KR102605970B1 - 진동 자극 장치 및 이를 포함하는 진동 자극 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1 기판, 상기 제1 기판의 양 측에 연결되는 연결 밴드, 및 상기 제1 기판 상에 제공되는 복수의 진동 소자들을 포함하는 진동 소자 어레이를 포함하되, 상기 진동 소자들 각각은 상기 제1 기판 상에 제공되는 스탠드, 상기 스탠드 상에 제공되며, 가장자리에서 상기 스탠드와 접촉하는 진동막, 상기 진동막의 상면 또는 하면 상에 제공되는 진동자, 및 상기 진동자와 연결되는 전극선을 포함하고, 상기 진동막은 상기 스탠드보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 장치 및 이를 포함하는 진동 자극 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 진동 자극 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 간섭이 감쇠된 진동 소자 어레이를 포함하는 진동 자극 장치 및 이를 포함하는 진동 자극 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 진동 소자는 전기 모터, 압전 소자, 정전 용량 소자 등을 이용하여 진동을 발생시키고 전달하는 액추에이터 소자일 수 있다. 진동 소자는 사람의 피부 등에 진동 자극을 주어 피부의 탄력 및 혈액 순환을 개선할 수 있고, 모공의 노폐물을 제거할 수 있으며, 약물, 수분 등의 영양 성분이 잘 흡수되도록 할 수 있다.
본 발명은 진동 간섭이 감쇠된 진동 소자 어레이를 포함하는 진동 자극 장치 및 이를 포함하는 진동 자극 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 진동 자극 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판의 양 측에 연결되는 연결 밴드, 및 상기 제1 기판 상에 제공되는 복수의 진동 소자들을 포함하는 진동 소자 어레이를 포함하되, 상기 진동 소자들 각각은 상기 제1 기판 상에 제공되는 스탠드, 상기 스탠드 상에 제공되며, 가장자리에서 상기 스탠드와 접촉하는 진동막, 상기 진동막의 상면 또는 하면 상에 제공되는 진동자, 및 상기 진동자와 연결되는 전극선을 포함하고, 상기 진동막은 상기 스탠드보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함할 수 있다.
상기 진동막은 PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지를 포함할 수 있다.
상기 스탠드는 플라스틱, 경화수지, 금속, 세라믹 또는 산화물을 포함할 수 있다.
상기 스탠드는 상부 및 하부 중 적어도 하나가 열린 원기둥 또는 다각기둥 형상을 가질 수 있다.
상기 스탠드 또는 상기 진동막은 공기가 자유롭게 출입하는 공기 구멍들을 포함할 수 있다.
상기 진동자는 인가되는 전기 신호에 따라 진동을 발생시키도록 구성되는 ERM(eccentric rotating mass), LRA(linear resonator actuator) 또는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)일 수 있다.
상기 연결 밴드의 적어도 일부는 밸크로 또는 접착력을 갖는 패치를 포함하고, 상기 연결 밴드는 신체 부위에 고정 또는 밀착되는 의상 형태를 가질 수 있다.
상기 진동 소자들 각각은 상기 진동자 또는 상기 진동막의 상면 상에 제공되는 돌기 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 진동 소자들 각각은 상기 진동자를 둘러싸며, 상기 진동막의 상면 또는 하면에 접착되는 진동자 주머니를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 진동 소자 어레이 사이에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되, 상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함할 수 있다.
상기 진동 소자 어레이 상에 제공되는 보호막을 더 포함하되, 상기 보호막은 상기 진동 소자들 각각의 상기 진동자의 상면과 접촉하고, 상기 보호막은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함할 수 있다.
상기 보호막 상에 제공되는 접촉 패드들을 더 포함하되, 상기 접촉 패드들은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함할 수 있다.
상기 보호막 상에 제공되는 가는 솔 또는 털 형상의 섬모형 패드들을 더 포함하되, 상기 섬모형 패드들 각각의 일 단부는 상기 보호막의 상면에 고정되고, 상기 섬모형 패드들 각각의 타 단부는 자유롭게 흔들리거나 휘어지도록 구성될 수 있다.
상기 보호막 상에 제공되는 돌기형 접촉 패드를 더 포함하되, 상기 돌기형 접촉 패드는 평판 형상의 패드 부분 및 상기 패드 부분으로부터 돌출되는 돌기 부분들을 포함할 수 있다.
상기 진동 소자 어레이의 상기 진동 소자들은 상기 제1 기판 상에서 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 진동 자극 시스템은 제1 기판, 상기 제1 기판의 양 측에 연결되는 연결 밴드, 및 상기 제1 기판 상에 제공되는 복수의 진동 소자들을 포함하는 진동 소자 어레이를 포함하는 진동 자극 장치, 상기 진동 소자들과 개별적으로 연결되는 제어부, 및 상기 제어부와 연결되며, 상기 진동 자극 장치 및 상기 제어부에 전기 에너지를 공급하는 전원부를 포함하되, 상기 진동 소자들 각각은 상기 제1 기판 상에 제공되는 스탠드, 상기 스탠드 상에 제공되며, 가장자리에서 상기 스탠드와 접촉하는 진동막, 상기 진동막의 상면 또는 하면 상에 제공되는 진동자 및 상기 진동자와 상기 제어부를 연결하는 전극선을 포함하고, 상기 진동막은 상기 스탠드보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 진동 소자 어레이 사이에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되, 상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 진동 소자들 각각의 진동 자극을 동시에, 순차적으로 또는 미리 프로그램된 패턴으로 유도할 수 있다.
상기 제어부 및 상기 전원부는 상기 제1 기판의 내부 또는 외부에 제공될 수 있다.
상기 진동 자극 장치는 복수로 제공되고, 상기 진동 자극 장치들의 상기 제1 기판들은 서로 연결될 수 있다.
상기 진동막은 PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지를 포함하고, 상기 스탠드는 플라스틱, 경화수지, 금속, 세라믹 또는 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 진동 자극 장치는 복수의 진동 소자들을 어레이로 구성하여 개별적으로 진동 자극을 구동 및/또는 제어할 수 있고, 이에 따라 모발, 두피 및 피부 등에 다양한 진동 패턴을 갖는 진동 자극을 제공하여 자극의 효과를 증대하고(예를 들어, 영양 성분의 흡수, 혈액, 체액 순환 개선 등) 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 신체 내부에 이식되어 뇌, 혈관, 신경 및 장기 등의 조직에 진동 자극을 전달할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 진동 촉각 정보를 진동 소자의 위치 별로 나누어 전달하는 제품(예를 들어, VR/AR 촉감 글러브, 촉각 디스플레이, 웨어러블 진동 표시 장치 등)으로 사용될 수 있다.
도 1a 및 도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 1e 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 설명하기 위한 단면도들로, 각각 도 1a 및 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다.
도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 개념도들이다.
도 3b, 도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 각각 도 3a 내지 도 8a의 진동 자극 장치들에 전압을 인가할 때 가장 낮은 공진 주파수에서의 진동 변위를 3차원 이미지로 나타내는 개념도들이다.
도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 도 15a 및 도 16a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 단면도들이다.
도 9b, 도 10b, 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b, 도 15b 및 도 16b는 각각 도 9a 내지 도 16a의 진동 자극 장치들의 진동 소자들에 전압을 인가할 때 진동 변위 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
도 17 내지 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 설명하기 위한 단면도들로, 각각 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 포함하는 진동 자극 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 29, 도 30 및 도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 사용하는 것을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 1e 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 설명하기 위한 단면도들로, 각각 도 1a 및 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다.
도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 개념도들이다.
도 3b, 도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 각각 도 3a 내지 도 8a의 진동 자극 장치들에 전압을 인가할 때 가장 낮은 공진 주파수에서의 진동 변위를 3차원 이미지로 나타내는 개념도들이다.
도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 도 15a 및 도 16a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 단면도들이다.
도 9b, 도 10b, 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b, 도 15b 및 도 16b는 각각 도 9a 내지 도 16a의 진동 자극 장치들의 진동 소자들에 전압을 인가할 때 진동 변위 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
도 17 내지 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 설명하기 위한 단면도들로, 각각 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 포함하는 진동 자극 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 29, 도 30 및 도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 사용하는 것을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진동 자극 장치 및 이를 포함하는 진동 자극 시스템의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 1a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 기판(100) 및 기판(100) 상의 진동 소자 어레이(VSA)를 포함할 수 있다. 기판(100)은, 예를 들어, PDMS, PMMA, 탄성 중합체(Elastomer), 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프, 또는 스폰지 등 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 기판(100)은 플라스틱 등의 단단하고(hard) 딱딱한(rigid) 물질을 포함할 수 있다.
기판(100)은 용도에 따라 다양한 모양, 크기 및 형상을 가질 수 있다. 기판(100)은, 일 예로, 속이 빈 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 기판(100)은 제1 방향(D1) 및 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)과 나란한 상면을 가질 수 있다. 기판(100)의 상면은 제3 방향(D3)과 직교할 수 있다. 기판(100)은 후술하는 진동자(130)에서 발생한 진동이 다른 진동 소자들(VMS; Vibrator-Membrane-Stand)로 전달되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 이에 따라, 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 감쇠될 수 있다.
진동 소자 어레이(VSA)는 제1 방향(D1)을 따라 배열된 복수의 진동 소자들(VMS)을 포함할 수 있다. 복수의 진동 소자들(VMS)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다.
이하에서, 설명의 편의를 위하여 단수의 진동 소자(VMS)에 대하여 설명하나, 이하의 설명은 다른 진동 소자들(VMS)에 대하여 동일하게 적용될 수 있다. 진동 소자(VMS)는 스탠드(110), 진동막(120), 진동자(130) 및 전극선(140)을 포함할 수 있다.
스탠드(110)는 기판(100) 상에 제공될 수 있고, 기판(100)의 상면과 접촉할 수 있다. 스탠드(110)는, 예를 들어, 상부가 열린 원기둥 또는 다각기둥 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 스탠드(110)는 상부 및 하부가 모두 열린 원기둥 또는 다각기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 스탠드(110)는 상부 및 하부 중 적어도 하나가 열린 원기둥 또는 다각기둥 형상을 가질 수 있다. 또 다른 예로, 스탠드(110)는 평판(예를 들어, 원판 또는 다각형판) 및 평판 상의 적어도 2개 이상의 기둥들을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 스탠드(110)는 원형 링 또는 다각형 링과 링 상의 적어도 2개 이상의 기둥들을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 스탠드(110)는 평판 또는 링 없이 적어도 2개 이상의 기둥들만을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 기판(100)이 단단하고(hard) 딱딱한(rigid) 물질을 포함하는 경우, 스탠드(110)는 기판(100)을 가공하여 기판(100)과 일체형으로 제작될 수 있다(도 1d 및 도 1e 참조). 스탠드(110)는, 예를 들어, 플라스틱, 경화수지, 금속, 세라믹, 산화물 등 단단하고 딱딱한 성질을 갖는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
진동막(120)은 스탠드(110) 상에 제공될 수 있고, 그의 가장자리에서 스탠드(110)와 접촉할 수 있다. 진동막(120)은 접착제를 통해 스탠드(110) 상에 접착될 수 있다. 진동막(120)은, 예를 들어, 원판 또는 다각형판 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 진동막(120)은 일부분이 비어 있는 원판 또는 다각형판 형상을 가질 수 있고, 스탠드(110)의 상면에 따라 그의 형상이 달라질 수도 있다. 진동막(120)은, 예를 들어, PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프, 또는 스폰지 등 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수 있다. 진동막(120)의 탄성 계수(또는 영률(Young's modulus))는 수 MPa 이하일 수 있다. 진동막(120)의 탄성 계수(또는 영률(Young's modulus))는 원하는 진동의 주파수에 따라 다르게 선택될 수 있다. 진동막(120)은 후술하는 진동자(130)에서 발생한 진동이 스탠드(110)로 전달되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 이에 따라, 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 감쇠될 수 있다.
진동막(120)의 하면과 스탠드(110)의 상면 및 내측벽으로 둘러싸인 공간은 공기로 채워질 수 있다. 스탠드(110) 및/또는 진동막(120)은 공기가 자유롭게 출입할 수 있는 공기 구멍들을 포함할 수 있다.
스탠드(110) 및 진동막(120)은, 예를 들어, 액상의 PDMS 상에 스탠드(110)를 고정하는 것 및 액상의 PDMS를 고체상으로 굳히는 것을 통해 일체로 형성될 수도 있다.
진동자(vibrator, 130)는 진동막(120) 상에 제공될 수 있고, 진동막(120)의 상면 또는 하면과 접착되거나 접촉할 수 있다. 진동자(130)는 인가되는 전기 신호에 따라 진동을 발생시킬 수 있다. 진동자(130)는, 예를 들어, ERM(eccentric rotating mass), LRA(linear resonator actuator) 또는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)일 수 있다. 진동자(130)는, 예를 들어, 원기둥, 다각기둥, 직육면체 등의 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 진동자(130)는 다층 박막 구조(압전 액추에이터의 경우)를 가질 수 있다.
전극선(140)은 진동막(120) 상에 제공될 수 있다. 전극선(140)의 일 단부는 진동자(130)와 연결될 수 있다. 전극선(140)의 타 단부는 기판(100)의 내부 또는 외부에 제공되는 제어부(1100, 도 26 참조) 및/또는 전원부(1200, 도 26 참조)와 연결될 수 있다. 제어부(1100, 도 26 참조) 및/또는 전원부(1200, 도 26 참조)가 기판(100)의 외부에 제공되는 경우, 전극선(140)은 기판(100)에 있는 구멍을 통해 외부와 연결될 수 있다. 전극선(140)은 진동자(130)에 전기 신호를 전달할 수 있다. 전극선(140)은, 예를 들어, 절연물질로 코팅된 전선이거나, 스탠드(110) 및/또는 기판(100) 상에 제공되거나 스탠드(110) 및/또는 기판(100) 내부에 제공되는 배선일 수 있다.
연결 밴드(150)는 기판(100)의 양 측에 연결될 수 있다. 연결 밴드(150)의 일부는 밸크로 또는 접착력을 갖는 패치를 포함할 수 있다. 연결 밴드(150)는, 예를 들어, 골무, 장갑, 손목 밴드, 양말, 마스크, 헬멧 등의 의상 형태를 가질 수 있고, 본 발명에 따른 진동 자극 장치를 피부(예를 들어, 얼굴, 머리, 손, 손가락 등)에 고정 및/또는 밀착시키는 것을 도울 수 있다.
도 1c, 도 1d 및 도 1e는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도들로, 도 1a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 1a 및 도 1c를 참조하면, 진동 소자(VMS)의 적어도 일부는 기판(100) 내부로 함입될 수 있다. 보다 구체적으로, 진동 소자(VMS)의 스탠드(110)의 적어도 일부는 기판(100) 내부로 함입될 수 있다.
스탠드(110)는, 예를 들어, 기판(100)의 상면(100t)보다 낮은 레벨에 위치하는 제1 부분(110a) 및 기판(100)의 상면(100t)보다 높은 레벨에 위치하는 제2 부분(110b)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 예로 스탠드(110) 전체가 기판(100)의 상면(100t)보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다.
적어도 일부가 기판(100) 내부로 함입된 진동 소자(VMS)는, 도 1b의 경우에 비하여, 기판(100)과의 접착력이 강할 수 있다. 진동 소자(VMS)의 적어도 일부가 기판(100) 내부로 함입되어 외부의 충격 및/또는 오염에 의한 진동 소자(VMS)의 훼손이 방지 또는 최소화될 수 있다.
도 1a, 도 1d 및 도 1e를 참조하면, 기판(100)이 단단하고(hard) 딱딱한(rigid) 물질을 포함하는 경우, 기판(100)을 가공하여 기판(100)의 일부분이 스탠드의 역할을 수행하도록 할 수 있다. 진동막(120)은 기판(100)의 일부분에 의해 지지될 수 있다.
도 1d와 같이, 기판(100)은 복수의 진동 소자들(VMS) 아래의 복수의 캐비티들(111)을 가질 수 있다. 캐비티들(111) 각각은 진동 소자들(VMS) 각각의 진동막(120) 아래에 제공될 수 있고, 진동 소자들(VMS) 각각의 진동막(120)은 캐비티들(111) 각각에 인접하는 기판(100)의 일부분에 의해 지지될 수 있다.
도 1e와 같이, 기판(100)은 복수의 진동 소자들(VMS) 아래의 하나의 캐비티(112)를 가질 수 있다. 캐비티(112)는 진동 소자 어레이(VSA) 아래에서 연결된 하나의 공간일 수 있다. 다시 말하면, 도 1e에 따른 진동 자극 장치는 도 1d에 따른 진동 자극 장치의 복수의 캐비티들(111)이 하나로 연결된 구조를 가질 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 양 측에서 연결 밴드(150)와 연결되는 제1 기판(100), 제1 기판(100) 상의 제2 기판(160) 및 제2 기판(160) 상의 진동 소자 어레이(VSA)를 포함할 수 있다. 제2 기판(160)은 제1 기판(100)과 진동 소자 어레이(VSA) 사이에 제공될 수 있다.
제1 기판(100)은, 예를 들어, 플라스틱, 경화 수지, 금속, 세라믹 등 단단하고 딱딱한 물질을 포함할 수 있고, 제2 기판(160)은, 예를 들어, PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프, 또는 스폰지 등 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수 있다. 제1 기판(100) 및 제2 기판(160)은 진동 자극을 전달하고자 하는 신체 부위에 따라 다양한 모양, 크기 및 형상을 가질 수 있다. 제2 기판(160)은, 일 예로, 속이 빈 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 특히, 제1 기판(100)은 진동 자극을 전달하고자 하는 신체 부위의 형상에 맞추어 미리 설계 및 제작될 수 있다. 제2 기판(160)의 하면은 제1 기판(100)의 상면과 전체적으로 접착될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 제2 기판(160)의 하면의 일부만 제1 기판(100)의 상면에 고정될 수도 있다.
도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 개념도들이다. 도 3b, 도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 각각 도 3a 내지 도 8a의 진동 자극 장치들에 전압을 인가할 때 가장 낮은 공진 주파수에서의 진동 변위를 3차원 이미지로 나타내는 개념도들이다.
보다 구체적으로, 도 3b 내지 도 8b는 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가한 상태에서, 유한요소해석(finite element analysis; FEA) 방법을 이용하여 가장 낮은 공진 주파수에서의 진동 변위를 3차원 이미지로 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 8a, 도 3b 내지 도 8b에서, 진동자들(130) 각각은 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate, Pb[ZrxTi1-x]O3 (0≤x≤1); PZT)을 포함하는 압전 액추에이터일 수 있다. 진동자들(130)의 간격은 약 12 mm일 수 있고, 진동자들(130) 각각은 약 2.5 mm의 두께 및 약 5 mm의 직경을 가질 수 있다. 이하에서, 어떤 구성들의 간격은 해당 구성들의 중심들 사이의 거리를 의미한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 한 쌍의 진동자들(130)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 약 0.5 mm의 두께, 약 10 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다.
제1 기판(100)의 좌우 측면들이 고정된 조건에서 진동자들(130) 중 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가(예를 들어, 좌측 진동자의 상면 및 하면 사이에 전압을 인가)한 경우, 가장 낮은 공진 주파수는 약 307.2 Hz일 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 박스 형상을 갖는 제1 기판(100) 상에 진동막(120)이 제공될 수 있고, 진동막(120) 상에 한 쌍의 진동자들(130)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 폴리카보네이트를 포함할 수 있고, 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 약 0.5 mm의 두께(제1 기판(100)의 테두리의 두께), 약 10 mm의 폭, 약 3 mm의 높이(제1 기판(100) 전체의 두께) 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다. 진동막(120)은 약 0.5 mm의 두께, 약 10 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다.
제1 기판(100)의 바닥면이 고정된 조건에서 진동자들(130) 중 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가(예를 들어, 좌측 진동자의 상면 및 하면 사이에 전압을 인가)한 경우, 가장 낮은 공진 주파수는 약 86.5 Hz일 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 제2 기판(160)이 제공될 수 있고, 제2 기판(160) 상에 한 쌍의 진동자들(130)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 폴리카보네이트를 포함할 수 있고, 제2 기판(160)은 PDMS를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 약 2 mm의 두께, 약 15 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다. 제2 기판(160)은 약 5 mm의 두께, 약 15 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다.
제1 기판(100)의 좌우 측면들이 고정된 조건에서 진동자들(130) 중 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가(예를 들어, 좌측 진동자의 상면 및 하면 사이에 전압을 인가)한 경우, 가장 낮은 공진 주파수는 약 430.7 Hz일 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제2 기판(160) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상의 진동자(130)를 포함할 수 있다. 제2 기판(160) 및 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있고, 스탠드(110)는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
제2 기판(160)은 약 5 mm의 두께, 약 15 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다. 스탠드(110)는 약 2.5 mm의 높이 및 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
제2 기판(160)의 좌우 측면들이 고정된 조건에서 진동자들(130) 중 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가(예를 들어, 좌측 진동자의 상면 및 하면 사이에 전압을 인가)한 경우, 가장 낮은 공진 주파수는 약 84.6 Hz일 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상의 진동자(130)를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있고, 제1 기판(100) 및 스탠드(110)는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 약 2 mm의 두께, 약 15 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다. 스탠드(110)는 약 2.5 mm의 높이 및 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
제1 기판(100)의 좌우 측면들이 고정된 조건에서 진동자들(130) 중 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가(예를 들어, 좌측 진동자의 상면 및 하면 사이에 전압을 인가)한 경우, 가장 낮은 공진 주파수는 약 132.7 Hz일 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 제2 기판(160)이 제공될 수 있고, 제2 기판(160) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상의 진동자(130)를 포함할 수 있다. 제2 기판(160) 및 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있고, 제1 기판(100) 및 스탠드(110)는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 약 2 mm의 두께, 약 15 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다. 제2 기판(160)은 약 5 mm의 두께, 약 15 mm의 폭 및 약 37 mm의 길이를 가질 수 있다. 스탠드(110)는 약 2.5 mm의 높이 및 약 10 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 약 0.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
제1 기판(100)의 좌우 측면들이 고정된 조건에서 진동자들(130) 중 좌측 진동자에만 약 100 V의 전압을 인가(예를 들어, 좌측 진동자의 상면 및 하면 사이에 전압을 인가)한 경우, 가장 낮은 공진 주파수는 약 132.2 Hz일 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b의 결과를 요약하면 하기 [표 1]과 같다. 이때, Ron/off는 우측 진동자의 진동 변위에 대한 좌측 진동자의 진동 변위의 비율을 나타낸다.
| 도 | 좌측 진동자의 진동 변위(㎛) | 우측 진동자의 진동 변위(㎛) | 진동 주파수(Hz) | Ron/off |
| 3a, 3b | 2715 | 2714 | 307.2 | 1 |
| 4a, 4b | 35 | 439 | 86.5 | 0.08 |
| 5a, 5b | 0.08 | 0.01 | 430.7 | 8 |
| 6a, 6b | 1158 | 1144 | 84.6 | 1 |
| 7a, 7b | 464 | 24 | 132.7 | 19 |
| 8a, 8b | 1695 | 36 | 132.2 | 47 |
전압이 인가된 좌측 진동자의 진동 변위가 전압이 인가되지 않은 우측 진동자의 진동 변위보다 클수록, 좌측 진동자의 진동 변위의 크기가 클수록, 진동 간섭이 잘 감쇠되는 성능을 나타낼 수 있다. 즉, 도 7a 및 도 7b의 경우 및 도 8a 및 도 8b의 경우에 진동 간섭이 보다 많이 감쇠될 수 있다.
도 9a, 도 10a, 도 11a 및 도 12a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 단면도들이다. 도 9b, 도 10b, 도 11b 및 도 12b는 각각 도 9a 내지 도 12a의 진동 자극 장치들의 진동 소자들에 전압을 인가할 때 진동 변위 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
보다 구체적으로, 도 9b 내지 도 12b는 좌측 진동자에만 약 0.5 Vrms의 사인파 전압(즉, AC 전압)을 인가한 상태에서, 레이저 바이브로미터(laser vibrometer)를 이용하여 약 150 Hz에서 약 1 kHz까지 1.25 Hz 단위로 진동 변위 스펙트럼을 측정한 그래프들이다. 이때, 측정된 진동 변위는 기준점이 진동자(131)의 표면으로 설정된 상대적인 값일 수 있다. 측정된 진동 변위의 단위는 nm이며, 측정 결과는 주파수 스캔 모드의 결과이기 때문에 순정 사인파 전압을 인가할 때에는 수십 배 이상 더 큰 진동 변위를 나타낼 수 있다.
도 9a 내지 도 12a, 도 9b 내지 도 12b에서, 진동자들(131) 각각은 공진 주파수가 약 240 Hz이고, 작동 전압은 약 0.1 내지 1.9 Vrms인 LRA(linear resonator actuator)일 수 있다. 진동자들(131)의 간격은 약 25 mm일 수 있고, 진동자들(131) 각각은 약 2.5 mm의 두께 및 약 8 mm의 직경을 가질 수 있다.
도 9a 를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 전극선(140)과 연결된 한 쌍의 진동자들(131)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 딱딱한(rigid) 원판형 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 147 mm의 직경을 가질 수 있다.
도 9b를 참조하면, 좌측 진동자(On) 및 우측 진동자(Off) 모두에서 공진 주파수는 약 240 Hz이다. 좌측 진동자(On) 및 우측 진동자(Off) 각각의 진동 변위 스펙트럼은 차이가 크지 않고, 진동 변위도 다른 경우에 비하여 상대적으로 작다. 이는 좌측 진동자(On)의 진동이 제1 기판(100)을 통해 우측 진동자(Off)에 전달되는 것으로 인해 진동 간섭이 매우 크다는 것을 보여주는 결과이다.
도 10a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 진동막(120)이 제공될 수 있고, 진동막(120) 상에 전극선(140)과 연결된 한 쌍의 진동자들(131)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 박스 형상의 딱딱한 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 62 mm의 폭 및 약 97 mm의 길이를 가질 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 약 62 mm의 폭, 약 47 mm의 길이 및 약 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
도 10b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수들 중 하나는 약 175 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수들 중 하나는 약 477 Hz이다. 도 10b의 진동 변위는 도 9b의 경우보다 크다. 좌측 진동자(On) 및 우측 진동자(Off) 각각의 진동 변위 스펙트럼은 다양한 진동 모드 및 복잡한 스펙트럼을 나타낸다. 이는 진동막(120)으로 연결된 진동자들(131) 사이의 진동 간섭이 크다는 것을 보여주는 결과이다.
도 11a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상에서 전극선(140)과 연결된 진동자(131)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 딱딱한(rigid) 원판형 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 147 mm의 직경을 가질 수 있다. 스탠드(110)는 경화 수지를 포함할 수 있다. 스탠드(110)는 약 5 mm의 높이 및 약 20 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 약 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다.
도 11b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수는 약 468 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수들 중 하나는 약 375 Hz이다. 이때, 좌측 진동자(On)의 진동 변위는 우측 진동자(Off)의 진동 변위보다 크다. 이는 진동 소자들(VMS)과 제1 기판(100) 사이의 진동 간섭 및 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 매우 작다는 것을 보여주는 결과이다.
도 12a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 제2 기판(160)이 제공될 수 있고, 제2 기판(160) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상에서 전극선(140)과 연결된 진동자(131)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 딱딱한(rigid) 원판형 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 147 mm의 직경을 가질 수 있다. 제2 기판(160)은 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 스탠드(110)는 경화 수지를 포함할 수 있다. 스탠드(110)는 약 5 mm의 높이 및 약 20 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 약 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다.
도 12b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수는 약 181 Hz 및 약 466 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수들 중 하나는 약 466 Hz이다. 이때, 좌측 진동자(On)의 진동 변위는 우측 진동자(Off)의 진동 변위보다 크다. 또한, 좌측 진동자(On)는 사람이 진동을 쉽게 느낄 수 있는 약 200 Hz 주변의 진동 변위(LRA의 공진 주파수(약 240 Hz)와의 차이가 크지 않음)가 매우 크다. 이는 진동 소자들(VMS)과 제1 기판(100) 및/또는 제2 기판(160) 사이의 진동 간섭 및 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 매우 작다는 것을 보여주는 결과이다.
도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 도 12a 및 도 12b의 결과를 요약하면 하기 [표 2]와 같다. 이때, 좌측 진동자(On) 및 우측 진동자(Off)의 진동 변위는 좌측 진동자(On)의 진동 변위가 가장 큰 공진 주파수에서 측정된 결과이다. 이때, Ron/off는 우측 진동자의 진동 변위에 대한 좌측 진동자의 진동 변위의 비율을 나타낸다.
| 도 | 좌측 진동자의 진동 변위(nm) | 우측 진동자의 진동 변위(nm) | 진동 주파수(Hz) | Ron/off |
| 9a, 9b | 5.7 | 3.0 | 240 | 1.9 |
| 10a, 10b | 43 | 17 | 175 | 2.5 |
| 11a, 11b | 47.7 | 2.4 | 468 | 19.8 |
| 12a, 12b | 18.9 | 1.8 | 181 | 10.5 |
전압이 인가된 좌측 진동자(On)의 진동 변위가 전압이 인가되지 않은 우측 진동자(Off)의 진동 변위보다 클수록, 좌측 진동자(On)의 진동 변위의 크기가 클수록, 진동 간섭이 잘 감쇠되는 성능을 나타낼 수 있다. 즉, 도 11a 및 도 11b의 경우 및 도 12a 및 도 12b의 경우에 진동 간섭이 보다 많이 감쇠될 수 있다. 다시 말하면, 진동자(131)를 포함하는 진동 소자(VMS)가 제공되는 경우, 진동 소자들(VMS)과 제1 기판(100) 및/또는 제2 기판(160) 사이의 진동 간섭 및 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 보다 많이 감쇠될 수 있다.
도 13a, 도 14a, 도 15a 및 도 16a는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치들을 나타내는 단면도들이다. 도 13b, 도 14b, 도 15b 및 도 16b는 각각 도 13a 내지 도 16a의 진동 자극 장치들의 진동 소자들에 전압을 인가할 때 진동 변위 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
보다 구체적으로, 도 13b 내지 도 16b는 좌측 진동자에만 약 2.4 V의 DC 전압을 인가한 상태에서, 레이저 바이브로미터를 이용하여 약 80 Hz에서 약 1 kHz까지 1.25 Hz 단위로 진동 변위 스펙트럼을 측정한 그래프들이다. 이때, 측정된 진동 변위는 기준점이 진동자(132)의 표면으로 설정된 상대적인 값일 수 있다. 측정된 진동 변위의 단위는 nm(또는 ㎛)이다.
도 13a 내지 도 16a, 도 13b 내지 도 16b에서, 진동자들(132) 각각은 ERM(eccentric rotating mass)일 수 있다. 진동자들(132)의 간격은 약 25 mm일 수 있고, 진동자들(132) 각각은 약 2.5 mm의 두께 및 약 5 mm의 직경을 가질 수 있다.
도 13a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 전극선(140)과 연결된 한 쌍의 진동자들(132)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 딱딱한(rigid) 원판형 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 147 mm의 직경을 가질 수 있다.
도 13b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수는 약 117 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수는 약 142 Hz이다. 좌측 진동자(On) 및 우측 진동자(Off) 각각의 진동 변위 스펙트럼은 차이가 크지 않고, 진동 변위도 다른 경우에 비하여 상대적으로 작다. 이는 좌측 진동자(On)의 진동이 제1 기판(100)을 통해 우측 진동자(Off)에 전달되는 것으로 인해 진동 간섭이 매우 크다는 것을 보여주는 결과이다.
도 14a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 진동막(120)이 제공될 수 있고, 진동막(120) 상에 전극선(140)과 연결된 한 쌍의 진동자들(132)이 제공될 수 있다. 제1 기판(100)은 박스 형상의 딱딱한 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 62 mm의 폭 및 약 97 mm의 길이를 가질 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 약 62 mm의 폭, 약 47 mm의 길이 및 약 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
도 14b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수들 중 하나는 약 92 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수는 약 145 Hz 및 약 181 Hz이다. 도 14b의 진동 변위는 도 13b의 경우보다 크다. 가장 큰 진동 변위의 비율은 좌측 진동자(On)가 우측 진동자(Off)보다 높다. 이는 진동막(120)으로 연결된 진동자들(132) 사이의 진동 간섭이 있다는 것을 보여주는 결과이다. 다만, 진동막(120)으로 연결된 진동자들(132) 사이의 진동 간섭은 도 13b의 경우보다 작다.
도 15a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상에서 전극선(140)과 연결된 진동자(132)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 딱딱한(rigid) 원판형 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 147 mm의 직경을 가질 수 있다. 스탠드(110)는 경화 수지를 포함할 수 있다. 스탠드(110)는 약 5 mm의 높이 및 약 20 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 약 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다.
도 15b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수는 약 87 Hz 및 약 175 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수는 약 120 Hz 및 약 144Hz이다. 이때, 좌측 진동자(On)의 진동 변위는 우측 진동자(Off)의 진동 변위보다 크다. 이는 진동 소자들(VMS)과 제1 기판(100) 사이의 진동 간섭 및 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 매우 작다는 것을 보여주는 결과이다.
도 16a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 제2 기판(160)이 제공될 수 있고, 제2 기판(160) 상에 한 쌍의 진동 소자들(VMS)이 제공될 수 있다. 진동 소자들(VMS) 각각은 스탠드(110), 스탠드(110) 상의 진동막(120) 및 진동막(120) 상에서 전극선(140)과 연결된 진동자(132)를 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 딱딱한(rigid) 원판형 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 기판(100)은 약 147 mm의 직경을 가질 수 있다. 제2 기판(160)은 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 제2 기판(160)은 약 2 mm의 두께를 가질 수 있다. 스탠드(110)는 경화 수지를 포함할 수 있다. 스탠드(110)는 약 5 mm의 높이 및 약 20 mm의 직경을 가질 수 있다. 진동막(120)은 PDMS를 포함할 수 있다. 진동막(120)은 약 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다.
도 16b를 참조하면, 좌측 진동자(On)의 공진 주파수는 약 85 Hz이고, 우측 진동자(Off)의 공진 주파수는 약 144 Hz 및 약 183 Hz이다. 이때, 좌측 진동자(On)의 진동 변위는 우측 진동자(Off)의 진동 변위보다 크다. 이는 진동 소자들(VMS)과 제1 기판(100) 및/또는 제2 기판(160) 사이의 진동 간섭 및 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 매우 작다는 것을 보여주는 결과이다.
도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 15a, 도 15b, 도 16a 및 도 16b의 결과를 요약하면 하기 [표 3]과 같다. 이때, 좌측 진동자(On) 및 우측 진동자(Off)의 진동 변위는 병기된 공진 주파수에서 측정된 결과이다. 이때, Ron/off는 우측 진동자의 진동 변위에 대한 좌측 진동자의 진동 변위의 비율을 나타낸다.
| 도 | 좌측 진동자의 진동 변위(nm) @ 주파수(Hz) | 우측 진동자의 진동 변위(nm) @ 주파수(Hz) | Ron/off |
| 13a, 13b | 98 @ 117 | 32 @ 142 | 3 |
| 14a, 14b | 2918 @ 92 | 220 @ 181 | 13 |
| 15a, 15b | 3594 @ 87 | 34 @ 144 | 106 |
| 16a, 16b | 2811 @ 85 | 43 @ 144 | 65 |
전압이 인가된 좌측 진동자(On)의 진동 변위가 전압이 인가되지 않은 우측 진동자(Off)의 진동 변위보다 클수록, 좌측 진동자(On)의 진동 변위의 크기가 클수록, 진동 간섭이 잘 감쇠되는 성능을 나타낼 수 있다. 즉, 도 15a 및 도 15b의 경우 및 도 16a 및 도 16b의 경우에 진동 간섭이 보다 많이 감쇠될 수 있다. 다시 말하면, 진동자(132)를 포함하는 진동 소자(VMS)가 제공되는 경우, 진동 소자들(VMS)과 제1 기판(100) 및/또는 제2 기판(160) 사이의 진동 간섭 및 진동 소자들(VMS) 사이의 진동 간섭이 보다 많이 감쇠될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 진동 소자 어레이(VSA) 상의 보호막(170)을 더 포함할 수 있다. 보호막(170)은 진동 소자들(VMS) 각각의 진동자(130)의 상면과 접촉할 수 있다. 보호막(170)은 진동 자극을 전달하고자 하는 신체 부위에 따라 다양한 모양, 크기 및 형상을 가질 수 있다. 보호막(170)은, 예를 들어, 마스크 팩 형태를 가질 수 있다. 보호막(170)은, 예를 들어, PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지 등 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수 있다. 또한, 보호막(170)은 수분 젤 및 영양 성분을 더 포함할 수 있다. 보호막(170)은 진동 자극을 전달하고자 하는 신체 부위와 진동자(130) 및 전극선(140) 등을 물리적, 화학적, 생물학적 및 전기적으로 분리할 수 있다. 보호막(170)은 신체 부위에 진동 자극이 보다 잘 전달될 수 있도록 매개할 뿐만 아니라, 신체 부위에 수분 및 영양 성분을 공급할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b 및 도 17를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 18을 참조하면, 제1 기판(100) 상에 제공되는 제2 기판들(161)은 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있고, 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제2 기판들(161) 각각은, 예를 들어, PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지 등 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수 있다. 제2 기판들(161) 각각은 상부가 열린 원기둥 또는 다각기둥 형상을 가질 수 있다.
이하에서, 설명의 편의를 위하여 단수의 진동 소자(VMS) 및 단수의 제2 기판(161)에 대하여 설명하나, 이하의 설명은 다른 진동 소자들(VMS) 및 다른 제2 기판들(161)에 대하여 동일하게 적용될 수 있다. 진동 소자(VMS)는 제2 기판(161), 스탠드(110), 진동막(120), 진동자(130) 및 전극선(140)을 포함할 수 있다.
스탠드(110), 진동막(120), 진동자(130) 및 전극선(140)은 제2 기판(161)의 상면 및 내측벽으로 둘러싸인 공간 내부에 제공될 수 있다. 스탠드(110)의 내측벽은 제2 기판(161)의 내측벽의 일부와 제3 방향(D3)으로 정렬될 수 있다. 스탠드(110)의 상면 및 내측벽으로 둘러싸인 공간 내부에 진동막(120), 진동자(130) 및 전극선(140)이 제공될 수 있다. 즉, 진동막(120)의 상면은 스탠드(110)의 최상면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 진동자(130)의 하면은 진동막(120)의 상면과 접촉할 수 있다. 진동자(130)의 상면은 스탠드(110)의 최상면보다 높은 레벨에 위치할 수 있고, 제2 기판(161)의 최상면과 실질적으로 공면을 이룰 수 있다. 전극선(140)은 진동자(130)와 제2 기판(161) 또는 스탠드(110) 사이에서 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 진동 소자 어레이(VSA) 상에 제공되는 보호막(170)은 진동자(130)의 상면 및 제2 기판(161)의 상면과 접촉할 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b 및 도 17를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 19를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 보호막(170) 상의 접촉 패드들(180)을 더 포함할 수 있다. 접촉 패드들(180)은, 예를 들어, PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지 등 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수 있다. 또한, 접촉 패드들(180)은 수분 젤 및 영양 성분을 더 포함할 수 있다. 접촉 패드들(180) 각각은 진동 소자들(VMS) 각각과 제3 방향(D3)으로 중첩되는 위치에 제공될 수 있다.
접촉 패드들(180)은 신체 부위에 진동 자극이 보다 잘 전달될 수 있도록 매개할 뿐만 아니라, 신체 부위에 수분 및 영양 성분을 공급할 수 있다. 또한, 접촉 패드들(180)은 진동 자극이 신체 부위의 전체 영역에 고르게 흡수되는 것을 방지 또는 최소화하고, 신체 부위의 일부 영역에 부분적인 진동 자극을 제공할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b 및 도 17를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 20을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 보호막(170) 상의 섬모형 패드들(190)을 더 포함할 수 있다. 섬모형 패드들(190)은 가는 솔 또는 털 형상을 가질 수 있다. 또한, 섬모형 패드들(190)은 수분 젤 및 영양 성분을 더 포함할 수 있다. 섬모형 패드들(190) 각각의 일 단부는 보호막(170)의 상면에 고정될 수 있고, 타 단부는 자유롭게 흔들리거나 휘어질 수 있다. 섬모형 패드들(190)은 신체 부위에 진동 자극이 보다 잘 전달될 수 있도록 매개할 뿐만 아니라, 신체 부위에 수분 및 영양 성분을 공급할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b 및 도 17를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 21을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치는 보호막(170) 상의 돌기형 접촉 패드(200)를 더 포함할 수 있다. 돌기형 접촉 패드(200)는 평판 형상의 패드 부분 및 패드 부분으로부터 돌출된 돌기 부분들을 포함할 수 있다. 돌기형 접촉 패드(200)의 돌기 부분들의 밀도는 도 20을 참조하여 설명한 섬모형 패드들(190)의 밀도보다 작을 수 있다.
돌기형 접촉 패드(200)는, 실시예들에 따라, 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수도 있고, 단단하고(hard) 딱딱한(rigid) 물질을 포함할 수도 있다. 또한, 돌기형 접촉 패드(200)는 수분 젤 및 영양 성분을 더 포함할 수 있다. 돌기형 접촉 패드(200)의 조성은 진동 자극을 전달하고자 하는 신체 부위의 형상 및 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 진동 자극을 두피에 전달하고자 하는 경우, 머리카락 등을 고려하여 단단하고 딱딱한 물질을 포함하는 돌기형 접촉 패드(200)가 사용될 수 있다.
돌기형 접촉 패드(200)는 신체 부위에 진동 자극이 보다 잘 전달될 수 있도록 매개할 뿐만 아니라, 신체 부위에 수분 및 영양 성분을 공급할 수 있다. 또한, 돌기형 접촉 패드(200)는 진동 자극이 신체 부위의 전체 영역에 고르게 흡수되는 것을 방지 또는 최소화하고, 신체 부위의 일부 영역에 부분적인 진동 자극을 제공할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 22를 참조하면, 진동 소자들(VMS) 각각에서 진동자(130)는 진동막(120)의 하면 상에 제공될 수 있다. 진동자(130)는 진동막(120)의 하면과 접착되거나 접촉할 수 있다. 전극선(140)은 스탠드(110) 및 진동자(130) 사이에 제공될 수 있다. 전극선(140)은 진동막(120)의 하면과 스탠드(110)의 상면 및 내측벽으로 둘러싸인 공간 내에 제공될 수 있고, 외부로 노출되지 않아 외부의 충격 및/또는 오염으로부터 보호될 수 있다.
본 발명에 따른 진동 자극 장치의 진동 소자들(VMS) 각각은 진동막(120)의 상면 상의 돌기 구조(210)를 더 포함할 수 있다. 돌기 구조(210)는 진동자(130)의 진동을 피부 등에 전달할 수 있다. 돌기 구조(210)는, 실시예들에 따라, 유연하고 신축성 있는 부드러운 물질을 포함할 수도 있고, 단단하고(hard) 딱딱한(rigid) 물질을 포함할 수도 있다. 돌기 구조(210)의 조성은 진동 자극을 전달하고자 하는 신체 부위의 형상 및 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 진동 자극을 두피에 전달하고자 하는 경우, 머리카락 등을 고려하여 단단하고 딱딱한 물질을 포함하는 돌기 구조(210)가 사용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b 및 도 22를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 23을 참조하면, 진동 소자(VMS)의 적어도 일부는 제2 기판(160) 내부로 함입될 수 있다. 보다 구체적으로, 진동 소자(VMS)의 스탠드(110)의 적어도 일부는 제2 기판(160) 내부로 함입될 수 있다.
스탠드(110)는 제2 기판(160)의 상면(160t)보다 낮은 레벨에 위치하는 제1 부분(110a) 및 제2 기판(160)의 상면(160t)보다 높은 레벨에 위치하는 제2 부분(110b)을 포함할 수 있다. 진동자(130)의 적어도 일부분은 제2 기판(160)의 상면(160t)보다 낮은 레벨에 위치할 수도 있다. 즉, 진동자(130)의 적어도 일부분은 제2 기판(160)과 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 중첩될 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b, 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 24를 참조하면, 진동자(130)는 진동막(120)의 상면 상에 제공될 수 있고, 돌기 구조(210)는 진동자(130)의 상면 상에 제공될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b, 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 25를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 진동 소자들(VMS) 각각은 진동자(130)를 둘러싸는 진동자 주머니(135)를 더 포함할 수 있다. 진동자 주머니(135)는 진동자(130)의 하면 및 측벽을 둘러쌀 수 있고, 진동막(120)의 하면에 접착될 수 있다. 다시 말해, 진동자(130)는 진동자 주머니(135) 내에 삽입될 수 있다. 진동자 주머니(135)는 외부의 충격 및/또는 오염으로부터 진동자(130)를 보호할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 단면도로, 도 2a를 Ⅰ-Ⅰ' 선으로 자른 단면에 대응된다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a, 도 2b 및 도 25를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 26을 참조하면, 진동자(130)는 진동막(120)의 상면 상에 제공될 수 있다. 진동자 주머니(135)는 진동자(130)의 상면 및 측벽을 둘러쌀 수 있고, 진동막(120)의 상면에 접착될 수 있다. 돌기 구조(210)는 진동자 주머니(135)의 상면 상에 제공될 수 있다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 1a 내지 도 1e, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.
도 27을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 진동 소자 어레이(VSA)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 배열된 복수의 진동 소자들(VMS)을 포함할 수 있다. 즉, 진동 소자 어레이(VSA)는 제1 방향(D1)을 따라 배열되는 복수의 열들 및 제2 방향(D2)을 따라 배열되는 복수의 행들을 포함할 수 있다. 복수의 진동 소자들(VMS)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 진동 소자들(VMS)의 개수, 간격 및 배열되는 방식은 실시예들에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 진동 소자들(VMS)의 배열 형태는 삼각형, 원형, 벌집 모양 등 다양한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
복수의 진동 소자들(VMS)은 하나씩 개별적으로 진동할 수 있다. 또한, 하나의 행 또는 하나의 열에 해당하는 진동 소자들(VMS)이 동시에 진동하고, 시간 차이를 두고 인접하는 행 또는 열에 해당하는 진동 소자들(VMS)이 순차적으로 진동할 수 있다. 또한, 대각선 방향(제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 모두 교차하는 방향)으로 인접하는 진동 소자들(VMS) 또는 블록 단위로 묶여진 진동 소자들(VMS)이 동시에 진동할 수도 있다.
예를 들어, 진동 자극을 두피에 전달하고자 하는 경우, 탈모가 먼저 진행되는 부위에 혈액을 잘 흐르게 하기 위하여 진동 소자들(VMS)의 진동 순서가 결정될 수 있다. 일 예로, 가장 자리의 진동 소자들(VMS)이 먼저 진동한 후, 중심부의 진동 소자들(VMS)이 마지막으로 진동하도록 진동 순서가 결정될 수 있다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 포함하는 진동 자극 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 시스템은 진동 자극 장치, 진동 자극 장치의 진동 소자들(VMS) 각각의 진동자(130)와 전극선(140)을 통해 개별적으로 연결되는 제어부(1100) 및 제어부(1100)와 전기적으로 연결되는 전원부(1200)를 포함할 수 있다.
제어부(1100)는 진동 자극을 유도하는 전기 신호를 저장 및/또는 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(1100)는 진동 소자들(VMS) 각각의 진동 자극을 동시에, 순차적으로 또는 미리 프로그램된 패턴으로 유도할 수 있다. 전원부(1200)는 전기 에너지를 저장 및/또는 공급하는 배터리를 포함할 수 있다. 제어부(1100) 및 전원부(1200)는, 예를 들어, 진동 자극 장치의 내부에 제공될 수 있다. 일 예로, 제어부(1100) 및 전원부(1200)는 제1 기판(100) 및/또는 제2 기판(160)의 내부에 제공될 수 있다. 다른 예로, 제어부(1100) 및 전원부(1200)는 진동 자극 장치의 외부에 제공될 수도 있다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 사용하는 것을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 29를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치(10)는 연결 밴드(150)를 통해 사람의 머리에 결합될 수 있다. 일 예로, 진동 자극 장치(10)는 마스크 형태를 가질 수 있고, 얼굴 피부에 진동 자극을 전달할 수 있다. 예를 들어, 진동 자극 장치(10)는 도 20을 참조하여 설명한 것과 같은 섬모형 패드들(190)을 포함할 수 있다. 딱딱한 제1 기판(100)에 의해 지지되는 제2 기판(160)은 진동 소자들(VMS)이 얼굴 피부의 굴곡에 맞추어 밀착되도록 변형될 수 있다. 본 발명에 따른 진동 자극 장치(10)는 진동 소자들(VMS) 각각을 위치 별로 및/또는 시간 별로 나누어 진동시킬 수 있고, 소정의 패턴을 갖는 진동 촉각 정보를 전달하여 얼굴 피부를 마사지할 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 사용하는 것을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 30을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치(20)는 복수로 제공될 수 있다. 복수의 진동 자극 장치들(20)은 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 진동 자극 장치들(20)의 제1 기판들(100)은 서로 연결될 수 있다. 진동 자극 장치들(20)은 연결 밴드(150)를 통해 사람의 머리에 결합될 수 있다. 일 예로, 진동 자극 장치들(20)은 헬멧 형태를 가질 수 있고, 두피에 진동 자극을 전달할 수 있다. 예를 들어, 진동 자극 장치들(20)은 도 21을 참조하여 설명한 것과 같은 돌기형 접촉 패드(200)를 포함할 수 있다. 딱딱한 제1 기판(100)에 의해 지지되는 제2 기판(160)은 진동 소자들(VMS)이 머리의 굴곡에 맞추어 밀착되도록 변형될 수 있다. 본 발명에 따른 진동 자극 장치(10)는 진동 소자들(VMS) 각각을 위치 별로 및/또는 시간 별로 나누어 진동시킬 수 있고, 소정의 패턴을 갖는 진동 촉각 정보를 전달하여 두피를 마사지할 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 진동 자극 장치를 사용하는 것을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 31을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 자극 장치(30)는 제1 기판(100) 및 보호막(170)을 통해 사람의 손가락(F) 또는 손, 발에 결합될 수 있다. 일 예로, 진동 자극 장치(30)는 골무, 밴드 또는 글러브 형태를 가질 수 있고, 손가락(F) 또는 손, 발에 진동 자극을 전달할 수 있다. 예를 들어, 진동 자극 장치(10)는 도 17을 참조하여 설명한 것과 같은 보호막(170)을 포함할 수 있다.
손가락(F)에 진동 자극을 전달하는 진동 자극 장치(30)는 진동 촉각 정보를 진동 소자들(VMS)의 위치 별로 나누어 전달할 수 있고, 예를 들어, VR 또는 AR 촉각 정보를 전달할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 제1 기판
110: 스탠드
120: 진동막
130: 진동자
135: 진동자 주머니
140: 전극선
150: 연결 밴드
160: 제2 기판
170: 보호막
180: 접촉 패드
190: 섬모형 패드
200: 돌기형 접촉 패드
210: 돌기 구조
110: 스탠드
120: 진동막
130: 진동자
135: 진동자 주머니
140: 전극선
150: 연결 밴드
160: 제2 기판
170: 보호막
180: 접촉 패드
190: 섬모형 패드
200: 돌기형 접촉 패드
210: 돌기 구조
Claims (20)
- 제1 기판, 상기 제1 기판의 양 측에 연결되는 연결 밴드, 및 상기 제1 기판 상에 제공되는 복수의 진동 소자들을 포함하는 진동 소자 어레이를 포함하되,
상기 진동 소자들 각각은:
상기 제1 기판 상에 제공되는 스탠드;
상기 스탠드 상에 제공되며, 가장자리에서 상기 스탠드와 접촉하는 진동막;
상기 진동막의 상면 또는 하면 상에 제공되는 진동자; 및
상기 진동자와 연결되는 전극선을 포함하고,
상기 진동막은 상기 스탠드보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진동막은 PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지를 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스탠드는 플라스틱, 경화수지, 금속, 세라믹 또는 산화물을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스탠드는 상부 및 하부 중 적어도 하나가 열린 원기둥 또는 다각기둥 형상을 갖는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스탠드 또는 상기 진동막은 공기가 자유롭게 출입하는 공기 구멍들을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진동자는 인가되는 전기 신호에 따라 진동을 발생시키도록 구성되는 ERM(eccentric rotating mass), LRA(linear resonator actuator) 또는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)인 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 연결 밴드의 적어도 일부는 밸크로 또는 접착력을 갖는 패치를 포함하고,
상기 연결 밴드는 신체 부위에 고정 또는 밀착되는 의상 형태를 갖는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진동 소자들 각각은 상기 진동자 또는 상기 진동막의 상면 상에 제공되는 돌기 구조를 더 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진동 소자들 각각은 상기 진동자를 둘러싸며, 상기 진동막의 상면 또는 하면에 접착되는 진동자 주머니를 더 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 진동 소자 어레이 사이에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되,
상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진동 소자 어레이 상에 제공되는 보호막을 더 포함하되,
상기 보호막은 상기 진동 소자들 각각의 상기 진동자의 상면과 접촉하고,
상기 보호막은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 보호막 상에 제공되는 접촉 패드들을 더 포함하되,
상기 접촉 패드들은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 보호막 상에 제공되는 가는 솔 또는 털 형상의 섬모형 패드들을 더 포함하되,
상기 섬모형 패드들 각각의 일 단부는 상기 보호막의 상면에 고정되고,
상기 섬모형 패드들 각각의 타 단부는 자유롭게 흔들리거나 휘어지도록 구성되는 진동 자극 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 보호막 상에 제공되는 돌기형 접촉 패드를 더 포함하되,
상기 돌기형 접촉 패드는 평판 형상의 패드 부분 및 상기 패드 부분으로부터 돌출되는 돌기 부분들을 포함하는 진동 자극 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진동 소자 어레이의 상기 진동 소자들은 상기 제1 기판 상에서 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 진동 자극 장치.
- 제1 기판, 상기 제1 기판의 양 측에 연결되는 연결 밴드, 및 상기 제1 기판 상에 제공되는 복수의 진동 소자들을 포함하는 진동 소자 어레이를 포함하는 진동 자극 장치;
상기 진동 소자들과 개별적으로 연결되는 제어부; 및
상기 제어부와 연결되며, 상기 진동 자극 장치 및 상기 제어부에 전기 에너지를 공급하는 전원부를 포함하되,
상기 진동 소자들 각각은:
상기 제1 기판 상에 제공되는 스탠드;
상기 스탠드 상에 제공되며, 가장자리에서 상기 스탠드와 접촉하는 진동막;
상기 진동막의 상면 또는 하면 상에 제공되는 진동자; 및
상기 진동자와 상기 제어부를 연결하는 전극선을 포함하고,
상기 진동막은 상기 스탠드보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 진동 소자 어레이 사이에 제공되는 제2 기판을 더 포함하되,
상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다 유연하고 신축성 있는 물질을 포함하는 진동 자극 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 진동 소자들 각각의 진동 자극을 동시에, 순차적으로 또는 미리 프로그램된 패턴으로 유도하는 진동 자극 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 진동 자극 장치는 복수로 제공되고,
상기 진동 자극 장치들의 상기 제1 기판들은 서로 연결되는 진동 자극 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 진동막은 PDMS, PMMA, 탄성 중합체, 실리콘, 우레탄, 고무, 폴리아크릴, 신축성 섬유, 테이프 또는 스폰지를 포함하고,
상기 스탠드는 플라스틱, 경화수지, 금속, 세라믹 또는 산화물을 포함하는 진동 자극 시스템.
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