KR102506417B1

KR102506417B1 - 플라즈마 피부 관리기

Info

Publication number: KR102506417B1
Application number: KR1020200108203A
Authority: KR
Inventors: 문세연
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2023-03-06
Also published as: WO2022045778A1; KR20220027389A

Abstract

본 발명은 플라즈마 피부 관리기에 관한 것으로, 오존 및 스트리머 발생을 억제하고, 균일하면서 넓게 플라즈마를 발생시켜 피부 관리 시간을 줄이기 위한 것이다. 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 헤드부, 플라즈마 발생부 및 제어부를 포함한다. 헤드부는 피부와 접촉하여 내부에 공간을 형성하고, 공간에 음압 영역이 형성된다. 플라즈마 발생부는 헤드부에 연결되며, 헤드부를 통하여 음압 영역에 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생시켜 음압 영역에 노출된 피부에 대한 관리를 수행한다. 그리고 제어부는 헤드부가 피부에 접촉하면 헤드부의 내부에 음압 영역을 형성하고, 플라즈마 발생부로 음압 영역에 글로우 플라즈마를 발생시킨다.

Description

플라즈마 피부 관리기{Plasma skin care device}

본 발명은 피부 관리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 피부에 작용시켜 피부 관리를 수행하는 플라즈마 피부 관리기에 관한 것이다.

일반적으로 피부 관리기는 액상의 화장품류 또는 약제와 같은 화학약품을 기반으로 하는 장치로서, 피부 관리 또는 피부 치료 목적으로 사용되고 있다. 피부 치료 목적의 경우, 특정 균에 대한 살균 능력을 포함하는 약제를 이용하여 액상 또는 크림 상의 약제를 질환 부위에 뿌리거나 바르는 형태로 단시간에 치료가 어렵고, 이질감을 느낄 수 있다. 피부 관리 목적의 경우, 화장품을 피부에 바른 후 흡수가 잘되지 않거나, 알코올성 액상으로 쉽게 대기 중으로 날아가 효과가 극감하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서, 최근에 레이저나 LED를 이용한 피부 관리(또는 치료)기가 개발되어 사용되고 있다. 레이저 및 LED는 기본적으로 특정 빛의 파장을 발생시켜 피부 관리를 목적으로 하는 것으로, 기존의 액상 또는 크림 상의 약제에서 느끼는 이질감은 없다. 하지만 효과적인 관리를 위해 UV와 같은 짧은 파장의 빛 발생이 요구되기도 한다.

이와 같이 빛을 이용하는 경우, 이용의 편이성은 높으나 안구의 화상이나 시력저하의 문제가 발생될 수 있다. 빛의 특성상 효과적인 피부 관리를 위해 상대적으로 에너지가 높은 짧은 파장의 빛이 사용되기 때문에, 부작용이 우려될 수 있다.

특히 짧은 파장의 빛은 대기 중에서 흡수가 빠르게 일어나기 때문에, 효과적인 피부 관리를 위해서 고전력의 빛을 발생시키거나 장시간이 요구되는 단점이 있다. 빛의 파장에 따라 피부 침투 깊이가 400 nm 이하는 1 mm 이하, 500 nm 는 2 mm, 600 nm 는 5mm 로 다르기 때문에 개별의 광원이 요구된다.

살균능력이 뛰어난 UV의 경우 대기 중에 흡수되어 오존을 발생시킬 수 있으며, UV 광 조사에 따른 면역 억제 약물을 투여받는 환자나 어린이의 장기 치료에 대해 발생되는 부작용이 보고되고 있다.

이러한 레이저나 LED를 이용한 피부 관리기의 문제점을 해소하기 위해서, 플라즈마를 이용한 플라즈마 피부 관리기가 소개되고 있다. 플라즈마 피부 관리기는 플라즈마의 특성을 활용하여 화장품의 효과적인 흡수, 주름개선, 피부탄력 유지, 아토피 등의 피부 트러블 개선, 콜라겐 형성 향상 등을 위해 사용되고 있다.

하지만 기존의 플라즈마 피부 관리기는 대기 중에 존재하는 공기를 이온화하여 플라즈마를 발생시키기 때문에, 기본적으로 공기방전을 위해 높은 전압이 요구된다. 이로 인하여 기존의 플라즈마 피부 관리기는 국소적으로 미세한 플라즈마가 순간적이면서 다발성으로 형성되는 스트리머(streamer discharge) 발생이 주를 이루고 있다.

이러한 스트리머는 짧은 순간 높은 전류가 흐르며, 국소적인 플라즈마 발생으로 높은 전자밀도와 전자온도로 인하여 주변 공기 중 산소와 질소의 반응을 촉진시켜 다량의 오존을 발생시킨다. 순간적인 스트리머는 전류밀도가 높고, 순간적인 온도 상승으로 전기적 열적 손상을 일으킬 수 있다. 그리고 마이크로미터 수준의 다발성 스트리머는 피부 전체를 골고루 관리하기 어렵기 때문에, 관리가 요구되는 피부 전체에 대해 상대적으로 긴 시간 처리를 해야 한다.

등록특허공보 제10-2018180호 (2019.09.04. 공고)

따라서 본 발명의 목적은 오존 및 스트리머 발생을 억제하고, 균일하면서 넓게 플라즈마를 발생시켜 피부 관리 시간을 줄일 수 있는 플라즈마 피부 관리기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전력소모를 최소화할 수 있고 플라즈마 온도가 낮아 인체에 전기적 및 열적으로 안정성을 제공할 수 있는 플라즈마 피부 관리기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피부와 접촉하여 내부에 공간을 형성하고, 상기 공간에 음압 영역이 형성되는 헤드부; 상기 헤드부에 연결되며, 상기 헤드부를 통하여 상기 음압 영역에 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생시켜 상기 음압 영역에 노출된 피부에 대한 관리를 수행하는 플라즈마 발생부; 및 상기 헤드부가 피부에 접촉하면 상기 헤드부의 내부에 음압 영역을 형성하고, 상기 플라즈마 발생부로 상기 음압 영역에 글로우 플라즈마를 발생시키는 제어부;를 포함하는 플라즈마 피부 관리기를 제공한다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는, 상기 헤드부에 연결되며, 상기 헤드부의 공간의 공기를 흡입하는 펌프;를 더 포함한다. 상기 제어부는 상기 헤드부가 피부에 접촉하면, 상기 펌프로 상기 공간의 공기를 흡입하여 상기 음압 영역을 형성할 수 있다.

상기 음압 영역의 음압은 500≤음압(Torr)<760 이다.

상기 펌프는, 상기 헤드부의 공간의 공기를 흡입하는 과정에서 함께 흡입한 오존을 필터링하는 오존 필터;를 포함할 수 있다.

상기 플라즈마 발생부는 60Hz 내지 1MHz의 주파수를 가지는 1~20kV의 전압을 인가하여 글로우 플라즈마를 발생시킨다.

상기 플라즈마 발생부는 표면 유전장벽방전(SDBD, surface dielectric barrier discharge)으로 글로우 플라즈마를 발생시키는 분할된 이중 구조의 전극부;를 포함한다.

상기 이중 구조의 전극부 사이와, 상기 이중 구조의 전극부와 상기 헤드부 사이에는 유체가 입출될 수 있는 복수의 유체로가 형성된다.

상기 플라즈마 발생부는 상기 음압 영역에 존재하는 공기를 기반으로 글로우 플라즈마를 발생시킨다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는, 글로우 플라즈마가 발생되는 상기 음압 영역에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 유체로를 통하여 헬륨 또는 아르곤 가스를 공급하는 불활성가스 공급부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는, 글로우 플라즈마가 발생된 상기 음압 영역에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 유체로를 통하여 약제 또는 화장품을 포함하는 화학약품을 공급하는 화학약품 공급부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는, 상기 헤드부의 피부와 접촉하는 부분에 설치되어 피부 접촉 여부를 감지하는 피부 접촉 감지 센서;를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 피부 접촉 감지 센서로 피부 접촉을 감지하면 상기 플라즈마 발생부를 구동시키고, 상기 피부 접촉 감지 센서로 피부 접촉을 감지하지 못하면 상기 플라즈마 발생부의 구동을 정지시킨다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는, 상기 헤드부가 탈착 가능하게 연결되며, 상기 플라즈마 발생부 및 상기 제어부가 내장되며 손잡이로 사용되는 본체부; 및 상기 본체부에 설치되며, 사용자의 선택 신호를 입력받아 상기 제어부에 전달하는 입력부;를 더 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는, 상기 본체부에 내장되며, 상기 입력부의 조작에 의해서 상기 플라즈마 발생부 및 상기 제어부에 전원을 공급하는 전원 공급부;를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 플라즈마 피부 관리기는 대기압 보다 낮은 음압 영역에서 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생시켜 안전하고 효과적으로 피부 관리를 수행할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 오존 및 스트리머 발생을 억제하고, 균일하면서 넓게 글로우 플라즈마를 발생시켜 피부 관리 시간을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 피부와 접촉하는 헤드부 내에 공간을 형성하고, 해당 공간에 음압을 발생시켜 음압 영역으로 형성함으로써, 스트리머 발생을 억제하고 부드러운 글로우 플라즈마가 음압 영역에 넓게 분포하기 때문에, 효과적인 플라즈마의 영향을 골고루 피부에 작용할 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 헤드부가 피부에 접촉되어 음압 영역을 형성하기 때문에, 외부 공기가 순간적으로 차단되어 지속적인 오존 생성이 억제된다. 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 스트리머 발생을 억제하기 때문에, 근본적으로 오존 생성을 억제하는 장점이 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 피부 관리 또는 치료 목적을 위해 적용 가능한 액상 또는 기상의 화학약품을 음압 영역에 제공할 수 있기 때문에, 피부 관리 또는 치료 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

예컨대 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 화학약품을 담은 앰플의 탈부착이 가능하기 때문에, 피부 관리 또는 치료 목적에 따라서 다양한 종류의 앰플을 선택하여 사용할 수 있다. 이로 인해 앰플 분사를 통해 2차 피부 개선 또는 치료가 가능하며, 피부 상태에 따라 다양한 앰플의 선택이 가능하다.

본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 플라즈마를 피부에 작용시켜 피부 관리를 수행하는 경우 피부를 친수화시킬 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기는 화장을 지우는 등의 깨끗한 피부 관리를 위한 용도로도 사용이 가능하다. 즉 플라즈마 처리를 통해 친수화가 된 피부에 클렌저를 앰플로 사용하게 되면 흡수가 증가하기 때문에, 세안 시 기존 화장품 등이 깨끗하게 제거될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 피부 관리기를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 플라즈마 발생부와 헤드부를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 플라즈마 피부 관리기의 헤드부에 글로우 플라즈마(glow plasma)가 형성된 상태를 보여주는 사진이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기를 이용한 피부 관리 결과를 보여주는 도면으로서,
도 6은 3명의 실험대상자의 플라즈마 피부 처리 전과 후의 피부에 존재하는 세균을 보여주는 사진이고,
도 7은 비교예에 따라 자외선을 조사하는 경우와 본 발명의 실시예에 따라 글로우 플라즈마를 조사하는 경우의 시간에 따른 대장균의 살균 정도를 보여주는 그래프이고,
도 8은 플라즈마 처리 전과 후의 소수성 소재의 친수화를 보여주는 사진이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기를 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 헤드부(10), 플라즈마 발생부(50) 및 제어부(90)를 포함한다. 헤드부(10)는 피부(S)와 접촉하여 내부에 공간을 형성하고, 공간에 음압 영역이 형성된다. 플라즈마 발생부(50)는 헤드부(10)에 연결되며, 헤드부(10)를 통하여 음압 영역에 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생시켜 음압 영역에 노출된 피부(S)에 대한 관리를 수행한다. 그리고 제어부(90)는 헤드부(10)가 피부(S)에 접촉하면 헤드부(10)의 내부에 음압 영역을 형성하고, 플라즈마 발생부(50)로 음압 영역에 글로우 플라즈마를 발생시킨다.

본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 헤드부(10)가 탈착 가능하게 연결되는 본체부(20)를 더 포함한다. 본체부(20)는 플라즈마 발생부(50) 및 제어부(90)가 내장되며 손잡이로 사용된다. 즉 사용자는 본체부(20)를 손으로 잡은 상태에서 헤드부(10)를 피부(S)에 접촉한 상태에서 헤드부(10)를 이동시키면서 플라즈마 발생부(50)에서 발생시킨 글로우 플라즈마로 피부 관리를 수행할 수 있다.

그 외 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 입력부(30), 저장부(40), 피부 접촉 감지 센서(13), 펌프(60), 불활성가스 공급부(71), 화학약품 공급부(73) 및 전원 공급부(80)를 더 포함할 수 있다. 이때 입력부(30), 저장부(40), 피부 접촉 감지 센서(13), 펌프(60), 불활성가스 공급부(71), 화학약품 공급부(73) 및 전원 공급부(80)는 본체부(20)에 설치될 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 플라즈마 피부 관리기(100)를 보여주는 도면이다. 도 3 및 도 4는 도 2의 플라즈마 발생부(50)와 헤드부(10)를 보여주는 도면이다.

본체부(20)는 사용자가 손잡이로 사용하는 부분으로, 사용자가 손으로 잡은 상태에서 쉽게 핸들링할 수 있는 막대 형상으로 구현될 수 있다. 본체부(20)는 헤드부(10)가 결합되는 선단부에 플라즈마 발생부(50)가 위치한다.

헤드부(10)는 본체부(20)의 선단부에 탈착 가능하게 결합되며, 플라즈마 발생부(50)와의 사이에 공간(11)을 형성한다. 즉 헤드부(10)는 양쪽이 개방된 형태를 가지며, 내부에 공간(11)을 형성한다. 헤드부(10)의 일측 개방부는 본체부(20)의 선단부에 탈착 가능하게 결합되며, 일측 개방부에 반대되는 타측 개방부가 피부(S)에 접촉된다. 헤드부(10)의 공간(11)이 음압 영역으로 형성된다. 헤드부(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측 및 타측 개방부가 동일한 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 또는 헤드부(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 일측 개방부에 비해서 타측 개방부의 내경이 좁게 형성될 수 있다.

도 3의 헤드부(10)가 도 4의 헤드부(10)에 비해서 넓게 피부(S)에 플라즈마를 적용할 수 있다. 사용자는 필요에 따라서 헤드부(10)를 교체하여 사용할 수 있다. 한편 본 실시예에서는 헤드부(10)로서, 타측 개방부의 내경이 일측 개방부의 내경과 동일하거나 작게 형성되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 헤드부(10)는 타측 개방부의 내경이 일측 개방부의 내경 보다 크게 형성될 수도 있다.

헤드부(10)가 피부(S)에 접촉된 상태에서 이동하면서 피부 관리를 수행하게 된다. 따라서 헤드부(10)의 소재로는 피부(S)에 부드럽게 접촉할 수 있는 천연고무, 실리콘과 같은 소재로 제조될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

피부 접촉 감지 센서(13)는 헤드부(10)의 피부(S)와 접촉하는 부분에 설치되어 피부 접촉 여부를 감지하여 제어부(90)로 출력한다. 피부 접촉 감지 센서(13)는 헤드부(10)의 타측 개방부에 설치될 수 있다. 이때 제어부(90)는 피부 접촉 감지 센서(13)로 피부 접촉을 감지하면 플라즈마 발생부(50)를 구동시키고, 피부 접촉 감지 센서(13)로 피부 접촉을 감지하지 못하면 플라즈마 발생부(50)의 구동을 정지시킬 수 있다.

입력부(30)는 플라즈마 피부 관리기(100)의 조작을 위한 사용자의 선택 신호를 입력받고, 입력받은 사용자의 선택 신호를 제어부(90)로 전달한다. 예컨대 사용자는 입력부(30)를 통한 선택 신호로 플라즈마 피부 관리기(100)를 온/오프(ON/OFF) 시킬 수 있다. 사용자는 입력부(30)를 통해서 플라즈마 발생 시간, 플라즈마 세기, 피부 관리 패턴 등을 조절할 수 있다. 이러한 입력부(30)로는 조그 다이얼, 버튼, 키패드, 터치패드와 같은 포인팅 장치, 터치스크린 등의 입력장치가 사용될 수 있다.

이러한 입력부(30)가 사용자가 손으로 본체부(20)를 잡은 상태에서, 엄지 또는 검지로 조작할 수 있는 본체부(20)의 위치에 설치될 수 있다.

저장부(40)는 플라즈마 피부 관리기(100)의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 정보를 저장한다. 저장부(40)는 플라즈마 피부 관리에 필요한 실행프로그램을 저장한다. 즉 실행프로그램은 플라즈마 발생 시간, 세기, 피부 접촉 감지 여부에 따라 플라즈마 발생의 온/오프(ON/OFF) 등을 조절하는 실행프로그램이다. 저장부(40)는 플라즈마 피부 관리에 필요한 피부 관리 패턴을 저장할 수 있다.

피부 관리 패턴은 플라즈마 발생 시간 및 세기에 대한 정보를 포함한다. 예컨대 피부 관리 패턴은 N단계(N은 1 이상의 자연수), 순차 단계, 연속 단계, 랜덤 단계 등을 포함할 수 있다. N단계는 단계가 올라갈수록 플라즈마 세기가 증가하거나 시간이 증가하는 단계일 수 있다.

여기서 순차 단계는 1단계부터 N단계 순으로 진행하거나 반대로 역순으로 진행하는 것을 의미한다. 연속 단계는 플라즈마 세기가 시간의 흐름에 따라서 연속적으로 증가하거나 감소하는 것을 의미한다. 그리고 랜덤 단계는 1단계 내지 N단계를 랜덤하게 진행하는 것을 의미한다.

펌프(60)는 헤드부(10)에 연결되며, 헤드부(10)의 공간(11)의 공기를 흡입하여 음압 영역으로 형성한다. 이때 제어부(90)는 헤드부(10)가 피부(S)에 접촉하면, 펌프(60)로 공간(11)의 공기를 흡입하여 음압 영역을 형성한다. 음압 영역의 음압은 500≤음압(Torr)<760 일 수 있다. 즉 음압은 피부(S)에 접촉한 헤드부(10)가 공간(11)을 통하여 피부(S)를 살짝 당기는 정보의 압력이다. 헤드부(10)의 공간(11)에 음압이 발생하더라도, 헤드부(10)의 공간(11)에 위치한 피부(S) 부분은 헤드부(10)에 노출된 플라즈마 발생부(50)와 일정 간격을 유지한다.

펌프(60)는 헤드부(10)의 공간(11)의 공기를 흡입하는 과정에서 함께 흡입한 오존을 필터링하는 오존 필터(61)를 포함한다. 펌프(60)는 오존 필터(61)를 통하여 오존이 필터링된 공기를 배기구(63)를 통하여 외부로 배출한다. 배기구(63)는 헤드부(10)가 결합되는 본체부(20)의 선단부에 반대되는 후단부에 형성될 수 있다.

이와 같이 핌프는 오존 필터(61)를 포함하기 때문에, 기존 공기 플라즈마에서 발생되는 유해성 오존 발생을 세계보건기구 허용기준 0.05ppm 이하로 낮추어 배출할 수 있다.

플라즈마 발생부(50)는 헤드부(10)의 공간(11)에 형성된 음압 영역에 글로우 플라즈마(52)를 발생시킨다. 플라즈마 발생부(50)는 60Hz 내지 1MHz의 주파수를 가지는 1~20kV의 전압을 인가하여 글로우 플라즈마(52)를 발생시킨다. 플라즈마 발생부(50)는 상기한 전압을 펄스 형태로 인가함으로써, 전력소모를 최소화할 수 있고 플라즈마 온도가 낮아 인체에 전기적 및 열적으로 안정성을 제공한다.

이러한 플라즈마 발생부(50)는 표면 유전장벽방전(SDBD, surface dielectric barrier discharge)으로 글로우 플라즈마(52)를 발생시키는 분할된 이중 구조의 전극부(51)를 포함한다.

이중 구조의 전극부(51) 사이와, 이중 구조의 전극부(51)와 헤드부(10) 사이에는 유체가 입출될 수 있는 복수의 유체로(59)가 형성되어 있다. 펌프(60)는 복수의 유체로(59) 중에 적어도 하나를 통하여 헤드부(10)의 공간(11)의 공기를 흡입할 수 있다. 후술되겠지만 불활성가스 공급부(71) 및 화학약품 공급부(73)는 복수의 유체로(59) 중에 적어도 하나를 통하여 헤드부(10)의 공간(11)으로 불활성가스 및 화학약품을 공급한다.

펌프(60), 불활성가스 공급부(71) 및 화학약품 공급부(73)는 각각 유체로(59)에 연결관을 매개로 연결될 수 있다. 물론 펌프(60)는 유체로(59)를 통하여 음압 영역의 유체를 흡입하지만, 불활성가스 공급부(71) 및 화학약품 공급부(73)는 유체로(59)를 통하여 불활성가스 및 화학약품을 음압 영역에 공급하기 때문에, 펌프(60)가 연결되는 유체로(59)는 불활성가스 공급부(71) 및 화학약품 공급부(73)가 연결되는 유체로(59)는 분리되어 있다.

이러한 이중 구조의 전극부(51)는 접지 전극부(53)와 전원 전극부(56)를 포함하며, 서로 일정 간격 이격되어 있다. 접지 전극부(53)는 접지 전극(54)과, 접지 전극(54)을 둘러싸는 제1 유전체(55)를 포함한다. 전원 전극부(56)는 전원 전극(57)과, 전원 전극(57)을 둘러싸는 제2 유전체(58)를 포함한다. 접지 전극부(53)와 전원 전극부(56)는 서로 마주보게 배치되되 제1 및 제2 유전체(55,58)가 서로 근접하게 배치된다. 접지 전극(54)이 접지된 상태에서 전원 전극(57)에 60Hz 내지 1MHz의 주파수를 가지는 1~20kV의 전압이 인가됨으로써, 플라즈마 발생부(50)는 헤드부(10)의 공간(11)에 존재하는 공기를 기반으로 글로우 플라즈마(52)를 발생시킨다.

이와 같이 피부(S)와 헤드부(10) 간에 기체(공기, 헬륨, 아르곤 등)가 존재하는 공간(11)을 형성하고, 형성된 공간(11)이 음압의 낮은 진공 상태로 형성되면, 플라즈마 발생부(50)는 음압 영역의 기체를 전기적으로 이온화하여 다양한 파장을 가지는 빛과 활성 산소로 대표되는 다양한 라디컬을 함유하는 글로우 플라즈마(52)를 발생시켜 효과적인 피부 관리 또는 치료를 수행할 수 있다.

인체에 적용되기 위해, 플라즈마 발생부(50)는 전기적으로는 세계보건기구 제한인 2 mA/m² 의 낮은 전류와 40도 이하의 낮은 온도를 보여 전기적 및 열적으로 안전성을 갖고 있다.

플라즈마 발생부(50)는 기존 자외선 램프 대비 10배 이상의 빠른 살균 능력을 보인다. 글로우 플라즈마(52)는 빛을 포함하기 때문에, 빛의 파장에 따라 피부 침투도 가능하고, 기본적으로 글로우 플라즈마(52)와 접촉하는 피부 표면의 관리 및 치료에 사용할 수 있다.

피부(S)와 접촉하는 헤드부(10)는 유연한 소재를 이용하여 공간(11)을 형성하고, 음압 영역으로 형성되기 때문에, 스트리머 발생을 억제한다. 음압 영역 내에 글로우 플라즈마(52)가 국소 영역에 넓게 분포하기 때문에, 음압 영역에 위치하는 피부(S)에 플라즈마의 영향을 균일하게 작용할 수 있다.

그리고 헤드부(10)는 접촉되는 피부(S)와 음압 영역을 형성하여 외부 공기를 순간적으로 차단하기 때문에, 지속적인 오존 생성이 억제되며, 스트리머 발생이 아니기 때문에 근본적으로 오존 생성을 억제할 수 있다.

불활성가스 공급부(71)는 글로우 플라즈마(52)가 발생되는 음압 영역에 제어부(90)의 제어에 따라 유체로(59)를 통하여 헬륨 또는 아르곤 가스를 공급할 수 있다. 헬륨 또는 아리곤 가스를 기반으로 발생되는 글로우 플라즈마(52)에 포함된 빛과 라디칼을 이용하여 피부 관리를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

불활성가스 공급부(71)는 앰플 형태로 교체할 수 있도록 본체부(20)에 제공될 수 있다. 또는 불활성가스 공급부(71)는 본체부(20)에 탱크 형태로 구비되고, 탱크에 불활성가스를 충전할 수 있다.

화학약품 공급부(73)는 글로우 플라즈마(52)가 발생된 음압 영역에 제어부(90)의 제어에 따라 유체로(59)를 통하여 약제 또는 화장품을 포함하는 화학약품을 공급할 수 있다. 글로우 플라즈마(52)를 발생된 음압 영역에 화학약품을 바로 공급할 수 있기 때문에, 피부 관리를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.

화학약품 공급부(73)는 앰플 형태로 교체할 수 있도록 본체부(20)에 제공될 수 있다. 또는 화학약품 공급부(73)는 본체부(20)에 탱크 형태로 구비되고, 탱크에 화학약품을 충전할 수 있다. 화학약품은 액체 또는 기체 형태를 가질 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 화학약품 공급부(73)를 구비하기 때문에, 기존과 같이 별도의 화학약품을 공급해야 하는 번거로움을 해소할 수 있다.

전원 공급부(80)는 본체부(20)에 내장되며, 입력부(30)의 조작에 의해서 플라즈마 발생부(50) 및 제어부(90)에 전원을 공급한다. 전원 공급부(80)는 충방전이 가능한 2차 전지 또는 1회용 전지가 사용될 수 있다. 본체부(20)에 내장된 전원 공급부(80)는 필요에 따라 교체가 가능하게 본체부(20)에 설치될 수 있다.

한편 본 실시예에서는 전원 공급부(80)가 본체부(20)에 내장되는 형태를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 전원 공급부는 외부 전원을 공급받을 수 있는 전원 케이블을 포함할 수 있다. 즉 본체부(20)는 전원 케이블을 이용하여 외부 전원을 공급받을 수 있다.

그리고 제어부(90)는 플라즈마 피부 관리기(100)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다.

제어부(90)는 플라즈마를 이용한 피부 관리를 다음과 같이 제어할 수 있다.

먼저 헤드부(10)의 피부 접촉 여부를 피부 접촉 감지 센서(13)로 감지하면, 제어부(90)는 펌프(60)로 헤드부(10)의 공간(11)의 공기를 흡입하여 음압 영역을 형성한다. 제어부(90)는 플라즈마 발생부(50)로 음약 영역에 존재하는 공기를 기반으로 표면 유전장벽방전을 통하여 글로우 플라즈마(52)를 발생시킨다. 발생된 글로우 플라즈마(52)는 헤드부(10)의 공간(11)에 노출된 피부(S)에 적용하여 피부 관리를 수행한다.

본체부(20)에 불활성가스 공급부(71)를 내장하고 있는 경우, 제어부(90)는 필요에 따라 글로우 플라즈마(52)를 발생된 음압 영역에 유체로(59)를 통하여 헬륨 또는 아르곤 가스를 공급한다. 플라즈마 발생부(50)는 공급된 헬륨 또는 아르곤 가스를 기반으로 플라즈마를 발생시켜 피부(S)에 적용할 수 있다.

본체부(20)에 화학약품 공급부(73)를 내장하고 있는 경우, 제어부(90)는 필요에 따라 글로우 플라즈마(52)를 발생된 음압 영역에 유체로(59)를 통하여 약제 또는 화장품을 공급하여 피부(S)에 도포할 수 있다.

그리고 피부(S)에 접촉된 헤드부(10)가 피부(S)에 이탈한 것을 피부 접촉 감지 센서(13)로 감지하면, 제어부(90)는 구동 중인 펌프(60) 및 플라즈마 발생부(50)의 구동을 정지시킨다. 그리고 제어부(90)는 불활성가스 공급부(71)를 통한 불활성가스의 공급 및 화학약품 공급부(73)를 통한 화학약품의 공급을 정지시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 음압에서 발생되는 글로우 플라즈마(52)를 피부 관리를 수행할 수 있다. 이러한 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 단시간에 피부(S)의 관리가 가능하여, 의료용 또는 피부 미용 목적으로 사용이 가능하다.

본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 건식 피부 관리 위해 발생시키는 글로우 플라즈마(52)로부터 다양한 파장을 가지는 빛과 활성산소(ROS; reactive oxygen species)가 발생되어, 살균 및 멸균이 가능하여 피부(S)의 성처치유, 염증치유, 피부 재생 등의 목적으로 활용이 가능하다.

본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 열린 공간에서 형성되는 고전압의 스트리머성 상압 플라즈마가 아니라, 500 내지 760 Torr 수준의 대기압 보다 낮지만 고압 수준의 음압이 형성되어 부드러우면서 공간(11)을 채우는 글로우 플라즈마(52)를 이용하기 때문에, 오존 발생의 우려, 스트리머에 의한 전기적 손상, 고열에 의한 손상 우려가 없다.

그리고 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 손으로 취급이 가능한 형태로 구현되기 때문에, 사용자가 휴대하면서 사용할 수 있다. 그 외 본 발명에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)는 헤드부(10)의 크기 조절을 통하여, 피부(S)와 접촉하는 면적, 음압이 형성되는 공간(11)의 크기, 글로우 플라즈마(52)의 크기를 변화시킬 수 있기 때문에, 필요에 따라 한 번에 넓은 면적 또는 국소적인 면적에 대한 피부 관리를 수행할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 피부 관리기(100)는 도 5와 같이 구현될 수 있다. 여기서 도 5는 도 2의 플라즈마 피부 관리기(100)의 헤드부(10)에 글로우 플라즈마(52)가 형성된 상태를 보여주는 사진이다.

도 5를 참조하면, 헤드부(10)의 음압 영역에 글로우 플라즈마(52)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 여기서 글로우 플라즈마(52)는 보라색의 링으로 형성된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)를 이용하여 피부 관리를 수행한 결과를 도 6 내지 도 8에 도시하였다. 여기서 도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)를 이용한 피부 관리 결과를 보여주는 도면이다.

도 6은 3명의 실험대상자의 플라즈마 처리 전과 후의 피부에 존재하는 세균을 보여주는 사진이다. 여기서 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)를 이용하여 3명의 실험대상자를 대상으로 플라즈마 처리 전과 후의 피부에 존재하는 세균을 관찰하였다.

도 6을 참조하면, 3명의 실험대상자 모두 플라즈마 처리 전과 후를 비교하면, 플라즈마 처리 전과 비교해서 플라즈마 처리 후에 피부에 존재하는 세균 수가 감소한 것을 확인할 수 있다.

도 7은 비교예에 따라 자외선을 조사하는 경우와 본 발명의 실시예에 따라 글로우 플라즈마를 조사하는 경우의 시간에 따른 대장균의 살균 정도를 보여주는 그래프이다.

도 7을 참조하면, 자외선을 사용하는 비교예의 경우 대장균(E-coli)의 99% 살균을 위해 수 분 이상의 시간이 소모됨을 확인하였다.

반면에 글로우 플라즈마를 사용하는 실시예의 경우 대장균의 99% 살균을 위해 10초 이하의 짧은 시간이 소모됨을 확인하였다.

다음으로 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)가 플라즈마 처리 후에 피부에 화장품의 흡수가 증대하여 화장품 고유의 색이 나타나는 지를 실험하였다. 실험결과는 표 1과 같다.

Colorimeter	플라즈마 처리 전	플라즈마 처리 후
L	43.6	38.9
a*	37	51.2
b*	18.8	24.3

플라즈마 처리 전후 피부에 바른 화장품의 색변화를 L, a*, b* 값으로 표현되는 컬러미터(colorimeter)를 이용하여 측정하였다. 여기서 L 값은 밝기, a* 값은 적색(+)-녹색(-), b* 값은 파랑(+)-노랑(-)의 크기를 나타낸다.

실험은 피부에 적색의 립스틱을 바른 후, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 전후의 L, a*, b* 값을 측정하였다. 실험결과 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 후. 적색의 립스틱 색상이 더 명확하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도 8은 플라즈마 처리 전과 후의 소수성 소재의 친수화를 보여주는 사진이다.

도 8를 참조하면, 소수성 특성을 갖는 PDMS 필름의 표면에 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 처리기로 3초 동안 플라즈마 처리를 수행하였다.

플라즈마 처리 전에는 도 8의 (a)와 같이 소수성 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

하지만 플라즈마 처리 후에는 도 8의 (b)와 같이 물 접촉각이 거의 0도에 가깝게 초친수화된 것을 확인할 수 있다. 즉 플라즈마 처리된 PDMS 필름에 물 흡수가 극대화된 것을 확인할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)로 피부를 관리할 경우, 피부의 친수화가 가능하다. 따라서 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)를 이용하여 화장을 지우는 등의 깨끗한 피부 관리를 위해서도 사용이 가능하다. 즉 화장을 지우기 전 본 실시예에 따른 플라즈마 피부 관리기(100)로 플라즈마 처리를 통해 피부를 친수화시킨 후, 친수화된 피부에 화학약품 공급부(73)에서 클렌저를 제공함으로써, 클렌저의 피부 흡수를 증가시킬 수 있다. 이후 세안 시 피부로부터 화장품 등이 깨끗이 제거될 수 있다.

편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 헤드부 11 : 공간
13 : 피부 접촉 감지 센서 20 : 본체부
30 : 입력부 40 : 저장부
50 : 플라즈마 발생부 51 : 전극부
52 : 글로우 플라즈마 53 : 접지 전극부
54 : 접지 전극 55 : 제1 유전체
56 : 전원 전극부 57 : 전원 전극
58 : 제2 유전체 59 : 유체로
60 : 펌프 61 : 오존 필터
63 : 배기구 71 : 불활성가스 공급부
73 : 화학약품 공급부 80 : 전원 공급부
90 : 제어부 100 : 플라즈마 피부 관리기

Claims

피부와 접촉하여 내부에 공간을 형성하고, 상기 공간에 음압 영역이 형성되는 헤드부;
상기 헤드부에 연결되며, 상기 헤드부를 통하여 상기 음압 영역에 존재하는 공기를 기반으로 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생시켜 상기 음압 영역에 노출된 피부에 대한 관리를 수행하는 플라즈마 발생부; 및
상기 헤드부가 피부에 접촉하면 상기 헤드부의 내부에 형성된 상기 공간에 음압 영역을 형성하고, 상기 플라즈마 발생부로 상기 음압 영역에 글로우 플라즈마를 발생시키는 제어부;
를 포함하는 플라즈마 피부 관리기.
제1항에 있어서,
상기 헤드부에 연결되며, 상기 헤드부의 공간의 공기를 흡입하는 펌프;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 헤드부가 피부에 접촉하면, 상기 펌프로 상기 공간의 공기를 흡입하여 상기 음압 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제2항에 있어서,
상기 음압 영역의 음압은 500≤음압(Torr)<760 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제3항에 있어서, 상기 펌프는,
상기 헤드부의 공간의 공기를 흡입하는 과정에서 함께 흡입한 오존을 필터링하는 오존 필터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제3항에 있어서,
상기 플라즈마 발생부는 60Hz 내지 1MHz의 주파수를 가지는 1~20kV의 전압을 인가하여 글로우 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제5항에 있어서,
상기 플라즈마 발생부는, 표면 유전장벽방전(SDBD, surface dielectric barrier discharge)으로 글로우 플라즈마를 발생시키는 분할된 이중 구조의 전극부;를 포함하고,
상기 이중 구조의 전극부 사이와, 상기 이중 구조의 전극부와 상기 헤드부 사이에는 유체가 입출될 수 있는 복수의 유체로가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
삭제
제6항에 있어서,
글로우 플라즈마가 발생되는 상기 음압 영역에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 유체로를 통하여 헬륨 또는 아르곤 가스를 공급하는 불활성가스 공급부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제6항에 있어서,
글로우 플라즈마가 발생된 상기 음압 영역에 상기 제어부의 제어에 따라 상기 유체로를 통하여 약제 또는 화장품을 포함하는 화학약품을 공급하는 화학약품 공급부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제1항에 있어서,
상기 헤드부의 피부와 접촉하는 부분에 설치되어 피부 접촉 여부를 감지하는 피부 접촉 감지 센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 피부 접촉 감지 센서로 피부 접촉을 감지하면 상기 플라즈마 발생부를 구동시키고, 상기 피부 접촉 감지 센서로 피부 접촉을 감지하지 못하면 상기 플라즈마 발생부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제1항에 있어서,
상기 헤드부가 탈착 가능하게 연결되며, 상기 플라즈마 발생부 및 상기 제어부가 내장되며 손잡이로 사용되는 본체부; 및
상기 본체부에 설치되며, 사용자의 선택 신호를 입력받아 상기 제어부에 전달하는 입력부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.
제11항에 있어서,
상기 본체부에 내장되며, 상기 입력부의 조작에 의해서 상기 플라즈마 발생부 및 상기 제어부에 전원을 공급하는 전원 공급부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 피부 관리기.