KR20240043956A - 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치 - Google Patents

초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자의 머리 주변에 배치되거나 상기 사용자의 머리에 장착되는 헤드거치부와 상기 헤드거치부 양단에 각각 형성되어 사용자의 귀를 감싸는 안착부를 포함하는 헤드셋부와
상기 안착부에 배치되고 사용자의 귀의 상부 및 하부에 대응되는 두개골에 초음파를 인가하는 압전소자부를 포함하여 헤드셋 타입의 간단한 구성으로 뇌 심부를 마사지할 수 있는 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치에 관한 것이다.

Description

초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치{Bone conduction brain massager based on Ultrasound pulse}
본 발명은 초음파 압전소자를 이용하여 두피 뿐만 아니라 뇌심부까지 파동과 진동을 전달하는 뇌 마사지 장치에 관한 것이다.
근래들어 과도한 스트레스로 인한 뇌혈관환자가 증가되는 추세이다. 병원의 정신신경과나 심리상담소등에서 개선사례도 있으나 과도한 스트레스로 인한 뇌에 대한 과부하가 원인으로 발생되는 경우 개선되기 어렵다.
육체적 피로를 완화시키기 위하여 근육 마사지장치가 필요한 것처럼 뇌에 대한 스트레스를 풀기위하여 뇌 마사지장치가 필요하다. 기존에는 과도한 스트레스를 해소하기 위해 클래식 음악을 이용하기도 하였지만 음악을 듣는 과정에서 이 음악이 어떤 음악인가를 이해하고 음악의 리듬을 따라가기 위해 에너지가 필요해 뇌파를 안정화시키는 것보다 피로를 느끼는 단점이 있었다.
따라서, 강한 스트레스에 노출된 현대인에게는 음악을 들을 필요도 없이 음악이 주는 편안함과 진동을 전달하기 위한 새로운 뇌 마사지 장치가 필요하게 되었다.
지금까지 초음파는 주파수영역이 달라서 들을 수 없으므로 듣기위한 목적으로 사용되지 않았는데, 실재로 박쥐나 돌고래는 초음파를 통신수단으로 이용하고 있다. 하지만 이것은 인간의 가청주파수를 벗어나 있으므로 인간이 통신수단으로 사용할 수 없다. 하지만 그들이 사용하는 초음파 주파수에는 적어도 몇 가지 특징이 있가. 대표적 예로 들 수 있는 것이 기쁨,편안,행복을 표현하는가 또는 슬픔,괴로움,불안을 표현하는 것인지는 알 수 있다. 마찬가지로 인간에게 편안함과 행복감을 주는 주파수인가 불편함이나 불안감을 주는 주파수인가를 알 수 있다.
대한민국 등록특허 10-2256266 (2021년05월20일 등록)
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로 음악을 듣지 않더라도 심신을 안정시킬 수 있는 뇌 마사지 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 간단한 구성으로 뇌에 자극을 인가할 수 있는 뇌 마사지 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
사용자의 머리 주변에 배치되거나 상기 사용자의 머리에 장착되는 헤드거치부와 상기 헤드거치부 양단에 각각 형성되어 사용자의 귀를 감싸는 안착부를 포함하는 헤드셋부 상기 안착부에 배치되고 사용자의 귀의 상부 및 하부에 대응되는 두개골에 초음파를 인가하는 압전소자부를 포함할 수 있다.
상기 압전소자부는 상기 사용자의 왼쪽 귀에 대응되는 안착부에 배치된 압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수와 상기 사용자의 오른쪽 귀에 대응되는 안착부에 배치된 압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수가 상이할 수 있다.
상기 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치는 클래식 음악, 자장가 및 동요 중 적어도 하나의 음원을 제공하는 음원제공부를 더 포함할 수 있다.
상기 압전소자부는 상기 음원제공부에서 제공된 음원의 주파수의 정수배에 해당하는 주파수를 갖는 초음파를 생성한 뒤 두개골에 전달할 수 있다.
상기 왼쪽귀에 대응되는 안착부에 배치된 압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수와 상기 오른쪽 귀에 대응되는 안착부에 배치된 압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수의 차이가 8~13Hz 또는 13~30Hz일 수 있다.
상기 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치는 진공펄스를 생성하는 진공펌프, 상기 진공펌프로부터 진공펄스를 전달받는 진공챔버부 및 상기 진공펌프와 상기 진공챔버부를 연결하는 진공호스를 더 포함할 수 있다.
상기 안착부에는 상기 진공펌프에서 발생된 진공펄스를 전달받는 진공펄스 유입홀이 형성되고,
상기 진공챔버부는 적어도 일부가 상기 진공펄스 유입홀에 삽입되는 진공챔버를 포함할 수 있다.
상기 진공챔버의 일단은 상기 진공호스와 연결되어 상기 진공펄스를 전달받고, 상기 진공챔버의 타단은 상기 전달받은 진공펄스를 고막쪽으로 전달하기 위한 진공구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치
본 발명은 헤드셋 타입의 간단한 구성으로 뇌 심부를 마사지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 심신에 안정을 줄 수 있는 것으로 알려진 음원에 기반한 초음파를 이용하여 음악을 듣고 반응하는데 에너지를 소비하지 않으면서도 음악이 주는 긍적적인 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 좌측 두개골과 우측 두개골에 인가되는 초음파의 주파수를 상이하게 함으로써 청각적으로는 들리지 않더라도 뇌파를 안정시키거나 각성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치이다.
도 2는 본 발명의 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치를 사용하는 사용상태도이다.
도 3은 본 발명의 진공챔버 및 귀 주변에 배치된 압전소자를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치는 헤드셋부(100), 펄스발생부(200), 압전소자부(300), 음원제공부(400), 진공펌프(500), 제어부(600) 및 진공챔버부(700)를 포함할 수 있다.
1. 헤드셋부(100)
본 발명의 헤드셋부(100)는 헤드거치부(110)와 안착부(120)를 포함할 수 있다.
(1) 헤드거치부(110)
상기 헤드거치부(110)는 사용자의 머리 주변에 배치되거나, 상기 사용자의 머리에 장착될 수 있다.
(2) 안착부(120)
상기 안착부(120)는 상기 헤드거치부(110) 양단에 각각 형성될 수 있다. 상기 헤드거치부(110)는 상기 사용자의 귀를 감싸도록 형성될 수 있다.
즉 상기 안착부(120)는 사용자의 왼쪽귀를 감싸는 제1안착부(121)와 사용자의 오른쪽귀를 감싸는 제2안착부(122)를 포함할 수 있다.
상기 제1안착부(121)의 중앙에는 상기 진공펌프에서 발생된 진공펄스를 전달받기 위한 제1진공펄스 유입홀(121A)이 형성된다
마찬가지로 상기 제2안착부(122)의 중앙에는 상기 진공펌프로부터 전달된 진공펄스를 전달받기 위한 제2진공펄스 유입홀(122A)이 형성된다.
상기 제1안착부(121)에는 후술할 제1압전소자부(A)와 제2압전소자부(B)가 배치되고, 상기 제2안착부(122)에는 후술할 제3압전소자부(A')와 제4압전소자부(B')가 배치될 수 있다.
2. 펄스발생부(200)
상기 펄스발생부(200)는 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 소정의 전기펄스를 생성할 수 있다. 상기 펄스발생부(200)에서 생성되는 전기펄스는 상기 압전소자부(300)로 전달된다.
상기 압전소자부(300)는 상기 펄스발생부(200)에서 생성된 전기펄스를 수신하여 진동할 수 있다.
상기 전기펄스는 상기 제어부에 의해 온오프 및 파형이 제어되며, 상기 전기펄스 파형에 기반하여 압전소자부에서 발생되는 초음파의 파형이 결정된다.
3. 압전소자부(300)
상기 압전소자부(300)는 펄스발생부(200)로부터 수신된 전기펄스에 기반하여 진동함으로써 펄스 발생부의 신호에 기반한 초음파를 발생할 수 있다.
상기 압전소자부(300)는 상기 제1안착부(121)의 상부에 배치되어 사용자의 왼쪽 귀의 상부 두개골에 초음파를 전달하는 제1압전소자부(A), 상기 제1안착부(121)의 하부에 배치되어 사용자의 왼쪽 귀의 하부 두개골에 초음파를 인가하는 제2압전소자부(B)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압전소자부(300)는 상기 제2안착부(122)의 상부에 배치되어 사용자의 오른쪽 귀의 상부 두개골에 초음파를 전달하는 제3압전소자부(A'), 상기 제2안착부(122)의 하부에 배치되어 사용자의 오른쪽 귀의 하부 두개골에 초음파를 전달하는 제4압전소자부(B')를 포함할 수 있다.
상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')는 사용자의 귀의 외곽을 감싸는 하우징(311~341)과 상기 하우징에 수납되는 복수의 압전소자를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제1압전소자부(A)와 상기 제3압전소자부(A')는 상기 사용자의 귀의 상부에 해당되는 부위의 두개골에 대응되는 제1하우징(311) 및 제3하우징(331)과 상기 제1하우징(311) 및 제3하우징(331)에 수납되는 복수개의 압전소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2압전소자부(B)와 상기 제4압전소자부(B')는 상기 사용자의 귀의 상부에 해당되는 부위의 두개골에 대응되는 제2하우징(321) 및 제4하우징(341)과 상기 제2하우징(321) 및 제4하우징(341)에 수납되는 복수개의 압전소자를 포함할 수 있다.
상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')에서는 가청주파수 범위를 벗어난 초음파를 두개골 내부로 전달할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')에서 발생된 초음파에 의해 발생된 파동과 진동을 두개골 내부 50~100mm깊이까지 전달할 수 있으므로 두피뿐만 아니라 뇌심부의 모세혈관까지 자극할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')에서는 가청주파수 범위를 벗어난 주파수 대역을 가지면서 사인파, 삼각파, 사각파 등의 파형을 갖는 펄스 타입의 초음파를 생성하여 두개골로 전달할 수 있다.
기존의 뇌 심부 자극장치들은 두개골 전체를 감싸서 자극하는 방법이었으나, 본 발명은 가장 민감하게 반응하는 신경세포 중 하나인 청신경 자극을 통해 뇌 전체의 긴장을 이완하고 완화할 수 있다.
특히, 본 발명은 소리자극에 따른 스트레스에 보상이 될 수 있는 주파수 대역을 이용함으로써 소리에 의한 스트레스를 해소할 수 있다.
상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')에서 출력되는 초음파는 가청주파수 범위를 벗어나는 0.3~3.0Mhz 대역의 주파수를 가질 수 있다. 바람직하게 상기 초음파는 사인파,사각파 및 삼각파 중 어느 하나의 파형을 갖는 0.3~3.0Mhz주파수일 수 있다.
상기 출력 초음파는 사람에게는 들리지는 않지만 불안이나 공포 등 뇌가 갖는 부정적인 느낌을 현저히 감소시키도록 편안한 진동을 전달할 수 있다. 예컨대, 돌고래는 사람에게는 들리지 않는 대역의 초음파를 통해 슬픔이나 기쁨을 전달할 수 있다. 이러한 기쁨이나 행복감이 담겨있는 파동은 인간의 몸과 마음의 긴장이완이나 뇌파안정에 도움이 될 수 있다.
4. 음원제공부(400)
상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')에서 출력되는 초음파는 일정한 주기로 반복되는 0.3~3.0Mhz 대역의 주파수일 수 있다.
그러나, 본 발명은 이러한 단순한 기계적 파동의 음파보다는 사용자가 편안함을 느끼는 음악을 변환하여 초음파를 생성하도록 음원제공부(400)를 더 포함할 수 있다.
또한, 음원제공부(400)는 클래식 음악(피아노 협주곡 등), 자장가, 동요 등 심신의 안정을 주는 것으로 알려진 음악의 음원을 저장할 수 있다.
또한, 상기 음원제공부(400)는 상기 저장된 음원을 디지털화하여 상기 제어부(600)로 전달할 수 있다.
5. 진공펌프(500) 및 진공챔버부(700)
상기 진공펌프(500)는 상기 제어부(600)와 연결되고, 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 진공펄스를 생성할 수 있다. 상기 진공챔버부(700)에서 생성된 진공펄스는 진공호스를 통해 상기 진공챔버부(700)로 전달될 수 있다.
상기 진공챔버부(700)는 적어도 일부가 상기 제1진공펄스 유입홀(121A)에 삽입되는 제1진공챔버와 적어도 일부가 상기 제2진공펄스 유입홀(122A)에 삽입되는 제2진공챔버를 포함한다.
상기 제1진공챔버의 일단은 상기 진공호스와 연결되어 상기 진공펄스를 전달받고, 타단은 상기 전달된 진공펄스를 고막쪽으로 전달하기 위한 제1진공구멍이 형성된다.
마찬가지로, 상기 제2진공챔버의 일단은 상기 진공호스와 연결되어 진공펄스를 전달받고, 타단은 상기 전달된 진공펄스를 고막쪽으로 전달하기 위한 제2진공구멍이 형성된다.
도 3을 참조하면, 상기 고막 주변의 이물질이 흡인되어 빨려들어가는 것을 방지하기 위해 상기 진공압이 전달되는 상기 제1진공챔버 및 제2진공챔버의 내부에 필터(720)가 배치될 수 있다. 상기 필터(720)는 스펀지 타입일 수 있다.
또는, 상기 고막 주변의 이물질이 흡인되어 빨려들어가는 것을 방지하기 위해 상기 제1진공챔버의 일단과 연결되는 진공호스의 끝단 및 제2진공챔버의 일단과 연결되는 진공호스의 끝단 각각에 필터가 형성될 수 있다. 상기 진공호스는 상기 제1진공챔버 및 상기 제2진공펌프(500)와 착탈가능하게 형성될 수 있다. 그에따라 상기 필터도 상기 제1진공챔버 및 상기 제2진공펌프(500)에 착탈가능하므로 사용할때마다 교체할 수 있다.
상기 제1진공챔버와 상기 제2진공챔버를 통해 고막 쪽으로 전달되는 진공펄스를 통해 상기 제1안착부(121)와 상기 제2안착부(122)가 귀에 더욱 밀착되도록 하여 가청주파수 대역의 음파가 고막으로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
상기 진공펌프(500)에서 발생되는 진공펄스의 압력은 0.5~3.0MHz일 수 있다.
진공펄스의 압력은 너무 갑자기 강한 압력을 적용하면 유스타키오관의 적응력을 넘어서서 고막 등에 손상을 주므로 주로 200~500mmHg정도의 압력을 이용하여 압력변화를 서서히 주면서 작동한다. 진공펄스와 초음파 펄스를 작용시킴으로써 귀의 외부에 밀착되어 중심홀에서 작용하는 진공과 귀의 테두리를 감싸면서 작용하는 초음파가 서로 상승작용을 일으킬 수 있다.
6. 제어부(600)
상기 제어부(600)는 상기 펄스발생부(200)와 상기 진공펌프(500)를 제어할 수 있다.
상기 제어부(600)는 상기 펄스발생부(200)와 연결되어 상기 펄스발생부(200)에서 발생하는 전기펄스의 온오프, 주파수 및 진폭을 제어할 수 있다. 상기 제어부(600)는 상기 제1압전소자 내지 상기 제4압전소자에서 출력되는 초음파가 0.3Mh ~3.0Mhz 주파수 대역을 갖도록 상기 전기펄스를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(600)는 제1안착부(121)에 배치된 제1압전소자부(A) 및 제2압전소자부(B)에서 생성되는 초음파와 제2안착부(122)에 배치된 제3압전소자부(A') 및 제4압전소자부(B')에서 생성되는 초음파의 주파수 또는 강도가 상이하도록 제어함으로써 왼쪽과 오른쪽 두개골에 서로 다른 초음파를 인가할 수 있다. 이와 같이 왼쪽과 오른쪽 두개골에 서로 다른 초음파를 인가함으로써 달팽이관, 청신경 및 대뇌 중 적어도 하나에 강도나 주파수가 다른 초음파가 인가되도록 할 수 있다.
뇌파는 크게 두 종류로 나눌 수 있다. 먼저 우리가 무엇을 보거나 들었을 때처럼 외부로부터 오는 자극이 있을 때 나타나는 뇌파와 외부로부터 자극이 없이 나타나는 뇌파가 있다. 이 뇌파는 1초 동안 몇 번 진동하느냐에 따라, 즉 뇌파의 주파수에 따라 델타(δ)파, 세타(θ)파, 알파(α)파, 베타(β)파, 감마(g)파 5종류로 구분한다.
델타파는 주파수 0~3Hz로 1초 동안 0~3번 진동하여 5종류의 뇌파 중 가장 적게 진동한다. 델타파는 아주 깊은 수면이나 깊은 명상, 또는 의식 불명 상태일 때 나타난다.
세타파는 주파수 4~7Hz로 초당 4~7번 정도 진동한다. 창의적인 생각이 일어나는 순간이나 정서 안정 또는 잠에 빠져드는 과정에서 주로 나타난다.
알파파는 주파수 8~13Hz로 초당 8~13회 정도 진동한다. 마음이 편안하고 안정 상태에 있을 때 나타나는 뇌파이다.
베타파는 주파수 14~30Hz로 초당 14~30번 정도 진동한다. 대체로 눈을 뜨고 생각하고 활동하는 동안 나타나는 뇌파이다. 감마파는 초당 30~40회 정도로 가장 빠르게 진동한다. 초조한 상태이거나 깊은 주의집중이 이뤄질 때 잘 나타난다.
이러한 원리를 응용하여 상기 제1압전소자 및 상기 제2압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수를 제1주파수로 두고, 상기 제3압전소자 및 상기 제4압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수를 제2주파수로 두었을때, 상기 제1주파수와 상기 제2주파수 차이를 8~13Hz로 하면 뇌는 인위적으로 알파파의 진동을 느끼게 되어 심리적 안정을 얻을 수 있다.
마찬가지로, 상기 제1주파수와 상기 제2주파수 차이를 13~30Hz로 하면 뇌는 인위적으로 베타파의 진동을 느끼게 되어 주의집중, 뇌활성상태에 도달하기 쉬울 수 있다.
이와같이 좌측 두개골과 우측 두개골에 인가되는 초음파의 주파수를 상이하게 하는 경우에 청각적으로는 들리지 않더라도 뇌파를 안정시키거나 각성할 수 있다. 또한, 초음파를 이용함으로써 소리를 듣고 반응하는데 에너지를 소비하지 않으면서 뇌의 안정과 휴식을 취할 수 있다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 음원제공부(400)로부터 음원을 전달받을 수 있다. 또한, 상기 제어부(600)는 체배기(Frequency Multiplier)를 이용하여 상기 디지털로 변환된 음원의 주파수를 정수배로 높이고, 상기 변환된 음원의 주파수에 기반한 제어신호를 상기 펄스발생부(200)로 전달할 수 있다. 상기 펄스발생부(200)는 상기 제어신호에 기반하여 전기펄스를 생성하고, 상기 생성된 전기펄스를 상기 제1압전소자부 내지 제4압전소자부(A,B,A',B')로 전달할 수 있다. 상기 전기펄스를 전달받은 제1 내지 제4압전소자부(B')는 상기 디지털로 변환된 음원의 주파수의 정수배에 해당하는 주파수를 갖는 초음파를 생성한 뒤 두개골에 전달할 수 있다. 이러한 과정을 통해 음악을 듣고 반응하는데 에너지를 소비하지 않으면서도 음악이 주는 긍적적인 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 진공펌프(500)와 연결되고, 상기 진공펌프(500)에서 생성되는 진공압이 200~500mmHg되도록 제어할 수 있다.

Claims (3)

  1. 사용자의 머리 주변에 배치되거나 상기 사용자의 머리에 장착되는 헤드거치부와 상기 헤드거치부 양단에 각각 형성되어 사용자의 귀를 감싸는 안착부를 포함하는 헤드셋부와
    상기 안착부에 배치되고 사용자의 귀의 상부 및 하부에 대응되는 두개골에 초음파를 인가하는 압전소자부를 포함하고,
    상기 압전소자부는 상기 사용자의 왼쪽 귀에 대응되는 안착부에 배치된 압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수와 상기 사용자의 오른쪽 귀에 대응되는 안착부에 배치된 압전소자에서 발생되는 초음파의 주파수가 상이한 것을 특징으로 하는 초음파 펄스기반 골전도 뇌 마사지 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치는
    클래식 음악, 자장가 및 동요 중 적어도 하나의 음원을 제공하는 음원제공부를 더 포함하고,
    상기 압전소자부는 상기 음원제공부에서 제공된 음원의 주파수의 정수배에 해당하는 주파수를 갖는 초음파를 생성한 뒤 두개골에 전달하는 것을 특징으로 하는 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치는
    진공펄스를 생성하는 진공펌프, 상기 진공펌프로부터 진공펄스를 전달받는 진공챔버부 및 상기 진공펌프와 상기 진공챔버부를 연결하는 진공호스를 더 포함하고,
    상기 안착부에는 상기 진공펌프에서 발생된 진공펄스를 전달받는 진공펄스 유입홀이 형성되고,
    상기 진공챔버부는 적어도 일부가 상기 진공펄스 유입홀에 삽입되는 진공챔버를 포함하되,
    상기 진공챔버의 일단은 상기 진공호스와 연결되어 상기 진공펄스를 전달받고, 상기 진공챔버의 타단은 상기 전달받은 진공펄스를 고막쪽으로 전달하기 위한 진공구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 펄스 기반 골전도 뇌 마사지 장치
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