[학위논문]피부 온도 변화를 반영한 정온제어 LED Light-Cold 마스크 개발에 관한 연구 A Study on the Development of Constant Temperature Control LED Light-Cold Mask Reflecting Skin Temperature Change원문보기
최근 피부질환 치료를 위해 LED 광원을 이용한 저출력 광선요법이 각광 받고 있다. LED 광은 피부 진피층에 흡수되어 미백효과 및 다양한 종류의 안면 피부 트러블을 개선시킬 수 있다. 하지만 시술자의 상태를 고려해 광출력 세기와 조사시간 등 다양한 변수 때문에 적합한 조건을 가지기 어렵다. 현재 시중에 나와 있는 LED를 이용한 광 마스크는 광조사와 관련된 변수만 고려하여 개발했기 때문에 LED 광 마스크 사용으로 발생되는 작열감과 고통에 대한 부분은 결여되어 있다. 본 논문에서는 LED 소자와 열전소자를 이용하여 피부 온도 변화를 반영한 정온 제어 LED Light-Cold 마스크를 설계 및 제작 하였다. LED 소자는 마스크 외형과 아크릴판의 간격이 좁아 부피가 작고 기판에 바로 실장 할 수 있는 ...
최근 피부질환 치료를 위해 LED 광원을 이용한 저출력 광선요법이 각광 받고 있다. LED 광은 피부 진피층에 흡수되어 미백효과 및 다양한 종류의 안면 피부 트러블을 개선시킬 수 있다. 하지만 시술자의 상태를 고려해 광출력 세기와 조사시간 등 다양한 변수 때문에 적합한 조건을 가지기 어렵다. 현재 시중에 나와 있는 LED를 이용한 광 마스크는 광조사와 관련된 변수만 고려하여 개발했기 때문에 LED 광 마스크 사용으로 발생되는 작열감과 고통에 대한 부분은 결여되어 있다. 본 논문에서는 LED 소자와 열전소자를 이용하여 피부 온도 변화를 반영한 정온 제어 LED Light-Cold 마스크를 설계 및 제작 하였다. LED 소자는 마스크 외형과 아크릴판의 간격이 좁아 부피가 작고 기판에 바로 실장 할 수 있는 SMD Type의 LED 소자를 사용하였고 TEST PCB를 통해 Red, Green, Blue, Yellow, IR 5 가지 파장의 광출력값을 측정하여 광출력 특성을 분석하였다. 선정된 LED 소자와 피부 표면 이격거리 및 LED 소자의 최적의 배열을 계산하여 LED 마스크를 설계 및 제작 하였다. LED는 PWM 제어를 통해 밝기와 세기를 조정 할 수 있도록 설계하였다. Red, Green, Blue, Yellow, IR 5가지 파장들에 대한 문헌 검색 및 효과들을 바탕으로 상처 치료, 여드름 치료, 주근깨 치료, 콜라겐 생성, 피부 재생 총 5 종의 패턴 프로그램을 설계하여 광출력값을 측정해 광출력 특성을 분석하였다. LED 마스크의 작열감 해소를 위해 순환 시스템을 설계하였고 열전 소자를 사용하였다. 열전소자는 순환을 위해 설계된 워터블럭에 부착하여 냉각수가 흐르는 호스에 PT100 Ω 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하였고 열전소자의 성능과 수량을 조절해가면서 실험을 통해 최적의 조건을 충족시켰다. 적외선 온도센서를 설계하여 피부 온도를 실시간으로 측정하여 순환 시스템과 연동이 되도록 하여 정온 제어가 가능하도록 하였다. LED Light-Cold 마스크는 LED 소자를 이용해 광조사가 진행되어 적외선 온도센서를 통해 피부 온도를 측정하여 온도가 0.5 °C 이상 올라갔을 때 피부 온도를 낮추기 위해 열전소자에 전압-전류가 공급되어 열전소자가 구동 되도록 하였으며, 냉각된 순환수가 순환되면서 피부 온도를 다시 0.5 °C 미만으로 낮출수 있도록 하였다. 본 연구 결과를 활용하여 피부 온도 변화를 반영한 정온 제어 LED Light-Cold 마스크는 LED 조사를 통해 피부 미용 및 각종 피부 질환의 치료를 목적으로 이용할 수 있다. 그 뿐만이 아니라 LED 조사로 인해 피부 온도 변화에 따른 작열감을 순환 시스템을 통해 실시간으로 피부 온도를 측정하고 냉각수를 통해 피부 온도를 낮춰줌으로써 피부의 모공 축소 및 탄력을 통해 피시술자들에게 더욱 더 많은 효과를 발휘하여 피부 미용 의료기기로 적용 범위를 높일 수 있어 응용에 한걸음 더 다가갈 수 있을 것이라 확신한다.
최근 피부질환 치료를 위해 LED 광원을 이용한 저출력 광선요법이 각광 받고 있다. LED 광은 피부 진피층에 흡수되어 미백효과 및 다양한 종류의 안면 피부 트러블을 개선시킬 수 있다. 하지만 시술자의 상태를 고려해 광출력 세기와 조사시간 등 다양한 변수 때문에 적합한 조건을 가지기 어렵다. 현재 시중에 나와 있는 LED를 이용한 광 마스크는 광조사와 관련된 변수만 고려하여 개발했기 때문에 LED 광 마스크 사용으로 발생되는 작열감과 고통에 대한 부분은 결여되어 있다. 본 논문에서는 LED 소자와 열전소자를 이용하여 피부 온도 변화를 반영한 정온 제어 LED Light-Cold 마스크를 설계 및 제작 하였다. LED 소자는 마스크 외형과 아크릴판의 간격이 좁아 부피가 작고 기판에 바로 실장 할 수 있는 SMD Type의 LED 소자를 사용하였고 TEST PCB를 통해 Red, Green, Blue, Yellow, IR 5 가지 파장의 광출력값을 측정하여 광출력 특성을 분석하였다. 선정된 LED 소자와 피부 표면 이격거리 및 LED 소자의 최적의 배열을 계산하여 LED 마스크를 설계 및 제작 하였다. LED는 PWM 제어를 통해 밝기와 세기를 조정 할 수 있도록 설계하였다. Red, Green, Blue, Yellow, IR 5가지 파장들에 대한 문헌 검색 및 효과들을 바탕으로 상처 치료, 여드름 치료, 주근깨 치료, 콜라겐 생성, 피부 재생 총 5 종의 패턴 프로그램을 설계하여 광출력값을 측정해 광출력 특성을 분석하였다. LED 마스크의 작열감 해소를 위해 순환 시스템을 설계하였고 열전 소자를 사용하였다. 열전소자는 순환을 위해 설계된 워터블럭에 부착하여 냉각수가 흐르는 호스에 PT100 Ω 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하였고 열전소자의 성능과 수량을 조절해가면서 실험을 통해 최적의 조건을 충족시켰다. 적외선 온도센서를 설계하여 피부 온도를 실시간으로 측정하여 순환 시스템과 연동이 되도록 하여 정온 제어가 가능하도록 하였다. LED Light-Cold 마스크는 LED 소자를 이용해 광조사가 진행되어 적외선 온도센서를 통해 피부 온도를 측정하여 온도가 0.5 °C 이상 올라갔을 때 피부 온도를 낮추기 위해 열전소자에 전압-전류가 공급되어 열전소자가 구동 되도록 하였으며, 냉각된 순환수가 순환되면서 피부 온도를 다시 0.5 °C 미만으로 낮출수 있도록 하였다. 본 연구 결과를 활용하여 피부 온도 변화를 반영한 정온 제어 LED Light-Cold 마스크는 LED 조사를 통해 피부 미용 및 각종 피부 질환의 치료를 목적으로 이용할 수 있다. 그 뿐만이 아니라 LED 조사로 인해 피부 온도 변화에 따른 작열감을 순환 시스템을 통해 실시간으로 피부 온도를 측정하고 냉각수를 통해 피부 온도를 낮춰줌으로써 피부의 모공 축소 및 탄력을 통해 피시술자들에게 더욱 더 많은 효과를 발휘하여 피부 미용 의료기기로 적용 범위를 높일 수 있어 응용에 한걸음 더 다가갈 수 있을 것이라 확신한다.
Low-power light therapy using LED light sources for skin disease treatment has been in the spotlight recently. LED light that is absorbed into the dermal layer of the skin can provide whitening effect and improve various types of facial skin troubles. Considering the condition of the operator, howev...
Low-power light therapy using LED light sources for skin disease treatment has been in the spotlight recently. LED light that is absorbed into the dermal layer of the skin can provide whitening effect and improve various types of facial skin troubles. Considering the condition of the operator, however, it is difficult to secure suitable conditions due to various variables such as Optical Power intensity and irradiation time. Light masks using LEDs currently on the market have been developed considering only the variables related to light irradiation, thereby lacking the aspects on the burning sensation and pain caused by the use of LED light masks. In this research, a constant temperature control LED light-cold mask reflecting skin temperature change using LED and thermoelectric elements has been designed and produced. For LED elements, SMD type LED elements that are small in volume and can be directly mounted on the board because the gap between the outside form of the mask and acrylic plate is narrow. The Optical Power value of 5 wavelength of red, green, blue, yellow, and IR were measured based on TEST PCB to analyze the Optical Power characteristics. The LED mask was designed and made based on the calculation of the separation distance between the selected LED element and skin surface as well as the optimal arrangement of LED elements. LED is designed to have adjustable brightness and intensity based on PWM control. Based on the literature review and effects on the 5 types of wavelength of red, green, blue, yellow, and IR, the total of 5 pattern programs were designed including wound treatment, acne treatment, freckle treatment, collagen generation, and skin regeneration. Then, the Optical Power value was measured to analyze the Optical Power characteristics. The circulation system was designed to resolve the burning sensation of the LED mask, in addition to the use of thermoelectric elements. The thermoelectric elements were attached to the water block designed, which was designed for circulation, and a PT100 Ω temperature sensor was attached to the hose through which the cooling water flows to measure the temperature of the cooling water. Then, the optimum conditions were fulfilled based on experiments of adjusting the performance and quantity of the thermoelectric elements. An infrared temperature sensor was designed to measure skin temperature in real time, enabling the linkage with the circulatory system, which made temperature control possible. For the LED Light-Cold Mask, LED elements were used for the light search and measurement of the skin temperature by using infrared temperature sensor. Then, when the temperature rises above 0.5 ° C, voltage-current is supplied to thermoelectric elements in order to lower the skin temperature, running the thermoelectric elements. As the circulating cooling water circulated, it was made to lower the skin temperature to below 0.5 ° C below. By utilizing the result of this research, the constant temperature control LED Light-Cold Mask reflecting the skin temperature change can be used for the purpose of skin beauty treatment and treatment of various skin diseases via LED irradiation. In addition, the Mask measures the burning sensation caused by the change in skin temperature due to the LED irradiation in real time with the circulation system, while lowering the skin temperature with the cooling water. Thus, it is trusted that a higher level of effectiveness will be presented for people who receive the treatments through the reduction of skin pores and increased elasticity, thereby expanding the scope of application of the skin care medical device to reach the application one step closer.
Low-power light therapy using LED light sources for skin disease treatment has been in the spotlight recently. LED light that is absorbed into the dermal layer of the skin can provide whitening effect and improve various types of facial skin troubles. Considering the condition of the operator, however, it is difficult to secure suitable conditions due to various variables such as Optical Power intensity and irradiation time. Light masks using LEDs currently on the market have been developed considering only the variables related to light irradiation, thereby lacking the aspects on the burning sensation and pain caused by the use of LED light masks. In this research, a constant temperature control LED light-cold mask reflecting skin temperature change using LED and thermoelectric elements has been designed and produced. For LED elements, SMD type LED elements that are small in volume and can be directly mounted on the board because the gap between the outside form of the mask and acrylic plate is narrow. The Optical Power value of 5 wavelength of red, green, blue, yellow, and IR were measured based on TEST PCB to analyze the Optical Power characteristics. The LED mask was designed and made based on the calculation of the separation distance between the selected LED element and skin surface as well as the optimal arrangement of LED elements. LED is designed to have adjustable brightness and intensity based on PWM control. Based on the literature review and effects on the 5 types of wavelength of red, green, blue, yellow, and IR, the total of 5 pattern programs were designed including wound treatment, acne treatment, freckle treatment, collagen generation, and skin regeneration. Then, the Optical Power value was measured to analyze the Optical Power characteristics. The circulation system was designed to resolve the burning sensation of the LED mask, in addition to the use of thermoelectric elements. The thermoelectric elements were attached to the water block designed, which was designed for circulation, and a PT100 Ω temperature sensor was attached to the hose through which the cooling water flows to measure the temperature of the cooling water. Then, the optimum conditions were fulfilled based on experiments of adjusting the performance and quantity of the thermoelectric elements. An infrared temperature sensor was designed to measure skin temperature in real time, enabling the linkage with the circulatory system, which made temperature control possible. For the LED Light-Cold Mask, LED elements were used for the light search and measurement of the skin temperature by using infrared temperature sensor. Then, when the temperature rises above 0.5 ° C, voltage-current is supplied to thermoelectric elements in order to lower the skin temperature, running the thermoelectric elements. As the circulating cooling water circulated, it was made to lower the skin temperature to below 0.5 ° C below. By utilizing the result of this research, the constant temperature control LED Light-Cold Mask reflecting the skin temperature change can be used for the purpose of skin beauty treatment and treatment of various skin diseases via LED irradiation. In addition, the Mask measures the burning sensation caused by the change in skin temperature due to the LED irradiation in real time with the circulation system, while lowering the skin temperature with the cooling water. Thus, it is trusted that a higher level of effectiveness will be presented for people who receive the treatments through the reduction of skin pores and increased elasticity, thereby expanding the scope of application of the skin care medical device to reach the application one step closer.
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