WO2022145515A1 - 플라즈마 치료기 - Google Patents

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WO2022145515A1
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김철호
이승호
이윤상
강성운
민부기
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주식회사 플라리트
(주)아이씨디
아주대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma therapy device, and more particularly, to a plasma therapy device effective for the treatment of atopic dermatitis, which can reduce ozone generation and improve stability by amplifying a low voltage in a handpiece to a high voltage during the plasma generation process. it's about
  • Plasma is called the fourth state of matter, and refers to a state in which negatively charged electrons, positively charged ions, and neutral particles (molecules and atoms) are mixed. Electrons can be easily accelerated by various methods, neutral particles collide with molecules to generate chemically active species, and ions create conditions for chemical reactions to occur on the surface of the object to be treated, so that active species are active on the surface. May cause chemical reactions. In addition, plasma can be generated from a high vacuum to a high pressure higher than atmospheric pressure and can be discharged not only in gas but also in liquid state. It is used in various industries such as bio and bio.
  • plasma can have excellent sterilization power through the generation of active species with strong oxidizing power and high reactivity, so it is actively used in bio fields such as life/medicine field, food industry and agriculture.
  • studies have been conducted to fundamentally treat incurable diseases such as atopy, dermatitis, Alzheimer's, Parkinson's and cancer using active species, and it has been confirmed that it has an excellent effect on skin regeneration in particular.
  • Plasma treatment equipment for the purpose of treating dermatitis mainly uses atmospheric pressure low-temperature plasma. Atmospheric pressure low temperature plasma is known to have a strong sterilization effect and cell growth promoting effect. Accordingly, in the field of treating dermatitis, wounds, and burns such as atopic dermatitis, athlete's foot, eczema and acne, the skin treatment device using atmospheric pressure low temperature plasma is intended to be used. attempts are increasing.
  • the atmospheric pressure low temperature plasma treatment device can prevent the phenomenon of skin thinning or discoloration, which is a side effect that appears when using a steroid anti-inflamatory durg, known as a conventional dermatitis treatment and prevention material.
  • ozone nitrogen dioxide, and nitrogen monoxide, which are harmful to the human body, are generated.
  • ozone stimulates the nose and throat with a fishy smell, and when the concentration of ozone is high, it causes breathing difficulties and decreased lung function, and sometimes causes headache and red eyes in an enclosed space.
  • plasma is generated by a high voltage inside the main body.
  • the high voltage plasma is applied to the handpiece through the cable, voltage and signal noise may occur, and stability problems may occur due to the high voltage.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a plasma treatment device in which ozone generation can be effectively reduced when plasma is generated through flow control of argon gas.
  • Plasma treatment device generates plasma and irradiates the skin with a handpiece; a body supplying voltage and gas to the handpiece; and a hybrid cable connecting the main body and the handpiece, wherein the handpiece amplifies a low voltage to a high voltage to generate the plasma.
  • the handpiece may include a plasma generator configured to receive the voltage and the gas to generate the plasma; a plasma output unit irradiating the plasma to the skin; and a handpiece tip positioned in front of the plasma output unit to maintain a constant distance between the plasma output unit and the skin: a DC voltage of 9V to 10V at a frequency of 18kHz to 20kHz, an AC voltage of 700V to 900V is amplified to generate the plasma.
  • a plasma generator configured to receive the voltage and the gas to generate the plasma
  • a plasma output unit irradiating the plasma to the skin
  • a handpiece tip positioned in front of the plasma output unit to maintain a constant distance between the plasma output unit and the skin: a DC voltage of 9V to 10V at a frequency of 18kHz to 20kHz, an AC voltage of 700V to 900V is amplified to generate the plasma.
  • the plasma generator quartz, sapphire, glass, ceramic, polymer film, and PEI (Polyetherimide) characterized in that it includes at least one dielectric.
  • the plasma output unit a nozzle for emitting the plasma; is formed, the nozzle is characterized in that one or more.
  • the handpiece tip is characterized in that it is replaceable.
  • the main body the power supply to which the AC voltage is applied; a converter converting the AC voltage into a DC voltage; a pneumatic unit controlling the flow rate and output of the gas; a control unit for controlling the entire system operation; and a monitor displaying medical information.
  • the power supply unit receives an AC voltage of 220V, and the converter converts it into a DC voltage of 24V.
  • the pneumatic unit a pressure sensor for measuring the pressure of the gas; a solenoid valve for controlling the output of the gas; and a flow controller for controlling the flow rate of the gas.
  • a gas supply unit for supplying the gas includes, the gas supply unit, a gas cylinder for storing the gas; a gas tube for transporting the gas; and a gas socket connecting the body and the gas tube, wherein the gas is argon gas, and the flow rate of the gas is 4l/m to 5l/m.
  • the main body a ventilation hole for dissipating the heat inside the main body; characterized in that it comprises a.
  • the present invention by generating plasma using argon gas and irradiating the skin, it has an excellent effect on skin regeneration treatment and atopic dermatitis by suppressing hypersensitive immune response, and in particular, inhibits the differentiation of Th2 cells, which is the main cause of atopic dermatitis. and inhibits the infiltration of mast cells and eosinophils into the skin tissue, resulting in an excellent effect in the treatment of atopic dermatitis.
  • ozone generated when plasma is generated can be effectively reduced by controlling the flow rate of argon gas.
  • a high voltage does not flow in the cable connecting the body and the handpiece, thereby improving the stability of the cable, reducing noise, and simplifying manufacturing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a plasma treatment device (1000).
  • Figure 2 (a) is a front view of the plasma treatment device (1000)
  • Figure 2 (b) is a side view of the plasma treatment device (1000)
  • Figure 2 (c) is a rear view of the plasma treatment device (1000).
  • FIG 3 is a block diagram of the plasma treatment device 1000 .
  • FIG. 4(a) is a perspective view of the handpiece 100
  • FIG. 4(b) is a side perspective view of the handpiece 100
  • FIG. 4(c) is an internal cross-sectional view of the handpiece 100. As shown in FIG.
  • 5 is a graph showing the amount of ozone generated according to the voltage applied to the plasma treatment device.
  • FIG. 6 is a graph showing the amount of ozone generated according to the flow rate of argon gas of the plasma treatment device.
  • FIG. 7 is a graph showing the amount of ozone generated when plasma is generated by supplying an applied voltage of 9V and an argon gas flow rate of 5 l/m to the handpiece prototype of the plasma treatment device.
  • Figure 1 is a perspective view of the plasma treatment device 1000
  • Figure 2 (a) is a front view
  • Figure 2 (b) is a side view
  • Figure 2 (c) is a rear view
  • Figure 3 is a block diagram. 1 to 3
  • the plasma treatment device 1000 according to the present invention may include a handpiece 100 , a body 200 and a hybrid cable 300 .
  • the handpiece 100 can generate plasma and irradiate the skin.
  • Figure 4 (a) is a perspective view of the handpiece 100
  • Figure 4 (b) is a side perspective view
  • Figure 4 (c) is an internal cross-sectional view.
  • the handpiece 100 may include a plasma generating unit 110 , a plasma output unit 120 , and a handpiece tip 130 .
  • the plasma generating unit 110 is formed inside the handpiece 100 and may generate plasma by receiving voltage and gas from the main body 200 to be described later.
  • an electrode receiving voltage from the main body 200 and a ground electrode installed at a predetermined distance from the electrode form an electric field.
  • glow discharge may be generated by the pressure generated between the electrode and the ground electrode and the flow rate of the gas to generate plasma.
  • one or more dielectrics of quartz, sapphire, glass, ceramic, polymer film, and PEI Polyetherimide
  • the plasma generator 110 receives a DC voltage of 9V to 10V from the main body 200 .
  • the frequency is set to 18 kHz to 20 kHz to generate plasma and a DC voltage of 9V to 10V is supplied
  • the plasma can be generated by being amplified into an AC voltage of 700V to 900V.
  • the amount of harmful gas generated during plasma generation is less than 0.05 ppm of ozone (O 3 ), less than 0.05 ppm of nitrogen dioxide (NO 2 ), and less than 20 ppm of nitrogen monoxide (NO). Since it is greatly reduced, the stability of the plasma treatment device 1000 can be improved. In addition, it is possible to further improve the stability by preventing the harmful gas from coming into direct contact with the skin by separately configuring the harmful gas emission unit (not shown).
  • the plasma output unit 120 may irradiate the generated plasma to the skin.
  • Plasma may be emitted from the nozzle 121 formed in the plasma output unit 120 .
  • One or more nozzles 121 may be formed to multi-output plasma to improve the treatment effect.
  • the handpiece tip 130 may be positioned in front of the plasma output unit 120 to maintain a constant distance between the plasma output unit 120 and the skin.
  • the handpiece tip 130 is designed to be replaceable, so it can be removed from the handpiece 100 and replaced immediately when contaminated or destroyed.
  • the handpiece tip 130 since the handpiece tip 130 is in direct contact with the skin, it may be made of a material that has passed a biosafety test, and preferably made of polycarbonate.
  • the body 200 may supply voltage and gas to the handpiece 100 .
  • the body 200 may include a power supply unit 210 , a converter 220 , a pneumatic unit 230 , a control unit 240 , and a monitor 250 .
  • the power supply unit 210 may receive an AC voltage so that the plasma treatment device 1000 can operate.
  • the power supply unit 210 may receive a voltage by driving the power switch 211 .
  • the voltage may receive an AC voltage of 220V of 60Hz from the outlet through the plug 212 , and transmit the voltage to the converter 220 to be described later through the power cable 213 .
  • the power supply unit 210 is provided with an emergency switch 214 to check the voltage supply or the voltage of the circuit, and if there is an abnormality, immediately cut off the power to prevent malfunction of the plasma treatment device 1000 .
  • the converter 220 may convert the 220V AC voltage supplied from the power supply unit 210 into a DC voltage of 24V to supply power to the control unit 240 to be described later.
  • the pneumatic unit 230 may control the flow rate and output of gas, and may include a pressure sensor 231 , an electromagnetic valve 232 , and a flow rate controller 233 .
  • the pressure sensor 231 may monitor the amount of gas remaining in the gas cylinder 410 to be described later by measuring the pressure of the gas.
  • the solenoid valve 232 may control the gas output of the gas cylinder 410 by adjusting the degree of opening and closing.
  • the flow controller 233 may supply gas to the handpiece 100 by controlling the flow rate of the gas.
  • the control unit 240 may control the overall system operation of the components of the plasma treatment device (1000).
  • the control unit 240 may process an input signal, an output signal, data, information, etc. through the components or drive an application program stored in a memory, thereby providing and processing appropriate information and functions to the user.
  • the control unit 240 receives a DC voltage of 24V through the converter 220 to operate the pressure sensor 231 , the solenoid valve 232 and the flow controller 233 of the pneumatic unit 230 , and communicate with each other. It is possible to control the flow rate and output of gas.
  • the controller 240 may provide visual information and an input window to the monitor 250 to be described later by driving a self-set program.
  • the control unit 240 may apply a DC voltage of 10V to the handpiece 100 through a hybrid cable 300 to be described later.
  • the monitor 250 may be positioned above the main body 200 to display medical information.
  • a treatment program may be driven to display medical information.
  • the displayed medical information may display various medical information such as patient information, treatment time, treatment settings, current voltage, gas flow rate, device abnormality, and other information.
  • the monitor 250 can input an operation command for the operation of the plasma treatment device 1000, so that the operation of the plasma treatment device 1000 by inputting various settings such as power operation, treatment time setting, gas flow setting, power frequency setting, etc. can be performed.
  • the monitor 250 may input an operation command by various input means such as a button, a switch, a lever, a touch screen, and a keyboard, and may preferably be manufactured as a touch screen.
  • the body 200 may have a ventilation hole 260 formed on one side.
  • the ventilation hole 260 may discharge heat inside the main body 200 to prevent malfunction and safety accidents due to overheating.
  • the hybrid cable 300 can connect the handpiece 100 and the main body 200 .
  • the hybrid cable 300 may simultaneously supply voltage and gas from the body 200 to the handpiece 100 .
  • a low voltage of DC 10V is supplied to the handpiece 100, a high voltage does not flow in the hybrid cave 300, so safety can be improved, cable manufacturing is not difficult, and noise can be generated less.
  • Plasma treatment device 1000 may include a gas supply unit 400 for supplying a gas.
  • the gas supply unit 400 may include a gas cylinder 410 , a gas tube 420 , and a gas socket (not shown).
  • the gas cylinder 410 may provide a space for storing gas.
  • gas argon gas or nitrogen gas, which is an inert gas, may be used, and preferably, argon gas may be used.
  • the gas tube 420 may transfer the gas stored in the gas cylinder 410 to the body 200 .
  • a gas socket may supply gas to the plasma treatment device 1000 by connecting the gas tube 420 and the body 200 .
  • a gas socket groove 270 is formed on one side of the body 200 to connect a gas socket (not shown).
  • the flow rate and output of the gas may be controlled by the pneumatic unit 230 .
  • the argon gas can be controlled at a flow rate of 4 l/m to 5 l/m. If the flow rate is less than 4 l/m or more than 5 l/m, the generation of ozone, which is a harmful gas generated during plasma generation, increases, and thus stability may be reduced.
  • Plasma treatment device 1000 can have an excellent effect in skin regeneration treatment and skin beauty, such as atopic treatment, wound treatment, burn treatment, wrinkle improvement, skin care, etc. by suppressing a hypersensitive immune response.
  • it can have an excellent effect in the treatment of atopic dermatitis by inhibiting the differentiation of Th2 cells, the main cause of atopic dermatitis, and inhibiting the infiltration of mast cells and eosinophils into the skin tissue.
  • the amount of ozone generated during plasma generation of Examples 1 to 4 below was measured by varying the handpiece applied voltage and flow rate of argon gas of the plasma treatment device according to the present invention as described above. Through this, it was confirmed that the desired handpiece applied voltage and argon gas flow rate conditions can be suppressed in the amount of ozone generated by the plasma treatment device.
  • the amount of ozone generated by the plasma treatment device was generated by placing the handpiece in a straight line to generate plasma, and the amount of ozone generated per minute was measured from the side of the handpiece.
  • the ozone generation amount was measured for 10 minutes under the conditions of a handpiece applied voltage of 9V, an argon gas flow rate of 4l/m, and a measuring distance of 10mm.
  • the amount of ozone generated for 10 minutes was measured under the conditions of a handpiece applied voltage of 10V, an argon gas flow rate of 4l/m, and a measuring distance of 10mm.
  • Example 1 0.007 0.006 0.005 0.006 0.004 0.003 0.006 0.007 0.006 0.006
  • Example 2 0.013 0.010 0.011 0.008 0.007 0.007 0.006 0.007 0.006 0.006 0.006
  • Example 5 is a graph showing the amount of ozone generated in Examples 1 and 2 according to the voltage applied to the plasma treatment device.
  • the amount of ozone generated after 10 minutes was 0.006ppm.
  • the amount of ozone generated at the beginning was smaller than when a DC voltage of 10V was applied in Example 2. Therefore, preferably, when the plasma is generated by setting the applied voltage of the handpiece to 9V, less ozone can be generated.
  • the ozone generation amount was measured for 10 minutes under the conditions of a handpiece applied voltage of 9V, an argon gas flow rate of 4l/m, and a measuring distance of 10mm.
  • the ozone generation amount was measured for 10 minutes under the conditions of a handpiece applied voltage of 9V, an argon gas flow rate of 5l/m, and a measuring distance of 10mm.
  • Example 3 0.007 0.006 0.005 0.006 0.004 0.003 0.006 0.007 0.006 0.006
  • Example 4 0.013 0.008 0.008 0.005 0.006 0.006 0.005 0.006 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005
  • FIG. 6 is a graph showing the ozone generation amount of Examples 3 and 4 according to the flow rate of argon gas of the plasma treatment device.
  • the ozone generation amount of the argon gas flow rate of 5 l/m of Example 4 was high at the beginning, but it can be confirmed that the ozone generation amount is less at 0.005 ppm after 10 minutes. Therefore, preferably, when the plasma is generated by setting the flow rate of the argon gas to 5 l/m, less ozone can be generated.
  • the ozone generation amount was measured for 10 minutes under the conditions of a handpiece applied voltage of 9V, an argon gas flow rate of 5 l/m, and a measuring distance of 10 mm.
  • the ozone generation amount was measured for 10 minutes under the conditions of a handpiece applied voltage of 9V, an argon gas flow rate of 5 l/m, and a measuring distance of 10 mm.
  • Example 5 0.014 0.016 0.017 0.019 0.018 0.019 0.020 0.019 0.020 0.019
  • Example 6 0.015 0.017 0.018 0.017 0.017 0.018 0.019 0.021 0.021 0.022
  • Example 7 is a graph showing the amount of ozone generated in Examples 5 and 6.
  • the amount of ozone generated after 10 minutes in Example 5 was measured to be 0.019 ppm, and the amount of ozone generated after 10 minutes in Example 6 was measured to be 0.022 ppm. Through this, it can be confirmed that both Examples 5 and 6 satisfy the ozone generation test safety standard of 0.05 ppm or less.
  • the ozone generation amount measured for 10 minutes is similar, so that the handpiece operates uniformly and plasma is generated.

Abstract

본 발명은 플라즈마 치료기에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 플라즈마 발생 과정에서 핸드피스 내에서 저전압을 고전압으로 증폭시킴으로써, 오존 생성이 감소되고, 안정성이 향상될 수 있는 아토피 피부염 치료에 효과적인 플라즈마 치료기에 관한 것이다.

Description

플라즈마 치료기
본 발명은 플라즈마 치료기에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 플라즈마 발생 과정에서 핸드피스 내에서 저전압을 고전압으로 증폭시킴으로써, 오존 생성이 감소되고, 안정성이 향상될 수 있는 아토피 피부염 치료에 효과적인 플라즈마 치료기에 관한 것이다.
플라즈마는 제 4의 물질 상태라 불리며, 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온 및 중성입자(분자와 원자)가 혼합된 상태를 말한다. 전자는 다양한 방식에 의해 쉽게 가속될 수 있으며 중성입자는 분자와 충돌하여 화학적 활성종을 생성하고, 이온은 처리하고자 하는 피 처리물의 표면을 화학 반응이 일어날 수 있는 조건을 조성함으로 활성종이 표면에서 활발한 화학 작용을 일으킬 수 있다. 또한, 플라즈마는 고진공으로부터 대기압 이상의 높은 압력에서도 발생이 가능하고 기체뿐만 아니라 액체 상태에서도 방전이 가능하므로 다양한 생산 조건에 맞는 플라즈마 발생 방식을 선택적으로 사용할 수 있는 장점 때문에 반도체, 디스플레이, 에너지, 기계, 화학 및 바이오 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히, 플라즈마는 강한 산화력과 높은 반응성을 갖는 활성종 생성을 통해 우수한 살균력을 가질 수 있어 생명/의학 분야, 식품 산업 및 농업 등 바이오 분야에서 활발히 활용되고 있다. 최근에는 활성종을 이용하여 아토피, 피부염, 알츠하이머, 파킨슨 및 암과 같은 난치병을 근본적으로 치료하려는 연구가 진행되고 있으며, 특히 피부재생에 뛰어난 효과를 가지는 것이 확인되었다.
피부염 치료목적의 플라즈마 치료기는 주로 대기압 저온 플라즈마가 사용된다. 대기압 저온 플라즈마는 강력한 멸균효과와 세포 성장촉진 효과를 갖는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 아토피, 무좀, 습진 및 여드름 등의 피부염이나 상처, 화상 등을 치료하는 분야에서 대기압 저온 플라즈마를 이용한 피부 치료기가 이용하려는 시도가 많아지고 있다. 또한, 대기압 저온 플라즈마 치료기는 종래의 피부염 치료 및 예방 물질로 알려진 스테로이드계 항염증약(Steroid anti-inflamatory durg) 사용 시 나타나는 부작용인 피부가 얇아지거나 변색되는 현상을 방지할 수 있다.
그러나 종래의 플라즈마 치료기는 장시간 사용할 경우 인체에 유해한 오존, 이산화질소 및 일산화질소가 발생되는 문제가 있다. 특히, 오존은 비릿한 냄새로 코와 인후를 자극하고, 오존의 농도가 높은 경우 호흡곤란 및 폐기능 저하를 초래하고, 밀폐된 공간에서는 두통 및 눈충혈을 일으키기도 한다.
또한, 종래의 플라즈마 치료기는 본체 내부에서 고전압에 의해 플라즈마가 발생된다. 여기에서, 고전압 플라즈마가 케이블을 거쳐 핸드피스로 인가될 때 전압 및 신호의 노이즈가 발생할 수 있고, 고전압에 따른 안정성 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 아르곤 가스의 유량 제어를 통해 플라즈마 발생 시 오존 생성이 효과적으로 감소될 수 있는 플라즈마 치료기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 플라즈마 발생 과정에서 핸드피스 내에서 저전압을 고전압으로 증폭시킴으로써, 케이블의 전압 및 신호의 노이즈가 감소하고 고전압에 대한 안정성이 향상된 플라즈마 치료기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 치료기는 플라즈마를 발생시켜 피부에 조사하는 핸드피스; 상기 핸드피스에 전압 및 가스를 공급하는 본체; 및 상기 본체 및 상기 핸드피스를 연결하는 하이브리드 케이블;을 포함하고, 상기 핸드피스는 저전압을 고전압으로 증폭시켜 상기 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핸드피스는, 상기 전압 및 상기 가스를 공급받아 상기 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 상기 플라즈마를 상기 피부에 조사하는 플라즈마 출력부; 및 상기 플라즈마 출력부 전면에 위치되어, 상기 플라즈마 출력부와 상기 피부의 거리를 일정하게 유지시키는 핸드피스 팁:을 포함하고, 9V 내지 10V의 직류전압을 주파수 18kHz 내지 20kHz에서 700V 내지 900V의 교류전압으로 증폭시켜 상기 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 발생부는, 석영, 사파이어, 유리, 세라믹, 고분자필름 및 PEI(Polyetherimide) 중 어느 하나 이상의 유전체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 출력부는, 상기 플라즈마를 방출하는 노즐;이 형성되고, 상기 노즐은 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 핸드피스 팁은, 교체 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체는, 교류전압을 인가 받는 전원부; 상기 교류전압을 직류전압으로 변환하는 컨버터; 상기 가스의 유량 및 출력을 제어하는 공압부; 전체 시스템 동작을 제어하는 제어부; 및 의료정보를 표시하는 모니터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원부는, 220V의 교류전압을 인가 받고, 상기 컨버터는, 24V의 직류전압으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공압부는, 상기 가스의 압력을 측정하는 압력센서; 상기 가스의 출력을 제어하는 전자밸브; 및 상기 가스의 유량을 제어하는 유량제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 치료기는, 상기 가스를 공급해주는 가스공급부;를 포함하고, 상기 가스공급부는, 상기 가스를 저장하는 가스봄베; 상기 가스를 이송하는 가스튜브; 및 상기 본체 및 상기 가스튜브를 연결하는 가스소켓;을 포함하고, 상기 가스는 아르곤 가스이고, 상기 가스의 유량은 4l/m 내지 5l/m인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체는, 상기 본체 내부의 열을 방출하는 환기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 아르곤 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 피부에 조사함으로써, 과민성 면역반응을 억제하여 피부재생 치료 및 아토피 피부염에 탁월한 효과를 가지며, 특히 아토피 피부염의 주요 원인인 Th2 세포의 분화를 억제하고 비만세포와 호산구가 피부조직으로 침윤하는 것을 억제하여 아토피 치료에 탁월한 효과가 발생한다.
또한, 아르곤 가스의 유량 제어를 통해 플라즈마 발생 시 생성되는 오존이 효과적으로 감소될 수 있다.
또한, 핸드피스 내에서 저전압을 고전압으로 증폭시켜 플라즈마를 발생시킴으로써 본체와 핸드피스를 연결하는 케이블에 고전압이 흐르지 않아 케이블의 안정성 향상, 노이즈 감소 및 제작이 간편해지는 효과가 발생한다.
도 1은 플라즈마 치료기(1000)의 사시도이다.
도 2(a)는 플라즈마 치료기(1000)의 정면도이고, 도 2(b)는 플라즈마 치료기(1000)의 측면도이고, 도 2(c)는 플라즈마 치료기(1000)의 후면도이다.
도 3은 플라즈마 치료기(1000)의 블록도이다.
도 4(a)는 핸드피스(100)의 사시도이고, 도 4(b)는 핸드피스(100)의 측면 사시도이고, 도 4(c)는 핸드피스(100)의 내부 단면도이다.
도 5는 플라즈마 치료기의 인가 전압에 따른 오존 발생량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 플라즈마 치료기의 아르곤 가스 유량에 따른 오존 발생량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 플라즈마 치료기의 핸드피스 시제품에 인가 전압 9V 및 아르곤 가스 유량 5l/m을 공급하여 플라즈마를 발생시켰을 때 발생되는 오존량을 나타낸 그래프이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 플라즈마 치료기(1000)의 사시도이고, 도 2(a)는 정면도이고, 도 2(b)는 측면도이고, 도 2(c)는 후면도이고, 도 3은 블록도이다. 도 1 내지 도 3를 참고하면, 본 발명에 따른 플라즈마 치료기(1000)는 핸드피스(100), 본체(200) 및 하이브리드 케이블(300)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 핸드피스(100)는 플라즈마를 발생시켜 피부에 조사할 수 있다. 도 4(a)는 핸드피스(100)의 사시도이고, 도 4(b)는 측면 사시도이고, 도 4(c)는 내부 단면도이다. 도 4를 참고하면, 핸드피스(100)는 플라즈마 발생부(110), 플라즈마 출력부(120) 및 핸드피스 팁(130)을 포함할 수 있다.
플라즈마 발생부(110)는 핸드피스(100) 내부에 형성되며, 후술되는 본체(200)에서 전압 및 가스를 공급받아 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 발생부(110)는 본체(200)로부터 전압을 공급받는 전극 및 상기 전극과 일정 간격을 두고 설치되는 그라운드전극이 전기장을 형성한다. 이 때, 가스를 투입하면 전극과 그라운드전극 사이에 발생하는 압력과 가스의 유량에 의해 글로우방전(Glow discharge)이 발생해 플라즈마가 생성될 수 있다. 여기서, 석영, 사파이어, 유리, 세라믹, 고분자필름 및 PEI(Polyetherimide) 중 어느 하나 이상의 유전체를 전극과 그라운드전극 사이에 위치시켜 글로우방전의 전이를 방지하여 플라즈마의 누설 및 집중 현상을 억제할 수 있다. 이 때, 플라즈마 발생부(110)는 본체(200)에서 9V 내지 10V의 직류전압을 공급받는다. 여기서, 플라즈마를 발생시키기 위해 주파수를 18kHz 내지 20kHz로 설정하여 9V 내지 10V의 직류전압을 공급해주면 700V 내지 900V의 교류전압으로 증폭되어 플라즈마가 발생될 수 있다. 이 때, 플라즈마는 저전압을 고전압으로 증폭시켜 발생되기 때문에, 플라즈마 발생 시 생성되는 유해가스의 발생량이 오존(O3) 0.05ppm 이하, 이산화질소(NO2) 0.05ppm 이하 및 일산화질소(NO) 20ppm 이하로 매우 감소되므로 플라즈마 치료기(1000)의 안정성이 향상될 수 있다. 또한, 유해가스 방출부(미도시)를 별도 구성하여 피부에 유해가스가 직접적으로 접촉되는 것을 방지하여 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
플라즈마 출력부(120)는 발생된 플라즈마를 피부에 조사할 수 있다. 플라즈마는 플라즈마 출력부(120)에 형성된 노즐(121)에서 방출될 수 있다. 노즐(121)은 하나 이상이 형성되어 플라즈마를 다중 출력하여 치료 효과를 향상시킬 수 있다.
핸드피스 팁(130)은 플라즈마 출력부(120) 전면에 위치되어 플라즈마 출력부(120)와 피부의 거리를 일정하게 유지시킬 수 있다. 핸드피스 팁(130)은 교체 가능하도록 설계되어 오염 혹은 파괴 시 핸드피스(100)에서 분리하여 즉시 교체할 수 있다. 또한, 핸드피스 팁(130)은 피부에 직접적으로 접촉되므로 생물학적 안전에 관한 시험을 통과한 물질로 제작될 수 있으며, 바람직하게는 폴리카보네이트로 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 본체(200)는 핸드피스(100)에 전압 및 가스를 공급할 수 있다. 본체(200)는 전원부(210), 컨버터(220), 공압부(230), 제어부(240) 및 모니터(250)를 포함할 수 있다.
전원부(210)는 플라즈마 치료기(1000)가 작동할 수 있도록 교류전압을 인가 받을 수 있다. 전원부(210)는 전원스위치(211)를 구동하여 전압을 인가 받을 수 있다. 전압은 플러그(212)를 통해 콘센트에서 60Hz의 220V의 교류전압을 인가 받고, 전원케이블(213)을 통해 후술되는 컨버터(220)로 전압을 전송할 수 있다. 전원부(210)는 비상스위치(214)가 구비되어 전압 공급 또는 회로의 전압을 점검하여 이상이 생기면 즉시 전원을 차단하여 플라즈마 치료기(1000)의 고장을 방지할 수 있다.
컨버터(220)는 전원부(210)에서 공급받은 220V 교류전압을 24V의 직류전압으로 변환하여 후술되는 제어부(240)에 전력을 공급해줄 수 있다.
공압부(230)는 가스의 유량 및 출력을 제어할 수 있고, 압력센서(231), 전자밸브(232) 및 유량제어기(233)를 포함할 수 있다. 압력센서(231)는 가스의 압력을 측정하여 후술되는 가스봄베(410)의 잔여 가스량을 모니터링 할 수 있다. 전자밸브(232)는 개폐 정도를 조절하여 가스봄베(410)의 가스 출력을 제어할 수 있다. 유량제어기(233)는 가스의 유량을 제어하여 핸드피스(100)로 가스를 공급해줄 수 있다.
제어부(240)는 플라즈마 치료기(1000)의 구성요소들의 전반적인 시스템 동작을 제어할 수 있다. 제어부(240)는 구성요소들을 통해 입력신호, 출력신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리에 저장된 응용프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보와 기능을 제공하고 처리해줄 수 있다. 제어부(240)는 컨버터(220)를 통해 24V의 직류전압을 제공받아 공압부(230)의 압력센서(231), 전자밸브(232) 및 유량제어기(233)를 작동시키고 통신을 주고받아 공급되는 가스의 유량 및 출력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 자체 설정된 프로그램을 구동하여 시각적인 정보 및 입력창을 후술되는 모니터(250)로 제공해줄 수 있다. 또한, 제어부(240)는 10V의 직류전압을 후술되는 하이브리드 케이블(300)을 통해 핸드피스(100)로 인가할 수 있다.
모니터(250)는 본체(200) 상부에 위치하여 의료정보를 표시할 수 있다. 모니터(250)는 본체(200)에 전원이 공급되면 치료 프로그램이 구동되어 의료정보가 표시될 수 있다. 이 때, 표시되는 의료정보는 환자정보, 치료시간, 치료설정, 현재 전압, 가스 유량, 기기 이상 및 기타 정보 등 다양한 의료정보가 표시될 수 있다. 또한, 모니터(250)는 플라즈마 치료기(1000)의 조작을 위한 조작명령을 입력할 수 있어 전원 동작, 치료시간 설정, 가스 유량 설정, 전원 주파수 설정 등 다양한 설정을 입력하여 플라즈마 치료기(1000)의 동작을 수행할 수 있다. 모니터(250)는 버튼, 스위치, 레버, 터치스크린 및 키보드 등 다양한 입력수단에 의해 조작명령을 입력할 수 있으며, 바람직하게는 터치스크린으로 제작될 수 있다.
본체(200)는 일측에 환기구(260)가 형성될 수 있다. 환기구(260)는 본체(200) 내부의 열을 방출하여 과열로 인한 고장 및 안전사고를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 케이블(300)은 핸드피스(100) 및 본체(200)를 연결할 수 있다. 하이브리드 케이블(300)은 본체(200)에서 핸드피스(100)로 전압 및 가스를 동시에 공급할 수 있다. 여기서 전압은 직류 10V의 저전압이 핸드피스(100)로 공급되기 때문에, 하이브리드 케이브(300)에 고전압이 흐르지 않아 안전성이 향상될 수 있고, 케이블 제작이 까다롭지 않으며, 노이즈가 적게 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 치료기(1000)는 가스를 공급해주는 가스공급부(400)를 포함할 수 있다. 가스공급부(400)는 가스봄베(410), 가스튜브(420) 및 가스소켓(미도시)을 포함할 수 있다.
가스봄베(410)는 가스를 저장할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 가스는 비활성 가스인 아르곤 가스 또는 질소 가스가 사용될 수 있으며, 바람직하게는, 아르곤 가스를 사용할 수 있다.
가스튜브(420)는 가스봄베(410)에 저장된 가스를 본체(200)로 이송할 수 있다.
가스소켓(미도시)은 가스튜브(420)와 본체(200)를 연결하여 플라즈마 치료기(1000)에 가스를 공급할 수 있다. 본체(200)는 일측에 가스소켓 홈(270)이 형성되어 가스소켓(미도시)이 연결될 수 있다.
여기서 가스는 공압부(230)에 의해 유량 및 출력이 제어될 수 있다. 바람직하게는, 아르곤 가스가 4l/m 내지 5l/m의 유량으로 제어될 수 있다. 유량이 4l/m 미만 또는 5l/m을 초과하여 공급하면 플라즈마 발생 시 생성되는 유해가스인 오존의 발생이 증가하여 안정성이 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 치료기(1000)는 과민성 면역반응을 억제하여 아토피 치료, 창상 치료, 화상 치료, 주름 개선, 피부미용 등 피부재생 치료 및 피부미용에 탁월한 효과를 가질 수 있다. 특히, 아토피 피부염의 주요 원인인 Th2 세포의 분화를 억제하고 비만세포와 호산구가 피부조직으로 침윤하는 것을 억제하여 아토피 치료에 탁월한 효과를 가질 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 플라즈마 치료기의 핸드피스 인가 전압 및 아르곤 가스의 유량 조건을 다르게 하여 아래의 실시예 1 내지 4의 플라즈마 발생 시 생성되는 오존 발생량을 측정하였다. 이를 통해 플라즈마 치료기의 오존 발생량이 억제될 수 있는 바람직한 핸드피스 인가 전압 및 아르곤 가스 유량 조건을 확인하였다. 여기서, 플라즈마 치료기의 오존 발생량은 핸드피스를 일직선으로 세워 플라즈마를 발생시키고, 핸드피스의 측면에서 분당 오존 발생량을 측정하였다.
<실시예 1>
핸드피스 인가 전압 9V, 아르곤 가스 유량 4l/m 및 측정거리 10mm의 조건에서 10분 동안 오존 발생량을 측정하였다.
<실시예 2>
핸드피스 인가 전압 10V, 아르곤 가스 유량 4l/m 및 측정거리 10mm의 조건에서 10분 동안 오존 발생량을 측정하였다.
1분 2분 3분 4분 5분 6분 7분 8분 9분 10분
오존 발생량 (ppm) 실시예 1 0.007 0.006 0.005 0.006 0.004 0.003 0.006 0.007 0.006 0.006
실시예 2 0.013 0.010 0.011 0.008 0.007 0.007 0.006 0.007 0.006 0.006
도 5는 플라즈마 치료기의 인가 전압에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 오존 발생량을 나타낸 그래프이다. 전압에 따른 플라즈마 치료기의 오존 발생량을 측정한 결과, 10분 후 모두 오존 발생량이 0.006ppm으로 나타났다. 다만, 실시예 1에서 9V의 직류전압을 인가하였을 때, 실시예 2에서 10V의 직류전압을 인가하였을 때 보다 초반의 오존 발생량이 더 적은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 핸드피스 인가 전압을 9V로 설정하여 플라즈마를 발생시켰을 때 오존이 적게 발생될 수 있다.
<실시예 3>
핸드피스 인가 전압 9V, 아르곤 가스 유량 4l/m 및 측정거리 10mm의 조건에서 10분 동안 오존 발생량을 측정하였다.
<실시예 4>
핸드피스 인가 전압 9V, 아르곤 가스 유량 5l/m 및 측정거리 10mm의 조건에서 10분 동안 오존 발생량을 측정하였다.
1분 2분 3분 4분 5분 6분 7분 8분 9분 10분
오존 발생량 (ppm) 실시예 3 0.007 0.006 0.005 0.006 0.004 0.003 0.006 0.007 0.006 0.006
실시예 4 0.013 0.008 0.008 0.005 0.006 0.006 0.005 0.006 0.005 0.005
도 6은 플라즈마 치료기의 아르곤 가스 유량에 따른 실시예 3 및 실시예 4의 오존 발생량을 나타낸 그래프이다. 전압에 따른 플라즈마 치료기의 오존 발생량을 측정한 결과, 초반에는 실시예 4의 아르곤 가스 유량 5l/m의 오존 발생량이 높았으나 10분 후에는 0.005ppm으로 오존 발생량이 더 적은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 아르곤 가스의 유량을 5l/m으로 설정하여 플라즈마를 발생시켰을 때 오존이 적게 발생될 수 있다.
하기의 실시예 5 내지 6은 상기 실시예 1 내지 4에 따른 바람직한 플라즈마 발생 조건인 인가 전압 9V 및 아르곤 가스의 유량 5l/m을 핸드피스 시제품에 공급하여 플라즈마를 발생시켰을 때 발생되는 오존량을 측정하였다.
<실시예 5>
핸드피스 인가 전압 9V, 아르곤 가스 유량 5l/m 및 측정거리 10mm의 조건에서 10분 동안 오존 발생량을 측정하였다.
<실시예 6>
핸드피스 인가 전압 9V, 아르곤 가스 유량 5l/m 및 측정거리 10mm의 조건에서 10분 동안 오존 발생량을 측정하였다.
1분 2분 3분 4분 5분 6분 7분 8분 9분 10분
오존 발생량 (ppm) 실시예 5 0.014 0.016 0.017 0.019 0.018 0.019 0.020 0.019 0.020 0.019
실시예 6 0.015 0.017 0.018 0.017 0.017 0.018 0.019 0.021 0.021 0.022
도 7은 실시예 5 및 실시예 6의 오존 발생량을 나타낸 그래프이다. 실시예 5의 10분 후 오존 발생량은 0.019ppm으로 측정되었고, 실시예 6의 10분 후 오존 발생량은 0.022ppm으로 측정되었다. 이를 통해 실시예 5 및 실시예 6 모두 오존 발생 시험 안전성 기준인 0.05ppm 이하를 만족한 것을 확인할 수 있다. 또한, 10분 동안 오존 분포를 측정한 결과 10분 동안 측정된 오존 발생량 수치가 유사하여 핸드피스가 균일하게 동작하여 플라즈마가 발생되는 것을 확인할 수 있다.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 플라즈마를 발생시켜 피부에 조사하는 핸드피스;
    상기 핸드피스에 전압 및 가스를 공급하는 본체; 및
    상기 본체 및 상기 핸드피스를 연결하는 하이브리드 케이블;을 포함하고,
    상기 핸드피스는 저전압을 고전압으로 증폭시켜 상기 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 핸드피스는,
    상기 전압 및 상기 가스를 공급받아 상기 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부;
    상기 플라즈마를 상기 피부에 조사하는 플라즈마 출력부; 및
    상기 플라즈마 출력부 전면에 위치되어, 상기 플라즈마 출력부와 상기 피부의 거리를 일정하게 유지시키는 핸드피스 팁:을 포함하고,
    9V 내지 10V의 직류전압을 주파수 18kHz 내지 20kHz에서 700V 내지 900V의 교류전압으로 증폭시켜 상기 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는,
    석영, 사파이어, 유리, 세라믹, 고분자필름 및 PEI(Polyetherimide) 중 어느 하나 이상의 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 플라즈마 출력부는,
    상기 플라즈마를 방출하는 노즐;이 형성되고,
    상기 노즐은 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 핸드피스 팁은,
    교체 가능한 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 본체는,
    교류전압을 인가 받는 전원부;
    상기 교류전압을 직류전압으로 변환하는 컨버터;
    상기 가스의 유량 및 출력을 제어하는 공압부;
    전체 시스템 동작을 제어하는 제어부; 및
    의료정보를 표시하는 모니터;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전원부는, 220V의 교류전압을 인가 받고,
    상기 컨버터는, 24V의 직류전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 공압부는,
    상기 가스의 압력을 측정하는 압력센서;
    상기 가스의 출력을 제어하는 전자밸브; 및
    상기 가스의 유량을 제어하는 유량제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 치료기는,
    상기 가스를 공급해주는 가스공급부;를 포함하고,
    상기 가스공급부는,
    상기 가스를 저장하는 가스봄베;
    상기 가스를 이송하는 가스튜브; 및
    상기 본체 및 상기 가스튜브를 연결하는 가스소켓;을 포함하고,
    상기 가스는 아르곤 가스이고, 상기 가스의 유량은 4l/m 내지 5l/m인 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 본체 내부의 열을 방출하는 환기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 치료기.
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