KR20230115725A - 두피 초음파 빗 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두피 초음파 빗 장치에 관한 것으로, 서로 다른 1차 공진 주파수(제1공진주파수, 제2공진주파수)를 가지는 원판 형상 압전세라믹과, 원판 형상 압전세라믹이 중심에 설치되는 링 형상 압전세라믹 2개로 초음파 진동자를 구현하고, 하나의 금속 혼을 통해 사용자의 두피 내부로 상이한 공진 주파수의 초음파 신호를 교번 침투시킴으로써 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 초음파를 이용한 두피 케어 기술에 관련한 것으로, 특히 두피 초음파 빗 장치에 관한 것이다.
초음파 기술은 의료 분야, 각종 산업 분야 및 환경처리 분야에서 널리 사용되고 있다. 최근, 미용에 대한 관심이 높아지면서, 탈모 방지, 피부 노화 방지, 주름 개선 또는 피부 탄력 유지가 가능한 화장품, 식품 및 피부관리 기기와 같은 피부관리 제품에 대한 수요가 증가하고 있다.
특히, 탈모의 경우 모발 성장 촉진을 위해 피나스테리드(Finasteride)나 두타스테리드(Dutasteride) 등의 두피 치료 약물을 복용하여 치료하는데, 혈관을 통해 두피로 두피 치료 약물이 전달될 때 단백질인 알부민이 두피 치료 약물과 결합하여 두피 치료 약물 흡수 및 반응률이 떨어지게 된다.
대한민국 등록실용신안 제20-0422798호(2006.08.02 공고)에서 피부접촉유닛의 진동출력부가 상호 일정 간격을 이루는 다수 개의 두피 마사지용 돌기 형태로 이루어지는 두피 마사지용 초음파 진동기구를 개시하고 있다.
이 기술은 두피 마사지용 돌기들을 피부에 접촉시킨 상태로 머리털을 자연스럽게 빗어 내리면 두피가 두피 마사지용 돌기들에 의해서 초음파 진동 마사지 되므로, 두피의 혈액 순환이 촉진되어 탈모가 예방 및 방지된다.
본 발명자는 사용자의 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킬 수 있는 개선된 구조의 두피 초음파 빗 장치에 대한 연구를 하였다.
본 발명은 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킬 수 있는 두피 초음파 빗 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 두피 초음파 빗 장치가 초음파 신호를 출력하는 초음파 트랜스듀서와; 초음파 트랜스듀서에 의해 출력되는 초음파 신호를 처리하는 구동 회로부를 포함하는 본체와; 구동 회로부에 전원을 인가하는 전원부를 포함하되, 초음파 트랜스듀서가 제1공진주파수의 초음파 신호를 출력하는 원판 형상 압전세라믹과; 제2공진주파수의 초음파 신호를 출력하는 링 형상의 압전세라믹과; 일측면 중앙 부위에 원판 형상 압전세라믹이 부착되고, 원판 형상 압전세라믹이 부착된 동일면 외곽을 따라 링 형상 압전세라믹이 부착되어, 원판 형상 압전세라믹에 의해 출력되는 제1공진주파수의 초음파 신호와, 링 형상의 압전세라믹에 의해 출력되는 제2공진주파수의 초음파 신호를 교번 통과시키되, 사용자의 두피에 접촉하여 사용자의 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시키도록 하는 다수의 두피 접촉 돌기들이 타측면에 형성되는 금속 혼을 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제1공진주파수가 1MHz 내지 3MHz일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제2공진주파수가 3MHz 내지 10MHz일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 초음파 트랜스듀서가 사용자가 손으로 잡는 손잡이를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 금속 혼이 제1공진주파수와 제2공진주파수에 따라 원판 형상 압전세라믹과 링 형상의 압전세라믹 부착 부분의 금속 혼 두께가 상이하게 설정되어, 원판 형상 압전세라믹과 링 형상의 압전세라믹의 진동모드를 최적화하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 구동 회로부가 제1공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제1입력 파형을 생성하는 제1파형 생성부와; 제2공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제2입력 파형을 생성하는 제2파형 생성부와; 제1파형 생성부에 의해 생성되는 제1입력 파형을 증폭하는 제1증폭부와; 제2파형 생성부에 의해 생성되는 제2입력 파형을 증폭하는 제2증폭부와; 제1증폭부에 의해 증폭된 제1입력 파형의 최대 출력을 위해 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 수행하는 제1정합부와; 제2증폭부에 의해 증폭된 제2입력 파형의 최대 출력을 위해 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 수행하는 제2정합부와; 제1입력 파형과 제2입력 파형 생성을 위한 파형 생성 제어와, 제1입력 파형과 제2입력 파형 교번 생성을 위한 스위칭 제어와, 제1입력 파형과 제2입력 파형 교번 생성을 위한 교번 시간 제어를 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어부가 일정 주기로 제1입력 파형과 제2입력 파형을 교번하여 생성하도록 제1파형 생성부와 제2파형 생성부 간의 신호 출력을 스위칭하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 전원부가 상용 AC 전원 또는 교체 가능한 외장 배터리 또는 충전 가능한 내장 배터리 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 구동 회로부가 상용 AC 전원을 DC로 변환하는 AC/DC 변환부를 더 포함한다.
본 발명은 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킬 수 있으므로, 탈모를 효율적으로 예방 및 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 초음파 트랜스듀서의 일 실시예의 구성을 도시한 평면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 초음파 트랜스듀서의 일 실시예의 구성을 도시한 저면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 구동 회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 금속 혼 두께에 따른 진도 모드 변위량을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 초음파 트랜스듀서의 일 실시예의 구성을 도시한 평면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 초음파 트랜스듀서의 일 실시예의 구성을 도시한 저면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 구동 회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 금속 혼 두께에 따른 진도 모드 변위량을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 두피 초음파 빗 장치(100)는 초음파 트랜스듀서(110)와, 본체(120)와, 전원부(130)를 포함한다.
초음파 트랜스듀서(110)는 초음파 신호를 출력한다. 예컨대, 도 2 및 도 3 에 도시한 바와 같이 초음파 트랜스듀서(110)가 원판 형상 압전세라믹(111)과, 링 형상의 압전세라믹(112)과, 금속 혼(113)을 포함할 수 있다. 도 2 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 초음파 트랜스듀서의 일 실시예의 구성을 도시한 평면도, 도 3 은 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 초음파 트랜스듀서의 일 실시예의 구성을 도시한 저면도이다.
원판 형상 압전세라믹(111)은 제1공진주파수의 초음파 신호를 출력한다. 이 때, 제1공진주파수가 1MHz 내지 3MHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 원판 형상 압전세라믹(111)의 직경은 용도에 따라 달라질 수 있으며, 두께는 다중 주파수에서 공진되도록 설계되어야 한다.
한편, 원판 형상 압전세라믹(111)이 3배 정도의 차이가 나는 두 공진 주파수를 연속적으로 교번시키는 초음파 가속을 통해 고밀도 압력 변화(Pressure gradients)를 만들어 내는 LDM(Localized Dynamic Micro-massage) 초음파 진동자 형태로 구현될 수 있다.
예컨대, 원판 형상 압전세라믹(111)이 1MHz와 3MHz의 두 공진 주파수를 초당 500회 정도 연속적으로 교번시키는 초음파 가속을 통해 고밀도 압력 변화(Pressure gradients)를 만들어 내는 LDM(Localized Dynamic Micro-massage) 초음파 진동자 형태로 구현되어, 두피로부터 최대 3cm의 내부 조직까지 고밀도 초음파 에너지를 전달하여 혈류 개선, 모낭 세포 자극, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상하도록 구현될 수 있다.
링 형상의 압전세라믹(112)은 제2공진주파수의 초음파 신호를 출력한다. 이 때, 제2공진주파수가 3MHz 내지 10MHz 또는 6.5MHz 내지 20MHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 링 형상의 압전세라믹(112)의 내경과 외경은 용도에 따라 달라질 수 있으며, 두께는 다중 주파수에서 공진되도록 설계되어야 한다.
한편, 링 형상의 압전세라믹(112)이 3배 정도의 차이가 나는 두 공진 주파수를 연속적으로 교번시키는 초음파 가속을 통해 고밀도 압력 변화(Pressure gradients)를 만들어 내는 LDM(Localized Dynamic Micro-massage) 초음파 진동자 형태로 구현될 수 있다.
예컨대, 링 형상의 압전세라믹(112)이 3MHz와 10MHz의 두 공진 주파수를 초당 500회 정도 연속적으로 교번시키는 초음파 가속을 통해 고밀도 압력 변화(Pressure gradients)를 만들어 내는 LDM(Localized Dynamic Micro-massage) 초음파 진동자 형태로 구현되어, 두피로부터 0.3cm 내지 1cm 까지의 내부 조직까지 고밀도 초음파 에너지를 전달하여 혈류 개선, 모낭 세포 자극, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상하도록 구현될 수 있다.
금속 혼(113)은 일측면 중앙 부위에 원판 형상 압전세라믹(111)이 부착되고, 원판 형상 압전세라믹이 부착된 동일면 외곽을 따라 링 형상 압전세라믹(112)이 부착되어, 원판 형상 압전세라믹(111)에 의해 출력되는 제1공진주파수의 초음파 신호와, 링 형상의 압전세라믹(112)에 의해 출력되는 제2공진주파수의 초음파 신호를 교번 통과시키되, 사용자의 두피에 접촉하여 사용자의 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시키도록 하는 다수의 두피 접촉 돌기(113a)들이 타측면에 형성된다.
이 때, 금속 혼(113)의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인레스 스틸, 타이타늄 또는 타이타늄 합금 중 어느 하나일 수 있고, 두 공진 주파수를 연속적으로 교번시키는 초음파 가속을 통해 고밀도 압력 변화(Pressure gradients)를 만들어 내기 위해서는 사용하는 공진 주파수를 고려하여 금속 혼(113)의 재질과 두께를 설정해야 한다.
한편, 금속 혼(113)의 일측면 중앙 부위 및 외곽을 따라 부착되는 원판 형상 압전세라믹(111) 및 링 형상 압전세라믹(112)은 에폭시(Epoxy)를 사용해 접착될 수 있고, 도면에는 도시하지 않았으나, 금속 혼(113) 외연에 나사산을 형성하여 초음파 트랜스듀서(110)가 본체(120)에 나사 결합 방식으로 착탈 가능하도록 구현될 수도 있다.
또한, 금속 혼(113)이 제1공진주파수와 제2공진주파수에 따라 원판 형상 압전세라믹(111)과 링 형상의 압전세라믹(112) 부착 부분의 금속 혼 두께가 상이하게 설정되어, 원판 형상 압전세라믹과 링 형상의 압전세라믹의 진동모드를 최적화하도록 구현될 수도 있다.
본체(120)는 초음파 트랜스듀서(110)에 의해 출력되는 초음파 신호를 처리하는 구동 회로부(200)를 포함한다. 이 때, 본체(120)에 초음파 트랜스듀서(110)가 탈부착 되도록 구현하여, 초음파 트랜스듀서(110)가 파손될 경우 새로운 초음파 트랜스듀서(110)로 용이하게 교체 가능할 수도 있다.
한편, 시술 부위나 관리 정도에 따라 두피로 조사되는 초음파의 공진주파수를 달리해야 할 경우, 기존에 사용하던 초음파 트랜스듀서(110)를 본체(120)로부터 제거하고, 다른 공진 주파수의 초음파 신호를 발생시키는 새로운 초음파 트랜스듀서(110)로 교환하여 사용할 수도 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 구동 회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 구동 회로부(200)는 제1파형 생성부(210)와, 제2파형 생성부(220)와, 제1증폭부(230)와, 제2증폭부(240)와, 제1정합부(250)와, 제2정합부(260)와, 제어부(270)를 포함한다.
제1파형 생성부(210)는 제1공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제1입력 파형을 생성한다.
제2파형 생성부(220)는 제2공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제2입력 파형을 생성한다.
제1증폭부(230)는 제1파형 생성부(210)에 의해 생성되는 제1입력 파형을 증폭한다.
제2증폭부(240)는 제2파형 생성부(220)에 의해 생성되는 제2입력 파형을 증폭한다.
제1정합부(250)는 제1증폭부(230)에 의해 증폭된 제1입력 파형의 최대 출력을 위해 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 수행한다.
제2정합부(260)는 제2증폭부(240)에 의해 증폭된 제2입력 파형의 최대 출력을 위해 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 수행한다.
제어부(270)는 제1입력 파형과 제2입력 파형 생성을 위한 파형 생성 제어와, 제1입력 파형과 제2입력 파형 교번 생성을 위한 스위칭 제어와, 제1입력 파형과 제2입력 파형 교번 생성을 위한 교번 시간 제어를 수행한다.
예컨대, 제어부(270)가 일정 주기로 제1입력 파형과 제2입력 파형을 교번하여 생성하도록 제1파형 생성부(210)와 제2파형 생성부(220) 간의 신호 출력을 스위칭하도록 구현될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 구동 회로부(200)는 초음파 트랜스듀서(110)에 의해 출력되는 초음파 신호 생성을 위한 제1입력 파형과 제2입력 파형을 일정 주기로 교번하여 생성하여 초음파 트랜스듀서(110)의 원판 형상 압전세라믹(111)과 링 형상의 압전세라믹(112)으로 일정 주기로 교번하여 출력한다.
그러면, 초음파 트랜스듀서(110)는 원판 형상 압전세라믹(111)과 링 형상의 압전세라믹(112)을 통해 초음파 신호를 교번 생성하여 금속 혼(113)의 다수의 두피 접촉 돌기(113a)들에 접촉된 사용자의 두피로 초음파 신호를 조사하고, 사용자의 두피 내부로 초음파 신호가 침투되어 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킨다.
전원부(130)는 구동 회로부(200)에 전원을 인가한다. 예컨대, 전원부(130)가 상용 AC 전원 또는 교체 가능한 외장 배터리 또는 충전 가능한 내장 배터리 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 전원부(130)로 상용 AC 전원이 사용될 경우, 구동 회로부(200)가 AC/DC 변환부(280)를 더 포함할 수 있다. AC/DC 변환부(280)는 상용 AC 전원을 DC로 변환한다.
사용자가 조작부(도면 도시 생략)를 조작하여 전원을 온(On)시키고 초음파 트랜스듀서(110)의 금속 혼(113)에 형성되는 다수의 두피 접촉 돌기(113a)들을 사용자의 두피에 접촉시킨다. 그러면, 전원부(130)가 본체(120)의 구동 회로부(200)에 전원을 인가하고, 표시부(도면 도시 생략)를 통해 전원이 온(On) 상태임을 표시한다.
구동 회로부(200)에 전원이 인가되면, 제어부(270)가 일정 주기로 제1입력 파형과 제2입력 파형을 교번하여 생성하도록 제1파형 생성부(210)와 제2파형 생성부(220) 간의 신호 출력을 스위칭 제어한다.
이에 따라, 제1파형 생성부(210)와 제2파형 생성부(220)가 교번하여 제1공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제1입력 파형과, 제2공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제2입력 파형을 생성하고, 이 신호들은 증폭 및 정합되어 초음파 트랜스듀서(110)의 원판 형상 압전세라믹(111)과, 링 형상의 압전세라믹(112)으로 교번하여 출력된다.
그러면, 원판 형상 압전세라믹(111)과, 링 형상의 압전세라믹(112)에 의해 교번하여 제1공진주파수의 초음파 신호와, 제2공진주파수의 초음파 신호가 출력되고, 금속 혼(130)의 다수의 두피 접촉 돌기(131a)들을 통해 사용자의 두피로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킨다.
탈모의 경우 모발 성장 촉진을 위해 피나스테리드(Finasteride)나 두타스테리드(Dutasteride) 등의 두피 치료 약물을 복용하여 치료하는데, 혈관을 통해 두피로 두피 치료 약물이 전달될 때 단백질인 알부민이 두피 치료 약물과 결합하여 두피 치료 약물 흡수 및 반응률이 떨어지게 되나, 본 발명은 사용자의 두피로 침투된 초음파 신호에 의한 모세 혈관 내에 진동으로 인해 두피 혈류가 활성화되고, 알부민이 두피 치료 약물로부터 분리되어 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상킨다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킬 수 있으므로, 탈모를 효율적으로 예방 및 방지할 수 있다.
한편, 피부는 나이가 들어가면서 진피층의 콜라겐과 탄력섬유의 감소로 인해 주름이 생성되나, 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치(100)의 두피 접촉 돌기(131a)들을 사용자의 피부에 접촉시켜 사용자의 피부로 초음파 신호를 침투시키면, 침투된 초음파 신호에 의해 진피층에 세포재생 및 콜라겐 함유를 증가시켜 피부 주름이 개선된다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 초음파 트랜스듀서(110)가 손잡이(140)를 더 포함할 수 있다. 손잡이(140)는 사용자가 손으로 잡는 부위로, 사용자가 손잡이(140)를 손으로 잡고 전원을 온시킨 상태에서, 두피 접촉 돌기(131a)들을 사용자의 두피에 접촉시키면, 사용자의 두피로 초음파 신호가 침투되어 두피 혈류가 활성화되고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률이 향상된다.
도 5 는 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치의 금속 혼 두께에 따른 진도 모드 변위량을 나타낸 도면이다. 두 공진 주파수를 연속적으로 교번시키는 초음파 가속을 통해 고밀도 압력 변화(Pressure gradients)를 만들어 내기 위해서는 사용하는 공진 주파수를 고려하여 금속 혼(113)의 재질과 두께를 설정해야 한다.
도 5 의 (a)에 도시한 바와 같이, 원판 형상 압전세라믹(111)과 금속 혼(113)을 에폭시 등의 접착제를 사용하여 서로 접착시켰을 때, 1MHz의 1차공진주파수의 초음파 신호를 출력하는 원판 형상 압전세라믹(111)의 1차 공진 모드의 진동변위를 금속 혼(113)에 효율적으로 전달하기 위해서는 금속 혼(113)의 두께 진동 모드가 1/2λ 모드에서 진동되도록 해야 한다.
일예로, 금속 혼(113)의 재질을 음속(sound velocity) 5,640m/s을 갖는 스테인레스(sus303)를 이용할 경우, 금속 혼(113)의 두께 진동 모드가 1/2λ 모드에서 진동하려면 금속 혼(113)의 두께는 다음과 같은 수학식 1에 의해 결정된다.
(수학식 1)
여기서, t1은 1/2λ 모드에서의 금속 혼(113)의 두께(mm), v는 금속 혼(113)의 두께 모드에서의 음속(m/s), fr1은 원판 형상 압전세라믹(111)의 1차 공진 주파수를 나타낸다.
즉, 원판 형상 압전세라믹(111)의 1차공진주파수가 1MHz이며, 금속 혼(113)의 재질은 스테인레스(sus303)이고, 이에 대한 음속이 5,640m/s일 경우, 금속 혼(113)의 두께가 2.82mm를 가지면 원판 형상 압전세라믹(111)의 초음파 진동이 가장 효율적으로 금속 혼(113)을 통해 사용자의 두피로 전달될 수 있다.
한편, 도 5 의 (b)에 도시한 바와 같이, 링 형상 압전세라믹(112)과 금속 혼(113)을 에폭시 등의 접착제를 사용하여 서로 접착시켰을 때, 3MHz의 2차공진주파수의 초음파 신호를 출력하는 링 형상 압전세라믹(112)의 2차 공진 모드의 진동변위를 금속 혼(113)에 효율적으로 전달하기 위해서는 금속 혼(113)의 두께 진동 모드가 3/2λ 모드에서 진동되도록 해야 한다.
일예로, 금속 혼(113)의 재질을 음속(sound velocity) 5,640m/s을 갖는 스테인레스(sus303)를 이용할 경우, 금속 혼(113)의 두께 진동 모드가 3/2λ 모드에서 진동하려면 금속 혼(113)의 두께는 다음과 같은 수학식 2에 의해 결정된다.
(수학식 2)
여기서, t2는 3/2λ 모드에서의 금속 혼(113)의 두께(mm), v는 금속 혼(113)의 두께 모드에서의 음속(m/s), fr2는 링 형상 압전세라믹(112)의 2차 공진 주파수를 나타낸다.
즉, 링 형상 압전세라믹(112)의 2차공진주파수가 3MHz이며, 금속 혼(113)의 재질은 스테인레스(sus303)이고, 이에 대한 음속이 5,640m/s일 경우, 금속 혼(113)의 두께가 2.82mm를 가지면 링 형상 압전세라믹(112)의 초음파 진동이 가장 효율적으로 금속 혼(113)을 통해 사용자의 두피로 전달될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 두피 초음파 빗 장치는 서로 다른 1차 공진 주파수(제1공진주파수, 제2공진주파수)를 가지는 원판 형상 압전세라믹과, 원판 형상 압전세라믹이 중심에 설치되는 링 형상 압전세라믹 2개로 초음파 진동자를 구현하고, 하나의 금속 혼을 통해 사용자의 두피 내부로 상이한 공진 주파수의 초음파 신호를 교번 침투시킴으로써 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물에 붙어 흡수를 방해하는 단백질을 분리(unbinding)시켜 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시킬 수 있으므로, 탈모를 효율적으로 예방 및 방지할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 초음파를 이용한 두피 케어 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 두피 초음파 빗 장치
110 : 초음파 트랜스듀서
111 : 원판 형상 압전세라믹
112 : 링 형상의 압전세라믹
113 : 금속 혼
113a : 두피 접촉 돌기
120 : 본체
130 : 전원부
140 : 손잡이
200 : 구동 회로부
210 : 제1파형 생성부
220 : 제2파형 생성부
230 : 제1증폭부
240 : 제2증폭부
250 : 제1정합부
260 : 제2정합부
270 : 제어부
280 : AC/DC 변환부
110 : 초음파 트랜스듀서
111 : 원판 형상 압전세라믹
112 : 링 형상의 압전세라믹
113 : 금속 혼
113a : 두피 접촉 돌기
120 : 본체
130 : 전원부
140 : 손잡이
200 : 구동 회로부
210 : 제1파형 생성부
220 : 제2파형 생성부
230 : 제1증폭부
240 : 제2증폭부
250 : 제1정합부
260 : 제2정합부
270 : 제어부
280 : AC/DC 변환부
Claims (9)
- 초음파 신호를 출력하는 초음파 트랜스듀서와;
초음파 트랜스듀서에 의해 출력되는 초음파 신호를 처리하는 구동 회로부를 포함하는 본체와;
구동 회로부에 전원을 인가하는 전원부를;
포함하되,
초음파 트랜스듀서가:
제1공진주파수의 초음파 신호를 출력하는 원판 형상 압전세라믹과;
제2공진주파수의 초음파 신호를 출력하는 링 형상의 압전세라믹과;
일측면 중앙 부위에 원판 형상 압전세라믹이 부착되고, 원판 형상 압전세라믹이 부착된 동일면 외곽을 따라 링 형상 압전세라믹이 부착되어, 원판 형상 압전세라믹에 의해 출력되는 제1공진주파수의 초음파 신호와, 링 형상의 압전세라믹에 의해 출력되는 제2공진주파수의 초음파 신호를 교번 통과시키되, 사용자의 두피에 접촉하여 사용자의 두피 내부로 초음파 신호를 침투시켜 두피 혈류를 활성화하고, 두피 치료 약물 흡수 및 반응률을 향상시키도록 하는 다수의 두피 접촉 돌기들이 타측면에 형성되는 금속 혼을;
포함하는 두피 초음파 빗 장치. - 제 1 항에 있어서,
제1공진주파수가:
1MHz 내지 3MHz인 두피 초음파 빗 장치. - 제 1 항에 있어서,
제2공진주파수가:
3MHz 내지 10MHz인 두피 초음파 빗 장치. - 제 1 항에 있어서,
초음파 트랜스듀서가:
사용자가 손으로 잡는 손잡이를;
더 포함하는 두피 초음파 빗 장치. - 제 1 항에 있어서,
금속 혼이:
제1공진주파수와 제2공진주파수에 따라 원판 형상 압전세라믹과 링 형상의 압전세라믹 부착 부분의 금속 혼 두께가 상이하게 설정되어, 원판 형상 압전세라믹과 링 형상의 압전세라믹의 진동모드를 최적화하는 두피 초음파 빗 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
구동 회로부가:
제1공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제1입력 파형을 생성하는 제1파형 생성부와;
제2공진주파수의 초음파 신호를 출력하기 위한 제2입력 파형을 생성하는 제2파형 생성부와;
제1파형 생성부에 의해 생성되는 제1입력 파형을 증폭하는 제1증폭부와;
제2파형 생성부에 의해 생성되는 제2입력 파형을 증폭하는 제2증폭부와;
제1증폭부에 의해 증폭된 제1입력 파형의 최대 출력을 위해 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 수행하는 제1정합부와;
제2증폭부에 의해 증폭된 제2입력 파형의 최대 출력을 위해 임피던스 매칭(Impedance Matching)을 수행하는 제2정합부와;
제1입력 파형과 제2입력 파형 생성을 위한 파형 생성 제어와, 제1입력 파형과 제2입력 파형 교번 생성을 위한 스위칭 제어와, 제1입력 파형과 제2입력 파형 교번 생성을 위한 교번 시간 제어를 수행하는 제어부를;
포함하는 두피 초음파 빗 장치. - 제 6 항에 있어서,
제어부가:
일정 주기로 제1입력 파형과 제2입력 파형을 교번하여 생성하도록 제1파형 생성부와 제2파형 생성부 간의 신호 출력을 스위칭하는 두피 초음파 빗 장치. - 제 6 항에 있어서,
전원부가:
상용 AC 전원 또는 교체 가능한 외장 배터리 또는 충전 가능한 내장 배터리 중 어느 하나인 두피 초음파 빗 장치. - 제 8 항에 있어서,
구동 회로부가:
상용 AC 전원을 DC로 변환하는 AC/DC 변환부를;
더 포함하는 두피 초음파 빗 장치.
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