KR20150142162A - 플라즈마 소스를 이용한 무좀균 치료기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 무좀을 치료하고자 하는 것이다.
전기적 열적으로 안전한 플라즈마 소스를 구성하고 이를 이용하여 무좀균에 플라즈마 처리를 하면, 다양한 활성 래디칼이 생성되고, 이들이 무좀균의 세포 내에 다량의 활성산소를 생성시켜 사멸되게 함으로써 무좀을 치료한다.
본 발명에 따르면, 종래 장기 복용하여도 완치가 어려운 무좀내복약이나 연고 등과 달리, 30분 정도의 매우 단시간에 무좀균을 박멸하여 무좀을 완치시킬 수 있다.

Description

플라즈마 소스를 이용한 무좀균 치료기{DREMATOPHYTOSIS TREATMENT DEVICE USING PLASMA SOURCE}

본 발명은 대기압 플라즈마 소스를 이용한 무좀균 치료기에 관한 것이다.

플라즈마는 반도체, 디스플레이 소자, 각종 부품의 표면처리 등에 널리 사용되어 왔으며, 더욱 그 응용성을 넓혀 생명공학 연구, 의료용, 공기 청정, 소각로 등에도 사용되는 융합적인 기술분야로 자리매김하고 있다. 특히, 치아미백, 암세포 사멸, 혈액 응고속도촉진 등의 의료용으로 종래 주로 사용되던 레이저의 경우, 스팟(spot) 형태로 작용하기 때문에 치료부위의 면적이 넓을 경우, 처리 효율이 낮은 데 비해, 플라즈마의 경우 대면적 발생이 가능하여 처리 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

한편, 무좀균과 같이 재발성이 큰 질환에 대한 치료는 현재 내복약이나 연고 등이 주류를 이루는 가운데 치료기간이 길고 고비용이 들면서도 완치 없이 재발이 빈번함은 기존의 치료 방법의 한계라 할 수 있다. 대한민국 공개특허 제10-2006-0102455호에 따르면, 수중 플라즈마 방전을 일으켜 이온을 함유한 이온수로 무좀 치료를 시도할 수 있다고 하나, 실질적인 실험 결과가 없어 효과를 확인하기 어렵다. 또한, 이온수 세정과 같은 치료로는 무좀의 원인인 곰팡이를 사멸시킬 수 없기 때문에 좀 더 적극적인 치료방법을 찾아볼 필요가 있다. 상술한 바와 같이 플라즈마의 암세포 사멸 등의 효력에 비추어 무좀을 일으키는 곰팡이의 사멸이 가능할 경우, 플라즈마를 이용한 무좀 치료가 가능해질 것을 기대할 수 있다. 그에 따라 안전한 시술과 더불어 무좀균의 사멸이 가능한 정도의 에너지를 갖춘 플라즈마 소스의 개발이 필요하다.

DBD(Dielectric Barrier Discharge) 플라즈마의 경우, 면 방전 구조의 플라즈마 소스를 구성하여 2 kV 정도의 전압을 인가하여 의료용으로 시험 되고 있다. 지금까지 사용되고 있는 DBD 플라즈마 소스의 경우, X전극/유전체/Y전극의 구조로 구성하며, Y 전극은 메쉬(mesh) 전극을 유전체에 부착하여 제작한다(도 1 참조). 그에 따라 전압 인가시 방전 부위가 Y 전극의 측면이 되므로, 실제로 플라즈마로 처리하고자 하는 피처리물에 직접 방사되는 플라즈마의 양이 많지 않다는 문제가 있어 개선을 요한다.

따라서 본 발명의 목적은 좀 더 확실하게 무좀을 완치할 수 있으면서도 단시간의 치료가 가능한 새로운 형태의 무좀균 치료기를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 상기 목적에 맞추어 본 발명은 의료용으로 적합하게 설계된 새로운 구조의 플로팅 DBD 플라즈마 소스를 제공하고자 한다.

즉, 본 발명의 목적은 플라즈마의 발생 위치가 피부 쪽에 좀 더 확실하게 접근되게 하고, 인가 전압을 가능한 한 낮추어 안전성을 높이고 운영비를 절감할 수 있게 하여 실용성을 갖춘 플로팅 DBD 플라즈마 소스를 제공하고자 하는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 시술이, 플라즈마 시술을 받는 환자에게 좀 더 쉽게 육안이나 피부 감각을 통해 관찰되고 전달될 수 있는 플라즈마 소스를 이용한 무좀균 치료기를 제공하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 플라즈마를 무좀이 발병한 환부에 방전하여 무좀의 원인균인 곰팡이를 사멸하여 무좀을 단시간에 완치할 수 있는 플라즈마 무좀 치료기를 제공한다.

따라서, 본 발명은, 플라즈마를 방전할 수 있는 다양한 대기압 플라즈마 소스를 무좀균 치료기로 제작할 수 있다.

즉, 본 발명은,

플라즈마 방전용 전극을 구비하고, 공기, 비활성 가스, 분자가스 중 어느 하나 이상을 플라즈마 방전용 가스로 공급하여 방전되는 플라즈마로 무좀균을 처리하여 무좀을 치료하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기를 제공한다.

또한, 본 발명은,

한쪽이 유전체로 막혀있는 속이 빈 유리관;

상기 방전관 안에 넣어 진 냉각홀이 있는 원통형 내부전극; 및

상기 방전관에 결합 되는 유전체 호스;를 포함하고,

교류 전원의 X전극이 내부전극에 인가되고, Y전극은 접지되며,

상기 유전체 호스에 브랜치;를 형성하여 브랜치를 통해 플라즈마 캐리어 가스를 공급하여 호스의 단부에서 플로팅 플라즈마 제트가 방사되어 피 처리물에 플라즈마 처리할 수 있게 구성한 플로팅 플라즈마 제트 소스로 구성되어, 무좀균을 처리하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기를 제공한다.

또한, 본 발명은,

유리기판;

전기 접촉점이 상기 유리기판 전면에 위치되고, 상기 유리기판 배면에 형성되되, 다수의 꼭지점을 구비한 미로형 전극;

상기 미로형 전극에 인가되는 교류 전원;

상기 미로형 전극을 둘러싸는 유전층; 및

상기 유전층을 둘러싸는 수화방지막;을 포함하고,

시술되는 인체 또는 세포가 상기 미로형 전극에 대한 대향 전극이 되는 것을 특징으로 하는 플로팅 DBD 플라즈마 소스로 구성되는 무좀균 치료기를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기의 플로팅 DBD 플라즈마 소스를 무좀치료 시술에 사용하되, 피부로 하여금 미로형 전극에 대향 하는 전극으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 플로팅 DBD 플라즈마 소스를 이용한 무좀균 치료기의 사용방법을 제공한다.

또한, 본 발명은,

기판;

상기 기판의 일면에 서로 간격을 가지고 형성되는 X 전극 및 Y 전극;

상기 X 전극 및 Y 전극을 둘러싸는 유전체; 및

상기 유전체를 둘러싸는 수화방지막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 소스로 구성된 무좀균 치료기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 무좀균을 플라즈마로 수분 내지 수십분 처리함으로써 완치 가능한 무좀균 치료기를 제공함에 따라 신속하고 저비용으로 무좀을 치료할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 플라즈마 제트 무좀균 치료기는 전기적 및 열적 안전성이 높고 상대적으로 저 전압을 인가할 수 있어 더욱 효율적이다.

특히, 본 발명의 플라즈마 소스에 의해 방전된 플라즈마가 OH-, O-, N-, O₂- 등 다양한 종류의 활성 래디칼들을 형성하여, 상기 래디칼들이 무좀균을 이루는 곰팡이의 세포의 내부에 활성 산소를 다량 생성함으로써 단시간에 세포가 사멸되게 하여 확실한 완치를 가능하게 한다.

더구나, 본 발명에 따른 무좀균 치료기를 이루는 플로팅 DBD 플라즈마 소스는 플라즈마 시술을 받는 인체 자체가 하나의 방전 전극이 되기 때문에 피부에 작용 되는 플라즈마의 효과가 탁월하며, 더욱 좋은 것은 시술을 받는 사람이 피부 상에서 방전되는 플라즈마를 육안으로 관찰할 수 있어서 작용의 확실성을 직감하는 효과가 있어 이른바 플라시보 효과로 치료효과를 더욱 높일 수 있다.

도 1은 종래 대기압 플라즈마 소스의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 플라즈마 소스의 구성을 나타내는 단면도이다.
2a는 DBD 플라즈마 소스이고, 2b는 플로팅 플라즈마 제트의 구성이다.
도 3은 본 발명의 DBD 플라즈마 소스를 이용한 2종류의 무좀균 (Trichophyton mentagrophytes (이하 T. mentagrophytes)와 Trichophyton rubrum (이하 T. rubrum)) 포자에 처리한 실험 조건 및 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 플로팅 플라즈마 제트 소스를 Potato dextrose agar (이하 PDA) 배지와 Sabouraud agar (이하 SDA) 배지 내에 각각 배양된 2종류의 무좀균 (T. mentagrophytes와 T. rubrum)의 포자에 처리한 실험 조건과 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 플로팅 플라즈마 제트 소스를 PDA 배지와 SDA 배지 내에서 각각 3일 동안 배양된 2종류의 무좀균 (T. mentagrophytes와 T. rubrum)의 균사에 처리한 실험 조건과 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 6는 본 발명의 플로팅 플라즈마 제트 소스를 이용하여 2종류의 무좀균 (T. mentagrophytes와 T. rubrum)의 포자가 있는 액체에 처리한 후 생균수를 측정한 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 3일 동안 PDA 배지 안에 자란 무좀균(T. mentagrophytes)의 균사에 플로팅 플라즈마 제트로 처리 후, 24시간 배양한 후의 무좀균(T. mentagrophytes)의 균사의 현미경 사진을 보여준다.
도 8은 3일 동안 PDA 배지 안에 자란 무좀균(T. mentagrophytes)의 균사에 플로팅 플라즈마 제트로 처리한 후 균사를 형광 염색하여 본 형광현미경 사진을 보여준다.
도 9은 PDA 배지 안에 무좀균(T. mentagrophytes)의 포자를 혼합해 넣고 굳힌 후 플라즈마 처리 전후의 살아있는 균수와 죽은 균수를 촬영한 공초점 형광현미경 사진이다.
도 10은 PDA 배지 안에서 무좀균(T. mentagrophytes)을 3일 동안 배양 후 배양된 균사에 대한 플라즈마 처리 전후의 살아있는 균수와 죽은 균수를 촬영한 공초점 형광현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 플로팅 DBD 플라즈마 소스에 적용되는 전극의 평면도들이다.
도 12은 본 발명의 플로팅 DBD 플라즈마 소스에 가스 주입로가 더 포함된 것을 보여주는 단면도이다.
도 13 내지 도 14는 무좀균 치료에 적용될 수 있는 플라즈마 소스의 예들이고, 도 15는 도 2a의 전극 구성의 일례를 보여주는 평면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 플라즈마 소스를 구성하고, 이러한 플라즈마 소스를 동작시켜 방전되는 플라즈마를 무좀 원인균인 곰팡이균에 처리하여 추이를 관찰함으로써 플라즈마에 의한 무좀 치료 효과를 확인한다.

플라즈마 소스는 다양하게 구성될 수 있다. 플라즈마 방전을 일으키기 위해 전압을 인가하는 전극 쌍과 전극 사이에 방전 가스를 공급하는 가스 통로, 그리고 방전되는 플라즈마가 곰팡이균 배양물에 조사되도록 하는 방출구가 구비되는 것으로 충분하다. 따라서 각종 플라즈마 소스가 적용될 수 있지만, 좀 더 바람직하게는 감전 위험이 없어야 안전하게 사용될 수 있고, 인체에 직접적인 처리가 가능하려면 과열되지 않도록 방열도 유지되어야 한다.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 다음과 같은 플라즈마 소스 구성을 제공한다.

도 2(b)는 본 발명에 따른 플렉서블 플라즈마 제트 소스의 구성을 나타낸다.

내부전극(100)은 속이 빈 원통형이며 바닥면이 유전체(250)로 형성되어 밀봉되어있는 방전관(200) 안에 넣어진다. 상기 방전관(200)은 유전체 호스(300)에 조립되며 유전체 호스(300)는 가스 유입을 위한 브랜치(400)를 구비한다. 내부전극(100)에는 교류 전원이 인가되어 플라즈마 방전에 필요한 전력을 공급한다. 비활성 기체의 주입과 전력인가에 의해 유전체(250)표면에서 방전이 일어나 생성된 플로팅된 플라즈마는 브랜치(400)를 통해 유입되는 비활성 기체에 의해 유전체 호스(300)를 통해 아래로 이동한다. 그에 따라 유전체 호스(300) 단부에서 플라즈마가 방출되어 호스(300) 단부 아래 놓인 피 처리물에 플라즈마 처리가 이루어질 수 있다. 유전체 호스(300)는 플렉서블한 소재로 구성될 수 있고, 이 경우 인체 내에 유전체 호스(300)를 삽입하여 치료나 처치를 요하는 인체 내 조직에 플라즈마 처리를 실시할 수 있게 된다. 따라서 인체 외부에 대해 처치를 할 경우, 반드시 플렉서블할 필요는 없고 취급이 용이한 상태의 강도를 갖거나 플렉서블한 것으로 구성할 수 있다.

상기와 같은 플라즈마 제트 소스는 전극(100)에서 발열이 있어도 전극에 형성된 냉각 홀(150)로 외부공기를 순환시켜서 방전관(200) 내부의 열을 방열할 수 있고 또한, 브랜치(400)에서 공급된 비활성 기체에 의해 유전체호스(300) 내부의 플라즈마의 열 또한 자연스럽게 방열되어 플라즈마 처리되는 피 처리물에는 열 손상 문제가 없다.

한편, 상기 브랜치(400)는 N₂, Ar, Ne, He 등의 비활성 가스를 주입하는 가스 유입구로 작용한다. 이러한 브랜치(400)가 호스(300) 본체와 접하는 단부의 위치 설정은 기술적으로 중요한 의미를 지닌다. 즉, 브랜치(400)가 시작되는 지점은 플라즈마가 발생하는 유전체(250)표면보다 후단일 것을 요한다. 그렇지 않을 경우, 플라즈마 전하가 다량으로 발생 될 뿐만 아니라 전하가 집중되어 인체 감전 위험이 있기 때문이다. 실제로, 브랜치(400) 시작지점은 방전관(200) 바닥면으로부터 1 내지 3 cm 정도 떨어진 곳에 두는 것이 바람직하다.

이러한 브랜치(400) 위치 설정의 원인은 다음과 같이 설명될 수 있다.

유전체(250)표면에서 방전된 플라즈마는 브랜치(400)에서 유입되는 가스 흐름을 따라 유전체 호스(300) 아래로 이동된다. 따라서 유입된 가스는 내부 전극(100)에서 가까운 유전체(250) 표면에서 플로팅된 플라즈마를 생성하고 전극(100)으로부터 멀리 떨어질수록 단순히 운반자 역할을 하게 된다. 따라서 전극(100) 근처 방전단 또는 그 전단에서 브랜치(400)가 시작되면 브랜치(400)에서 유입된 가스가 플라즈마 방전 가스로 작용하여 과다한 하전량을 가지게 된다. 인체는 도전체이므로 플라즈마 전하와 전기적으로 상호작용(플라즈마 전하를 끌어당김)하게 되어 과다한 하전량은 결국 인체에 감전 위험으로 작용하게 된다.

상기 플라즈마 제트 소스의 원통형 전극(100)은 내경이 1 내지 5 mm인 속이 빈 기둥형이며, 전극(100) 끝은 유전체(250)의 내부 표면에 접촉시키는 것이 바람직하다.

본 실시 예에서, 방전관(200)의 벽면은 두께가 1 mm 내외로 하였고, 그 유전체(250)는 좀 더 두껍게 구성하였다. 즉, 유전체(250) 두께는 2 내지 3mm로 하였으며, 이는 플라즈마 방전에 유리하고 감전위험성을 감소시킬 수 있다.

유전체 호스(300)의 경우, 본 실시예에서는 실리콘 고무를 사용하였다. 그러나 이에 한정되지 않는다. 호스(300)의 길이는 인가 전압과 더불어 플라즈마 처리 능력과 상관이 있으며, 본 실시예는 30cm 길이의 호스(300)를 통해 방사되는 플라즈마 제트의 효용성을 확인하였다.

유전체 방전관(200) 유전율과 방전관(200) 바닥면의 두께 및 인가전압은 서로 조합적으로 제어되어 플라즈마 방전의 원활함과 감전 방지를 동시에 최적화시킬 수 있다. 본 실시예는 유전율ε=5.0 내외의 것으로 택하였으며, 유리, 석영, 세라믹 등으로 구성될 수 있다.

상기 유전체(250) 유전율이 클수록 감전 위험 및 방열이 적어 인가전력을 키워 방전 효율을 높일 수 있고, 유전체(250)의 두께는 mm 수준에서 두꺼울수록 같은 효과를 낼 수 있다.

본 실시예에서, 유전체(250) 두께는 2 내지 3mm, 방전관 유전율ε=5.0 일 때 교류전압 1 내지 3kV로 인가하였다. 이때 실리콘 고무 호스 길이는 30cm였고 그 단부에서 방사되는 플라즈마 제트 소스로 페트리 접시에 놓인 생체시료 처리를 실시할 수 있었다. 그러나 상기 치수는 예시적이며, 필요에 따라 변경될 수 있고, 호스의 플렉서블한 정도 또한 취급에 편리한 정도의 것으로 택할 수 있으며, 단부에 좀 더 단단한 유전체 캡을 구비하여 취급의 편리성을 더할 수 있다.

또한, 도 2(b)과 같은 대기압 플라즈마를 방전시키는 플라즈마 제트를 이용하여 무좀균을 처리할 수 있다.

도 2(b)을 보면, 속이 빈 내부 전극(110)과 이에 대응하는 외부 전극(120) 그리고 내부전극(110)을 둘러싸는 석영관(130)이 나타나있다. 석영관(130)은 세라믹이나 폴리머 계열의 유전체 관으로 대체될 수 있다.

속이 빈 내부 전극(110)을 통해 방전 가스를 주입 및 공급할 수 있다. 외부전극(120)은 공기 중에 노출되며, 일종의 케이스 역할을 겸한다. 석영관(130)은 유전체로서 외부전극(120)과 내부전극(110) 사이의 단락을 막고 오 방전이나 아크 방전을 막아 안정적인 방전이 일어나게 한다. 외부전극(120) 안쪽에는 다공성 세라믹, 예를 들면 알루미나(Al₂O₃)와 같은 금속산화물로 된 유전체 물질을 채워 버퍼(140)로 활용되며, 버퍼(140)는 플라즈마 방전시 발열이 있게 되면 열을 흡수하여 상온 플라즈마를 만든다. 이러한 플라즈마 제트 소스를 이용하여 무좀균을 처리할 수 있다.

다음은 상기 DBD 플라즈마와 플로팅 플라즈마 제트 소스를 이용하여 실시된 무좀균 처리 실험 결과에 대해 설명한다.

먼저, DBD 플라즈마를 이용한 실험 결과이다. 무좀을 유발하는 곰팡이를 준비하여 배양액에서 사전 배양한다. 본 실시예의 경우, T. mentagrophytes와 T. rubrum의 포자 (conidia)를 채취하여 배양용 PDA 배지에 도포한 후에 도 3에 있는 처리 조건으로 DBD 플라즈마를 최대 30분 동안 처리한 후, 7일간 관찰을 하면서 배양을 하였다. 실험 결과 10분, 20분, 30분 동안 처리한 군에서 2종류의 무좀균의 성장이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 도 3은 DBD 플라즈마 처리 시간에 따른 무좀균의 성장 억제 효과를 나타내고 있다.

다음은 플로팅 플라즈마 제트 소스를 이용하여 실시된 무좀균 처리 실험 결과에 대해 설명한다.

먼저, 포자를 이용한 실험 결과이다. 무좀을 유발하는 곰팡이를 준비하여 배양액에서 사전 배양한다. 본 실시예의 경우, T. mentagrophytes와 T. rubrum의 포자 (conidia)를 채취하여 배양용 PDA 배지와 SDA 배지 표면에 배지와 함께 혼합 후에 얇게 도포하였다. 이는 실제 무좀이 피부 표피층 안에서 번식한다는 점을 고려하여, 실제 피부 상황에 가깝도록 배지를 제작하였다. 이를 도4에 있는 조건으로 하여 플로팅 플라즈마를 최대 10분간 각각의 배지에서 5군데씩 처리한 후 7일간 관찰을 하면서 배양을 하였다. 실험 결과 3분간 처리한 군부터 플라즈마가 처리된 부위에서는 배양 배지와 상관없이 2종류의 무좀균의 성장이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 도 4는 플로팅 플라즈마 처리 조건과 처리 시간에 따른 무좀균 포자의 사멸 효과를 나타내고 있다.

다음은 균사를 이용한 실험 결과이다. 본 실시예의 경우, T. mentagrophytes와 T. rubrum의 포자 (conidia)를 채취하여 배양용 PDA 배지와 SDA 배지 표면에 배지와 함께 혼합 후에 얇게 도포하였다. 이를 3일동안 배양한 후 실제 무좀이 발생된 것과 유사한 피부 상황에 가깝도록 배지를 제작하였다. 이를 도5에 있는 조건으로 하여 플로팅 플라즈마를 최대 10분간 각각의 배지에서 5군데씩 처리한 후 7일간 관찰을 하면서 배양을 하였다. 실험 결과 도4에 나타낸 포자만 처리한 실험 결과와 유사하게 3분간 처리한 군부터 플라즈마가 처리된 부위에서는 배양 배지와 상관없이 2종류의 무좀균의 성장이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 도 5은 플로팅 플라즈마 처리 조건과 처리 시간에 따른 무좀 균사의 사멸 효과를 나타내고 있다.

또한, 액체 배지 상에서 T. mentagrophytes (도 6의 좌)와 T. rubrum(도 6의 우)의 포자에 대해서도 상기 플라즈마 제트 소스를 이용하여 최대 30분간 플라즈마 처리를 한 결과, 처리 시간에 따라 균수가 감소하며, 30분 처리군에서는 모두 사멸되었음을 확인하였다. 이러한 실험 결과는 플라즈마 처리를 30분간 지속하는 시술로 즉시 무좀이 완치 가능하다는 것을 시사한다.

도 7은 T. mentagrophytes에 대한 플라즈마 처리 전 및 처리 후 24시간 경과 시 현미경 사진이다. 10분간의 플라즈마 처리로서 T. mentagrophytes 균사가 사멸되었음을 현미경적 사진으로 확인할 수 있다. 도 8은 플라즈마를 T. mentagrophytes 균사에 처리 후 형광 염색하여 살아있는 균사와 죽은 균사를 모두 명확하게 관찰할 수 있게 하였다.

도 9 역시 T. mentagrophytes에 대한 30분간의 플라즈마 처리로 인해 포자가 사멸되어 붉은 색으로 나타나며, 도 10에서는 균사의 사멸로 처리 부위 전체가 붉은 색을 나타내고 있다.

이러한 실험 결과들로부터, 플라즈마 처리에 의해 완치가 어려운 무좀 치료가 단기에 완치 가능할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

다음은 이러한 무좀균 치료기를 구성할 수 있는 여러 종류의 플라즈마 소스들을 소개한다.

도 11과 도 12는 본 발명의 무좀치료기를 구성할 수 있는 플로팅 DBD 플라즈마 소스의 구성을 보여준다.

본 발명은 기판(101)의 소재를 유리로 하였으며, 도 12의 유리기판(101) 배면에 전극(201)을 형성하였다. 전극(201)은 리소그라피술을 이용하여 많은 수의 꼭지점을 갖는 다각형, 폐루프형, 미로형 등으로 구성할 수 있다.

전극(201)은 유전체층(301)으로 둘러싸고 유전체층은 다시 보호층(401)으로 둘러싸고 보호층(401)은 수화방지막(501)으로 둘러싸 플라즈마 소스의 내구성을 향상시킨다. 유전체층(301), 보호층(401) 및 수화방지막(501)은 각각 20 내지 50 μm 두께로 형성할 수 있다.

도 11 상부에 도시한 전극(201)은 리소그라피술을 이용하여 마치 포크 형상과 같이 다수의 가로방향의 돌출선을 구비한 폐루프형을 나타내고 있다.

또한, 도 11 하부에는, 전극 형상을 좀 더 변형하여 다수의 가로방향 돌출선들 자체에 다시 요철부들을 다수 구비시켜 마주한 상대 요철부와의 간격을 좁힘으로써 방전 효율을 좀 더 향상시킨 전극 구조가 나와있다.

도 12에는 본 발명의 플로팅 DBD 플라즈마 소스를 하우징(601)에 조립한 구성을 단면도로 보여주고 있다.

플로팅 DBD 플라즈마 소스에서 유리기판(101)으로 전극(201)의 일부가 통과하여 전면(상면으로 볼 수도 있다)으로 노출되도록 유리기판(101)에 홀(hole)이 가공된다. 전극(201)은 단락된 구조를 가지며, 그 단락된 선형 부가 유리기판(101)의 홀을 통해 전면으로 인출되어 전원이 여기에 접속된다.

또한, 대기 외에 플라즈마 방전 가스를 추가 주입하기 위해 유리기판(101)에는 추가의 가스 홀들을 더 가공할 수도 있다.

본 발명의 플로팅 DBD 플라즈마 소스는 전극(201)에 교류 전원을 인가하고 플라즈마 시술을 받는 대상체를 대향 전극으로 이용하며, 대기를 방전 가스로 하여 플라즈마를 방전시킨다. 예를 들면, 플라즈마 소스의 전극(201)에 교류 전원을 인가하고 인체 피부 표면 위에 접근시키면 전극(201)과 도체로 작용하는 피부 표면과의 간격이 적당한 지점에서 플라즈마 방전이 일어나게 된다. 따라서 피부표면에 에너지를 가하여 시술의 직접적인 효과를 나타내게 할 수 있다. 또한, 피부 표면에 방전되는 플라즈마 에너지로 인해 피부세포벽이 다공질 화 될 수 있어 플라즈마 방전 시술 직후, 피부에 투여하고자 하는 약액을 도포하거나 약액을 도포한 상태에서 플라즈마 방전을 일으켜 효과를 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 전극(201)은 그 자체에 전원의 양단이 연결되는 것이 아니라 마치 단락되는 것과 같은 형태를 갖게 되어 하나의 전기접촉점만을 구비하게 된다. 그 하나의 전기접촉점에 전원의 일단이 연결되고 타단은 접지된다. 따라서 전체적으로 보면 전극(201)이 플로팅 된 상태가 되는 것이다.

본 발명은 전극(201)의 구조는 직각을 이루는 많은 꼭지점을 구비하게 되며 이러한 꼭지점에서 플라즈마 방전이 강화될 수 있다. 즉, 이와 같은 형상의 전극 구성으로 인해 상대적으로 낮은 전압을 인가하여도 원하는 수준의 플라즈마 방전을 얻을 수 있다는 장점을 나타낸다. 대개 인체 피부 세포벽을 다공질 화하는 데 필요한 플라즈마 방전을 위해서 전극을 평면 구조로 할 경우, 3 내지 5 kV의 고전압을 요하게 된다. 그러나 본 발명과 같이 많은 꼭지점을 구비한 형상으로 만들 경우, 1 내지 3 kV로 충분하게 된다. 따라서 좀 더 안전하면서도 안정적인 동작이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 도 11에서와 같이 절연체로 만든 하우징(601) 안에 안착되는 플라즈마 소스에 대기 외 다른 가스, 예를 들면 아르곤과 같은 비활성 가스를 주입하여 더욱 활발한 방전을 일으키게 할 수 있다. 이러한 방전 가스의 주입은 시술을 받는 환자에게 시술에 따른 감각적인 확신을 줄 수 있어 만족도를 높이는 효과도 더하여 준다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 소스의 단면구성도이다.

기판(102)의 일면에 X 전극(302)과 Y 전극(352)을 형성하고, 한 쌍의 전극 주변을 유전체(202)로 둘러싼 다음, 유전체(202) 표면을 2차 전자생성층(402)으로 코팅한 후, 다시 상기 2차 전자생성층(402) 표면을 수화방지막(502)으로 코팅하여 플라즈마 소스를 구성한다. 상기 2차 전자생성층(402)은 발생한 플라즈마로부터 더 많은 전하를 재생성하는 역할을 하나, 반드시 구성해야 하는 것은 아니고, 유전체(202)를 직접 수화방지막(502)으로 둘러싸는 구성을 취할 수도 있다.

이와 같이 구성된 플라즈마 소스는 X 전극(302)과 Y 전극(352)에 교류전력을 인가하여 플라즈마를 방전시키며, 플라즈마 방전이 두 전극 사이의 공간에서 일어나, 유전체(202) 공간으로부터 2차 전자생성층(402)을 거쳐 수화방지막(502) 외부로 전이되게 한다. 그에 따라 플라즈마 분포가 수화방지막(500) 표면 주위가 되므로, 피처리물에 직접 플라즈마가 작용할 수 있어 충분한 플라즈마 처리 효과를 기대할 수 있다. 이러한 구조는 대면적 방전을 일으킬 수 있어 처리효율 또한 높일 수 있다.

상기와 같은 플라즈마 소스의 전극은 메쉬 형태로 구성하되, 기존의 메쉬를 부착하는 것이 아니라, 포토리소그래피 기술로 형성하는 것이 바람직하다. 포토리소그래피 기술은 이미 널리 알려진 기술로 그 실시방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 감광성을 이용한 전극 형성의 장점은 미세한 수준으로 정밀하게 전극을 배열할 수 있다는 것이다. 전극 사이의 간격이 좁을수록 인가 전압이 낮아도 고밀도 플라즈마 방전을 기대할 수 있으며, 메쉬 전극의 기하학적 형상을 자유롭게 디자인 하여 좀 더 저전력으로 고밀도 플라즈마 방전을 유도하는 것이다.

본 발명자는 메쉬의 기하학적 형상을 도 15를 비롯한 다양한 변형 형상으로 구성하여 전극 간 간격을 좁히고 가급 단위면적당 전극배열 수를 크게 하여 조밀한 전극을 구성하고, 그에 따라 저전력 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있었다. 포토리소그래피 기술에 따라 제작한 플라즈마 소스는 단위면적 1cm x 1cm 당 100 내지 1000개 정도의 방전셀을 구비하게 할 수 있으며, 본 실시예에서는 400 개의 방전셀을 구비하게 제작하였다. 이와 같은 메쉬 전극에는 100 V 내지 1 kV 전압을 인가함으로써 고밀도 플라즈마 방전을 일으킬 수 있으며, 본 실시예의 경우, 300 V 전압 인가로 충분한 고밀도 플라즈마 방전을 얻었다.

형성된 전극 주위를 유전체(202)로 둘러싸는 것은 여러 가지 코팅 방법으로 실시될 수 있다. 예를 들면, 스크린 프린팅, 스핀 코팅, 딥 코팅 등이 적용될 수 있고, 본 실시예에서는 스크린 프린팅을 사용하였다. 유전체(202) 물질도 다양한 것으로 선택할 수 있으며, 유전율도 제한적이지 않으나, 유전체(202) 두께와 유전율은 서로 연관되어, 유전율이 클수록 유전체층의 두께를 얇게, 유전율이 작을수록 유전체층의 두께를 두껍게 하여 인가 전압에 대하여 절연파괴를 일으키지 않으면서 고밀도 플라즈마를 방전하게 할 수 있다. 본 실시예의 경우, 유전상수 5 내지 10의 것을 사용하여 20 내지 30 μm 두께로 유전체(202)층을 구성하였다.

유전체(202)층 공간에서 발생한 플라즈마에 의해, 더욱 많은 전자를 생성하게 하는 이른바, 2차 전자 발생을 유도하는 2차 전자생성층(402)은 MgO, MgSrO, MgCaO 등으로 구성함이 바람직하며, 본 실시예의 경우, MgO를 이용하여 구성하였다. MgO로 된 2차 전자생성층(402)은 여러 가지 적층방법으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 전자빔 증착으로 형성하였다. 2차 전자생성층(400)의 두께는 1μm 이하인 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 7000Å 정도로 하였다. 2차 전자생성층(402)으로 마감된 플라즈마 소스의 경우, 플라즈마 방전은 저전력 고밀도로 발생 될 수 있으나, 1 회 방전 후, 곧 2차 전자생성층(402)은 대기중 수분에 의해 수화되어 더 이상 2 차 전자 생성 기능을 발휘하지 못하여 플라즈마 소스의 수명을 단기화시켜 실질적인 치료용 등으로 사용될 수 없다. 그에 따라 본 발명자는 2차 전자생성층(402)의 수화를 방지할 수 있는 수화방지막(502)을 형성하였다. 상기 수화방지막(502)은 산화막 성질을 가진 부도체 중 2차전자의 발생특성이 비교적 좋고 용이하게 코팅할 수 있는 것이면 사용가능하며, 본 실시예에서는 Al₂O₃를 사용하였다. 코팅 방법 또한 제한적이지 않으며, 두께는 1μm 이하가 바람직하며, 본 실시예에서는 전자빔 증착으로 7000Å 정도로 코팅하였다.

그 외에도 무좀 치료를 위한 플라즈마 소스는 도 1, 2의 것도 적용가능하며, 도 14 및 도 15에 의한 플라즈마 소스로도 가능하다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10, 100, 110: 내부전극
120: 외부전극
140: 버퍼
150: 방열홀
20, 200: 방전관
250: 유전체
300: 호스
400: 브랜치
130: 석영관
140: 버퍼

Claims (15)

1. 플라즈마 방전용 전극을 구비하고, 공기, 비활성 가스, 분자가스 중 어느 하나 이상을 플라즈마 방전용 가스로 공급하여 방전되는 플라즈마로 무좀균을 처리하여 무좀을 치료하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
2. 한쪽이 유전체로 막혀있는 속이 빈 유리관;
   상기 방전관 안에 넣어 진 냉각홀이 있는 원통형 내부전극; 및
   상기 방전관에 결합 되는 유전체 호스;를 포함하고,
   교류 전원의 X전극이 내부전극에 인가되고, Y전극은 접지되며,
   상기 유전체 호스에 브랜치;를 형성하여 브랜치를 통해 플라즈마 캐리어 가스를 공급하여 호스의 단부에서 플로팅 플라즈마 제트가 방사되어 피 처리물에 플라즈마 처리할 수 있게 구성한 플로팅 플라즈마 제트 소스로 구성되어, 무좀균을 처리하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
3. 제2항에 있어서, 상기 방전관은 속이 비되, 냉각홀이 구비되어 막혀 있는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
4. 제3항에 있어서, 상기 원통형 내부전극은 상기 방전관 바닥면에 접촉되게 배치되는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
5. 제2항에 있어서, 상기 브랜치와 호스 본체 접합부는 플라즈마 방전 단 후단에 형성되는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
6. 제2항에 있어서, 상기 호스의 유전율, 유전체의 두께 및 인가 전력을 조절하여, 방전되는 플라즈마에 의한 감전 방지 최적화를 이루는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
7. 유리기판;
   전기 접촉점이 상기 유리기판 전면에 위치되고, 상기 유리기판 배면에 형성되되, 다수의 꼭지점을 구비한 미로형 전극;
   상기 미로형 전극에 인가되는 교류 전원;
   상기 미로형 전극을 둘러싸는 유전층; 및
   상기 유전층을 둘러싸는 수화방지막;을 포함하고,
   시술되는 인체 또는 세포가 상기 미로형 전극에 대한 대향 전극이 되는 것을 특징으로 하는 플로팅 DBD 플라즈마 소스로 구성되는 무좀균 치료기.
8. 제7항에 있어서, 상기 미로형 전극은 그 형상이 폐루프를 이루는 선으로 이루어져 다수의 꼭지점에서 플라즈마 방전이 더 활발히 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
9. 제7항에 있어서, 상기 유리기판에 가스 통로용 홀을 형성하여 플라즈마 소스 하우징 안에 가스 주입로를 더 포함하게 하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
10. 제7항에 있어서, 상기 미로형 전극은 하나의 포크 형태를 이루고, 수직방향의 몸체부로부터 다수의 연장부가 뻗어나온 형상을 기본으로 하되, 다수의 연장부는 다수의 요철부를 포함하여 방전 효율을 향상시킨 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 플로팅 DBD 플라즈마 소스로 구성된 무좀균 치료기를 무좀치료 시술에 사용하되, 피부로 하여금 미로형 전극에 대향 하는 전극으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 플로팅 DBD 플라즈마 소스를 이용한 무좀균 치료기의 사용방법.
12. 기판;
    상기 기판의 일면에 서로 간격을 가지고 형성되는 X 전극 및 Y 전극;
    상기 X 전극 및 Y 전극을 둘러싸는 유전체; 및
    상기 유전체를 둘러싸는 수화방지막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 소스로 구성된 무좀균 치료기.
13. 제12항에 있어서, 상기 유전체와 수화방지막 사이에 상기 유전체를 둘러싸는 2차 전자생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 X 전극과 Y 전극은 각각 T자형, 'ㅗ' 자형, 'n'자형, 'H'자형, 'h'자형, '+'자형, '王'자형 중 어느 하나를 포함하는 형상인 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
15. 제14항에 있어서, 상기 X 전극과 Y 전극은 'ㅗ' 자형, 'n'자형, 'H'자형, 'h'자형, '+'자형, '王'자형 중 어느 하나를 포함하는 형상을 반복 배열하여 메쉬 전극을 이루는 것을 특징으로 하는 무좀균 치료기.
    

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