 미세전류발생과 관련된 기능이 제거하고 진동소자에 구동전압을 전송하는 기능만을 담당하도록 제2인쇄회로기판을 변형하면 제조 비용을 낮춘 실시예를 쉽게 구현할 수 있다. 또는 미세전류공급 기능만을 제공하기 위해서는 제1인쇄회로기판에 진동소자용인쇄회로기판을 실장함이 없이 탄성접촉전극만을 실장시키고, 제2인쇄회로기판에 미세전류발생부를 실장시키면 손쉽게 변형된 실시예를 구현할 수 있게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이 제1인쇄회로기판은 제1사이영역과 제2사이영역이 연결되지 않도록 구성되었음을 알 수 있다. 이와 대비되게 도 2, 도 3 및 도 11 등에 도시된 바와 같이 하우징부는 제1사이영역과 제2사이영역도 서로 연결되도록 구성되어 있음을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 이용하여 마스크를 제작할 때 평면 형상으로 제조되고 단일 크기(또는 많아야 세 가지 크기)를 갖도록 제작되기 때문이다. 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 이용하여 마스크를 제작할 경우 사용자가 착용하게 되면 얼굴 크기에 일치되도록 늘어나야 한다. 그런데 내부에 제1인쇄회로기판이 매립되도록 구비하고 있으므로 인쇄회로기판에 단락이 발생되지 않도록 설계되어야 한다. 또한 본 발명에서 적용하는 제1인쇄회로기판은 가능한 적은 수의 구성품으로 구성하는 것이 제조 측면에서 유리하다.
본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 다양한 얼굴 크기를 갖는 마스크에 적용하기 위해서는 단일 크기로 제작하더라도 다양한 얼굴 크기에 착용할 수 있도록 신축될 필요가 있다. 따라서 이러한 인체 공학적 특성을 고려하여 내부에 인서트 방식으로 구비되는 제1인쇄회로기판(50)은 턱 부분, 코 부분 및 이마 부분 중에서 적어도 한 부분은 서로 연결되지 않도록 구현하였다. 본 발명에 제시된 도면 상으로는 이마 부분에서는 제2인쇄회로기판(40) 좌우로 각각 제1실장인쇄기판이 연결되도록 형성하였으며, 제1사이영역(턱 부분)과 제2사이영역(코 부분)은 서로 연결되지 않도록 구현하였다. 따라서 제1인쇄회로기판이 형성되지 않는 제1사이영역과 제2사이영역을 통하여 하우징부는 신축될 수 있으므로 다양한 얼굴 형상에 착용할 수 있도록 구현하였다.
도 10은 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 제2인쇄회로기판의 배면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이 제2인쇄회로기판의 배면에 미세전류발생부(140)를 구비하였다. 전술한 바와 같이 미세전류발생부(140)는 제3인쇄회로기판에 구비되는 제어부와 프로토콜 통신을 통해 미세전류 발생을 위한 제어신호를 입력받는다. 미세전류발생부(140)는 이러한 다양한 미세전류패턴을 저장한 상태에서 제3인쇄회로기판에 구비되는 제어부를 통해 제1돌출매칭전극과 접속전극을 통해 프로토콜 통신을 통해 제어 데이터를 전달받은 후 이를 해석하여 선택된 패턴에 따른 전류를 미세전류회로패턴을 통해 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극에 제공하게 된다. 도 10에 도시된 홀(41)은 인서트 사출 성형시 이용되는 얼라인홀을 나타낸다.
도 11 및 도 14는 본 발명의 미세전류 및 진동 제공 기구를 구성하는 하우징부의 배면 방향 사시도이며, 도 12는 도 11의 d-d' 방향의 절단면도이며, 도 13은 두께 방향에서 바라본 도면이다. 도 11 내지 도 14에서 하우징부의 하면은 피부와 접촉되는 면을 의미한다. 하부하우징부(70)의 하면은 얼굴에 밀착될 수 있도록 하방으로 일부 영역이 돌출되도록 형성되는 입체적인 형상을 갖는다. 특히, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 코와 눈 사이 영역에는 하부 방향(하방)으로 돌출 형성되는 하방 입체부(77)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 하방 입체부(77)는 안경테에 부착된 코걸이와 유사하게 사용자가 본 발명에 따른 마스크를 착용했을 때 얼굴 표면에 마스크가 밀착될 수 있도록 한다. 전술한 바와 같이 하부하우징부(70)는 상부하우징부와 동일한 재질로 형성되며, 설명의 편의상 구분하여 표시하였지만 하나의 비도전성 실리콘과 같은 탄성이 있는 재질로 일체로 형성될 수 있음은 물론이다.
도 15는 도 1에 제시된 A-A' 방향의 절단면도이다. 도 15에 도시된 바와 같이 상부하우징부(20)에 형성되는 제1끼움부(21)를 이용하여 제어소자부가 삽입되는 구조를 갖는다. 제어소자부는 제1결합케이스(17) 내부에 제3인쇄회로기판(19)이 고정설치되며, 그 상부에 제어부(110) 및 배터리(130) 등을 포함한 회로소자가 형성되며 하면에는 제1돌출매칭전극(15)이 돌출되도록 설치된다. 제3인쇄회로기판(19) 하부에는 제2인쇄회로기판(40)이 배치되며, 제2인쇄회로기판(40)의 상면에는 제1접속전극(45)이 패턴 형성되며, 하면에는 미세전류발생부(140)를 포함한 미세전류회로패턴이 형성되며, 제2인쇄회로기판(40) 하부에 하부하우징부(70)가 배치되며, 상부하우징부(20)와 하부하우징부(70)가 융착되어 일체화되는 형태로 형성된다. 도 15에서는 제어소자부(10)에 배터리가 구비되는 것으로 설명하였으나, 가격을 낮춘 실시예에로는 배터리를 구비하지 않는 형태도 구현 가능하다. 배터리를 내장하고 있지 않는 미세전류 및 진동 제공 기구의 경우에는 외부에서 전원을 공급해 주어야 하며, 제어소자부에 구비되는 USB 단자로 연결되는 별도 제공되는 배터리팩(미 도시)으로부터 전원을 공급받을 수 있게 구현할 수 있다. 또한 고가의 실시예의 경우에는 내부에 무선통신모듈을 구비하고 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구를 제어하기 위한 진동 및 미세전류를 위한 제어 데이터를 무선 통신을 통해 외부기기로부터 공급받도록 구현할 수 있는 것으로 설명하였다. 이에 적합한 외부기기로는 휴대용 통신기기, 구체적인 예로서 스마트폰을 들 수 있다. 그런데 노년층과 같은 일부 사용자는 스마트폰 조작이 서툴기 때문에 스마트폰에 구비되는 앱으로 제어 데이터를 전달하는 것이 어려울 수 있다. 이러한 문제점은 제어소자부(10)에 구비되는 USB 단자와 연결되는 제어 데이터 생성 전용기기(미 도시)를 별도로 제공하고 이를 통하여 제어할 수 있도록 구현할 수 있음은 물론이다. 제어 데이터 생성 전용기기는 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구와 연결되어 동작 전원을 공급하고 진동 및/또는 미세전류를 제어하기 위한 데이터를 전송하기 위한 전용 단말기로서 적어도 하나의 조작 버튼과 디스플레이가 구비되는 단말기로 구현할 수 있다. 본 발명에서 의미하는 외부기기란 미세전류 및 진동 제공 기구와는 별도로 형성되는 전기기기를 의미하는 것으로서 상술한 배터리팩, 제어 데이터 생선 전용기기 및 휴대용 통신기기를 통칭하는 용어로 이해되어져야 한다.
지금까지 제3인쇄회로기판 및 제1인쇄회로기판에는 주로 진동 기능을 구현하기 위한 회로소자가 실장되며, 제2인쇄회로기판에는 주로 미세전류 공급을 위한 회로소자가 실장되는 것으로 설명하였다. 이런 방식으로 복수 개 인쇄회로기판을 적용한 이유는 다양한 실시례로 손쉽게 변형하여 설계하기 위함이다. 유사하게는 제1인쇄회로기판 및 제2인쇄회로기판에 진동 기능을 구현하기 위한 회로소자를 실장시키고, 제3인쇄회로기판을 미세전류 공급을 구현하기 위한 회로소자를 실장하도록 변형할 수 있음은 물론이다. 또한, 필요에 따라 세 개의 인쇄회로기판을 하나로 통합하여 설계하거나 두 개로 구현할 수 있음은 물론이나 다양한 실시례로의 변형은 쉽지 않다는 단점이 있을 수 있다.
상부하우징부 및 하부하우징부는 탄성이 있는 실리콘 재질로 형성할 수 있다고 설명한 바 있으나 피부 접촉시 거부 반응이 없고 내부에 인쇄회로기판을 실장하는데 지장이 없으며 탄성이 있는 재질이면 적용이 가능하다. 예를 들어, 상부하우징부 및 하부하우징부는 실리콘 재질 외에도 탄성중합체(elastomer), 열가소성 폴리우레탄 수지(Thermoplastic PolyUrethane, TPU) 및 TPE(Thermo Plastic Elastomer) 등으로 구현 가능하다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성접촉전극의 일 실시예이다. 도 16(a)는 사시 도면을 나타내며, (b)는 절단면도이다. 탄성접촉전극은 인쇄회로기판에 SMT(Surface Mount Technology)로 실장할 수 있는 탄성력을 갖는 전극으로서 절단면도에 도시된 바와 같이 내부에는 탄성체가 구비되고, 탄성체 외면을 금속도체(또는 도전성 필름)로 형성된 전극 형태를 갖는다. 탄성접촉전극으로는 SMD(Surface Mount Device) Gasket이라 불리어지는 회로소자를 이용할 수 있다.
본 발명에서는 제1인쇄회로기판에 실장되는 제2인쇄회로기판, 진동소자용인쇄회로기판 및 탄성접촉전극은 모두 SMT로(솔더링 방식으로) 실장되는 것을 특징으로 한다. 따라서 제2인쇄회로기판, 진동소자용인쇄회로기판 및 탄성접촉전극을 제1인쇄회로기판에 실장할 때 별도의 수작업이 필요없으므로 대량 생산이 가능해지고, 제조원가를 낮출 수 있게 된 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동소자부의 투명 사시도이다. 진동소자부(60)는 제2결합케이스(64), 진동소자(62), 제4인쇄회로기판(68) 및 제2돌출매칭전극(66)으로 구성된다. 진동소자부(60)는 제2결합케이스(64) 내부에 고정설치되는 제4인쇄회로기판(53)이 구비되고, 제4인쇄회로기판(53) 상면에 진동소자(62)가 설치되며, 하면에는 제2돌출매칭전극(66)이 형성되는 구조를 갖는다. 제2돌출매칭전극(66)은 판 스프링으로 형성되어 제2결합케이스(64) 하면으로 돌출 형성되는 전극 구조를 가지며, 진동소자용인쇄회로기판 상면에 패턴 형성되는 제2접속전극과 탄성 결합된다. 제2돌출매칭전극(66)은 중앙에 돌출 형성되는 제2도출매칭제1전극(66-1)과 이를 기준으로 양측에 동일한 반경만큼 이격되도록 돌출 형성되는 두 개의 제2도출매칭제2전극(66-2)으로 구성하였다. 진동소자(62)를 진동시키기 위해서는 두 개의 서로 다른 극성의 전압이 인가되어야 하며, 그 중 하나의 극성은 제2도출매칭제1전극(66-1)을 통해서 인가되도록 구성하였으며, 나머지 하나의 극성은 두 개의 제2도출매칭제2전극(66-2) 중 적어도 하나를 통해서 인가받을 수 있도록 구성하였다. 즉, 진동소자(62)는 중앙에 형성되는 제2도출매칭제1전극(66-1)로부터 하나의 극성 전압을 인가받고, 제2도출매칭제1전극(66-1)의 양측에 형성되는 두 개의 제2도출매칭제2전극(66-2) 중에서 적어도 하나로부터 나머지 극성의 전압을 인가받는 구조로 형성하였다.
도 18은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 진동소자용인쇄회로기판 상면에 패턴 형성되는 제2접속전극 패턴 형상을 나타내는 평면도이다. 도 18에서 파란색 영역은 도전 영역을 나타내며, 나머지 검은색 및 회색으로 표시한 부분은 절연 영역을 표시한다. 제2접속전극(63)은 진동소자용인쇄회로기판 상면에 패턴 형성되는 전극으로서, 제4인쇄회로기판 하면에 형성되는 제2돌출매칭전극(66)과 접속하기 위한 전극이다. 제2접속전극(63)은 동심원으로 형성되는 제2접속제1전극(63-1) 및 제2접속제2전극(63-2)으로 형성되며, 각각 제2도출매칭제1전극(66-1) 및 제2도출매칭제2전극(66-2)과 접촉되어 도전 상태를 형성한다. 제2접속제1전극(63-1) 및 제2접속제2전극(63-2)은 각각 제2솔더링전극(67) 및 제1솔더링전극(65)은 전기적으로 서로 연결되도록 형성하였다. 제1솔더링전극(65) 및 제2솔더링전극(67)은 제1인쇄회로기판과 솔더링 접속을 연결하기 위한 전극이다.
도 17 및 도 18과 같은 형상으로 제2돌출매칭전극(66) 및 제2접속전극(63)을 형성한 이유에 대해 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 사용하기 전에 제어소자부(10) 및 진동소자부(60)를 각각 제1끼움부(21) 및 제2끼움부(22)에 삽입한 후 사용하여야 한다. 제어소자부(10)는 도 1, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 타원형 형상을 가지며 제1돌출매칭전극이 세 개 이상의 전극으로 하면 중앙에서 벗어난 위치에 형성되어 있으므로 사용자가 비교적 쉽게 제1끼움부(21)의 정위치에 억지 끼움할 수 있다. 이에 비해서 진동소자부(60)는 하부면이 원형 형상으로 형성되어 있고, 매칭전극은 두 개의 전극(+전극 및 -전극)만을 필요로 하므로 진동소자부(60)는 하부면의 중심을 사이에 두고 양측에 두 개의 전극(+전극 및 -전극)을 서로 이격되도록 설치할 경우에는 진동소자용인쇄회로기판(53) 상면에는 이와 대응되는 위치에 전극을 패턴 형성하여야 하고, 이로 인해 사용자가 제2끼움부의 정위치에 진동소자부를 삽입하는 것이 쉽지 않게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도 17에 도시된 바와 같이 제4인쇄회로기판(68) 하면의 중심부에 제2도출매칭제1전극(66-1)을 형성하고 중심부로부터 일정 반경 떨어진 위치에 두 개의 제2도출매칭제2전극(66-2)을 형성하고, 대응되는 진동소자용인쇄회로기판(53)의 상면에는 도 18에 도시된 바와 같은 모양의 제2접속전극(63)을 형성함으로써 사용자가 제2끼움부에 진동소자부를 끼우기만 하면 제2도출매칭전극과 제2접속전극이 접속될 수 있도록 구현한 것이다.
도 19는 도 1에 제시된 E-E' 방향의 절단면도이다. 도 19에 도시된 바와 같이 상부하우징부(20)에 형성되는 제2끼움부(22)를 이용하여 진동소자부가 삽입되는 구조를 갖는다. 진동소자부는 제2결합케이스(64) 내부에 제4인쇄회로기판(68)이 고정설치되며, 그 상면에 진동소자(62)가 구비되며 하면에는 제2돌출매칭전극(66)이 탄성을 갖는 판스프링 형상으로 돌출되도록 설치된다. 진동소자용인쇄회로기판(53)은 제2접촉전극(63)을 포함한 상면 일부만이 노출되고 나머지 부분은 하우징부(20, 70)에 매립되도록 설치된다. 진동소자용인쇄회로기판(53) 상면에는 도 18에 도시된 바와 같이 중앙에 제2접속제1전극(63-1)이 중심점에서부터 일정한 제1반경까지 형성되며, 중심점에서부터 제2반경부터 제3반경 사이 영역에 제2접속제2전극(63-2)이 패턴 형성된다.
지금까지 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구에 대한 구체적인 실시예로서 얼굴에 적용하는 마스크 형상을 갖는 미세전류 및 진동 제공 기구를 이용하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구는 손목 둘레, 무릎 둘레 또는 허리 둘레에 적용할 수 있는 형태로도 변형 가능한 것이고 본 발명의 청구항에서는 이러한 여러 형태로 변형된 미세전류 및 진동 제공 기구까지 포함되는 것으로 해석되어져야 한다.
도 20은 손목, 발목 또는 허리둘레에 벨트 형태로 착용 가능한 형태로 변형한 본 발명에 따른 일 실시예의 미세전류 및 진동 제공 기구의 정면 및 배면 사시도이다. 전술한 바와 같이 상부하우징부(20)와 하부하우징부(70) 사이에는 제2인쇄회로기판, 진동소장용인쇄회로기판 및 탄성접촉전극이 실장된 실장 제1인쇄회로기판이 매립 구비된다. 이때, 제2인쇄회로기판 및 진동소장용인쇄회로기판 상면에 형성되는 제1접속전극 및 제2접속전극은 하우징부(20)에 매립되지 않고 노출됨은 물론이다. 하우징부(20, 70) 상면에는 제1끼움부(21) 및 제2끼움부(22)가 구비되며, 사용시에는 제1끼움부(21) 및 제2끼움부(22)에 각각 제어소자부(10) 및 진동소자부(60)를 억지 끼움 방식으로 끼워서 사용하게 된다. 도 20(b)에 도시된 바와 같이 하우징부(20) 하면에는 제1탄성접촉전극(55) 및 제2탄성접촉전극(57)의 하면이 노출되도록 매립된다. 하우징부(20, 70)의 좌우에는 각각 손목, 발목 또는 허리둘레에 체결할 수 있게 연결끈(25a)과 연결끈 삽입부(27a)가 각각 구비된다. 연결끈 및 연결끈 삽입부는 도 20에 도시된 예에 한정되지 않고 벨크로우 체결이나 혁대 등에서 체결하는 방식 등을 적용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 미세전류 및 진동 제공 기구에는 다양한 종류의 인쇄회로기판이 사용된다. 제1인쇄회로기판은 플렉서블한 기판으로 형성하며, 나머지 기판은 제1인쇄회로기판보다 경도가 높은 재질(딱딱한 재질, 예로서 유리섬유를 에폭시 레진을 이용하여 직조한 FR4)로 형성하였다. 본 발명에서 의미하는 플렉서브한 기판이란 손으로 기판의 양 끝단을 잡고 구부렸을 때 손쉽게 사이각이 60°보다 작은 정도까지 구부려지고, 가압하는 힘을 제거하였을 때 기판에 형성된 회로 패턴을 손상시키지 않으면서 구부리기 전 각도까지 손쉽게 복원이 가능한 정도의 플렉서블한 특성을 갖는 기판을 의미한다. 제1인쇄회로기판에 실장되는 제2인쇄회로기판 및 진동소자용인쇄회로기판은 제1인쇄회로기판보다 딱딱한 재질로 형성하며, 제2인쇄회로기판 및 진동소자용인쇄회로기판과 대향되는 제3인쇄회로기판 및 제4인쇄회로기판도 제1인쇄회로기판보다 딱딱한 재질로 형성한다. 이와 같은 재질로 형성하는 이유는 서로 대향되는 기판(제2인쇄회로기판과 제3인쇄회로기판, 진동소자용인쇄회로기판과 제4인쇄회로기판)의 대향면에는 접속전극과 돌출매칭전극이 형성되고 양자가 밀접하게 접촉하면서 전기적으로 결합되어야 하므로 딱딱한 인쇄회로기판으로 형성한다. 또한, 제1끼움부(21)와 제2끼움부(22)에는 각각 딱딱한 결합케이스를 갖는 제어소자부 및 진동소자부를 억지 끼움 방식으로 끼워야 하므로 끼움부(하우징부) 재질, 제1인쇄회로기판 재질 및 나머지 인쇄회로기판 재질의 경도는 수학식 1 및 수학식 2와 같은 관계를 갖도록 형성한다.
제1결합케이스 및 제2결합케이스는 각각 제1끼움부 및 제2끼움부에 억지끼움방식으로 삽입 설치되어 사용되어야 하므로 결합케이스 측면의 적어도 일부는 외부 방향으로 볼록한 형상으로 설계하였다. 이와 대응되도록 제1끼움부 및 제2끼움부에 의해 형성되는 제1삽입공간 및 제2삽입공간도 중심에서 외측으로 볼록한 형상을 갖도록 구성하였다. 이러한 형상으로 인해서 제1끼움부 및 제2끼움부에 각각 삽입된 제어소자부 및 진동소자부를 손쉽게 뺄 수 있게 하기 위해서는 끼움부(제1끼움부 및 제2끼움부)는 좋은 탄성을 가지도록 수학식 1과 같은 조건을 만족시켜야 하는 것이다.
본원 발명자는 제1인쇄회로기판은 폴리이미드 기판을 사용하였으며, 하우징부는 실리콘으로 제작하였으며, 나머지 인쇄회로기판은 통상의 전자제품에 사용하는 일반 인쇄회로기판을 이용하여 제작하였다.
전술한 바와 같이 제1돌출매칭전극 및 제2돌출매칭전극은 판 스프링을 이용한 탄성을 갖는 탄성 전극으로 형성하는 것을 제안하였다. 탄성전극은 판 스프링외에도 포고핀 형태와 같이 내부에 스프링을 구비하는 형태로도 제작 가능하고, 도 16에 제시된 바와 같이 금속도체 내부에 탄성체를 갖는 전극 형태 등으로도 제작 가능함은 물론이다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
E1, E2: 귀바퀴 걸림부
2: 제1삽입공간
10: 제어소자부
11: 동작모드스위치 13: USB단자부
15: 제1돌출매칭전극 17: 제1결합케이스
19: 제3인쇄회로기판 20: 상부하우징부
21: 제1끼움부 22: 제2끼움부
23, 23a, 23b, ..., 23h: 제2삽입공간
25a: 제1연결끈 25b: 제2연결끈
27a: 제1연결끈 삽입부 27b: 제2연결끈 삽입부
27c: 제1연결끈 상부하우징부 27d: 제2연결끈 상부하우징부
29: 제3연결끈 삽입부 29c: 제3연결끈 하우징부
40: 제2인쇄회로기판 41: 얼라인홀
45: 제1접속전극 50: 실장 제1인쇄회로기판
50a: 미세전류용 실장 제1인쇄회로기판
51: 제1인쇄회로기판
53, 53a, 53b, ..., 53i: 진동소자용인쇄회로기판
55: 제1탄성접촉전극 57: 제2탄성접촉전극
60, 60a, 60b, ..., 60h: 진동소자부
61: 제2돌출매칭전극 62: 진동소자
63: 제2접속전극 63-1: 제2접속제1전극
63-2: 제2접속제2전극 64: 제2결합케이스
65: 제1솔더링전극 66: 제2돌출매칭전극
66-1: 제2돌출매칭제1전극 66-2: 제2돌출매칭제2전극
67: 제2솔더링전극 68: 제4인쇄회로기판
70: 하부하우징부 77: 하방 입체부
100: 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체
110: 제어부 115: 무선통신모듈
117: 안테나 120: 전원제어모듈
130: 배터리 140: 미세전류발생부
200: 외부기기
10: 제어소자부
11: 동작모드스위치 13: USB단자부
15: 제1돌출매칭전극 17: 제1결합케이스
19: 제3인쇄회로기판 20: 상부하우징부
21: 제1끼움부 22: 제2끼움부
23, 23a, 23b, ..., 23h: 제2삽입공간
25a: 제1연결끈 25b: 제2연결끈
27a: 제1연결끈 삽입부 27b: 제2연결끈 삽입부
27c: 제1연결끈 상부하우징부 27d: 제2연결끈 상부하우징부
29: 제3연결끈 삽입부 29c: 제3연결끈 하우징부
40: 제2인쇄회로기판 41: 얼라인홀
45: 제1접속전극 50: 실장 제1인쇄회로기판
50a: 미세전류용 실장 제1인쇄회로기판
51: 제1인쇄회로기판
53, 53a, 53b, ..., 53i: 진동소자용인쇄회로기판
55: 제1탄성접촉전극 57: 제2탄성접촉전극
60, 60a, 60b, ..., 60h: 진동소자부
61: 제2돌출매칭전극 62: 진동소자
63: 제2접속전극 63-1: 제2접속제1전극
63-2: 제2접속제2전극 64: 제2결합케이스
65: 제1솔더링전극 66: 제2돌출매칭전극
66-1: 제2돌출매칭제1전극 66-2: 제2돌출매칭제2전극
67: 제2솔더링전극 68: 제4인쇄회로기판
70: 하부하우징부 77: 하방 입체부
100: 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체
110: 제어부 115: 무선통신모듈
117: 안테나 120: 전원제어모듈
130: 배터리 140: 미세전류발생부
200: 외부기기
Claims (13)
- 플렉서블한 재질로 형성되는 제1인쇄회로기판과,
상기 제1인쇄회로기판 하면에 SMT 방식으로 실장되는 제1탄성접촉전극 및 제2탄성접촉전극
을 구비하는 실장 제1인쇄회로기판 및
하면에는 상기 제1탄성접촉전극 및 상기 제2탄성접촉전극의 하면이 노출되도록 유지하면서 상기 실장 제1인쇄회로기판의 나머지 일부는 내부에 인서트 사출 성형하는 하우징부를 포함하는 것을 특징으로는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제1항에 있어서,
상기 실장 제1인쇄회로기판에는
상기 제1인쇄회로기판에 솔더링 방식으로 실장되며 상면에 패턴 형성되는 제1접속전극을 구비하는 제2인쇄회로기판 및
상기 제1인쇄회로기판에 솔더링 방식으로 실장되며 상면에 패턴 형성되는 제2접속전극을 구비하는 복수 개 진동소자용인쇄회로기판이 더 구비되며,
상기 하우징부는 적어도 상기 제1접속전극을 포함하는 상기 제2인쇄회로기판의 상면 일부 영역 및 적어도 상기 제2접속전극을 포함하는 상기 진동소자용인쇄회로기판의 상면 일부 영역은 외부에 노출되도록 유지하면서 상기 실장 제1인쇄회로기판을 사출 성형하고,
상기 하우징부에는
적어도 상기 노출 형성되는 제2인쇄회로기판의 상면 일부 영역을 둘러싸도록 상부로 돌출형성되어 내부에 제1삽입공간을 형성하는 제1끼움부 및
적어도 상기 노출 형성되는 진동소자용인쇄회로기판의 상면 일부 영역을 둘러싸도록 상부로 돌출 형성되며 내부에 제2삽입공간을 형성하는 제2끼움부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제2항에 있어서,
상기 하우징부를 형성하는 재질은 상기 제1인쇄회로기판을 형성하는 재질보다 탄성이 더 뛰어난 재질인 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제3항에 있어서,
상기 하우징부를 형성하는 재질, 상기 제1인쇄회로기판의 재질 및 상기 제1인쇄회로기판을 제외한 나머지 인쇄회로기판(제2인쇄회로기판 및 진동소자용인쇄회로기판)의 재질의 경도는 아래 관계식 1 및 관계식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
관계식 1
관계식 2
- 제4항에 있어서,
상기 실장 제1인쇄회로기판에는
상기 복수 개 진동소자용인쇄회로기판에 공통 접지전원을 공급하기 위해 서로 직렬 연결되는 제1진동회로패턴과,
상기 복수 개 진동소장용인쇄회로기판에 독립적인 구동 전원을 공급하기 위한 복수 개 제2진동회로패턴과,
상기 제1탄성접촉전극에 제1전원을 공통으로 공급하기 위한 제1미세전류회로패턴 및
상기 복수 개 제2탄성접촉전극에 상기 제1전원과 반대 극성인 제2전원을 공통으로 공급하기 위한 제2미세전류회로패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제4항에 있어서,
상기 제2접속전극은 중심으로부터 제1반경까지 형성되는 제2접속제1전극 및 상기 중심으로부터 제2반경부터 제3반경까지의 영역에 형성되는 제2접속제2전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제4항에 있어서,
상기 하우징부는 좌측 눈 위, 좌측 관자, 좌측 눈 아래, 좌측 턱선, 입술 중앙 아래, 우측 턱선, 우측 눈 아래, 우측 관자 및 우측 눈 위 순으로 착용자의 눈과 입 주위를 따라 연장되는 형상으로 이루어지고, 착용자의 눈 및 입 부위를 남겨놓은 채 눈 및 입 주위를 따라 탄성재질로 형성되는 마스크 형상으로 구비되며,
상기 실장 제1인쇄회로기판은 턱 사이를 연결하는 제1사이영역, 좌측 눈 아래와 우측 눈 아래를 연결하는 제2사이영역 및 좌측 눈 위와 우측 눈 위를 연결하는 제3사이영역 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 사이영역에는 형성되지 않고, 상기 실장 제1인쇄회로기판이 형성되지 않는 사이영역에는 상기 하우징부만 연결되는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제7항에 있어서,
상기 실장 제1인쇄회로기판을 기준으로 하부에 형성되는 상기 하우징부의 하부면의 두께는 위치에 따라 하부 방향으로 적어도 서로 다른 두 개의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 제8항에 있어서,
상기 하우징부 하부면은 착용자의 눈밑과 콧등 사이에서 하방으로 가장 두껍게 형성되는 하방 입체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구.
- 상기 제4항의 제2끼움부에 삽입 설치되는 진동소자부로서,
적어도 측면 일부가 볼록한 형상을 갖는 제2결합케이스와,
상기 제2결합케이스에 고정 설치되는 제4인쇄회로기판과,
상기 제4인쇄회로기판 상면에 구비되는 진동소자 및
상기 제4인쇄회로기판 하면에 구비되는 제2돌출매칭전극을 포함하고,
상기 제2돌출매칭전극은
중앙에 돌출 형성되는 제2도출매칭제1전극 및
상기 제2돌출매칭제1전극을 기준으로 서로 상이한 각도를 유지하면서 일정한 반경만큼 이격되어 돌출 형성되는 두 개의 제2도출매칭제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동소자부.
- 제1항 내지 제9항 중에서 선택된 어느 하나의 미세전류 및 진동 제공 기구와,
상기 제1끼움부에 억지끼움 방식으로 탈부착되며, 제어소자를 실장하고 하부에는 상기 제1접속전극과 접촉 결합되는 제1돌출매칭전극을 구비하는 제3인쇄회로기판 및 상기 제어소자 및 상기 제3인쇄회로기판을 내부에 포함하도록 형성되며 상기 제1끼움부에 억지끼움 방식으로 결합되는 제1결합케이스를 갖는 제어소자부 및
상기 제9항의 진동소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체.
- 제11항에 있어서,
상기 제1돌출매칭전극 및 상기 제2돌출매칭전극은 탄성을 갖는 탄성 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체.
- 제12항에 있어서,
상기 제3인쇄회로기판에는 각 진동소자를 온/오프 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부가 구비되고,
상기 제2인쇄회로기판에는 미세전류를 발생시키는 동작신호를 생성하는 미세전류발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세전류 및 진동 제공 기구 결합체.
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|---|---|---|---|
| KR1020190108622A KR102329883B1 (ko) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체 |
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| KR1020190108622A KR102329883B1 (ko) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 미세전류 및 진동 제공 기구, 이에 사용되는 진동소자부 및 이들의 결합체 |
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- 2019-09-03 KR KR1020190108622A patent/KR102329883B1/ko active IP Right Grant
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