KR102389659B1 - 아크포레이션을 이용한 피부관리기기 및 그 기기의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크포레이션을 이용한 피부관리기기 및 그 기기의 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 아크포레이션을 이용한 피부관리기기는, 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적이 조절되는 전극부, 아크포레이션을 위해 기준 전압 및 기준 주파수 이상의 고전압 고주파 신호를 발생시켜 전극부에 제공하는 아크 방전부, 및 사용자의 사용자 명령을 근거로 전극부가 피부에 접촉할 때 아크 방전부를 동작시키는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

아크포레이션을 이용한 피부관리기기 및 그 기기의 구동방법{Skin Care Device Using Arc-poration and Driving Method Thereof}

본 발명은 아크포레이션을 이용한 피부관리기기 및 그 기기의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 화장품의 흡수 촉진을 돕기 위해 아크 방전 기술을 이용해 피부에 매우 미세한 구멍을 생성하고, 대기중에 방출되는 이온수는 감소시킬 수 있으되, 사용자의 피부에 접촉하는 전극 면적의 조절에 의해 천공밀도 수 및 천공 깊이를 조절하여 약액이 피부에 투입될 수 있도록 하는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기 및 그 기기의 구동방법에 관한 것이다.

아름다움에 대한 관심이 많아지고 피부관리에 대한 수요가 급증하면서 피부미용 의료기기 시장의 규모가 커지고 있다. 현재 다양한 종류의 피부관리기기가 시장에 출시되고 있으며 화장품의 흡수촉진을 돕거나 노화방지 및 피부결 개선을 위한 제품이 주를 이루고 있다. 하지만 화장품의 유효성분들은 피부 장벽 역할을 하는 각질층으로 인해 피부 깊숙이 침투하지 못한다. 이로 인해 스킨케어를 위한 주요한 성분들이 흡수되지 못해 피부에 그 효과를 온전히 발휘하지 못하고 있다.

마이크로포레이션(Microporation) 기술은 약물전달을 위해 개발된 기술로 어떠한 방법으로든 세포나 피부에 매우 미세한 구멍을 생성하여 외부의 약물을 내부로 전달하는 방법을 말한다. 예를 들어 마이크로 니들(Micro needle)을 이용한 침습적 방법, 이온전류영동법(갈바닉), 초음파, 그리고 전기천공법 등의 기술들이 사용되고 있다. 방전이란 대전체가 전하를 잃는 과정으로 대전체에서 전기가 방출되는 현상을 말한다. 겨울철 쉽게 겪을 수 있는 정전기 현상이 대표적인 예로 이는 공기중으로의 기체방전이다. 그리고 아크(Arc) 방전은 이러한 기체방전이 절정에 달하여 공중에 방전하면 전극에 전위차가 발생하여 전극 사이의 기체에 지속적으로 발생하는 절연 파괴가 일어나는 현상을 말한다. 이러한 고전압 방전을 기반으로 한 아크 유도를 발생시키고 적절한 유전체에 통과시켜 피부에 접촉하면 마이크로포레이션기법에 적용할 수 있다. 이때, 아크방전을 이용한 마이크로포레이션기법을 아크포레이션(Arc-poration)이라 한다.

아크포레이션 기술과 비슷한 기술로는 아크 플라즈마 기술이 있다. 이는 3kV이상의 고전압과 40kHz 대역의 주파수를 사용한다. 또한 플라즈마 기술은 오존을 발생시키는 부작용이 존재한다. 하지만 아크포레이션 기법은 1kV ~ 2kV 범위의 전압을 사용해서 보다 안전하며, 300kHz 이상의 고주파를 사용하여 보다 많은 에너지의 전달이 가능하다는 장점이 있다. 즉, 이 두 기술의 가장 큰 차이점은 출력전압과 주파수이다.

일반적으로는 화장품의 성분의 흡수를 촉진시키는 미용기기를 사용하기 위해 화장품을 먼저 피부에 도포한 후 그 곳에 기기를 문질러 사용하기 때문에 미용기기에 화장품성분이 그대로 묻어 있어 관리가 어렵고 내구성(예: 부식이나 누수에 의한)에 문제가 있는 경우가 많다. 또한 마이크로 니들 방식 또한 침습적인 방법이기 때문에 사용자에게 거부감을 발생하는 문제가 있다.

한국등록특허공보 제10-2030528호(2019.10.02) 한국등록특허공보 제10-2128927호(2020.06.25) 한국등록특허공보 제10-2294643호(2021.08.23)

본 발명의 실시예는 가령 화장품의 흡수 촉진을 돕기 위해 아크 방전 기술을 이용해 피부에 매우 미세한 구멍을 생성하고, 대기중에 방출되는 이온수는 감소시킬 수 있으되, 사용자의 피부에 접촉하는 전극 면적의 조절에 의해 천공밀도 수 및 천공 깊이를 조절하여 약액이 피부에 투입될 수 있도록 하는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기 및 그 기기의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 아크포레이션을 이용한 피부관리기기는, 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적이 조절되는 전극부, 아크포레이션을 위해 기준 전압 및 기준 주파수 이상의 고전압 고주파 신호를 발생시켜 상기 전극부에 제공하는 아크 방전부, 및 상기 사용자의 사용자 명령을 근거로 상기 전극부가 상기 피부에 접촉할 때 상기 아크 방전부를 동작시키는 제어부를 포함한다.

상기 전극부는 상기 전극의 면적을 조절하는 출력 조절부를 포함하며, 외부 압력에 의해 상기 출력 조절부가 일측 또는 타측으로 회전될 때 상기 전극의 면적이 조절될 수 있다.

상기 전극부는 동심원 형태로 형성되며, 상기 동심원의 정중앙에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극의 일측에 형성되는 절연부, 및 상기 절연부를 사이에 두고 상기 제1 전극을 둘러싸는 형태로 형성되며, 상기 전극의 면적이 조절되는 제2 전극을 포함할 수 있다.

상기 제2 전극은 상기 출력 조절부가 회전될 때 상기 제2 전극의 일부가 상승 및 하강하는 형태로 동작하여 상기 피부에 접촉하는 면적이 조절될 수 있다.

상기 아크 방전부에서 출력되는 상기 고전압의 고주파 신호는 상기 피부의 표피만 천공하도록 아크 플라즈마 대비 지정 배율의 주파수를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 아크포레이션을 이용한 피부관리기기의 구동방법은 전극부가, 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적을 조절하는 단계, 아크 방전부가, 기준 전압 및 기준 주파수 이상의 고전압 고주파 신호를 발생시켜 상기 전극부에 제공하는 단계, 및 제어부가 상기 사용자의 사용자 명령을 근거로 상기 전극부가 상기 피부에 접촉할 때 상기 아크 방전부를 가동시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전극부는 상기 전극의 면적을 조절하는 출력 조절부를 포함하며, 외부 압력에 의해 상기 출력 조절부가 일측 또는 타측으로 회전될 때 상기 전극의 면적을 조절할 수 있다.

상기 전극부는 동심원 형태로 형성되어 정중앙에 위치하는 제1 전극 및 절연막을 사이에 두고 상기 제1 전극을 둘러싸는 형태의 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은 상기 출력 조절부가 회전될 때 상기 제2 전극의 일부가 상승 및 하강하는 형태로 동작하여 상기 피부에 접촉하는 면적이 조절될 수 있다.

상기 아크 방전부에서 출력되는 상기 고전압의 고주파 신호는 상기 피부의 표피만 천공하도록 아크 플라즈마 대비 지정 배율의 주파수를 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 마이크로포레이션의 다른 기술들과 달리 다른 아크포레이션 기술을 이용하고 오존의 발생을 최소화하고 피부에 미세한 구멍을 형성하여 화장품의 흡수를 촉진시키는 피부 미용기기로 화장품을 미리 피부에 도포하지 않고 사용하여 기기의 내구성과 관리가 쉬워지는 장점이 있으며, 비침습적인 방법이기 때문에 사용자가 안전하게 사용할 수 있다. 다시 말해, 아크포레이션 기법은 화장품을 도포하기 전 마른 피부에 사용하기 때문에 화장품이 기기에 묻거나 누수될 경우가 없어 기기의 내구성을 오래 보장할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예는 사용자 편의성을 고려하여 출력을 조절하는 방법으로 전압을 조절하는 방법 외에 얼굴에 접촉되는 헤드 부분에 접촉 면적을 조절할 수 있어 각 얼굴 부위별 피부에 생성되는 미세구멍의 크기나 밀도를 조절할 수 있도록 하여 사용자의 의도에 따라 효과적으로 화장품의 흡수를 촉진시킬 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예는 아크포레이션 기법을 사용함으로써 피부와 닿는 전극의 접촉면적에 따라 구멍의 밀도나 크기가 달라지는 특징을 이용하여 기기를 설계할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기를 예시한 도면,
도 2는 도 1의 헤드부에 구비되는 전극부의 구조를 예시한 도면,
도 3은 도 1의 피부관리기기의 세부구조를 예시한 블록다이어그램,
도 4a는 기기 렌더링 및 모식도,
도 4b 및 도 5는 도 1의 기기의 출력을 비교 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예 따른 전압과 기존 전압을 비교하여 설명하기 위한 도면
도 7은 미세 구멍 생성의 실험 결과를 설명하기 위한 도면,
도 8은 오존 측정 결과를 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 1의 피부관리기기의 다른 세부구조를 예시한 블록다이어그램, 그리고
도 10은 도 1의 피부관리기기의 구동과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기를 예시한 도면이며, 도 2는 도 1의 헤드부에 구비되는 전극부의 구조를 예시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기(100)는 아크포레이션을 이용하는 피부관리기기로서, (기구적으로는) 본체부(110), 전극부(120) 및 구동부(미표기)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 전극부(120)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 피부관리기기(100)가 구성되거나, 전극부(120)와 같은 일부 구성요소가 본체부(110)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

본체부(110)는 피부관리기기(100)의 외연을 구성하는 제1 커버와 제2 커버, 그리고 헤드부(111)를 포함한다. 제1 커버는 일측 커버로 상측 커버 또는 전면 커버 등으로 명명될 수 있다. 제1 커버상에는 전원버튼 등이 외부로 노출될 수 있다. 또한, 제2 커버는 타측 커버 또는 후면 커버라 명명될 수 있다. 제2 커버는 제1 커버에 연결되어 피부관리기기(100)가 하나의 결합체 혹은 완성품이 되도록 하며, 제1 커버와 제2 커버의 사이에 PCB 기판 등의 구동부를 포함하여 결합된다.

헤드부(111)는 도 1 및 도 2의 전극부(120)를 내부에서 체결(또는 결합)하여 외부로 전극부(120)를 노출시키며, 외부로 노출되는 전극부(120)의 전극을 사용자의 피부에 접촉시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 헤드부(111)는 출력조절부를 포함하며, 출력조절부에 의해 전극부(120)에서 외부로 노출되는 전극의 면적이 조절될 수 있다. 더 정확하게는 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적이 조절될 수 있다. 물론 도 1에서는 사용자에 의해 수동으로 조절될 수 있는 것을 예시하였지만, 전자동으로 조절되는 것도 얼마든지 가능하므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

전극부(120)는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 전극은 가령 동심원 구조이며 전극 A와 전극 B가 모두 피부에 접촉해야 아크포레이션 작용이 일어난다. 외곽원의 전극의 면적은 헤드 부분을 돌릴 때마다 줄어들거나 늘어나는 형태(예: 시계방향은 면적 감소, 반시계방향은 면적증가 등)의 3 단계로 구성될 수 있다.

물론 2단계 이상이면 충분하다. 동심원 가운데 전극 A의 면적은 고정되어 있으며, 전극 B는 3개의 고리형 구조가 겹쳐진 형태로 구성되어 있어 조작할 때마다 전극 B-3, B-2, B-11이 움직여 전극 B의 면적이 조절된다. 헤드부분의 내부에는 기어구조가 있어 헤드부분 외곽에 위치한 고리형 조작부를 돌릴 때 기어가 맞물려 전극 B-1, B-2, B-3이 순서대로 올라갔다 내려갔다 하는 구조를 취할 수 있다.

물론 이외에도 다양한 구조가 가능할 수 있다. 예를 들어, 기어를 사용하여 전극의 일부를 상승 또는 하강시키는 구조가 아니라, 도 2에서 3단계와 같은 구조의 전극을 그대로 유지한 상태에서 2단계나 1단계의 영역에서만 아크포레이션 동작이 가능하도록 인가되는 전압을 온/오프시키는 것이다. 이의 경우, 구동부를 구성하는 CPU나 MPU 등의 제어부에서 각각의 전극 부위에 연결되는 스위칭소자를 제어하는 것만으로 얼마든지 동일한 효과를 구현해 낼 수 있다. 다만, 코 밑등과 같이 협소한 공간에 사용하기 위하여 전극을 위아래로 상승 또는 하강시키는 구조가 바람직할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 구동부는 CPU나 MPU의 제어부를 포함하며, 기어나 모터를 구성하는 경우에는 이의 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또는 전극 B-1, 전극 B-2 및 전극 B-3에 각각 인가되는 전압을 온/오프시키는 스위칭부를 포함할 수 있다. 물론 구동 방법도 다양할 수 있다. 전극 B-1, 전극 B-2 및 전극 B-3에 각각 전압을 모두 인가하는 상태에서 전극 B-2 및 전극 B-3에 인가되는 전압을 오프시키는 방식, 또 전극 B-1만 전압이 인가되도록 하고, 전극 B-2 및 전극 B-3에 각각 전압이 인가되도록 스위치를 온시키는 방식 등 동작 방식은 다양하게 구현될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

정리해 보면, 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기(100)는 아크 방전 기술을 이용해 피부에 매우 미세한 구멍을 생성하는 아크포레이션 기술을 사용한다. 본 발명의 실시예를 통해 대기중에 방출되는 이온수는 감소시킬 수 있으며, 천공밀도 수 및 천공 깊이를 조절하여 약액이 피부에 투입될 수 있도록 하고, 또한 출력을 1차적으로 조절기에서 조절할 수 있을 뿐만 아니라 얼굴의 다양한 굴곡형태에 맞추며 기기의 헤드부분의 접촉 면적을 조절 가능하게 하여 아크포레이션으로 생성되는 미세한 구멍의 크기와 밀도를 조절할 수 있다.

도 3은 도 1의 피부관리기기의 세부구조를 예시한 블록다이어그램, 도 4는 기기 렌더링 및 모식도, 그리고 도 5는 도 1의 기기의 출력을 비교 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기(100')는 전극(부)(300), 출력 조절부(310), 아크 방전부(320), 제어부(330), 전원제어/충전부(340), 외부 어댑터부(350), 전원/레벨 버튼부(360) 및 LED 표시부(370)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 외부 어댑터부(350)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 피부관리기기(100')가 구성되거나, 아크 방전부(320)와 같은 일부 구성요소가 제어부(330)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

전극(300)은 유전체로서 피부와 맞닿는 부분으로 전도성이 높고 안전한 금속(예: 티타늄)으로 도금된 사출물 형태이며 두개의 동심원 형태로 구성된다. 물론 동심원 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 이 유전체를 통해 아크 방전부(320)에서 발생한 고전압 고주파 신호를 피부에 전달 가능하다. 여기서, 고전압 고주파 신호는 기준전압 및 기준주파수 이상의 전압 및 주파수 신호를 의미한다. 본 발명의 실시예에 따라 아크 방전을 위한 전압은 1kV ~ 2kV의 전압을 생성하며, 주파수는 300 ~ 400㎑의 고주파를 사용한다.

전극(300)은 출력 조절부(예: 기어나 스위칭소자 등)에 의해 사용자의 피부와 접촉하는 면적이 조절되며, 전극의 면적이 좁을수록 구멍의 밀도와 크기가 증가하고, 전극의 면적이 넓을수록 구멍의 밀도와 크기가 상대적으로 감소한다. 전극(300)의 면적(예: 헤드의 면적)을 조절하여 피부관리기기(100')가 닿기 어려운 피부의 부위(예: 코 밑등, 눈가 등)에 적용이 가능하다.

출력 조절부(310)는 기구물의 헤드부분을 돌려 전극(300)의 접촉면적을 조절할 수 있는 기구적 요소를 포함할 수 있지만, 앞서 언급한 대로 전자적으로 스위칭소자를 구성하여 이의 제어를 통해 전극(300)의 접촉면적을 충분히 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 전극(300)의 접촉 면적을 조절하기 위하여 어떠한 구조를 갖는지에 대하여 특별히 한정하지는 않을 것이다.

예를 들어, 기구물적으로 피부관리기기(100')의 헤드부분은 즉 출력 조절부(310)는 다이얼 형태로 돌릴 수 있으며, 이를 통해 화장품의 성분이나 제형별로 출력을 조절하여 피부에 생성되는 구멍의 크기를 조절할 수 있다. 기기의 헤드부분을 시계방향으로 돌리면, 접촉 전극면의 노출 부분이 많아지고 반시계방향으로 돌리면 접촉 전극면의 노출 부분이 줄어들도록 기구적으로 설계된다.

아크 방전부(320)는 고전압을 생성하고 전극으로 1kV ~ 2kV 이상의 고전압을 발생한다. 가령 아크 방전부(320)는 1kV ~ 2kV의 고전압을 생성하기 위해 변압기(Transformer), 커패시터 및 TR(Transistor) 소자들로 구성된다. 혹은 외부에서 고전압을 전달받아 발생 가능하다. 주파수는 300 ~ 400kHz의 고주파를 사용한다. 고전압 생성과 주파수 변환은 다양한 형태로 이루어질 수 있으므로, 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

제어부(330)는 아크방전을 이용한 피부관리기기(100')의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(330)는 대표적으로 사용자의 명령이 있을 때 즉 전원버튼을 눌러 전원이 켜지면 피부관리기기(100')가 사용자 피부에 접속될 때 유전체인 플라즈마 출력부(예: 전극)를 통해 피부에 방전시킨다. 또한, 제어부(330)는 사용자의 의도 또는 요청에 따라 전원의 세기를 조절하여 출력의 크기를 조절할 수 있으며, 이는 전원/레벨 버튼부(360) 등의 선택에 의해 이루어질 수 있다.

전원 제어/충전부(340)는 외부 어댑터(350)를 통해 제공되는 배터리를 사용하며 1회용 배터리나 충전용 배터리를 사용하여 전원공급이 이루어지도록 한다.

나아가, LED 표시부(370)는 출력 상태를 알려주거나 충전 상태를 알린다. 이를 위하여 LED 소자를 포함할 수 있다.

상기의 구성 결과, 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 피부관리기기(100')는 사용자의 피부에 도 3의 전극(300)을 접촉시키게 되며, 물론 접촉되는 면적은 조절될 수 있다. 피부관리기기(100')는 도 4a에서와 같이 아크 방전을 이용해 피부에 미세한 구멍을 생성한다. 아크포레이션은 피부와 전극이 접촉할 때 발생한다. 아크포레이션은 아크 플라즈마에 비해 주파수가 3배, 버스트 주파수가 2배 이상 크다. 피부 홀 형성에 6배 이상의 효율 차이가 있다. 실제로 동작하기 위해 피부에 닿으면서 전압이 1/20(Vpp) 기준 100vpp로 줄어들면서 오존이 발생하지 않는다. 도 2에서 볼 때, 정중앙의 전극 A에는 음전압이 인가될 수 있고, 전극 B-1 내지 B-3에는 양전압이 인가될 수 있으며, 양전압의 선택적인 제어가 이루어짐으로써 다시 말해 면적을 조절함으로써 천공 밀도 수 및 천공 깊이를 조절할 수 있다. 물론 이의 과정에서 고전압의 세기 및 주파수가 조절될 수 있다.

도 4b 및 도 5는 도 3의 피부관리기기(100')의 출력 상태를 비교한 출력 파형의 모습을 보여준다. 도 5의 (a)는 아크 플라즈마의 출력 파형 및 버스트 주파우의 출력 파형이며, 도 5의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 아크포레이션의 출력 파형 및 버스트 주파수의 출력 파형의 모습을 보여준다. 아크포레이션의 출력은 아크플라즈마에 비해 주파수가 9배인 300kHz 이상 대역의 고주파를 사용하며, 버스트 주파수는 2배인 20Hz 사용하여 효율적인 에너지 전달이 가능하다. 반면, 아크 포레이션과 비슷한 기술인 아크 플라즈마의 경우 9 ~ 10kV이상의 초고전압을 사용하는데 이에 비해 아크 포레이션은 작은 1kV ~ 2kV를 사용하므로 고전압으로 인한 오존 발생 염려가 없고 더욱 안전하다고 볼 수 있다. 여기서, 버스트 주파수는 한꺼번에 많은 이온이 발생하는 현상을 의미한다.

좀더 살펴보면, 아크 플라즈마의 경우 40kHz의 주파수를 사용하고 아크 포레이션의 경우 300kHz 이상의 주파수를 사용한다. 아크포레이션의 경우, 버스트 주파수와 캐리어 주파수 모두 상대적으로 높은 주파수를 사용하므로 많은 에너지를 전달할 수 있다. 따라서 포레이션 즉 천공 작용을 위해서 높은 주파수가 유리하다. 아크포레이션은 높은 주파수를 가지는 대신 아크플라즈마에 비해 저전압을 사용하여 보다 안전하다. 따라서 주파수와 전압을 적절히 조절하여 피부의 표피(Epidermis)만 천공할 수 있는 적절한 조합에 의해 오존을 발생시키지 않으면서 안전하게 포레이션을 진행할 수 있다. 또한, 전극이 얼굴에 접촉하였을 때만 전압이 생성되어 작용하기 때문에 지속적으로 플라즈마를 발생하는 기기들에 비해 오존 생성량이 전무하다. 일반적으로 플라즈마 기술은 피부 미용기술뿐만 아니라 일반적으로 오존을 발생시켜 살균을 위해 사용되는 목적으로 인체에 직접적으로 작용하는 것이 아니어서 초고전압을 사용하는데 문제가 없지만 피부에 직접 사용하기에는 오존에 대한 위험과 안정성 때문에 적절한 대체기술이 필요하다. 따라서 본 발명의 실시예는 이러한 조건을 만족한다고 볼 수 있다.

계속해서 본 발명의 실시예에 따른 실험표를 비교하여 좀더 살펴보고자 한다.

<표 1>은 버스트 주파수와 전압을 고정하고 주파수 대역을 변경하면서 진행한 실험한 표이며, <표 2>는 주파수 대역과 전압을 고정하고 버스트 주파수를 변경하면서 진행한 실험한 표이다. 본 발명에 따른 실험 <표 1> 및 <표 2>에 따르면 주파수 대역은200 ~ 500㎑가 적당하고, 버스트 주파수는 20 ~ 40㎐가 적당한 것을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는 주파수 대역이 200㎑ 미만이면 천공밀도가 작고, 500㎑ 이상이면 이온이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 버스트 주파수는 20㎐ 미만이면 천공크기가 작아지고, 40㎐ 이상이면 천공크기가 커져서 상처가 남을 가능성이 있는 크기로 확인 되었다.

도 6은 본 발명의 실시예 따른 전압과 기존 전압을 비교하여 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 미세 구멍 생성의 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에서 볼 때, 도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 1.5kV의 전압과 주파수 대역 350kHz으로 설정하여 실험을 진행하였고, 도 6의 (b)는 기존의 10kV의 초고전압으로 주파수 대역 350kHz 대역으로 실험을 진행하였다.

실험사진 도 6 (a)의 천공 크기는 도 6 (b)에 비해 작았으나 많은 수(천공밀도)의 천공이 생성됨을 확인할 수 있었다. 화장품의 유효성분(예: 고분자물질)이 침투하기 위한 천공 크기 및 천공밀도가 상관 관계가 중요한 것으로 알려져 있는데 틱히 일정 피부 면적에 하나의 큰 천공보다는 작은 천공이 복수개가 있는 것이 유효성분이 침투하는데 유리한 것으로 알려져 있다. 즉 천공의 크기가 너무 크면 그 만큼 사용자로 하여금 통증이 유발되는 부작용이 있고 상처로 남을 가능성이 있기 때문에 적절한 천공의 크기와 천공 밀도를 찾는 것이 필요(예: 20um 정도)하다. 따라서 본 발명과 같이 300 ~ 500kHz의 주파수와 오존이 발생하지 않을 1kV ~ 2kV의 출력파형을 이용하는 것이 사용자에게 안전하면서도 유효성분이 피부에 적절하게 침투할 수 있는 천공 밀도 및 천공 크기가 형성되는 것으로 확인된다.

또한, 도 7에서 볼 때, 도 7의 (b)는 기기사용 전후 평가로서, 돼지 피부를 대상으로 하는 것을 보여주고 있다. Ti-DH, Nikon, Japan 현미경을 이용하여 생성된 돼지 피부의 미세 구멍을 촬영하였으며, 돼지 피부(면적: 4x4cm, 두께: 2.0 ~ 3.8mm )를 이용하여 기기를 통해 미세한 구멍이 생성되는지 실험을 하였고, 실험결과 미세한 구멍이 생성되는 것을 확인할 수 있었다.

도 8은 오존 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.

실험 조건은 주파수가 200 ~ 300kHz이며 버스트 주파수는 20Hz, 전압은 1.5kV로 이루어졌다. <표 3>은 피부에 사용하는 플라즈마 발생 의료기기에 대한 허가심사 가이드라인을 보여주면, 식약처 2021년 자료에 근거한다.

도 8에서 볼 때, 얼굴의 각 사용지점별로 실험조건에 의거하여 사용후 오존 농도를 측정하고 해당 값으로 전체부위의 평균 농도를 도출하였다. 최종 오존 측정 농도는 0.002ppm으로 식약처 기준의 4% 수준으로 매우 미약한 양으로 검출되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 대기중 일반적인 오존농도보다 낮은 수준에 해당한다. 참고로, 식약처 통과 기준(및 국제 기준치)는 0.05ppm이며, 대기중 오존 농도의 좋음(Blue)의 예측농도는 오존농도가 0 ~ 0.030ppm에 해당한다. 실험에 의한 결과는 <표 4>와 같으며, 최종 측정 농도는 <수학식 1>과 같이 계산될 수 있다.

도 9는 도 1의 피부관리기기의 다른 세부구조를 예시한 블록다이어그램이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피부관리기기(890)는 전극부(900), 아크 방전부(910), 제어부(920) 및 저장부(930)의 일부 또는 전부를 포함하며, 사용자 인터페이스부 등을 더 포함할 수 있다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함"한다는 것은 저장부(930)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 피부관리기기(890)가 구성되거나, 아크 방전부(910)와 같은 일부 구성요소가 제어부(920)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

전극부(900)는 전압을 인가받는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 전극부(900)는 사용자의 피부와 맞닿는 전극의 면적이 조절되어 기기가 닿기 어려운 피부의 부위, 가령 코 밑이나 눈가 등에 적용이 가능하다. 전극부(900)는 평평한 상태의 전극 모양을 단차를 갖도록 하여 피부의 접촉 면적을 조절하거나, 또는 평평한 상태의 전극 모양을 그대로 유지하면서 피부와 전기적으로 접촉하는 면적을 조절하는 것도 가능하다. 가령, 도 2에서 볼 때, 가령 양전압 또는 음전압이 인가하는 하나의 전극을 그대로 유지한 채, 다른 전압이 인가되는 전극의 접촉 면적을, 다시 말해 직접 접촉 또는 전기적으로 접촉하는 면적을 조절하게 된다.

아크 방전부(910)는 고전압을 생성하고, 전극으로 300V 이상의 고전압을 발생시킨다. 변압기를 포함할 수 있으며, 커패시터, TR 등의 소자로 구성되어 1kV ~ 2kV의 고전압을 생성하며, 이때의 주파수는 300 ~ 400KHz의 고주파를 사용한다.

제어부(920)는 사용자 명령에 따라 아크 방전부(910)를 제어할 수 있다. 제어부(920)는 아크방전을 이용한 피부관리기기(890)의 전반적인 제어 동작을 담당하며, 사용자의 의도에 따라 전원의 세기를 조절하여 출력의 크기를 조절할 수 있다. 여기서, 전원의 세기는 전압의 진폭 또는 주파수가 될 수 있으며, 화장품의 성분이나 제형별로 출력을 조절하여 피부에 생성되는 구멍의 크기를 조절할 수 있다.

저장부(930)는 제어부(920)의 제어하에 처리되는 다양한 유형의 정보나 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(930)는 이이피롬(EEPROM)의 형태로 구성되어 본 발명의 실시예에 따른 프로그램을 저장한 후 갱신하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 화장품의 성분이나 제형별 출력에 대한 데이터값이 룩업테이블(LUT) 형태로 저장하여 제어부(920)는 이를 이용할 수 있다.

상기한 내용 이외에도 도 9의 전극부(900), 아크 방전부(910), 제어부(920) 및 저장부(930)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로, 그 내용들로 대신하고자 한다.

도 10은 도 1의 피부관리기기의 구동과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 10을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기(100)는 전극부가 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적을 조절한다(S1000). 여기서, 전극의 면적 조절은 피부에 실제로 접촉하는 면적을 의미할 수 있지만, 실제로 피부에 접촉해도 전기적으로 동작하는 면적이 다른 것도 포함할 수 있다.

또한, 피부관리기기(100)는 아크방전부가 아크 방전을 위해 기준 전압 및 기준 주파수 이상의 고전압 고주파신호를 발생시켜 전극부에 제공한다(S1010). 여기서, 고전압 고주파신호는 화장품의 성분이나 제형별로 출력이 조절될 수 있으며, 조절된 전압은 피부에 생성되는 구멍의 크기를 조절할 수 있다.

나아가 피부관리기기(100)는 사용자의 사용자 명령을 근거로 전극부가 피부에 접촉할 때 아크 방전부를 동작시킨다(S1020). 예를 들어, 사용자 명령에 따라 전원이 인가되어 피부관리기기(100)가 턴온되었을 때, 전극부가 사용자의 피부에 접촉하는 것으로 판단되면 아크방전이 이루어질 수 있다. 이를 위하여 전극부에 센서를 더 포함하거나 전극부를 통해 피부 저항을 먼저 측정해 이를 근거로 아크 방전 동작이 이루어질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방식에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

상기한 내용 이외에도 본 발명의 실시예에 따른 피부관리기기(100)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

한편, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

110: 본체부 111: 헤드부
120, 300, 900: 전극(부) 310: 출력 조절부
320, 910: 아크 방전부 330, 920: 제어부
370: LED 표시부 930: 저장부

Claims (9)

1. 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적이 조절되는 전극부;
   아크포레이션(Arc-poration)을 위해 기준 전압 및 기준 주파수 이상의 고전압 고주파 신호를 발생시켜 상기 전극부에 제공하는 아크 방전부; 및
   상기 사용자의 사용자 명령을 근거로 상기 전극부가 상기 피부에 접촉할 때 상기 아크 방전부를 동작시키는 제어부;를 포함하고,
   상기 전극부는 상기 전극의 면적을 조절하는 출력 조절부를 포함하며,
   외부 압력에 의해 상기 출력 조절부가 일측 또는 타측으로 회전될 때 상기 전극의 면적이 조절되는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 전극부는 동심원 형태로 형성되며,
   상기 동심원의 정중앙에 배치되는 제1 전극;
   상기 제1 전극의 일측에 형성되는 절연부; 및
   상기 절연부를 사이에 두고 상기 제1 전극을 둘러싸는 형태로 형성되며, 상기 전극의 면적이 조절되는 제2 전극;을
   포함하는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 전극은 상기 출력 조절부가 회전될 때 상기 제2 전극의 일부가 상승 및 하강하는 형태로 동작하여 상기 피부에 접촉하는 면적이 조절되는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 아크 방전부에서 출력되는 상기 고전압의 고주파 신호는 상기 피부의 표피만 천공하도록 아크 플라즈마 대비 지정 배율의 주파수를 사용하는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기.
6. 전극부가, 사용자의 피부에 접촉하는 전극의 면적을 조절하는 단계;
   아크 방전부가, 기준 전압 및 기준 주파수 이상의 고전압 고주파 신호를 발생시켜 상기 전극부에 제공하는 단계; 및
   제어부가, 상기 사용자의 사용자 명령을 근거로 상기 전극부가 상기 피부에 접촉할 때 상기 아크 방전부를 가동시키는 단계;를 포함하고,
   상기 전극부는 상기 전극의 면적을 조절하는 출력 조절부를 포함하며,
   외부 압력에 의해 상기 출력 조절부가 일측 또는 타측으로 회전될 때 상기 전극의 면적을 조절하는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기의 구동방법.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 전극부는 동심원 형태로 형성되어 정중앙에 위치하는 제1 전극 및 절연막을 사이에 두고 상기 제1 전극을 둘러싸는 형태의 제2 전극을 포함하며,
   상기 제2 전극은 상기 출력 조절부가 회전될 때 상기 제2 전극의 일부가 상승 및 하강하는 형태로 동작하여 상기 피부에 접촉하는 면적이 조절되는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기의 구동방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 아크 방전부에서 출력되는 상기 고전압의 고주파 신호는 상기 피부의 표피만 천공하도록 아크 플라즈마 대비 지정 배율의 주파수를 사용하는 아크포레이션을 이용한 피부관리기기의 구동방법.

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