KR20230119292A - 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치 - Google Patents

음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치에 있어서, 음원 신호로부터 제어 신호를 만드는 제어부;로서, 주파수 필터를 포함하는 제어부; 제어 신호에 의해 제어되는 음파 액추에이터; 및 음파 액추에이터에 연결된 인체 자극부;를 포함하며 주파수 필터는 음원 신호에 포함된 가청 주파주 중 음파 액추에이터를 공진 시키는 공진 주파수만을 통과시키는 대역통과필터인 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치에 대한 것이다.

Description

음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치{APPARATUS FOR STIMULATING BODY USING SOUND WAVE ACTUATOR}
본 발명은 인체 자극 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
인체는 시간에 따라 자연스럽게 노화가 진행되며 이로 인해 자연스러운 통증이 발생됨은 물론 부분적 퇴화에 의한 손상으로 활동에 제약을 받게 된다. 또한 산업의 발달과 기술의 발달에 따른 활동의 제약과 교통사고, 산업재해, 스포츠 손상, 활동상 단순 재해는 물론 스트레스와 운동 부족, 비만에 따른 다양한 합병증으로 뇌손상, 심근경색, 동맥경화, 관절염 등 다양한 병증이 발생되고 있으며, 거동이 불편하여 오랜시간 누워 있으면서 욕창과 같은 질병이 발생하기도 한다. 이러한 인간의 자연스러운 현상 또는 사회 문화적인 문제로 발생되는 통증과 손상, 비만 등을 치료하고자 약품은 물론 건강 기능 식품과 함께 다양한 자극 장치 등이 개발 활용되고 있다. 이러한 인체 자극 장치에는 마시지 장치가 포함된다. 마사지 장치는 형태에 따라 의자형, 침대형, 손잡이형 등 다양한 형태가 될 수 있다.
일반적으로, 마사지 장치는 피부나 두피를 두드리거나 문지르면서 자극하여 원활한 혈액 순환과, 지방 분해 촉진 및 노폐물이 배출되도록 마사지하는 장치이다. 이러한 마시지 장치는 전기적인 신호를 이용하여 진동이나 전기 자극을 발생시켜서 피부나 두피에 인가한다. 예를 들어, 마시지 장치는 피부의 표면에 전극을 장착하여 저주파 전류를 인체에 통하게 하여 마사지하는 저주파 마사지 장치, 피부의 표면에 초음파 조사용 프로브를 접촉시켜 인체에 초음파 진동이 전달되게 하는 초음파 마사지 장치, 그리고 초저주파, 원적외선 등을 이용한 마사지 장치 등이 있다. 이 중 인체에 진동을 부여하여 인체를 자극하는 기술로는 단순한 회전 진동 모터 및 솔레노이드를 활용한 직진성 자극, 공기의 압력을 활용한 가압 방법, 저주파의 전류를 입력하여 근육 수축을 유도하는 자극기, 자기장을 활용하여 근육을 수축하는 방법 등 수없이 많은 기술들이 적용되어 활용되어 지고 있으나, 단순히 인체에 압력 또는 자극을 가하는 수준에 그치고 있으며 각각의 기술에 한계를 가지고 있다. 예를 들면, 모터를 활용한 진동기의 경우 진동수는 조절을 할 수 있으나 진폭 또는 세기를 조절할 수 없는 단점으로 인해 잘못된 사용으로 인한 인체 손상이 야기되고, 진동수 또한 리드미컬하게 전달하지 못하는 구조와 특성을 가지고 있으며 더 나아가 진동 모터의 회전력을 직선 운동이나 캠 운동으로 전환하여 피부에 자극을 주는 방식은 진동 모터의 동력이 전달되는 과정에서 소음이 크게 발생하여 인체 자극 장치의 사용자들에게 불쾌감을 주는 문제점이 있으며, 편심에 의한 진동을 일으키는 원리이므로 수평방향 즉, 피부면과 평행한 방향으로 분산되는 힘이 커 피부 면에 수직으로 작용하는 힘이 작아 피부 마사지를 효과적으로 수행하지 못하는 문제점이 있다.
최근 모터와 같은 진동 방법으로 인체를 자극하는 종래의 기술을 보완하여 스피커의 원리로 작동하는 음파 액추에이터를 사용한 인체 자극 장치들이 제공되고 있다. 예를 들어 한국등록특허공보 제10-239852호, 한국등록특허공보 제10-2179266호, 한국등록특허 제10-2179265호 등 다수의 선행문헌에 음파 액추에이터 및 이를 이용한 인체 자극 장치에 대한 기재가 있다.
또한 음파 액추에이터의 경우 스피커의 원리로 작동하기 때문에 별도의 제어 프로그램을 만들지 않고 사용자가 일반적으로 들을 수 있는 노래와 같은 음원 신호를 사용하여 음파 액추에이터를 제어할 수 있어 사용자가 노래를 들으면서 노래와 연동하여 마사지를 받을 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 한국등록특허공보 제10-2316261호에는 음파 액추에이터를 제어하는 신호로 음원 신호를 사용하는 것에 대한 기재가 있다.
그러나 음파 액추에이터를 제어하는 신호로 노래와 같은 음원 신호를 사용하는 경우 노래에 포함된 다양한 주파수가 서로 상쇄되면서 단지 스피커를 통해 노래를 듣는 것과 다르게 음파 액추에이터가 인체에 주는 자극의 크기가 작아 충분한 마사지 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 발견되었다. 즉 음파 액추에이터를 제어하는 신호로 노래와 같은 다양한 주파수를 포함한 음원 신호를 사용하는 경우 사용자가 체감을 할 수 있을 만큼의 세기를 구현하지 못하고 있다.
본 발명은 음파 액추에이터를 사용하는 인체 자극 장치에 있어서, 노래와 같은 음원 신호를 사용하여 음파 액추에이터를 제어하는 경우에도 사용자에게 충분한 마사지 효과를 제공할 수 있는 음파 액추에이터를 사용하는 인체 자극 장치를 제공하고자 한다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다.
본 발명에 따른 일 태양에 의하면, 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치에 있어서, 음원 신호로부터 제어 신호를 만드는 제어부;로서, 주파수 필터를 포함하는 제어부; 제어 신호에 의해 제어되는 음파 액추에이터; 및 음파 액추에이터에 연결된 인체 자극부;를 포함하며 주파수 필터는 음원 신호에 포함된 가청 주파주 중 음파 액추에이터를 공진 시키는 공진 주파수만을 통과시키는 대역통과필터인 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 인체 자극 장치의 일 예를 보여주는 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 인체 자극 장치의 일 예를 보여주는 사용예.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다. 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다. 또한 도면에서는 설명을 위해 실제 제품보다 크기가 과대하게 도시되었을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인체 자극 장치의 일 예를 보여주는 블록도이다.
인체 자극 장치(100)는 음파 액추에이터(110), 음파 액추에이터(110)에 연결된 인체 자극부(120) 및 음파 액추에이터(110)를 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.
음파 액추에이터(110)는 자기장을 생성하는 코일, 코일이 권선되는 보빈, 보빈과 이격되어 자기장을 발생시키는 영구자석, 및 위아래로 움직이는 판스프링을 포함한다. 코일에 전류가 공급되면 코일이 자기장을 생성한다. 영구자석에 의해 생성된 자기장 내에서 코일에 의한 자기장이 생성됨에 따라, 상하방향의 전자기력이 발생된다. 전자기력에 의하여 보빈이 상하로 움직이고, 보빈의 상하 움직임으로 인하여 판스프링도 함께 움직인다. 판스프링의 상하 움직임으로 인하여 발생된 진동이 자극부(120)를 통해 사용자의 신체로 전달되는 것으로 음파 액추에이터(110)의 구조는 한국등록특허공보 제10-2179266호 등 다수의 선행문헌에 기재되어 있으며 일반적으로 스피커의 구조와 실질적으로 동일하다.
음파 액추에이터(110)에 연결된 자극부(120)는 음파 진동을 사용자의 신체에 전달할 수 있다. 예를 들어, 자극부(120)는 음파 액추에이터(110)에 연결되고, 음파 액추에이터(110)로부터 전달되는 음파 진동을 직/간접적으로 접촉한 사용자의 신체에 전달할 수 있다. 여기서, 자극부(120)는 예를 들어 실리콘 재질, 나무 재질, 플라스틱 재질 및 금속 재질 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 자극부(120)는 음파 진동을 국소적으로 사용자의 신체에 전달함으로써 사용자에게 보다 강한 음파 진동을 전달할 수 있다.
제어부(130)는 음파 액추에이터(110)를 제어할 수 있다. 물리적으로는 전기 신호를 처리하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있다. 제어부(130)는 물리적으로 단일한 제어부(130)뿐만 아니라 복수의 제어부(130)를 포함하는 개념일 수 있다. 일 예로, 제어부(130)는 하나의 컴퓨팅 수단에 탑재되는 하나 또는 복수의 프로세서(processor)일 수 있다. 제어부(130)의 예로는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽 처리 장치(Graphics ProcessingUnit, GPU), 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor, DSP), 상태 기계(state machine), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 무선 주파수 집적 회로(Radio-Frequency Integrated Circuit, RFIC) 및 이들의 조합 등이 있을 수 있다. 제어부(130)는 제어부(130)에 입력되는 음원 신호(140)로부터 음파 액추에이터(110)를 제어하는 제어 신호를 만든다. 음원 신호(140)는 음파 액추에이터(110)에서 음파를 발생시키기 위하여 필요한 정보를 나타내는 것으로 음파의 주파수 정보 및/또는 음파의 세기 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 하나의 음원 신호(140)에 하나의 주파수 정보 및 하나의 세기 정보가 포함될 수 있고, 복수의 주파수 정보 및 복수의 세기 정보를 포함할 수 있다. 사용자에게 다양한 마사지 효과를 부여하기 위해서는 복수의 주파수 정보 및 복수의 세기 정보를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 음원 신호(140)에 포함되는 주파수는 20Hz 내지 20,000Hz 범위의 가청 주파수일 수 있다. 예를 들어 음원 신호(140)는 악기의 소리나 노래일 수 있다. 바람직하게는 사용자가 즐겁게 들으면서 마사지를 받을 수 있는 노래가 바람직하다. 음원 신호(140)가 노래인 경우 음원 신호는 20Hz 내지 20,000Hz 범위의 가청 주파수 범위에서 복수의 주파수 정보를 포함하고 있다. 앞서 기재한 것처럼 제어부(130)가 음원 신호(140)에 포함된 모든 주파수를 반영하여 음파 액추에이터(110)가 동작하도록 제어하는 경우 복수의 주파수 정보가 서로 상쇄되어 음파 액추에이터(110)의 진동이 약해지는 문제가 있어 본 발명에서는 제어부(130)가 특정 주파수만 통과시키는 대역통과필터(Band Pass Filter)를 포함할 수 있다. 음파 액추에이터(120)는 음파 액추에이터(120)의 진동 크기가 가장 큰 공진 주파수를 갖고 있다. 발명자는 체감 및 실제 판매되고 있는 음파 액추에이터(120)의 제품 사양 분석을 통해 음파 액추에이터(120)의 공진 주파수가 60Hz 내지 160Hz의 범위에 있는 것을 확인하였으며 이를 기준으로 본 발명에서는 20Hz 내지 20,000Hz 범위를 포함하고 있는 노래 등의 음원으로부터 60Hz 내지 160Hz의 주파수만을 통과시키는 대역통과필터(Band Pass Filter)를 제어부(130)에서 사용하여 음파 액추에이터(120)의 진동 세기가 극대화 되도록 하였다. 더 나아가 본 발명에서는 음원 신호(140)에 포함된 다양한 주파수 중 음파 액추에이터(120)의 공진 주피수 범위 내의 주파수를 모두 사용하기 때문에 주파수가 변동되면서도 사용자가 체감할 수 있는 크기의 진동효과를 갖는 마사지를 경험할 수 있다. 더 나아가 본 발명에서는 제어 신호로 사용되는 음원 신호(140)를 그대로 사용자가 들을 수 있는 음원 출력부(150)를 포함할 수 있다. 제어부(130)는 음원 신호(140)를 그대로 출력하여 동작하는 음원 출력부(150)의 동작과 음원 신호(140)로부터 만들어진 제어 신호를 통해 동작하는 음파 액추에이터(110)의 동작이 일치하도록 할 수 있다. 예를 들어 음원 신호(140)가 노래인 경우 사용자는 음원 출력부(150)를 통해 나오는 노래에 맞추어 인체 자극부(120)가 사용자를 자극하여 노래에 따라 진동하는 마사지를 사용자는 받을 수 있다. 음원 신호(140)는 블루투스와 같은 장치를 통해 사용자의 스마트폰으로부터 실시간으로 제어부(130)에 공급될 수 있으며, 제어부(130)에 미리 저장하여 사용될 수도 있다. 저장이 필요한 경우 제어부(130)는 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 인체 자극 장치의 일 예를 보여주는 사용예이다.
도 2를 보면 음파 액추에이터(110)에 자극부(120)가 결합된 것을 보여준다. 자극부(120)의 형상이 반구형이지만 이에 제한을 받지 않으며, 필요에 따라 구형 등 다양한 형상이 가능하다.
이하 본 발명의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치에 있어서, 음원 신호로부터 제어 신호를 만드는 제어부;로서, 주파수 필터를 포함하는 제어부; 제어 신호에 의해 제어되는 음파 액추에이터; 및 음파 액추에이터에 연결된 인체 자극부;를 포함하며 주파수 필터는 음원 신호에 포함된 가청 주파주 중 음파 액추에이터를 공진 시키는 공진 주파수만을 통과시키는 대역통과필터인 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
(2) 주파수 필터는 60Hz 내지 160Hz의 주파수 대역만을 통과시키는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
(3) 음원 신호를 출력하는 음원 출력부;를 포함하는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
(4) 제어부는 음원 출력부의 동작과 인체 자극부의 동작이 일치하도록 제어하는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
(5) 제어부는 DSP인 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
본 발명에 의하면, 노래를 음원 신호를 사용하면서도 마사지 진동을 사용자가 충분히 느낄 수 있는 음파 액추에이터를 사용한 인체 자극 장치를 제공한다.
인체 자극 장치 : 100
음파 액추에이터 : 110
자극부 : 120
제어부 : 130
음원 신호 : 140

Claims (5)

  1. 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치에 있어서,
    음원 신호로부터 제어 신호를 만드는 제어부;로서, 주파수 필터를 포함하는 제어부;
    제어 신호에 의해 제어되는 음파 액추에이터; 및
    음파 액추에이터에 연결된 인체 자극부;를 포함하며
    주파수 필터는 음원 신호에 포함된 가청 주파주 중 음파 액추에이터를 공진 시키는 공진 주파수만을 통과시키는 대역통과필터인 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    주파수 필터는 60Hz 내지 160Hz의 주파수 대역만을 통과시키는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    음원 신호를 출력하는 음원 출력부;를 포함하는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    제어부는 음원 출력부의 동작과 인체 자극부의 동작이 일치하도록 제어하는 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    제어부는 DSP인 음파 액추에이터를 이용한 인체 자극 장치.
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