LDM Transducer (물방울 리프팅) 동작 원리 및 설계 방법_1

LDM transducer 라고도 불리며 물방울 리프팅이라고 불리는 피부 미용장비 대한 동작 원리 및 설계방법에 대한 피드를 올리고자 한다. 피부속 수분 밸런스를 맞춰 주고 촉촉한 피부컨디션을 유지하기에 가장 효과적인 기기에 대해 알아보자.

 
 
 
 
 
 
 

Unimorph Transducer 란?

The transducers consist of a passive metal cap structure, and a thin piezoelectric disc, rigidly bonded to the inside. 
--> Unimorph Transducer는 금속캡 구조와 단단히 접착된 얇은 압전 디스크로 구성된 Actuator로 분류된다. 사용 목적에 따라 Transducer 의 사용 주파수를 설정하고, 구조 설계를 변경할 수 있다.
--> LDM transducer 라고도 불리며, 다양한 주파수를 활용하여 피부 미용 목적으로 사용한다.
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

물방울 리프팅의 생체 효과 (생체 기전)

LDM 물방울 리프팅은 고밀도 초음파를 이용하여 피부를 탄력있고 생기있게 피부 속 수분을 끌어 올려주는 시술이라 하여 물방울 리프팅이라고 불린다. 일반적으로 LDM 물방울 리프팅은 세 가지의 다른 주파수 10Mhz, 3Mhz, 1Mhz 초음파를 이용하는데 각각 피부 속 0.3cm, 1cm, 3cm에 작용한다. 
 
 
 
1. 균형잡힌 히알루론(GAG)의 분포 유도
 

세균 감염으로 부터 막아주는 산성막을 두껍게 만들어주고 수분을 대체로 함유하고 있는 히알루론 성분이 고루 분포 됨으로써 수분 손실을 막아 주고 겉과 속이 촉촉하고 건강한 피부로 가꾸어줍니다.

 

 

 
2. 콜라겐의 지속적인 생성
 

물방울 리프팅 레이저는 피부 탄력에 아주 중요한 성분인 콜라겐을 지속적으로 생성 시키고 또한 노화가 진행된 콜라겐을 분해시켜 새로운 섬유아 세포의 생산 및 분포를 돕습니다.

 

 

 

3. 피부 방어력 증가
 

피부 최대의 HSP를 생산시켜 (1800%) 피부 방어력을 높이고 피부 트러블 및 질환을 최소화 합니다. HSP (Heat Shock Proteins) 피부에 이상이 생기면 이를 복구 하기위해 피부 면역체계를 가동시키는 콜라겐 생성 효소 입니다.

 

 

 

 

 

 

Unimorph Transducer 배경 기술

초음파를 이용하는 기술은 의료, 산업 및 환경 처리 분야에 널리 사용된다. 특히, 미용에 대한 대중의 관심이 증가하면서 피부 노화 방지, 주름 개선 또는 피부의 탄력 유지와 관련된 제품의 수요는 증가하고 있다. 미용 관련 제품으로는 화장품, 식품 및 피부 관리 기기가 있다.  특히, 초음파를 이용한 피부 관리 기기에 대한 수요가 증가하는데, 이는 초음파의 조사를 통해 진피층의 콜라겐 을 생성하여 주름을 개선하는 효과가 탁월하기 때문이다. 주름 부위에 조사된 초음파는 주름의 근본 원인인 피 부 근막층(superficial muscular aponeurotic system, SMAS)에 열을 전달하며, 전달된 열에 의해 피부 조직은 수축 또는 응고되어 주름은 개선된다. 피부 관리 기기는 진피층에 초음파를 전달하기 위해 시술되는 특정 부위에만 초음파를 집속시킬 수 있다. 

 

 

 

 

 

 

Unimorph Transducer 모식도

 
아래의 구조는 Unimorph Transducer의 모식도를 나타낸다.
R: 금속캡 (하우징) 반지름
h: 금속캡 두께
L: 금속캡 높이
rpzt: 압전 디스크의 반지름
hpzt: 압전 디스크의 두께

 
 
초음파를 피부에 전달하기 위한 금속캡과 압전 디스크는 전도성 에폭시를 통해 부착된다.
 
 
 

 

Unimorph Transducer 구동 원리

 

압전 디스크(압전 세라믹) 이 가지는 고유 진동수와 동일한 주파수를 가지는 교류 전압이 인가되면, 압전 트랜스듀서는 공진을 통해 초음파를 발생시킨다. 또한, 고유 진동수는 압전 세라믹의 조성 및 두께 등에 의해 결정 되며, 제 1차 공진 모드를 형성한다. 추가적으로 압전 세라믹에 고유 진동수의 배수 등의 주파수가 인가되면, 압전 트랜스듀서는 제 2차 공진모드를 가진다. 예를 들어 1MHz의 고유 진동수를 가지는 압전세라믹이 약 3MHz에서 제 2차 공진 모드를 갖는다. 
쉽게 정리하면, 아래와 같다.
 
1. 두께 방향 1차 공진모드
 --> 1MHz
 --> n=1
 
2. 두께 방향 2차 공진모드
 --> 3MHz
 --> n=3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
더 자세한 설계 방법은 다음 포스팅에서 이어서 한다.

 

 
 
출처: 
1. 논문:  https://doi.org/10.1016/j.ultras.2015.09.018

Redirecting

2. 특허(출원번호) : 10-2020-0097282