KR20200006719A - 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광포논 현상으로 변조된 테라헤르츠 대역의 고출력 전자기파를 모발 및 피부 조직의 세포에 방사함으로써 모발 및 피부 조직 세포의 활성 및 재생을 촉진하는 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기에 관한 것으로, 테라헤르츠 대역의 전자기파를 출력하는 광원; 초음파 진동을 발진시키며, 상기 광원에 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 발진 소자; 상기 전자기파의 출력을 일정한 시간 간격으로 차단하는 빔 차단부; 및 모발 또는 피부 조직으로 조사되는 상기 전자기파의 각도를 미리 정해진 설정에 따라 변화시키는 광학 조사부;를 포함한다.

Description

광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기{Beauty and medical devices using phonon phenomenon}

본 발명은 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광포논 현상으로 변조된 테라헤르츠 대역의 고출력 전자기파를 모발 및 피부 조직의 세포에 방사함으로써 모발 및 피부 조직 세포의 활성 및 재생을 촉진하는 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기에 관한 것이다.

최근 들어 세포 형태에서의 변화가 생기지 않는 광량이나 광 에너지를 가지는 광을 사용해서, 모발 및 피부 조직 세포의 성장을 조절하는 것이 주목되고 있다.

모발은 성장기부터 퇴행기와 휴지기라고 하는 사이클에 따라 변화하는 모발 사이클이 있지만, 휴지기에서, 기존의 의료용 레이저 등으로 관측될 수 있는 바와 같이, 세포 형태에서의 변화가 생기지 않는 광량이나 광 에너지를 가지는 광을 조사하면, 모발 사이클의 성장기에서 모발의 성장이 빠르게 진행되며, 세포의 파괴가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 화상 등과 같은 부작용의 발생도 없는 것이 확인되고 있다. 또한, 앞서 언급한 광량이나 광 에너지를 갖는 광을 모발 사이클에서의 성장기 동안 광 조사를 행하면, 모발의 성장이 효과적으로 억제되는 것도 확인되고 있다.

등록특허공보 제10-1153257호에 제시된 모발 성장 조절 장치는, 체모(body hair)의 성장을 조절하는 조절 광을 인체의 대상 부위에 조사하는 광 조사부와, 대상 부위에 조절 광을 조사할 때에, 대상 부위에 있는 체모의 모낭을 광 조사부 쪽으로 근접시키는 모낭 근접 수단을 포함한다. 이러한 종래의 기술은 모발의 성장을 촉진하거나 억제할 수 있다.

그러나 이러한 종래의 장치는, 탈모 방지를 위해 이용되는 원적외선 또는 기타 광원의 경우 온열 마사지 개념에 머무르고 있으며, 주파수, 출력, 조사 조건 등이 제어된 환경에서 산출된 과학적 근거, 효과 및 자료가 미흡한 문제점을 갖는다.

등록특허공보 제10-1153257호

본 발명은 광포논 현상으로 변조된 테라헤르츠 대역의 고출력 전자기파를 모발 및 피부 조직의 세포에 방사함으로써 모발 및 피부 조직 세포의 활성 및 재생을 촉진하는 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기를 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 테라헤르츠 대역의 전자기파를 출력하는 광원; 초음파 진동을 발진시키며, 상기 광원에 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 발진 소자; 상기 전자기파의 출력을 일정한 시간 간격으로 차단하는 빔 차단부; 및 모발 또는 피부 조직으로 조사되는 상기 전자기파의 각도를 미리 정해진 설정에 따라 변화시키는 광학 조사부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 상기 전자기파의 일부를 반사시키는 반사부 및 상기 반사부로부터 반사된 전자기파를 수신하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 제어부는 상기 광원의 출력을 제어함과 동시에, 상기 초음파 진동 발진 소자의 발진을 제어할 수 있으며, 상기 반사부 및 초음파 진동 발진 소자는 복수로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 광원은 0.2 THz 내지 0.4 THz의 전자기파를 출력하는 것이 바람직하며, 상기 초음파 진동 발진 소자는 0.5 내지 2 W/cm² 의 세기로 출력되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 상기 광원과 상기 초음파 진동 발진 소자 사이에 형성되어, 초음파 진동 발진 소자에서발진된 초음파 진동을 상기 광원으로 부여하는 진동 전달 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 고주파 전압을 발생시키며, 상기 초음파 진동 발진 소자로 고주파 전압을 인가하는 고주파 전압 발진기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 초음파 진동 발진 소자에 의해 변조된 테라헤르츠 대역의고출력의 전자기파를 모발 및 피부 조직의 세포에 방사함과 동시에, 모발 및 피부 조직의 세포에 초음파 진동이 전달되어 세포의 신진 대사를 촉진할 수 있으며, 이로 인해 세포 활성 및 모발의 재생이 활발해지는 효과를 갖는다.

특히, 원적외선 중 가장 낮은 에너지를 갖는 서브 테라헤르츠(sub-terahertz) 대역에서 거대 분자로 이루어진 세포막 또는 DNA의 집합 진동(collective oscillation)을 통해 세포 활성에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기의 구성을 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상부에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우 뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

모발 및 피부 조직의 재생은 정지(Rest), 성장(Growth), 퇴행(Regression)의 3단계로 이루어지며 각 단계마다 독특한 해부학적 특징을 보인다.

머리카락의 경우에는 일반적으로 머리카락의 재생이 활발할수록 성장 단계의 모낭을 많이 관찰할 수 있으며 성장 단계에서 모낭은 줄기세포가 활발하게 증식하면서 길게 늘어나게 된다. 따라서 핵 염색(Hoechst)을 통해 파악할 수 있는 모낭의 형태가 길수록, 세포 증식을 반영하는 표지물질인 Ki-67 단백질이 많이 관찰될수록 재생이 활발하게 일어나고 있다고 판단할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 광원(100), 초음파 진동 발진 소자(200), 반사부(300), 제어부(400), 빔 차단부(500) 및 광학 조사부(600)를 포함한다.

광원(100)은 테라헤르츠 주파수에 속하는 전자기파의 출력이 가능한 광원(100)이다. 테라헤르츠는 파장이 긴 전자파로써 생체 내로 투과될 수 있으며, 테라헤르츠 방사선(terahertz radation) 또는 티-선(T-ray)이라고도 한다.

구체적으로, 광원(100)은 테라헤르츠 대역의 고출력 전자기파를 방출하며, 0.2 THz 내지 0.4 THz의 전자기파를 출력하는 것이 바람직하다. 방출된 전자기파는 초음파 진동 발진 소자(200)에 의해 발생된 초음파 진동에 의해 변조되어 모발 및 피부 조직의 세포에 방사됨으로써 세포의 신진대사를 촉진할 수 있다.

일 예로, 광원(100)은 초전도 생체자이로트론(gyrotron)이 사용될 수 있고, 제어부(400)의 제어에 의해 광원(100)의 주파수의 출력 및 세기의 조절이 가능하다. 여기서, 자이로트론은 전자 사이크로트론 운동을 이용한 대전력 밀리파 발진관으로, 가속한 전자의 운동에너지를 전자파 전력으로 변환한다.

초음파 진동 발진 소자(200)는 초음파 진동을 발생시키며, 광원(100)에 초음파 진동을 부여한다. 이때 초음파 진동의 포논 작용으로 광원(100)은 변조된 테라헤르츠 대역의 고출력 전자기파를 방출하게 되며, 방출된 전자기파는 모발 및 피부 조직의 세포에 방사됨으로써 세포의 신진대사를 촉진할 수 있다.

일 예로, 초음파 진동 발진 소자(200)는 타이타늄산 바륨(BaTIO₃), 타이타늄산 지르콘산 연(PZT; lead zirconate titanate) 등과 같은 전왜 효과가 있는 압전 세라믹을 사용할 수 있으나, 타이타늄산 바륨(BaTIO₃)을 사용한 경우, 퀴리 온도(즉, 전왜 효과가 없어지는 온도)가 비교적 낮기 때문에, 가장 바람직하게는 퀴리 온도가 높은 타이타늄산 지르콘산 연을 사용할 수 있다.

구체적으로, 초음파 진동 발진 소자(200)는 앞서 언급된 압전 세라믹의 전극 사이에 교번 전압을 가할 때, 그 주파수에 따라 압전 세라믹이 신축 또는 미끄러져 변형이 발생함으로써 초음파 진동을 발진하게 된다. 여기서, 초음파 진동 발진 소자(200)는 제어부(400)의 제어에 의해 초음파 진동의 출력 및 세기의 조절이 가능하다.

다른 예로, 초음파 진동 발진 소자(200)는 10MHz 정도까지의 고주파수 초음파 진동을 발진할 수 있는 압전 공진자를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 자기 변형 공진자 또한 사용 가능하다.

초음파 진동 발진 소자(200)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 진동 전달 부재(150)를 통해 광원(100)과 접합되거나, 혹은 진동 전달 부재(150) 없이 광원(100)과 직접 접합됨으로써 광원(100)에 초음파 진동을 부여할 수 있다.

또한, 초음파 진동 발진 소자(200)로 고주파 전압을 인가하기 위하여, 고주파 전압을 발생시키는 고주파 전압 발진기(250)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 초음파 진동 발진 소자(200)에 의해 발생된 초음파 진동이 직접 모발 및 피부 조직의 세포에 전달되는 것 또한 가능하며, 이때 초음파 진동의 세기는 모발 및 피부 조직의 발열 등을 방지하기 위해서, 0.5 ~ 2 W/cm² 정도의 세기로 출력되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 초음파 진동 발진 소자(200)에 의해 변조된 테라헤르츠 대역의 고출력의 전자기파를 모발 및 피부 조직의 세포에 방사함과 동시에, 초음파 진동이 전달되어 세포의 신진 대사를 촉진할 수 있다.

반사부(300)는 생체에 조사되는 테라헤르츠 전자기파를 실시간으로 모니터링하기 위해 테라헤르츠 전자기파의 일부를 제어부(400)로 반사시킨다. 이때 반사시키는 비율은 제어부(400)의 제어에 의해 적절히 변경될 수 있다.

구체적으로, 반사부(300)는 복수 개로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 제1 반사부 및 제2 반사부가 배치될 수 있다. 제1 반사부는 조사되는 광원(100)의 일부를 제어부(400)로 반사시키고, 일부는 빔 차단부(500)로 통과시킨다. 또한 제2 반사부를 통해 나눠진 광원(100)의 출력, 주파수를 실시간으로 모니터링한다. 즉, 제1 반사부의 반사 레벨로부터 조사되는 광원(100)의 세기를 산출한다.

제어부(400)는 반사부(300)로부터 반사되는 테라헤르츠 전자기파를 수신하여 테라헤르츠 전자기파의 출력과 주파수 측정한 값을 실시간으로 모니터링한다.

또한, 제어부(400)는 테라헤르츠 광원(100) 및 초음파 진동의 출력(세기)과 주파수를 제어할 수 있으며, 측정값이 미리 정해진 범위를 벗어나는 경우에는 강제로 전원을 종료하도록 설정된다.

빔 차단부(500)는 연속발진 고출력 전자기파의 출력을 일정한 시간 간격으로 차단하여 테라헤르츠의 노출 시간을 정밀하게 제어하는 장치이며, 전자 셔터(electric shutter)를 구비할 수 있다.

상세하게는, 빔 차단부(500)는 전자 셔터의 ON-rising과 OFF-falling time을 100 ms 이내로 제어하고 모듈레이션 플랜(modulation plan)에 따라 조사되는 테라헤르츠를 차단한다. 여기서 ON-rising 과 OFF-falling time은 일정 반복률과 지속시간을 갖는 펄스 형태로 T-ray를 조사할 때, 단위 펄스의 신호 개시(0->1)에 소요되는 시간(rising-time)과 신호 종료(1->0)에 소요되는 시간(falling-time)을 의미한다.

상기 빔 차단부(500)는 적용 부위 및 목적에 따라 조사 시간 및 반복률을 조정하는 기능을 수행하며, 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다. 빔 차단부(500)는 AOM(Acoustic optic module) 또는 초퍼(Chopper)일 수 있다.

광학 조사부(600)는 설정에 따라 테라헤르츠 전자기파의 각도를 변화시키는 구성요소로써, 테라헤르츠 전자기파를 집속하거나 확산시키기 위한 준광학적 광학계이며, 광학 조사부(600)는 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.

구체적으로, 광학 조사부(600)는 테라헤르츠 전자기파를 집속하거나 확산시키기 위한 각도 변환 수단을 구비할 수 있으며 이에 따라 조사 대상으로서의 피부 조직에 조사되는 광이 평행하거나, 또는 평행하지 않도록 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기는 초음파 진동 발진 소자(200)에 의해 변조된 테라헤르츠 대역의고출력의 전자기파를 모발 및 피부 조직의 세포에 방사함과 동시에, 모발 및 피부 조직의 세포에 초음파 진동이 전달되어 세포의 신진 대사를 촉진할 수 있으며, 이로 인해 세포 활성 및 모발의 재생이 활발해진다.

특히, 원적외선 중 가장 낮은 에너지를 갖는 서브 테라헤르츠(sub-terahertz) 대역에서 거대 분자로 이루어진 세포막 또는 DNA의 집합 진동(collective oscillation)을 통해 세포 활성에 기여할 수 있다.

본 발명은 탈모 방지용 미용 기기에 적용될 수 있으며, 피부조직 재생 및 치료 등의 미용/의료 기기로 확장될 수 있다.

100 : 광원 150 : 진동 전달 부재
200 : 초음파 진동 발진 소자 250 : 고주파 전압 발진기
300 : 반사부 400 : 제어부
500 : 빔 차단부 600 : 광학 조사부

Claims (8)

1. 테라헤르츠 대역의 전자기파를 출력하는 광원;
   초음파 진동을 발진시키며, 상기 광원에 초음파 진동을 부여하는 초음파 진동 발진 소자;
   상기 전자기파의 출력을 일정한 시간 간격으로 차단하는 빔 차단부; 및
   모발 또는 피부 조직으로 조사되는 상기 전자기파의 각도를 미리 정해진 설정에 따라 변화시키는 광학 조사부;를 포함하는 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자기파의 일부를 반사시키는 반사부; 및
   상기 반사부로부터 반사된 전자기파를 수신하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 광원의 출력을 제어함과 동시에, 상기 초음파 진동 발진 소자의 발진을 제어하는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 반사부 및 초음파 진동 발진 소자는 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 광원은 0.2 THz 내지 0.4 THz의 전자기파를 출력하는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 초음파 진동 발진 소자는 0.5 내지 2 W/cm² 의 세기로 출력되는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 광원과 상기 초음파 진동 발진 소자 사이에 형성되어, 초음파 진동 발진 소자에서 발진된 초음파 진동을 상기 광원으로 부여하는 진동 전달 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.
8. 제1항에 있어서,
   고주파 전압을 발생시키며, 상기 초음파 진동 발진 소자로 고주파 전압을 인가하는 고주파 전압 발진기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광포논 현상을 이용한 미용, 의료기기.

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