KR101422823B1

KR101422823B1 - 플라즈마 피부 처리 장치

Info

Publication number: KR101422823B1
Application number: KR1020130084207A
Authority: KR
Inventors: 서상윤; 전부일; 진기남; 홍인표; 민한음
Original assignee: 주식회사 다온비티아이
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2014-08-01

Abstract

본 발명은 플라즈마 피부 처리 장치 및 플라즈마 피부 처리 방법을 제공한다. 이 장치는 교류 전력을 공급받고 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체, 상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부, 및 상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함한다. 상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행된다.

Description

플라즈마 피부 처리 장치{Plasma Skin Treatment Apparatus}

본 발명은 대기압 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge) 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 유전체 장벽 방전을 이용한 휴대용 플라즈마 피부 처리 장치에 관한 것이다.

물질 중 가장 낮은 에너지 상태는 고체이다. 고체가 에너지를 받아 차츰 액체로 되고 그 다음에는 기체로 전이된다. 이때 중성 기체에 이온화 에너지 이상의 충분한 에너지가 인가되면 이온화 및 전자와 이온의 재결합에 의하여 전자, 이온, 중성 원자 및 분자로 이루어진 플라즈마를 만들 수 있다.

플라즈마 내부에는 양전하, 음전하가 거의 같은 양으로 혼재하여 자유 입자에 가까운 브라운 운동을 하면서도 전기적으로 중성을 유지하고 있기 때문에 전기적으로 이온화된 전도성 가스종이라 불리운다.

플라즈마는 플라즈마 밀도, 전자 온도, 종들 간의 열평형 정도, 발생방식, 응용분야 등 여러 구분 기준이 있지만 밀도와 전자온도로 분류하는 것이 가장 기본적이다. 플라즈마를 열평형 정도에 의해서 구분하여, 국부열평형(local thermal equilibrium;LTE)과 비국부 열평형(non-LTE)으로 나눌 수 있고, 국부열평형이란 용어는 플라즈마 입자의 모두의 온도가 플라즈마의 국부적 영역에서 같은 열역학적 상태를 의미한다.

연구나 제조 공정을 위한 플라즈마는 대개 LTE 또는 non-LTE 중 하나이며, 일반적으로 전자를 열 플라즈마, 후자를 저온 플라즈마라고 한다.

본 발명에서는 저온 플라즈마를 대상으로 하며, 저온 플라즈마 중 대기압 플라즈마에 속한다.

대기압 플라즈마는 주로 물질의 표면 개질 및 코팅, 환경 정화 등의 분야에 활용된다. 최근에는 생체 적용과 바이오 메디칼 분야의 응용 가능성으로 연구가 확대되고 있다. 바이오 메디칼 분야에서 대기압 플라즈마 제트 장치가 많이 연구되고 있다.

플라즈마 제트의 전극 구조는 대부분 침 형태의 바늘 전극 구조이고, 전원 장치에 따라 다양한 구성 방식이 연구되고 있다. 주로 외부로부터 불활성 가스가 주입되고, 바늘 전극 구조에 고전압이 가해져 플라즈마가 발생한다. 소형의 원형 평행 평판의 중심에 작은 구성을 설치한 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge; DBD) 방식의 플라즈마 제트 장치도 소개되고 있다.

플라즈마 제트의 전원 장치는 구동 주파수에 따라 여러 종류가 소개되고 있다. 수십 내지 수백 kHz의 저주파 방전의 전원 장치로는 DC 펄스 전원과 AC 전원이 있다. 고주파 방전의 MHz 내지 GHz 범위로는 RF(radio frequency)와 MW(microwave) 발생기가 있다. 각각의 전원 장치에 따른 소비 전력은 응용 분야에 따라 다르다. 바이오 메디칼 분야에 사용되는 플라즈마 제트의 소비 전력은 대부분 100 와트 이하이다.

플라즈마 제트는 살균과 멸균을 목적으로 많이 사용한다. 산소 라디칼을 포함하는 플라즈마를 이용하여 치아 미백과 병원균 파괴, 혈액 응고 등으로 활용이 연구되고 있다. 이러한 바이오 메디칼 분야의 활용에서 주요한 이슈들은 장치의 소형화와 제어의 용이성, 인체에 대한 안정성 확보이다.

생체의 세포나 인체에 직접 적용하기 위하여 전기적인 충격에 대한 안정성 확보가 중요한 과제이다. 그러므로, 안정성 확보를 위해서는 고전압의 전극이 시료 및 인체에 직접 접촉하지 않아야 한다. 전극에 인가되는 구동 전압을 낮게 하고, 플라즈마 전류량을 1 내지 2 mA 의 작은 값으로 제어하여 생체에 대한 전기적인 충격이 없도록 해야한다. 인체가 감지할 수 있는 최소 전류가 60 Hz 상용 주파수 교류에서 성인 남자의 경우 약 1mA이며, 주파수의 증가에 따라 감지 전류는 증가한다. 또한, 고통을 느끼는 전류는 7 내지 8 mA이며, 그 이상의 높은 전류는 전기적 뿐만아니라 열적으로 위험한 요소가 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 장치는 넓은 면적, 저전력, 저온 플라즈마 상태를 생성하고, 유전체로 둘러싸여진 전극을 이용하여 피부 손상을 방지하여 탄력 있는 피부를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 피부 처리 장치는 전극 형상에 대한 자유도를 가지고 있으며, 다양한 전극 형상으로 피부 부위별 형태에 맞춰 플라즈마 방전 형태를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치는 교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체; 상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부; 및 상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함한다. 상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 구조체는 제1 두께를 가지고 관통홀을 포함하는 판형의 제1 유전체; 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 상기 제1 유전체와 정렬된 제2 유전체; 및 상기 제2 유전체의 일면에 형성된 상기 전력 전극을 포함한다. 상기 제2 유전체의 타면은 피부 방향으로 노출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극은 금, 은, 구리, 또는 몰리브텐-망간 합금이고, 상기 전극의 두께는 10 내지 15 마이크로미터일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 지지부는 상기 전극 구조체를 감싸는 몸체부; 상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부; 상기 피부에 노출된 방향에서 상기 전극 구조체의 평면보다 일정한 높이로 돌출된 복수의 돌출부; 상기 몸체부의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부; 및 상기 몸체부의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징에 걸리는 외측 걸림부를 포함할 수 있다. 상기 내측 걸림부는 상기 돌출부와 반경 방향으로 정렬되고, 상기 외측 걸림부는 상기 함몰부와 반경 방향으로 정렬될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 지지부는 상기 전극 구조체를 감싸는 몸체부; 상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부; 상기 피부에 노출된 방향에서 상기 전극 구조체의 평면보다 일정한 높이로 돌출된 복수의 돌출부; 상기 몸체부의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부; 및 상기 몸체부의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징에 걸리는 외측 걸림부를 포함할 수 있다. 상기 내측 걸림부는 인접한 상기 함몰부들 사이에 배치되고, 상기 외측 걸림부는 상기 돌출부 및 상기 함몰부와 반경 방향으로 정렬될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하우징은 상기 전극 지지부를 감싸는 제1 직선부; 내부의 빈 공간을 포함하고 손잡이 기능을 수행하는 제2 직선부; 및 상기 제1 직선부와 상기 제2 직선부를 연결하는 곡선부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 인체의 피부의 접근 여부를 감지하는 접근 감지 센서; 및 상기 접근 감지 센서의 신호를 제공받아 상기 가스를 제어하는 가스 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 구조체에 교류 전력을 공급하는 전원부를 더 포함하고, 상기 전원부는 수 kHz 내지 수백 kHz의 교류 전력을 수 Hz 내지 수백 Hz의 펄스 형태로 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원부는 외부 직류 전원을 제공받아 충전하고 충전부; 상기 충전부로부터 전력을 공급받아 교류를 생성하는 전력 모듈; 및 상기 전력 모듈을 펄스 동작시키고 과전류 보호회로를 포함하는 전원 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치는 노출된 표면에 돌출된 돌출부를 포함하고, 교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 판형의 전력 전극을 포함하는 전극 구조체; 상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 가스를 공급하는 전극 지지부; 및 상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함한다. 상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 지지부는 상기 전극 구조체를 감싸는 몸체부; 상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부; 상기 몸체부의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부; 및 상기 몸체부의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징에 걸리는 외측 걸림부를 포함한다. 상기 내측 걸림부는 인접한 상기 함몰부들 사이에 배치되고, 상기 외측 걸림부는 상기 함몰부와 반경 방향으로 정렬될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 방법은 판형의 전력 전극과 인체의 피부 사이에 일정한 간격을 유지하도록 간격 유지 수단을 제공하는 단계; 및 상기 전력 전극과 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)을 유발하도록 상기 전력 전극에 교류 전력을 펄스로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 펄스의 동작 주파수는 1Hz 내지 100 Hz일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 방법은 판형의 전력 전극과 인체의 피부 사이에 일정한 간격을 유지하도록 간격 유지 수단을 제공하는 단계; 상기 전력 전극과 인체의 피부 사이에 가스를 제공하는 단계; 및 상기 전력 전극과 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)을 유발하도록 상기 전력 전극에 교류 전력을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 전극과 인체의 접근 여부를 감지하여 상기 전력 전극과 인체가 소정의 거리 이상 이격된 경우 상기 가스의 공급 또는 교류 전력을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 장치는 전극 및 파워 모듈을 소형화하여 사람 손으로 편안히 잡을 수 있는 구조를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 장치는 인체의 피부 또는 모공 안의 세균을 박멸하고, 유기물과 이물질을 제거하고, 피부 자극을 제공한다. 상기 피부 처리 장치는 플라즈마 미용기기로 동작할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 장치는 소형화된 파워 소스와 베터리를 내부에 장착하고, 인체에 손상 및 통증을 방지하는 전극 구조를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피부 처리 장치는 플라즈마 방전을 효율적으로 발생시키기 위해서 촉매 가스를 사용한다. 이 촉매 가스는 질소, 헬륨, 아르곤, 및 물의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 촉매 가스는 전극에서 열을 흡수하여 냉각하는 냉매 가스의 기능을 수행할 수 있다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 2a는 도 1a의 플라즈마 피부 처리 장치의 전극 구조체 주위의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.
도 2c는 도 2a의 B-B'선을 따라 자른 단면도이다.
도 3a는 전극 구조체를 설명하는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 C-C' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 전원부를 설명하는 개념도이다.
도 5는 부하가 연결되는 않은 상태와 부하가 연결되지 않은 상태의 전원부의 전압 신호를 나타낸다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치를 설명하는 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 전극 구조체를 바라본 평면도이다.
도 6c는 도 6b의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6d는 도 6b의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치를 설명하는 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 전극 구조체를 바라본 평면도이다.
도 7c는 도 7b의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7d는 도 7b의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치는 인체의 피부를 접지전극으로 사용하여 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)을 수행한다. 피부와 판형의 전력 전극 사이의 안정적인 방전을 유지하기 위하여, 상기 피부와 상기 전력 전극 사이의 간격을 유지시키는 수단이 제공된다. 또한, 가스가 상기 전력 전극과 상기 피부 사이에 제공되어 안정적인 방전이 유지될 수 있다. 또한, 상기 가스는 상기 전력 전극에서 발생하는 열을 흡수하도록, 상기 전력 전극을 따라 흐르는 가스 유로가 형성될 수 있다. 이에 따라, 연속적인 방전을 수행하는 경우에도, 상기 전력 전극은 별도의 냉각 장치없이 동작할 수 있다.

대기압 플라즈마는 전극들 사이의 간격이 방전에 가장 중요한 변수 중의 하나이다. 이 전극들(전력 전극과 피부) 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 방전이 안정적으로 유지될 수 있도록 해 준다. 전극 구조체와 전극 지지부 사이로 가스가 흘러들어오고, 이 가스는 외부로 흘러나가기 위해 중간 중간에 돌기가 없는 함몰부를 형성한다.

또는 이 전극들(전력 전극과 피부) 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 방전이 안정적으로 유지하기 위하여, 전력 전극의 표면에 돌출된 형태의 절연체가 약 1 cm 간격으로 균일하게 배치되고, 돌출된 절연체의 높이는 0.5 mm 내지 2 mm 정도일 수 있다. 이에 따라, 피부와 전극 구조체 상의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

가스는 전력 전극과 상기 전력 전극을 고정하는 전극 지지부 사이에 등 간격으로 3 또는 4 개의 0.5 mm 내지 1mm 정도의 간격(gap)이 형성된다. 상기 간격을 통하여 전력 전극의 아랫부분으로 유체 흐름이 일어나다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치를 설명하는 도면이다.

도 2a는 도 1a의 플라즈마 피부 처리 장치의 전극 구조체 주위의 평면도이다.

도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.

도 2c는 도 2a의 B-B'선을 따라 자른 단면도이다.

도 1a 내지 도 1d, 및 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 플라즈마 피부 처리 장치(100)는 교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체(130), 상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부(10)와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부(10)와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부(120), 및 상기 전극 지지부(120)를 감싸고 지지하는 하우징(110)을 포함한다. 상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행될 수 있다.

도 3a는 전극 구조체를 설명하는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 C-C' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 전극 구조체(130)는 제1 두께를 가지고 관통홀(131)을 포함하는 판형의 제1 유전체(132), 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 상기 제1 유전체(132)와 정렬된 제2 유전체(134), 및 상기 제2 유전체(134)의 일면에 형성된 전력 전극(133)을 포함한다. 상기 제2 유전체(134)의 타면은 피부 방향으로 노출될 수 있다. 상기 전극 구조체(130)는 디스크 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 제1 유전체(132)는 원판 형상이고, 그 중심에 관통홀이 배치될 수 있다. 상기 관통홀(131)을 통하여 상기 전력 전극(133)에 연결되는 배선이 배치될 수 있다.

상기 제1 유전체(132)의 두께는 수백 마이크로 미터 내지 수 밀리미터 일 수 있다. 상기 제1 유전체(132)는 하우징의 내부 공간에서 비정상적인 방전을 억제할 수 있도록 충분한 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 유전체(132)의 재질은 세라믹 또는 실리콘일 수 있다. 상기 제2 유전체(134)의 재질은 세라믹 또는 실리콘일 수 있다. 상기 전력 전극(133)의 두께는 수 마이크로 미터 내지 수 백 마이크로 미터일 수 있다. 상기 전력 전극(133)의 재질은 금, 은, 구리, 또는 몰리브덴-망간 합금일 수 있다. 상기 전력 전극(133)은 상기 제2 유전체(134)에 도전성 물질로 코딩된 후, 열처리되어 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 전력 전극(133)의 두께는 10 내지 15 마이크로미터일 수 있다.

상기 전극 지지부(120)는 상기 전극 구조체(130)를 감싸는 몸체부(122), 상기 피부와 노출된 전극 구조체(130)의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체(130)의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부(126), 상기 피부에 노출된 방향에서 상기 전극 구조체(130)의 평면보다 일정한 높이로 돌출된 복수의 돌출부(124), 상기 몸체부(122)의 내측면에서 상기 전극 구조체(130) 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부(123), 및 상기 몸체부(122)의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징(110)에 걸리는 외측 걸림부(125)를 포함할 수 있다. 상기 내측 걸림부(123)는 상기 돌출부(124)와 반경 방향으로 정렬되고, 상기 외측 걸림부(125)는 상기 함몰부(126)와 반경 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 전극 지지부(120)는 유전체 재질의 원통 형상일 수 있다. 상기 전극 지지부(120)는 테플론 재질로 일체형으로 형성될 수 있다.

몸체부(122)는 사각 단면을 가진 토로이드 형상일 수 있다. 상기 몸체부(122)의 내측면에는 일정한 곡률을 가진 판 형상의 내측 걸림부(123)가 배치될 수 있다. 상기 내측 걸림부(123)는 일정한 각도 차이를 가지고 규칙적으로 배치될 수 있다.

상기 내측 걸림부(123)는 일정한 방위각 성분을 가지는 절단된 원통 형상일 수 있다. 상기 내측 걸림부(123)의 하부면은 상기 몸체부(122)의 하부면과 일치할 수 있다. 상기 몸체부(122)의 하부면은 상기 하우징(110)의 내부를 바라보고, 상기 몸체부(122)의 상부면은 피부를 바라보도록 배치될 수 있다. 상기 내측 걸림부(123)는 일정한 이격 간격을 가지고 상기 몸체부(122)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 내측 걸림부(123)의 높이는 상기 몸체부(122)의 높이보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 내측 걸림부(123)의 상부면에는 걸림턱(127)이 형성될 수 있다. 상기 걸림턱(127)에는 상기 전력 전극(133)이 장착될 수 있다. 상기 걸림턱(127)의 깊이는 상기 전력 전극(133)의 높이와 동일할 수 있다.

함몰부(126)는 상기 몸체부(122)의 내측면이 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 함몰된 형상은 일정한 곡률을 가지 판 형상일 수 있다. 상기 함몰된 형상은 일정한 방위각 성분을 가지고 절단된 원통 형상일 수 있다. 이에 따라, 상기 함몰부(126)를 통하여 가스는 공급될 수 있다. 상기 전극 구조체(130)의 하부면은 가스에 노출되고, 상기 가스는 상기 전극 구조체(130)로부터 열을 흡수하여 상기 함몰부(126)를 따라 흘러, 상기 전극 구조체(130)의 상부면과 피부 사이에 제공된다. 이에 따라, 상기 전극 구조체(130)의 열적 안정성 및 방전 안정성이 향상된다. 상기 함몰부(126)는 일정한 간격으로 복수개 배치될 수 있다.

돌출부(124)는 상기 몸체부(122)의 상부면 상에 배치될 수 있다. 상기 돌출부(124)의 높이는 상기 전극 구조체(130)와 피부 사이의 이격 거리와 동일할 수 있다. 상기 돌출부(124)의 형상은 일정한 방위각 성분을 가지도록 절단된 와셔형상일 수 있다. 상기 돌출부(124)는 상기 내측 걸림부(123)와 반경 반향으로 정렬될 수 있다. 상기 돌출부(124)의 높이는 0.5 mm 내지 2 mm 일 수 있다.

외측 걸림부(125)는 상기 몸체부(122)의 외측면에서 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 외측 걸림부(125)의 하부면은 상기 몸체부(122)의 하부면과 일치할 수 있다. 상기 외측 걸림부(125)는 상기 함물부()와 반경 방향으로 정렬될 수 있다.

상기 하우징(110)은 상기 전극 지지부(120)와 결합하는 걸림턱을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 걸림턱에 상기 외측 걸림부(125)는 서로 결합할 수 있다.

상기 하우징(110)은 상기 전극 지지부(120)를 감싸는 제1 직선부(110a), 내부의 빈 공간을 포함하고 손잡이 기능을 수행하는 제2 직선부(110c), 및 상기 제1 직선부와 상기 제2 직선부를 연결하는 곡선부(110b)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)은 사각 통 형상일 수 있다. 상기 제1 직선부(110a)와 상기 제2 직선부(110c) 사이의 각도는 90도 내지 140도일 수 있다. 상기 제2 직선부(110c)의 끝단에는 가스 연결부(152)가 배치될 수 있다. 상기 가스 연결부()는 외부로부터 가스를 공급받는 연결부위일 수 있다. 상기 가스는 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 가스, 질소(N2) 가스, 수증기 함유(water vapour containing) 가스일 수 있다.

제1 직선부(110a)는 내부에 케비티를 포함하고, 상기 케비티는 칸막이()로 막힐 수 있다. 이에 따라, 공급된 가스는 상기 케비티 내부에 저장될 수 있다. 저장된 가스는 상기 함몰부(126)를 통하여 상기 전극 구조체(130)를 냉각하면서 방전 공간에 제공될 수 있다.

접근 감지 센서(148)는 상기 인체의 피부의 접근 여부를 감지할 수 있다. 상기 접근 감지 센서(148)는 상기 제1 직선부(110a)의 일단에 장착될 수 있다. 상기 접근 감지 센서(148)는 적외선 센서, 압력 센서, 또는 인체의 전위를 측정하는 전위 센서(potential sensor)일 수 있다.

가스 제어부(146)는 상기 접근 감지 센서(148)의 신호를 제공받아 상기 가스를 제어할 수 있다. 인체의 피부가 상기 전극 지지부(120)와 접촉한 경우에만, 가스는 방전 공간에 제공되고, 교류 전력은 상기 전력 전극에 제공될 수 있다. 이에 따라, 피부와 접촉하는 동안에만, 플라즈마가 발생될 수 있다.

전원부(140)는 상기 전극 구조체(130)에 교류 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원부(140)는 수 kHz 내지 수백 kHz의 교류 전력을 수 Hz 내지 수백 Hz의 펄스 형태로 제공할 수 있다. 상기 전력 전극에 연속적으로 전력을 공급하는 경우, 상기 전극 구조체(130)는 섭씨 50도 이상으로 가열될 수 있다. 이에 따라, 피부와 상기 전극 구조체(130)가 접촉하는 경우, 사용자는 화상을 입을 수 있다. 따라서, 상기 전극 구조체(130)는 상기 펄스 동작 또는 상기 전극 구조체(130)를 순환하는 가스를 통하여 냉각될 수 있다. 상기 펄스 동작의 경우, 상기 교류 전력의 주파수는 수백 Hz 내지 수백 kHz이고, 펄스 주파수는 수 Hz 내지 수백 Hz일 수 있다.

도 4는 전원부를 설명하는 개념도이다.

도 5는 부하가 연결되는 않은 상태와 부하가 연결되지 않은 상태의 전원부의 전압 신호를 나타낸다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 전원부(140)는 외부 직류 전원을 제공받아 충전하고 충전부(142), 상기 충전부(142)로부터 전력을 공급받아 교류를 생성하는 전력 모듈(144), 및 상기 전력 모듈(144)을 펄스 동작시키고 과전류 보호회로를 포함하는 전원 제어부(145)를 포함할 수 있다. 상지 전력 모듈(144)은 DC 전압 제어부(144a) 및 AC 전압 변환부(144b)를 포함할 수 있다. 상기 전원 제어부는 전원 스위치(141)를 포함할 수 있다. 상기 전원 스위치는 상기 하우징의 손잡이부에 배치될 수 있다.

상기 충전부(142)는 외부 직류 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 상기 충전부(142)는 충전 및 방전을 수행할 수 하고, 재충전 가능한 배터리일 수 있다.

상기 전력 모듈(144)은 직류 전압을 고압의 교류 전압으로 변경할 수 있다. 상기 교류 전압의 주파수는 수백 kHz 내지 수백 kHz일 수 있다. 피크-투-피크 교류 전압은 3 kV 내지 8 kV일 수 있다. 상기 전원부의 출력 파형은 정현파일 수 있다. 그러나, 상기 전원부와 부하가 연결되어 플라즈마가 발생한 경우, 상기 전원부의 출력 파형은 왜곡될 수 있다. 상기 전원부(140)는 펄스 동작을 제공하여 상기 전극 구조체를 냉각시킬 수 있다.

도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치를 설명하는 사시도이다.

도 6b는 도 6a의 전극 구조체를 바라본 평면도이다.

도 6c는 도 6b의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 6d는 도 6b의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 플라즈마 피부 처리 장치(200)는 교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극(133)을 포함하는 전극 구조체(130), 상기 전극 구조체(130)의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체(130)의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부(10)와 상기 전극 구조체(130)의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 돌출부(224)를 포함하는 전극 지지부(220), 및 상기 전극 지지부(220)를 감싸고 지지하는 하우징(110)을 포함한다. 상기 전력 전극(133)과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행될 수 있다.

상기 전극 지지부(220)는 상기 전극 구조체(130)를 감싸는 몸체부(222), 상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체(130)의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부(226), 상기 피부에 노출된 방향에서 상기 전극 구조체(130)의 평면보다 일정한 높이로 돌출된 복수의 돌출부(224), 상기 몸체부(222)의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체(130)를 지지하는 내측 걸림부(223), 및 상기 몸체부(222)의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징(110)에 걸리는 외측 걸림부(225)를 포함할 수 있다. 상기 내측 걸림부(223)는 인접한 상기 함몰부들(226) 사이에 배치되고, 상기 외측 걸림부(225)는 상기 돌출부(224) 및 상기 함몰부(226)와 반경 방향으로 정렬될 수 있다. 걸림턱(227)은 상기 내측 걸림부(223)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 걸림턱(227)에 상기 전극 구조체(130)가 삽입될 수 있다.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리 장치를 설명하는 사시도이다.

도 7b는 도 7a의 전극 구조체를 바라본 평면도이다.

도 7c는 도 7b의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 7d는 도 7b의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.

도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 플라즈마 피부 처리 장치(300)는 노출된 표면에 돌출된 돌출부(335)를 포함하고, 교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 판형의 전력 전극을 포함하는 전극 구조체(330), 상기 전극 구조체(330)의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체(330)의 측면을 통하여 가스를 공급하는 전극 지지부(), 및 상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함한다. 상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행된다.

전극 구조체(130)는 복수의 돌출부(335)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(335)는 반구 형상일 수 있다. 이웃한 돌출부 사이의 간격은 수 밀리미터 내지 수 센티미터일 수 있다. 상기 돌출부(335)의 높이는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다. 전극 구조체는

상기 전극 구조체(330)는 제1 두께를 가지고 관통홀을 포함하는 판형의 제1 유전체(132), 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 상기 제1 유전체(132)와 정렬된 제2 유전체(134), 및 상기 제2 유전체(134)의 일면에 형성된 전력 전극(133)을 포함한다. 상기 제2 유전체(134)의 타면은 피부 방향으로 노출될 수 있다. 상기 전극 구조체(330)는 디스크 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 제1 유전체는 원판 형상이고, 그 중심에 관통홀이 배치될 수 있다. 상기 관통홀을 통하여 상기 전력 전극에 연결되는 배선이 배치될 수 있다. 상기 전력 전극은 상기 제2 유전체의 일면에 형성되고, 상기 돌출부는 상기 제2 유전체의 타면에 형성될 수 있다.

상기 전극 지지부(320)는 상기 전극 구조체(330)를 감싸는 몸체부(322), 상기 피부(10)와 노출된 전극 구조체(330)의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부(326), 상기 몸체부(322)의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부(323), 및 상기 몸체부(322)의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징(110)에 걸리는 외측 걸림부(325)를 포함할 수 있다. 상기 내측 걸림부(323)는 인접한 상기 함몰부들(326) 사이에 배치될 수 있다. 상기 외측 걸림부(325)는 상기 함몰부(326)와 반경 방향으로 정렬될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전극 구조체를 감싸도록 유로(fluid path)가 형성되고, 상기 전극 지지부 또는 상기 전극 구조체는 피부와 일정한 간격을 유지하는 돌출부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 방전은 안정적으로 유지되고, 상기 전극 구조체의 열적 안정성이 향상될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 하우징
120: 전극 지지부
130: 전극 구조체

Claims

교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체;
상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부; 및
상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함하고,
상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행되고,
상기 전극 구조체에 교류 전력을 공급하는 전원부를 더 포함하고,
상기 전원부는 수 kHz 내지 수백 kHz의 주파수를 가지는 교류 전력을 수 Hz 내지 수백 Hz의 펄스 형태로 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체;
상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부; 및
상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함하고,
상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행되고,
상기 전극 지지부는:
상기 전극 구조체를 감싸는 몸체부;
상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부;
상기 피부에 노출된 방향에서 상기 전극 구조체의 평면보다 일정한 높이로 돌출된 복수의 돌출부;
상기 몸체부의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부; 및
상기 몸체부의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징에 걸리는 외측 걸림부를 포함하고,
상기 내측 걸림부는 상기 돌출부와 반경 방향으로 정렬되고,
상기 외측 걸림부는 상기 함몰부와 반경 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체;
상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부; 및
상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함하고,
상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행되고,
상기 전극 지지부는:
상기 전극 구조체를 감싸는 몸체부;
상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부;
상기 피부에 노출된 방향에서 상기 전극 구조체의 평면보다 일정한 높이로 돌출된 복수의 돌출부;
상기 몸체부의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부; 및
상기 몸체부의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징에 걸리는 외측 걸림부를 포함하고,
상기 내측 걸림부는 인접한 상기 함몰부들 사이에 배치되고,
상기 외측 걸림부는 상기 돌출부 및 상기 함몰부와 반경 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 전력 전극을 포함하는 전극 구조체;
상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 공급하고, 인체의 피부와 상기 전극 구조체의 표면 사이에 일정한 간격을 유지하도록 노출된 표면에 배치된 돌출부를 포함하는 전극 지지부; 및
상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함하고,
상기 전력 전극과 상기 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행되고,
상기 인체의 피부의 접근 여부를 감지하는 접근 감지 센서; 및
상기 접근 감지 센서의 신호를 제공받아 상기 가스를 제어하는 가스 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 구조체는:
제1 두께를 가지고 관통홀을 포함하는 판형의 제1 유전체;
상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 상기 제1 유전체와 정렬된 제2 유전체; 및
상기 제2 유전체의 일면에 형성된 상기 전력 전극을 포함하고,
상기 제2 유전체의 타면은 피부 방향으로 노출된 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 전극은 금, 은, 구리, 또는 몰리브텐-망간 합금이고, 상기 전력 전극의 두께는 10 내지 15 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은:
상기 전극 지지부를 감싸는 제1 직선부;
내부의 빈 공간을 포함하고 손잡이 기능을 수행하는 제2 직선부; 및
상기 제1 직선부와 상기 제2 직선부를 연결하는 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
제1 항에 있어서,
상기 전원부는:
외부 직류 전원을 제공받아 충전하고 충전부
상기 충전부로부터 전력을 공급받아 교류를 생성하는 전력 모듈; 및
상기 전력 모듈을 펄스 동작시키고 과전류 보호회로를 포함하는 전원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
노출된 표면에 돌출된 돌출부를 포함하고, 교류 전력을 공급받고, 유전체들 사이에 개재된 판형의 전력 전극을 포함하는 전극 구조체;
상기 전극 구조체의 주위에 배치되어 상기 전극 구조체의 측면을 통하여 가스를 공급하는 전극 지지부; 및
상기 전극 지지부를 감싸고 지지하는 하우징을 포함하고,
상기 전력 전극과 인체의 피부 사이에 유전체 장벽 방전(Dielectric barrier discharge)이 수행되고,
상기 전극 지지부는:
상기 전극 구조체를 감싸는 몸체부;
상기 피부와 노출된 전극 구조체의 표면 사이에 가스를 분사하기 위하여 상기 전극 구조체의 측면과 일정한 간격을 가지도록 함몰된 복수의 함몰부;
상기 몸체부의 내측면에서 상기 전극 구조체 방향으로 연장되어 상기 전극 구조체를 지지하는 내측 걸림부; 및
상기 몸체부의 외측면에서 함몰되어 상기 하우징에 걸리는 외측 걸림부를 포함하고,
상기 내측 걸림부는 인접한 상기 함몰부들 사이에 배치되고,
상기 외측 걸림부는 상기 함몰부와 반경 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 전극 구조체에 교류 전력을 공급하는 전원부를 더 포함하고,
상기 전원부는 수 kHz 내지 수백 kHz의 주파수를 가지는 교류 전력을 수 Hz 내지 수백 Hz의 펄스 형태로 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 전력 전극은 금, 은, 구리, 또는 몰리브텐-망간 합금이고, 상기 전력 전극의 두께는 10 내지 15 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 처리 장치.
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