WO2020197029A1 - 헬스케어용 광 출력 장치 - Google Patents

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WO2020197029A1
WO2020197029A1 PCT/KR2019/015417 KR2019015417W WO2020197029A1 WO 2020197029 A1 WO2020197029 A1 WO 2020197029A1 KR 2019015417 W KR2019015417 W KR 2019015417W WO 2020197029 A1 WO2020197029 A1 WO 2020197029A1
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leds
wavelength
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infrared
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홍수정
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홍수정
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Definitions

  • the present invention relates to an optical output device for healthcare, and more particularly, to a device capable of managing a user's skin using quantum dots emitting near infrared rays.
  • Cosmetics are the most widely used method to maintain youthfulness and beauty by managing facial skin so that it does not lose its elasticity.
  • a protective wall is formed with a thick protein protective layer, and since the epidermis and dermal layers of the skin are separated by this protein protective layer, the dermal layer is added even if a cosmetic product with excellent skin protection effect is used. It is difficult to obtain the effect of skin care by using cosmetics alone, since it is not possible to remove the wastes accumulated in the skin and the nutrition of cosmetics cannot penetrate deep into the dermis.
  • Optical medical technology is being used to overcome the limitations of skin-protective ingredients that cannot reach the dermal layer.
  • Optical medical technology for skin care uses the principle of promoting biochemical reactions within the skin by irradiating light to the skin using various light sources such as sunlight, lasers, fluorescent lamps, and ultraviolet lamps. It is a technology that treats damaged skin through destruction.
  • a plurality of light sources may be disposed to output light toward the user's facial skin.
  • the LED light source can be irradiated to a large area of the diseased area with appropriate light output, and the skin treatment technology using the LED light source is similar to the principle that sunlight is converted into plant cells through chlorophyl in plants.
  • the skin treatment technology using the LED light source is similar to the principle that sunlight is converted into plant cells through chlorophyl in plants.
  • the existing LED light source can emit red light or infrared light
  • the skin care effect according to the near-infrared light is deteriorated as it does not emit light corresponding to the near-infrared light accurately.
  • the present invention has been conceived to solve the above problems, and an object thereof is to provide a health care optical output device having a high near-infrared light reproducibility by including a wavelength conversion unit including infrared quantum dots.
  • an object of the present invention is to provide a health care optical output device capable of controlling an amount of near-infrared light suitable for a user's condition by driving a plurality of LEDs according to a user's heart rate.
  • an object of the present invention is to provide an optical output device for health care that can easily inform a user whether or not a near-infrared emission has failed.
  • an optical output device for healthcare includes a mask frame having a facial shape of a human body; A plurality of LEDs disposed on the mask frame and outputting light to a body part facing the mask frame; An LED substrate disposed on the mask frame and on which a circuit for lighting the plurality of LEDs is installed; And a wavelength converting unit disposed on the plurality of LEDs and converting the light output from the plurality of LEDs into near-infrared light, wherein the wavelength converting unit may include an infrared quantum dot.
  • the wavelength of the light emitted from the near-infrared quantum dot is 630nm to 950nm, the diameter of the near-infrared quantum dot may be 2nm to 20nm.
  • the wavelength converter may have a plate shape overlapping all of the plurality of LEDs.
  • the wavelength converter may include a plurality of sub wavelength converters, and the plurality of sub wavelength converters may be respectively disposed on the plurality of LEDs.
  • a diffusion film disposed between the plurality of LEDs and the wavelength converting unit may further include a diffusion film for providing light incident from the plurality of LEDs to the wavelength converting unit.
  • a biometric sensor disposed on the mask frame; And a controller configured to control the plurality of LEDs based on the biometric information detected by the biometric sensor.
  • the controller may check a user's heart rate using the biometric sensor, compare the checked heart rate with an average heart rate range, and drive the plurality of LEDs according to the comparison result.
  • the control unit may output a notification corresponding to the comparison result.
  • An optical sensor for detecting light emitted from the wavelength converter; And a controller for controlling the plurality of LEDs based on the wavelength of light detected by the optical sensor.
  • the control unit detects light emitted from the wavelength converter using the optical sensor, compares the wavelength of the detected light with a reference wavelength range, and a total amount of light out of the reference wavelength range among the detected light If the ratio is higher than the reference ratio, a notification indicating a failure may be output.
  • the present invention can increase the near-infrared light reproducibility by including a wavelength conversion unit including infrared quantum dots.
  • the present invention can increase the effect of skin regeneration, wound treatment, infection treatment, wrinkle improvement, etc. of the user by emitting near infrared rays.
  • the present invention can block ultraviolet rays having a wavelength of 10 nm to 450 nm by absorbing light of a short wavelength and converting it to a long wavelength through an infrared quantum dot.
  • the amount of near-infrared light suitable for the user's condition can be adjusted.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • 3A is a graph analyzing a wavelength of emitted light emitted from an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • 3B is a graph analyzing the wavelength of emitted light when the wavelength converter according to an embodiment of the present invention is applied to an LED fluorescent lamp.
  • 3C is a graph analyzing the wavelength of emitted light when the wavelength converter according to an embodiment of the present invention is applied to a general fluorescent lamp.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical output device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical output device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a method of controlling light output according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a method of reporting a failure of an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • Various embodiments of the present document may be implemented as software (eg, programs) including instructions stored in a machine-readable storage media (eg, a computer).
  • the device is a device capable of calling a stored command from a storage medium and operating according to the called command, and may include an electronic device (eg, a server) according to the disclosed embodiments. Instructions may include code generated or executed by a compiler or interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • “non-transitory” means that the storage medium does not contain signals and is tangible, but does not distinguish between semi-permanent or temporary storage of data in the storage medium.
  • the method according to various embodiments disclosed in the present document may be provided by being included in a computer program product.
  • Computer program products can be traded between sellers and buyers as commodities.
  • the computer program product may be distributed online in the form of a device-readable storage medium (eg, compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store (eg, Play StoreTM).
  • a storage medium such as a server of a manufacturer, a server of an application store, or a memory of a relay server.
  • Each of the constituent elements may be composed of a singular or a plurality of entities, and some sub-elements of the aforementioned sub-elements are omitted, or other sub-elements It may be further included in various embodiments.
  • some constituent elements eg, a module or a program
  • 1 is a perspective view showing an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view showing an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a graph analyzing the wavelength of emitted light emitted from the optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • the light output device 100 for healthcare is worn on a part of the user's body and outputs light (eg, near-infrared light) to the user's skin. It may be a device that promotes cell activity to improve wrinkles, elasticity, and skin tone, or to help improve skin troubles.
  • the health care light output device 100 may constitute one skin care package together with a cradle mounted when the light output device 100 is charged or stored. As mounted on the cradle, a battery (not shown) provided in the light output device 100 for healthcare may be charged by power supplied from the cradle.
  • the health care light output device 100 may correspond to a device in the form of a mask that is worn on the user's face and outputs light to the user's facial skin. In order to evenly output light to the entire user's facial skin, the health care light output device 100 may be formed to be rounded along the shape of a person's face.
  • the light output device 100 for healthcare may include a mask frame 10, a plurality of LEDs 20, an LED substrate 30, and a wavelength converter 40.
  • the mask frame 10 having the shape of a human face may be molded into a shape wearable on a user's face by injection molding or press molding using a mold.
  • the mask frame 10 may have an opening for securing a user's view when worn by the user.
  • a portion of the mask frame 10 in contact with the human face may be made of a material such as rubber or silicone, and may have an opaque color that minimizes light transmission.
  • the plurality of LEDs 20 are disposed on the mask frame 10 and may output light to a body part facing the mask frame 10.
  • the plurality of LEDs 20 may be disposed at equal intervals.
  • the plurality of LEDs 20 may be arranged in an appropriate number in consideration of the size of the user's face, power consumption, and the total amount of near-infrared rays required for skin care. All of the plurality of LEDs 20 may output light of the same color, and differently, may output light of different colors.
  • the plurality of LEDs 20 may include at least one of a blue LED, a red LED, a green LED, and a yellow LED.
  • the LED substrate 30 is disposed on the mask frame 10 and a circuit for lighting a plurality of LEDs 20 may be installed.
  • the LED substrate 30 may be coupled to the mask frame 10 through a method such as bolt fastening (not shown), and may be made of a metal material such as aluminum having high thermal conductivity.
  • the wavelength converter 40 is disposed on the plurality of LEDs 20 and may convert light (a) output from the plurality of LEDs 20 into near-infrared light (b).
  • the wavelength converter 40 may convert blue light, red light, green light, or yellow light incident from the plurality of LEDs 20 into near-infrared light and emit it to the outside.
  • the wavelength converter 40 may have a plate shape overlapping all of the plurality of LEDs 20.
  • a quantum dot refers to a semiconductor crystal formed by collecting hundreds to thousands of atoms.
  • the size of the quantum dots may be between several nanometers and tens of nanometers, for example.
  • Quantum confinement effect means that when the particle is very small, electrons in the particle form a discontinuous energy state by the outer wall of the particle.The smaller the space inside the particle, the higher the energy state of the electrons and the wider the energy band interval. It means losing effect.
  • Quantum dots can generate light of various wavelengths when light such as ultraviolet rays or visible rays is incident according to the quantum confinement effect. In this case, the quantum dots scatter and emit incident light.
  • the length of the wavelength of light generated from the quantum dot may follow the size of the particle. Specifically, when light having a wavelength greater than the energy band interval is incident on the quantum dot, the quantum dot is excited by absorbing the energy of the light, and becomes a ground state while emitting light of a specific wavelength. In this case, the smaller the size of the quantum dot, the shorter the wavelength light, e.g. blue light or green light, and the larger the size of the quantum dot, the relatively long wavelength light, for example, the red light. It can generate light. Therefore, various colors of light can be implemented according to the size of the quantum dot.
  • the wavelength converter 40 may include near-infrared quantum dots.
  • the wavelength of light emitted from the near-infrared quantum dot is a near-infrared region, and may be in the range of 630 nm to 1,500 nm, and preferably may be in the range of 630 nm to 950 nm, which has proven medical effects.
  • the wavelength of light emitted from the wavelength converter 40 was 580 nm to 800 nm, and it was confirmed that the wavelength corresponds to the near-infrared region.
  • the wavelength converter according to the embodiment of the present invention when the wavelength converter according to the embodiment of the present invention was applied to an LED fluorescent lamp, it was confirmed that the near-infrared region was increased.
  • near-infrared rays are generated in an area without infrared rays, and an effect of increasing the near-infrared rays in an area in which at least some infrared rays exist.
  • the near-infrared quantum dot is not limited as long as it is a material capable of emitting light in the near-infrared range, for example, quantum dot, cyanine, fluorescein, tetramethylrhodamine, body Blood (BODIPY), Alexa (Alexa) Y2O2S:Eu, Y2O3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, and may include a material selected from the group consisting of combinations thereof.
  • the near-infrared quantum dots are CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSe, HgSTe, CdSeTe CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, CdHgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSeSe, HgZnSTe, HgZnTe; GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN
  • the diameter of the near-infrared quantum dot may be 2 nm to 20 nm.
  • the quantum dots having a size of 2 nm to 20 nm may emit light in the near infrared region.
  • the shell material of the near-infrared quantum dot is zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), tri-methyl-gallium, gallium acetate, gallium chloride, gallium Gallium oleate, Gallium stearate, Zinc stearate, Zinc oleate, Zinc acetae, dimethyl zinc, diethylzinc ), tri-n-octylphosphineselenide (tri-n-octylphosphineselenide), tri-n-butylphosphineselenide (tri-nbutylphosphineselenide), tri-n-phenylphosphine selenide (trin-phenylphosphine selenide), Di-n-octylphosphine selenide (tri-n-octylphosphine selenide), di-n-butylphosphine selenide (tri-n-butylphosphine se
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical output device according to another embodiment of the present invention.
  • the wavelength converter 40 may include a plurality of sub wavelength converters 41.
  • Each of the plurality of sub-wavelength converters 41 may be disposed on the plurality of LEDs 20.
  • the rate at which the light emitted from the plurality of LEDs 20 is converted into near-infrared light may be increased, and the skin treatment effect may be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical output device according to another embodiment of the present invention.
  • the light output device 100 for healthcare may further include a diffusion film 50.
  • the diffusion film 50 is disposed between the plurality of LEDs 20 and the wavelength conversion unit 40, and may provide light incident from the plurality of LEDs 20 to the wavelength conversion unit 50.
  • the diffusion film 50 may be formed of a translucent material through which light irradiated from the plurality of LEDs 20 can be guided.
  • the diffusion film 50 may be formed of acrylic, polycarbonate (PC), polypropylene (PP), silicone, PMMA (Poly Methyl Methacrylate Acrylate) material, or other types of synthetic resins, and the inner surface of the Various pattern patterns for forming the irradiated pattern may be formed.
  • the diffusion film 50 may be arranged in various shapes according to the arrangement of the plurality of LEDs 20.
  • near-infrared rays may be uniformly irradiated onto the user's face.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an optical output device according to an embodiment of the present invention.
  • the light output device 100 for healthcare includes a control unit 110, a light source unit 120, a sensor unit 130, a display unit 140, a speaker 150, and A communication unit 160, an input unit 170, and a power supply unit 180 may be included.
  • the controller 110 may control overall operations of components included in the optical output device 100 for healthcare.
  • the controller 110 may drive a plurality of LEDs 20 based on the user's heart rate acquired using the biometric sensor 131, and the wavelength of light acquired using the optical sensor 132 Based on the failure, it can be notified. Details will be described later in FIGS. 7 and 8.
  • the light source unit 120 may include a plurality of LEDs 20 and LED substrates 30.
  • the plurality of LEDs 20 may be disposed at equal intervals, and may emit light to the surroundings.
  • the LED substrate 30 may be provided with a circuit for lighting a plurality of LEDs 20.
  • the sensor unit 130 may include a biometric sensor 131, an optical sensor 132, and a proximity sensor 133.
  • the biometric sensor 131 may be a sensor that measures heart rate data of a user.
  • the biometric sensor 131 may be at least one of an optical sensor, an electrocardiogram (ECG) sensor, and a photoplethysmography (PPG) sensor.
  • ECG electrocardiogram
  • PPG photoplethysmography
  • the biometric sensor 131 may include a light emitting unit and a light receiving unit.
  • the light emitting unit may be at least one of IR (Infrared), Red LED, Green LED, and Blue LED
  • the light receiving unit may be a photodiode.
  • the light-emitting unit of the biometric sensor 131 may output light, and the light-receiving unit returns the light output from the light-emitting unit by at least part of the user’s body. Can be detected. For example, the light may enter deeper than the user's skin (for example, blood vessels) to determine the amount of change in the user's blood flow, and then be reflected.
  • the biometric sensor 131 may generate a signal by sequentially arranging the amount of light detected by the light receiving unit into a numerical value.
  • the biometric sensor 131 may transmit the generated signal to the control unit 110.
  • the generated signal may include various other noises in addition to the frequency measured by the user's heartbeat.
  • the PPG sensor may use a principle in which the degree of absorption and reflection of light changes according to a change in the thickness of a blood vessel according to the heartbeat.
  • the biometric sensor 131 may include a light-emitting unit that emits infrared rays and a light-receiving unit that detects light reflected by being irradiated from the light-emitting unit to the user's body.
  • the biometric sensor 131 may detect a photoplethysmography (PPG) signal from a change in the amount of light blood flow over time detected by the light receiving unit.
  • PPG photoplethysmography
  • the optical sensor 132 may detect infrared rays.
  • the optical sensor 132 may include a substrate, an infrared absorber that absorbs infrared rays to generate thermal energy, and a plurality of thermocouples that generate electromotive force by receiving thermal energy from the infrared absorber.
  • the proximity sensor 133 may detect whether the light output device 100 for healthcare is worn on the user's body. For example, the proximity sensor 133 may detect that a part of the user's body (eg, face) is approached by the proximity sensor 133 as the light output device 100 for healthcare is worn. The proximity sensor 133 may transmit a detection signal to the controller 110 when proximity of a part of the user's body is sensed. The controller 110 may detect whether the light output device 100 is worn based on a detection signal transmitted from the proximity sensor 133.
  • a part of the user's body eg, face
  • the controller 110 may detect whether the light output device 100 is worn based on a detection signal transmitted from the proximity sensor 133.
  • the display unit 140 may visually provide a user with a current operating state of the health care light output device 100 and a remaining amount of a battery.
  • the speaker 150 may output sound under the control of the controller 110.
  • the communication unit 160 may include at least one of a long-distance communication module (eg, RF communication module) or a short-range communication module (eg, Bluetooth, WiFi, Zigbee).
  • a long-distance communication module eg, RF communication module
  • a short-range communication module eg, Bluetooth, WiFi, Zigbee
  • the input unit 170 may be a device that provides a function for a user to manipulate the light output device 100 for healthcare.
  • the input unit 170 may be connected to the optical output device 100 by wire through a cable, but this is not necessarily the case and may be connected wirelessly through a wireless communication method.
  • the input unit 170 may provide an interface for a user to turn on/off the power of the optical output device 100 or to set an operation mode of the optical output device 100.
  • the power supply unit 180 may supply voltage to each of the components of the light output device 100 for healthcare.
  • the power supply unit 180 may be a battery.
  • the power supply unit 180 may receive electricity from an external source, convert the received electricity into direct current electricity for lighting the plurality of LEDs 20 and supply it to the circuit pattern of the LED substrate 30.
  • the external device 20 may be a device used by a user.
  • the external device 20 may be a device in which a dedicated application capable of remotely controlling the health care optical output device 100 is installed.
  • the health care optical output device 100 and the external device 20 may be connected to each other through a network.
  • the network may include a wireless network and a wired network.
  • the network may be a short-range communication network (e.g., Bluetooth, WiFi direct, or IrDA (infrared data association)) or a telecommunication network (e.g., a cellular network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN)).
  • a short-range communication network e.g., Bluetooth, WiFi direct, or IrDA (infrared data association)
  • a telecommunication network e.g., a cellular network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN)
  • the external device 20 for example, a smartphone (smartphone), a tablet PC (tablet personal computer), a mobile phone (mobile phone), a video phone, an e-book reader (e-book reader), Desktop PC, laptop PC, netbook computer, workstation, server, personal digital assistant (PDA), portable multimedia player (PMP), MP3 player, mobile It may include at least one of a medical device, a camera, or a wearable device.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a method of controlling light output according to an embodiment of the present invention. The operations of FIG. 7 may be performed by the controller 110 of FIG. 6.
  • the controller 110 may detect the user's wearing using the proximity sensor 133.
  • the controller 110 may check the user's heart rate using the biometric sensor 131 in operation 72.
  • the controller 110 may compare the checked heart rate and the average heart rate range in operation 73. For example, the controller 110 may compare the heart rate detected through the biometric sensor 131 with heart rate information stored in the database. For example, the controller 110 may determine that the user's heart rate is higher than the normal heart rate as a result of the comparison.
  • the controller 110 may drive the plurality of LEDs 20 according to the comparison result. For example, if the user's heart rate is higher than the normal heart rate as a result of the comparison, only some (50% to 80% of the total) of the plurality of LEDs 20 may be driven (rest mode). In contrast, when the user's heart rate is in a normal state as a result of the comparison, all the LEDs 20 may be driven (normal mode).
  • the controller 110 may output a notification corresponding to the comparison result in operation 75.
  • the control unit 110 may display a color representing a rest mode or a normal mode through the display unit 140, and alternatively, may output a sound corresponding to the corresponding mode through the speaker 150.
  • the controller 110 may output peaceful music so that the user's heart rate is calmed through the speaker 150.
  • the light output device for healthcare according to the present invention can increase the skin care effect of the user by driving the plurality of LEDs 20 according to the user's heart rate.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a method of reporting a failure of an optical output device according to an embodiment of the present invention. The operations of FIG. 9 may be performed by the controller 110 of FIG. 6.
  • the controller 110 may detect light emitted from the wavelength converter 40 using the optical sensor 132.
  • the controller 110 may compare the detected wavelength of light with a reference wavelength range in operation 82.
  • the reference wavelength range may be a wavelength range of near-infrared light.
  • the controller 110 may check whether the detected light that is outside the reference wavelength range is greater than or equal to the reference ratio to the total amount of light.
  • the reference ratio may be 20% to 50%.
  • the control unit 110 displays a notification indicating the occurrence of a failure in the display unit 140 or the speaker. It can be output through (150). That is, in the present invention, since the near-infrared ray must be emitted to increase the skin care effect, when the amount of near-infrared light is low relative to the total amount of light, it can be determined as a failure, and the user can exchange for a new product that normally emits near-infrared rays.
  • an optical output device for healthcare includes a mask frame having a facial shape of a human body; A plurality of LEDs disposed on the mask frame and outputting light to a body part facing the mask frame; An LED substrate disposed on the mask frame and on which a circuit for lighting the plurality of LEDs is installed; And a wavelength conversion unit disposed on the plurality of LEDs and converting the light output from the plurality of LEDs into near-infrared light, wherein the wavelength conversion unit may include a near-infrared quantum dot.
  • the wavelength of light emitted from the near-infrared quantum dot may be 630 nm to 950 nm, and the diameter of the near-infrared quantum dot may be 2 nm to 20 nm.
  • the wavelength converter may have a plate shape overlapping all of the plurality of LEDs.
  • the wavelength converter includes a plurality of sub wavelength converters
  • each of the plurality of sub-wavelength converters may be disposed on the plurality of LEDs.
  • a diffusion film disposed between the plurality of LEDs and the wavelength converting unit may further include a diffusion film for providing light incident from the plurality of LEDs to the wavelength converting unit.
  • a biometric sensor disposed on the mask frame; And a controller configured to control the plurality of LEDs based on the biometric information detected by the biometric sensor.
  • the controller may check a user's heart rate using the biometric sensor, compare the checked heart rate with an average heart rate range, and drive the plurality of LEDs according to the comparison result.
  • control unit may output a notification corresponding to the comparison result.
  • an optical sensor for detecting light emitted from the wavelength converter; And a controller for controlling the plurality of LEDs based on the wavelength of light detected by the optical sensor.
  • control unit detects light emitted from the wavelength converter using the optical sensor, compares the wavelength of the detected light with a reference wavelength range, and includes the reference wavelength range among the detected light. When the light outside of is greater than or equal to the reference ratio to the total amount of light, a notification indicating the occurrence of a failure may be output.

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예는 헬스케어용 광 출력 장치에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 헬스케어용 광 출력 장치는 인체의 안면 형상을 갖는 마스크 프레임; 마스크 프레임에 배치되며 마스크 프레임과 마주하는 인체 부위에 광을 출력하는 복수의 엘이디; 마스크 프레임에 배치되며 복수의 엘이디의 점등을 위한 회로가 설치된 엘이디 기판; 및 복수의 엘이디 상에 배치되며 복수의 엘이디에서 출력된 광을 근적외선 광으로 변환시키는 파장 변환부;를 포함하고, 파장 변환부는 근적외선 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능할 수 있다.

Description

헬스케어용 광 출력 장치
본 발명은 헬스케어용 광 출력 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 근적외선을 방출하는 양자점을 이용하여 사용자의 피부를 관리할 수 있는 장치에 관한 것이다.
안면피부가 탄력을 잃지 않도록 관리하여 젊음과 아름다움을 유지하기 위해 가장 널리 이용하는 방법이 화장품을 이용하는 것이다. 그런데, 피부 표피의 각질층 밑에는 두꺼운 단백질 보호층으로 방어벽이 형성되어 있고, 이 단백질 보호층에 의해 피부의 표피와 진피층이 분리되어 있으므로 바이오 물질 등이 첨가되어 피부 보호효과가 우수한 화장품을 사용하더라도 진피층에 쌓인 노폐물을 제거하지 못할 뿐 아니라 화장품의 영양이 진피층까지 깊숙이 침투되지 못하므로, 화장품의 사용만으로는 피부관리의 효과를 제대로 얻기가 어렵다.
이처럼 진피층에 도달하지 못하는 피부보호 성분의 한계를 극복하기 위해 광 의료 기술이 이용되고 있다. 피부 관리를 위한 광 의료 기술은 태양광, 레이저, 형광등, 자외선 램프 등의 다양한 광원을 이용하여 광을 피부에 조사함으로써 피부 내에서 생화학적 반응을 촉진시키는 원리를 이용하여, 피부 조직의 선택적 재생 또는 파괴를 통해 손상된 피부를 치료하는 기술이다.
특히, 최근에는 사용자의 얼굴에 부착 또는 착용되어 광을 출력하는 기기(예컨대, 마스크형 피부 관리 기기등)가 등장하고 있다. 이러한 광 출력 기기에는 복수의 광원(예컨대, LED 등)이 배치되어, 사용자의 안면 피부 등을 향해 광을 출력할 수 있다.
엘이디 광원은 고출력 레이저와 달리 적절한 광출력으로 넓은 면적의 질환부위에 조사될 수 있으며, 엘이디 광원을 이용한 피부 치료 기술은 식물에서 태양광이 엽록소(chlorophyl)를 통해 식물 세포로 변환되는 원리와 유사하게 엘이디 광원을 조사하여 피부 세포간의 광-생화학 반응을 유도한다. 특히 근적외선 광은 피부 관리에 탁월한 효과가 있음이 다수의 연구를 통해 입증되었다.
그러나 기존의 엘이디 광원은 적색 광 또는 적외선 광을 방출할 수는 있으나 정확하게 근적외선에 해당하는 광을 방출하지 못함에 따라 근적외선 광에 따른 피부 관리 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 피부 관리는 헬스케어용 광 출력 장치를 이용하는 사용자의 심신이 안정될수록 효과적이나 기존 장치들은 사용자의 상태에 관계없이 단순히 장치의 전원이 켜지면 모든 엘이디 광원을 구동시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 적외선 양자점을 포함하는 파장 변환부를 포함함으로써 근적외선 광 재현율이 높은 헬스케어용 광 출력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 심박수에 따라 복수의 엘이디를 구동함으로써 사용자의 상태에 적합한 근적외선 광의 광량을 조절할 수 있는 헬스케어용 광 출력 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 근적외선 방출의 고장 여부를 사용자에게 손쉽게 알릴 수 있는 헬스케어용 광 출력 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 헬스케어용 광 출력 장치는 인체의 안면 형상을 갖는 마스크 프레임; 상기 마스크 프레임에 배치되며 상기 마스크 프레임과 마주하는 인체 부위에 광을 출력하는 복수의 엘이디; 상기 마스크 프레임에 배치되며 상기 복수의 엘이디의 점등을 위한 회로가 설치된 엘이디 기판; 및 상기 복수의 엘이디 상에 배치되며 상기 복수의 엘이디에서 출력된 광을 근적외선 광으로 변환시키는 파장 변환부;를 포함하고, 상기 파장 변환부는 적외선 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다.
제1 항에 있어서, 상기 근적외선 양자점에서 방출되는 광의 파장은 630nm 내지 950nm이고, 상기 근적외선 양자점의 직경은 2nm 내지 20nm일 수 있다.
상기 파장 변환부는 상기 복수의 엘이디 전부와 중첩하는 판 형상을 가질 수 있다.
상기 파장 변환부는 복수의 서브 파장 변환부를 포함하고, 상기 복수의 서브 파장 변환부는 각각 상기 복수의 엘이디 상에 배치될 수 있다.
상기 복수의 엘이디와 상기 파장 변환부 사이에 배치되며 상기 복수의 엘이디로부터 입사한 광을 상기 파장 변환부로 제공하는 확산필름을 더 포함할 수 있다.
상기 마스크 프레임에 배치되는 생체 센서; 및 상기 생체 센서에서 감지한 생체 정보에 기반하여 상기 복수의 엘이디를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 생체 센서를 이용하여 사용자의 심박수를 확인하고, 상기 확인한 심박수와 평균 심박수 범위를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 복수의 엘이디를 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 비교 결과에 대응하는 노티피케이션(notification)을 출력할 수 있다.
상기 파장 변환부에서 방출되는 광을 검출하는 광 센서; 및 상기 광 센서에서 감지한 광의 파장에 기반하여 상기 복수의 엘이디를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 광 센서를 이용하여 상기 파장 변환부에서 방출되는 광을 검출하고, 상기 검출한 광의 파장을 기준 파장 범위와 비교하고, 상기 검출한 광 중 상기 기준 파장 범위를 벗어나는 광이 총 광량 대비 기준 비율 이상일 경우, 고장 발생을 나타내는 노티피케이션(notification)을 출력할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.
본 발명은 적외선 양자점을 포함하는 파장 변환부를 포함함으로써 근적외선 광 재현율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 근적외선을 방출함으로써 사용자의 피부재생, 상처치료, 감염치료, 주름개선 등의 효과를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 적외선 양자점을 통해 단파장의 빛을 흡수하여 장파장으로 변환함으로써 10 nm 내지 450 nm 파장을 가지는 자외선을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 심박수에 따라 복수의 엘이디를 구동함으로써 사용자의 상태에 적합한 근적외선 광의 광량을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 근적외선 방출의 고장 여부를 사용자에게 손쉽게 알림으로써 사용자 편의성을 높일 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 단면도다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치에서 방출되는 방출광의 파장을 분석한 그래프이다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 변환부를 LED 형광등에 적용한 경우 방출되는 방출광의 파장을 분석한 그래프이다.
도 3c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 변환부를 일반 형광등에 적용한 경우 방출되는 방출광의 파장을 분석한 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 단면도다.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 단면도다.
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 블록도다.
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 제어 방법을 나타낸 블록도다.
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치의 고장을 알리는 방법을 나타낸 블록도다.
이하 본 발명의 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 서버)를 포함할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 단면도다. 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치에서 방출되는 방출광의 파장을 분석한 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 헬스케어용 광 출력 장치(100)는 사용자의 신체 일부에 착용되어 사용자의 피부로 광(예: 근적외선 광)을 출력함으로써, 피부 세포의 활성을 촉진하여 주름, 탄력, 피부톤을 개선하거나, 피부 트러블 개선에 도움을 주는 장치일 수 있다. 이러한 헬스케어용 광 출력 장치(100)는, 광 출력 장치(100)의 충전 또는 보관 시 장착되는 크래들과 함께 하나의 피부 관리 패키지를 구성할 수 있다. 크래들에 장착됨에 따라, 헬스케어용 광 출력 장치(100)에 구비된 배터리(미도시)는 크래들로부터 공급되는 전원에 의해 충전될 수 있다.
일 실시 예에서, 헬스케어용 광 출력 장치(100)는 사용자의 얼굴에 착용되어 사용자의 안면 피부로 광을 출력하는 마스크 형태의 기기에 해당할 수 있다. 사용자의 안면 피부 전체적으로 광을 고르게 출력하기 위해, 헬스케어용 광 출력 장치(100)는 사람의 얼굴 형상을 따라 라운드지게 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 헬스케어용 광 출력 장치(100)는 마스크 프레임(10), 복수의 엘이디(20), 엘이디 기판(30) 및 파장 변환부(40)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 인체의 안면 형상을 갖는 마스크 프레임(10)은 금형을 이용한 사출 성형 또는 프레스 성형 등에 의해 사용자의 얼굴에 착용가능한 형태로 성형될 수 있다. 마스크 프레임(10)은 사용자 착용 시 사용자의 시야를 확보하기 위한 개구부를 가질 수 있다. 마스크 프레임(10) 중 인체 안면과 접촉하는 부위는 고무나 실리콘 등의 재질로 구현될 수 있고, 광의 투과를 최소화하는 불투명한 색상을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 엘이디(20)는 마스크 프레임(10)에 배치되며 마스크 프레임(10)과 마주하는 인체 부위에 광을 출력할 수 있다. 복수의 엘이디(20)는 등간격으로 배치될 수 있다. 복수의 엘이디(20)는 사용자 안면의 크기, 전력 소모, 피부 관리에 필요한 근적외선의 총 광량 등을 고려하여 적절한 개수로 배치될 수 있다. 복수의 엘이디(20)는 모두 동일한 색상의 광을 출력할 수 있고, 이와 달리 서로 다른 색상의 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 복수의 엘이디(20)는 청색 엘이디, 적색 엘이디, 녹색 엘이디, 황색 엘이디 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 엘이디 기판(30)은 마스크 프레임(10)에 배치되며 복수의 엘이디(20)의 점등을 위한 회로가 설치될 수 있다. 엘이디 기판(30)은 볼트 체결(미도시)과 같은 방식을 통해 마스크 프레임(10)과 결합할 수 있고, 열전도율이 높은 알루미늄과 같은 금속재로 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 파장 변환부(40)는 복수의 엘이디(20) 상에 배치되며 복수의 엘이디(20)에서 출력된 광(a)을 근적외선 광(b)으로 변환시킬수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(40)는 복수의 엘이디(20)에서 입사된 청색 광, 적색 광, 녹색 광 또는 황색 광을 근적외선 광으로 변환하여 외부로 방출할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(40)는 복수의 엘이디(20) 전부와 중첩하는 판 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 양자점은, 수백에서 수천 개의 원자가 집합되어 형성된 반도체 결정체를 의미한다. 양자점의 크기는 예를 들어 수 나노미터에서 수십 나노미터 정도 사이일 수 있다. 이와 같이 양자점은, 그 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속 효과(quantum confinement effect)가 발생하게 된다. 양자 구속 효과란, 입자가 매우 작은 경우에 입자 내의 전자가 입자의 외벽에 의해 불연속적인 에너지 상태를 형성하게 되는데, 입자 내의 공간의 크기가 작을수록 전자의 에너지 상태가 상대적으로 높아지고 에너지 띠 간격이 넓어지는 효과를 의미한다. 양자점은, 이와 같은 양자 구속 효과에 따라, 자외선이나 가시광선 등의 광이 입사되면, 다양한 범위의 파장의 광을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 양자점은 입사된 광을 산란하여 방출하게 된다. 양자점에서 발생되는 광의 파장의 길이는 입자의 크기를 따를 수 있다. 구체적으로, 양자점에 에너지 띠 간격보다 큰 에너지를 갖는 파장의 광이 입사되면, 양자점은 광의 에너지를 흡수하여 여기되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 기저 상태가 된다. 이 경우 양자점의 크기가 작으면 작을수록 상대적으로 짧은 파장의 광, 일례로 청색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광을 발생시키고, 양자점의 크기가 크면 클수록 상대적으로 긴 파장의 광, 일례로 적색 계통의 광을 발생시킬 수 있다. 따라서 양자점의 크기에 따라 다양한 색상의 광을 구현할 수 있다.
일 실시 예에서, 파장 변환부(40)는 근적외선 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 근적외선 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 근적외선 영역으로서, 630 nm 내지 1,500nm 영역일 수 있으며, 바람직하게 의학적 효과가 입증된 630 nm 내지 950 nm 영역일 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 파장 변환부(40)에서 방출된 광의 파장은 580 nm 내지 800 nm로서 근적외선 영역에 해당하는 장파장임을 확인할 수 있었다.
또한, 도 3b를 참고하면, LED 형광등에 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환부를 적용한 경우 근적외선 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 도 3c를 참고하면 일반 형광등에 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환부를 적용한 경우에도 근적외선 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 도 3a 내지 도 3c를 통해 적외선이 없는 영역에서는 근적외선을 생성하고, 적외선이 적어도 일부 존재하는 영역에서는 근적외선 영역을 증가시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
일 실시 예에서, 근적외선 양자점은 근적외선 영역의 파장대의 빛을 방출할 수 있는 물질이면 제한이 없으며, 예를 들어, 퀀텀닷, 시아닌, 풀루오레신(fluorescein), 테트라메틸로드아민(tetramethylrhodamine), 보디피(BODIPY), 알렉사(Alexa) Y2O2S:Eu, Y2O3:Eu,(Y,Gd)BO3:Eu, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 근적외선 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, CdHgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe; GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb; SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe; Si, Ge, SiC, SiGe, CdSe-ZnS, InP-ZnS, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시 예에서, 근적외선 양자점의 직경은 2 nm 내지 20 nm인 것일 수 있다. 예컨대, 상기 2 nm 내지 20 nm 크기를 가지는 양자점은 근적외선 영역의 빛을 방출할 수 있다.
일 실시 예에서, 근적외선 양자점의 쉘 물질은 아연 설파이드(ZnS), 아연 셀레나이드(ZnSe), 트리-메틸-갈륨(trimethyl-gallium), 갈륨 아세테이트(Gallium acetate), 갈륨 클로라이드(Gallium chloride), 갈륨 올리에이트(Gallium oleate), 갈륨 스테아레이트(Gallium stearate), 아연 스테아레이트(Zinc stearate), 아연 올레이트(zinc oleate), 아연 아세테이트(zinc acetae), 디메틸 아연(dimethyl zinc), 디에틸아연(diethylzinc), 트리-n-옥틸포스핀셀레나이드 (tri-n-octylphosphineselenide), 트리-n-부틸포스핀셀레나이드 (tri-nbutylphosphineselenide), 트리-n-페닐포스핀셀레나이드(trin-phenylphosphine selenide), 다이-n-옥틸포스핀셀레나이드(tri-n-octylphosphine selenide), 다이-n-부틸포스핀셀레나이드(tri-n-butylphosphineselenide), 다이-n-페닐포스핀셀레나이드 (tri-n-phenylphosphineselenide), 모노-n-옥틸포스핀셀레나이드 (tri-noctylphosphineselenide), 모노-n-부틸포스핀셀레나이드 (trin-butylphosphine selenide), 모노-n-페닐포스핀셀레나이드(tri-n-phenylphosphine selenide), 셀레늄 파우더(Selenium), 셀레늄 옥사이드(Selenium dioxide), 셀레노 우레아(Seleno-urea), 옥탄셀레놀(octaneselenol), 도데칸셀레놀 (dodecane-selenol), 트리-n-옥틸포스핀설파이드(tri-n-octylphosphine sulfide), 트리-n-부틸포스핀설파이드(tri-n-butylphosphine sulfide), 트리-n-페닐포스핀설파이드(tri-nphenylphosphine sulfide), 다이-n-옥틸포스핀설파이드(tri-n-octylphosphinesulfide), 다이-n-부틸포스핀설파이드(tri-n-butylphosphine sulfide), 다이-n-페닐포스핀설파이드(tri-nphenylphosphinesulfide), 모노-n-옥틸포스핀설파이드 (tri-n-octylphosphine sulfide), 모노-n-부틸포스핀설파이드(tri-n-butylphosphine sulfide), 모노-n-페닐포스핀설파이드(tri-n-phenylphosphine sulfide), 황 파우더(elemental Sulfur powder), 황산화물(Sulfur oxide), 싸이오우레아(thio-urea), 옥탄티올(octanethiol), 도데칸티올(dodecanethiol) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 단면도다.
도 4를 참조하면, 파장 변환부(40)는 복수의 서브 파장 변환부(41)를 포함할 수 있다. 복수의 서브 파장 변환부(41)는 각각 복수의 엘이디(20) 상에 배치될 수 있다. 도 4와 같이 서브 파장 변환부(41)가 배치됨에 따라 복수의 엘이디(20)에서 방출한 광이 근적외선 광으로 변환하는 비율이 높아질 수 있고, 피부 치료 효과가 올라갈 수 있다.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 단면도다.
도 5를 참조하면, 헬스케어용 광 출력 장치(100)는 확산필름(50)을 더 포함할 수 있다. 확산필름(50)은 복수의 엘이디(20)와 파장 변환부(40) 사이에 배치되며 복수의 엘이디(20)로부터 입사한 광을 파장 변환부(50)로 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 확산필름(50)은 복수의 엘이디(20)에서 조사되는 광이 도광할 수 있는 투광성 재질로 형성될 수 있다. 확산필름(50)은 아크릴, 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 실리콘, PMMA(Poly Methyl Methacrylate Acrylate) 재질 또는 기타 다른 종류의 합성수지재로 형성될 수 있으며, 내측면의 표면부에는 광이 조사되는 패턴을 형성하기 위한 다양한 패턴 무늬가 형성될 수 있다. 확산필름(50)은 복수의 엘이디(20)의 배치에 따라 형상이 다양하게 변형되어 배치될 수 있다.
도 5와 같이 확산필름(50)이 배치됨에 따라 사용자의 안면에 근적외선이 균일하게 조사될 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치를 나타낸 블록도다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 헬스케어용 광 출력 장치(100)는 제어부(110), 광원부(120), 센서부(130), 표시부(140), 스피커(150), 통신부(160), 입력부(170) 및 전원 공급부(180)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 헬스케어용 광 출력 장치(100)에 포함된 각 구성들의 동작들을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 생체 센서(131)를 이용하여 획득한 사용자의 심박수에 기반하여 복수의 엘이디(20)를 구동할 수 있고, 광 센서(132)를 이용하여 획득한 광의 파장에 기반하여 고장 여부를 알릴 수 있다. 자세한 내용은 도 7 및 도 8에서 후술한다.
일 실시 예에서, 광원부(120)는 복수의 엘이디(20)와 엘이디 기판(30)을 포함할 수 있다. 복수의 엘이디(20)는 등간격으로 배치될 수 있고, 주변으로 광을 방출할 수 있다. 엘이디 기판(30)은 복수의 엘이디(20)의 점등을 위한 회로가 설치될 수 있다.
일 실시 예에서, 센서부(130)는 생체 센서(131), 광 센서(132) 및 근접 센서(133)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 생체 센서(131)는 사용자의 심박 데이터를 측정하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 생체 센서(131)는 광학 센서, ECG(electrocardiogram) 센서, PPG(photoplethysmography) 센서 중 적어도 하나일 수 있다. 생체 센서(131)가 광학 센서로 구현되는 경우, 생체 센서(131)는 발광부와 수광부로 구성될 수 있다. 발광부는 IR(Infrared), Red LED, Green LED, Blue LED 중 적어도 하나일 수 있으며, 수광부는 포토 다이오드일 수 있다. 광 출력 장치(100)가 사용자의 신체에 부착되면, 생체 센서(131)의 발광부는 빛을 출력할 수 있으며, 수광부는 발광부에서 출력된 빛이 사용자의 신체 중 적어도 일부에 의해 반사되어 돌아오는 것을 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 빛은 사용자의 혈류 변화량을 판단하기 위해 사용자의 피부보다 더 깊이(예: 혈관) 들어갔다가 반사되어 나올 수 있다. 생체 센서(131)는 수광부에서 검출된 빛의 양을 수치화하여 순차적으로 나열하여 신호를 생성할 수 있다. 생체 센서(131)는 생성된 신호를 제어부(110)로 전달할 수 있다. 다만, 상기 생성된 신호에는 사용자의 심장 박동에 의해 측정된 주파수 이외에 여러 가지 다른 노이즈가 포함될 수 있다. 또는, PPG 센서는 심장 박동에 따른 혈관 굵기의 변화에 따라 빛의 흡수 및 반사 정도가 변화하는 원리를 이용한 것일 수 있다. 생체 센서(131)가 PPG 센서로 구현되는 경우, 생체 센서(131)는 적외선을 방출하는 발광부와 발광부로부터 사용자의 신체로 조사되어 반사된 빛을 감지하는 수광부로 구성될 수 있다. 생체 센서(131)는 상기 수광부에서 검출되는 시간에 따른 광혈류량의 변화로부터 광전용적맥파(Photoplethysmography; PPG) 신호를 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 광 센서(132)는 적외선을 검출할 수 있다. 광 센서(132)는 기판과, 적외선을 흡수하여 열에너지를 발생시키는 적외선 흡수체(infrared absorber)와, 적외선 흡수체로부터 열에너지를 전달받아 기전력을 발생시키는 복수의 열전쌍(thermocouple)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 근접 센서(133)는 헬스케어용 광 출력 장치(100)가 사용자의 신체에 착용되었는지 여부를 감지할 수 있다. 예컨대, 근접 센서(133)는 헬스케어용 광 출력 장치(100)가 착용됨에 따라 사용자의 신체(예컨대, 안면) 일부가 근접 센서(133)로 근접되는 것을 감지할 수 있다. 근접 센서(133)는 사용자의 신체 일부의 근접이 감지됨에 따른 감지 신호를 제어부(110)로 전송할 수 있다. 제어부(110)는 근접 센서(133)로부터 전송되는 감지 신호에 기초하여, 광 출력 장치(100)의 착용 여부를 감지할 수 있다
일 실시 예에서, 표시부(140)는 현재 헬스케어용 광 출력 장치(100)의 동작 상황과 배터리의 잔량 등을 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 스피커(150)는 제어부(110)의 제어에 의해 음향을 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 통신부(160)는 원거리 통신 모듈(예: RF 통신 모듈) 또는 근거리 통신 모듈(예: 블루투스, WiFi, Zigbee) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 입력부(170)는 사용자가 헬스케어용 광 출력 장치(100)를 조작하는 기능을 제공하는 장치일 수 있다. 입력부(170)는 광 출력 장치(100)와 케이블을 통해 유선으로 연결될 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니고 무선 통신 방식을 통해 무선으로 연결될 수도 있다. 입력부(170)는 사용자로 하여금 광 출력 장치(100)의 전원을 온/오프하거나, 광 출력 장치(100)의 동작 모드를 설정하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 전원 공급부(180)는 헬스케어용 광 출력 장치(100)의 각 구성들에 전압을 공급할 수 있다. 예컨대, 전원 공급부(180)는 배터리일 수 있다. 또한, 전원 공급부(180)는 외부로부터 전기를 공급받을 수 있고, 공급받는 전기를 복수의 엘이디(20)를 점등하기 위한 직류 전기로 변환하여 엘이디 기판(30)의 회로패턴에 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 외부 장치(20)는 사용자가 사용하는 장치일 수 있다. 외부 장치(20)는 헬스케어용 광 출력 장치(100)를 원격으로 제어할 수 있는 전용 어플리케이션이 설치된 장치일 수 있다. 헬스케어용 광 출력 장치(100)와 외부 장치(20)는 네트워크를 통해 서로 통신 연결될 수 있다. 여기서 네트워크는 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크는 근거리 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association)) 또는 원거리 통신 네트워크(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN))일 수 있다.
일 실시 예에서, 외부 장치(20)는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버(server), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 제어 방법을 나타낸 블록도다. 도 7의 동작들은 도 6의 제어부(110)에 의해 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 71에서, 근접 센서(133)를 이용하여 사용자의 착용을 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 72에서, 생체 센서(131)를 이용하여 사용자의 심박수를 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 73에서, 확인한 심박수와 평균 심박수 범위를 비교할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 생체 센서(131)를 통해 검출한 심박수와 데이터 베이스에 저장된 심박수 정보를 비교할 수 있다. 예컨대, 제어부(110)는 비교결과 사용자 심박수가 정상 상태의 심박수보다 높다고 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 74에서, 비교 결과에 따라 복수의 엘이디(20)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 비교 결과 사용자의 심박수가 정상 상태의 심박수보다 높을 경우, 복수의 엘이디(20)를 일부(전체 대비 50%에서 80%)만 구동(휴식 모드)할 수 있다. 이와 달리 비교 결과 사용자의 심박수가 정상 상태일 경우 모든 엘이디(20)를 구동(정상 모드)할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 75에서, 비교 결과에 대응하는 노티피케이션(notification)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 표시부(140)를 통해 휴식 모드 또는 정상 모드를 나타내는 색상을 표시할 수 있고, 이와 달리 스피커(150)를 통해 해당 모드에 대응하는 음향을 출력할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 스피커(150)를 통해 사용자의 심박수가 진정되도록 평안한 음악을 출력할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 헬스케어용 광 출력 장치는 사용자의 심박수에 따라 복수의 엘이디(20)를 구동함으로써 사용자의 피부 관리 효과를 높일 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 출력 장치의 고장을 알리는 방법을 나타낸 블록도다. 도 9의 동작들은 도 6의 제어부(110)에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 81에서, 광 센서(132)를 이용하여 파장 변환부(40)에서 방출되는 광을 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 82에서, 검출한 광의 파장을 기준 파장 범위와 비교할 수 있다. 예를 들면 기준 파장 범위는 근적외선 광의 파장 범위일 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 83에서, 검출한 광 중 기준 파장 범위를 벗어나는 광이 총 광량 대비 기준 비율 이상인지 확인할 수 있다. 기준 비율은 20% 내지 50%일 수 있다.
일 실시 예에서, 제어부(110)는 동작 84에서, 검출한 광 중 기준 파장 범위를 벗어나는 광이 총 광량 대비 기준 비율 이상일 경우, 고장 발생을 나타내는 노티피케이션(notification)을 표시부(140) 또는 스피커(150)를 통해 출력할 수 있다. 즉, 본 발명은 근적외선이 방출되어야 피부 관리 효과를 높일 수 있으므로 총 광량 대비 근적외선 광의 광량이 낮을 경우 이를 고장으로 판단할 수 있고, 사용자는 근적외선이 정상적으로 방출되는 새로운 제품으로 교환할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 헬스케어용 광 출력 장치는 인체의 안면 형상을 갖는 마스크 프레임; 상기 마스크 프레임에 배치되며 상기 마스크 프레임과 마주하는 인체 부위에 광을 출력하는 복수의 엘이디; 상기 마스크 프레임에 배치되며 상기 복수의 엘이디의 점등을 위한 회로가 설치된 엘이디 기판; 및 상기 복수의 엘이디 상에 배치되며 상기 복수의 엘이디에서 출력된 광을 근적외선 광으로 변환시키는 파장 변환부;를 포함하고, 상기 파장 변환부는 근적외선 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 근적외선 양자점에서 방출되는 광의 파장은 630nm 내지 950nm이고, 상기 근적외선 양자점의 직경은 2nm 내지 20nm일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 파장 변환부는 상기 복수의 엘이디 전부와 중첩하는 판 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 파장 변환부는 복수의 서브 파장 변환부를 포함하고,
다양한 실시 예에 따르면, 상기 복수의 서브 파장 변환부는 각각 상기 복수의 엘이디 상에 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 복수의 엘이디와 상기 파장 변환부 사이에 배치되며 상기 복수의 엘이디로부터 입사한 광을 상기 파장 변환부로 제공하는 확산필름을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 마스크 프레임에 배치되는 생체 센서; 및 상기 생체 센서에서 감지한 생체 정보에 기반하여 상기 복수의 엘이디를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 생체 센서를 이용하여 사용자의 심박수를 확인하고, 상기 확인한 심박수와 평균 심박수 범위를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 복수의 엘이디를 구동시킬 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 비교 결과에 대응하는 노티피케이션(notification)을 출력할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 파장 변환부에서 방출되는 광을 검출하는 광 센서; 및 상기 광 센서에서 감지한 광의 파장에 기반하여 상기 복수의 엘이디를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 광 센서를 이용하여 상기 파장 변환부에서 방출되는 광을 검출하고, 상기 검출한 광의 파장을 기준 파장 범위와 비교하고, 상기 검출한 광 중 상기 기준 파장 범위를 벗어나는 광이 총 광량 대비 기준 비율 이상일 경우, 고장 발생을 나타내는 노티피케이션(notification)을 출력할 수 있다.
이상에서, 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 인체의 안면 형상을 갖는 마스크 프레임;
    상기 마스크 프레임에 배치되며 상기 마스크 프레임과 마주하는 인체 부위에 광을 출력하는 복수의 엘이디;
    상기 마스크 프레임에 배치되며 상기 복수의 엘이디의 점등을 위한 회로가 설치된 엘이디 기판; 및
    상기 복수의 엘이디 상에 배치되며 상기 복수의 엘이디에서 출력된 광을 근적외선 광으로 변환시키는 파장 변환부;를 포함하고,
    상기 파장 변환부는 근적외선 양자점(quantum dot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.　
  2. 제1 항에 있어서, 상기 근적외선 양자점에서 방출되는 광의 파장은 630nm 내지 950nm이고, 상기 근적외선 양자점의 직경은 2nm 내지 20nm인 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 파장 변환부는 상기 복수의 엘이디 전부와 중첩하는 판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 파장 변환부는 복수의 서브 파장 변환부를 포함하고,
    상기 복수의 서브 파장 변환부는 각각 상기 복수의 엘이디 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 엘이디와 상기 파장 변환부 사이에 배치되며 상기 복수의 엘이디로부터 입사한 광을 상기 파장 변환부로 제공하는 확산필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크 프레임에 배치되는 생체 센서; 및
    상기 생체 센서에서 감지한 생체 정보에 기반하여 상기 복수의 엘이디를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 생체 센서를 이용하여 사용자의 심박수를 확인하고,
    상기 확인한 심박수와 평균 심박수 범위를 비교하고,
    상기 비교 결과에 따라 상기 복수의 엘이디를 구동시키는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 비교 결과에 대응하는 노티피케이션(notification)을 출력하는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 파장 변환부에서 방출되는 광을 검출하는 광 센서; 및
    상기 광 센서에서 감지한 광의 파장에 기반하여 상기 복수의 엘이디를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 광 센서를 이용하여 상기 파장 변환부에서 방출되는 광을 검출하고,
    상기 검출한 광의 파장을 기준 파장 범위와 비교하고,
    상기 검출한 광 중 상기 기준 파장 범위를 벗어나는 광이 총 광량 대비 기준 비율 이상일 경우, 고장 발생을 나타내는 노티피케이션(notification)을 출력하는 것을 특징으로 하는 헬스케어용 광 출력 장치.
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