KR20150146253A

KR20150146253A - 전기적 안전성 및 방열 기능을 구비한 플라즈마 제트 장치

Info

Publication number: KR20150146253A
Application number: KR1020140076565A
Authority: KR
Inventors: 광섭 조; 은하 최; 윤중 김; 국희 한; 세환 진
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2015-12-31
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: KR101657762B1

Abstract

본 발명의 목적은 의료, 미용 시술 등에 적용되는 바이오 용 플라즈마 제트 소스를 제공하고자 하는 것이며, 특히, 전기적 충격이나 열 충격의 위험을 제거한 안전하고 안정성 있는 플라즈마 제트 소스를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 다양한 전압인가전극과 접지전극 구조를 설계하였고, 방열수단을 제공하였다. 접지전극의 구조에 방열이 가능하도록 다수의 홀을 구비시키거나, 접지전극을 통해 냉기를 흘려주는 공랭식 방열, 냉각수를 흘려주는 수냉식 방열 등이 제공되었다.

Description

전기적 안전성 및 방열 기능을 구비한 플라즈마 제트 장치{Plasma Jet Devices with Electric Safty and Heat-Dissipation}

본 발명은 생체 조직에 플라즈마를 조사하기 위한 대기압 플라즈마 제트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체 및 생체 조직에 플라즈마를 조사하여 치료 또는 관리 등에 사용되는 의료용 및 생체용 플라즈마 발생 장치로서 안전을 담보하는 방열 기능을 구비한 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 대기압 플라즈마 제트 장치는 전극에 고주파 또는 고전압을 공급하면 기체를 이온화하여 플라즈마를 발생토록 하는 장치로서, 불활성 기체나 다양한 종류의 기체 및 일반 공기를 주입하여 플라즈마를 발생한다. 이러한 플라즈마 제트를 생체에 조사하여 생체 조직의 사멸 및 재생 효과를 이용하여 의료용 치료 및 피부 미용과 생물체의 관리 등에 이용되고 있다.

특히, 의료용으로 사용되는 플라즈마 제트 장치는 대기 중에서 플라즈마를 발생시키는 상압 플라즈마 발생 장치가 주로 이용된다. 이들 플라즈마는 살균, 멸균, 세균 세포 핵자 파괴, 혈액 응고 및 지혈, 피부 자극 및 재생, 피부 이물질 제거, 치과용 치아 미백 치료, 무좀, 종기, 피부암, 부스럼 등과 같은 각종 피부 질환 치료 등에 이용하기 위하여 개발되고 있다. 플라즈마의 방출량을 증가하여 고 에너지의 플라즈마를 조사하면, 인체의 조직을 태우는 외과적인 목적으로도 사용이 가능하다.

이와 같이 의료용으로 사용되는 플라즈마 제트 장치는 인체에 직접 플라즈마를 조사하기 때문에, 안정성 및 안전성이 요구된다. 특히, 고전압에 의한 플라즈마의 전기적인 충격과 플라즈마 전류에 의한 전극부의 발열이 문제가 되고 있다. 플라즈마 제트 장치의 전기적인 충격은 제트 장치 끝의 전극을 접지하여 해결한다. 그러나 제트 장치 전극 끝의 접지 전극으로 플라즈마 전류가 흐르기 때문에 접지 전극에서 고열이 발생한다. 장치 끝단의 고열은 플라즈마 제트를 인체 및 생체에 조사하는 과정에서 고열의 영향으로 열적인 충격으로 사용할 수 없게 된다. 따라서 이러한 열적인 충격의 해결이 요구된다. 대한민국 등록특허 10-1001477호 역시 바이오 응용 플라즈마 소스에 관한 구성을 제시하나, 방열에 대한 설계는 특별히 관심을 두지 않았다.

상기와 같은 바이오응용 목적의 플라즈마 제트 장치는 세부적인 사용 목적에 따라서 여러 종류의 기체를 사용한다.

즉, 불활성 기체, 분자 기체, 일반 대기, 그리고 이들의 혼합 기체 등을 사용한다. 분자 기체나 일반 대기 및 혼합 기체를 사용하는 경우는 불활성 기체를 사용하는 플라즈마 제트 장치에 비하여 플라즈마 발생을 위하여 더 높은 고전압의 인가가 요구된다. 이러한 고전압은 전기적인 충격과 발열에 의한 열적 충격의 문제가 더욱 심각해진다.

따라서 본 발명의 목적은 바이오 응용 플라즈마 제트 장치의 전기적인 충격과 열적인 충격을 해결하여 사용상의 안전성을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가스 공급 튜브, 전압인가전극, 유리관 및 접지 전극을 포함하는 의료용 플라즈마 제트 장치를 제공한다. 이 장치와 관련된 구성의 상세한 내용은 선행 특허 '출원번호 10-2010-0119493'에 여러 가지 형태로 기술되어 있으므로 본 명세서에 참조 되고 편입될 수 있다.

상기 가스 공급 튜브는 플라즈마 발생에 필요한 가스를 공급한다. 불활성 기체를 사용하는 제트 장치의 경우는 상대적으로 저 전압 (대개 1~2 kV의 전압)으로도 구동되므로, 플라즈마 발생이 용이한 편에 속한다. 불활성 기체 이외의 분자 기체(N₂, O₂, 등)나 일반 공기 및 혼합 기체(불활성 기체와 분자 기체 및 일반 공기의 혼합)의 플라즈마 발생은 불활성 기체 방전에 비하여 수 배 이상의 높은 전압이 요구되므로 플라즈마 제트 장치의 전기적인 충격과 열적 충격 문제가 심각하게 대두된다. 플라즈마 제트 소스의 전압인가전극은 관형(바늘형)으로 일측이 상기 가스가 배출되는 상기 가스 공급 튜브의 일단에 연통 되게 접합 되며, 상기 일측과 연결된 타측이 상기 일측에 상기 가스 공급 튜브로부터 공급되는 상기 가스를 통과시키고 고전압이 인가된다. 상기 유리관은 상기 가스 공급 튜브에서 노출된 상기 전압인가전극을 둘러싸며, 상기 전압인가전극의 하단보다는 아래로 연장된다. 그리고 상기 접지 전극은 상기 전압인가전극의 하단의 유리관 끝에 형성되며, 상기 전압인가전극과의 상호작용에 의해 상기 전압인가전극을 통과한 상기 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시킨다.

본 발명에 따른 의료용 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 고전압 전극과 접지 전극 사이에 플라즈마를 발생하여 생체에 조사하는 과정에서 전기적인 충격과 열적인 충격의 문제가 수반된다.

전기적인 충격은 고전압 전극을 내부에 설치하고, 접지 전극을 장치의 끝에 설치하여, 생체와 접촉부에 접지 전극이 설치되도록 하고, 궁극적으로 생체 적용을 위한 저전류 영역인 수 mA 이하의 플라즈마를 조사가 조사되도록 한다.

그러나 열적인 문제는 비록 저 전류로 작동하는 장치에서도 동작시간이 길어지면 장치 내부와 접지 전극부에 고열이 발생한다. 열적인 문제의 해결책으로 별도의 방열 기능을 설치한다. 방열은 세 가지의 방식을 고려한다. (i) 접지 전극의 면적을 크게 하여 대기 중에서 자체 방열 기능을 부여하거나, (ⅱ) 차가운 공기를 별도로 주입하거나, 그리고 (ⅲ) 차가운 액체를 순환하는 강제 방열 기능을 부여한다.

본 발명에 따른 의료용 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 전압인가전극에 저주파의 교류 고전압을 인가하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 의료용 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 전원 공급부는, 수kHz 내지 수십kHz의 주파수를 갖는 수백V 내지 수kV의 교류 전압을 인가하는 DC-AC 인버터 전원장치를 포함한다.

본 발명에 따른 의료용 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 전압인가전극이 접합된 상기 가스 공급 튜브의 부분을 포함하여 유리관의 내부 혹은 외부에 설치되며, 상기 유리관의 하단의 아래쪽 혹은 끝부분에 접지 전극을 설치하며, 상기 유리관과 감싸는 덮개를 포함한다.

본 발명에 따른 의료용 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 덮개의 끝 부분에 설치된 접지 전극 혹은 내부의 전극부의 고열을 방지하기 위하여, 상기 세 가지 방식으로 방열 기능을 부여한다.

본 발명에 따르면, 종래 일반적인 불활성 기체의 플라즈마 제트 장치의 구조로는 적용이 불가능한 기체들을 플라즈마 제트 장치에 적용할 수 있다. 즉, 혼합 기체, 분자 기체, 그리고 대기를 이용한 플라즈마 제트를 바이오 응용으로 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 전기적 충격과 열 충격 없는 대기압 플라즈마 제트 장치를 제공하여 인체 및 생체 적용에 무리가 없는, 매우 안전한 플라즈마 제트 장치를 제공할 수 있다.

즉, 접지 전극에 대한 특유의 구성으로 인해 구동 전압을 낮출 수 있으면서 전기적 충격도 전혀 없어 사용상의 안전성이 매우 높다.

또한, 방열 기능이 설치되어 동작 중에 발생할 수 있는 열 충격도 방지되어 있어 안정적인 시술이 가능하다.

도 1은 대기압 플라즈마 제트 장치의 단면도로서, 전극 구조에 따라서 (a)~(d)의 형태에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접지 전극의 대기 중의 자체 방열 구조를 갖는 플라즈마 제트 장치의 단면도로서, (a) 유리관 내부에 고전압 전극이 설치된 제트 장치와 (b) 유리관 외부에 고전압이 설치된 제트 장치, 그리고 (c) 부품의 분리도 이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전극부에 저온의 공기를 주입하여 공랭식 방열 구조를 갖는 플라즈마 제트 장치의 단면도로서, (a) 유리관 내부에 고전압 전극이 설치된 제트 장치와 (b) 유리관 외부에 고전압이 설치된 제트 장치이다.
도 4은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전극부에 냉수 순환 방식의 수냉식 방열 구조를 갖는 플라즈마 제트 장치의 단면도로서, (a) 유리관 내부에 고전압 전극이 설치된 제트 장치와 (b) 유리관 외부에 고전압이 설치된 제트 장치이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 생체 및 피부에 적용 가능한 의료용으로 적합한 대기압 플라즈마 제트 장치의 구조를 보여주는 단면도들로 특히 전극 구조들을 잘 나타내고 있다. 플라즈마 제트 장치의 전극 구조는 매우 다양한 형태들이 고려될 수 있다. 도 1(a) 내지 도 1(d)은 생체 적용 가능한 저 전류 및 전기적인 충격이 없는 전극 구조들을 나타낸다.

도 1(a) 및 도 1(b)는 플라즈마 발생을 위한 전압을 인가하는 전압인가전극(100)의 구조가 바늘 형으로 구성되고 유리관(200) 내부에 배치된다. 도 1(a)의 유리관(200)은 그 단부를 오므리고 중심부는 개구부를 갖도록 제작된다. 즉, 유리관 몸체 직경에 비해 좁혀진 개구부로 플라즈마가 방출되게 한다. 전압인가전극(100) 후단은 테플론 튜브(400)가 조립되도록 조립단을 구비하며, 테플론 튜브(400)를 통해 가스가 주입된다. 유리관(200) 전단에는 유리관(200) 외측으로 링형 접지 전극(300)이 형성된다. 상기 접지 전극(300)을 접지시킴으로써 플라즈마 방전 전압에 의한 감전이 방지될 수 있다. 이와 같은 플라즈마 제트 소스는 취급하기 좋은 디자인을 가진 하우징(500)에 조립된다.

도 1(a)와 도 1(b)의 차이는 접지 전극의 위치 내지는 구조에 있다. 즉, 도 1(a)에서는 유리관(200) 단부의 외측 둘레를 따라 접지 전극(200)이 형성되나, 도 1(b)에서는 접지 전극(310)을 별도로 구성하여 유리관(200) 단부에 조립하는 방식을 취하였다. 즉, 도 1(b)에서 유리관(200)은 단부 직경을 좁힐 필요없이 그대로 직경을 유지하며, 접지 전극(310)은 중심에 좁은 개구부를 갖는 캡형으로 제작되어 유리관(200) 단부에 조립된다.

도 1(c)와 도 1(d)는 전압인가전극(110, 120)의 구성이 바늘형이 아닌 링형 내지는 속이 빈 실린더형으로 되어 있고, 그 배치도 유리관(200) 외주 면에 결합되게 하였다. 전압인가전극(110, 120)은 유전체(600, 610)로 둘러싸여 진다. 특히, 도 1(c)의 경우, 접지 전극(300)도 유리관(200) 단부 외측에 형성되고, 상기 유전체(600)에 의해 둘러싸여, 유전체가 상기 전압인가전극(110)과 접지 전극(300) 사이에 방전이 일어나는 것을 방지한다. 도 1(d)의 경우는, 전압인가전극(120)만이 유전체(610)에 의해 둘러싸이고, 접지 전극(320)은 별도로 구성되어 유리관(200) 단부에 결합 된다. 여기서, 도 1(b)와 도 1(d)의 접지 전극(310, 320) 중앙의 홀(hole)은 유리관(200) 직경보다 작게 형성한다.

도 1(a) 내지 도 1(d)에 개시된 플라즈마 제트 소스들 각각의 동작 특성은 다음과 같다.

도 1(a) 내지 도 1(d)는 주로 불활성 가스(He, Ne, Ar, 등)의 방전에 적합한 플라즈마 제트의 소스 전극 구조라 할 수 있다. 도 1(a) 및 도 1(b)에서 전압인가전극(100)은 일반 주사기 바늘로 간편하게 구성할 수 있다.

유리관(200) 후단에 조립된 테플론 튜브(400)를 통해 소정의 방전용 기체를 주입하여 전압인가전극(100)으로 방전용 기체가 주입되고, 플라즈마 방전을 위해 상기 전압인가전극(100)에 교류형 고전압을 인가한다.

도 1(a)의 경우, 유리관(200)의 끝 부분의 외측에 링형 접지 전극(300)이 설치되어 전압인가전극(100)과 접지 전극(200) 사이에 형성된 전기장에 의하여 주입 기체가 방전되어 유리관(200) 끝 개구부에서 플라즈마 제트가 발생한다.

본 실시예에서 고전압 인가는, 수십kHz 주파수를 발진하는 DC-AC 인버터를 주로 적용하여 이루어진다.

본 실시예의 실험 결과는 다음과 같다.

상기 전극 구조에서 불활성 기체의 방전 전압은 1~3 kV의 범위를 갖는다. 그리고 유리관(200) 끝에서 방출되는 플라즈마 제트의 길이는 수mm~수cm의 길이를 갖는다. 이들 불활성 기체를 이용한 유리관 끝에서 방출되는 플라즈마 제트는 전기적인 충격이나 열적인 충격이 없다. 따라서 상당히 안전하고 안정된 동작을 나타낸다.

도 1(c)는 상술한 바와 같이, 유리관(200) 외부에 고전압이 인가되는 전압인가전극(110)과 일정 간격으로 접지 전극(300)이 설치되고, 두 전극 사이의 방전 방지를 위하여 유전층(600)이 도포 된다. 그러나 이격 된 전극 사이에 유전층(600)이 도포 되어 있음에도 불구하고 이러한 전극 구조는 불활성 기체의 방전에 국한된다. 일반 대기나 분자 및 혼합 기체의 방전은 적어도 5 kV 이상의 고전압 인가가 요구되고, 유리관(200)이 쉽게 녹을 정도의 고열이 발생하므로 이러한 경우, 도 1(c)의 플라즈마 제트 소스는 생체적용이 불가능하다.

도 1(d)의 플라즈마 제트 소스 경우도 상술한 바와 같이, 유리관(200) 외부에 고전압인가용 전압인가전극(120)이 설치되고, 접지 전극(320)은 유리관(200) 끝에 삽입형태로 설치된다. 접지 전극의 중앙의 홀로부터 플라즈마가 방출되며, 도 1(c)의 구성에 비하여 동일한 기체(불활성 기체 혹은 대기, 분자, 그리고 혼합기체)의 방전에 필요한 인가 전압이 적어도 수백V~수kV 정도 낮다. 비록 1 mA 이하의 저 전류에서도 전극부의 발생 열이 도 1(c) 구성에 비하여 상대적으로 낮지만, 40℃ 이상의 열의 발생으로 생체 적용 시에 열적 충격을 피하기 어렵다.

즉, 상술한 바와 같이, 도 1(a) 내지 도 1(d)의 플라즈마 제트 장치는 저 전류 영역의 전기적 충격이 없는 구조이지만, 이들 모두 플라즈마 전류가 수 mA 이하의 저 전류에서도 열적인 충격을 피할 수 없다. 따라서 생체 및 인체 적용이 불가능하다.

다시 말해, 도 1(a) 내지 도 1(d)의 구조에서 불활성 기체 이외의 대기 또는 분자 기체(산소, 수증기, 질소 등) 및 혼합 기체를 사용하면, 방전 전압은 5~10 kV의 고전압이 요구되며, 유리관(200) 끝 부분의 온도가 수백℃가 되어 고열에 의하여 유리관이 녹아 버리는 등 변형이 생긴다. 그리고 이러한 플라즈마를 인체에 조사하는 경우, 고전압으로 인한 전기적인 충격이 수반되며, 열 충격도 수반된다. 따라서 도 1(a) 내지 도 1(d)의 구조는 불활성 기체 이외의 방전 가스에는 사용이 불가능함을 실험적으로 확인하였다.

그에 따라 본 발명자는 다음과 같이 좀 더 개량된 플라즈마 제트 소스를 구성하였다. 즉, 도 2(a) 및 도 2(b)는 접지 전극(330)의 구성은 좀 더 낮은 인가전압으로 동작할 수 있게 되어있고, 그 자체로서 방열이 되게 제작되었다.

도 2(a)는 전압인가전극(100)의 구조는 바늘형으로 유리관(200) 안에 조립되어 도 1(a)와 유사하다. 접지 전극(330)은 중심에 플라즈마 방출용 개구부를 구비하는 콘형으로 구성되어 하우징(500)에 결합 되며, 유리관(200) 단부에 플라즈마 방출용 개구부가 오도록 조립된다. 콘형 접지전극(330)의 플라즈마 방출용 개구부는 유리관(200) 직경에 비해 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 콘형 접지 전극(330)은 도 2(c)의 플라즈마 소스 분해 사시도(도 2(a)의 분해 사시도)에서 보듯이, 몸체 전체에 방열을 위한 다수의 홀이 형성되어 있다. 즉, 콘형의 접지 전극(330)은 표면적을 넓게 형성하고 콘형의 표면에 다수 개의 홀을 설치하여 접지 전극(330) 전체가 자체적으로 방열 기능을 갖는다. 이러한 형태의 접지 전극(330)을 구비한 플라즈마 제트 소스를 통해 플라즈마 처리 실험결과, 접지 전극(330)의 표면 온도기 40℃ 이하로 유지되었다. 따라서 도 2(a)의 플라즈마 제트 소스는 생체 적용이 가능하다.

도 2(b)는 전압인가전극(120)의 구성은 도 1(d)에서와 같으나, 접지 전극(330)은 도 2(c)의 콘형 접지 전극으로 구성된다.

상기 도 2(a), 도 2(b)의 플라즈마 제트 소스를 동작시키면, 접지 전극(330)에는 직접 플라즈마 전류가 흐른다. 도 2(a)와 도 2(b)는 대기(일반 공기), 분자 가스(N₂, O₂, CO₂,등), 그리고 혼합 가스(공기 및 분자 가스의 혼합)의 방전을 위한 플라즈마 제트의 전극 구조들을 포함한다. 일반 공기의 주입은 콤프레서를 이용한다. 이러한 접지 전극(330) 구조에서 방전 전압은 일반 공기를 기준으로 2~3 kV이다. 다만, 유리관(200) 끝으로부터 방출되는 플라즈마의 길이는 수 mm이하로 상기 도 1(a)의 구조에서 불활성 기체 방전 플라즈마에 비하여 상대적으로 짧다. 그러나 이러한 구조는 플라즈마 전류가 수 mA의 영역에서 방출되는 플라즈마를 인체에 조사하여도 전기적인 충격이 전혀 없다. 또한, 접지 전극(330)에 의한 전기적인 충격도 없다. 또한 상술한 바와 같이 방열 구조의 접지 전극(330)으로 인해 열 충격도 방지되게 하였다.

따라서, 도 2(a)의 플라즈마 제트 소스는 일반 대기의 방전이나 분자 및 혼합 기체 방전에 적합하다. 도 1(b)와 도 2(a)의 접지 전극(330)부의 열 발생을 비교한 결과, 도 1(b)는 80 ℃ 이상의 고온에 이르나, 도 2(a)의 플라즈마 제트 소스는 약 40 ℃ 이하로 유지되었다. 도 2(b)의 방열 실험 결과도 도 2(a)와 동일하였다.

도 2(a) 및 도 2(b)는 접지 전극 구조에 따른 자연 방열 방식인데 비해, 도 3(a) 및 도 3(b)는 공랭식 방열, 그리고 도 4(a) 및 도 4(b)는 수냉식 방열 기능을 구비한 실시 예들이다.

도 3(a) 및 도 3(b)는 공랭식 방열 장치를 포함한 플라즈마 제트 소스를 나타낸다.

도 3(a)의 전압인가전극(100)은 바늘형 전극으로 유리관(200) 안에 조립되고, 접지 전극(350)은 콘형으로 구성된다. 상기 콘형의 접지 전극(350)은 중앙에 홀을 구비하여 플라즈마를 방출하게 하며, 홀 직경은 유리관(200) 직경에 비해 작게 형성된다. 또한, 중앙 홀 외에 냉기가 순환될 수 있는 홀(370)이 더 형성된다.

테플론으로 제작된 튜브(400)는 플라즈마 방전용 가스 주입관으로 설치되며, 그외 방열을 위한 냉기 주입관(700)이 더 설치된다. 상기 냉기 주입관(700)을 통해, 저온의 냉기를 주입하면 플라즈마 방전이 지속 되어도 접지 전극(350)부분의 온도가 실온 이하로 유지될 수 있다. 냉기는 10℃ 이하, 바람직하게는 4 내지 5℃ 이하 온도를 갖는 것으로 주입될 때 플라즈마 제트 소스 동작 중 20 내지 25℃로 유지되었다. 냉기 공급은 저온으로 냉각된 공기를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 드라이아이스를 이용하여 공급할 수 있다. 드라이아이스를 이용하는 경우, 플라즈마 제트 소스 동작 중 접지전극의 온도는 더욱 낮아져 콜드 플라즈마 상태를 유지할 수 있다.

도 3(b)의 경우, 도 3(a)와 구성이 거의 같으나, 전압인가전극(120)의 구성이 도 1(d)와 같이 유리관(200) 외측에 형성되고 유전체(610)로 둘러싸이는 방식을 취하고 있다. 도 3(b)의 플라즈마 제트 소스의 동작 온도 역시 냉기 주입에 의해 상온 이하로 유지될 수 있었다.

도 4(a) 및 도 4(b)는 수냉식 방열 장치를 포함한 플라즈마 제트 소스를 나타낸다.

도 4(a) 및 도 4(b)의 전극 구성은 도 3(a) 및 도 3(b)에서와 거의 동일하지만, 접지 전극(380)에 냉기 순환용 홀(370)을 구비하지 않는다. 이는 수냉식이므로 별도의 홀을 요하지 않기 때문이다. 또한, 수냉식이므로, 냉각수 주입구(810)과 순환된 냉각수의 방출구(820)가 설치되고 이들은 호스 내지는 튜브의 단부가 된다. 호스는 도 4(a)의 유리관(200) 둘레에 감길 수 있으며, 도 4(b)의 경우, 유전체(610) 위에 감길 수 있다.

이러한 수냉식 방열 구조는 4℃ 정도의 냉각수를 주입 및 순환시켜 동작 중 접지 전극(380)의 온도를 20℃ 이하로 유지시킬 수 있었다. 대체로 10℃ 이하의 냉각수를 순환시킴으로써 상온의 플라즈마를 제공할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 제트 소스는 전기적인 안전성을 갖춘 전극 구조와 더불어 방열 기능을 구비하므로, 필요에 따라 다양한 분자 기체들도 플라즈마 방전 가스로 도입될 수 있어 좀 더 효율적인 처치가 가능해진다. 분자 기체들의 플라즈마 방전은 더욱 다양한 활성종을 생성하여 의료용이나 미용용의 시술에 큰 효과를 낼 수 있기 때문이다.

본 발명의 플라즈마 제트 발생장치는 바이오 및 의료용 이외에도 고전류(수 mA 내지는 수십 mA)를 요구하는 도핑 장치 및 금속 및 비금속 표면 처리용 플라즈마 제트 장치에도 용이하게 적용될 수 있으며, 당해 발명이 속하는 기술의 범위에 속하는 것은 자명하다.

본 발명의 구성은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 얼마든지 다양한 응용과 변형이 가능함은 자명하다.

100, 110, 120: 전압 인가 전극
200: 유리관
300, 310, 320, 330, 350, 380: 접지 전극
370: 홀
400: (테플론) 튜브
500: 하우징
600, 610: 유전체
700: 냉기 주입관
810: 냉각수 주입구
820: 냉각수의 방출구

Claims

플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브의 일단에 연통 되게 접합 되며, 상기 가스 공급 튜브로부터 공급되는 상기 가스를 통과시키고 플라즈마 방전을 위한 전압이 인가되는 바늘형 전압인가전극;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 된 상기 전압인가전극을 둘러싸며 연장되고, 플라즈마 배출구를 형성하도록 유리관 몸체 직경 보다 좁혀진 개구부를 구비한 유리관;및
상기 유리관의 외측 단부에 링형으로 형성되어 접지되며, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 접지 전극;을 포함하고,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브의 일단에 연통 되게 접합 되며, 상기 가스 공급 튜브로부터 공급되는 상기 가스를 통과시키고 플라즈마 방전을 위한 전압이 인가되는 바늘형 전압인가전극;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 된 상기 전압인가전극을 둘러싸며 연장된 유리관;및
상기 유리관의 외측 단부에 조립되며, 그 중심에 개구부를 구비한 캡형으로 형성되어 접지되어, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 접지 전극;을 포함하고,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 되며 연장된 유리관;
상기 유리관 외측 면에 속이 빈 실린더형으로 형성되는 전압인가전극;
상기 전압인가전극과 간격을 두고 상기 유리관 외측 면에 링형으로 형성되는 접지 전극; 및
상기 유리관의 외측 단부에 형성된 전압인가전극과 접지전극을 둘러싸며, 상기 두 전극 사이의 간격을 채워 전극들을 서로 절연시키는 유전체;를 포함하고,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 되며 연장된 유리관;
상기 유리관 외측 면에 속이 빈 실린더형으로 형성되는 전압인가전극;
상기 전압인가전극과 간격을 두고 상기 유리관 외측 면에 링형으로 형성되는 접지 전극; 및
상기 유리관의 외측 단부에 조립되며, 그 중심에 개구부를 구비한 캡형으로 형성되어 접지되어, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 접지 전극;을 포함하고,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
하우징;
상기 하우징 후단으로부터 전단을 향해 연장되며 하우징 안에 배치되는, 플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브의 일단에 연통 되게 접합 되며, 상기 가스 공급 튜브로부터 공급되는 상기 가스를 통과시키고 플라즈마 방전을 위한 전압이 인가되는 바늘형 전압인가전극;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 된 상기 전압인가전극을 둘러싸며 연장된 유리관;및
상기 유리관의 외측 단부에 콘형으로 형성되어 하우징 단부에 조립되고 접지되며, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 콘형 접지 전극;을 포함하고,
상기 콘형 접지 전극은 중심에 플라즈마 방출용 홀과 콘형 몸체 전체에 방열용 홀을 다수 구비하며,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
하우징;
상기 하우징 후단으로부터 전단을 향해 연장되며 하우징 안에 배치되는, 플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 된 상기 전압인가전극을 둘러싸며 연장된 유리관;
상기 유리관 외측 면에 속이 빈 실린더형으로 형성되는 전압인가전극;및
상기 유리관의 외측 단부에 콘형으로 형성되어 하우징 단부에 조립되고 접지되며, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 콘형 접지 전극;을 포함하고,
상기 콘형 접지 전극은 중심에 플라즈마 방출용 홀과 콘형 몸체 전체에 방열용 홀을 다수 구비하며,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 하우징 안으로 배관되는 냉기 주입관을 더 포함하여, 플라즈마 제트소스의 방열을 공랭식으로 실시하는 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
하우징;
상기 하우징 후단으로부터 전단을 향해 연장되며 하우징 안에 배치되는, 플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브의 일단에 연통 되게 접합 되며, 상기 가스 공급 튜브로부터 공급되는 상기 가스를 통과시키고 플라즈마 방전을 위한 전압이 인가되는 바늘형 전압인가전극;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 된 상기 전압인가전극을 둘러싸며 연장된 유리관;
상기 유리관의 외측 단부에 콘형으로 형성되어 하우징 단부에 조립되고 접지되며, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 콘형 접지 전극; 및
상기 하우징 안으로 연장되어 상기 접지 전극 주위를 거쳐 다시 하우징 밖으로 배관되어 냉각수를 공급하는 냉각수 주입용 호스;를 포함하고,
상기 콘형 접지 전극은 중심에 플라즈마 방출용 홀을 구비하며,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.
하우징;
상기 하우징 후단으로부터 전단을 향해 연장되며 하우징 안에 배치되는, 플라즈마 방전 가스를 공급하는 가스 공급용 튜브;
상기 가스 공급용 튜브와 접합 된 상기 전압인가전극을 둘러싸며 연장된 유리관;
상기 유리관 외측 면에 속이 빈 실린더형으로 형성되는 전압인가전극;및
상기 유리관의 외측 단부에 콘형으로 형성되어 하우징 단부에 조립되고 접지되며, 상기 전압인가전극과의 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마 방전 가스를 방전시켜 플라즈마를 발생시키는 콘형 접지 전극;및
상기 하우징 안으로 연장되어 상기 접지 전극 주위를 거쳐 다시 하우징 밖으로 배관되어 냉각수를 공급하는 냉각수 주입용 호스;를 포함하고,
상기 콘형 접지 전극은 중심에 플라즈마 방출용 홀을 구비하며,
상기 플라즈마 방전 가스는 불활성 가스, 분자 가스, 일반 공기 또는 혼합 가스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 용 플라즈마 제트 소스.