KR20220102281A - 미세-전기자극 의류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성과 미세 전기 자극이 향상되고 제작이 용이한 전기자극 의류에 관한 것으로, 상세하게는 전도성 접착제층이 절연성의 제1섬유와 전도성의 2섬유에 결착되고 피부와 접촉하는 전극과 전기적으로 연결되어 인체에서 발생하는 전기장을 에너지원으로 하여 미세한 전기자극을 인체에 인가할 수 있는 전기자극 의류에 관한 것이다.

Description

미세-전기자극 의류{Micro-Electric Stimulation Clothing}

본 발명은 인공적인 외부 전력원(power source)의 사용 없이, 자극인가대상에게 전기적 자극을 줄 수 있는 전기자극 의류에 관한 것이다.

4차 산업혁명 시대를 맞아 웨어러블 기기(wearable device)의 개발이 본격화되고 있고, 이미 스마트 워치, 웨어러블 글라스, 피트니스 밴드 등 다양한 웨어러블 기기들이 출시되고 있으며, 크기가 작고 가벼우며 유연성의 특징을 갖는 웨어러블 기기의 출시로 사람들이 항상 입고 있는 필수품인 의류에 웨어러블 기술을 접목하여 활용될 수 있는 기능성 섬유가 많이 개발되고 있다.

특히, 전기자극은 주름 개선, 상처 및 골절 치유 촉진, 근육 피로 개선, 염증개선, 혈액 순환 개선, 복부 지방 감소, 항균 등의 다양한 효과를 가지는 것이 입증된 바 있으므로 전원공급부로부터 인가되는 전류로 근육을 직접 자극해 뇌의 명령없이 근육을 자극시키는 전기근육자극(Electrical Muscle Stimulation; EMS)을 이용한 장치가 개발되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 전기근육자극을 이용한 장치들은 인체에 전기자극을 인가하기 위한 배터리 등의 에너지 원을 필요로 하기 때문에, 구성이 복잡하고 소형화에 한계가 있었다.

상세히 설명하면, 기능성 섬유의 동작을 위한 전원 인가부, 전기자극부에 전기자극을 인가하는 전기자극기, 전기자극기의 구동을 제어하는 휴대단말부 등 추가 외부기기를 필요로 하는 기능성 섬유의 경우 일반 직물과 대비하여 같은 질감과 촉감을 유지하는데 한계를 보일 수 밖에 없으므로 활동 시 착용자의 불편함을 야기할 수 있고 장시간 착용에 어려움이 있다.

이에, 본 발명자는 대한민국 공개특허 제10-2020-0079426호 “운동효과 증대 의복”에 개시된 바와 같이, 인체에서 발생하는 전기장을 에너지원으로 사용하여 에너지가 저장되는 배터리 또는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 하베스팅 유닛이 필요 없이, 접촉하는 인체 전반에 일정한 전기자극을 인가할 수 있는 의복을 개발하였다.

하지만, 피부와 접촉하는 제1전극, 피부와 접촉하지 않는 제2전극 및 두 전극을 전기적으로 연결시키는 연결매체가 구비되어져야 하는 바, 제작이 복잡하고 세탁 후 연결매체와 전극 간의 단선이나 전극의 박리 또는 탈리와 같은 단점이 존재하며 전기자극으로 인한 앞서 상술한 효과의 향상을 위해 전기자극의 세기를 증대시키는데 한계가 있었다.

이에, 전기 자극 의류의 세탁 후에도 전기 자극 인가의 성능을 유지할 수 있는 내구성의 향상이 요구되어 지고, 전기자극 의류 착용에 의한 효과를 향상시키기 위해서는 피부에 가해지는 전기자극의 세기를 증대 시킬 필요성이 있으며 제작이 용이한 전기자극 의류를 개발할 필요성이 있다.

대한민국 공개특허 10-2020-0079426호

본 발명의 목적은 내구성이 향상된 전기자극 의류를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기자극 세기가 증강되어 전기자극 효과가 향상된 전기자극 의류를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제작이 용이한 전기자극 의류를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전기자극 의류는 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 절연성의 제1섬유부; 제1섬유부의 일면의 대향면에 위치하는 제2섬유부; 제1섬유부와 제2섬유부 사이에 위치하여 제1섬유부와 제2섬유부를 결착시키는 전도성 접착제층; 및 제1섬유부 일면에 위치하며 전도성 접착제층과 전기적으로 연결된 전극;을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 접착제층은 전도성 고분자층을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 접착제층은 제2섬유부와 전도성 고분자층 사이에 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층에함유되는 전도성 고분자 : 접착성 고분자의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.8 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 접착제층은 접착성 고분자 및 전도성 필러를 함유할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 필러 : 접착성 고분자의 중량비는 1 : 0.2 내지 0.7 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 접착제층과 전극의 전기적 연결은 유동성을 가지는 전도성 접착제 물질이 제1섬유부의 공극으로 침투하고 고화되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 접착제층과 전극의 전기적 연결은 전도성 실에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 전극의 면적이 전도성 접착제층의 면적보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2섬유부는 전도성일 수 있다.

본 발명에 따른 전기자극 의류는 전도성 접착제층이 절연성의 제1섬유부와 제2섬유부의 사이에 결착되어 위치함으로서 외부 충격 등에 의한 물리적 자극으로부터의 손상을 최소화하여 내구성이 향상 될수 있다.

본 발명에 따른 전기자극 의류는 사용자의 피부와 접하는 절연성의 제1섬유부의 일면에 위치하는 전극과 절연성의 제1섬유부와 절연성의 제1섬유부 일면의 대향면에 위치는 전도성의 제2섬유부를 전도성 접착제로 결착시켜 구성됨으로서 전극과 전도성 접착제와 전기적으로 연결된 제2섬유부의 크기의 차이로 인해 증강된 미세전기 자극을 의류 착용자의 신체에 전달시킬 수 있다.

나아가, 유동성 있는 전도성 접착제 물질을 제1섬유부 일면의 대향면에 도포함으로써 별도의 연결매체없이 전도성 접착제층과 전극을 연결할 수 있어 제작 공정이 종래의 기술보다 현저히 용이하다는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자극 의류를 나타낸 단면 사시도 및 단면 확대도이다.
도 2는 도 1에 도시된 의류의 전도성 접착제층 및 전극의 크기 차이에 따른 전기자극 세기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기자극 의류의 제1 실시예를 나타낸 단면 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자극 의류의 제2 실시예를 나타낸 단면 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기자극 의류의 제3 실시예를 나타낸 단면 확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기자극 의류의 제3 실시예를 나타낸 단면 확대도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 개의 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.

본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서의 용어, '실질적으로'는 특정된 요소, 재료 또는 공정과 함께 열거되어 있지 않은 다른 요소, 재료 또는 공정이 발명의 적어도 하나의 기본적이고 신규한 기술적 사상에 허용할 수 없을 만큼의 현저한 영향을 미치지 않는 양 또는 정도로 존재할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 전기자극 의류는 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 절연성의 제1섬유부; 제1섬유부의 일면의 대향면에 위치하는 제2섬유부; 제1섬유부와 제2섬유부 사이에 위치하여 제1섬유부와 제2섬유부를 결착시키는 전도성 접착제층; 및 제1섬유부 일면에 위치하며 전도성 접착제층과 전기적으로 연결된 전극;을 포함한다.

상세하게, 인체는 70~80퍼센트가 극성 분자인 물로 이루어짐으로 인해 유전 현상이 발생하게 된다. 인체가 움직일 때마다 마찰대전에 의해 교류전류가 발생하며 이러한 교류전류는 인체 내 수분에 의해 교류전기장의 형태로 마찰대전이 발생하는 부위에서 인체의 다른 부위로 전파되게 된다. 전파되는 교류전기장이 인체와 접촉하는 전극에 도달하여 전극에 교류 전기장이 입력되는 경우 이를 상쇄시키는 방향으로 전극과 전도성 접착제층간 전하 이동이 발생하며, 전극과 제1섬유부의 일면의 대향면에 위치하는 전도성 접착제층간 전위 차이가 형성된다. 이때, 마찰대전에 의해 발생한 교류전기장이 전극에 입력됨에 따라 전극과 전도성 접착제층간에도 교류 형태로 전위차가 형성되게 되며, 형성된 전기장에 의해 인체가 자극되는 것이다.

종래의 기술에는 피부와 접촉하는 전극과 피부와 접촉하지 않는 전극을 구성함에 있어 전도성 폴리머를 절연성 섬유에 코팅 또는 프린팅을 통해 형성할 수 있는데, 이 때 전도성 폴리머의 특성 상 접착보다는 점착의 특성으로 전도성 폴리머로 구성된 전극으로 제작된 전기 자극 의류를 착용하고 의류 착용자가 활동 시 또는 전기 자극 의류의 세탁 후, 전극 박리와 같은 문제점이 존재한다. 또한, 미세전기 자극의 증대를 위해 전도성의 전기 자극부를 피부와 접촉하지 않는 전극과 추가로 구비된 전기 자극 증대부와의 연결을 위해 별도의 연결부재를 사용하고 있다.

반면에 본 발명의 전기 자극 의류는 절연성의 제1섬유부와 제2섬유부 사이에 두 섬유부를 결착시키는 전도성 접착제층이 위치함으로써 향상된 결착력을 제공할 수 있다. 이에, 의류에 안정적으로 결착된 전도성 접착제층은 종래 기술의 피부와 접촉하지않는 전극의 역할을 안정적으로 수행할 수 있기 때문에 인체에서 발생한 전기장으로부터 기인한 미세전기를 전도성 접착제층과 전기적으로 연결된 전극을 통하여 종래의 기술보다 안정적으로 전기 자극 의류 착용자에게 전달할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기자극 의류에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자극 의류를 나타낸 단면 사시도 및 단면 확대도이다.

본 발명의 전기자극 의류는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1섬유부(100); 제2섬유부(200); 전도성 접착제층(300); 및 전극(400);을 포함한다.

상세하게, 제1섬유부는 절연성으로 빈 공간을 포함하는 직조 또는 비 직조된 섬유일 수 있다.

이 때, 섬유라 함은 평상시에 사용자가 인체에 착용 가능한 형상을 유지할 수 있는 것으로 다양한 형상을 가질 수 있으며, 전도성 접착제층(300)과 전극(400) 사이의 전기장을 형성할 수 있는 절연체 역할을 하면 충분하다. 섬유는 절연의 성질을 가지고 동일한 전기장에서 전도성 접착제층(300)과 전극(400)이 전위차를 가지게 하여 전기장을 형성할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있으므로 특정 섬유로 한정하지 않는다.

바람직한 일 예로 섬유는 신축성이 있어 전기자극 의류를 착용한 사용자의 피부와 섬유상에 형성된 전극(400)은 밀착될 수 있다.

신축성이 있는 섬유는 폴리우레탄 또는 스판덱스가 천연 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 아크릴 섬유에서 하나 이상 선택되는 섬유와 합성된 섬유를 포함할 수 있다.

일 구체예로 제1섬유부(100)에 포함된 빈 공간은 직조 방법에 따라, 기재의 두께 방향으로 규칙 및/또는 불규칙하게 형성된 어레이 형태일 수 있고 빈 공간이 서로 얽혀있는 네트워크 형태 일 수 있다.

일 예로 빈 공간의 크기는 1 내지 1000μm 일 수 있고 구체적으로는 20 내지 500μm 일 수 있으며, 보다 구체적으로는 40 내지 300μm일 수 있다.

상세히 설명하면, 의류 소재에 사용되는 섬유의 요건으로 굵기는 10 내지 30μm 내외로 가늘고 긴 것이 좋다고 알려져 있다. 섬유의 교차방법이나 고리를 엮는 방법에 따라 조직된 직물의 특징이 결정되며, 의류의 기능 중 하나인 통기성을 확보하고 전기적 연결 통로를 제공할 수 있는 섬유의 빈 공간의 크기는 상기 범위를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에 따른 전도성 접착제층(300)은 제1섬유부(100)와 후술할 제2섬유부(200) 사이에 위치하여 두 섬유부를 결착시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전도성 접착제층(300)은 전도성 고분자층을 포함할 수 있다.

일 예로, 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리아닐린(Polyaniline)계, 폴리피롤(Polypyrrole)계 및 폴리티오펜(Polythiophene)계 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 실질적인 일 예로, 전도성 고분자는 폴리아세틸렌 (polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek, PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS) 및 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명에 따른 전기자극 의류의 제1 실시예를 나타낸 단면 확대도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전도성 접착제층(300)은 제2섬유부(200)와 전도성 고분자층(310) 사이에 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층(320)을 더 포함할 수 있다.

이 때, 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층(320)에 함유되는 전도성 고분자 : 접착성 고분자의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.8일 수 있고 구체적으로는 1: 0.3 내지 0.6일 수 있다. 접착성 고분자를 함유한 전도성 접착제층(300)과 제2섬유부와의 접착력 확보와 동시에 전기적 특성을 가지기 위해서는 상기 범위의 중량비를 가지는 것이 바람직하다.

구체예로, 접착성 고분자는 경화제와 같은 화학물질이나, 열 및/또는 광에 의해 경화되는 수지로, 경화성 기능기를 포함하는 수지이면 무방하다. 유연성 및 탄성이 높은 수지의 일 예로, 아크릴레이트계 수지, 실록산계 수지, 올레핀계 탄성 수지 또는 폴리우레탄계 수지등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구체예로, 전도성 접착제층(300)은 전도성 필러 및 접착성 고분자를 함유할 수 있다. 전도성 필러에 의한 전기적 특성과 경화형 수지에 의한 물리적 결착의 안정성을 동시에 확보할 수 있다.

여기서, 전도성 필러 : 접착성 고분자의 중량비는 1 : 0.2 내지 0.7일 수 있고 구체적으로는 1: 0.3 내지 0.5일 수 있다. 전도성 접착제층(300)이 접착력의 확보와 동시에 전기적 특성을 가지기 위해서는 상기 범위의 중량비를 가지는 것이 바람직하다.

일 예로, 전도성 필러는 금속, 전도성 탄소재 및 전도성 산화물 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

금속은 그 자체로 매우 좋은 도체임에 따라, 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속 및 후전이금속군에서 하나 이상 선택된 금속 또는 이들의 합금 등이면 족하다. 다만, 자극인가대상이 인체인 경우, 보다 확고한 사용 안정성을 위해, 전도성 금속은 구리, 금, 은, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등과 같이 접촉시 생체 안정성이 확인된 금속일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

전도성 탄소재는 탄소섬유, 활성탄소, 탄소나노튜브, 흑연, 카본블랙, 그래핀(환원그래핀옥사이드), 이들의 조합 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

전도성 산화물은 투명 전극으로 통상적으로 사용되는 투명 전도성 산화물을 들 수 있으며, 투명 전도성 산화물로 FTO(Fouorine doped Tin Oxide), ITO(Indium doped Tin Oxide), GZO(Ga doped ZnO), AZO(Al doped ZnO), ZnO, SnO2, TiO2등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 구체예에 있어, 전도성 접착제층(300)이 전도성 필러 및 접착성 고분자를 함유할 경우, 전도성 필러는 제1섬유부(100)의 빈 공간으로 충분히 함침될 수 있어야 하므로 입자상과 같은 0차원의 구조일 수 있다.

입자상은 특별히 제한되지 않으나, 활성탄소, 흑연, 카본블랙, 그래핀 응집체(crumpled graphene particle), 환원된 산화그래핀 응집체(crumpled reduced graphene oxide(RGO) particle)등과 같은 전도성 탄소 입자이거나, 금속 입자, 전도성 산화물 입자, 전도성 고분자 입자 또는 이들의 혼합 입자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

구체적으로 입자상의 크기는 1 내지 1000nm일 수 있고, 구체적으로 10 내지 500nm일 수 있으며, 보다 구체적으로는 40 내지 100nm일 수 있다.

본 발명에 따른 전극(400)은 상술한 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 일면에 위치할 수 있다.

제1섬유부(100)의 일면에 위치하는 전극(400)은 전기 자극 의류 착용자의 피부와 접촉하여 피부에 전기 자극을 가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예로, 전극(400)의 면적은 앞서 상술한 전도성 접착제층(300)의 면적보다 작을 수 있다. 전도성 접착제층(300)과 전극(400)의 면적 크기 차이가 더 클수록 전극(400)을 통해 인체에 가해지는 전기장의 세기가 더 커지게 된다.

도 2는 전도성 접착제층(300) 및 전극(400)의 크기 차이에 따른 전기자극 세기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, Symmetric FCS은 인체와 인접한 전극(400)의 크기와 전도성 접착제층(300)의 크기가 같은 경우에 발생되는 전기장 세기를 시뮬레이션하여 도시한 것이고, Asymmetric FCS는 피부와 인접한 전극(400)보다 전도성 접착제층(300)의 크기가 큰 경우의 전기장 세기를 시뮬레이션하여 도시한 것이다. 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 전극(400)의 크기보다 전도성 접착제층(300)의 크기가 클수록 전극(400)이 인체에 가하는 전기자극 효과는 더 커지게 된다.

일 예로, 전극(400)은 전도성 접착제층(300)과 이격 위치하여 전위차를 가질 수 있으면 만족하므로 앞서 상술한 금속, 전도성 탄소재, 전도성 유기물, 전도성 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이때, 조합은 금속과 전도성 탄소재, 전도성 고분자와 전도성 탄소재, 금속과 전도성 고분자등의 복합소재 또한 포함할 수 있다.

일 구체예에서, 전극(400)은 적어도 일부가 자극인가대상 내로 삽입될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 전극(400)은 돌출된 삽입 영역을 포함할 수 있다. 이에, 돌출된 삽입 영역에 전기장이 집중되어 증강된 미세 전기 자극을 자극인가대상에게 인가할 수 있게 되는 것이다.

일 예로, 삽입 영역은 그 돌출된 형상이 원뿔형상, 각진 뿔형상(피라미드형을 포함), 니들형상등일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전도성 접착제층(300)과 전극(400)은 이격 위치하여 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 접착제층(300)과 전극(400)의 전기적 연결은 유동성을 가지는 전도성 접착제 물질이 제1섬유부(100)의 공극으로 침투하고 고화되어 이루어질 수 있다.

후술할 본 발명의 전기자극 의류의 제조방법과 관련하여 유동성을 가지는 전도성 접착제 물질은 앞서 상술한 제1섬유부(100)의 빈 공간으로 함침될 수 있는 수준의 저점도를 가질 수 있다.

일 예로, 전도성 접착제 물질은 전도성 접착제층(300)과 일체를 이루며 전도성 접착제층(300)으로부터 연장되어 제1섬유부(100)를 두께 방향으로 관통하여 전극(400)과 연결될 수 있다.

이 때, 전도성 접착제층(300)과 일체를 이루며 전극(400)과 연결된다 함은 별도의 연결부재나 연결매체에 의한 연결이 아닌 전도성 접착제층(300)으로부터 연장된 형태로 전도성 접착제층(300)과 동일 물질이 전극(400)과 연결됨을 의미한다.

저점도의 전도성 접착제 물질로부터 전도성 접착제층(300)이 형성됨과 동시에 전도성 접착제 물질이 제1섬유부(100)에 포함된 공극을 채움으로써 제1섬유부(100)의 두께 방향으로 흘러내려 전도성 접착제층(300)과 전극(400)이 연결될 수 있다.

상세하게, 캐필러리 힘과 중력등에 의해, 전도성 접착제 물질이 제1섬유부(100)의 두께 방향으로 흐르며 섬유의 공극이 채워질 수 있으며, 전도성 접착제 물질의 일부는 공극 주변과 인접한 섬유에 스며들면서 제1섬유부(100)를 두께 방향으로 관통하여 전극(400)과 연결될 수 있다.

일 구체예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 접착제층(300)과 전극(400)의 전기적 연결은 전도성 실에 의해 연결될 수 있다.

이 때, 전도성 실은 전기적 연결이 가능한 것으로 구리, 은, 금 등의 금속 와이어를 절연 피복으로 코팅한 형태일 수 있고, 고분자 섬유에 금속을 포함한 전도성 물질을 코팅한 형태일 수 있으며, 전기방사로 제조된 전도성 유기물 자체로 이루어진 실 형태일 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

일 구체예로 전도성 실에 의한 전도성 접착제층(300)과 전극(400)의 전기적 연결은 제1섬유부(100) 외부로 연결될 수 있으며, 제1섬유부의 공극을 관통하여 연결될 수 있음은 물론이다.

단선의 위험요소를 회피하기 위해 전도성 실은 제1섬유부(100)의 공극을 관통하여 전도성 접착제층(300)과 전극(400)을 연결하는 것이 바람직하고 이 때, 전도성 실의 두께는 앞서 상술한 제1섬유부의 기공을 관통하여 연결될 수 있는 1 내지 1000nm일 수 있고, 구체적으로 10 내지 500nm일 수 있으며, 보다 구체적으로는 40 내지 100nm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예로 도 6에 도시된 바와 같이 전도성 접착제층(300)과 복수의 전극(400)이 연결될 수 있다.

구체예로 하나의 전도성 접착제층(300)과 연결된 복수의 전극(400)은 피로 발생이 많은 부위이나 근육 뭉침이 잦은 부위에 선택적으로 자극이 가해지는 부위의 면적을 조절할 수 있고 해당 부위에 강한 전기자극을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 제2섬유부(200)는 전도성일 수 있다.

앞서 상술한 바와 같이, 인체가 움질일 때마다 발생하는 전기장을 에너지원으로 하여 전도성 접착제층(300)과 전극(400)의 전위차로 인해 발생되는 교류 전기장이 인체에 미세 전기 자극을 주게되는데 전도성 접착제층(300)에 전도성의 제2섬유부(200)가 위치함으로서 전극(400)과의 더 큰 전위차를 야기시켜 인체에 증강된 미세 자극을 인가할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 전도성 접착제층(300)은 제1섬유부(100)와 제2섬유부(200)사이에 결착된 상태로 위치하여 안정된 상태로 존재할 수 있으며 두 섬유부가 전도성 접착제층(300)을 감싸는 형태로 외부 충격 등에 의한 물리적 자극으로부터의 손상을 최소화 할 수 있어 내구성이 향상된 전기 자극 의류를 제공할 수 있다.

본 발명의 전기자극 의류의 제조방법적인 측면에서 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 전기자극 의류의 제조방법은 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 대향면에 전도성 접착제 물질을 도포하는 단계; 제1섬유부(100)의 일면에 전극(400)을 결착시키는 단계; 도포된 전도성 접착제 물질과 전극(400)을 연결 시키는 단계; 도포된 전도성 접착제 물질 위로 제2섬유부(200)를 결착시키는 단계; 및 도포된 전도성 접착제 물질을 경화시키는 단계;를 포함한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 전기자극 의류 제조방법은 전도성 접착제 물질을 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 대향면에 도포하고 제1섬유부(100)의 일면에 결착된 전극(400)과 전도성 접착제 물질을 연결시킨 다음 제2섬유부(200)를 결착시킨 후 경화 단계를 거쳐 완성되는 것으로 종래의 기술 대비 제조 공정이 단순하고 전도성 접착제 물질이 경화된 후 전도성 접착제층(300)이 제1섬유부(100)와 제2섬유부(200) 사이에서 결착되어 위치하므로 내구성이 향상된 전기 자극 의류를 제공할 수 있다는 장점을 갖는다.

상세하게, 본 발명의 전기자극 의류의 제조방법은 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 대향면에 전도성 접착제 물질을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.

일 예로, 전도성 접착제 물질은 앞서 상술한 전도성 고분자, 전도성 필러 및 접착성 고분자의 조합 중에서 선택될 수 있다.

일 구체예로 전도성 접착제 물질로 전도성 고분자를 사용한 경우, 전도성 접착제 물질로 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 조합을 더 포함할 수 있다. 즉, 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 대향면에 전도성 고분자를 도포한 후 추가로 도포된 전도성 고분자층 위에 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물을 도포할 수 있다.

전도성 접착제 물질에 접착성 고분자가 포함됨에 따라, 각 섬유부와의 물리적 결착력을 향상시켜 전도성 접착제 물질이 경화된 후, 전도성 접착제층(300)이 제1섬유부(100)와 제2섬유부(200) 사이에서 안정적으로 부착되어 전기 자극 의류의 내구성을 향상 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전도성 접착제 물질은 유동성을 가지는 저점도의 물질일 수 있다.

이 때, 저점도라 함은 앞서 상술한 제1섬유부(100)에 포함된 빈 공간으로 충분히 함침될 수 있는 수준으로서 이를 만족하는 일 구체예에 따른 전도성 접착제 물질의 점도는 10 내지 15000 cps 일 수 있고 바람직하게는 100 내지 10000 cps 일 수 있다.

일 실시예로, 전도성 접착제 물질은 상기 범위의 점도의 특성을 가지기 위해 용매를 더 포함할 수 있다.

일 예로, 전도성 접착제 물질은 20 내지 80중량% 용매를 함유할 수 있고 구체적으로 40 내지 60중량% 용매를 함유할 수 있다. 일 구체예로, 용매는 물이나 알코올, 아세톤, N-메틸피롤리돈(NMP), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린 등과 같은 유기 용매들이 사용될 수 있으나, 전도성 필러가 제1섬유부(100)의 빈 공간으로 충분히 함침될 수 있는 수준의 점도를 가지는 역할을 할 수 있으면 충분하므로 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

이 때, 저점도의 전도성 접착제 물질이 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 대향면에 도포될 경우, 앞서 상술한 바와 같이 전도성 접착제층(300)을 형성함과 동시에 저점도의 전도성 접착제 물질이 제1섬유부(100)의 공극으로 침투하여 전극(400)과 연결될 수 있으므로 본 발명의 전기자극 의류 제조방법 중 도포된 전도성 접착제 물질과 전극(400)을 연결 시키는 단계를 생략할 수 있어 제작 공정을 더욱 단순화 시킬 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 있어, 전도성 접착제 물질이 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 대향면에 도포되는 방식은 프린팅, 코팅 중에서 선택되는 하나 이상의 방법으로 도포될 수 있다. 본 발명에 따른 전기자극 의류의 제작에 있어, 저점도의 전도성 물질을 일정량 안정적으로 도포할 수 있는 방법이면 만족하므로 본 발명은 도포 방법에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예로 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 제1섬유부(100)의 일면에 전극(400)을 결착시키는 단계를 포함할 수 있다.

전도성 접착제를 이용하여 앞서 상술한 금속, 전도성 탄소재, 전도성 유기물, 전도성 산화물 또는 이들의 조합 중에서 선택되는 물질을 제1섬유부(100)의 일면에 결착 시킬 수 있고 전도성 실로 제1섬유부(100)의 일면에 직조하여 전극(400)을 형성시킬 수 있음은 물론이다. 전극(400)이 제1섬유부(100)의 일면에 안정적으로 결착될 수 있는 방법이라면 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도포된 전도성 접착제 물질과 전극(400)을 연결 시키는 단계에서 앞서 상술한 바와 같이, 저점도의 전도성 접착제 물질을 이용하여 전극(400)과 연결시킬 수 있을 뿐아니라, 전도성 실에 의해 전도성 접착제 물질과 전극(400)을 연결 시킬 수 있다.

일 예로, 전도성 실이 전극(400)의 일부를 관통하여 연결될 수 있고 전도성 접착제를 이용하여 전극(400)에 부착될 수 있으며 전극(400)과 연결된 전도성 실은 전도성 접착제 물질이 도포된 제1섬유부(100)의 공극을 관통하여 매듭을 지음으로서 연결 시킬 수 있다. 또한, 제1섬유부(100)의 공극을 통하지 않고 외부로 연결되어 전도성 실이 노출될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 도포된 전도성 접착제 물질 위로 제2섬유부(200)를 결착시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예로 도포된 전도성 접착제 물질 위에 결착되는 제2섬유부(200)는 전도성일 수 있다.

일 예로, 제2섬유부(200)는 전도성 물질이 함유된 로고, 지퍼, 단추 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 전도성 접착제층(300)과 전도성을 지닌 제2섬유부(200)가 연결됨으로 인해 전도성 접착제층(300)과 전극(400)의 전위차가 더 커져 의류 착용자가 감지하는 전기자극의 세기가 증대될 수 있다. 나아가, 전도성 접착제층(300)이 제1섬유부(100)와 제2섬유부(200) 사이에서 결착되어 위치하므로 내구성이 향상된 전기 자극 의류를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 도포된 전도성 접착제 물질을 경화시키는 단계를 포함 할 수 있다.

일 예로, 경화는 전도성 접착제 물질에 포함된 용매를 열적으로 제거함으로써 전도성 조성물에 포함된 수지에 의한 물리적 결착이 일어나 진행될 수 있다.

구체적으로, 경화는 80 내지 300℃, 구체적으로 100 내지 200℃ 온도 범위에서 1 내지 6시간, 바람직하게 2 내지 4시간 동안 진행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 제1섬유부
200: 제2섬유부
300: 전도성 접착제층, 310: 전도성 고분자층, 320:전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층
400: 전극
500: 전도성 실

Claims (10)

1. 사용자의 피부와 접하는 일면을 갖는 절연성의 제1섬유부;
   상기 제1섬유부의 일면의 대향면에 위치하는 제2섬유부;
   상기 제1섬유부와 제2섬유부 사이에 위치하여 제1섬유부와 제2섬유부를 결착시키는 전도성 접착제층; 및
   상기 제1섬유부 일면에 위치하며 상기 전도성 접착제층과 전기적으로 연결된 전극;을 포함하는 전기자극 의류.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전도성 접착제층은 전도성 고분자층을 포함하는 전기자극 의류.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2섬유부와 상기 전도성 고분자층 사이에 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층을 더 포함하는 전기자극 의류.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전도성 고분자 및 접착성 고분자의 혼합물층에 함유되는 전도성 고분자 : 접착성 고분자의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.8인 전기자극 의류.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 전도성 접착제층은 전도성 필러 및 접착성 고분자를 함유하는 전기자극 의류.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 전도성 필러 : 접착성 고분자의 중량비는 1 : 0.2 내지 0.7인 전기자극 의류.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 전도성 접착제층과 상기 전극의 전기적 연결은 유동성을 가지는 전도성 접착제 물질이 상기 제1섬유부의 공극으로 침투하고 고화되어 이루어지는 전기자극 의류.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 전도성 접착제층과 상기 전극의 전기적 연결은 전도성 실에 의해 이루어지는 전기자극 의류.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 전극의 면적이 상기 전도성 접착제층의 면적보다 작은 전기자극 의류.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2섬유부가 전도성인 전기자극 의류.

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