KR20180056843A - 플라즈마 패드―키트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플라즈마 패드를 구동하는 전압 인가에 있어서, 800V 내지 1kV의 전압을 구동 주파수 수십-수백 kHz로 하여 인가하며, 전압 파형을 디밍 방식의 변조 파형으로 구동하되, 디밍의 off-time을 수 초 이상으로 하여 오존 발생량을 허용치(0.08 ppm) 이하로 제어하였다.
또한, 플라즈마 패드에 사용되는 유전체 필름에 형성하는 접지전극의 면적을 넓게 제작하여 피부에 접촉되게 함으로써 전하축적 및 정전기 생성 문제를 해결하였으며, 그 외에도 플라즈마 패드에 전원을 공급하는 전원장치를 내장하는 포켓의 외부에 별도의 접지 패드를 설치하였다.
또한, 인버터에서 트랜스포머를 분리하여 플라즈마 패드의 가장자리에 배치하여 전원장치와 패드와의 사이의 전선에는 10V의 DC-전압이 인가되도록 함으로써 고전압선에 의한 누설전력 및 전자파 발생 문제를 해결하였다.

Description

플라즈마 패드―키트 시스템{Plasma Pad-Kit System}

본 발명은 플라즈마를 이용한 피부 미용 또는 치료 기술의 상용화에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 웨어러블 타입의 플라즈마 패드-키트 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 본 발명자에 의해 발명된 대한민국 등록특허(10-1657895 플라즈마 패드)의 개선 및 추가 기술에 대한 것이다. 상기 공보에서는 대기압 플라즈마 소스를 환부에 착용할 수 있는 패드 형태로 제안하고 있다. 이러한 웨어러블 타입의 플라즈마 패드를 상용화하기 위해서는 착용을 위한 벨트와 같은 구체적인 물품 디자인을 필요로 하며, 플라즈마 방전에 따른 오존 발생량을 적절한 수준으로 제어하여야 한다. 즉, 오존량의 허용치 이하를 유지하면서 동시에 시술에 필요한 정도의 방전을 지속시켜야 하며, 사용중 전하축적에 의한 플라즈마 패드의 구동 불능 상태 및 정전기 발생 문제를 해결하여야 한다.

또한, 플라즈마 패드에 인가되는 고전압으로 인한 누설전력 및 전자파 발생도 안전성에 걸림돌이 되므로 그에 따른 안전성 설계를 제공해야 한다.

한편, 플라즈마 방전에 의한 효과를 극대화하기 위해서는 기능성 거즈를 적용하여 시술 효과를 증진시킬 필요가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 플라즈마 패드의 상용화에 필요한 기술을 제공하고자 하는 것이다.

즉, 본 발명의 목적은, 오존량을 허용 기준치 이하로 유지되게 할 수 있고, 전하 축적 및 정전기 문제를 해결하고, 누설전류와 전자파에 대한 안전성을 제공하며, 기능성 거즈를 적용하여 시술 효과를 증진시킬 수 있는 플라즈마 패드-키트 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 플라즈마 패드를 구동하는 전압 인가에 있어서, 500V 내지 3kV의 전압을 구동 주파수 수십-수백 kHz로 하여 인가하며, 전압 파형을 디밍 방식의 변조 파형으로 구동하되, 디밍의 off-time을 수 초 이상으로 하여 오존 발생량을 허용치(0.08 ppm) 이하로 제어하였다.

또한, 플라즈마 패드에 사용되는 유전체 필름에 형성하는 접지전극의 면적을 넓게 제작하여 피부에 접촉되게 함으로써 전하축적 및 정전기 생성 문제를 해결하였으며, 그 외에도 플라즈마 패드에 전원을 공급하는 전원장치를 내장하는 포켓의 외부에 별도의 접지 패드를 설치하였다.

또한, 인버터에서 트랜스포머를 분리하여 플라즈마 패드의 가장자리에 배치하여 전원장치와 패드와의 사이의 전선에는 5 내지 50V(바람직하게는 10V 내외)의 DC-전압이 인가되도록 함으로써 고전압선에 의한 누설전력 및 전자파 발생 문제를 해결하였다.

또한, 치료 목적에 맞는 크림이나 겔-타입의 약재가 거즈에 침착된 기능성 거즈의 제공하여 시술 또는 치료효과 증진시켰다.

즉, 본 발명은,

휴대 및 착용 가능한 플라즈마 패드-키트 시스템으로서,

면 방전 플라즈마 패드; 및

상기 플라즈마 패드와 케이블로 연결되는 배터리를 넣을 수 있고, 인체 착용 가능한 배터리 포켓;을 포함하며,

상기 플라즈마 패드는,

피부와 접촉되는 거즈, 접지 전극, 유전체 필름, 전압인가 전극, 절연 커버 및 바탕재를 순서대로 포함하되 유연성을 지니고,

상기 배터리 포켓은,

DC-AC 인버터와 배터리를 내장하여 배터리에 의해 공급되는 직류 전압을 DC-AC 인버터를 통해 플라즈마 방전에 필요한 교류 구동전압으로 변환되고,

상기 플라즈마 패드를 피부에 부착시키면, 상기 거즈가 플라즈마 발생 공간을 제공하는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 플라즈마 패드의 오존 발생량을 제어를 위하여 인가 전압은 디밍 방식으로 구동되고, 디밍 전압의 듀티 오프 타임은 0.5초 내지 10초로 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 정전기 제어를 위하여 접지전극이 직접 피부에 접촉되게 하고,

배터리 포켓의 인체 접촉면에 접지 패드를 설치하여 피부에 직접 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 케이블에 의한 누설전류를 방지하기 위하여,

상기 배터리 포켓에 구비되는 DC-AC 인버터로부터 트랜스포머를 분리하여 플라즈마 패드 쪽에 설치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 거즈는 의료용 또는 미용용의 기능성 거즈로서 크림 또는 겔-타입의 피부미용재나 의료 약재가 함유된 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 플라즈마 패드와 이들을 웨어러블 방식으로 상용화될 수 있도록 한 플라즈마 패드-키트가 제공된다. 본 발명의 플라즈마 패드-키트는 구동 전압을 디밍 방식으로 하여 오존 허용치 이하를 유지하면서도 시술에 필요한 플라즈마 방전을 제공하며, 접지를 강화하여 전하 축적 및 정전기 문제를 해결하였고, 인버터에서 트랜스포머를 분리 배치하여 누설전력 및 전자파에 의한 안전성 문제를 해결하였다.

또한, 본 발명의 플라즈마 패드-키트 시스템은 기능성 거즈 제공으로 시술의 효과를 증진시켰다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 패드-키트 시스템의 기본 구성을 나타내는 개념도 이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 패드-키드를 착용한 사진이다.
도 3은 본 발명의 플라즈마 패드의 전극 구성을 보여주는 평면도들과 단면 구성도이다.
도 4는 도 3의 플라즈마 패드의 방전 사진들이다.
도 5는 플라즈마 패드의 방전을 카메라로 촬영하는 것을 보여주는 구성도와 플라즈마 패드에 의한 플라즈마 방전 사진이다.
도 6은 플라즈마 패드의 전극에 인가되는 전압의 듀티비를 보여주는 오실로스코프의 사진이다.
도 7은 플라즈마 패드로부터 플라즈마 방전 시 발생 되는 오존량 측정 실험의 구성 예를 보여준다.
도 8은 도 6 및 7에 따라 측정된 오존 발생량의 측정 그래프이다.
도 9는 정전기 문제를 해결하기 위해 본 발명의 플라즈마 패드에 설치한 접지 전극 면이 피부에 접촉하는 방식을 보여준다.
도 10은 정전기 문제를 해결하기 위해 본 발명의 웨어러블 타입의 배터리 포켓 면에 설치한 접지 패드를 보여준다.
도 11은 전기적 안전성을 위해 인버터에서 트랜스포머를 분리하여 플라즈마 패드의 가장자리에 배치한 것을 보여준다.
도 12는 도 11의 플라즈마 패드 착용 사진이다.
도 13은 본 발명의 플라즈마 패드에 기능성 거즈를 적용한 것을 설명하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 플라즈마 패드를 모자 안쪽에 배치하고 접지 패드르르 테두리 안쪽에 배치한 것을 보여주는 단면 구성도이다.
도 15는 모자 내부를 보여주는 사진과 방전 사진이다.

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

도 1 내지 도 5는 본 발명의 플라즈마 패드-키트 시스템에 관한 것이다.

도 1은 플라즈마 패드-키트의 기본 구성을 나타내는 개념도 이다.

플라즈마를 발생시키는 전극을 포함한 플라즈마 필름(110)을 절연 커버(120)와 기능성 거즈(100) 사이에 샌드위치한 플라즈마 패드를 웨어러블 배터리 포켓(200)에 케이블로 연결하고 있다. 배터리 포켓(200)에는 배터리 및 인버터를 넣을 수 있는 주머니와 벨트를 구비하며, 환부에 플라즈마 패드를 부착할 경우, 도 2와 같이 벨트로 팔이나 다리에 배터리 포켓(200)을 착용할 수 있게 구성하였다. 케이블은 배터리를 플라즈마 패드의 전극에 접속하여 주며, 케이블 단부에 있는 전기 커넥터로 접속/차단을 할 수 있다. 또한, 이러한 플라즈마 패드-키트 시스템은 휴대할 수 있다.

도 3은 플라즈마 패드의 전극 구성을 상세히 보여준다.

다수의 동심 고리형으로 구성한 접지전극(300)과 상기 접지전극(300)에 대해 상보적으로 구성된 동심 고리형 전압인가전극(310)이 유전체 필름(130)을 사이에 두고 배치되며, 접지전극(300)은 의료용 기능성 거즈(100)에 놓이고, 전압인가전극(310)은 절연 커버(120)에 놓인다. 접지전극(300)과 전압인가전극(310)은 서로 맞물리는 것과 같이 배열되며, 접지전극(300)을 구성하는 다수의 고리가 소정의 간격을 유지하며 배열되고, 전압인가전극(310)은 상기 간격에 해당되는 영역에 전극을 형성하는 고리부분이 놓이게 된다. 이러한 전극구성을 갖는 플라즈마 패드에서 일어나는 플라즈마 방전에 대해 도 4에 사진으로 보이고 있다. 유전체 필름(130) 상단으로 방전이 일어나는 것을 볼 수 있으며, 우측에는 피부에 플라즈마 패드를 부착하는 것을 보여준다. 본 실시예에서 유전체 필름(130)은 폴리이미드 필름으로 구성하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 도 3과 같이 구성한 플라즈마 패드를 유리기판 아래에 부착하고 유리기판 상부에서 카메라를 이용하여 플라즈마 패드의 방전 형상을 촬영하는 것을 보여주며, 우측에는 실제 방전 현상을 촬영하여 거즈 공간에서 플라즈마가 나오는 것을 보여준다. 즉, 이러한 플라즈마 패드는 패치(patch) 형태로 거즈를 피부에 부착하고 방전을 일으키면 거즈를 통해 방전된 플라즈마가 피부에 도달할 수 있음을 증거 한다. 다시 말해, 거즈 공간에 플라즈마가 발생한다는 것을 확인할 수 있으며, 거즈가 스페이서(specer) 기능을 갖는다는 것이 본 발명의 중요한 특징이다.

다음으로, 플라즈마 패드-키트의 동작 중 문제점들의 해결방안을 설명한다.

먼저, 오존 발생 문제를 해결할 방안에 대해 설명한다.

플라즈마 패드 면에서 발생하는 플라즈마로 인해 오존이 생성되어 오존 냄새를 풍기게 된다.

오존의 국제 허용치는 0.08 ppm 이하이므로 본 발명의 플라즈마 패드-키트의 사용시 상기 오존 허용치를 충족하도록 오존 발생량을 제어할 필요가 있다. 이를 위해 본 발명은 플라즈마 패드에 인가하는 전압 디밍 방식을 도 6과 같이 하였다. 도 6은 디밍 방식 변조 파형의 오실로스코프 신호를 나타낸다. 인가전압의 듀티비 β를 50%로 한 것을 보여준다. 이와 같은 방식의 전압 인가는 지속적으로 전압을 인가하는 것에 비해 오존 발생량을 낮추게 할 수 있으며, 동시에 플라즈마 방전은 저해하지 않는다. 도 6의 전압 인가 방식으로 플라즈마를 발전시키면서 도 7과 같이 오존 검지관을 이용하여 오존 발생량을 측정하였다.

도 8은 듀티비 β에 대한 오존 생성량을 보여주는 그래프이다. 실험에 따르면, 듀티 비 75% 이하는 허용치를 만족시키나, 안전하게는 듀티 비

=

= 50% 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기서 전체 듀티 타임 T는 수 sec 이상(1초 이상)으로 하고 off-time 또한 0.5초 내지 10초로 한다. 바람직하게는 듀티 오프 타임은 1초 이상으로 한다.

플라즈마 패드-키트의 두 번째 문제는 정전기 발생이다.

이차전지나 일반 건전지를 사용하는 휴대용 착용형 플라즈마 패드의 정전기 문제를 해소하기 위하여, 도 9와 같은 플라즈마 패드의 접지전극(300)이 피부에 접촉할 수 있게 확대 구성하였다.

바탕재(150)/절연 커버(120)/전압인가전극(310)/유전체 필름(130)/접지전극(300)/거즈(100) 순으로 배열하되, 접지전극(300)의 면적을 거즈(100)의 면적보다 더 넓게 구성한다. 전압인가전극(310)과 접지전극(300)은 서로 상보적으로 구성되어, 상술한 바와 같이 다수의 고리형으로 형성되어 서로 맞물리는 형태를 이루지만, 접지전극(300)은 그러한 고리부분을 넘어 더 확장되게 구성된다. 거즈(100)는 고리형 부분에 배치되고, 피부에 플라즈마 패드를 부착하게 되면, 플라즈마가 방전되는 부분인 거즈(100) 부분 외에 더 확장된 접지전극(300) 부분이 피부에 접하여 정전기 발생 문제를 예방한다.

또한, 정전기 발생문제를 해소하기 위해, 도 10과 같이 배터리 포켓(200)의 안쪽 피부 접촉면에 접지 패드(305)를 설치할 수 있다.

다음으로, 플라즈마 패드-키트의 또 다른 문제로서 약 1kV의 고전압 인가에 따른 케이블에 의한 누설전류와 전자기파에 대한 취약성을 들 수 있다. 그에 대한 해결책으로, 도 11과 같이 인버터의 트랜스포머 분리 설치를 제안하였다. 즉, 배터리 포켓(200)에 배터리와 함께 배치되는 인버터(400)에 들어가는 트랜스포머(410)를 인버터(400)로부터 분리하여 플라즈마 패드의 바탕재(150) 쪽에 배치한 것이다. 인버터와 트랜스포머는 케이블에 의해 연결되고, 트랜스포머(410)는 커넥터(420)에 의해 플라즈마 패드의 전극에 접속된다. 이러한 구성으로 된 플라즈마 패드-키트를 인체에 착용한 것을 도 12에 사진으로 나타내었다.

상기에서 인버터와 트랜스포머를 연결하는 케이블은 약 10V(5 내지 50V)의 DC-전압선과 접지선으로 이루어진다.

또한, 상기 인버터는 DC-전압 약 10 V가 상기 배터리(이차전지 혹은 일반 건전지)로 입력되게 하고, 플라즈마 방전 구동 전압 약 1 kV(0.5 내지 1kV) 및 구동 전압 주파수 10kHz 내지 300kHz의 교류가 출력되게 구성하는 것이 바람직하다.

도 13은 기능성 거즈(100)의 개념도 이다. 거즈(100)의 기능은 플라즈마 패드가 피부와 접촉시에 접지전극 면과 피부 사이에서 스패이서(spacer)의 기능으로 플라즈마 패드를 피부에 부착시에 플라즈마 발생 공간을 제공한다. 도 13의 실시예에서는 거즈(100)의 또 다른 기능으로서, 치료 목적에 맞는 크림이나 겔-타입의 약재를 거즈에 침착시킨 기능성 거즈를 제시하였다.

도 14는 플라즈마 모자의 실시예이다. 플라즈마 모자의 개념도로, 플라즈마 패드(500)가 두피를 향하도록 안쪽에 배열되고, 모자 면과 플라즈마 패드(500) 사이에 배터리, 디밍 회로, 인버터(400) 및 트랜스포머(410)가 배치된다. 또한, 정전기 문제를 해결하기 위해, 모자 테두리에 접지 패드(600)를 설치하였다.

도 15에는 플라즈마 모자의 안쪽을 보여주는 사진과 여기에 플라즈마 방전이 일어나고 있는 것을 보여주는 사진이 수록되어 있다.

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: (기능성) 거즈
110: 플라즈마 필름
120: 절연 커버
130: 유전체 필름
140: 접착제
150: 바탕재
200: 배터리 포켓
300: 접지 전극
310: 전압인가전극
400: 인버터
410: 트랜스포머
420: 커넥터

Claims (6)

1. 휴대 및 착용 가능한 플라즈마 패드-키트 시스템으로서,
   면 방전 플라즈마 패드; 및
   상기 플라즈마 패드와 케이블로 연결되는 배터리를 넣을 수 있고, 인체 착용 가능한 배터리 포켓;을 포함하며,
   상기 플라즈마 패드는,
   피부와 접촉되는 거즈, 접지 전극, 유전체 필름, 전압인가 전극, 절연 커버 및 바탕재를 순서대로 포함하되 유연성을 지니고,
   상기 배터리 포켓은,
   DC-AC 인버터와 배터리를 내장하여 배터리에 의해 공급되는 직류 전압을 DC-AC 인버터를 통해 플라즈마 방전에 필요한 교류 구동전압으로 변환되고,
   상기 플라즈마 패드를 피부에 부착시키면, 상기 거즈가 플라즈마 발생 공간을 제공하는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템.
2. 제1항에 있어서, 플라즈마 패드의 오존 발생량을 제어를 위하여 인가 전압은 디밍 방식으로 구동되고, 디밍 전압의 듀티 오프 타임은 0.5초 내지 10초로 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템.
3. 제1항에 있어서, 정전기 제어를 위하여 접지전극이 직접 피부에 접촉되게 하고,
   배터리 포켓의 인체 접촉면에 접지 패드를 설치하여 피부에 직접 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 케이블에 의한 누설전류를 방지하기 위하여,
   상기 배터리 포켓에 구비되는 DC-AC 인버터로부터 트랜스포머를 분리하여 플라즈마 패드 쪽에 설치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 거즈는 의료용 또는 미용용의 기능성 거즈로서 크림 또는 겔-타입의 피부미용재나 의료 약재가 함유된 것을 특징으로 하는 플라즈마 패드-키트 시스템.
6. 제1항의 플라즈마 패드-키트 시스템을 착용 가능한 모자에 적용하되,
   모자 내부의 테두리에 접지-패드를 추가로 설치하고,
   모자에 전원장치를 설치한 플자즈마 모자-키트 시스템.

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