KR100516899B1 - 수 개의 프로브를 지닌 피부 자극용 초음파/저주파발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전 세라믹의 진동을 피부에 전달하는 프로브 구조 및 상기 프로브를 다수 개 구비한 피부 자극용 초음파/저주파 발생기에 관한 것이다. 초음파/저주파 발생기는 압전 세라믹이 미세진동을 일으킴으로써 초음파를 발생시키는 고주파 발생부와, 피부에 밀착시켜 상기 고주파 발생부에서 프로브와 상기 프로브를 지지해주는 프로브 지지대를 포함하는 초음파/저주파 전달부와, 사용자로부터 각 프로브별로 발생시킬 초음파를 선택받는 초음파 선택부와, 프로브의 실제온도를 전기적으로 검출하여 미리 설정된 온도와 상호 비교하여 전원을 제어토록 하는 열감지 센서부와, 피부 자극기에 전원을 공급하는 기능부로서 프로브가 피부에 밀착될 시에는 자동적으로 전원을 온(ON)시키며 장시간 프로브가 피부에 밀착되어 있지 않을 시에는 자동적으로 전원을 오프(OFF)시키는 전원부와, 전원이 온(ON)될 시에 자동적으로 프로브에 젤을 분사해 주는 젤 카트리지와, 저주파 전류를 인체에 통과시켜 전기자극을 줄 수 있도록 저주파를 발생시키는 저주파 발생부를 구비한다.

Description

수 개의 프로브를 지닌 피부 자극용 초음파/저주파 발생기{An ultrasonic generator with several probe for a skin stimulus}

본 발명은 압전 세라믹의 진동을 피부에 전달하는 프로브 구조 및 상기 프로브를 다수 개 구비한 피부 자극용 초음파/저주파 발생기에 관한 것이다.

초음파를 생성하는 압전 세라믹은 개발된 이후에 다양한 응용 분야에서 핵심부품으로서 사용되어왔다. 그 중에서 대표적인 것으로는 군사용 소나, 어군탐지기용 소나, 의료용 초음파 진단기 소자, 세라믹 레조네이터, 세라믹 필터, 초음파 세척기 소자, 가스레인지용 착화소자 등이 있다.

일반적으로 압전 세라믹은 압전 세라믹을 사이에 두고 대향한 양 전극에 전계를 가해 주었을 때 압전 세라믹이 수축 또는 팽창하는 전왜효과라는 성질과 또 압전 세라믹을 사이에 두고 대향한 양 전극에 기계적 힘을 가해주었을 때 전계가 발생하는 압전효과라고 하는 성질을 2가지 주요 특징으로 한다. 상기 2가지 성질 중 압전효과를 이용한 제품이 가스레인지용 착화소자이고 피부 자극용 초음파 발생기는 전왜효과를 이용한 제품이다.

압전 세라믹을 사이에 두고 양 전극에 직류 전계를 가해 주면 한 번 수축 또는 팽창하고 정지한다. 그러나, 양 전극에 교류 전계를 가해 주면 전계가 바뀌면서 계속 수축 팽창을 반복하며 압전 세라믹이 진동하게 된다. 이때, 전계의 주파수에 따라 진동의 정도가 달라지게 되고 진동을 조절할 수 있게 된다.

압전 세라믹의 진동은 진동의 양태에 따라서 면진동 모드, 두께진동 모드, 두께비틀림진동 모드 등이 있으며, 면진동 모드는 비교적 낮은 진동주파수를 얻을 때 사용되며 두께진동 모드나 두께비틀림진동 모드는 수 MHz 이상의 높은 진동주파수를 얻는 데 사용된다.

피부 자극용 초음파 발생기나 초음파세척기 소자 등은 두께진동 모드나 두께 비틀림 진동 모드를 사용한다. 즉, 종래 기술을 나타내는 도 1에서 볼 수 있듯이, 피부 자극기는 압전세라믹(진동자)에 의해 생성된 초음파가 피부에 접촉하는 부위를 초당 수십만 번에서 수백만 번까지 진동하여 피부 표면을 자극함으로 인해 피부의 혈액 순환을 증진시켜서 피부의 상태를 건강하게 하는 기능을 한다.

종래 피부 자극용 초음파 발생기의 프로브는, 피부접촉면 쪽이 폐쇄된 원통형상이며 압전세라믹(진동자)가 내부 바닥(즉, 피부접촉면에 대응하는 내부)에 결합될 수 있는 구조로 단지 하나의 프로브만을 구비하고 있다. 또한, 피부접촉면은 평면구조를 띄고 있다.

그런데, 상기와 같은 구조를 갖는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 프로브가 하나인 구조로 되어 있어 동시에 다양한 주파수대의 초음파를 발생하지 못하는 문제가 있다.

둘째, 프로브가 평면이므로 피부의 굴곡진 부분을 효율적으로 자극하기 어렵다.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 제안된 것으로서, 초음파 발생시키는 피부 자극기에 하나의 프로브가 아닌 복수개의 프로브를 둠으로써 피부 전체 두께 영역에 초음파를 전달할 수 있도록 함을 목적으로 한다. 또한, 개개의 프로브는 곡선 형태의 피부에 잘 밀착될 수 있도록 곡면 형태를 가지도록 한다.

상기의 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 피부 자극기가 곡면형태의 다수개의 프로브를 구비하여 초음파/저주파 발생기에서 발생되는 초음파를 피부에 효과적으로 전달할 수 있도록 한다. 이를 위하여 피부 자극기는, 압전 세라믹이 전기적 신호를 받아 미세진동을 일으킴으로써 초음파를 발생시키는 고주파 발생부와, 피부에 밀착시켜 상기 고주파 발생부에서 발생된 초음파를 전달하는 복수개의 프로브와 상기 프로브를 지지해주는 프로브 지지대를 포함하는 초음파/저주파 전달부와, 사용자로부터 각 프로브별로 발생시킬 초음파를 선택받는 초음파 선택부와, 상기 프로브에 설치되어 프로브의 실제온도를 전기적으로 검출하여 미리 설정된 온도와 상호 비교하여 전원을 제어토록 하는 열감지 센서부와, 피부 자극기에 전원을 공급하는 기능부로서, 프로브가 피부에 밀착될 시에는 자동적으로 전원을 온(ON)시키며 장시간 프로브가 피부에 밀착되어 있지 않을 시에는 자동적으로 전원을 오프(OFF)시키는 전원부와, 젤의 교체가 가능하도록 카트리지 형태로 되어 있으며, 전원이 온(ON)될 시에 자동적으로 프로브에 젤을 분사해 주는 젤 카트리지와, 저주파 전류를 인체에 통과시켜 전기자극을 줄 수 있도록 저주파를 발생시키는 저주파 발생부와, 상기의 각 기능부를 제어하며 각 기능부의 동작 알고리즘을 내장한 제어부를 구비한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 프로브 구조로 된 피부 자극용 초음파/저주파 발생기의 내부 구성 블록도를 나타낸 그림이다.

고주파 발생부(21)는 진동자(압전 세라믹)가 전기적 신호을 받아 micro-vibration(기계적 미세진동)을 일으킴으로써 초음파를 발생할 수 있도록 고주파 전력을 발생시키는 곳이다. 즉, 원하는 초음파에 따라 증폭된 고주파 전력을 고주파 발생부에서 진동자에 공급하여 진동자를 구동함으로써 초음파를 발생시킬 수 있다. 따라서, 고주파 발생부는 초음파 선택부에서 설정된 각 프로브별 주파수별 진동에 따라 각 프로브별 발진주파수를 제어하고 또한 출력부하 변동을 출력 설정 치에 일치하도록 정전압 및 정전류 제어를 한다.

초음파/저주파 전달부(22)는 고주파 발생부에 의해 발생된 진동을 피부 면에 전달해주는 곳으로서, 피부와 접하게 되는 다수개의 프로브와 상기 프로브가 피부 곡면에 따라 움직일 수 있도록 하는 프로브 지지대로 구분된다. 이하에서는 먼저 프로브를 설명한 후에 프로브 지지대를 설명하기로 한다.

종래 기술에 의한 초음파/저주파 전달부의 프로브의 면은 평면형태의 구조로 되어 있다. 초음파/저주파 전달부의 진동을 통해서 피부에 진동을 전달하여 피부의 혈액순환을 촉진하기 위해서는 피부에 진동에너지가 집중되어야하는 데 매끈한 구조로는 피부에 진동에너지가 집중되기 힘들다. 즉, 평면으로 된 프로브 구조로 된 피부 자극기로는 턱이나 어깨 같은 곡선이 있는 피부 면에는 효율적인 진동 에너지를 전달해 줄 수 없다.

따라서, 본 발명에서는 도 3에 도시한 프로브(31a,31b,31c)와 같이 초음파/저주파 전달부에서 실제 피부와 접촉하는 부분의 표면을 곡면 형태로 제작한다. 이러한 곡면 형태는 반원형, 반타형 등 프로브 면이 곡선형으로 되어 있다면 어떤 형태라도 적용이 가능할 것이다.

한편, 피부 자극용 초음파/저주파 발생기는 발생하는 주파수 별로 사용하는 피부 부위가 달라지는데 이는 초음파의 침투깊이와 관계가 있다. 즉, 주파수가 높을수록 침투깊이가 감소되기 때문이다. 예컨대, 가장 주파수가 낮은 1MHz의 경우는 복부와 같은 깊은 곳에서 사용을 하며 3MHz의 경우는 주로 얼굴 등과 같은 피부 두꼐가 얇은 부위에 사용을 한다. 그런데, 종래의 피부 자극용 초음파/저주파 발생기는 도 1에서 본 바와 같이 오직 하나의 프로브만을 구비한 구조로 되어 있어 동시에 여러 주파수의 초음파를 발생하지 못하는 문제가 있어, 본 발명에서는 피부 자극기가 다수개의 프로브를 구비하도록 하여 다양한 주파수대의 초음파를 동시에 발생하게 한다. 동시에 다양한 주파수 대의 초음파를 발생할 수 있음으로써, 피부내의 얕은 피부 조직서부터 깊은 피부 조직까지 피부 두께와 상관없이 모든 피부 조직을 자극할 수 있어 효과적인 피부 자극을 할 수 있다. 도 3에서는 프로브가 3개인 구조로 되어 있지만, 경우에 따라서는 프로브를 4개, 5개 등 다수개의 프로브 구조로 할 수 있다.

한편, 상기의 프로브는 초음파 신호만을 발생하는 것이 아니라 신체에 전기 자극을 전달하기 위한 저주파 전류를 위한 전극으로서의 역할을 할 수 있는데, 이에 대해서는 저주파 발생부 설명 시에 상세히 설명한다.

또한, 상기의 프로브는 방수장치가 되어있어 땀이나 외부 이물질이 고주파 발생부에 직접 접촉하는 것을 방지한다. 그리고, 각 프로브의 크기는 고정된 것이 아니라 각 프로브별로 크기를 달리 할 수 있으며, 이러한 프로브는 프로브 지지대에 고정된 것이 아니라 프로브를 교체하여 다른 프로브를 프로브 지지대에 끼어 넣을 수 있다.

프로브 지지대는 피부 면과 밀착되도록 상기의 프로브들을 피부 자극기에 부착시키는 곳으로서, 각각의 프로브가 피부 곡면을 따라 자유롭게 움직일 수 있도록 판 스프링 형태로 되어 있다. 즉, 수 개의 판 형태로 된 스프링이 각각의 프로브들을 지지해 줌으로써, 코, 턱, 이마등 각 피부의 굴곡에 따라 프로브가 피부의 얼굴 표면에 밀착될 수 있다. 이러한 프로브와 프로브 지지대의 구조에 대해서는 도 4 설명 시에 상세히 설명한다.

초음파 선택부(23)는 피부 자극기 사용자로 하여금 각 프로브별 초음파를 선택하도록 하기 위하여 마련된 곳이다. 즉, 각 프로브별로 1M, 2M, 3M 등 주파수를 달리 할 수 있으므로, 사용자는 초음파 선택부를 통하여 각 프로브의 주파수를 선택할 수 있다. 이를 위하여 초음파 선택부는 피부 자극기의 바디(body)부분에 각 프로브별로 주파수를 선택할 수 있는 스위치를 둔다.

젤 카트리지(26)는 도 3에 도시한 그림(32)과 같이 피부 자극기 외관에 설치되어 젤을 공급하는 패키지이다. 사용자가 젤을 따로 소지할 필요 없이 피부 자극기에 젤을 함께 두어 피부 자극기 사용 시에 자동적으로 젤이 프로브에 분사된다. 젤은 피부 자극기를 이용하여 피부 맛사지를 하기 전에 프로브에 바르는 것으로서, 젤을 바름으로써 초음파 신호를 인체에 잘 전달할 수 있다. 젤을 카트리지 형태로 하여 젤을 다 소비한 경우 다른 젤 카트리지로 교환할 수 있다.

열감지 센서부(24)는 프로브에 설치되어 프로브의 실제온도를 전기적으로 검출하여 제어부에서 설정 온도와 상호 비교하여 전원을 제어토록 하는 가능을 한다. 즉, 피부 자극기를 계속하여 사용하게 되면 초음파로 인하여 열이 발생하여 미세한 화상 등의 우려가 있으므로 일정 온도로 올라가면 열감지 센서부에 의해서 자동적으로 피부 자극기의 동작이 중지되도록 한다.

전원부(25)는 피부 자극기에 전원을 공급하는 곳으로서, 사용자의 선택에 의하여 전원 제어를 할 수도 있지만, 경우에 따라서는 자동적으로 피부 자극기 전원이 온/오프 된다. 프로브가 피부에 밀착되어 프로브 눌림 현상이 일어나게 되면 전원부는 이를 인지하여 전원을 공급하여 피부 자극기를 동작하게 하며, 반면에 전원이 들어와 있지만 장시간 피부 자극기를 사용하지 않아 피부와 프로브간에 장시간 격리 현상이 있다고 인지된 경우 전원부는 피부 자극기의 전원 공급을 중단한다. 한편, 전원부는 일반전원을 이용할 수 있지만 밧데리 등을 이용한 충전식으로 하여 피부 자극기를 소지하고 다니며 이용할 수 있다.

제어부(27)는 상기의 각 기능부를 제어하며 젤을 자동적으로 프로브에 분사시키며, 또한 사용자가 초음파 선택부를 통하여 설정한 각 프로브별 초음파 주파수를 인지하여 고주파 발생부로 하여금 해당 초음파를 발생하도록 한다.

한편, 상기에서 설명한 대로 피부 자극기는 고주파 발생부, 초음파/저주파 전달부, 젤 카트리지, 열감지 센서부, 전원부를 구비하지만, 이외에도 저주파 발생부를 포함할 수 있다. 피부 자극기에 고주파 발생부외에 저주파 발생부를 구비함으로써, 피부 자극기가 피부 맛사지 기능 뿐 아니라 피부 표면에 저주파 전류를 인체에 통과시켜 전기자극을 주어 의료용 저주파 치료기로서의 역할도 한다. 이러한 저주파 치료기는 전류자극에 의해 예를 들면 마비근의 폐용성 위축을 예방하거나, 진통, 혈행 개선, 어깨 결림을 풀거나 하는 목적을 위해서 이용된다. 이를 위하여 저주파 발생부에서 발생된 전류를 인체에 통과시키기 위하여 각각의 프로브를 (+)극과 (-)극으로 한다. 즉, 프로부가 초음파 신호만을 발생하는 것이 아니라 하나의 전극으로도 사용되어 신체에 일정한 전기 자극을 준다.

도 4는 도 1에 도시한 프로브와 프로브 지지대의 구조를 나타낸 그림이다.

도 4에서는 설명의 편의를 위하여 프로브를 2개만 표시하여 그 내부 정면도를 도시하였지만 피부 자극용 초음파/저주파 발생기는 제품에 따라 복수개의 프로브를 포함함은 자명한 사실일 것이다.

피부 자극용 초음파/저주파 발생기는 초음파 또는 저주파를 발생할 수 있는데, 초음파 자극기 용도로 쓰이는 경우, 전계를 받아 압축 또는 팽창함으로써 진동을 유발하는 압전 세라믹(42)은 전면 헤드케이스(41)와 후면 케이스(46)에 의해 보호되며, 전면 헤드케이스 하단에 위치한다. 압전 세라믹 양전극에 전류를 흘러 주기 위하여 신호선(49)이 전면 헤드케이스(41)와 압전 세라믹 하단(42)에 각각 연결된다. 압전 세라믹 상단에 부착되어 있는 전면 헤드케이스(41)는 금속성 물질로 되어 있기 때문에 전면 헤드케이스에 한쪽 극성의 전류를 흐르게 하면 자연히 압전 세라믹 한쪽 전극에 전류가 흐를 수 있게된다. 나머지 한쪽 극성의 전류는 압전 세라믹에 흐를 수 있게 직접 압전 세라믹 하단에 신호 선을 연결한다. 전면 헤드케이스는 이러한 전류 전달 역할 뿐 아니라 표면에 젤이 분비되는 장소가 되고 또한 전면 헤드케이스 면은 피부에 밀착될 수 있도록 곡면 형태의 구조로 되어있다.

한편, 피부 자극용 초음파/저주파 발생기가 저주파 자극용으로 쓰이는 경우는 각각의 프로브가 서로 다른 전극을 띨 수 있도록 각 프로브의 신호 선은 서로 다른 전극 신호를 내보내 준다. 즉, 어느 하나의 프로브에 (+)전극을 출력시키게 되면 다른 프로브는 (-) 전극을 가지도록 전극 신호를 발생시킨다.

후면 케이스는 압전 세라믹 하부를 덮어 주는 구조를 가진다.

전면 헤드케이스와 후면 케이스로 이루어진 프로브는 원형으로 되어있는 외부커버(43)에 끼어 넣을 수 있다. 이러한 외부 커버는 각 프로브의 이탈을 막는 역할을 한다. 외부 커버는 중심 축에 위치한 링크부(44)에 연결된다.

판 스프링(48)은 한쪽 끝단이 후면 케이스에 하향 부착되어 프로브 케이스가 피부 곡면에 밀착되어 움직일 시에 피부 밀착되는 정도에 따라 판 스프링이 눌려지고 복귀되는 동작을 한다. 이러한 판 스프링의 동작에 의하여 프로브가 피부에 밀착되어 동작할 수 있다. 후면 케이스와 판 스프링 한쪽 끝단은 판 스프링 고정용 사출물(47)에 의하여 부착된다. 상술하면, 판 스프링 한쪽 끝단은 판 스프링 고정용 사출물에 완전 부착시키며 후면 케이스는 프로브 케이스를 피부 자극기로부터 쉽게 분리할 수 있도록 후면 케이스의 중앙에 볼록을 만들어 판 스프링 고정용 사출물의 특정 오목 홈에 끼울 수 있는 형태를 가진다.

내부 지지부(45)는 피부 자극용 초음파/저주파 발생기에 있는 다수 개의 프로브의 중앙에 위치한 링크부(44)를 지지해주는 기능을 함과 동시에 각 판 스프링의 나머지 끝단이 부착되는 곳이다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것으로서, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 피부 자극용 초음파/저주파 발생기가 프로브를 다수 개 포함함으로써, 피부 깊이와 상관없이 전체 피부 두께 영역을 맛사지 할 수 있어 피부 자극의 효과를 배가 시켰다. 또한, 프로브를 곡면형태로 하여 곡선으로 이루어진 피부 부위에도 초음파가 잘 전달 될 수 있도록 하였다. 나아가, 프로브가 전극 기능을 갖도록 하여 피부 자극기가 초음파 맛사지 뿐만 아니라 저주파 치료 맛사지 기능도 가짐으로써 다양한 용도의 피부 자극기를 구현하였다.

도 1은 종래의 단일 프로브 구조로 된 피부 자극기의 외관을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다수개의 프로브 구조로 된 피부 자극용 초음파/저주파 발생기의 내부 구성 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 피부 자극용 초음파/저주파 발생기의 외관 사시도이다.

도 4는 프로브와 프로브 지지대의 모습을 나타낸 그림이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 사용자로부터 각 프로브별로 발생시킬 초음파를 선택받는 초음파 선택부와;

   진동자인 압전 세라믹이 전기적 신호를 받아 미세 진동을 일으키도록 압전 세라믹에 고주파 전력을 전달하되, 다양한 주파수대의 초음파를 동시에 발생하도록 각 프로브별 발진주파수를 제어하는 고주파 발생부와;

   압전 세라믹에서 발생된 진동 초음파를 피부에 전달하는 복수개의 프로브와, 상기 프로브를 지지해주는 프로브 지지대를 포함하는 초음파/저주파 전달부와;

   피부 자극용 초음파/저주파 발생기에 전원을 공급하며, 상기 프로브가 피부에 밀착될 시에는 자동적으로 전원을 온(ON)시키며 장시간 프로브가 피부에 밀착되어 있지 않을 시에는 자동적으로 전원을 오프(OFF)시키는 전원부와;

   젤의 교체가 가능하도록 카트리지 형태로 되어 있으며, 전원이 온(ON)될 시에 자동적으로 프로브에 젤을 분사해 주는 젤 카트리지와;

   저주파 전류를 인체에 통과시켜 전기자극을 줄 수 있도록 저주파를 발생시키는 저주파 발생부와;

   상기의 각 기능부를 제어하며 사용자 선택에 따라 진동 초음파 또는 저주파 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하되,

   상기 프로브가 도체로 된 저주파 전극으로 동작하는 동시에 내부에 초음파 진동을 유발하는 압전 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자극용 초음파/저주파 발생기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 프로브가 :

   진동을 일으켜 초음파를 발생시키는 압전 세라믹과;

   압전 세라믹 상단 덮개로서 피부에 밀착되도록 면이 곡면형태로 되어 젤이 분비되는 전면 헤드케이스와;

   상기 전면 헤드케이스 하부를 지탱해주는 후면 케이스와;

   상기 압전 세라믹이 전기적 진동을 일으키도록 압전 세라믹과 상기 전면 헤드케이스에 각각 전류 신호를 넣어주는 신호선;을 포함하되,

   상기 제어부가 사용자 선택에 따라 저주파 구동 시 각각의 프로브가 플러스/마이너스 전극을 띠도록 전기적 신호가 상기 신호선를 통해 상기 압전 세라믹에 전달하게금 상기 저주파 발생부를 제어하는 것을 특징으로 하는 피부 자극용 초음파/저주파 발생기.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 프로브 지지대가 :

   피부 곡면에 따라 프로브가 움직일 수 있도록 하는 판 스프링과;

   상기 판 스프링 한쪽 끝단이 프로브와 손쉽게 부착/이탈이 가능하도록 프로브를 판 스프링과 연결시키는 판 스프링 고정용 사출물과;

   초음파/저부파 발생기의 중심 축으로서 상기 판 스프링 다른 끝단이 연결되는 내부 지지부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자극용 초음파/저주파 발생기.