CN107427693B

CN107427693B - 利用等离子体的皮肤治疗装置

Info

Publication number: CN107427693B
Application number: CN201680017750.7A
Authority: CN
Inventors: 金秉哲
Original assignee: First Lin Medical Insurance Of Co
Current assignee: First Lin Medical Insurance Of Co
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2036-04-08
Also published as: WO2016167516A1; CN107427693A

Abstract

本发明涉及利用等离子体的皮肤治疗装置，本发明的目的在于，形成具有多个基板的基板，使等离子体的产生均匀地分布，并防止皮肤的损伤，将间隔维持部设置于外罩的整个下端部位，以此防止等离子体的泄露，在基板与电介质部之间形成空气层，从而更加稳定地诱导等离子体。

Description

利用等离子体的皮肤治疗装置

技术领域

本发明涉及利用等离子体的皮肤治疗装置，更详细地，涉及通过电介质阻挡放电可在皮肤顺畅地生成等离子体的等离子体装置结构。

背景技术

物质的状态可分为固体、液体、气体，若向气体状态的物质施加能量，则电子从原子或分子分离，从而处于电子和离子及中性粒子(分子和原子)混合的状态的等离子体状态。

在这种等离子体状态下，电子可通过多种方式简单加速，中性粒子与被处理物的分子碰撞来生成化学活性物种，离子在需要处理的被处理物的表面形成可产生化学反应的条件，来使活性物种在表面引起剧烈的化学反应。

即，例如，这种等离子体包含氧基、羟基及氮自由基、电子激发的原子或分子及紫外线(UV)光子、离子、自由基等的化学活性物种，这些沿着电场运动并以对患部进行清洗的方式轻轻地碰撞并刺激患部内外，以此进行杀菌。

与大气压相比，等离子体在1mTorr～100Torr左右的低压的真空状态下更容易产生，在上述低压力下，若需要产生等离子体，则为了制造真空容器并维持真空，需要安装真空泵等多种制造条件。基于这种原因，积极进行对于在并非为真空的大气压条件下产生等离子体的方法的研究，从而，最近在大气压或其以上的压力条件下，也可以产生等离子体。

通过这种等离子体的特性和生成方法的发展，等离子体用于产业的多个领域，在利用上述技术的微生物的杀菌、创伤的止血、牙齿美白、癌细胞猝灭诱导等医学领域中的实用试图变大，尤其，与其他领域相比，在皮肤治疗中利用等离子体的技术的可能性已得到了认证，且进行有深度的研究。

另一方面，根据产生等离子体的方法，可分为热等离子体放电和非热性等离子体放电，热等离子体放电为利用热量来使气体离子化的方法，非热性等离子体方法为使气体的加热最小化，主要对电子施加热量来进行离子化的方法。其中，非热性等离子体方法仅具有高温度的电子，剩余离子和中性粒子需要维持低温度来维持热量非平衡，因此，也被称为非平衡等离子体(non-equilibrium plasma)。

非热性等离子体的生成通过如下过程产生。使呈平面的两个导体隔开规定距离d之后，若向导体施加电压V，则电场E通过E＝V/d生成。此时，若电压的强度为规定程度以上，则带电粒子(电子)通过电场E加速，带电粒子(电子)接收能量之后，与中性气体原子或分子碰撞。因此，原子及分子被离子化，且处于电子和粒子及中性粒子(分子和原子)混合的等离子体状态。

本发明涉及非热性等离子体方法，非热性等离子体方法主要使用电介质阻挡放电(DBD，Dielectric Barrier Discharge)。

电介质阻挡放电可在大气压条件下产生高输出放电，并且，无需复杂的脉冲电力供应器，因此，广泛用于产业，尤其，广泛适用于臭氧产生、紫外线光源、污染物质处理等。

产生电介质阻挡放电的方法如下。在两个平行的导体电极之间设置电介质，向导体电极施加交流(AC)型高电压。而且，若向电极施加电压，则在电极周边的电介质产生电荷累积(build-up)现象，释放累积在电介质的电子并在电极之间产生众多的微放电，通过微放电形成的高浓度电子，在电极之间产生自由基(Radical)及离子。

用于上述电介质阻挡放电的电介质具有绝缘性，因此，限制电流并防止电弧形成，且具有传递性，从而可以积累电荷。

另一方面，在包括本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的生物领域中，尤其重要的是，确保对于电冲击的人体的稳定性。

但是，在现有技术中，皮肤组织中，因凹凸不平而变得不平坦，因此，在皮肤组织存在突出的部位，由此，等离子体会集中到上述突出的部位或靠近电介质的皮肤组织，从而导致皮肤受损的问题。即，很难产生均匀地等离子体的结构。

并且，除对于人体的稳定性的问题之外，在现有技术中，还有在电极呈一个平面电极的情况下，很难控制电力的问题。

并且，在现有技术中，电介质与皮肤组织之间维持需要产生等离子体的间隔，上述间隔处于开放状态，由此，又有等离子体向外部泄露并降低治疗效果的问题。

发明内容

技术问题

本发明用于解决上述问题，本发明的目的在于，提供如下的皮肤治疗装置，即，在基板中形成多个贯通孔，使等离子体的产生均匀地分布，并防止皮肤的损伤，将间隔维持部设置于外罩的整个下端部位，由此防止等离子体的泄露，电极分为多个，且呈独立形状，从而简单控制电力，同时，在基板与电介质部之间形成空气层，从而诱导更稳定的电流。

解决问题的方案

为了实现上述问题，本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置利用从等离子体产生器产生的等离子体来对皮肤进行治疗，其特征在于，上述等离子体产生器包括：外罩；电极，位于上述外罩的内部，传递用于皮肤治疗的电力：基板，位于上述电极的下侧，具有内侧面被导电物质涂敷或镀金且与上述电极电连接的多个贯通孔；以及电介质部，位于上述基板的下侧，从上述电极传递的电力通过形成于上述基板的贯通孔向上述电介质部供给，从而在电介质部与皮肤之间的空间产生等离子体。

本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的特征在于，上述等离子体产生器还包括位于上述基板与上述电介质部之间的空气层，从上述电极传递的电力通过形成于上述基板的贯通孔和上述空气层向上述电介质部供给。

本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的特征在于，上述电极以点形态分离而独立地排列。

本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的特征在于，上述电介质部为石英、蓝宝石、玻璃、陶瓷、聚合物膜及聚醚酰亚胺(PEI)中的一种。

本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的特征在于，在上述外罩的下端部还设置有向下侧突出的间隔维持部。

本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的特征在于，上述间隔维持部设置于上述外罩的整个下端部位。

发明的效果

在如上所述的本发明中，使等离子体均匀地分布于电介质部与皮肤之间的空间，来减少基于皮肤的弯曲的等离子体集中现象，由此防止皮肤损伤。

而且，在电介质部与基板之间形成空气层，由此，控制向电介质部流入的电流，从而可稳定且方便地治疗皮肤。

并且，没有额外的控制装置，为了均匀的输出密度，将电极形成为不是一个平面的电极而是被分为多个的独立电极，从而电力的控制非常简单。

通过间隔维持部，在电介质部与皮肤之间形成固定的等离子体活性区域，同时与外部隔离，由此不会产生等离子体的泄露，从而可以提高治疗效果。

附图说明

图1为示出本发明整体结构的框图。

图2为示出根据本发明的等离子体产生器的剖面结构的图。

图3为示出根据本发明的具有空气层的等离子体产生器的剖面结构的图。

图4为示出本发明的等离子体产生器的底部面部位的图。

图5为本发明的等离子体产生器的等价电路。

图6为根据本发明的具有空气层的等离子体产生器的等价电路。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。首先，图中，对相同结构要素或部件尽可能赋予相同附图标记。在说明本发明的过程中，对于相关的公知功能或结构的具体说明为了防止使本发明的主旨变得不清楚而将省略。

在本说明书中使用的术语主要需要不同含义或者表示不同含义，则会具有提出的含义。并且，通常，只要并未特殊提出，单数型包括复数型，复数型包括单数型。

在本说明书中使用的术语“约”、“实际”等为当提及的含义提出固有的制造及物质允许误差时，数值或接近上述数值的含义，为了帮助理解本发明，用于防止非法分子不当利用提出准确或绝对数值的公开内容。

如图1所示，本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置包括电源部100、高电压模块300、等离子体产生器200，上述高电压模块300包括控制部310、信号产生器321、增幅器322、变流器323。

上述电源部100可以为外部电源，为了被用为小型化的便携式装置而成的电池形态。

上述高电压模块300的控制部310使从电源部100输出的直流电源变为高频、高电压的交流电源，上述高点压模块300的信号产生器321一般产生20kHz以下的频率，上述高电压模块300的增幅器322与5～10W的阻抗相匹配。

上述高电压模块300的变流器323向等离子体产生器200供给从上述高电压模块300的增幅器322输出的频率，由此引发等离子体产生。

如图2所示，优选地，等离子体产生器200被外罩210包围，上述外罩210可呈圆桶形状或多角形桶形状，材质为非导电性。

在本发明中，人体的皮肤S用作产生等离子体的接地电极，随着将皮肤S用作接地电极，电极结构变得简单，且可进行大面积放电。并且，仅在皮肤S接近电极的情况下，产生等离子体放电，抑制不必要的放电，从而可减少电力消耗。

上述等离子体产生器200可包括：电极220，从变流器232通过电极销221接收高压、高频；圆板形态的基板230，位于上述电极220的下部面，在与电极220相接触的部位，沿着上下方向具有均匀地间隔，形成有多个贯通孔231；电介质部240，与上述基板230的下部面相接触；以及间隔维持部211，位于上述电介质部240与皮肤S之间。

在上述电极220中，没有额外的控制装置，为了具有均匀的输出密度，将电极需要形成为不是一个平面的电极而是被分为多个的独立电极，优选地，呈直径为1mm的点形状，每cm²排列25个点电极，从而可控制输出密度。

在本发明中，没有短路，为了向作为敏感皮肤的面部诱导电介质阻挡放电等离子体，每单位面积的输出电力为0.1～2W(优选地，1.53W)/cm，输出电压为4～20(优选地，9.5～10)kV，频率为1～30(优选地，25)kHz。

如图4所示，上述贯通孔231在基板230以淋浴器的孔形态相似地形成，且可以由导电物质涂敷或镀金上述贯通孔231的内侧面。

上述电介质部240的厚度和电容率相关，电容率越大，电介质部240的厚度变薄，电容率越小，电介质部240的厚度变厚，不会对施加电压引发绝缘破坏，并可释放高密度等离子体。

在本发明中的上述电介质部240可由石英、蓝宝石、玻璃、陶瓷、聚合物膜及聚醚酰亚胺中的一种等的材质形成，优选地，其厚度为0.1mm～3mm左右，相对电容率为4～18，电介质部240电容率越大，触电危险及放热越少，可通过增加施加电力来提高放电效率。

上述电介质部240的材质中，聚醚酰亚胺因高耐放射性特性，在恶劣的条件下，发挥出作为绝缘材料的优秀的性能，因此，优选于本发明。

等离子体缝隙212通过上述间隔维持部211维持规定间隔，优选地，上述间隔为0.5mm至5mm。

而且，上述间隔维持部211沿着外罩210的下端部边缘部分的整个周围向下侧突出。

从电极220供给的电力通过基板230的多个贯通孔231与以淋浴方式类似地均匀地向电介质部240供给，此时，在接触的皮肤S与电介质部240之间，均匀地产生基于等离子体淋浴方式的柔和的电介质阻挡放电的等离子体P。

另一方面，为了获得对人体无害且柔和的电介质阻挡放电等离子体P，优选地，需要1W左右的输出电力，为了获得最优的运行条件，适当调节在上述高电压模块300中施加的电压及频率、构成电介质部240的介电材料的静电容量、上述电介质部240和皮肤的静电容量值。

并且，在外罩210的内侧，优选地，在电介质部240的上侧还安装蓝色有机发光二极管(LED)(未图示)，这种蓝色有机发光二极管(未图示)具有约为400～680nm的波长，通过电介质部240照射皮肤S，因此，具有使皮肤S镇定的效果。

本发明的第二实施例追加形成有空气层250。

如图3所示，上述等离子体产生器200可在从上述基板230的下部面隔开的位置形成电介质部240。此时，在基板230与电介质部240之间形成空气层250。而且，上述空气层250的厚度可以为0.1～1mm，优选地，可以为0.5mm。

与基板230和电介质部240接触设置的情况下(图2)相比，在基板230与电介质部240之间形成空气层250的情况下(图3)，在敏感的皮肤可更加稳定地诱导等离子体。上述过程将后述。

观察如上所述的利用等离子体的皮肤治疗装置的工作状态如下。

在本发明中，将适用于青春痘的皮肤的情况为例说明皮肤治疗过程。

首先，将本发明的皮肤治疗装置位于长出青春痘的治疗部位之后，若按压工作开始按钮，则电源部100向高电压模块300供给直流电源，高电压模块300通过控制部310、信号产生器321、增幅器322、变流器323，将直流电源变换为高电压、高频的交流电源并通过等离子体产生器200的电极销221供给到电极220。

上述电极220并非为一个平面的电极而是分为多个的独立的电极，因此，没有额外的控制装置，也可以使输出密度控制为均匀。

同时，向上述电极220供给的电力通过多个贯通孔231均匀地分布，并向电介质240供给，由此，等离子体均匀地分布到电介质部240和用作电极的皮肤S之间的空间。

即，以通过电介质部240为介质，等离子体产生器200和患部产生基于介质阻挡放电的等离子体，通过形成于基板230的多个贯通孔231，在电介质部240与皮肤S之间的空间产生具有均匀分布的等离子体。

上述间隔维持部211沿着外罩210的下端部边缘部分的整个周围向下侧突出，因此，产生等离子体P的等离子体间隙212与外部隔离，且不会产生等离子体的泄露，从而可增加治疗效果，使电介质部240与皮肤S之间的等离子体活性区域维持在规定范围内，由此，可均匀地分布等离子体。

图5的(a)部分为图2所示的等离子体产生器200的等价电路，'C_a'为等离子体间隙212的等价，'C_g'为电介质部240的等价。

图5的(b)部分为产生初期放电之前的等价电路图，图5的(c)部分为产生初期放电之后，等离子体以正常状态产生时的等价电路。

通过这种结构，在初期，向电极220供给电源，当向皮肤S诱导等离子体时，阻抗变化到产生放电之前，如图5的(b)部分所示，等离子体缝隙212作为绝缘层起到'C_a'值的作用，若绝缘层被破坏而产生放电，等离子体间隙212作为导电体，如图5的(c)部分所示，起到'R_a'的阻抗值的作用。因此，等离子体量不仅通过R_a'，而且通过C_g'值调节，因此，可防止等离子体量瞬间增加。

图6为第二实施例，图6为形成空气层250的情况。

图6的(a)部分为图3所示的等离子体产生器200的等价电路，'C_a'为等离子体缝隙212的等价，'C_g'为电介质部240的等价，'C_b'为空气层250的等价。即，在作为电介质部240的'C_g'与基板230之间形成作为空气层250的'C_b'。

图6的(b)部分为产生初期放电之前的等价电路，图6的(c)部分为在产生初期放电之后，等离子体以正常状态产生时的等价电路。

在初期，当向电极220供给电源来在手术部位诱导等离子体时，阻抗变化到开始放电之前，等离子体间隙212和空气层250作为绝缘层起到C_a及C_b的值作用，若一端绝缘层被破坏而引起放电，则等离子体缝隙212和空气层250作为导电体，起到R_a及R_b的阻抗值的作用。

比较图6和图5，图6中，追加形成与空气层250相对应的'C_b'、R_b。

即，若产生放电并正常维持等离子体，则在此时，电介质部240与基板230之间的空气层250作为导电体，具有R_b电阻值。由此，防止基于放电初期的急速放电的过多等离子体产生，向敏感的皮肤更加稳定诱导的等离子体。

以上说明的内容只是用于实施本发明的利用等离子体的皮肤治疗装置的一个实施例，本发明并不局限于上述实施例，不超出本发明的主旨的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员可进行多种变更实施，而且这种变更实施属于本发明。

Claims

1.一种利用等离子体的皮肤治疗装置，利用从等离子体产生器产生的等离子体来对皮肤进行治疗，其特征在于，

上述等离子体产生器(200)包括：

外罩(210)；

电极(220)，位于上述外罩(210)的内部，传递用于皮肤治疗的电力：

基板(230)，位于上述电极(220)的下侧，具有内侧面被导电物质涂敷或镀金且与上述电极(220)电连接的多个贯通孔(231)；以及

电介质部(240)，位于上述基板(230)的下侧，

从上述电极(220)传递的电力通过形成于上述基板(230)的贯通孔(231)向上述电介质部(240)供给，从而在上述电介质部(240)与皮肤(S)之间的空间产生等离子体。

2.根据权利要求1所述的利用等离子体的皮肤治疗装置，其特征在于，

上述等离子体产生器(200)还包括位于上述基板(230)与上述电介质部(240)之间的空气层(250)，

从上述电极(220)传递的电力通过形成于上述基板(230)的贯通孔(231)和上述空气层(250)向上述电介质部(240)供给。

3.根据权利要求1或2所述的利用等离子体的皮肤治疗装置，其特征在于，上述电极(220)以点形态分离而独立地排列。

4.根据权利要求1或2所述的利用等离子体的皮肤治疗装置，其特征在于，上述电介质部(240)为石英、蓝宝石、玻璃、陶瓷、聚合物膜及聚醚酰亚胺中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的利用等离子体的皮肤治疗装置，其特征在于，在上述外罩(210)的下端部还设置有向下侧突出的间隔维持部(211)。

6.根据权利要求5所述的利用等离子体的皮肤治疗装置，其特征在于，上述间隔维持部(211)设置于上述外罩(210)的整个下端部位。