JP7026226B2 - フラクショナルプラズマを用いた皮膚治療裝置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを用いた皮膚治療装置に関し、もっと詳しくは誘電体を具備して、皮膚とプラズマ発生機間に誘電体障壁放電Dielectric Barrier Dischargeを誘導してソフトプラズマを生成し、複数の銀ペーストを用いた独立電極を構成することによって、プラズマの偏し現状を防止することができるフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療装置に関する。

物質の状態は固体、液体、気体に分けることができ、気体状態の物質にエネルギーを加えると原子や分子から電子が分離されて電子とイオンそして中性粒子分子と原子が混合された状態で存在するプラズマ状態になる。

このようなプラズマ状態では、電子は多様な方式によって易く安く加速されることができ、中性粒子は被処理物の分子と衝突して化学的な活性種を生成し、イオンは処理しようとする被処理物の表面に化学反応が起こることができる条件を造成することによって、活性種が表面で活発な化学作用を起こすようにする。

すなわち、このようなプラズマには、例えばオキシ-、ヒドロキシル-、及び窒素ラジカル、電子的に励起された原子や分子、及び紫外線UV光子、イオン、ラジカルなどの化学的活性種が含んであり、これらは電場に沿って運動しながら患部をシャワーするように軽くやわらかに打ちながら患部の内/外を刺激し殺菌する。

プラズマは大気圧より1mTorr~100Torr程度の低圧の真空状態で発生させることがもっと易いが、このように低い圧力でプラズマを発生させるためには真空容器を制作し、真空を維持するために真空ポンプを装着するなどいろいろな制約条件が従う。このような理由で真空ではなく大気圧でプラズマを発生させる方法に関する多くの研究が行われて最近には大気圧またはその以上の圧力でもプラズマ発生ができるようになった。

このようなプラズマの特性と生成方法の発展によりプラズマは産業のいろいろな分野で利用されており、この技術を利用した微生物の殺菌、傷の止血、歯のホワイトニング、癌細胞の死滅誘導など医学分野に実用的試しが多くなり、特に皮膚治療にプラズマを利用する技術は他の分野に比べてかねがねその可能性が立証され、深い研究が進行している。

一方、プラズマは発生させる方法により熱的プラズマ放電と非熱的プラズマ放電に分けることができ、熱的プラズマ放電はガスを熱を利用してイオン化する方法であり、非熱的プラズマ方法はガスの加熱は最小化し主に電子を加熱してイオン化させる方法である。この中、非熱的プラズマ方法は電子のみ高い温度を有しており、残りのイオンと中性粒子は低い温度を維持して熱的非平衡であるので非平衡プラズマ（non-equilibrium plasma）という。

非熱的プラズマの生成は次のような過程で発生する。平面でなる二つの導体を一定距離dだけ離した後、導体に電圧Vを加えると電場Eは、E=V/dの条件に生成される。この時、電圧の強さがどの程度以上となると荷電粒子電子は電場Eにより加速されて荷電粒子電子がエネルギーを伝達された後中性気体原子または分子と衝突する。それによって原子及び分子はイオン化され、電子とイオンそして中性粒子分子と原子が混合されたプラズマ状態となる。

従来技術KR10-1568380 B1のプラズマ発生機は図１に図示したように、ハンドピース形態の円筒形ハウジング10の先端部位でチップ形態で具備され、トランスフォーマーから周波数を印加された電極20と、前記電極20の下部面に位置しながら電極20に接触される部位に、上下方向に均一な間隔を有して多数の貫通ホール31が形成された円板形態の基板30と、前記基板30の下部面に接触されている誘電体40で形成される。

貫通ホール31は基板30にシャワー器のホール形態と類似に形成され、その貫通ホール31の内側面には導電物質によりコーティングまたはめっきが行うことができる。前記誘電体40は石英、サファイア、ガラス、セラミックス、高分子フィルムなどの材質で形成されることができ、その厚さが0.1mm~3mm程度であり、相対誘電率が4~18程度が望ましいことと開示する。

従って、電極20から導かれたパワーは基板30の貫通ホール31を通じてちょうどシャワー方式に誘電体40に導かれ、これによって誘電体40と皮膚Sの間にR-L-C直列回路を形成することによって皮膚Sは低いインピーダンスを有する回路になって、人体に害のない微弱な電流が流れる。この時、接触する皮膚Sと誘電体40の間にプラズマシャワー方式の柔らかな誘電体障壁放電によるプラズマPが発生する。

そこで、従来の技術では、高周波、高電圧が電極20に印加され、電極20から導かれたパワーは基板30の貫通ホール31を通じてちょうどシャワー方式で誘電体40に導かれ、誘電体40と皮膚Sとの間にプラズマが生成される方法であって、複数の貫通ホール31は全部一つの電極20に連結されているので、複数の貫通ホール31は独立の電極として作用することができなく、プラズマが複数の貫通ホール31で均一しないように発生することができる現状、すなわち偏し現状が発生することができる問題点がある。

また、従来のプラズマ発生機は顔や手の甲のような全体的に平坦な部位には適合な構造であるが、手の平のような平坦しない治療対象には不適合であり、特に女性の膣のように長くて丸い円筒形の治療対象には適用できないという問題点を有する。

本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は上部誘電体と下部誘電体との間に一定距離離隔された銀ペーストまたはFPCBでなる独立電極部を形成する皮膚治療裝置を提供することである。

本発明の他の目的は、プラズマ発生機を凸形状で構成し、その凸形状は円筒体形状、円筒体断面、球形、球の一部形状中のいずれかひとつであるものとして、皮膚を治療する皮膚治療裝置を提供することである。

課題解決手段

前記のような本発明の目的を達成するために、プラズマを発生するための高電圧モジュール及びプラズマ発生機を含んで、前記プラズマ発生機から発生されたプラズマを利用して皮膚を治療する皮膚治療装置において、前記プラズマ発生機は、前記高電圧モジュールに連結されるパワー連結部;前記パワー連結部に連結される一面は凹み前記皮膚に向かう他面は凸む電極板;上側が開放された半円筒形態であり、前記電極板を受容する上部誘電体;前記上部誘電体の凸む部分を包みながら、前記上部誘電体に向かう一面は凹み前記皮膚に向かう他面は凸み、電極毎に一定距離離隔され、複数のcellキャパシターとして作用するように独立して印刷された複数の独立電極部;上側が開放された半円筒形態で、前記独立電極部を受容する下部誘電体;を具備し、前記プラズマ発生機は、円筒形の皮膚内に挿入可能なように皮膚治療装置の外周面に沿って付着され、前記パワー連結部を通じてパワーが前記電極板に印加され、前記電極板からのパワーが前記上部誘電体、前記独立電極部、前記下部誘電体に供給されて前記下部誘電体と前記皮膚との間の空間でプラズマが発生されることを特徴とする。

本発明によるフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療装置において、前記下部誘電体の上側の周縁部は外部に向かって一定長さ突出された形態であることを特徴とする。

本発明によるフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療装置において、前記独立電極部は銀ペーストまたはFPCBであることを特徴とする。

本発明によると、上部誘電体と下部誘電体との間に一定距離離隔された銀ペーストまたはFPCBでなる独立電極部を構成することにより、プラズマの偏し現状を防止することができる。

本発明によると、プラズマ発生機を凸形態で構成することにより、手の平のような平坦しない治療対象体を効果的に治療することができる。特にプラズマ発生機を円筒形体、円筒形体の一端で構成すると女性の膣ように長く丸い円筒形態の治療対象体を効果的に治療することができる。

従来技術であるプラズマを用いた皮膚治療装置である。 本発明の全体構造を示すブロック図である。 本発明によるプラズマ発生機の主要部を図示する図面である。 本発明によるプラズマ発生機の独立電極部を図示する図面である。 図４の独立電極部の等価回路である。 本発明によるプラズマ発生機が凸んだことを図示した図面である。 本発明によるプラズマ発生機を円筒形断片に凸んだ形態で皮膚治療装置の外周面に沿って部着したことを図示した図面である。 本発明によるプラズマ発生機を円筒形の凸んだ形態で皮膚治療装置外周面の全体に部着したことを図示した図面である。 本発明によるプラズマ発生機の他の実施例である。

発明の実施のための最良の形態

以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照してもっと詳細に説明する。

本発明によるプラズマを用いた皮膚治療装置は図２に図示したように、電源部100、高電圧モジュール300、プラズマ発生機400で構成されており、前記高電圧モジュール300は制御部310、信号発生機321、増幅器322、トランスフォーマー323で構成されている。

前記電源部100は外部電源でもあり、小形化された携帯用にできるようにバッテリーでもある。

前記高電圧モジュール300の制御部310は、電源部100から出力される直流電源を高周波、高電圧の交流電源に変換されるように制御するが、前記高電圧モジュール300の信号発生機321は普通20kHz以上の周波数を発生し、前記高電圧モジュール300の増幅器322は5~50Wのインピーダンスでマッチングされる。

前記高電圧モジュール300のトランスフォーマー323は、前記高電圧モジュール300の増幅器322から出力される周波数をプラズマ発生機400に供給することによってプラズマ発生を起こすようにする。

図３は、高電圧モジュール300から出力される高電圧、高周波数のパワーを利用してプラズマを発生するプラズマ発生機400の主要部を図示したものである。

プラズマ発生機400には、高電圧モジュール300のトランスフォーマー323からパワーを伝達するパワー連結部410、パワー連結部410を通じて高電圧、高周波数を印加される電極板420そして電極板420の下部には上部誘電体430と下部誘電体450とが具備されており、上部誘電体430と下部誘電体450との間には一定距離離隔された複数個の独立電極部440が印刷されている。

前記のように構成される本発明によるプラズマを用いた皮膚治療装置は、次のように作動する。

まず、治療しようとする部位に本発明の皮膚治療装置を位置させ、作動開始ボタンを押すと、電源部100は直流電源を高電圧モジュール300に供給し、高電圧モジュール300は制御部310、信号発生機321、増幅器322、トランスフォーマー323により直流電源を高電圧、高周波数の交流電源に変換して、プラズマ発生機400のパワー連結部410を通じて電極板420に供給する。

前記電極板420に供給されたパワーは、上部誘電体430を通過し、上部誘電体と下部誘電体との間に印刷された独立電極部440を通過する。

前記独立電極部440の形態は、図４のように一定距離離隔された複数個の銀ペーストまたはFPCBが好ましい。

前記独立電極部440を等価回路で示すと図５のようである。すなわち各々の独立電極部440はcellキャパシターに作用してC1、C2、．．．Cnになる。そして前記独立電極部の断面積を調節することによってC1、C2、．．．Cn値を調節することができる。すなわち靜電容量は断面積に比例するので、独立電極部の断面積を大きくなってcellキャパシターの靜電容量を増加させるとか、独立電極部の断面積を小さくしてcellキャパシターの靜電容量を減少させ、各々のcellキャパシターを全部同一な靜電容量を有するようにすることができる。

このように本発明は複数個の銀ペーストまたはFPCBでなる電極部が電極板420に直接連結されていなく、電極部が独立的に作用することによって、既存の発明でプラズマが一方に偏する現状を防止し、プラズマが独立電極部各々で均一に発生することができる。

また本発明は、銀ペーストまたはFPCBのような薄い独立電極部を具備することによって、次に説明する凸んだ形態を容易に構成することができる。

治療対象には、手の平のような平坦しない形態があるが、このような治療対象体は平坦なプラズマ発生機で治療することは不便である。このような場合に、本発明によるプラズマ発生機400を凸んだ形態で構成すると手の平のような平坦しない形態の治療対象体を効果的に治療することができる。

また凸んだ形態のプラズマ発生機は発生するプラズマの量をもっと均一にすることができ、図６を参照して説明する。

図６のプラズマ発生機の構成要素、すなわち電極板、上部誘電体、下部誘電体が全部凸んだ形態でなっているので、電極板420で各独立電極部440に到達する距離d1、d2、．．．、dnは全部同一になる。靜電容量は二つの電極間の距離に影響を受け、その距離は全部同一であるので、結局、電極板420と各独立電極部との間の靜電容量は同一になって、均一なプラズマを皮膚に照射することができる。

このように構成されたプラズマ発生機を凸んだ形態に構成する場合には、例えば円筒体断片、円筒体形状にする場合には特に女性の膣のように長く丸い円筒形の皮膚を治療することに効果がある。

図７でのように、プラズマ発生機400を凸んだ形態（円筒体断片）にして、皮膚治療裝置の末端外周面に沿ってアーチ形状に30°~180°範囲内でプラズマ発生機400を付着することができる。望ましくは90°にアーチ形状を構成する。

この時、プラズマ発生機の大きさは横8mm、縦20mm程度にすることが望ましい。

また、図８でのように、プラズマ発生機400を凸んだ形態（円筒形）として、皮膚治療裝置の末端外周面の全体に付着することができる。この時も、プラズマ発生機の大きさは縦20mm程度にすることが望ましい。

図９は、プラズマ発生機の他の実施例である。

パワー連結部410'を通して高電圧、高周波数を印加される電極板420'は、前記パワー連結部410'に連結される一面は凹み前記皮膚Sに向かう他面は凸んでいる。

また前記電極板420'を受容する上部誘電体430'は上側が開放された半円筒形態である。

そして前記独立電極部440'は、前記上部誘電体430'の凸んだ部分を包み、前記上部誘電体430'に向かう一面は凹み前記皮膚Sに向かう他面は凸み、電極毎に一定距離離隔された複数個で構成されている。

また下部誘電体450'は、上側が開放された半円筒形態であり、上側の周縁部は外部に向かって一定長さ突出された形態であって、前記独立電極部440'を受容するように構成されている。

このように二つの誘電体間に一定距離離隔された距離に銀ペーストを印刷し、その誘電体を凸んだ形態で構成した場合には治療対象が長く丸い円筒形である場合にもっと効果的である。

以上で説明した本発明によるプラズマを用いた皮膚治療装置は、前記した実施例に限らず、以下の請求範囲で請求する技術の要旨を逸脱することなく、該当技術分野の通常の知識を有する者であればだれでも変更して実施できる範囲までその技術的な精神がある。

Claims (3)

1. プラズマを発生するための高電圧モジュール300及びプラズマ発生機400を含んで、前記プラズマ発生機から発生されたプラズマを利用して皮膚Sを治療する皮膚治療装置において、
   前記プラズマ発生機400は、前記高電圧モジュール300に連結されるパワー連結部410';
   前記パワー連結部410'に連結される一面は凹み前記皮膚Sに向かう他面は凸む電極板420';
   上側が開放された半円筒形態であり、前記電極板420'を受容する上部誘電体430';
   前記上部誘電体430'の凸む部分を包みながら、前記上部誘電体430'に向かう一面は凹み前記皮膚Sに向かう他面は凸み、電極毎に一定距離離隔され、複数のcellキャパシターとして作用するように独立して印刷された複数の独立電極部440';
   上側が開放された半円筒形態で、前記独立電極部440'を受容する下部誘電体450';を具備し、前記プラズマ発生機400は、円筒形の皮膚内に挿入可能なように皮膚治療装置の外周面に沿って付着され、前記パワー連結部410'を通じてパワーが前記電極板420'に印加され、前記電極板420'からのパワーが前記上部誘電体430'、前記独立電極部440'、前記下部誘電体450'に供給されて前記下部誘電体450'と前記皮膚(S)との間の空間でプラズマが発生されることを特徴とするフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療裝置。
2. 請求項1に記載のフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療裝置において、
   前記下部誘電体450'の上側の周縁部は外部に向かって一定長さ突出された形態であることを特徴とするフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療装置。
3. 請求項1に記載のフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療裝置において、前記独立電極部440'は銀ペーストまたはFPCBであることを特徴とするフラクショナルプラズマを用いた皮膚治療裝置。

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