KR20170141339A - 플라즈마 칫솔 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 양치질과 동시에 플라즈마 처리될 수 있는 플라즈마 칫솔에서 플라즈마 방전이 원활하게 일어날 수 있도록 플라즈마 칫솔의 구조를 개선하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 칫솔모가 심겨진 칫솔 바닥면 아래에 DBD 플라즈마 발생장치를 배치하고, 플라즈마 발생부에 공기를 불어넣어 주는 소형 공기 펌프를 연결하여 양치질 과정에서도 플라즈마가 안정되게 발생되는 플라즈마 칫솔을 제공하였다.

Description

플라즈마 칫솔{PLASMA TOOTHBRUSH}

본 발명은 플라즈마 발생 칫솔에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 칫솔을 사용하여 양치질 과정에 발생 되는 플라즈마가 치아 및 구강 내부에 작용하여 각종 세균을 용이하게 제거하고, 치아에 부착된 음식물에 의한 유기막을 용이하게 제거하여 양치질의 효과를 극대화하고, 나아가 치아미백을 도모하는 플라즈마 칫솔에 관한 것이다.

플라즈마는 멸균 효과, 구강 및 잇몸 세포의 활성화 및 피부 재생 효과, 치아에 부착된 유기물을 분해하는 강력한 산화 효과에 의한 미백 효과, 충치 원인균의 제거 효과, 등을 이용하기 위한 플라즈마 장치를 칫솔에 설치한 것이다.

한편, 플라즈마 발생 장치는 여러 가지 방식이 있다. 대기 중에서의 플라즈마 발생은 교류형 고전압을 이용하여 유전 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge) 방식에 의할 경우 방전이 용이하다. 이들 대기압 플라즈마 발생장치는 별도의 방전 기체를 공급하지 않아도 플라즈마를 방전시킬 수 있어 구성이 비교적 간단하고 취급이 편리하여 플라즈마의 생물학적 처리에 응용되고 있다. 이러한 플라즈마 발생장치를 이용하여 미용용/의료용 기구를 제작할 경우, 그에 적용되는 전원이 가정용 전원으로 공급될 수 있게 할 필요가 있고, 특히, 건전지 등으로도 전원을 공급할 수 있게 하여 휴대용으로 제작될 필요가 있다.

일반적으로 유전층 장벽 방전 방식을 채용한 플라즈마 발생 장치는 전기 전도성이 좋은 금속재로 전극을 제작하고, 여기에 교류형 고전압을 인가하고, 금속 전극의 표면을 일정한 두께의 유전층으로 도포하여 제작된다. 금속 전극을 덮고 있는 유전층을 치아나 잇몸 및 구강의 피부에 접촉하면 접촉면과 금속 전극 면 사이에 플라즈마가 발생되어 접촉부위가 플라즈마 처리되는 것이다.

상기와 같이 플라즈마 칫솔은 치약을 사용하는 일반 칫솔과 동일하게 사용하며, 양치질하는 동안에 플라즈마가 발생한다.

대한민국 등록번호 제10-132029110호의 플라즈마 제트 발생장치도 치과용으로 사용되지만, 일반인이 사용하기 어렵다. 대한민국 등록번호 제10-1056097호의 경우도 비슷한 문제를 지니며, 대한민국 등록번호 제10-1319453호는 건(gun) 형태의 플라즈마 발생장치를 자체의 휴대성과 일반인이 치아에 사용하기 어렵다.

한편, 본 발명자들에 의해 제안된 대한민국 특허출원 제10-2015-0072190호와 이에 기초한 미국출원 US15009428호에서는 사용이 편리한 플라즈마 칫솔을 제안하고 있지만, 플라즈마 칫솔에 치약을 발라 사용하는 경우, 양치질하는 과정에서 액체와 거품이 플라즈마 발생부분을 덮어 플라즈마 발생이 용이하지 않게 되는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 양치질과 동시에 플라즈마 처리될 수 있는 플라즈마 칫솔에서 플라즈마 방전이 원활하게 일어날 수 있도록 플라즈마 칫솔의 구조를 개선하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은 칫솔모가 심겨진 칫솔 바닥면 아래에 DBD 플라즈마 발생장치를 배치하고, 플라즈마 발생부에 공기를 불어넣어 주는 소형 공기 펌프를 연결하여 양치질 과정에서도 플라즈마가 안정되게 발생되는 플라즈마 칫솔을 제공하였다.

상기에서, 소형 공기펌프는 플라즈마 칫솔의 몸체부에 안착하였다.

상기에서, 플라즈마 발생부는 공기 통로와 함께 전압인가 전극과 접지전극을 포함하며, 전압인가전극에 방전점이 형성되고 접지전극은 방전점을 에워싸듯이 형성되어 방전점을 중심으로 플라즈마가 발생되며, 발생된 플라즈마는 칫솔모가 형성된 헤드부의 방출구를 통해 방출된다.

상기에서, 전압인가 전극과 접지전극은 각각 피복전선과 도선으로 된 전선으로 이루어지고, 피복전선으로 된 전압인가 전극과 접지전극이 서로 교차하도록 배열되고 교차점 위에 방출구가 오게 배치하여 방전된 플라즈마가 방출구를 통해 방출되게 하였다.

즉, 본 발명은,

칫솔모가 심겨진 칫솔 바닥면 아래에 배치되는 DBD 플라즈마 발생부;

상기 플라즈마 발생부에 공기를 불어넣어 주는 공기 펌프; 및

플라즈마 발생부와 공기 펌프에 전력을 공급하는 전원장치;를 포함하며,

상기 칫솔 바닥면은 공기가 방출될 수 있는 방출구를 포함하고,

상기 플라즈마 발생부는 공기 펌프에서 방출되는 공기를 흐르게 할 수 있는 공기 통로를 포함하며, 공기 통로는 칫솔 바닥면에 있는 방출구에 연결되어, 플라즈마가 안정되게 발생 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔을 제공한다.

상기에 있어서, 플라즈마 발생부는,

하부 보드 위에 배치되는, 유전체로 된 제1 필름;

상기 제1 필름 배면에 배치되는 전압 인가 전극;

상기 제1 필름 정면에 배치되는 접지 전극;

상기 접지 전극 위에 배치되는 유전체로 된 제2 필름;

상기 제2 필름 위에 배치되는 상부 보드;를 포함하고,

상기 상부 보드는 칫솔 바닥면에 있는 방출구에 연결되는 공기 방출구와 그로부터 연장된 공기 통로를 구비하고,

상기 전압 인가 전극은 상기 공기 방출구에 상응하는 지점에 방전점과 방전점으로부터 연장된 선형전극을 구비하고,

상기 접지전극은 방전점을 에워싸는 원호로 된 단부를 구비하고,

상기 제2 필름은 방전점에 상응하는 위치에 구멍을 구비하여 방전점을 노출시키고,

상부 보드의 공기 통로는 공기 펌프의 공기 방출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔을 제공한다.

상기에서, 플라즈마 발생부는,

칫솔 바닥면에 있는 방출구에 연결되는 공기 방출구와 그로부터 연장된 공기 통로를 구비한 상부 보드;

상부 보드 아래에 배치되고, 전압인가 전극과 접지전극이 안착 되는 플라즈마 보드; 및

상기 플라즈마 보드에 배치되는 전압인가 전극과 접지전극;을 포함하며,

상기 플라즈마 보드는 십자형 홈을 구비하여, 전압인가 전극과 접지전극이 상기 십자형 홈에서 서로 교차하도록 배치되고, 전압인가 전극과 접지전극의 교차점이 칫솔 바닥면에 있는 방출구에 상응하는 위치에 놓이는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔을 제공한다.

상기에서, 플라즈마 보드는 절연체로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔을 제공한다.

상기에서, 칫솔모가 심겨진 칫솔 바닥면을 포함한 칫솔 헤드부는 DBD 플라즈마 발생부에 탈착식으로 조립되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔을 제공한다.

상기에서, 전원장치는 DC-AC 인버터를 포함하여 배터리 또는 가정용 전원을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔을 제공한다.

본 발명에 따르면, 공기 펌프가 플라즈마 발생 장치에 공기를 공급하여 줌으로써 양치질 과정에서 액체나 거품에 의해 플라즈마 방전이 방해받지 않고 원활하게 플라즈마가 발생되어 치아 미백과 구강 내 살균 등, 플라즈마에 의한 작용을 확고히 할 수 있다.

본 발명의 플라즈마 칫솔은 제작이 용이하면서도 방전 효율이 높고 전극 구조가 선형으로 되어 있어 열적 안전성이 우수하며, 인버터를 이용하여 배터리로 구동될 수 있어 전기적 안전성도 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 칫솔의 구성을 보여주는 개략적인 분해도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 칫솔의 플라즈마 발생장치가 포함된 헤드부 구성을 설명하기 위한 단면 구성도 및 부품 평면도들이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 칫솔의 플라즈마 발생장치가 포함된 헤드부의 또 다른 구성을 설명하는 부품 구성도이다.
도 4는 본 발명에 적용된 소형 공기 펌프를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 제작된 플라즈마 칫솔의 방전 시연을 촬영한 사진이다.

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

본 발명자들에 의해 제안된 대한민국 특허출원 제10-2015-0072190호와 이에 기초한 미국출원 US15009428호의 내용을 좀 더 개선한 본 발명에 대해 상기 출원들의 내용은 본 출원에 편입된다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 칫솔의 구성을 설명하는 분해도 이다.

플라즈마가 방전되는 칫솔 헤드부(100)는 칫솔 손잡이를 포함한 몸체부(600)에 대해 탈착될 수 있는 조립식으로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 일체형으로 제작 될수도 있다.

헤드부(100)에는 방전된 플라즈마가 방출되는 방출구(110)가 중심 부근에 형성되고 그 주변에 칫솔모가 배열된다.

헤드부(100)가 끼워져 조립되는 몸체부(600) 상단에 플라즈마 발생부(200)가 배치되고, 그 하단에 소형 공기 펌프(300)가 배치되어 플라즈마 발생부(200)와 서로 연결된다. 즉, 공기 펌프(300)에서 공기를 플라즈마 발생부(200)로 공급하여 헤드부(100)에 있는 방출구(110)에 공기가 방출된다. 몸체부(600) 안에는 전원 공급을 위한 배터리(500)와 인버터 보드(400)가 내장되어 플라즈마 방전과 공기 펌프 구동에 필요한 전력을 공급한다. 몸체부(600)는 그 하단에 스탠드형 충전기(700)에 탈착식으로 결합되어 배터리(500) 충전을 할 수 있게 한다.

도 1의 헤드부(100)가 조립되는 플라즈마 발생부(200)는 중심부에 방출구(110)에 일치정렬되는 방출구(210)을 지니며, 하단에는 공기 유입구(320)를 구비한다. 또한, 플라즈마 방전을 위한 전압인가 전극과 접지전극이 배열되어 있다.

도 2 내지 도 3에는 플라즈마 발생부(200)의 구체적인 구성이 나와 있다.

도 2에는 칫솔모가 배열된 헤드부(100) 안에 조립되는 플라즈마 발생부(200) 구성이 단면도로 설명되어 있고, 단면도에 대한 이해를 돕기 위해, 각 부품들을 평면도로 분리하여 나타내고 있다. 플라즈마 발생부(200)의 핵심 부품은 전압인가 전극(120)과 접지전극(130)이며, 이들은 분해 평면도에 보인 바와 같이 각각 방전점을 구비한 선형 전극과 방전점을 에워싸듯이 배열되는 원호(圓弧)로 된 단부를 갖는 전극으로 형성된다. 방전점을 갖는 전압인가 전극(120)은 절연체로 된 하부 보드(230) 상에 형성되며, 원호를 갖는 접지전극(130)은 유전체(폴리머 등)로 된 제1 필름(230) 위에 형성된다. 제1 필름(230)을 전압인가 전극(120)이 형성된 하부보드(220) 위에 포개놓으면, 원호는 방전점과 간격을 두고 에워싸듯이 배열된다. 그 위에 유전체로 된 제2 필름(240)을 배치하며, 제2 필름(240)에는 방전점이 노출될 수 있는 구멍이 형성되어 있어 플라즈마가 칫솔 헤드부의 방출구(110)로 방출될 수 있게 한다. 제2 필름(240) 위에 상부 보드(250)를 커버와 같이 덮어 플라즈마 발생부(200)가 형성된다. 상기 상부 보드(250)에는 공기 통로(225)가 길이방향으로 형성되어 있고 그 단부가 방출구(250)로 끝난다. 도 2의 우측 분해도의 맨위에 상부보드(250)의 사시도가 나와있고 그 아래에는 상부보드(250)의 이면도가 나와있어, 이로부터 공기통로(225)와 방출구(210)의 구성을 쉽게 이해할 수 있다. 도 2의 좌측에 나와 있는 단면도는 전압인가 전극(120)과 접지전극(130)의 배치와 공기통로(225)와 방출구(210) 및 헤드부의 방출구(110)의 위치를 알기 쉽게 나타낸다. 이와 같은 플라즈마 발생부(200)는 도 1에 보인 바와 같이, 공기 통로(225) 부분이 공기 펌프(300)의 공기 방출구(310)에 연결되어 공기 흐름을 공급하여 양치질로 도중에도 플라즈마 방전이 지속되게 한다. 상기에서 상부보드와 하부보드는 절연체로 구성된다.

플라즈마 발생부(200)의 구성은 도 3에서와 같이 변형될 수 있다.

여기서 절연체로 된 상부 보드(250)에는 공기 통로(225)와 그 단부에 방출구(210)가 형성되어 있다.

상부 보드(250) 아래에 배치되는 플라즈마 보드(270)에는 십자형 모양의 홈(275)이 형성되어 있고, 플라즈마 보드(270) 길이를 따라 길이가 좀 더 길게 형성된 홈 부분과 이에 대해 교차하는 방향으로 형성된 홈 부분이 있다. 더 긴 길이를 갖는 홈 부분에는 피복전선으로 된 전압인가 전극(120)이 안착 되고, 교차방향의 홈 부분의 벽면에는 구멍(277)이 형성되어 있어, 전선으로 된 접지전극(130)이 구멍(277)을 통과하여 전압인가전극(120) 상부에 이를 가로지르며 배열된다. 도 3의 평면도들을 보면 이해가 쉽다. 평면도 중 맨 위에 있는 것은 상부 보드(250)의 배면도이고 그 아래의 것은 플라즈마 보드(270)의 평면도이고 맨 아래의 것은 플라즈마 보드(270)의 배면도이다. 십자형 홈(275)에 피복전선으로 된 전압인가전극(120)이 놓여있고, 십자형의 교차부를 따라 도선으로 된 접지전극(130)이 전압인가전극(120) 위를 가로지르고 있으며, 접지전극(130)은 플라즈마 보드(270)의 배면에서 출발하여 구멍(277)을 통과하여 플라즈마 보드(270)의 정면으로 노출되어 전압인가전극(120) 위를 지나 다시 맞은 편 구멍(277)을 통해 배면으로 향하여 고리를 이루면서 접지된다.

도 3의 우측 하단의 단면도는 전극들을 표시할 수 있는 부분에서 절단된 단면도이다. 공기 통로(225)는 홈(275)과 함께 하나의 파이프와 같이 되어 공기 펌프(300)의 공기 방출구(310)에 연결된다. 이들의 연결은 억지끼움맞춤식, 나사산을 이용한 결합 등으로 이루어질 수 있다.

상기에서 전압인가 전극(120)과 접지전극(130)의 위치가 십자형 홈(275) 상에서 서로 뒤바뀔 수 있다. 즉, 전압인가 전극(120)이 가로방향으로 안착되고, 접지전극(130)이 그 위로 길이방향으로 지나가는 식으로 배열될 수 있다.

또한, 구멍(277) 형성과 그에 따른 전극 배열은 하나의 예시이며, 전압인가 전극(120)과 접지전극(130)은 다른 고정 수단(용접 등)을 이용하여 서로 교차 되는 식으로 배열될 수도 있다. 상기에서 상부보드와 플라즈마 보드는 절연체로 이루어지고, 전압인가 전극은 피복전선으로, 접지전극은 일반 도선으로 구성된다.

이와 같은 플라즈마 발생부(200)의 구성은 삽자가의 교차로 부분에서 플라즈마 방전이 활발하여 방출구(110)을 통해 플라즈마가 방출된다.

도 4는 본 발명에 적용된 소형 공기 펌프를 보여주는 사진이다. 공기 펌프는 상용화되어 있으므로 구매해서 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따라 제작된 플라즈마 칫솔의 방전 시연을 촬영한 사진이다.

플라즈마의 발생량은 전압인가전극(120)에 인가하는 전압을 조절하여 이루어진다. 실질적으로 플라즈마의 발생이 느껴지지 않을 정도가 적당량이라 할 수 있다.

상기 플라즈마 칫솔의 고전압 인가 전극에는 펄스형태이거나 수Hz에서 수십kHz 주파수의 교류형 전원이 인가되며, 교류형 전원의 전압은 통상 수kV이며, 양치질 과정에서 치약거품과 타액이 전기적으로 접지되어 플라즈마가 발생 된다. 플라즈마 발생에 의한 전류는 1 내지 2mA의 미세한 전류로 조정되며, 소비전력은 수W에 불과하여, 전기적으로 매우 안전하다.

그에 따라 플라즈마 칫솔의 내부에는 통상 DC-AC 인버터를 보드 형식으로 구비한다. 이와 같은 인버터를 이용하면, 일반 가정용 60 Hz의 110 V 혹은 210 V의 전원이 사용될 수 있으며, 동시에 일반 휴대용 건전지의 전원인 DC 12 V 혹은 DC 24 V의 전원도 사용될 수 있어 휴대가능하다.

도 5에는 충전식 배터리(이차전지)를 이용한 플라즈마 칫솔의 시스템을 설명한다. 칫솔의 몸체에 DC-AC 인버터(400)와 인버터에 DC-전압을 공급하는 이차전지(500)를 내장한다. 이차전지는 DC 12 V-DC 24V의 전압을 사용하여 인버터의 DC전원으로 사용한다. 배터리가 방전되면 충전기(700)를 장착하여 재충전하여 사용한다.

그러나, 일반 가정용 전원에 연결하여 사용할 수 있도록 DC-AC 인버터(400)와 어댑터를 포함하는 구성도 가능하다.

이와 같이 하여 제작이 쉽고 사용상 편리한 플라즈마 칫솔을 제공할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

헤드부(100)
방출구(110)
전압인가 전극(120)
접지전극(130)
플라즈마 발생부(200)
방출구(210)
하부 보드(220)
공기 통로(225)
제1 필름(230)
제2 필름(240)
상부 보드(250)
플라즈마 보드(270)
홈(275)
구멍(277)
공기 펌프(300)
공기 방출구(310)
공기 유입구(320)
인버터 보드(400)
배터리(500)
몸체부(600)
스탠드형 충전기(700)

Claims (6)

1. 칫솔모가 심겨진 칫솔 바닥면 아래에 배치되는 DBD 플라즈마 발생부;
   상기 플라즈마 발생부에 공기를 불어넣어 주는 공기 펌프; 및
   플라즈마 발생부와 공기 펌프에 전력을 공급하는 전원장치;를 포함하며,
   상기 칫솔 바닥면은 공기가 방출될 수 있는 방출구를 포함하고,
   상기 플라즈마 발생부는 공기 펌프에서 방출되는 공기를 흐르게 할 수 있는 공기 통로를 포함하며, 공기 통로는 칫솔 바닥면에 있는 방출구에 연결되어, 플라즈마가 안정되게 발생 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔.
2. 제1항에 있어서, 플라즈마 발생부는,
   하부 보드 위에 배치되는, 유전체로 된 제1 필름;
   상기 제1 필름 배면에 배치되는 전압 인가 전극;
   상기 제1 필름 정면에 배치되는 접지 전극;
   상기 접지 전극 위에 배치되는 유전체로 된 제2 필름;
   상기 제2 필름 위에 배치되는 상부 보드;를 포함하고,
   상기 상부 보드는 칫솔 바닥면에 있는 방출구에 연결되는 공기 방출구와 그로부터 연장된 공기 통로를 구비하고,
   상기 전압 인가 전극은 상기 공기 방출구에 상응하는 지점에 방전점과 방전점으로부터 연장된 선형전극을 구비하고,
   상기 접지전극은 방전점을 에워싸는 원호로 된 단부를 구비하고,
   상기 제2 필름은 방전점에 상응하는 위치에 구멍을 구비하여 방전점을 노출시키고,
   상부 보드의 공기 통로는 공기 펌프의 공기 방출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔.
3. 제1항에 있어서, 플라즈마 발생부는,
   칫솔 바닥면에 있는 방출구에 연결되는 공기 방출구와 그로부터 연장된 공기 통로를 구비한 상부 보드;
   상부 보드 아래에 배치되고, 전압인가 전극과 접지전극이 안착 되는 플라즈마 보드; 및
   상기 플라즈마 보드에 배치되는 전압인가 전극과 접지전극;을 포함하며,
   상기 플라즈마 보드는 십자형 홈을 구비하여, 전압인가 전극과 접지전극이 상기 십자형 홈에서 서로 교차하도록 배치되고, 전압인가 전극과 접지전극의 교차점이 칫솔 바닥면에 있는 방출구에 상응하는 위치에 놓이는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔.
4. 제3항에 있어서, 플라즈마 보드는 절연체로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔.
5. 제1항에 있어서, 칫솔모가 심겨진 칫솔 바닥면을 포함한 칫솔 헤드부는 DBD 플라즈마 발생부에 탈착식으로 조립되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔.
6. 제1항에 있어서, 전원장치는 DC-AC 인버터를 포함하여 배터리 또는 가정용 전원을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 칫솔.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   상기에서 소형 공기펌프는 플라즈마 칫솔의 몸체부에 안착하였다.
   상기에서, 플라즈마 발생부는 공기 통로와 함께 전압인가 전극과 접지전극을 포함하며, 전압인가전극에 방전점이 형성되고 접지전극은 방전점을 에워싸듯이 형성되어 방전점을 중심으로 플라즈마가 발생되며, 발생된 플라즈마는 칫솔모가 형성된 헤드부의 방출구를 통해 방출된다.
   상기에서, 전압인가 전극과 접지전극은 각각 피복전선과 도선으로 된 전선으로 이루어지고, 피복전선으로 된 전압인가 전극과 접지전극이 서로 교차하도록 배열되고 교차점 위에 방출구가 오게 배치하여 방전된 플라즈마가 방출구를 통해 방출되게 하였다.

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