KR102385132B1 - 광에너지 변환물질을 포함하는 장치 - Google Patents
광에너지 변환물질을 포함하는 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 실시예는, 광에너지 변환물질을 포함하는 장치에 대한 것으로 외부광을 인체의 피부조직에 유익한 적색 가시광선 또는 근적외선으로 변환하는 것으로, 제작단가가 저렴하고 휴대가 간편하며, 착용감이 편안한 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 실시예에 따른 장치는 종래의 장치가 가진 단점인 가격이 비싸거나, 전원 장치를 포함하여 무겁고 휴대가 어려우며, 착용감이 불편하다는 문제를 해결할 수 있다.
Description
본 실시예는 광에너지 변환물질을 포함하는 장치에 관한 것이다.
피부를 손상시키는 빛의 대표적인 것이 자외선이다. 태양광의 스펙트럼을 사진으로 찍었을 때, 가시광선보다 짧은 파장으로 눈에 보이지 않는 빛을 자외선이라고 하는데, 이러한 자외선은 피부를 손상시켜 피부노화를 촉진하거나, 피부가 과도하게 자외선에 노출되는 경우에는, 자외선으로 인해 피부암에 걸릴 수도 있다.
하지만, 피부에 주사되는 빛은 상기 자외선과 같이 피부를 손상시킬 수도 있으나 이와 달리 피부의 신진대사를 촉진시켜서 피부를 개선시킬 수도 있다.
이러한 자외선과 달리 일부 파장의 빛은 피부의 신진대사를 촉진시켜 피부를 개선시키는 것으로 알려져 있다.
이에 따라 최근 Light Therapy로 일컫어 지는 광치료에 대한 연구가 활발하게 진행중이다. 이와 관련하여, 종래부터 저반응 레벨 레이저 치료(LLLT: Low Level Laser Treatment)가 피부개선을 위해 사용되고 있었으며, 이러한 LLLT는 생체에 닿는 빛이 열로 바뀌고 이 열로 생체 온도가 상승함으로써 생체의 혈액순환이 활발해지고 신진대사가 좋아지는 원리를 이용하여 피부를 치료하는 기법이다.
일반적으로 LLLT에 사용되는 빛을 생체에 주사하면 생체에서 열이 발생하는데, 이때의 생체 온도는 40도 이하가 된다. 이러한 생체 온도에서는 세포와 조직이 활성화될 뿐만 아니라 생체의 혈액순환이 활발해지고 신진대사가 좋아지게 된다.
이러한 LLLT는 종래에 LED, OLED 등의 반도체 레이저를 이용한 피부치료장치에 의해 구현되었다. 반도체 레이저는 칼륨, 알루미늄, 비소를 합성시킨 반도체로 가시광선에서 근적외선까지 다양한 파장을 발생시킨다. 종래 피부치료장치는 이러한 반도체 레이저를 이용하여 1mW에서 400mW에 이르는 저반응 레벨의 빛을 출력함으로써 세포 파괴를 일으키지 않으면서도 생체 구성 물질의 활성화를 촉진시키는 치료를 수행하였다.
그런데, 이러한 피부치료장치를 구현하기 위해서는 전술한 바와 같은 반도체 레이저뿐만 아니라 반도체 레이저로 전력을 공급하기 위한 전원장치 및 전원장치의 출력을 제어하기 위한 전력제어장치를 구비하고 있어야했다.
또한, 종래 피부치료장치는 이러한 구성들로 인해 제작 단가가 고가라는 문제가 있었으며 전원장치와 같이 부피가 크고 무거운 구성을 포함하고 있어서 휴대가 어렵고, 전기를 필수적으로 필요로 하여 무거우며, 착용감이 불편하다는 문제가 있었다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 적색 가시광선 또는 적외선을 방출하여 피부를 개선시키고, 제작단가가 저렴한 장치에 대한 기술을 제공하는 것이다.
다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 적색 가시광선 또는 적외선을 방출하여, 휴대가 간편하고, 착용감이 편안한 장치에 대한 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 자연광 또는 인공광이 입사되는 제1면 및 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하는 장치에 있어서, 상기 제1면과 상기 제2면 사이에 배치되고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면으로의 제1방향으로 입사되는 제1광을 흡수하여 제1레벨로 여기하고, 상기 제1레벨에서 제2레벨로 완화하면서 제2광을 방출하는 형광물질을 포함하는, 형광층; 상기 제1면과 상기 형광층 사이에 배치되고, 상기 제2면으로부터 상기 제1면으로의 제2방향으로 입사되는 빛을 반사시키는 제1프리즘층; 및 상기 제2면과 상기 형광층 사이에 배치되고, 상기 제1방향으로 입사되는 빛을 반사시키는 제2프리즘층을 포함하고, 상기 제2광 중 상기 제2프리즘층을 투과한 제3광은 인체의 피부 조직 내부로 침투하여 상기 피부 조직에 생물자극을 일으키는, 장치를 제공한다.
상기 장치에서, 상기 제3광은 적색 가시광선 또는 근적외선 파장 영역의 광일 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제1프리즘층 및 상기 제2프리즘층은 각각 삼각프리즘을 포함하고, 상기 제1프리즘층의 삼각프리즘과 상기 형광층이 제1각을 이루고, 상기 제2프리즘층의 삼각프리즘과 상기 형광층이 제2각을 이룰 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제1각은 상기 제2방향에서 입사되는 적색 가시광선 또는 근적외선을 반사하도록 형성되고, 상기 제2각은 상기 제1방향에서 입사되는 적색 가시광선 또는 적외선을 투과하고 자외선을 반사하도록 형성될 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제1각은 상기 제2각보다 클 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제1면 및 상기 제1프리즘층 사이에 적외선 차단층을 더 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 적외선 차단층은 적외선을 반사시키는 적외선 차단 안료를 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 적외선 차단 안료는 아연옥사이드(ZnO), 티탄옥사이드(TiO2), 마이카(mica), 및 주석옥사이드(SnO2)를 포함하는 무기 안료일 수 있다.
상기 장치에서, 상기 적외선 차단층은, 하나 이상의 저굴절률층 및 상기 저굴절률층보다 높은 굴절률을 가지는 고굴절률층이 교호적으로 배치된 다층 광학필름을 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 적외선 차단층은, 굴절률이 서로 상이한 제1구조체영역과 제2구조체영역을 포함하는 구조체를 포함하고, 상기 제1구조체영역은 제1미세구조체를 포함하고, 상기 제2구조체영역은 제2미세구조체를 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 형광물질은 퀀텀닷, Y2O3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, Gd2O3:Eu,Li, La3Ga5Ge3O14:Cr3+, La3Ga5GeO14:Cr3+, LiGa5O8:Cr3+; M3Ga2Ge4O14:Cr3+(M=Sr 또는 Ca), La3Ga5SiO14:Cr3+, La3Ga5.5Nb0.5O14:Cr3+, Ln3Ga2Ge4O14:Cr3+(Ln=Y, Gd, La 또는 Lu), Gd3Ga5O12:Cr3+, Zn3Ga2Ge2O10:0.5%Cr3+ 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 제2면 및 상기 제2프리즘층 사이에 상기 제3광을 투과시키고 인체의 피부에 접촉하고, 생체적합성 물질을 포함하는 피부접촉층을 더 포함할 수 있다.
상기 장치에서, 상기 형광층 및 상기 제2프리즘층 사이에 자외선을 흡수하는 형광체를 포함하는 자외선 흡수층을 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 다른 실시예는, 상기 장치를 포함하고, 상기 제1면 및 상기 제2면은 모자의 챙의 일면과 타면인 것을 특징으로 하는 모자를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 다른 실시예는, 장치를 포함하고, 상기 형광층은 플렉서블 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크를 제공한다.
그리고, 본 실시예에 의하면, 제작단가가 저렴하고 휴대가 간편하며, 착용감이 편안한 장치를 만들 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 사용자의 피부에 손상을 입히지 않는 안전한 장치를 만들 수 있는 효과가 있다.
도 1은 빛의 파장별 피부 속 침투 깊이를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 장치의 구성도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 5는 제2실시예에 따른 적외선 반사층의 제1 단면도이다.
도 6은 제2실시예에 따른 적외선 반사층의 제2 단면도이다.
도 7은 제3실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 8은 명세서의 실시예에 따른 장치가 마스크로 구현된 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 명세서의 실시예에 따른 장치가 모자로 구현된 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 장치의 구성도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 5는 제2실시예에 따른 적외선 반사층의 제1 단면도이다.
도 6은 제2실시예에 따른 적외선 반사층의 제2 단면도이다.
도 7은 제3실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 8은 명세서의 실시예에 따른 장치가 마스크로 구현된 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 명세서의 실시예에 따른 장치가 모자로 구현된 것을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 빛의 파장별 피부 속 침투 깊이를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 피부는 상피층(Epidermis), 중피층(Dermis) 및 하피층(Hypodermis)으로 구성되고, 빛의 파장별로 다른 침투 깊이를 가진다.
대체로 파장이 길어질 수록 빛의 침투 깊이도 깊어지는 경향을 나타낸다. 다만, 940-1100nm 파장의 빛의 침투 깊이가 780-940nm 파장의 빛의 침투 깊이보다 짧은 것에서 알 수 있는 바와 같이 이러한 경향이 일관적인 것은 아니다.
빛의 침투 깊이에 따라 빛이 피부 속에서 영향을 미치는 부위도 달라지는데, 예를 들어, 짧은 파장의 빛들(도 1에서 150-380nm 및 390-470nm의 빛)은 상피층(Epidermis)에 주로 영향을 미치고, 중간 파장의 빛들(도 1에서 475-545nm 및 545-500nm의 빛)은 중피층(Dermis)에 주로 영향을 미치며, 긴 파장의 빛들(도 1에서 500-650nm 및 780-940nm의 빛)은 하피층(Hypodermis)에 영향을 미친다. 여기서, 짧은 파장의 빛들(도 1에서 150-380nm 및 390-470nm의 빛)은 자외선이거나 자주색 가시광선에 해당되고, 중간 파장의 빛들(도 1에서 475-545nm 및 545-500nm의 빛)은 녹색 혹은 노란색 계통의 가시광선에 해당되며, 긴 파장의 빛들(도 1에서 500-650nm 및 780-940nm의 빛)은 적색 가시광선 혹은 근적외선에 해당된다.
장치는 창출하고자 하는 피부 개선 효과에 따라 특정 파장의 빛의 세기가 강한 치료광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 장치는 피부의 신진대사 향상, 피부결 개선, 피부의 염증 감소, 피부톤 균일화, 여드름 치료, 여드름 발생 방지, 보습, 주름개선, 탄성 강화, 모발 및 두피 회춘 등을 위해 적색 가시광선 또는 근적외선 영역대의 파장인 500nm 내지 940nm의 광을 치료광으로 방출할 수 있다.
도 2는 명세서의 실시예에 따른 장치의 구성도이다.
도 2 참조하면, 장치(100)는 자연광 또는 인공광이 입사되는 방향에 위치하는 제1면(101), 인체의 피부 방향으로 위치하는 제2면(102) 및 제1면(101)과 제2면(102)의 사이에 위치하는 형광층(130)을 포함하고 있다.
제1면(101)으로는 자연광 또는 인공광이 입사된다. 이러한 자연광 혹은 인공광을 입사광(10)으로 지칭할 수 있다. 입사광(10)은 장치의 주변광으로 장치가 생성한 광이 아니다. 예를 들어, 태양광 혹은 외부에 설치된 조명으로부터의 광이 이러한 입사광(10)이 될 수 있다.
제2면(102)으로는 치료광(11)이 출력된다. 치료광(11)은 인체의 피부 속으로 침투하여 피부 조직에 생물자극을 일으켜 피부 속 세포와 조직이 활성화될 수 있도록 한다.
그리고, 제1면과 제2면 사이에는 형광층이 배치될 수 있고, 형광층은 제1면 방향으로부터 입사되는 제1광을 흡수하여 제1레벨로 여기하고, 제2광을 방출하는 형광물질을 포함할 수 있다.
그리고, 도 2에는 도시되지 않았으나, 제2면의 하측에 인체의 피부와 접촉을 원할하게 하기 위한 피부접촉층이 더 포함될 수 있고, 피부접촉층은 생체적합성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 장치는 제1면(101)을 통해 전달되는 입사광(10)을 제1프리즘층, 제2프리즘층, 형광층(130)을 통해 특정 파장 영역대의 광, 예를 들어 적색 가시광선 또는 근적외선을 선별함으로써 치료광(11)으로 변환하여 인체의 피부 방향으로 출력하도록 하여 피부를 개선시키는 장치이다.
그리고, 적색 가시광선 또는 근적외선 파장대의 광은 장치를 사용하는 사용자 피부의 신진대사 향상, 피부결 개선, 피부의 염증 감소, 피부톤 균일화, 여드름 치료, 여드름 발생 방지, 보습, 주름개선, 탄성 강화, 모발 및 두피 개선 등의 효과를 창출할 수 있다.
도 3은 제1실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(100)는, 제1프리즘층(110), 제2프리즘층(120), 형광층(130)을 포함할 수 있다.
제1프리즘층(110)은 제1면(101)과 형광층(130) 사이에 배치될 수 있고, 제2면(102)으로부터 제1면(101)으로의 제2방향(22)에서 입사되는 빛 중 일부를 반사시킬 수 있다. 그리고, 제1프리즘층(110)은 제1면(101)으로부터 제2면(102)으로의 제1방향(21)에서 입사되는 외부광을 스펙트럼 분리하여 형광층(130)으로 전달할 수 있다.
따라서, 제1프리즘층(110)은 제1방향(21)으로부터 입사되는 자연광 또는 인공광을 스펙트럼 분리하여 형광층(130)에 투과시켜, 투과된 빛이 형광층(130)에서 특정 파장 영역대의 빛으로 변환되게 할 수 있다.
그리고, 제1프리즘층(110)은 제2프리즘층(120)에서 부딪혀 반사되어 제1면(101) 쪽으로 되돌아오는 빛 중 일부, 또는 형광층(130)에서 방출된 제2광을 반사시켜 다시 제2면(102) 쪽으로 향하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1방향(21)에서 입사되는 자연광 또는 인공광은 제2프리즘층(120) 또는 다른 층에 부딪혀 다시 제1면(101)을 향하여 되돌아올 수 있는데(25), 이를 다시 형광층(130)으로 향하도록 할 수 있다. 또한, 형광층(130)에서 형광물질에 의해 방출되는 제2광이 제2면(102)으로 향하지 않고 제1면(101) 쪽으로 향할 수 있는데, 이때, 제1면(101) 쪽으로 향하는 빛을 제1프리즘층(110)이 반사시켜 제2면(102) 쪽으로 향하게 할 수 있다(26).
한편, 제1프리즘층(110)은 제2방향(22)에서 입사되는 빛 중 일부, 예를 들어 자외선 파장 영역대의 빛을 다시 제2면(102)을 향해 반사시키지 않고, 그대로 투과시켜 제1면(101)을 통해 장치(100)의 외부로 방출되게 할 수 있다.
한편, 제1프리즘층(110)이 반사시키는 광은 근적외선 또는 적색가시광선 파장 대역의 빛일 수 있다.
따라서, 제1프리즘층(110)은 제2방향(22)에서 입사되는 빛 중 자외선 파장 대역의 빛은 반사시키지 않고 투과시켜 장치(100)의 외부로 방출시키면서 근적외선 또는 적색 가시광선 파장 대역의 빛을 제1방향(21)으로 반사시켜, 사용자의 피부로 향하게 할 수 있다.
한편, 제2프리즘층(120)은 제2면(102)과 형광층(130) 사이에 배치될 수 있고, 제1방향(21)에서 입사되는 빛 중 일부를 반사시킬 수 있다.
예를 들어, 제2프리즘층(120)은 제1방향(21)에서 입사되는 빛 중 일부를 반사할 수 있고, 따라서, 제1면(101)에 입사된 자연광 또는 인공광 중 형광층(130)에서 특정 파장영역대의 빛으로 변환되지 않은 빛 중 일부를 반사할 수 있다. 이때, 제2프리즘층(120)이 반사시키는 광은 자외선 파장 영역대의 빛일 수 있다.
따라서, 제1방향(21)에서 입사되는 자연광 또는 인공광은 제1프리즘층(110)을 투과하여 형광층(130)에서 특정영역대의 파장의 빛, 예를 들어 적색 가시광선 또는 근적외선 파장 영역대의 빛으로 변환되어 제2프리즘층(120)을 투과하여 사용자의 피부로 향할 수 있고, 입사되는 자연광 또는 인공광 중 자외선 파장 영역대의 빛 중 일부가 형광층(130)에서 적색 가시광선 또는 근적외선 파장 영역대의 빛으로 변환되지 않더라도, 제2프리즘층(120)에서 반사되어 다시 제2방향(22)을 향하게 될 수 있다.
결국, 일 실시예에 따른 장치(100)는 제1 및 제2 프리즘층(110, 120)을 통해서 장치(100)에 입사되는 자연광 또는 인공광 중 인체의 피부에 악영향을 미칠 수 있는 자외선 파장 영역대의 빛은 장치(100)의 제1면(101)을 통해 외부로 반사하여 방출시키면서, 인체의 피부에 유익한 적색 가시광선 또는 근적외선을 제2면(102)을 통해 인체의 피부로 향하게 하여 피부개선 효과를 창출할 수 있다.
즉, 형광층에서 방출된 제2광 중 제2프리즘층(120)을 투과한 제3광은 인체의 피부 조직 내부로 침투하여 피부 조직에 생물자극을 일으킬 수 있다.
한편, 제1프리즘층(110) 및 제2프리즘층(120)은 각각 삼각프리즘을 포함할 수 있다. 그리고, 제1프리즘층(110)의 삼각프리즘과 형광층은 제1각(27)을 이루고, 제2프리즘층(120)과 삼각 프리즘층은 형광층(130)과 제2각(28)을 이룰 수 있다. 그리고, 이러한 삼각프리즘의 일면은 형광층(130)과 맞닿아 형광층(130)과 면접촉을 할 수 있다. 제1 및 제2 프리즘층(110, 120)이 이렇게 다수의 삼각프리즘을 포함하고 있는 경우에는, 삼각프리즘이 경성 재료로 형성되어 있더라도, 제1 및 제2 프리즘층(110, 120)의 전체는 유연하게 휘어질 수 있는 이점이 존재한다.
그리고, 제1각(27)은 제2방향(22)에서 입사되는 적색 가시광선 또는 근적외선을 반사하도록 형성될 수 있고, 제2각(28)은 제1방향(21)에서 입사되는 적색 가시광선 또는 적외선을 투과하고, 자외선을 반사하도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1각(27)은 제2각도(28)보다 클 수 있다.
따라서, 적색 가시광선 또는 근적외선은 자외선에 비해 파장의 길이가 길기 때문에, 상대적으로 각도가 큰 제1각(27)을 이루도록 배치된 제1 프리즘층(110)에 의해서 다시 제1방향(21)으로 반사될 수 있고, 상대적으로 각도가 작은 제2각(28)을 이루도록 배치된 제2프리즘층(120)을 투과할 수 있다. 반면, 상대적으로 파장의 길이가 짧은 자외선은 제2프리즘층(120)을 투과하지 못하고 반사될 수 있다.
그리고, 일 실시예에 따른 장치(100)의 제1프리즘층(110) 및 제2프리즘층(120)이 형광층(130)과 이루는 제1각(27) 또는 제2각(28)은, 제1프리즘층(110)이 제2방향(22)에서 입사되는 적색 가시광선 또는 근적외선을 반사하고, 제2프리즘층(120)이 제1방향(21)에서 입사되는 적색 가시광선 또는 근적외선을 투과시키면서, 자외선은 차단하는 각도로 적절하게 형성될 수 있다.
한편, 형광층(130)은 제1면(101)과 제2면(102) 사이에 배치될 수 있고, 형광물질(131a, 131b, 131c)을 포함할 수 있다.
그리고, 형광물질(131a, 131b, 131c)은 저에너지 상태(Ground state)에 있다가(제1단계), 입사광으로 들어오는 빛인 제1광을 흡수하여 고에너지 상태로 야기된다(제2단계). 이후 형광물질(131a, 131b, 131c)은 고에너지 상태에서 완화되면서 제2광(29)을 방출하게 된다(제3단계). 그리고 형광물질(131a, 131b, 131c)은 다시 저에너지 상태로 바뀌면서 전술한 제1 내지 제3단계를 순환하게 된다. 이렇게 형광물질(131a, 131b, 131c)이 제1광을 흡수하여 제1 내지 제3단계를 순환하면서, 특정 파장, 예를 들면 적색 가시광선 또는 근적외선 파장(500nm 내지 940nm)의 빛의 세기가 센 제2광(29)을 방출할 수 있다. 다른 측면으로 보면, 제2광(29)은 다른 특정 파장의 빛, 예를 들어 자외선의 세기가 감쇠된 빛일 수 있다.
따라서, 형광층(130)은 장치(100)의 외부에서 입사되는 광을 변환시키고, 제1 및 제2 프리즘층(110, 120)과 함께 사용자의 피부에 흡수되는 광 중 적색 가시광선 및 근적외선 파장의 빛의 세기가 강해지도록 하여, 사용자 피부의 신진대사 향상, 피부결 개선 등의 피부개선효과를 창출하면서도 적색 가시광선 및 근적외선 파장 이외의 빛, 예를 들어 자외선의 세기가 약해져서 사용자에 피부에 손상을 줄 수 있는 위험을 감소시킬 수 있다.
그리고, 형광물질(131a, 131b, 131c)은 자외선 등의 적색 가시광선 또는 근적외선 영역대 이외의 파장의 광을 흡수하여 여기되고, 완화되어 기저상태로 되돌아가면서 적색 가시광선 및 근적외선 파장 영역대의 광을 방출하는 물질일 수 있고, 이러한 물질이면 특별히 이를 제한하지 않으나 퀀텀닷, Y2O3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, Gd2O3:Eu,Li, La3Ga5Ge3O14:Cr3+, La3Ga5GeO14:Cr3+, LiGa5O8:Cr3+; M3Ga2Ge4O14:Cr3+(M=Sr 또는 Ca), La3Ga5SiO14:Cr3+, La3Ga5.5Nb0.5O14:Cr3+, Ln3Ga2Ge4O14:Cr3+(Ln=Y, Gd, La 또는 Lu), Gd3Ga5O12:Cr3+, Zn3Ga2Ge2O10:0.5%Cr3+ 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 4는 제2실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(200)는 제1면(201) 및 제1프리즘층(110) 사이에 적외선 차단층(240)을 더 포함할 수 있다.
한편, 도 4에는 적외선 차단층(240)이 제1면(201) 및 제1프리즘층(110) 사이에 포함된 것이 도시되어 있으나, 이에 제한되지는 않고 형광증(130)과 제2프리즘층(120) 사이, 또는 이와 다른 위치에 포함될 수 있다.
그리고, 적외선 차단층(240)은 일 실시예에 따른 장치(200)에 적외선이 입사되는 것을 차단하여 사용자의 피부가 적외선의 열 에너지를 받아 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 장치(200)가 모자로 구현된 경우 모자 외부로부터 입사되는 적외선을 차단하여, 모자를 착용한 사용자의 두피가 적외선의 열 에너지에 의해 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 피부 트러블 중 탈모 현상은 두피가 과열됨에 따라 그 진행이 가속화될 수 있으나, 모자로 구현된 장치(200)는 적외선 차단층(240)을 통해 두피의 온도가 과도하게 상승하는 것을 억제하면서도, 자연광 또는 인공광을 적색 가시광선 또는 근적외선으로 변환시켜 통해 피부개선 효과를 얻을 수 있다.
한편, 적외선 차단층(240)은 적외선을 반사시키는 적외선 차단 안료, 다층 광학 필름(241), 구조체(245) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한편, 적외선 차단 안료는 일 실시예에 따른 장치(240)에 입사되는 자연광 또는 외부광 중 적외선을 차단시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 적외선 차단 안료는 장치에 입사되는 외부광 중 적외선은 반사시키고, 적외선 파장 영역대 이외의 광은 투과시키는 광 선별 특성을 가진 것이면 특별히 제한되지 않는다. 더 구체적으로, 적외선 차단 안료는 940nm 이상의 파장 길이를 갖는 적외선은 반사시키고, 940nm 미만의 파장 길이를 갖는 광은 투과시키는 것으로부터 선택될 수 있다.
그리고, 이러한 적외선 차단 안료는 무기물, 유기물 및 무기-유기 복합물 등으로부터 하나 이상 선택될 수 있고, 이때, 규소(Si), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 아연(Zn) 및 주석(Sn) 원소를 함유하는 무기물 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
그리고, 제한되지 않는 실시예에서, 적외선 차단 안료는 아연옥사이드(ZnO), 마이카(mica), 티탄옥사이드(TiO2), 및 주석옥사이드(SnO2)를 포함하는 무기 안료일 수 있다. 적외선 차단 안료가 이러한 무기 안료일 경우 적외선을 차단하는 성능이 특히 더 우수하고 광에 대해 안정적이다.
도 5는 일 실시예에 따른 적외선 반사층의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 적외선 반사층은 하나 이상의 저굴절률층(243a, 243b) 및 고굴절률층(244a, 244b)이 교호적으로 배치된 다층 광학필름을 포함할 수 있다.
그리고, 저굴절률층(243a, 243b) 및 고굴절률층(244a, 244b)은 저굴절률층(243a, 243b) 및 고굴절률층(244a, 244b)을 각각 하나씩 포함하는 굴절영역(242a, 242b)을 형성할 수 있다.
한편, 저굴절률층(243a, 243b)의 굴절률은 고굴절률층(244a, 244b)의 굴절률보다 상대적으로 낮은 굴절률을 가진다.
따라서, 제1저굴절률층(243a)을 투과하는 광 중 특정 파장 영역대의 빛(41)은, 통과하는 매질의 굴절률이 낮았다가 높아지는 제1저굴절률층(243a)과 제1고굴절률층(244a)의 경계면에서 반사될 수 있다. 따라서, 입사되는 광 중 특정 파장 영역대의 빛은 제1굴절영역(242a)에서 반사될 수 있다. 또한, 제1저굴절률층(243a)과 제1고굴절률층(244b)의 경계면에서 반사되지 않은 특정영역대 파장의 빛(42)은 제1굴절영역을 투과하고 제2굴절영역 중 제2저굴절률층(245)과 제2고굴절률층(246)이 이루는 경계면에서 반사될 수 있다.
그리고, 저굴절률층(243a, 243b) 및 고굴절률층(244a, 244b)의 각각의 굴절률은 두 굴절률층의 경계면에서 특정 파장 영역대의 빛을 반사할 수 있는 굴절률일 수 있고, 특정 파장 영역대의 빛은 적외선 파장 영역대의 빛일 수 있다. 그리고, 제1굴절영역(242a) 및 제2굴절영역(242b)에서 적외선 영역대의 빛이 반사됨에 따라 다층 광학필름(241)을 투과하는 광(43)은 적외선 파장 영역대의 광의 세기가 감쇠된 빛일 수 있다.
한편, 도 5에는 제1굴절영역(242a) 및 제2굴절영역(242b)만 포함하는 다층 광학필름(241)이 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 다층 광학필름은 3 이상의 굴절영역을 포함할 수 있다.
한편, 저굴절률층(243a, 243b) 및 고굴절률층(244a, 244b)은 특정영역대의 빛을 상이한 굴절률을 가진 두 층의 경계면에서 반사시킬 수 있는 소재면 특별히 이를 제한하지는 않으나, 각각 폴리머로 형성될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 적외선 반사층의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 적외선 차단층은 굴절률이 서로 상이한 제1구조체영역(247)과 제2구조체영역(249)을 포함하는 구조체(245)를 포함할 수 있고, 제1구조체영역(247)은 제1미세구조체(246)를 포함하고, 제2구조체영역(249)은 제2미세구조체(248)를 포함할 수 있다.
그리고, 제1구조체영역(247)과 제2구조체영역(249)은 입사되는 광 중 특정 파장 영역대의 빛을 산란 또는 회절에 의해서 적외선 반사층 외부로 반사시킬 수 있다. 그리고, 특정 파장 영역대의 빛은 적외선 파장 영역대의 빛일 수 있다. 따라서 구조체(245)를 투과한 빛은 적외선 파장 영역대의 빛의 세기가 축소된 광일 수 있다.
한편, 제1미세구조체(246)의 직경은 제2미세구조체(248)의 직경보다 클 수 있고, 제1미세구조체(246) 및 제2미세구조체(248)는 관 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 도 6에 도시된 제1 및 제2 미세구조체(246, 248)는 길이 방향이 x축 방향인 관형 구조체일 수 있다.
그리고, 제1미세구조체(246) 및 제2미세구조체(248)는 입사되는 광의 특정 파장 영역대의 빛을 산란 또는 회절에 의해 반사시킬 수 있는 소재면 이를 특별히 제한하지 않으나, 폴리머계, 유리계 및 세라믹스계 군에서 선택된 하나 이상의 재료 또는 이들의 조합일 수 있고, 더 구체적으로는 제1미세구조체(246)는 나일론일 수 있고, 제2미세구조체(248)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
도 7은 제3실시예에 따른 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(300)는 형광층(130) 및 제2프리즘층(120) 사이에 자외선을 흡수하는 형광체(351)를 포함하는 자외선 흡수층(350)을 더 포함할 수 있다.
형광체(351)는 자외선을 흡수하거나, 전술한 형광물질과 같이 자외선을 흡수하여 여기하고, 완화되면서 자외선 파장 영역 이외의 파장의 빛을 방출할 수 있다.
자외선 흡수층(350)은 장치(300)로 입사되는 외부광 중 형광물질(131a, 131b, 131c)에 의해서 다른 파장 영역대의 빛으로 변환되지 않거나, 제2프리즘층(120)에 의해서 다시 제1면(101) 쪽으로 반사되지 않는 일부 자외선을 흡수할 수 있고, 이에 따라 장치(300)가 방출하는 광 중 자외선의 세기가 더욱 감쇠될 수 있어 사용자의 피부로 자외선이 침투하는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
그리고, 자외선 흡수층(350)은 자외선을 흡수하거나, 자외선을 흡수하여 여기하고 완화되면서 자외선 파장 영역 이외의 빛을 방출할 수 있는 물질이면 특별히 이를 제한하지는 않으나, B (SrCaBa) 5 (PO 4) 3 Cl : Eu, G (LaPO 4 : CeTb), R (Y 2 O 3 : Eu)일 수 있다.
도 8은 명세서의 실시예에 따른 장치가 마스크로 구현된 것을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 장치는 외형적으로 마스크(400)의 형태로 구현될 수 있다. 이때, 얼굴과 맞닿는 면이 제2면(102)에 해당되고 그 반대쪽 면이 제1면(101)에 해당된다.
장치가 마스크(400)의 형태로 구현되는 경우, 형광층(130)은 플렉서블 소재로 구성될 수 있다. 그리고, 제2면(102)의 하측에는 생체적합성 물질로 구성된 피부접촉층(미도시)이 더 포함될 수 있다.
또한, 형광층(130)과 제2면(102) 사이에는 종래 마스크에 포함되어 있던 화장품성분층(미도시)이 더 포함되어 있어 종래 마스크에서 창출되는 보습 효과라든지 피부 미용 효과를 동시에 창출할 수도 있다.
도 9는 명세서의 실시예에 따른 장치가 모자로 구현된 것을 나타내는 도면이다.
장치는 모자(500)일 수 있다.
도 9를 참조하면, 모자(500)는 머리에 덧씌워지는 몸체부(510)와 몸체부(510)로부터 돌출되어 나와 있는 챙부(520)로 구성될 수 있다. 이때, 전술한 제1면(101), 형광층(130) 및 제2면(102)의 구성은 챙부(520)에 구현될 수 있다. 다시 말해, 모자(500)의 챙의 일면과 타면이 전술한 제1면(101)과 제2면(102)에 해당되게 된다.
챙부(520)는 형광층(130)을 포함하고 있으면서 하늘 방향에서 내리쬐는 입사광(61)을 특정 파장 빛의 세기가 강하고 다른 특정 파장 빛의 세기가 약한 치료광(62)으로 변환하여 얼굴 방향으로 방출할 수 있다. 그리고 치료광(62)은 적색 가시광선 또는 근적외선 파장 영역대의 빛일 수 있다.
이렇게 모자(500)의 형태로 장치가 구현되면, 불필요한 파장의 빛(예를 들어, 자외선)은 피하면서 피부 개선에 효과가 있는 빛(예를 들어, 근적외선)은 선택적으로 얼굴로 방출함으로써 외출과 함께 자연스럽게 피부 치료를 받는 효과가 발생하게 된다. 통상적으로 야외 외출에서는 피부가 손상되게 되는데, 이렇게 모자(500)의 형태로 장치를 구현하게 되면 야외 외출에서 오히려 피부를 개선할 수 있게 된다.
모자(500)의 형태로 장치를 구현할 수 있는 것은 본 발명의 기술이 주변광을 이용함으로써 별다른 부가 장치들이 없기 때문이다. 이에 따라, 비용도 저렴하고 휴대도 간편한 모자(500)의 형태로 장치를 구현할 수 있게 된다.
이상에 설명한 본 실시예에 의하면, 제작단가가 저렴하고 휴대가 간편하며, 착용감이 편안한 장치를 만들 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 사용자의 피부에 손상을 입히지 않는 안전한 장치를 만들 수 있는 효과가 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (15)
- 자연광 또는 인공광이 입사되는 제1면 및 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하는 장치에 있어서,
상기 제1면과 상기 제2면 사이에 배치되고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면으로의 제1방향으로 입사되는 제1광을 흡수하여 제1레벨로 여기하고, 상기 제1레벨에서 제2레벨로 완화하면서 제2광을 방출하는 형광물질을 포함하는, 형광층;
상기 제1면과 상기 형광층 사이에 배치되고, 상기 제2면으로부터 상기 제1면으로의 제2방향으로 입사되는 빛을 반사시키는 제1프리즘층; 및
상기 제2면과 상기 형광층 사이에 배치되고, 상기 제1방향으로 입사되는 빛을 반사시키는 제2프리즘층을 포함하고,
상기 제2광 중 상기 제2프리즘층을 투과한 제3광은 인체의 피부 조직 내부로 침투하여 상기 피부 조직에 생물자극을 일으키고,
상기 제1면 및 상기 제1프리즘층 사이에 적외선 차단층을 더 포함하는, 장치. - ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 제3광은 적색 가시광선 또는 근적외선 파장 영역의 광인, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1프리즘층 및 상기 제2프리즘층은 각각 삼각프리즘을 포함하고, 상기 제1프리즘층의 삼각프리즘과 상기 형광층이 제1각을 이루고, 상기 제2프리즘층의 삼각프리즘과 상기 형광층이 제2각을 이루는, 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1각은 상기 제2방향에서 입사되는 적색 가시광선 또는 근적외선을 반사하도록 형성되고, 상기 제2각은 상기 제1방향에서 입사되는 적색 가시광선 또는 적외선을 투과하고 자외선을 반사하도록 형성되는, 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1각은 상기 제2각보다 큰, 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 적외선 차단층은 적외선을 반사시키는 적외선 차단 안료를 포함하는, 장치. - ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 적외선 차단 안료는 아연옥사이드(ZnO), 티탄옥사이드(TiO2), 마이카(mica), 및 주석옥사이드(SnO2)를 포함하는 무기 안료인, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 차단층은, 하나 이상의 저굴절률층 및 상기 저굴절률층보다 높은 굴절률을 가지는 고굴절률층이 교호적으로 배치된 다층 광학필름을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 차단층은, 굴절률이 서로 상이한 제1구조체영역과 제2구조체영역을 포함하는 구조체를 포함하고,
상기 제1구조체영역은 제1미세구조체를 포함하고, 상기 제2구조체영역은 제2미세구조체를 포함하는, 장치. - ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 형광물질은 퀀텀닷, Y2O3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, Gd2O3:Eu,Li, La3Ga5Ge3O14:Cr3+, La3Ga5GeO14:Cr3+, LiGa5O8:Cr3+; M3Ga2Ge4O14:Cr3+(M=Sr 또는 Ca), La3Ga5SiO14:Cr3+, La3Ga5.5Nb0.5O14:Cr3+, Ln3Ga2Ge4O14:Cr3+(Ln=Y, Gd, La 또는 Lu), Gd3Ga5O12:Cr3+, Zn3Ga2Ge2O10:0.5%Cr3+ 중 적어도 하나를 포함하는, 장치. - ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 제2면 및 상기 제2프리즘층 사이에 상기 제3광을 투과시키고 인체의 피부에 접촉하고, 생체적합성 물질을 포함하는 피부접촉층을 더 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 형광층 및 상기 제2프리즘층 사이에 자외선을 흡수하는 형광체를 포함하는 자외선 흡수층을 더 포함하는, 장치. - 제1항 내지 제5항, 및 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하고, 상기 제1면 및 상기 제2면은 모자의 챙의 일면과 타면인 것을 특징으로 하는 모자.
- 제1항 내지 제5항, 및 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하고, 상기 형광층은 플렉서블 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
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