KR102064817B1 - 제모용 레이저 핸드피스 장치 - Google Patents

제모용 레이저 핸드피스 장치 Download PDF

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김용태
장명수
이서은
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주식회사 티에스젠
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Abstract

본 발명은 서로 동일한 거리 이격되어 배치되는 복수의 레이저광원과, 상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되고 서로 교체되어 출력되는 레이저의 형태를 변경할 수 있도록 형성되는 복수의 렌즈 어레이를 포함하는 레이저 핸드피스 장치를 개시한다.

Description

제모용 레이저 핸드피스 장치 {LASER HANDPIECE APPARATUS FOR HAIR REMOVAL}
본 발명은 제모용 레이저 핸드피스 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 복수의 레이저 광원과 다중 분산 렌즈를 이용하여 제모 부위의 레이저 강도를 안전한 수준으로 조정할 수 있는 레이저 핸드피스 장치에 관한 것이다.
제모를 하는 방법에는 여러가지가 있는데 족집게를 이용한 제모, 크림 왁싱을 이용한 제모, 쉐이빙 방법 등이 그것이다. 이러한 제모 방법들은 간편하기는 하지만 지속시간이 짧다는 단점이 있다.
따라서, 최근에는 모발 생성을 막는 근본적인 해결 방법으로 레이저를 이용한 제모 방법이 주목받고 있다.
레이저 제모의 원리는 모발을 생성하는 세포에 손상을 주어 모낭에서 털이 다시 자라지 않게 하는 것이다. 모낭은 털을 만들어내는 피부기관으로 모낭에 멜라닌 세포가 없어지면 더 이상 털을 만들어 내지 못한다.
하지만 레이저 제모 기술에서 레이저의 강도를 조절하지 못하면 화상과 같이 피부에 손상을 입을 수 있다는 치명적인 문제가 존재한다.
이러한 문제를 극복하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1649959호 '모공 인식을 이용한 갈바노 스캐너 제어 및 제모 치료용 핸드피스'(이하 '특허문헌 1'이라 함)에서는 갈바노 스캐너를 이용하여 모공의 위치와 개수를 파악하여 위치에 따른 에너지를 설정하여 모공 주변 부위의 피부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1707659호 '고출력 레이저 다이오드와 접촉 팁의 온도를 제어하는 의료용 조사기'(이하 '특허문헌 2'라 함)에서는 고출력 808nm 다이오드 레이저 파장을 적용하여 안전성을 향상시키고자 하였다.
하지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2와 같은 종래 기술에서는 레이저의 에너지가 모발의 중심부에 집중되어야 하기 때문에 시술 과정에서 모발이 타는 경우가 발생할 수 있으며 모발이 타면서 발생하는 오염 물질에 의하여 피부 조직이 손상되거나 레이저 장치가 오염될 수 있다는 문제가 존재한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 모발에 직접 가해지는 열을 줄이면서 모낭에 충분히 에너지를 가하여 안전하게 제모할 수 있는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1649959호 대한민국 등록특허 제10-1707659호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 모발 주위에 가해지는 레이저 강도를 조정하여 안전하고 위생적으로 레이저 제모를 수행할 수 있는 레이저 핸드피스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 서로 동일한 거리 이격되어 배치되는 복수의 레이저광원과, 상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되고 서로 교체되어 출력되는 레이저의 형태를 변경할 수 있도록 형성되는 복수의 렌즈 어레이를 포함하는 레이저 핸드피스 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 렌즈 어레이는 정육각형 형태의 레이저 출력을 생성시키는 제1 렌즈 어레이와, 원형의 레이저 출력을 생성시키는 제2 렌즈 어레이를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈 어레이는 상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되어 각 레이저광원에서 조사된 레이저광을 분산시키는 분산렌즈부와, 상기 분산렌즈부의 전면에 배치되어 분산된 레이저광의 에너지분포를 일정 형태로 제한하는 필터링부재부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터링부재부는 서로 이웃한 다른 관통홀과 동일한 간격으로 배치되는 7개의 정육각형 형상의 관통홀들을 포함하며, 상기 복수의 레이저광원은 상기 관통홀들의 중심부에 배치되는 7개의 광원들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관통홀들 중 가운데 배치되는 관통홀과 오버랩되도록 배치되는 에너지분포 조절 렌즈부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에너지분포 조절 렌즈부는 상기 정육각형 관통홀의 내부에 배치될 수 있는 최대 크기의 가상의 원의 직경과 동일한 직경을 갖는 분산렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터링부재부는 전후로 이동가능하도록 형성되며, 상기 에너지분포 조절 렌즈부는 상기 필터링부재부와 연동되어 함께 이동하도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 렌즈 어레이는 상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되어 각 레이저광원에서 조사된 레이저광을 분산시키는 분산렌즈부와, 상기 분산렌즈부의 전면에 배치되어 분산된 레이저광의 에너지분포를 일정 형태로 제한하는 필터링부재부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터링부재부는 서로 이웃한 다른 관통홀과 동일한 간격으로 배치되는 7개의 원형의 관통홀들을 포함하며, 상기 복수의 레이저광원은 상기 관통홀들의 중심부에 배치되는 7개의 광원들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관통홀들 중 가운데 배치되는 관통홀과 오버랩되도록 배치되는 에너지분포 조절 렌즈부를 더 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 제모용 레이저 핸드피스 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 모발에 과도한 레이저 에너지가 집중되는 것을 방지하여 모발의 연소로 인한 장치의 오염을 방지할 수 있다.
둘째, 레이저의 에너지를 모발 주위로 분산시켜 피부 조직이 손상되는 것을 방지하고 안전하게 제모 시술을 수행할 수 있게 한다.
셋째, 복수의 레이저 광원의 전면에 복수의 관통홀을 구비하는 차단부재를 배치하여 분산된 레이저가 집중되는 영역을 조정하는 것이 가능해지며, 이를 활용해 제모 뿐 아니라 다양한 레이저 시술에 활용하는 것이 가능해진다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 레이저를 이용한 제모 방법을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스 장치의 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스 장치의 내부 구조를 나타내는 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 레이저 에너지 패턴의 생성 방법을 나타내는 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 필터링 부재를 도시한 개념도.
도 6은 도 5의 필터링 부재를 통과한 레이저의 중첩 영역을 설명하기 위한 개념도.
도 7은 본 발명의 레이저 핸드피스 장치에 의하여 생성된 분산 레이저 에너지 패턴을 설명하기 위한 개념도.
도 8은 제2 분산 렌즈를 포함하지 않은 경우의 레이저 에너지 분포를 나타내는 실험데이터.
도 9는 제2 분산 렌즈를 포함하는 경우의 레이저 에너지 분포를 나타내는 실험데이터.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 레이저를 이용한 제모 방법을 설명하는 도면이다.
레이저를 이용한 제모 방법에서는 도시된 바와 같이 모발에 레이저로 에너지를 가하여 모발을 생성하는 세포에 손상을 주게 되며, 손상을 입은 모낭에서는 멜라민 세포가 사라져 더 이상 털을 만들어 내지 못하게 된다.
하지만, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 모근에 열을 가하기 위해서는 모발에도 직접 열이 가해져 모발이 타 버릴 수 있다. 모발이 타면서 발생하는 유해 물질이 장치의 렌즈를 오염시켜 장치의 수명을 단축시킬 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 9를 참조하여 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 개념을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스 장치(100)의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 레이저 핸드피스 장치(100)는 몸체를 이루는 하우징(101)과, 하우징(101)의 전면에 형성되는 레이저 방출홀(104), 하우징(101)에 장착되는 렌즈어레이 제어스위치(103)와, 레이저 방출홀(104) 전부에 장착되는 거리유지부재(102)와, 하우징(101)에 레이저 광원을 연결하는 레이저 연결라인(105) 등을 포함할 수 있다.
거리유지부재(102)는 제모 시술 시 장치가 피부와 일정거리를 유지할 수 있게 하여 균일하고 안정적으로 시술을 할 수 있게 돕는다.
렌즈어레이 제어스위치(103)는 장치 내부에 배치된 렌즈어레이의 초점 거리를 조절하거나 도 3의 실시예에 도시된 것과 같이 레이저의 형태를 필요에 따라 교체할 수 있게 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스 장치(100)의 내부 구조를 나타내는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 장치의 내부에는 복수의 렌즈 어레이가 장착될 수 있다.
복수의 렌즈 어레이는 필요에 따라 서로 변경하여 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 렌즈 어레이의 일단부에는 라이트 파이프(Light pipe, 10)가 배치되어 입사하는 광원을 균질하게 만들 수 있다.
도시된 두 렌즈 어레이는 서로 다른 형태의 레이저를 방출하도록 생성될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 어레이(200)는 정육각형 형태 또는 사각형 형태의 레이저를 생성하고, 제2 렌즈 어레이(300)는 원형의 레이저를 생성시킬 수 있다.
제1 렌즈 어레이(200)는 분산렌즈부(210)와, 필터링부재부(220)와, 에너지분포 조절 렌즈부(230) 등을 포함할 수 있다.
제2 렌즈 어레이(300)도 제1 렌즈 어레이(200)와 마찬가지로 분산렌즈부(210)와 필터링부재부(220)를 포함할 수 있다. 다만, 레이저의 형태에 따라 제2 렌즈 어레이(300)에는 에너지분포 조절 렌즈부(230)가 생략될 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 어레이(300)에서 중심부에 에너지를 집중시키는 원형의 레이저를 생성하는 경우에는 도시된 것과 같이 에너지분포 조절 렌즈부(230)를 생략하는 것이 가능하다.
실험에 따라 도출된 바람직한 실시예에 따르면, 상기 라이트 파이프의 길이(L1)는 대략 20~40 mm이고, 제1 렌즈 어레이(200)의 길이(L2)는 대략 130~160 mm이며, 제2 렌즈 어레이(300)의 길이(L3)는 대략 40~70 mm 가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 핸드피스 장치(100)는 이러한 내부 구조의 크기에 맞추어 하우징(101) 및 거리유지부재(102)의 길이가 조정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 레이저 에너지 패턴의 생성 방법을 나타내는 개념도이고, 도 5는 도 4에 도시된 레이저 필터링 부재를 구체적으로 도시한 개념도이고, 도 6은 도 5의 필터링 부재를 통과한 레이저의 중첩 영역을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 핸드피스 장치(100)는 서로 일정간격으로 배치되는 복수의 레이저광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 레이저광원(121), 제2 레이저광원(122), 제3 레이저광원(123)이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 구조를 단순화하여 개략적으로 도시하고 있다. 즉, 도 4에서는 3개의 광원만을 표시하였으나 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도 5에 도시된 필터링부재의 관통홀들 중심부와 대면하는 7개의 레이저광원이 서로 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면 레이저광원들의 전면에는 레이저 광원을 분산시키는 분산렌즈부(210)가 형성될 수 있다. 도 4에는 분산렌즈부(210)를 각 레이저광원에 대응하는 하나의 렌즈로 도시되어 있으나 복수의 렌즈조합을 통해 광원에서 방출되는 빛을 분산시키는 구조로 형성될 수 있다.
분산렌즈부(210)를 거친 레이저광은 필터링부재부(220)에 의하여 필터링된다.
구체적으로, 제1 레이저광원(121)에서 조사된 레이저광(l1)은 분산렌즈부(210)를 거친 후 점선으로 표시한 것과 같이 퍼지게 되며, 필터링부재부(220)의 관통홀(223)을 통과하여 목표물의 a1 영역에 에너지분포를 생성시킨다.
마찬가지로 제2 레이저광원(122)에서 조사된 레이저광(l2)은 분산렌즈부(210)를 거친 후 점선으로 표시한 것과 같이 퍼지게 되며, 필터링부재부(220)의 관통홀(222)을 통과하여 목표물의 a2 영역에 에너지분포를 생성시킨다.
제3 레이저광원(123)에서 조사된 레이저광(l3)은 분산렌즈부(210)를 거친 후 점선으로 표시한 것과 같이 퍼지게 되며, 필터링부재부(220)의 관통홀(226)을 통과하여 목표물의 a3 영역에 에너지분포를 생성시킨다.
이처럼 복수의 레이저광원, 분산렌즈부(210), 필터링부재부(220)의 조합에 의하여 도 6에 도시된 것과 같은 레이저 에너지 중첩 패턴이 형성된다.
도 6를 참조하면, 7개의 레이저광원에서 조사된 레이저광이 분산렌즈부(210)와 필터링부재부(220)를 거치며 서로 일부 영역이 중첩되는 7개의 육각형 형상의 에너지분포 영역(L)을 형성한다.
분산렌즈부(210)를 거치며 레이저광원이 퍼지기 때문에 에너지분포 영역들은 서로 중첩되는 영역이 생기게 되며, 중첩 영역은 외곽의 2개의 레이저광원의 에너지가 겹치는 영역(I)과, 중간의 3개의 레이저광원의 에너지가 겹치는 영역(II) 및 중심부의 4개 이상의 레이저광원의 에너지가 겹치는 영역(III)이 생기게 된다.
이러한 결과는 도 8에 도시된 실제 실험데이터를 통해 확인할 수 있다. 중심부 주변영역에서 일정 강도의 에너지분포를 형성하기 위해 레이저 출력을 늘리다 보니 중심부에서의 에너지가 크게 증가하게 된다.
본원발명의 다른 실시예에서는 중앙의 관통홀(222)의 전면에 에너지분포 조절 렌즈부(230)를 배치하여 중심부의 에너지를 주변영역으로 분산시킨다.
구체적으로, 도 4에 도시된 것과 같이 제2 레이저광원(122)에서 조사된 레이저광원(l2)은 에너지분포 조절 렌즈부(230)를 거치며 l21, l22, l23 와 같이 퍼져 중심부(a4)에서의 에너지보다 중심부 둘레에서의 에너지가 더 강해지게 할 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 것과 같이 중심부에서의 에너지보다 주변부에서의 에너지가 강해지게 된다. 도 7을 참조하면 2개 에너지가 중첩되는 영역(C)과 에너지를 분산시킨 중심부 영역(A)과 중심부의 에너지를 주변부로 분산시킨 주변부 영역(B)을 확인할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 에너지분포 조절 렌즈부(230)에서 레이저광이 분산되는 각도 범위는 분산렌즈부(210)에서 레이저광이 분산되는 각도 범위보다 크게 형성된다. 즉, 분산렌즈부(210)에서는 필터링부재부의 관통홀을 지나며 관통홀의 면적보다 조금 더 넓은 범위에 조사되도록 하는 것이 목적이기 때문에 분산되는 각도 범위를 비교적 작게 하여 에너지가 낮아지는 것을 방지해야 하는 반면, 에너지분포 조절 렌즈부(230)에서는 레이저광의 에너지를 넓게 퍼뜨려야 하기 때문에 분산되는 각도 범위를 상대적으로 크게 한다.
또한, 에너지분포 조절 렌즈부(230)는 중심 관통홀의 너비와 동일한 너비를 갖도록 형성될 수 있고, 중심 관통홀 면적에 대응되는 영역에 조사되는 레이저광을 분산시켜 제2 레이저광원에서 조사된 레이저가 분산되어 도달되는 영역(a2)과 동일한 영역으로 퍼지게 형성될 수 있다.
이러한 결과는 도 9에 도시된 실제 실험데이터를 통해 확인할 수 있다. 이에 따르면 중심부보다 중심부 주변영역에서 더 큰 에너지가 분포되며 그렇기 때문에 레이저광원의 출력을 낮추어도 안정적으로 제모 시술을 수행할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시예들에 따르면, 모발에 과도한 레이저 에너지가 집중되는 것을 방지하여 모발의 연소로 인한 장치의 오염을 방지할 수 있고, 레이저의 에너지를 모발 주위로 분산시켜 피부 조직이 손상되는 것을 방지하고 안전하게 제모 시술을 수행할 수 있으며, 복수의 레이저 광원의 전면에 복수의 관통홀을 구비하는 차단부재를 배치하여 분산된 레이저가 집중되는 영역을 조정하는 것이 가능해져 제모 뿐 아니라 다양한 레이저 시술에 핸드피스 장치를 활용하는 것이 가능해 지는 등 종래 기술과는 차별되는 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 레이저 핸드피스 장치 101 : 하우징
102 : 거리유지부재 103 : 렌즈어레이 제어스위치
104 : 레이저 방출홀 105 : 레이저 연결라인
121 : 제1 레이저광원 122 : 제2 레이저광원
123 : 제3 레이저광원 200 : 제1 렌즈 어레이
210 : 분산렌즈부 220 : 필터링부재부
221 : 필터몸체 222~228 : 관통홀
230 : 에너지분포 조절 렌즈부 300 : 제2 렌즈 어레이
310 : 분산 렌즈부 320 : 필터링 부재부

Claims (10)

  1. 서로 동일한 거리 이격되어 배치되는 복수의 레이저광원; 및
    상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되고 서로 교체되어 출력되는 레이저의 형태를 변경할 수 있도록 형성되는 복수의 렌즈 어레이를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈 어레이는,
    정육각형 형태의 레이저 출력을 생성시키는 제1 렌즈 어레이; 및
    원형의 레이저 출력을 생성시키는 제2 렌즈 어레이를 포함하며,
    상기 제1 렌즈 어레이는,
    상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되어 각 레이저광원에서 조사된 레이저광을 분산시키는 분산렌즈부;
    상기 분산렌즈부의 전면에 배치되어 분산된 레이저광의 에너지분포를 일정 형태로 제한하는 필터링부재부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부재부는 서로 이웃한 다른 관통홀과 동일한 간격으로 배치되는 7개의 정육각형 형상의 관통홀들을 포함하며,
    상기 복수의 레이저광원은 상기 관통홀들의 중심부에 배치되는 7개의 광원들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관통홀들 중 가운데 배치되는 관통홀과 오버랩되도록 배치되는 에너지분포 조절 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에너지분포 조절 렌즈부는,
    상기 정육각형 관통홀의 내부에 배치될 수 있는 최대 크기의 가상의 원의 직경과 동일한 직경을 갖는 분산렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    에너지분포 조절 렌즈부는 중심 관통홀 면적에 대응되는 영역에 조사되는 레이저광을 분산시켜 레이저광원에서 조사된 레이저광이 분산렌즈부 및 필터링부재부를 거쳐 목표물에 도달하는 영역과 동일한 영역으로 퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 어레이는,
    상기 복수의 레이저광원의 전면에 배치되어 각 레이저광원에서 조사된 레이저광을 분산시키는 분산렌즈부;
    상기 분산렌즈부의 전면에 배치되어 분산된 레이저광의 에너지분포를 일정 형태로 제한하는 필터링부재부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필터링부재부는 서로 이웃한 다른 관통홀과 동일한 간격으로 배치되는 7개의 원형의 관통홀들을 포함하며,
    상기 복수의 레이저광원은 상기 관통홀들의 중심부에 배치되는 7개의 광원들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관통홀들 중 가운데 배치되는 관통홀과 오버랩되도록 배치되는 에너지분포 조절 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 핸드피스 장치.
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