WO2024029860A1 - 웨어러블 기기용 전기회로 성형물과 그의 제조방법, 및 이러한 전기회로 성형물을 이용한 웨어러블 기기 착용 수단 - Google Patents

웨어러블 기기용 전기회로 성형물과 그의 제조방법, 및 이러한 전기회로 성형물을 이용한 웨어러블 기기 착용 수단 Download PDF

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wearable device
wearing
leaf spring
electric circuit
flexible pcb
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김재영
김바울
김영석
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엘티바이오 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to wearable devices, and more specifically, to a stable electrical circuit molding for a wearable device, a manufacturing method thereof, and a means for wearing a wearable device using such an electrical circuit molding.
  • the present invention was developed to solve the above problems, and is a silicon electric circuit molding product with a built-in leaf spring having a semicircular (or C-shaped) curved surface structure to have a certain elasticity and to enable shape restoration, and a manufacturing method thereof. , and the purpose is to provide a means of wearing a wearable device using this stable silicon electric circuit molding.
  • an electrical circuit molding for a wearable device includes: a leaf spring having a certain shape and elasticity; External silicon surrounding the inner and outer surfaces of the leaf spring; A flexible PCB, which is an electric circuit attached to the external silicon surface in the inner direction of the leaf spring; and an inner silicone covering an upper part of the flexible PCB in the inner direction of the leaf spring, wherein the flexible PCB provides at least one of various stimuli including heat, light, vibration, electricity, ultrasound, and laser to the affected area.
  • An electric circuit molding for a wearable device is provided, which includes means for providing the same.
  • the present invention is a wearable device wearing means including the above-described electrical circuit molding, wherein the leaf spring has a C-shaped curved structure capable of restoring its shape, and the flexible PCB has a plurality of devices for irradiating light of a limited wavelength range to the affected area.
  • Light-emitting elements are arranged, and the light-emitting elements are preferably light-emitting diodes (LEDs) for irradiating visible light (600-700 nm wavelength) or infrared light (700-990 nm wavelength).
  • LEDs light-emitting diodes
  • the leaf spring has a bending prevention groove processed on at least one side in the longitudinal direction of the curved surface so that in the unfolded state, the leaf spring can be expanded only to a maximum straight (-) shape and not bent further.
  • the above-described electric circuit molding consists of a pair of C-shaped wearing bands extending to both sides of the wearable device body, wherein the C-shaped wearing bands have a protruding engaging protrusion formed on the inner end and the outer surface of the C-shaped wearing band.
  • a coupling groove in which the coupling protrusion is seated and fixed is formed, and the coupling protrusion has a built-in magnet for stability of coupling with the coupling groove.
  • a plurality of coupling grooves are formed in a row along the outer surface of the C-shaped wearing band so that the diameter of the wearing band can be adjusted according to the user's body size.
  • the above-described wearable device body may be provided with at least one pair of vibration stimulation units protruding in the horizontal or vertical direction for providing stimulation through vibration to the user's affected area.
  • a method of manufacturing a molded electric circuit for a wearable device may be provided, including forming a finished product by attaching an internal silicone member to the surface of the electric circuit.
  • the present invention provides a wearing means for a wearable device that allows the wearable device to be conveniently attached to the human body without artificial tightening, such as a Velcro, hook, zipper, tightening belt, or buckle type wearing means.
  • the present invention provides a molded electrical circuit for a wearable device that is stable without damage to the electrical circuit even during tension and contraction operations that unfold and retract the C-shaped curved structure.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electrical circuit molding of the present invention for use in wearable devices
  • Figure 2 is a manufacturing process diagram of a means for wearing a wearable device including the electrical circuit molding of Figure 1;
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a means for wearing the wearable device manufactured according to Figure 2;
  • FIG. 4 is a diagram showing the action of force when the means for wearing the wearable device according to FIG. 2 is straightened;
  • Figures 5 and 6 are diagrams showing an example of a configuration of a wearing band for a wearable device, which is a molded electric circuit having the cross-sectional structure of Figure 3;
  • FIGs 7 and 8 are diagrams showing the internal and external coupling structures of the wearing band for the wearable device of Figure 5;
  • Figure 9 is a diagram showing various use examples of the wearable device having the wearing band structure of Figures 5 to 8.
  • Figure 1 shows the configuration of an electrical circuit molding for use in a wearable device.
  • This electrical circuit molding can be used for purposes such as the wearable device itself or a wearing means for attaching the wearable device to the human body.
  • the electrical circuit molding (1) has an electrical circuit (10) including a flexible PCB (11) built in and is covered with silicone material on the inside and outside, and can be used depending on the purpose of use. It can be provided in various shapes such as (-) shape, semicircular (or C shape), etc.
  • the electrical circuit 10 is configured to provide various stimuli, such as heat, light, vibration, electricity, ultrasound, or laser, to the user's affected area as needed.
  • a heating element and a light emitting device are placed on the flexible PCB 11. It may include means such as an element, a vibrator, an electrical stimulator, an ultrasonic oscillator, or a laser oscillator.
  • An external silicone member 13 containing a leaf spring 12 with a certain shape (e.g. straight or C-shaped) and elasticity according to the purpose of use is coupled to the outer surface of the electric circuit 10, and the electric circuit (
  • An inner silicone member 15 covering the stimulation means on the flexible PCB 11 may be coupled to the inner surface of the 10).
  • FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a means for wearing a wearable device including the electrical circuit molding of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a means for wearing a wearable device manufactured according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows a means for wearing a wearable device according to FIG. 2. This is a drawing showing the action of force in the (-) unfolded state.
  • the wearable device wearing means includes the electric circuit molding 1 of FIG. 1 and has a semicircular or C-shaped structure to enable attachment of the wearable device to the human body without artificial tightening.
  • a leaf spring 12 (hereinafter referred to as a 'C-shaped leaf spring') having a semicircular (or C-shaped) curved structure that has a certain elasticity and can be restored to shape is manufactured.
  • the leaf spring 12 is made of a metal material with a certain elasticity, and can be heat treated so that it can remember a semicircular or C-shaped shape and be immediately restored after deformation.
  • This leaf spring 12 is located in the innermost part of the electrical circuit molding 1 of the present invention, and is positioned on at least one side in the longitudinal direction of the curved surface so that in the unfolded state, it is expanded only to the maximum straight (-) shape and is not bent further. It is desirable to have one or more anti-bending grooves (12a) processed.
  • the C-type leaf spring 12 remembers the C-shape and allows the maximum unfolding degree to be only up to a (-) shape, thereby minimizing the range of shape deformation of the electrical circuit molding of the present invention, thereby forming the electrical circuit product 10. It is possible to eliminate or limit the stress caused by the tension and contraction of the silicone material surrounding it, thereby preventing deterioration of the components installed in the electric circuit 10.
  • the C-type leaf spring (12) is inserted into a silicone mold (not shown) and injection molded by injecting liquid silicone material to form an outer silicone molded product (13), which is the primary molding product surrounding the C-type leaf spring (12). ; external silicone member) is manufactured.
  • the outer silicone molded product 13 is preferably molded from a hard silicone material with a hardness of 60 or more, and the surface of the C-shaped leaf spring 12, which is made of metal, is rough sanded to improve adhesion to silicon of a different shape. Alternatively, you can corrode it and apply a primer to the surface.
  • double-sided tape for silicone (14; see Figure 1) is attached to the inner surface of the outer silicone molded product 13, which is the first molded product, and the flexible PCB 11, which is the electric circuit 10, is attached thereon to form the secondary molded product. Form the molding.
  • an internal silicone member 15 is formed to cover the electric circuit 10 including the flexible PCB 11, and a silicone adhesive (e.g., bond) is used on the surface of the electric circuit 10. Then, the internal silicone member is attached to finally complete the electric circuit molding.
  • a silicone adhesive e.g., bond
  • the flexible PCB 11 and the internal silicon member 15 preferably have a planar structure.
  • the reason why the internal silicone member 15 is manufactured in a flat structure is because silicone has a certain elasticity, unlike electric circuits, so when it is designed and attached in a flat structure, the silicone is always subjected to shrinkage stress within the C-shaped secondary molded product. In addition, when the secondary molding is unfolded, there is no stress due to tension, which has the advantage of maintaining adhesion between materials and enhancing durability.
  • the C-shaped leaf spring 12 and the outer silicone molded product 13 including it are both molded into a C shape, so they are designed to receive only a tensile force and not a contraction force, and the electric circuit 10 and the inner silicone member have a flat structure. It is designed to receive only the normal contraction force inside the outer silicone molded product 13 by molding, and through this, when the wearable device wearing means of the present invention is unfolded, the contraction force of the electric circuit 10 and the inner silicone member 15 is released, and the inner and outer silicone members 15 are released.
  • the electric circuit 10 can be protected by the members complementing each other and offsetting the force.
  • the outer silicone molded product 13 located above the neutral line ( ⁇ ) in the cross-sectional configuration of FIG. 3 undergoes shrinkage stress ( ⁇ ).
  • the electric circuit 10 including the flexible PCB 11, which is a component below the neutral line (--), and the internal silicon member 15 are subjected to tensile stress ( ⁇ ).
  • Figures 5 and 6 show a configuration example of a wearing band for a wearable device, which is an electric circuit molding having the cross-sectional structure of Figure 3, and includes a flexible PCB (11) inside a “C” shaped primary molding (13). It shows the state in which the electric circuit 10 is attached (FIG. 5) and the process in which the internal silicone member 15 is attached thereon (FIG. 6).
  • the electrical circuit molding provided as a wearing band for a wearable device may be configured to provide various stimulation to the affected area by providing heat, light, vibration, electricity, ultrasound, laser, etc. for physical therapy, for example.
  • a number of light-emitting devices may be mounted at regular intervals on the surface of a flexible PCB, and these light-emitting devices emit light in a limited wavelength range to the affected area, for example, visible light. It can be provided in the form of a light emitting diode (LED) to irradiate light (600-700 nm wavelength) or infrared rays (700-990 nm wavelength).
  • the internal silicone member 15 is preferably made of a transparent silicone material. Visible light or infrared rays emitted from a plurality of LED elements pass through the upper transparent silicone and are appropriately irradiated to the user's affected area to provide a treatment effect. can do.
  • FIG. 7 and 8 show the internal and external coupling structures of the wearing band for the wearable device of Figure 5.
  • the wearable device includes a pair of “C” shaped wearing bands (20, 20'; hereinafter 'Type C wearing band') may be provided.
  • These C-shaped wearing bands (20, 20') are provided with a protruding engaging protrusion 21 as shown in FIG. 7 at the inner end, and a engaging groove as shown in FIG. 8 so that the engaging protrusion 21 is inserted and fixed on the outer surface. 22) can be provided.
  • a plurality of coupling grooves 22 may be formed in a row along the outer surface of the C-shaped wearing bands 20 and 20' so that the diameter of the wearing bands 20 and 20' can be adjusted according to the user's body size.
  • the coupling protrusion 21 may be provided with a built-in magnet (not shown) for stability in coupling with the coupling groove 22.
  • a built-in magnet not shown
  • the coupling protrusion 21 and the coupling groove 22 are connected by a magnet. The combination can be maintained more reliably.
  • the user can fit the wearable device into the coupling groove 22 by moving the engaging protrusion 21 according to the size of the body while wearing it on various parts of the body such as arms, wrists, ankles, legs, waist, and knees.
  • the engaging protrusion 21 Compared to artificial fastening methods of conventional Velcro type, hook type, zipper type, tightening belt type, and buckle type wearing means, it is easier to wear and does not cause side effects such as blood circulation disorders.
  • one or more vibration stimulation units 31 may be provided on the inner surface of the main body 30 of the wearable device having the above wearing band 20.20'.
  • This vibration stimulation unit 31 is intended to provide stimulation through vibration to the user's affected area.
  • it may include means such as a vibrator using a bone conduction speaker or motor, or a sound wave vibrator, and may be oriented horizontally or It may be provided in the form of at least one pair of protrusions in the vertical direction.
  • FIG. 9 shows various use examples of the wearable device having the wearing band structure of FIGS. 5 to 8.
  • Figure 9a shows a state in which the wearable device having the wearing band of the present invention is worn on the knee or ankle area, showing that it can also be used for physical therapy of the knee or ankle joint or for protection of the knee or ankle joint.
  • Figure 9b shows a state in which the wearable device having the wearing band of the present invention is worn on the forearm
  • Figure 9c shows a state in which the wearable device having the wearing band of the present invention is worn on the elbow. It can also be used by wearing it on the ankle or shoulder area.
  • Figure 9d shows a wearable device having a wearing band of the present invention worn on the waist or abdomen, showing that it can be used for physical treatment of the waist or abdomen.
  • Figure 9e shows the wearable device having the wearing band of the present invention worn on the head, showing that it can also be used for scalp treatment or scalp massage.
  • Figure 9f shows a state in which the wearable device having the wearing band of the present invention is worn on the facial area, showing that it can also be used for purposes such as skin treatment or beauty.
  • Figure 9g shows the wearable device having the wearing band of the present invention worn on the neck, showing that it can also be used for treatment of cervical disc herniation or stiff neck.

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Abstract

본 발명은 웨어러블 기기용 전기회로 성형물에 관한 것으로, 일정한 형상과 탄성을 갖는 판 스프링; 상기 판 스프링의 내,외측의 표면을 둘러싸는 외부 실리콘; 상기 판 스프링의 내측 방향의 상기 외부 실리콘 표면에 부착되는 전기회로물인 플렉시블 PCB; 및 상기 판 스프링의 내측 방향으로 상기 플렉시블 PCB의 상부를 커버하는 내부 실리콘을 포함하고, 상기 플렉시블 PCB는 열, 광선, 진동, 전기, 초음파, 레이저를 포함하는 다양한 자극 중 적어도 하나를 환부에 제공하도록 제공하기 위한 수단을 포함하는 웨어러블 기기용 전기회로 성형물을 제공한다.

Description

웨어러블 기기용 전기회로 성형물과 그의 제조방법, 및 이러한 전기회로 성형물을 이용한 웨어러블 기기 착용 수단
본 발명은 웨어러블 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정적인 웨어러블 기기용 전기회로 성형물과 그의 제조방법, 및 이러한 전기회로 성형물을 이용한 웨어러블 기기 착용 수단에 관한 것이다.
근래에 다양한 목적과 형태를 갖춘 웨어러블 기기들이 시중에 출시되고 있다. 이러한 웨어러블 기기들을 착용하기 위한 수단으로 벨크로 타입, 후크 타입, 지퍼 타입, 조임벨트 타입, 버클 타입 등과 같이 다양한 구성들이 적용되고 있다.
그러나, 벨크로, 후크, 지퍼, 조임벨트, 버클 타입의 착용 수단들은 인위적인 조임 후 체결하는 방식이 대부분인데, 이 경우 신체 움직임이 부자연스러운 환자나 노약자들의 착용이 어렵고, 보호자의 도움이 필요한 문제점이 있다.
또한, 이러한 벨크로, 후크, 지퍼, 조임벨트, 버클 타입의 착용 수단들은 이를 너무 강하게 조임으로써 혈액순환 장애와 같은 부작용이 발생할 수 있는 문제점도 제기된다.
따라서, 이와 같은 문제점들을 감안하여 벨크로, 후크, 지퍼, 조임벨트, 버클 타입의 착용 수단과 같은 인위적인 조임없이 웨어러블 기기의 인체 부착을 가능하게 하는 새로운 방식의 착용 수단의 개발이 요구된다.
[선행기술문헌] 한국 실용신안등록공보 제20-0489550호
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 개발된 것으로, 일정한 탄성을 갖고 형상 복원이 가능하도록 반원(또는 C형) 형태의 곡면 구조를 갖는 판 스프링을 내장한 실리콘 전기회로 성형물과 그의 제작방법, 그리고 이러한 안정적인 실리콘 전기회로 성형물을 적용한 웨어러블 기기 착용 수단을 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 웨어러블 기기용 전기회로 성형물로서, 일정한 형상과 탄성을 갖는 판 스프링; 상기 판 스프링의 내,외측의 표면을 둘러싸는 외부 실리콘; 상기 판 스프링의 내측 방향의 상기 외부 실리콘 표면에 부착되는 전기회로물인 플렉시블 PCB; 및 상기 판 스프링의 내측 방향으로 상기 플렉시블 PCB의 상부를 커버하는 내부 실리콘을 포함하고, 상기 플렉시블 PCB는 열, 광선, 진동, 전기, 초음파, 레이저를 포함하는 다양한 자극 중 적어도 하나를 환부에 제공하도록 제공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기용 전기회로 성형물이 제공된다.
본 발명은 상술한 전기회로 성형물을 포함하는 웨어러블 기기 착용 수단으로서, 여기서 판 스프링은 형상 복원이 가능한 C형상의 곡면 구조를 갖고, 상기 플렉시블 PCB는 환부에 제한된 파장 범위의 광을 조사하기 위한 다수의 발광소자가 배열되되, 발광소자는 가시광선(600~700㎚ 파장)이나 적외선(700~990㎚ 파장)을 조사하기 위한 발광 다이오드(LED)인 것이 바람직하다.
본 발명에서 판 스프링은 펼침 상태에서 최대 일(―)자 형태까지만 펴지고 그 이상은 휘지 않도록 곡면의 길이방향으로 적어도 일측에 꺽임 방지 홈이 가공된 형태를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 전기회로 성형물이 웨어러블 기기 본체의 양측으로 연장된 한 쌍의 C형 착용밴드로 구성되고, 상기 C형 착용밴드는 내측 끝단에 돌출된 결합돌기가 형성되고 외측 표면에 상기 결합돌기가 안착되어 고정되는 결합홈이 형성되며, 상기 결합돌기는 결합홈과의 결합 안정성을 위해 자석이 내장된 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단을 제공한다.
여기서, 결합홈은 사용자의 신체 사이즈에 따라 착용밴드의 직경을 조정할 수 있도록 상기 C형 착용밴드의 외표면을 따라 일렬로 다수 개가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상술한 웨어러블 기기 본체는 사용자의 환부에 진동을 통한 자극을 제공하기 위한 진동 자극부가 가로 방향 또는 세로 방향으로 적어도 한 쌍의 돌출된 형태로 제공될 수 있다.
상술한 웨어러블 기기용 전기회로 성형물을 제조하는 방법으로서,
일정한 탄성을 갖고 형상 복원이 가능한 반원 또는 C 형상의 곡면 구조를 갖는 판 스프링을 제작하는 단계;
상기 판 스프링을 실리콘 성형 몰드에 삽입하고 액상 실리콘재를 주입하여 상기 판 스프링을 둘러싸는 1차 성형물인 외곽 실리콘 성형품을 형성하는 단계;
상기 외곽 실리콘 성형품의 내측 면에 양면 테이프를 부착하고 그 위에 전기회로물인 플렉시블 PCB를 부착하여 2차 성형물을 형성하는 단계;
상기 플렉시블 PCB를 포함하는 전기회로물을 커버하기 위한 내부 실리콘 부재를 성형하는 단계; 및
상기 전기회로물의 표면에 내부 실리콘 부재를 부착하여 완성품을 형성하는 단계를 포함하는 웨어러블 기기용 전기회로 성형물 제조 방법이 제공될 수 있다.
상술된 특징들로부터 본 발명은 벨크로, 후크, 지퍼, 조임벨트, 버클 타입의 착용 수단과 같은 인위적인 조임없이 편리하게 웨어러블 기기의 인체 부착이 가능한 웨어러블 기기용 착용 수단을 제공하게 된다.
또한, 본 발명은 C형의 곡면 구조를 펼치고 오므리는 인장 및 수축 동작에도 전기회로물의 손상없이 안정적인 웨어러블 기기용 전기회로 성형물을 제공하게 된다.
도 1은 웨어러블 기기에 사용하기 위한 본 발명의 전기회로 성형물의 구성도,
도 2는 도 1의 전기회로 성형물을 포함하는 웨어러블 기기 착용 수단의 제작 공정도,
도 3은 도 2에 의해 제작된 웨어러블 기기 착용 수단의 단면도,
도 4는 도 2에 따른 웨어러블 기기 착용 수단을 일자로 편 상태에서의 힘의 작용을 보여주는 도면,
도 5 및 도 6은 도 3의 단면 구조로 갖는 전기회로 성형물인 웨어러블 기기용 착용밴드의 일 구성예를 나타낸 도면,
도 7 및 도 8은 도 5의 웨어러블 기기용 착용밴드의 내부 및 외부 결합 구조를 도시한 도면,
도 9는 도 5 내지 도 8의 착용밴드 구조를 갖는 웨어러블 기기의 다양한 사용예들을 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면과 실시예들을 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
아래의 실시예에서는 발명을 설명함에 있어서 필연적인 부분들을 제외하고는 그 도시와 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 걸쳐 동일 유사한 요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 반복하지 않고 생략하기로 한다.
도 1은 웨어러블 기기에 사용하기 위한 전기회로 성형물의 구성을 도시한 것으로, 이같은 전기회로 성형물은 웨어러블 기기 자체 또는 웨어러블 기기의 인체 부착을 위한 착용 수단 등의 용도로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기회로 성형물(1)은 플렉시블(Flexible) PCB(11)를 포함하는 전기회로물(10)을 내장하고 내,외부에 실리콘 소재로 뒤덮인 형태를 갖는 것으로서, 사용 목적에 따라 일(－)자형, 반원형(또는 C형) 등 다양한 형태의 구조로 제공될 수 있다.
전기회로물(10)은 열, 광선, 진동, 전기, 초음파, 또는 레이저 등과 같은 다양한 자극을 필요에 따라 사용자의 환부에 제공하도록 구성한 것으로, 예를 들면 플렉시블 PCB(11) 상에 전열소자, 발광소자, 진동자, 전기자극기, 초음파발진기, 또는 레이저발진기 등과 같은 수단들을 포함할 수 있다.
전기회로물(10)의 외측 표면에는 사용 목적에 따른 일정한 형상(예: 일자형 또는 C형) 및 탄성을 가진 판 스프링(12)을 내장한 외부 실리콘 부재(13)가 결합되고, 전기 회로물(10)의 내측 표면에는 플렉시블 PCB(11) 상의 자극 수단들을 커버하는 내부 실리콘 부재(15)가 결합될 수 있다.
도 2는 도 1의 전기회로 성형물을 포함하는 웨어러블 기기 착용 수단의 제작 공정도, 도 3은 도 2에 의해 제작된 웨어러블 기기 착용 수단의 단면도, 도 4는 도 2에 따른 웨어러블 기기 착용 수단을 일(－)자로 편 상태에서의 힘의 작용을 보여주는 도면이다.
본 실시예에 따르면, 웨어러블 기기 착용 수단은 도 1의 전기회로 성형물(1)을 포함하고 인위적인 조임없이 웨어러블 기기의 인체 부착이 가능하도록 반원 또는 C형상의 구조를 갖는다.
본 실시예에 따른 전기회로 성형물의 세부 구성과 제작 방법은 다음과 같다.
먼저, 일정한 탄성을 갖고 형상 복원이 가능한 반원(또는 C형) 형태의 곡면 구조를 갖는 판 스프링(12; 이하 'C형 판 스프링')을 제작한다.
판 스프링(12)은 일정한 탄성을 갖는 금속 소재로 구성하며, 반원 또는 C자 형태의 형상을 기억하고 변형 후에는 즉시 복원될 수 있도록 열처리할 수 있다. 이러한 판 스프링(12)은 본 발명의 전기회로 성형물(1)의 제일 안쪽 부분에 위치시키는 것으로, 펼침 상태에서 최대 일(－)자 형태까지만 펴지고 그 이상은 휘지 않도록 곡면의 길이방향으로 적어도 일측에 하나 이상의 꺽임방지 홈(12a)을 가공한 형태를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 C형 판 스프링(12)이 C자 형상을 기억하고 최대 펴짐 정도를 일(－)자 형태까지만 가능하도록 함으로써 본 발명의 전기회로 성형물의 형태 변형의 범위를 최소화하여 전기회로물(10)과 이를 둘러싸는 실리콘재의 인장 및 수축으로 인한 스트레스를 제거 또는 제한할 수 있고, 그로부터 전기회로물(10)에 설치된 부품들의 열화를 방지할 수 있게 된다.
다음으로, C형 판 스프링(12)을 실리콘 성형 몰드(미도시)에 삽입하고 액상 실리콘재를 주입하여 사출 성형하는 방식으로 C형 판 스프링(12)을 둘러싼 1차 성형물인 외곽 실리콘 성형품(13; 외부 실리콘 부재)을 제작한다. 이때, 외곽 실리콘 성형품(13)은 경도가 60 이상인 경질 실리콘재로 성형하는 것이 바람직하며, 금속재인 C형 판 스프링(12)은 이형(異形)의 실리콘과의 접착력 향상을 위해 표면을 거칠게 샌딩처리하거나 부식처리하고 그 표면에 프라이머를 도포할 수 있다.
다음으로, 1차 성형물인 외곽 실리콘 성형품(13)의 내측 면에 실리콘용 양면 테이프(14; 도 1 참조)를 부착하고 그 위에 전기회로물(10)인 플렉시블 PCB(11)를 부착하여 2차 성형물을 형성한다.
다음으로, 플렉시블 PCB(11)를 포함하는 전기회로물(10)을 커버하기 위한 내부 실리콘 부재(15)를 성형하고, 전기회로물(10)의 표면에 실리콘용 접착제(예: 본드)를 이용하여 내부 실리콘 부재를 부착하여 최종적으로 전기회로 성형물을 완성한다.
이때, 플렉시블 PCB(11)와 내부 실리콘 부재(15)는 평면 구조를 갖는 바람직하다. 내부 실리콘 부재(15)를 평면 구조로 제작하는 것은 실리콘이 전기회로물과 달리 일정한 탄성을 가지므로, 평면 구조로 설계하여 부착할 경우 이 실리콘은 C형상의 2차 성형물 안에서 수축 스트레스를 상시 받는 상태이고, 2차 성형물을 폈을 때는 인장으로 인해 오히려 스트레스를 받지 않게 되어 재료 간 접착 상태를 유지할 수 있고 내구력도 강화할 수 있는 장점이 있는 것이다.
즉, C형 판 스프링(12)과 이를 포함하는 외곽 실리콘 성형품(13)은 둘다 C형상으로 성형하므로 수축력은 받지 않고 인장력만 받도록 설계하고, 전기회로물(10)과 내부 실리콘 부재는 평면 구조로 성형하여 외곽 실리콘 성형품(13)의 내부에서 평상시 수축력만 받도록 설계하는 것으로, 이를 통해 본 발명의 웨어러블 기기 착용 수단를 펼쳤을 때 전기회로물(10)과 내부 실리콘 부재(15)의 수축력이 해제되면서 내외측 부재들이 상호 보완하여 힘을 상쇄함으로써 전기회로물(10)을 보호할 수 있는 것이다.
구체적으로, C자 형상의 곡면 구조를 갖는 전기회로 성형물이 펼쳐지는 동작을 할 때 도 3의 단면 구성상의 중립선(―­―) 위쪽에 위치된 외곽 실리콘 성형품(13)은 수축 스트레스(→←)를 받고, 중립선(―­―) 아래쪽 구성물인 플렉시블 PCB(11)을 포함한 전기회로물(10)과 내부 실리콘 부재(15)는 인장 스트레스(←→)를 받게 된다.
그러나, 이들 중립선(―­―) 아래쪽 구성물은 원래 “평면”구조로 형성된 것이므로, “C”형상의 1차 성형물 아래에 수축된 상태로 부착되면서 인장 방향으로 복원하려는 관성을 가지고 있으므로 플렉시블 PCB(11)와 전기회로물(10)가 인장 스트레스로 인해 받는 충격은 실제로 크지 않다. 더욱이, 일정한 신축성을 갖는 외부 실리콘 부재(13)의 일부와 양면 테이프(14)가 플렉시블 PCB(11)의 변형을 잡아줄 수 있고, 내부 실리콘 부재(15) 또한 낮은 경도의 연질 실리콘으로 구성될 수 있으므로 플렉시블 PCB(11) 상의 실장부품(예; LED)에 인장 스트레스로 인한 충격을 거의 주지 않아 C형의 곡면 구조를 펼치고 오므리는 인장 및 수축 동작에도 안정적인 전기회로 성형물(1)이 제공될 수 있는 것이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 단면 구조로 갖는 전기회로 성형물인 웨어러블 기기용 착용밴드의 일 구성예를 나타낸 것으로, “C”형상의 1차 성형물(13) 내부에 플렉시블 PCB(11)를 포함한 전기회로물(10)이 부착된 상태(도 5)와 그 위에 내부 실리콘 부재(15)가 부착(도 6)되는 과정을 보여주고 있다.
여기서, 웨어러블 기기용 착용밴드로 제공되는 전기회로 성형물은 예를 들어 물리치료용으로 열, 광선, 진동, 전기, 초음파, 레이저 등을 제공하여 환부에 다양한 자극을 제공하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 광 치료법에 활용하기 위한 전기회로 성형물의 경우, 플렉시블 PCB의 표면상에 다수의 발광소자가 일정 간격으로 실장될 수 있으며, 이러한 발광소자는 환부에 제한된 파장 범위의 광, 예를 들어 가시광선(600~700㎚ 파장)이나 적외선(700~990㎚ 파장)을 조사하기 위한 발광 다이오드(LED)의 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 내부 실리콘 부재(15)는 투명 실리콘재로 구성되는 것이 바람직한데, 다수의 LED 소자로부터 발광된 가시광선 또는 적외선은 상부의 투명 실리콘을 통과하여 사용자의 환부에 적절히 조사되어 치료 효과를 제공할 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 5의 웨어러블 기기용 착용밴드의 내부 및 외부 결합 구조를 도시한 것으로, 웨어러블 기기는 본체(30)의 양측으로 연장된 한 쌍의 “C”형상의 착용밴드(20,20'; 이하 'C형 착용밴드')를 구비할 수 있다. 이러한 C형 착용밴드(20,20')는 내측 끝단에 도 7과 같은 돌출된 결합돌기(21)를 구비하고, 외측 표면에는 이 결합돌기(21)가 끼워져 고정되도록 도 8과 같은 결합홈(22)을 구비할 수 있다. 사용자의 신체 사이즈에 따라 착용밴드(20,20')의 직경을 조정할 수 있도록 결합홈(22)은 C형 착용밴드(20,20')의 외표면을 따라 일렬로 다수개가 형성될 수 있다. 또한, 결합돌기(21)는 결합홈(22)과의 결합 안정성을 위해 자석(미도시)이 내장된 형태로 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 결합홈(22)이 형성된 착용밴드(20,20')의 내부는 금속재인 판 스프링(12; 도 3 참조)이 내장되어 있으므로 자석에 의해 결합돌기(21)와 결합홈(22)의 결합이 보다 확실하게 유지될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 사용자는 웨어러블 기기를 팔이나 손목, 발목, 다리, 허리, 무릎 등 신체 각부에 착용한 상태로 신체 크기에 맞춰 결합돌기(21)를 이동시켜 결합홈(22)에 끼워맞출 수 있으며, 종래의 벨크로 타입, 후크 타입, 지퍼 타입, 조임벨트 타입, 버클 타입의 착용 수단들의 인위적인 체결 방식에 비해 착용이 더욱 간편하고, 혈액순환 장애와 같은 부작용을 발생시키지도 않게 된다.
또한, 도 8에 따르면, 위와 같은 착용밴드(20.20')를 갖는 웨어러블 기기의 본체(30) 내측 표면에 하나 이상의 진동 자극부(31)를 구비할 수 있다. 이러한 진동 자극부(31)는 사용자의 환부에 진동을 통한 자극을 제공하기 위한 것으로, 예를 들어, 골전도 스피커나 모터 등을 이용한 진동자, 음파 진동자와 같은 수단을 포함할 수 있으며, 가로 방향 또는 세로 방향으로 적어도 한 쌍의 돌출된 형태로 제공될 수 있다.
도 9는 도 5 내지 도 8의 착용밴드 구조를 갖는 웨어러블 기기의 다양한 사용예들을 도시한다. 먼저, 도 9a는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 무릎 또는 발목 부위에 착용한 상태를 나타낸 것으로, 무릎 또는 발목 관절의 물리치료나 무릎 또는 발목 관절 보호를 위한 용도로도 사용할 수 있음을 보여준다. 도 9b는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 팔뚝 부분에 착용한 상태를 나타내고, 도 9c는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 팔꿈치에 착용한 상태를 나타낸 것으로, 그 외에 사용자의 손목이나 발목 또는 어깨 부위에 착용하여 사용할 수도 있다. 도 9d는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 허리 또는 복부에 착용한 상태를 나타낸 것으로, 허리나 복부의 물리적 치료를 위해 사용할 수 있음을 보여준다. 도 9e는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 두부에 착용한 상태를 도시한 것으로, 두피 치료나 두피 마사지 등의 용도로도 사용할 수 있음을 보여준다. 도 9f는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 안면 부위에 착용한 상태를 나타낸 것으로, 피부 치료나 미용 등의 용도로도 사용할 수 있음을 보여준다. 도 9g는 본 발명의 착용밴드를 갖는 웨어러블 기기를 목 부분에 착용한 상태를 도시한 것으로, 목 디스크나 담 결림 등의 치료용으로도 사용할 수 있음을 보여준다.
이상 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 지금까지 설명한 내용들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 그 일부를 예시한 정도에 불과하며, 아래에 첨부된 청구범위에 나타날 수 있는 것을 제외하고는 상술한 내용에 의해 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명은 이와 동일한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 범위 내에서 발명의 기술적 사상과 요지를 벗어나지 않으면서 균등물의 많은 변화, 수정 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
[부호의 설명]
1 : 전기회로 성형물
10 : 전기회로물
11 : 플렉시블 PCB
12 : 판 스프링
12a : 꺽임방지 홈
13: 외부 실리콘 부재(외곽 실리콘 성형품)
14 : 양면 테이프
15 : 내부 실리콘 부재
20,20' : C형 착용밴드
21 : 결합돌기
22 : 결합홈
30 : 웨어러블 기기 본체
31 : 진동 자극부

Claims (10)

  1. 웨어러블 기기용 전기회로 성형물로서,
    일정한 형상과 탄성을 갖는 판 스프링;
    상기 판 스프링의 내,외측의 표면을 둘러싸는 외부 실리콘;
    상기 판 스프링의 내측 방향의 상기 외부 실리콘 표면에 부착되는 전기회로물인 플렉시블 PCB; 및
    상기 판 스프링의 내측 방향으로 상기 플렉시블 PCB의 상부를 커버하는 내부 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기용 전기회로 성형물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플렉시블 PCB는 열, 광선, 진동, 전기, 초음파, 레이저를 포함하는 다양한 자극 중 적어도 하나를 환부에 제공하도록 제공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기용 전기회로 성형물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플렉시블 PCB는 양면 테이프에 의해 상기 외부 실리콘의 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기용 전기회로 성형물.
  4. 제1항의 전기회로 성형물을 포함하는 웨어러블 기기 착용 수단으로서,
    상기 판 스프링은 형상 복원이 가능한 C형상의 곡면 구조를 갖고, 상기 플렉시블 PCB는 환부에 제한된 파장 범위의 광을 조사하기 위한 다수의 발광소자가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 발광소자는 가시광선(600~700㎚ 파장)이나 적외선(700~990㎚ 파장)을 조사하기 위한 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 판 스프링은 펼침 상태에서 최대 일(―)자 형태까지만 펴지고 그 이상은 휘지 않도록 곡면의 길이방향으로 적어도 일측에 꺽임 방지 홈이 가공된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단.
  7. 제 1항의 전기회로 성형물이 웨어러블 기기 본체의 양측으로 연장된 한 쌍의 C형 착용밴드로 구성되는 웨어러블 기기 착용 수단으로서,
    상기 C형 착용밴드는 내측 끝단에 돌출된 결합돌기가 형성되고 외측 표면에 상기 결합돌기가 안착되어 고정되는 결합홈이 형성되며, 상기 결합돌기는 결합홈과의 결합 안정성을 위해 자석이 내장된 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 결합홈은 사용자의 신체 사이즈에 따라 착용밴드의 직경을 조정할 수 있도록 상기 C형 착용밴드의 외표면을 따라 일렬로 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 웨어러블 기기 본체는 사용자의 환부에 진동을 통한 자극을 제공하기 위한 진동 자극부가 가로 방향 또는 세로 방향으로 적어도 한 쌍의 돌출된 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 기기 착용 수단.
  10. 제 1항의 웨어러블 기기용 전기회로 성형물을 제조하는 방법으로서,
    일정한 탄성을 갖고 형상 복원이 가능한 반원 또는 C 형상의 곡면 구조를 갖는 판 스프링을 제작하는 단계;
    상기 판 스프링을 실리콘 성형 몰드에 삽입하고 액상 실리콘재를 주입하여 상기 판 스프링을 둘러싸는 1차 성형물인 외곽 실리콘 성형품을 형성하는 단계;
    상기 외곽 실리콘 성형품의 내측 면에 양면 테이프를 부착하고 그 위에 전기회로물인 플렉시블 PCB를 부착하여 2차 성형물을 형성하는 단계;
    상기 플렉시블 PCB를 포함하는 전기회로물을 커버하기 위한 내부 실리콘 부재를 성형하는 단계; 및
    상기 전기회로물의 표면에 내부 실리콘 부재를 부착하여 완성품을 형성하는 단계를 포함하는 전기회로 성형물 제조 방법.
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