KR102168275B1 - 착용성 플라즈마 의류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 방출 다이오드(PED)소자를 장착한 플라즈마 패드와 전원장치를 각종 의류와 결합하여 웨어러블 플라즈마 의류를 제공한다. 플라즈마 의류는 플라즈마 붕대, 신발, 모자, 팬티 및 생리대 등의 형태이다. 상기 플라즈마 의류는 플라즈마의 병원균의 멸균, 혈액의 응고, 인체피부의 재생, 그리고 탈취 작용을 이용한 환경 친화성 건강 의류이다.

Description

착용성 플라즈마 의류{Wearable Plasma Clothes}

본 발명은 플라즈마 방출 다이오드 (PED: Plasma Emitting Diode) 소자를 이용한 웨어러블 플라즈마 의류에 관한 것으로서, 플라즈마 패드, 플라즈마 패취 및 붕대, 플라즈마 모자, 플라즈마 신발, 플라즈마 팬티 등을 제안한다.

플라즈마의 바이오 및 의료 분야의 연구가 지난 20 여년 간 관련 국내외 저널에 꾸준히 발표되어 왔다.

플라즈마의 인체 피부 세포의 활성화 작용과 각종 병원균의 사멸 작용에 의한 고질적인 피부질환의 치료 효과가 입증되어 왔다. 그 외에도 혈액 응고에 의한 지혈 효과와 유기 및 무기 화합물의 분해작용에 의한 탈취 효과 등이 보고되었다.

각종 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등의 미생물 형태의 병원균의 세포가 플라즈마 입자와 접촉되면, 병원균의 세포 차원에서 파열되거나 플라즈마 라디칼(주로 ROS 계열)과의 결합으로 사멸되는 플라즈마의 멸균작용이 보고되었다.

피부세포의 경우는 단백질의 형태로 세포가 둘러쌓여 있으므로, 플라즈마에 노출되어 피부세포가 작접 사멸되지 않으며, 단백질 조직을 통하여 플라즈마의 에너지가 전달되거나 플라즈마의 라디칼(주로 RNS 계열)이 거름과 같은 작용을 하여 피부에 에너지를 주고 피부의 노화를 방지하는 등 피부재생(Skin Regeneration)의 효과와 탈모방지 및 발모 촉진의 머리 건강 효과가 우수한 것으로 연구되어왔다.

웨어러블 플라즈마 패드는 본 발명자에 의해 발명되고 본 출원인에 의해 등록된 등록특허 “등록번호 10-1657895, 플라즈마 패드”와 출원특허 "플라즈마 패드-키트 시스템”에 개시된 바 있다.

상기의 특허에서 제시된 플라즈마 패드와 이를 이용한 웨어러블 플라즈마 장치들의 특징과 문제점은 다음과 같다.

(1) 플라즈마가 피부면 위의 근접거리의 전면에 걸쳐서 발생하고, 고전압 전극이 피부면 위의 전면에 걸쳐서 설치된다.

(2) 대면적 피부에 대한 플라즈마의 발생량이 많고, 비례적으로 전원의 크기가 크고, 소모전력도 크다. 그리고 오존의 발생량도 많다.

(3) 상기의 특허는 충방전용 이차전지를 사용하여 휴대용으로 제작하기 어렵다. 즉, 고용량에 따른 이차전지의 크기도 커지며, 대전력 소모에 따라서 이차전지의 방전 시간이 짧아져서 빈번한 충전이 필요하므로 휴대용의 웨어러블(wearable) 장치의 목적에 맞지 않는다.

(4) 고전압 전원장치에서 주로 사용되는 트랜스포머의 크기가 전력량에 비례하여 커지므로 전원장치의 소형화가 어렵기 때문에 휴대용 장치의 실현이 불가능하다.

(5) 상기의 대면적의 플라즈마 장치에서 발생하는 대량의 플라즈마를 피부 근처에서 노출하는 경우에는 발열문제도 심각하다.

(6) 비록 밀폐 구조 내부에 오존이 발생하지만, 착탈 과정에서 오존 방출의 문제도 고려해야 할 문제이다.

본 발명은 휴대용의 착용 가능한 플라즈마 의류의 제공을 목적으로 한다. 구체적으로는 플라즈마 패드, 플라즈마 패취 및 붕대, 플라즈마 모자, 플라즈마 신발, 그리고 플라즈마 팬티를 실사용 할 수 있게 구현하는 것이다.

상기 플라즈마 의류의 제공을 위하여 해결해야 할 과제는 다음과 같다.

(1) 휴대용 장치에서 충방전용 이차전지를 사용하는 경우, 이차전지의 방전 시간이 최소 수십 분 내지 한 시간 이상의 착용 시간이 확보되어야 한다.

(2) 전원장치의 소형화로 해당 의류에 부착하여 불편함이 없이 의류의 착용이 가능하여야 한다.

(3) 플라즈마 의류의 특성에 맞는 장치의 구성에서 사용자 편리성과 안전성이 보장되어야 한다.

상기 (1)항의 문제는 상용화된 이차전지의 전기용량을 고려하여야 한다.

즉, 의류에 적용이 가능한 면적이 작은 이차전지는 대개 두께 3 mm, 면적 3 cm x 7 cm이며, 출력 DC-전압 3.5 V이고, 전기용량이 비교적 큰 것은 대개 2000 mAH로 상용화되어 있다. 이러한 이차전지는 허용전류 이상에서는 이차전지에 열 발생으로 인한 파손 및 폭발의 위험이 있다. 본 발명자들의 실험에 의하면 허용 전류가 1000 mA 이하이고 용량이 2000 mAH인 이차전지에 전류가 1000 mA가 흐르면, 사용 시간은 계산상(2000 mAH/1000 mA=2 H) 2 시간이다. 그러나 실제로는 1 시간 정도가 된다. 따라서 상용화 이차전지로 휴대용 장치 제작을 위해서는 장치의 전력 소모가 3 W 이하가 되어야 한다. 이때 이차전지의 전압 3.5 V에 대하여 전류는 약 1000 mA 이하가 되고, 사용 시간은 약 1 시간이 되면, 이후에 재충전하여야 한다. 실제로 고전류보다는 저전류일수록 사용 시간이 더 늘어난다. 따라서 제작되는 장치의 플라즈마 소스의 소모 전력은 3 W 이내가 바람직함을 고려하여 플라즈마 의류를 설계하여 한다. 이러한 저전류로의 플라즈마 의류 작동은 상기의 선행 특허들에서 제시한 대면적의 웨어러블 플라즈마 장치에서는 불가능하다.

한편, 플라즈마 소스인 PED(Plasma Emitting Diode:플라즈마 방출 다이오드) 소자의 소모전력이 3 W 급 이하가 바람직하지만, 최대 5 W 이하가 되어야 전원장치의 소형화가 가능하다. 대개 5 W 급의 소모 전력에 대응하는 트랜스포머의 스케일은 두께 1 cm 이하와 가로 및 세로의 길이 1 cm 내외의 크기를 선택하는 것이 가능하므로, 박형이며 작은 면적의 전원기판을 갖는 전원장치 제작이 가능하다.

따라서 이차전지를 채용하는 휴대용 웨어러블 플라즈마 의류 제공의 핵심 기술은 저전력용량의 PED(Plasma Emitting Diode: PED) 소자를 사용하여야 하는 것이 본 발명에서 핵심적으로 고려해야 할 사항이다.

또 다른 과제는 오존의 방출 제어이다. 국제적인 오존 허용치 0.05 ppm 이하로 제어되어야 한다. 오존의 문제는 PED 소자가 저전력용인 경우는 허용치 이하로 용이하게 제어된다.

상기 목적에 따라 본 발명은,

(1) 본 발명자에 의해 발명되고 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 10-2017-0132897에서 제시된 PED 소자를플라즈마 의류에 채용한다.

상기 소자는 PED 소자에서 방출되는 플라즈마의 확산과 라디칼 작용에 의한 멸균 및 피부 활성화, 그리고 악취 제거 기능에 활용된다. 피부가 전극에 직접 닿지 않는 방식이며, 간접 플라즈마에 의하므로 소프트 플라즈마(soft-plasma)로 명명하고 있다.

(2) 플라즈마 의류에는 이차전지의 용량을 고려하여, 소모전력 1 W급 이하의 저전력 PED 소자를 하나 이상 복수 개를 채용한다.

(3) 상기 저전력용 PED 소자의 전원 장치는 소형화가 가능하다.

(4) 각 플라즈마 의류 장치별 구현 방식으로서, 일정한 크기의 플라즈마 패드를 기본 단위로 하여, 이들 패드를 하나 이상 사용하여 각종 착용성 플라즈마 의류를 제공한다.

플라즈마 패드의 기본 형태는 PED 소자를 상하판의 필름 사이에 배치하고, 상판 필름에 다수의 구멍을 형성하여 이로부터 플라즈마가 확산 및 방출되도록 한다. 방출된 플라즈마가 피부에 흡착되어 소정의 목적에 맞는 플라즈마 의류들이 제작된다. 규격화된 플라즈마 패드는 하나 이상을 결합하여 사용할 수 있고, 필요에 따라서 일회용(Disposal)으로 제작된다.

플라즈마 의류는 바탕재 위에 플라즈마 패드를 결합하여 피부를 둘러싸는 웨어러블 형태로 제작한다. 바탕재로 된 의류의 가장자리에 압박 붕대나 아대와 같은 구조를 만들어 피부에 밀착할 수 있도록 하고, 바탕재의 내면에 탄소부직포가 배치되어 오존의 방출을 방지한다.

전원장치와 회로 기판 등은 가능한 한 소형의 최소화된 두께로 된 것을 사용하여 의류의 바탕재에 대한 이들의 설치를 용이하게 한다. 전원장치는 최근 개발된 플렉서블 배터리를 적용할 수도 있다.

플라즈마 패취 혹은 붕대는 가장자리에 양면 접착테이프 혹은 리본을 설치하여 피부를 감싸는 방식으로 밀폐된 내부 공간이 형성되도록 착용한다.

플라즈마 모자는 내부에 플라즈마 패드를 설치하고, 전원장치는 모자의 창이나 테두리의 적당 위치에 배치하며, 착용시에만 스위치의 작용으로 플라즈마가 발생되도록 한다.

플라즈마 신발은 양말, 실내화, 구두, 등에 적용한다. 신발의 내부에 플라즈마 패드를 설치하고, 외부면에 전원장치를 설치한다.

플라즈마 팬티(Panties)는 내면에 플라즈마 패드를 설치하고, 전원장치는 팬티의 벨트부분에 장착한다. 여성용 생리대(a hygienic band or a sanitary napkin) 및 유아용 기저귀(diaper) 등에 응용하는 경우, 일회용(disposal)의 패드로 제작이 가능하다.

본 발명에 따르면, 다양한 형태의 플라즈마 의류의 상용화가 실현된다. 플라즈마를 실생활 의류제품에 적용하여, 피부건강을 위한 환경친화성 제품이 제공된다. 특히, 대기 상태에서 발생 된 플라즈마는 짧은 시간 내에 다시 공기로 돌아가므로 오염물질의 배출이 없는 친환경 제품이 제공된다.

PED 소자를 장착한 규격화된 플라즈마 패드의 결합으로 제작되는 플라즈마 의류의 작용과 효과는 다음과 같다.

플라즈마 패취 혹은 붕대는 고질적인 세균성 피부질환치료의 효과와 상처 및 수술 후의 피부재생 효과를 나타내며, 사고현장에서의 출혈에 대응하는 지혈효과를 지녀 응급처치와 이차감염의 예방 효과가 있다.

플라즈마 모자는 발모 및 탈모방지 이외에 두피 건강과 두피질환 치료, 그리고 가려움증 및 비듬치료 효과 등이 있다.

플라즈마 신발은 무좀치료 및 방지, 발톱 무좀의 치료, 건선 치료 및 예방 효과가 있다.

플라즈마 팬티(Panties)는 피부 습진 및 건선의 치료 예방과 각종 세균성 질환 예방 및 탈취 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 패드 및 전원장치에에 대한 설명 도면이다.
도 1(a)는 본 발명의 플라즈마 패드에 사용되는 PED 소자(100)에 대한 개요도이다.
도 1(b)는 본 발명의 PED 소자(100)의 단순한 형태의 플라즈마 패드(200) 구성을 보이는 단면도와 분해 사시도 이다.
도 1(c)는 본 발명의 플라즈마 패드(200) 구성을 보이는 단면도와 분해 사시도 이다.
도 1(d)는 본 발명에서 사용하는 플라즈마 패드(200)에 전원을 공급하는 전원장치(300)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 패취(Plasma Patch)(400) 혹은 플라즈마 붕대(Bandage)의 구성도이다.
도 2(b)는 두 개의 플라즈마 패드(200)를 바탕재(410) 위에 배치한 플라즈마 패취(400)의 평면도이다.
도 3은 플라즈마 모자(500)의 내부 구성과 외부를 보여주는 도면이다.
도 4은 플라즈마 신발(600) 구성도이다.
도 5는 플라즈마 팬티(700)와 플라즈마 생리대(800)의 구성도이다.
도 6은 PED 소자 구성을 보이며, 도 7은 PED 소자의 패키징에 대한 구성을 보인다.
도 8은 제작된 플라즈마 패드의 실물모형(mock-up) 사진이다.
도 9는 플라즈마 패드를 장착한 플라즈마 모자의 mock-up 사진이다.
도 10는 PED 소자를 이용한 플라즈마 모자의 mock-up 사진이다.
도 11은 제작된 플라즈마 양말의 mock-up 사진이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 PED 소자를 이용하여 제작된 플라즈마 패드를 기본 구성으로 하여 다양한 형태의 플라즈마 의류를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 패드 및 전원장치에에 대한 설명 도면이다.

도 1(a)는 본 발명의 플라즈마 패드에 사용되는 PED 소자(100)에 대한 설명이다. PED 소자는 본 발명자의 출원특허 10-2017-0132897에 상세하게 나타나 있다. 플라즈마 소스를 칩 형태의 소스로 만들어 이를 패키징 하여 제작된 도 1(a)의 PED 소자는 전원과의 연결을 위하여 커넥터와 결합 되어 있고, 전극 연결을 위한 제1단자(111)와 제2단자(112)가 설치되어 있다. PED 소자의 크기는 대개 가로 및 세로가 2 cm 내외이며, 높이는 0.6 cm 이하이다. 상기 수치는 적용대상에 따라 다소 변형될 수 있다. 옆면의 틈을 통해 확산에 의하여 플라즈마(120)가 방출한다. 본 발명의 PED 소자의 소모 전력은 약 1 W급 내지 3 W급을 사용하는 것을 특징으로 하므로, 패드의 구성과 전원장치의 구성이 의류에 부착해도 큰 불편이 없는 형태를 제공할 수 있다.

도 1(b)는 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 패드(200)이다.

바탕재(210) 위에 PED 소자(100)를 부착하고, 거즈(250)를 덮어 플라즈마 패드(20)를 구성한다. 상기 바탕재는 천, 가죽, 또는 폴리머 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 1(c)는 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 패드(200)이다.

바탕재(210) 위에 제1필름(220)을 부착하고,

제1필름(220)의 중앙 면에 PED 소자(100)가 배치되고, PED 소자의 두께와 거의 동일한 높이의 스페이서(230)가 여러 곳에 부착된다(스페이서 높이가 약간 더 높을 수 있다). 그 위에 다수의 플라즈마 방출구(241)가 설치된 제2필름(240)을 덮고, 최종 거즈(250)를 덮는다.

필름 사이의 PED 소자에서 방출되는 플라즈마가 제2필름(240)에 설치된 플라즈마 방출구(241)를 통하여 주변으로 확산 된다. 플라즈마 패드 면의 면적은 용도에 따라 정해지며, 대개 5 cm x 7 cm 정도가 인체 피부 적용에 타당한 면적이다.

도면에서는 PED 소자를 한 개만을 나타내었으나, 경우에 따라서 복수 개를 배치할 수 있다.

도 1(d)는 본 발명에서 사용하는 플라즈마 패드(200)에 전원을 공급하는 전원장치(300) 구성도이다.

고전압 전원장치는 전원 트랜스부(310)와 DC-전원부(32)로 구분한다. 트랜스부에는 트랜스포머의 이차 코일 양단의 제1단자(311)와 제2단자(312)에 극성이 다른 고전압이 출력된다. 즉, 상기 전원장치는 트랜스포머를 갖는 DC-AC 인버터, 스위칭 회로 및 컨버터를 포함하되, 상기 전원장치의 소모전력은 5 W 이하로서 플라즈마 의류에 장착 가능한 것을 적용한다. DC-전원부는 제어 기판(330)과 이차전지(340), 그리고 충전기(350)가 설치된다. 일반 전지를 사용하거나 어댑터에 연결하여 일반 전원을 사용할 수도 있지만 실질상 충전가능한 이차전지를 사용하는 것이 바람직하다.

플라즈마 소스인 PED 소자의 전력이 1 내지 3 W이므로, 전원장치의 두께는 트랜스의 두께인 1 cm 이하이며, 다른 소자들로 구성된 전원부 기판의 두께도 1 cm 이하로 제작되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 플라즈마 패취(Plasma Patch)(400) 혹은 플라즈마 붕대(Bandage)의 도시이다. 즉, 패취 또는 붕대형태로 착용되어 플라즈마가 피부에 흡착되게 하는 플라즈마 착용성 의류이다.

도 2(a)와 같이 패취의 바탕재(410) 위에 도 1(b) 또는 도 1(c)의 플라즈마 패드(200)를 배치하고, 바탕재(410)의 뒷면에 전원장치(300)를 배치한다. 패취의 가장자리에는 피부 접착을 위하여 양면접착테이프(420)를 설치하고, 패취가 인체를 감싸도록 묶기 위한 리본끈(430)을 설치한다.

도 2(b)는 두 개의 플라즈마 패드(200)를 바탕재(410) 위에 배치한 플라즈마 패취(400)이다.

도 3은 플라즈마 모자(500)이다.

모자 내부의 면에 탄소부직포(510)를 설치하고, 그 위에 도 1(b) 또는 도 1(c)의 플라즈마 패드(200)를 설치한다. 모자의 챙에 도 1(c)의 전원장치(300)와 또 다른 스위치 및 LED(370)와 충전 소켓(380)을 설치한다. 모자의 테에 스위치(361, 362)를 하나 이상 설치한다. 모자를 착용하여 모자의 테를 조이는 경우에 피부압박으로 스위칭 온 되어 플라즈마 패드가 작동하고, LED가 빛을 내어 작동을 인지하도록 한다.

도 4은 플라즈마 신발(600)이다. 장갑, 양말이나 실내화, 구두 또는 족욕기에도 적용할 수 있다.

신발의 내부의 적당한 부위에 탄소부직포(510)를 설치하여 오존의 방출을 제어한다. 플라즈마 패드(200)를 신발 내부의 발가락 부위와 발바닥 부위에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 전원장치(300)에서 DC-전원장치(320)는 신발의 발목부위에 두터운 밴드를 설치하여 밴드 외곽에 설치하고, 전원트랜스(310)는 발등 부위의 신발 바깥에 설치한다. 필요에 따라서 발목부위의 밴드는 지퍼(zipper)(610)를 설치하여 신발 착용 시에 내부 제1스위치(363)가 온(on) 작동하고 동시에 LED(370)가 켜지며 이는 플라즈마 발생을 알리는 신호이다.

도 5는 플라즈마 팬티(700)와 생리대(800)이다.

도 5(a)의 플라즈마 팬티(700) 내부의 하단에 플라즈마 패드(200)를 설치하고, 팬티의 벨트(710)에 전원장치(300)를 설치한다.

도 5(b)의 플라즈마 생리대(800)는 종래의 생리대의 내부에 플라즈마 패드(200)를 설치한다. 전원장치는 생리대가 놓이는 팬티의 밸트(710)에 설치하는데, 도면에는 나타내지 않았다. 도 5의 플라즈마 팬티와 생리대의 플라즈마 패드(200)는 일회용으로 제작된다.

플라즈마 팬티에서 상기 플라즈마 패드는 팬티 겉면에 고정되고, 팬티의 벨트 부분에 전원장치가 설치되고, 상기 벨트 안쪽 면에 터치에 의해 전원장치를 켤 수 있는 내부 스위치가 구비되어 팬티의 착용으로 플라즈마가 발생된다.

상기 팬티 벨트의 겉면에 상기 전원장치를 스위칭하는 메인스위치, 상기 전원장치 동작을 표시하는 LED, 및 충전소켓이 설치되어 메인스위치로 전원장치를 온/오프할 수 있고, 그에 따라 LED가 점등된다.

플라즈마 생리대에서는, 상기 플라즈마 패드가 생리대의 내부 냅킨들 사이에 고정되고, 상기 생리대를 착용하는 팬티에 전원장치가 설치된다.

상기 팬티의 겉면에 상기 전원장치를 스위칭하는 메인스위치, 상기 전원장치 동작을 표시하는 LED, 및 충전소켓이 설치되어 메인스위치로 생리대에서 플라즈마가 발생되게 하거나 오프 시킬 수 있고, 동작 상태는 LED 점등으로 알 수 있다.

이하는 출원특허 10-2017-0132897에 제안된 PED 소자의 구성에 대해 설명한다.

도 6(a)와 도 6(b)는 양면 전극형 플라즈마 소스의 전극 구조이다. 유전층의 두께(t)는 얇을수록 캐패시턴스가 커지므로 방전 전압을 낮추어 준다. 세라믹재의 경우 파손되지 않는 범위에서 최소 두께 100 um 이하가 바람직하지만, 세라믹의 제작상의 어려움으로 500 um 이하를 사용할 수 있다. 표면이 실리콘으로 강화된 폴리이미드 필름은 유연하므로 상용화 필름을 감안하여 최소 25 um 내지는 125 um을 사용하되, 필요에 따라서 필름을 서로 붙여서 복수층으로 할 수 있으며, 300 um 이하의 박막이 바람직하다. 제1전극과 제2전극 사이의 간격(d)은 유전층의 두께(t) 보다 작은 (0≤ d ≤ t)가 바람직하다.

전극의 폭(w)은 PED 소자의 플라즈마 발생량에 영향을 준다, 따라서 인가되는 입력 전력이 전극 폭(w)에 비례한다. 본 발명자의 실험에 의하면, 전극 폭 w = 1 mm이면, PED 소자의 소모 전력은 약 0.5 W(Watt)이고, w = 3 mm이면 약 1.5 W가 된다. 대개 전극폭(w)에 비례하는 전력용량을 갖는 PED 소자가 제공될 수 있다.

따라서 본 발명의 PED 소자의 특성, 즉 방전 전압 및 방전 효율은 유전체 소재의 유전 상수(K)와 유전층의 두께(t)에 따라서 좌우되며, 소모 전력별 PED 소자는 전극 폭 w를 변화하여 용이하게 제작된다.

도 6(c)의 공면전극형 소자는 마이크로 스케일의 미소방전(micro-discharge)에 적합한 구조이다. 공면전극 구조는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel)의 제조 공법으로 제작되는 것이 바람직하다. 유리판 위에 실버 페이스트에 의하여 전극을 형성하고, 유전층은 PbO와 같은 강유전체를 도포한다. 공면전극형에서 유전층의 두께 t와 전극간의 간격 d는 같은 스케일 (t ∼ d)가 바람직하며, 본 실시예에서는 각각 100 um의 크기로 제작되었다. t, d는 필요에 따라 조절될 수 있으며, 10 내지 1000 um가 될 수 있다.

이러한 마이크로 스케일의 공면 방전의 구동 전압은 대개 1kV 이하의 낮은 전압으로 방전이 가능하며, 소모 전력 1 W 이하의 PED 소자로 제공될 수 있다.

도 6(d)는 대향전극형 구조이다. 이와 유사한 전극구조가 본 발명자의 특허출원 제10-2016-0104031, '고효율 플라즈마 소스'에 소개되어 있다. 여기서 유전체는 삼층의 유전층(각각의 두께 t1, t2, t3)을 구비한다. 유전층 t1의 아래에 제1전극, 유전층 t2는 스페이서 필름(spacer film), 그리고 유전층 t3에 제2전극이 설치된다. 유전층 t2와 유전층 t3의 중앙에 방전공간이 형성되는 것이 특징이다. 제2전극이 유전층 t3의 중앙의 개구부 가장자리에 위와 아래에 걸쳐 형성된다. 본 발명자의 실험에 의하면, 각 유전층의 두께 t를 100 um로 하여 제작된 플라즈마 소스는 입력 전압 약 1 kV에 대하여 플라즈마가 원활하게 발생한다. 그러나 제2전극이 유전층 t3의 하부 면에만 설치되는 경우는 약 1 kV의 교류 전압에 대하여 방전이 원활하지 않다.

도 7은 PED 소자-칩 패키지(Package) 모듈의 도시이다.

도 7(a)는 PED 소자-칩을 상판과 하판 사이에 설치하고, 상하판 사이에 스페이서(Spacer)를 설치하여 방전 공간을 확보한다. 도 7(b)는 단면 플라즈마의 패키지 방식이다. 하판 위에 PED 소자-칩을 놓고, 칩과 상판과의 간격이 수 mm의 공간이 유지되도록 상판을 설치한다. 도 7(c)는 양면방전 방식의 PED 소자의 패키지이다. PED 소자 플라즈마 소스의 면과 상판과 하판 사이에 각각 수 mm 이상의 간격을 확보하여 플라즈마의 발생 공간과 플라즈마가 패키지의 옆면으로 확산 될 수 있는 공간을 확보한다. 상판 및 하판과 스페이서는 고전압에 영향이 없는 절연재를 적용하며 플라스틱이 바람직하다. PED 소자-패키지의 크기는 칩의 최소 크기 2 cm x 1 cm에 대하여 상판과 하판의 두께가 각각 약 1 mm이며, 스페이서의 높이는 상하부 각각 2 mm이다. 따라서 전체 pakage 모듈의 최소 크기는 2 cm x 2 cm x 0.6 cm의 작은 소자가 된다. PED 소자의 크기는 전력용량에 따른 플라즈마 발생량에 비례적으로 정해진다. 상기 수치는 예시적이며, 좀 더 작게 또는 크게 만들 수 있다. 크기에 따라 인가전압을 제시하여 사용자의 편의를 제공할 것이다. 바람직하게는 작은 사이즈의 패키지 된 소자를 제공하고 이에 대해 사용자가 필요에 따라 소자를 다수 연결하여 사용하도록 한다.

본 발명의 실시예에서 보인 도 6의 전극 구성 외에 다른 형상의 DBD 방식의 전극 구성에 대해서도 패키징을 실시하여 PED 소자화할 수 있다. 이 경우에도 패키지 구성요소인 상판과 하판 그리고 방전 공간을 확보할 수 있는 스페이서를 반드시 구비하여야 하며 사용상의 편리성을 위해 후술되는 커넥터도 구비하는 것이 바람직하다.

도 8 내지 도 11은 본 발명에 의한 플라즈마 패드와 이를 장착한 플라즈마 의류의 mock-up 장치이다.

도 8은 도 1c의 플라즈마 패드를 제작한 mock-up이다. 플라즈마 패드(200)의 크기는 5 cm x 9 cm x 0.6 cm이다. 패드를 구성하는 플라즈마 소스인 PED 소자(100)는 소모전력 1 W급이다. 플라즈마 패드를 동작하는 고전압 전원장치의 크기는 4 cm x 3 cm x 0.6 cm의 소형이며, 입력단은 이차전지(300)의 DC-전압을 인가하고 출력단은 PED 소자(100)의 고전압 단자에 연결한다. 패드는 유연성이 확보되고 전원장치가 소형이므로 플라즈마 의류의 제공이 용이하다.

도 9는 도 8의 플라즈마 패드(200)를 장착한 플라즈마 모자(500)의 실제 제작된 mock-up이다. 모자 내부의 중앙에 탄소부직포(510)를 부착하고, 그 위에 도 8의 플라즈마 패드(200)를 장착하고, 패드의 뒷면에 도 8의 고전압 전원장치를 부착하여 모자 내부에 부착하였다. 모자의 챙에 이차전지(300), DC-전원장치 기판, 그리고 충전소켓을 설치하였다. 모자의 테 안쪽에 제1스위치(361)과 제2스위치(362)를 설치하여, 모자를 착용하여 테가 머리에 밀착되어 둘 중 어느 하나의 스위치가 작동한다. 스위치 작동으로 플라즈마가 발생하는 경우에 모자의 챙의 끝부분에 장착된 LED(370)이 불이 들어와서 동작을 알려준다.

도 10은 도 1b과 같은 간단한 형태의 플라즈마 패드를 모자 내부에 장착하여 제작된 플라즈마 모자(500)의 모형품(Mock-up)이다. 플라즈마 소스인 PED 소자(100)를 바탕재(210)와 거즈(250) ◎개만으로 패드를 제작하여 모자 안쪽 중앙에 부착하였다. 모자의 챙은 전원관련 장치의 설치 부분을 도려내고, 전원장치(300), 이차전지(340), 그리고 충전소켓(380)을 설치하고 투명재의 비닐을 덮었다. 따라서 모자 챙의 상부와 하부에 전원장치들의 사진이 나타난다. 도 9의 모자와 마찬가지로 두 개의 스위치가 모자 테 안쪽에 설치되고, 스위치 압박에 의하여 작동을 알리는 LED가 빛을 낸다.

상기 도 9와 도 10의 플라즈마 모자는 착용 이후 약 1 시간 동안 플라즈마가 발생하며, 그 이후에는 핸드폰 충전기 단자를 충전소켓(380)에 꽂아서 재충전하여 사용한다.

도 11은 플라즈마 양말의 모형 제작 장치이다. 좌측의 사진은 양말의 발등부위이고, 우측의 사진은 양말의 밑부분이 나타난 사진이다. 고전압 장치(가로 4 cm, 세로 3 cm, 두께 0.6 cm)를 양말외부의 발등 부분에 부착하였다. 양말의 발목 부위의 바깥에는 DC-전원 기판과 이차전지 및 충전 소켓, 그리고 스위치를 장착하였다. 플라즈마 소스인 도 1(b)의 PED 소자-pad(200)를 양말의 앞쪽 밑부분에 부착하였다. 플라즈마가 양말 외쪽에서 발생하여 양말 안쪽으로 확산된다.

한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: PED 소자,
200: 플라즈마 패드 (PED 소자-Pad),
300: 전원장치, 400: 플라즈마 패취, 500: 플라즈마 모자, 600: 플라즈마 신발,
700: 플라즈마 팬티, 800: 플라즈마 생리대,
110: 커넥터, 111: 제1단자, 112: 제2단자, 120: 플라즈마 방출,
210: 바탕재, 220: 제1필름, 230: 스페이서, 240: 제2필름, 241: 플라즈마 방출구,
250: 거즈,
310: 전원트랜스, 311: 제1단자, 312: 제2단자,
313: 스위칭단자-1, 314: 스위칭단자-2,
320: DC-전원부, 330: 제어기판, 340: 2차전지, 341: 스위치연결선
350: 충전기, 360: 스위치, 361: 제1스위치, 362: 제2스위치, 363: 내부스위치,
370: LED, 380: 충전소켓,
410: 바탕재, 420: 양면접착테이프, 430: 리본끈,
510: 탄소부직포, 610: 지퍼, 710: 밸트, 810: 바탕재, 820: 생리대 표면,

Claims (1)

1. 바탕재;
   상기 바탕재 위에 배치되는 하나 이상의 PED(플라즈마 방출 다이오드) 소자; 및
   상기 PED 소자를 덮는 거즈;를 포함하고,
   상기 PED 소자는,
   제1전극과 제2전극을 구비한 플라즈마 방출 다이오드 칩; 및
   상기 칩을 패키징하기 위해 상판과 하판을 구비하여 상판과 하판 사이에 상기 칩이 배치되며, 플라즈마 방전 공간을 확보하도록 상판과 하판 사이에 스페이서가 구비된 패키징 모듈;을 포함하고,
   상기 플라즈마 방출 다이오드 칩은,
   유전층 상하면에 서로 마주하되 간격 d를 두고 형성된 제1전극과 제2전극을 포함하고,
   유전층의 두께 t는 25 um 내지는 300 um이고,
   제1전극과 제2전극 사이의 간격 d는, 0≤ d ≤ t 이며,
   상기 PED 소자는 0.5 내지 1.5W의 소모전력을 나타내며 마이크로 스케일의 미소 방전을 일으키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드.
   
   
   
   
   

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