KR100965564B1 - 심부 피부 재생기 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 손상된 피부 또는 노화된 피부를 재생하여 치료하는 기기에 관한 것이다.

기존의 마이크로니들을 이용한 피부 치료, 재생 기기는 피부 재생의 효과가 인정되나 시술시 통증과 시술 후 진물흐름, 붓기 등의 후유증이 동반되는 문제점이 있었다.

본원 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 피부재생 및 치료에 있어서 종래의 마이크로니들을 이용한 기기의 나타내던 치료 효과를 심부피부재생기에 고주파 전파를 함께 이용하여 치료효과를 더욱 개선하고, 냉각 장치를 구비하여 시술시 동반되는 통증 등을 완화하는 데에 그 목적이 있다.

본원의 심부피부재생기는 마이크로니들이 부착된 치료기기에 고주파 전파를 공급할 수 있는 장치와 열전소자를 이용한 냉각장치를 부가하여 피부 치료에 사용함으로써 종래의 심부피부재생기 보다 훨씬 더 높은 치료 효과와 통증완화를 이룩하였다.

마이크로니들, 치료기, 피부, RF파, 고주파, 열전소자, 냉각

Description

심부 피부 재생기 {Deep Skin Reproduction Device}

본 발명은 의료기기에 관한 것으로서, 손상된 피부 또는 노화된 피부를 재생하여 치료하는 기기에 관한 것이다. 좀더 자세하게는 병의원의 피부과 등에서 여드름 치료, 모공 축소, 주름 제거, 흉터 제거 등에 사용되고 있는 마이크로니들과 고주파 조사기를 결합한 치료기기에 관한 것이다.

여드름 치료, 모공 축소, 주름 제거, 흉터 제거 등의 피부를 치료하기 위한 방법이 현재 여러 가지 방법이 시도되고 있다.

일반적으로 화장품 또는 약물의 피부를 통한 전달은 약물이 각질층을 투과하기가 어려워 흡수율이 매우 낮다. 특히 분자량이 큰 경우에는 더 흡수율이 낮아진다. 따라서 약물질이나 영양물질을 피부를 통해 진피로 전달하여 피부의 재생이나 치료 등을 도모하기에는 한계가 있다. 특히 분자량이 큰 약물은 거의 진피층으로 투과되지 못하여 그 효과가 미미하다.

이를 개선하기 위하여 가는 바늘로 피부를 자극하는 방법인 마이크로니들(업계에서는 '마이크로 침'이라 불리기도 함)을 이용하는 기술이 개발되었고 현재 많 이 시술되고 있다. 이 방법은 다수 개의 마이크로니들을 이용하여 표피층의 일부 또는 전체를 통과하여 피부 표피를 지나 진피층까지 도달하는 인위적 상처를 형성한다. 인체의 자연 치유 능력에 의하여 이 상처들은 새 살이 차오르게 되는데, 이 과정에 노화된 콜라겐이 활성화되며, 탄력을 가지게 되어 피부의 주름이나 흉터 등이 치료되는 효과가 있다.

또한 상기와 같은 마이크로니들에 의한 상처는 피부 진피층까지 도달하는 채널(channel, 바늘 구멍의 상처를 말함.)을 형성하고, 그 채널을 통하여 표피층 또는 그 하부층에 약물질 또는 영양물질을 전달하여 치료의 효과를 높이기도 한다. 이런 이유로 현재 마이크로니들을 사용한 많은 의료, 미용 기기가 개발되고 있다.

그러나, 이 마이크로니들에 의한 치료에는 시술 중에 침의 온도가 피부온도(36.5℃) 만큼 상승하여 침에 세균 등이 활동하기 좋은 온도가 되어 감염 등의 위험이 있다. 가장 큰 문제점으로는 침의 피부 관통으로 인한 통증의 수반이다. 아무로 작은 침이라 하더라도 그 수가 여러 개가 한꺼번에 피부를 관통할 경우 그 통증이란 배가되기 마련이다.

기존의 마이크로니들은 롤러 형태의 마이크로니들이 가장 많이 사용되고 있는데, 롤러를 밀어 굴림으로서 넓은 면적을 간편하게 시술할 수 있다. 그러나 과도한 상처가 동반되기도 한다.

고주파에 의한 심부재생술이 보급되기 전까지는 주름 제거, 흉터 치료 등을 위해 레이저나 화학약품을 이용한 박피술이나 심부재생술 등이 시행되어 왔다. 이전까지의 어떤 종류의 박피술도 깊이에 따른 차이만 있을 뿐 피부에 인위적인 손상 을 입혀 콜라겐 생성을 촉진시키는 원리는 같다. 안전하면서 효과적이라는 심부재생술도 전신마취를 시행해야하는 부담감과 시술 후 1-2주간 통증을 동반하고, 시술 부위에 진물이 흐르며 작열감 등의 부작용이 있으며 시술 후에는 6개월 이상 자외선을 조심해야 하므로 활동 중이 분들에겐 다소 어려움이 있다.

이에 반해 고주파 전파(Radio Frequency, 이하 'RF파'라 칭함.)에 의한 심부재생술의 작용원리는 고주파를 이용해 강력한 전파의 파장이 피부 깊숙이 도달하게 하는데 표피에는 손상을 주지 않으면서 피하 진피층 온도만 순간적으로 45~50℃까지 상승시킨다. 이와 같이 피부의 온도가 상승하면 모세혈관이 확정하여 혈액의 순환이 촉진되고 노화된 콜라겐이 활성화되어 피부의 탄력을 회복시킬 뿐 아니라 새로운 콜라겐의 생성을 유도하여 처진 피부와 잔주름을 개선 시키게 된다. 특히 고주파는 0.1~0.8MHz 가 인체 치료에 알맞다.

RF파를 피부에 투과시켜 피부의 활성을 촉진하는 등에 대해서는 많은 연구개발이 이루어져 왔으며, 등록 실용신안 20-0426759 등에 RF파의 피부 활성화 등에 대해 그 효과가 인정되고 있다.

그러나 RF파는 일종의 전자파로서, 하나의 매질(공기)에서 성질이 다른 매질(피부)로 전파될 때 매질의 경계면(피부면)에서 대부분 반사되고, 매질로 침투되는 량이 아주 적다. 따라서 피부치료가 가능하려면 상당히 높은 에너지의 RF파를 피부에 조사하여야 하는데, 에너지 소모가 많고 RF파발생기가 과열되는 등의 문제점이 있고, 이와 같이 강한 RF파는 시술자와 환자에게 나쁜 영향을 줄 수 있고, 주변의 전자장치의 오작동을 유발하는 등의 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 열전소자는 열전현상(Thermoelectric effect)을 이용한 반도체의 한 종류이다. 열전현상은 열과 전기 사이의 에너지 변환을 의미하며 변환소자의 양단에 온도차이가 있을 때 소자 내부의 carrier가 이동함으로 전류가 흘러 전압차(기전력)가 발생하는 현상이다. 이 현상은 반대로도 그대로 일어나는데, 열전소자의 양단에 잔압차가 있으면, 열전소자의 양단은 일정 온도차를 띄게 된다. 이러한 열전형상은 양단 간의 온도차를 이용하여 기전력을 얻어내는 Seebeck 효과 및 Tomson 효과, 기전력으로 냉각과 가열을 하는 Peltier 효과로 나눌 수 있다.

이러한 Peltier 효과를 이용하여 일상생활과 가깝게는 가습기, CPU 냉각기, 냉정수기, 냉장고 등이 실용화 단계에 있으며, 핵잠수함의 발전, 해수온도차발전, 태양열 발전 등에서는 실용화 계획이 진행중이다.

열전소자는 열전재료를 이용하여 직류전원의 공급만으로 냉각, 가열, 항온 및 발전을 동시에 이룰 수 있는 간편하고 확실한 열과 전기의 교환을 위한 차세대 냉각기판이다.

열전소자에 적용되는 제어 기술에 따라 온도를 +/- 0.03℃의 정도의 오차 범위내에서 항온으로 유지되게 할 수 있다. 이와 같은 열전소자는 소형화할 수 있어 정밀 기기 등에 장착이 용이하다. 발열과 냉각이 동시에 일어나 정밀한 온도 제어가 가능하며, 간편한 직류 전원의 공급으로 국소부위 냉각이 가능하고 소음이 거의 없다. 아울러 최소 가로,세로 0.8 cm x 0.8 cm부터 국소부위 및 광범위한 범위까지 부착과 동시에 냉각과 가열이 가능한 소자로서 냉각을 위해 기존에 많이 사용되고 있는 프레온 가스 등을 탈피한 환경친화적 기술 제품이다.

상기와 같이 최근 많이 시술되는 마이크로니들 또는 RF파를 이용한 피부치료 시술은 각각 장점과 함께 많은 문제점을 가지고 있다.

이런 문제점을 해결하기 위해 마이크로니들을 냉각하여 마이크로니들이 저온인 상태에서 시술하는 치료방법과 병행하여 효과적으로 RF파를 피부에 조사하는 치료기기가 필요하다.

이렇게 되면 마이크로니들이 만든 상처에 의한 통증 등의 감소를 도모할 수 있고, RF파에 의한 효과를 겸할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 피부에 침투하는 마이크로니들을 열전소자(12)를 이용하여 냉각하여 시술을 할 수 있게 함으로써 시술시의 통증을 완화하였다.

그리고 상기 마이크로니들에 직접 RF파를 인가하여 RF파가 피부의 내부에서 직접 피부에 작용하게 하여 조사되는 RF파 에너지가 대부분 피부와 반응을 하도록 하였다. 이와 같은 방법으로 RF파를 직접 피부에 침투시키면 아주 낮은 에너지의 RF파만으로도 치료효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 방법을 구현하기 위하여, 니들판에 고주파 전파인 RF파를 공급할 RF파발생기(2)를 핸들에 구비하여 도파선을 통하여 마이크로니들에 공급하도록 하였다.

그리고 핸들에 구비된 전원공급장치로부터 전기를 공급받는 열전소자를 니들판 상부에서 열전소자의 냉접접이 니들판과 접촉하도록 구비하여, 니들판이 차게 유지될 수 있도록 하고, 니들판의 효과적인 냉각을 위하여 열전소자의 온접점과 접촉되어있는 방열판(13)를 구비하였다.

RF파를 마이크로니들을 통해 피부의 진피에 조사하면 피하 조직 속의 콜라겐을 마이크로니들의 접촉 자극과 RF파의 전파 자극이 동시에 가해져서 콜라겐 생성 및 활성화 작용을 더욱 활발히 하여 종래 마이크로니들에 의한 심부피부 재생보다 더욱 효과적으로 심부피부를 재생하게 된다.

이때 열전소자(12)를 이용하여 낮은 온도의 마이크로니들로 시술을 하면 피부의 냉각에 의해 통감을 느끼는 세포가 부분적으로 마취되는 효과가 있어 통증이 완화된다. 또한 냉각된 마이크로니들로 시술하면, 시술 후에 동반되는 화끈 그림 등의 증상도 완화된다.

열전소자(12)의 온접점의 위쪽에 수냉식 또는 공냉식 방열판(13)을 결합하여 열전소자(12) 작동시 온접점으로 방출되는 열을 신속히 발열시켜 장시간 사용하여도 마이크로니들이 냉각된 상태로 유지될 수 있어 더욱 효과적인 시술이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본원 발명인 심부피부재생기는 RF파를 이용한 피부재생의 활성화 및 피부 접촉 부위의 온도를 낮게 하여 시술 통증과 불쾌감 등을 감소시키는 효과가 있다.

본 발명인 심부피부재생기는 도 1에 도시된 바와 같이, 핸드피스(1), RF파발생기(2), 그리고 전원공급장치(3)로 구성된다.

상기 핸드피스(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 핸들(11), 열전소자(12), 방열판(13), 그리고 니들판(14)으로 구성된다.

핸들(11)은 한 손으로 잡기에 적당한 크기의 원통형 또는 다각형의 손잡이로서, 그 내부로 냉각재튜브(111), 그리고 전원공급선(113) 등이 내장되어 통과한다.

열전소자(12)는 그 구조가 도 3에 도시된 바와 같은데, 중앙의 반도체들이 배치되어 있고, 전원공급선(113)이 연결된 전기전도판이 부착되어 있고, 전기 전도판의 외부는 세라믹판이 부착되어 있다. 이러한 열전 소자는 일정크기의 판 형태로 제작되어 시판되고 있다. 이 열전소자(12)에 직류 전기가 공급되면 전류가 흐르는 방향에 따라 한쪽 면은 열을 잃어 냉접점이 되고, 다른 쪽 면은 냉접전에서 이동해 온 열을 받아 온접점이 된다. 이러한 열전 소자의 열이동량은 인가되는 전류가 일정할 경우 냉접점과 온접점의 온도차가 클수록 크다.

열전소자(12)의 온접점은 상기 핸들(11)쪽으로, 그리고 냉접점은 상기 니들판(14) 쪽으로 향하도록 설치된다.

방열판(13)은 하면이 상기 열전소자(12)의 온접점과 접촉하고, 상기 핸들(11)의 하단에 고정된다. 방열판(13)은 내부로 냉각재인 물(수냉식인 경우) 또 는 공기(공냉식인 경우)가 흐를 수 있도록 속이 빈 형태로 제작되고, 상면에는 냉각재가 유입되는 유입구와 냉각재가 유출되는 유출구가 구비되어 유입구와 유출구는 각각 상기 핸들(11) 내부를 통하여 설치되어 있는 냉각재튜브(111)에 연결된다. 방열판(13)의 내부 바닥에는 방열판(13)과 냉각재 사이의 열전달 효과를 높이기 위하여 방열핀을 형성하는 것이 좋다.

니들판(14)은 피부치료 시술에 적당한 크기(가로, 세로 각각 15mm 정도가 적당하다.)의 동판 또는 알루미늄판과 같이 열전도가 좋은 금속으로 다수의 마이크로니들이 일정간격(1mm 정도가 적당하다.)으로 부착된 판 형상이다. 이 니들판(14)의 마이크로니들이 돌출되지 않은 면은 상기 열전소자(12)의 냉접점과 접하고, 마이크로니들이 돌출된 면은 외부에 노출되어 피부에 접할 수 있게 한다.

니들판(14)의 마이크로니들은 인체의 피부를 침투하는 구성이므로, 인체에 해가 적은 스테인레스스틸, 금, 또는 은 등으로 제작하거나, 여타 재료의 마이크로니들에 금 또는 은을 도금한 것이 좋다.

사람의 피부의 두께의 평균은 1.0mm이고, 가장 얇은 곳은 눈꺼풀로 0.04mm정도이고, 가장 두꺼운 곳은 손바닥으로 1.6mm 정도이다. 눈처럼 예민한 기관을 덥고 있는 눈꺼풀 등에는 본 피부 재생기를 이용한 시술이 위험한바, 이런 눈꺼풀 등을 제외한 피부 표피의 평균 두께인 1mm 내외이므로, 마이크로니들의 길이는 0.5mm 내지 1.5mm 정도로 하는 것이 적당하다.

니들판(14)에는 온도센서(15)를 설치하여 니들판(14)의 온도를 감지하여, 니들판(14)의 온도가 시술에 적당한 온도(-7℃ 내지 +7℃ 사이)가 유지되도록 상기 열전소자(12)에 전기를 공급하는 전원공급장치(3)를 제어하는 것이 좋다.

상기 방열판(13), 열전소자(12), 그리고 니들판(14)은 위로부터 방열판(13), 열전소자(12), 그리고 니들판(14)의 순서로 각각의 접촉면이 밀착되도록 합성수지로 일체로 성형을 하여 상기 핸들(11)의 하단에 견고하게 부착하면 편리하다.

RF파발생기(2)는 발진기를 이용하여 고주파인 RF파를 발생시키는 장치로서, 피부치료 시술에 필요한 주파수의 RF파를 발생시킨다. 발생된 RF파는 도파선(112)을 통하여 상기 니들판(14)에 전달된다. RF파는 금속선의 표면파 형태로 도체를 따라 잘 전파되므로, 도파선(112)은 전선과 동일하게 일정 굵기의 금속선을 외부에 유연한 절연재료로 절연피복을 입한 것을 사용하면 된다.

피부치료에 사용되는 RF파의 주파수는 0.1 내지 0.8 MHz의 범위인데, 시술자의 체질, 시술목적, 그리고 시술부위 등에 따라 주파수를 조절할 수 있는 발진기를 구비한 RF파발생기(2)를 사용하는 것이 좋다. 이와 같은 기능을 구비한 RF파발생기(2)는 이미 개발되어 판매되고 있다.

전원공급장치(3)는 통상적인 전원인 교류전기를 직류로 변환하여 전원공급선(113)을 통하여 상기 열전소자(12)에 직류 전기를 공급한다. 시판되는 열전소자(12)는 주로 1.5 내지 3V의 전압에서 작동하므로, 전원공급장치(3)도 이 범위의 직류전기를 발생하도록 구성한다. 그리고, 전원공급장치(3)는 상기 온도센서(15)로부터 받은 니들판(14)의 온도정보를 이용하여 열전소자(12)에 인가되는 전기의 전압을 조정하거나, 열전소자(12)에 전기를 공급 또는 차단하는 기능을 구비하여 니들판(14)의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 제어하는 기능을 구비하는 것이 좋다. 이와 같은 기능을 구비한 전원공급장치(3)는 전기장치의 설계에 초보적인 지식을 보유한 자가 쉽게 구성할 수 있다.

본원 발명인 심부피부재생기는 제조비용절감 등을 이유로 냉각기능을 생략하려면 상기 핸드피스(1)의 방열판(13), 열전소자(12), 온도센서(15), 그리고 냉각재튜브(111)와, 전원공급장치(3), 전원공급선(113) 등을 생략하고 구성할 수 있다. 또는 RF파 조사기능을 생략하려면 상기 핸드피스(1)의 도파선(112)과 RF파발생기(2)를 생략하고 구성할 수 있다.

심부피부재생기의 사용은 다음과 같이 한다.

핸들(11)을 통하여 외부로 노출된 냉각재튜브(111)에 공급장치에 연결하여 일정압력의 냉각재를 공급한다. 수냉식이면 냉각재 유출관을 퇴수용기 등으로 유출되도록 하고, 공냉식이면 유출관을 시술에 지장이 없는 곳으로 유출되게 한다. 그리고 전원공급장치(3)의 전기가 열전소자(12)에 공급되게 하고, RF파는 니들판(14)에 전달되게 한다.

상기와 같은 시술준비가 완료되면, 핸드피스(1)를 손에 잡고 니들판(14)을 시술부위인 피부에 힘을 가하여 밀착시켜 니들판(14)의 마이크로니들이 피부 속으로 일정 깊이만큼 침투되게 한다.

상기와 같은 시술을 하면 열전소자(12)의 냉접점과 접하고 있는 니들판(14)이 냉각되어 환자가 통정을 덜 느끼면서 시술을 할 수 있고, RF파가 니들판(14)의 마이크로니들을 통하여 직접 피부 내부에 조사되므로 RF파의 유실이 거의 없어 시술의 효과가 배가된다.

도 1은 심부피부재생기의 사시도이다.

도 2는 심부피부재생기의 종단면도이다.

도 3은 통상의 열전소자(12)의 구조도이다.

*주요 구성의 번호*

1 : 핸드피스, 2 : RF파발생기, 3 : 전원공급장치, 11 : 핸들,

12 : 열전소자, 13 : 방열판, 14 : 니들판, 15 : 온도센서

Claims (6)

1. 손잡이인 핸들(11), 상기 핸들(11)의 하단에 부착되는 것으로서 열을 흡수하여 방출시키는 방열판(13), 상기 방열판(13)의 하면에 접촉하여 상기 핸들(11)에 고정되는 것으로서 핸들(11)의 손잡이 내부를 통하여 연결되는 전원공급선(113)으로 전기를 공급받는 열전소자(12), 그리고 상기 열전소자(12)의 하면에 접촉하여 상기 핸들(11)에 고정되고 핸들(11)의 손잡이 내부를 통하여 연결되는 도파선(112)으로 RF파를 공급받는 것으로서 금속판에 다수 개의 마이크로니들이 부착되어 구성되는 니들판(14)을 포함하여 구성되는, 핸드피스(1);

   상기 핸드피스(1)의 니들판(14)에 RF파를 공급하는 것으로서, 니들판(14)에 연결된 도파선(112)과 연결되는, RF파 발생기(2);

   그리고, 상기 핸드피스(1)의 열전소자(12)에 전기를 공급하는 것으로서, 열전소자(12)에 연결된 전원공급선(113)과 연결되는, 전원공급장치(3);

   를 포함하여 구성되는, 심부피부재생기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방열판(13)은 속이 빈 형태로 제작되고,

   그리고 상기 핸들(11)에는 상기 방열판(13)을 냉각시키기 위한 유체가 출입하는 냉각재튜브(111)가 추가로 구비되어;

   방열판(13)을 수냉식 또는 공냉식으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는, 심부피부재생기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 방열판(13)은 내부에 방열핀이 형성되어 있어, 방열판의 냉각을 원활하게 하는 것을 특징으로 하는, 심부피부재생기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 니들판(14)에는 온도를 측정하기 위한 온도센서(15)가 추가로 구비되고, 상기 전원공급장치(3)는 니들판(14)의 온도에 따라 열전소자(12)에 공급하는 전기를 제어하는 기능을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는, 심부피부재생기.

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