KR101781540B1 - Dry adhesive structure and method for forming the same - Google Patents

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Abstract

건식 접착 구조체 및 그 형성 방법이 제공된다. 상기 건식 접착 구조체는, 서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 갖는 몸체부 및 상기 제1 면에 배치된 접착부를 포함하고, 상기 접착부는 상기 제1 면과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 갖는다. 상기 건식 접착 구조체의 형성 방법은, 홀이 형성된 홀 패턴 몰드 위에 제1 고분자를 제공한 후 상기 홀 패턴 몰드의 상부면과 접촉하는 상기 제1 고분자를 제거하여 상기 홀에 배치되고 상기 홀 패턴 몰드의 상부면 위로 돌출되는 고분자 구조체를 형성하는 단계, 상기 고분자 구조체를 식각하여 고분자 구조체 패턴을 형성하는 단계, 상기 구조체 패턴이 형성된 상기 홀 패턴 몰드 위에 제2 고분자를 제공한 후 분리하여 예비 고분자 몰드를 형성하는 단계, 상기 예비 고분자 몰드 위에 제3 고분자를 제공한 후 분리하여 고분자 몰드를 형성하는 단계, 및 상기 고분자 몰드 위에 제4 고분자를 제공한 후 분리하는 단계를 포함한다.A dry adhesive structure and a method of forming the same are provided. Wherein the dry adhesion structure includes a body portion having a first surface and a second surface facing each other and an adhesive portion disposed on the first surface, wherein the adhesive portion has an annular cross section in a direction parallel to the first surface . The method for forming a dry adhesion structure is characterized in that a first polymer is provided on a hole pattern mold having holes, and then the first polymer, which is in contact with the upper surface of the hole pattern mold, is removed to form a hole pattern mold Forming a polymer structure pattern by etching the polymer structure; providing a second polymer on the hole pattern mold on which the structure pattern is formed and separating the polymer to form a preliminary polymer mold; Forming a polymer mold by providing a third polymer on the preliminary polymer mold and separating the polymer, and separating the polymer after providing the fourth polymer on the polymer mold.

Description

건식 접착 구조체 및 그 형성 방법{DRY ADHESIVE STRUCTURE AND METHOD FOR FORMING THE SAME}[0001] DRY ADHESIVE STRUCTURE AND METHOD FOR FORMING THE SAME [0002]

본 발명은 건식 접착 구조체 및 그 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dry bonding structure and a method of forming the same.

자연계에 존재하는 생체를 모방한 건식 접착제나 습식 접착제에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 최근에 도마뱀 발을 본뜬 건식 접착제나 조개류 단백질에서 착안된 화학 접착제가 생체 모방 접착제로 제안된 바 있다. 그러나, 상기 접착제들은 장력 및 압축에 반복적으로 노출되는 사람의 피부에 대한 접착력이 약해 접착 후 쉽게 떨어지거나 한번 사용 후 재사용이 어려운 문제점이 있었다. Studies on dry adhesives and wet adhesives mimicking the living body in the natural world are actively being conducted. In particular, dry adhesives based on lizard feet and chemical adhesives derived from shellfish proteins have recently been proposed as biomimetic adhesives. However, the adhesives have a problem in that the adhesiveness to the skin of a person repeatedly exposed to tension and compression is weak, so that they easily fall off after adhesion, or are difficult to reuse once after use.

한편, 종래에 사용되던 피부 패치는 주로 인체에 수동으로 약물을 방출하는 수단으로 사용되었으나 최근에 이러한 패치에 다양한 센서 또는 약물을 방출하기 위한 전자 장치를 장착하여 진단 및 치료 등 의료용 전자 패치로 개발하려는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 전자 장치 등이 탑재된 종래의 전자 패치는 사람의 피부에 대한 접착력이 좋지 못하여 상용화되는데 한계가 있다. 접착력을 높이기 위해 화학 접착제를 사용하는 경우 피부에 접착한 후 분리할 때 피부가 손상되고, 재사용이 안되며 비용이 비싸서 실용적이지 못하다. Meanwhile, the conventional skin patch was mainly used as a means for manually releasing a drug to the human body. However, recently, an electronic device for releasing various sensors or drugs has been installed in such a patch to develop a medical electronic patch such as diagnosis and treatment Research is underway. However, conventional electronic patches on which electronic devices and the like are mounted have a limited ability to be commercialized due to poor adhesion to human skin. When a chemical adhesive is used to increase the adhesive strength, the skin is damaged when it is attached to the skin after it is separated from the skin, is not reusable, and is expensive, which is not practical.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 접착력이 우수하고 재사용이 가능한 건식 접착 구조체를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a dry adhesive structure having excellent adhesive strength and being reusable.

본 발명은 생체적합성이 우수한 건식 접착 구조체를 제공한다.The present invention provides a dry bonding structure excellent in biocompatibility.

본 발명은 상기 건식 접착 구조체의 형성 방법을 제공한다.The present invention provides a method of forming the dry adhesion structure.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.Other objects of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체는, 서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 갖는 몸체부 및 상기 제1 면에 배치된 접착부를 포함한다. 상기 접착부는 상기 제1 면과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 갖고, 상기 접착부에 의해 그 내부에 오목하게 들어간 석션 컵 형상 또는 분화구 형상의 접착 공간이 정의되며, 상기 접착 공간의 높이는 상기 접착부의 높이보다 크고, 상기 접착부의 높이 대 상기 접착부의 직경의 비를 나타내는 상기 접착부의 종횡비는 1보다 작다.The dry adhesion structure according to embodiments of the present invention includes a body portion having a first surface and a second surface facing each other, and an adhesive portion disposed on the first surface. Wherein the adhesion portion has a ring-shaped cross section in a direction parallel to the first surface, and a suction cup-shaped or crater-shaped adhesion space recessed in the adhesion portion is defined, And the aspect ratio of the adhering portion indicating the ratio of the height of the adhering portion to the diameter of the adhering portion is less than 1.

상기 접착부의 직경은 500 ~ 1,500nm이고, 상기 접착부의 높이는 50 ~ 150nm이고, 상기 접착부의 상기 종횡비는 1/30 ~ 3/10이며, 상기 접착 공간의 높이는 50 ~ 250nm일 수 있다.The diameter of the bonding portion is 500 to 1,500 nm, the height of the bonding portion is 50 to 150 nm, the aspect ratio of the bonding portion is 1/30 to 3/10, and the height of the bonding space may be 50 to 250 nm.

상기 몸체부는, 상기 접착부와 연결되는 제1 몸체부와, 상기 제1 몸체부 아래에 배치되는 제2 몸체부를 포함하고, 상기 제1 몸체부와 상기 제2 몸체부는 서로 다른 모듈러스를 가질 수 있다.The body portion may include a first body portion connected to the adhesive portion and a second body portion disposed below the first body portion, and the first body portion and the second body portion may have different moduli.

상기 건식 접착 구조체의 모듈러스는, 상기 제1 면에서 상기 제2 면으로 갈수록 작아질 수 있다.The modulus of the dry adhesion structure may be reduced from the first surface to the second surface.

상기 건식 접착 구조체는 고분자로 형성되고, 상기 건식 접착 구조체의 모듈러스는, 상기 고분자와 상기 고분자의 경화제의 함량을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다. The dry adhesion structure may be formed of a polymer, and the modulus of the dry adhesion structure may be controlled by adjusting the content of the polymer and the curing agent of the polymer.

상기 몸체부와 상기 접착부는 일체로 형성될 수 있다.The body portion and the adhesive portion may be integrally formed.

상기 건식 접착 구조체는 폴리디메틸실록산으로 형성될 수 있다.
The dry adhesion structure may be formed of polydimethylsiloxane.

본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체의 형성 방법은, 홀이 형성된 홀 패턴 몰드 위에 제1 고분자를 제공한 후 상기 홀 패턴 몰드의 상부면과 접촉하는 상기 제1 고분자를 제거하여 상기 홀에 배치되고 상기 홀 패턴 몰드의 상부면 위로 돌출되는 고분자 구조체를 형성하는 단계, 상기 고분자 구조체를 식각하여 고분자 구조체 패턴을 형성하는 단계, 상기 구조체 패턴이 형성된 상기 홀 패턴 몰드 위에 제2 고분자를 제공한 후 분리하여 예비 고분자 몰드를 형성하는 단계, 상기 예비 고분자 몰드 위에 제3 고분자를 제공한 후 분리하여 고분자 몰드를 형성하는 단계, 및 상기 고분자 몰드 위에 제4 고분자를 제공한 후 분리하는 단계를 포함한다.A method of forming a dry adhesion structure according to embodiments of the present invention includes providing a first polymer on a hole pattern mold having holes, removing the first polymer contacting the upper surface of the hole pattern mold, Forming a polymer structure that is disposed on the hole pattern mold and protrudes above the hole pattern mold; forming a polymer structure pattern by etching the polymer structure; providing a second polymer on the hole pattern mold on which the structure pattern is formed Separating the polymer to form a preliminary polymer mold, providing a third polymer on the preliminary polymer mold and separating the polymer to form a polymer mold, and separating after providing the fourth polymer on the polymer mold.

상기 제1 고분자는 상기 홀 패턴 몰드에 대하여 식각 선택성을 가질 수 있다.The first polymer may have etching selectivity with respect to the hole pattern mold.

상기 식각에 의해 상기 홀의 측면과 상기 고분자 구조체 패턴 사이에 리세스 영역이 형성될 수 있다.A recess region may be formed between the side surface of the hole and the polymer structure pattern by the etching.

상기 리세스 영역의 높이는 50 ~ 150nm일 수 있다.The height of the recessed region may be 50 to 150 nm.

상기 홀의 종횡비는 3 이상이고, 상기 홀의 측면은 물결 모양을 가질 수 있다.The aspect ratio of the hole is 3 or more, and the side surface of the hole may have a wavy shape.

상기 제1 내지 제3 고분자는 폴리우레탄 아크릴레이트이고, 상기 제4 고분자는 폴리디메틸실록산일 수 있다.The first to third polymers may be polyurethane acrylate, and the fourth polymer may be polydimethylsiloxane.

상기 제4 고분자를 상기 홀 패턴 몰드로부터 분리하기 전에 상기 제4 고분자 위에 제5 고분자를 제공하고, 상기 제4 고분자 및 상기 제5 고분자는 서로 다른 모듈러스를 가질 수 있다. The fourth polymer may be provided with a fifth polymer on the fourth polymer before the fourth polymer is separated from the hole pattern mold, and the fourth polymer and the fifth polymer may have different moduli.

상기 모듈러스는 상기 제4 고분자 및 상기 제5 고분자에 포함되는 경화제의 함량을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다.The modulus can be controlled by controlling the content of the curing agent contained in the fourth polymer and the fifth polymer.

본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체는 화학 접착제를 사용하지 않고도 접착력이 우수하고 재사용이 가능하다. 상기 건식 접착 구조체는 여러번 반복하여 사용하여도 접착력을 유지할 수 있다. 상기 건식 접착 구조체는 생체 적합성이 우수하여 생체 피부에 접착한 후 분리하여도 피부 손상을 유발하지 않는다. 상기 건식 접착 구조체는 제조 공정이 간단하고 제조 비용이 저렴하다.The dry adhesive structure according to the embodiments of the present invention has excellent adhesive strength and can be reused without using a chemical adhesive. The dry adhesion structure can maintain the adhesive force even when used repeatedly. The dry adhesion structure is excellent in biocompatibility and does not cause skin damage even if it is detached after adhering to a living body skin. The dry adhesive structure has a simple manufacturing process and low manufacturing cost.

본 발명의 실시예들에 따른 전자 패치는 상기 건식 접착 구조체를 통하여 생체 피부에 콘포말하게 안정적으로 부착될 수 있다. 이에 의해, 전자 패치는 생체 신호를 정확하게 측정할 수 있다. 상기 전자 패치가 생체 피부에 접착되어 장력 및 압축에 반복적으로 노출되어도 안정적으로 작동할 수 있다. 상기 전자 패치는 초박막 전자 센서들이 콘포말하게 집적되기 때문에 생리 및 전기 생리 신호를 지속적으로 고감도로 모니터링할 수 있다.The electronic patch according to embodiments of the present invention can be conformably and stably attached to the living body skin through the dry bonding structure. Thereby, the electronic patch can accurately measure the biological signal. The electronic patch is stuck to the living body skin and can be stably operated even when repeatedly exposed to tension and compression. Since the ultra-thin electronic sensors are integrated conformationally, the electronic patch can continuously and physically and physiologically monitor signals with high sensitivity.

본 발명의 실시예들에 따른 생체 신호 모니터링 시스템은 맥박, 혈압, 심전도, 행동진전, 호흡, 체온 등 다양한 생리 신호를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있다. 생리 신호 데이터는 실시간으로 전송되어 관리될 수 있고, 생체 이상 신호 또는 기능 장애 신호가 감지되는 경우 태블릿 또는 스마트폰 등의 외부 장치를 통하여 병원, 응급 센터, 및/또는 구조 센터로 경고 신호를 전송할 수 있다. 또 외부 장치의 명령을 받아 전기 침투법 등을 이용하여 약물의 경피 전달 속도를 조절할 수 있다.The bio-signal monitoring system according to embodiments of the present invention can accurately measure various physiological signals such as pulse, blood pressure, electrocardiogram, behavioral progress, respiration, and body temperature in real time. Physiological signal data can be transmitted and managed in real time, and alert signals can be transmitted to hospitals, emergency centers, and / or rescue centers through external devices such as tablets or smart phones when a biomedical signal or malfunction signal is detected have. In addition, the transdermal delivery rate of the drug can be controlled by an electric osmotic method or the like in response to an instruction from an external device.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체를 나타낸다.
도 1b는 도 1a의 단면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건식 접착 구조체를 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체의 AFM 이미지를 나타내고, 도 3b는 두족류 동물의 촉수 및 빨판을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체와 비교예에 따른 건식 접착 구조체의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 5a 내지 도 10b는 도 1의 건식 접착 구조체의 형성 방법을 나타낸다.
도 11 및 도 12는 도 2의 건식 접착 구조체의 형성 방법을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체의 형성 과정을 개략적으로 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치의 분해 사시도를 나타낸다.
도 15a 내지 도 15h는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 침투법을 이용한 경피 약물 전달을 설명하기 위한 도면들이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치의 형성 방법을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치의 형성 과정을 개략적으로 나타낸다.
도 20는 서로 다른 접착 구조를 갖는 전자 패치의 접착력의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체가 결합된 전자 패치와 종래의 건식 접착 구조체가 결합된 전자 패치가 스킨 몰드에 접착된 이미지를 나타낸다.
도 22는 다양한 전자 패치의 시스템 모듈러스를 나타낸다.
도 23a 내지 도 23i는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치를 실험용 쥐에 적용하여 분석한 결과를 나타낸다.
도 24a 내지 도 24g는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치를 이용한 생체 신호의 측정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 모니터링 시스템을 나타낸다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 밴드의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 27은 실시간 센싱, 무선 데이터 전송, 및 원격 제어를 위한 회로의 개략적인 다이아그램을 나타낸다.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 모니터링 시스템의 적용예를 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1A shows a dry bonding structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b shows the section of Figure 1a.
Figure 2 shows a dry adhesion structure according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3A shows an AFM image of a dry adhesive structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B shows tentacles and suckers of cephalopod animals.
4 shows an SEM image of a dry adhesion structure according to an embodiment of the present invention and a dry adhesion structure according to a comparative example.
5A to 10B show a method of forming the dry adhesion structure of FIG.
11 and 12 show a method of forming the dry adhesion structure of Fig.
13 schematically shows a process of forming a dry adhesion structure according to an embodiment of the present invention.
14 is an exploded perspective view of an electronic patch according to an embodiment of the present invention.
15A to 15H are views for explaining transdermal drug delivery using the electroosmotic method according to an embodiment of the present invention.
16 to 18 show a method of forming an electronic patch according to an embodiment of the present invention.
19 schematically shows a process of forming an electronic patch according to an embodiment of the present invention.
Fig. 20 is a graph showing the difference in adhesive force between the electronic patches having different adhesive structures.
FIG. 21 shows an image in which an electronic patch, to which a dry bonding structure according to an embodiment of the present invention is coupled, and an electronic patch to which a conventional dry bonding structure is bonded, is bonded to the skin mold.
Figure 22 shows the system modulus of various electronic patches.
FIGS. 23A to 23I show results of applying an electronic patch according to an embodiment of the present invention to an experimental rat.
24A to 24G are views for explaining measurement of a living body signal using an electronic patch according to an embodiment of the present invention.
25 shows a bio-signal monitoring system according to an embodiment of the present invention.
26 schematically shows a configuration of a smart band according to an embodiment of the present invention.
27 shows a schematic diagram of a circuit for real-time sensing, wireless data transmission, and remote control.
28A and 28B show application examples of a bio-signal monitoring system according to an embodiment of the present invention.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The objects, features and advantages of the present invention will be easily understood by the following embodiments. The present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be embodied in other forms. The embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure may be thorough and complete, and that those skilled in the art will be able to convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention should not be limited by the following examples.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소들(elements)을 기술하기 위해서 사용되었지만, 상기 요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 상기 요소들을 서로 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 또, 어떤 요소가 다른 요소 위에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 요소 위에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, the elements should not be limited by such terms. These terms are only used to distinguish the elements from each other. In addition, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on the other element, or a third element may be interposed therebetween.

도면들에서 요소의 크기, 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 더욱 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
The sizes of the elements in the figures, or the relative sizes between the elements, may be exaggerated somewhat for a clearer understanding of the present invention. In addition, the shape of the elements shown in the drawings may be somewhat modified by variations in the manufacturing process or the like. Accordingly, the embodiments disclosed herein should not be construed as limited to the shapes shown in the drawings unless specifically stated, and should be understood to include some modifications.

[건식 접착 구조체]
[Dry adhesive structure]

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체를 나타내고, 도 1b는 도 1a의 단면을 나타낸다.1A shows a dry bonding structure according to an embodiment of the present invention, and Fig. 1B shows a cross section of Fig. 1A.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 건식 접착 구조체(100)는 몸체부(110)와 접착부(120)를 포함할 수 있다. 건식 접착 구조체(100)는 고분자 소재, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)로 형성될 수 있다. 몸체부(110)와 접착부(120)는 일체형으로 형성될 수 있다. 몸체부(110)는 서로 마주보는 제1 면(110a)과 제2 면(110b)을 가질 수 있다. Referring to FIGS. 1A and 1B, the dry bonding structure 100 may include a body portion 110 and a bonding portion 120. The dry adhesion structure 100 may be formed of a polymeric material, for example, polydimethylsiloxane (PDMS). The body 110 and the adhesive 120 may be integrally formed. The body 110 may have a first surface 110a and a second surface 110b facing each other.

접착부(120)는 몸체부(110)의 제1 면(110a) 위로 돌출되고, 제1 면(110a)과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 가질 수 있다. 접착부(120)의 직경(Ds)은 500 ~ 1,500nm일 수 있다. 제1 면(110a)으로부터의 접착부(120)의 높이는 50 ~ 150nm일 수 있다. 제1 면(110a)으로부터의 접착부(120)의 높이 대 접착부(120)의 직경(Ds)의 비를 나타내는 접착부(120)의 종횡비는 1보다 작다. 접착부(120)의 상기 종횡비는 1/30 ~ 3/10일 수 있다.
접착부(120)에 의해 그 내부에 오목하게 들어간 석션 컵(suction cup) 형상 또는 분화구(crater) 형상의 접착 공간(120a)이 정의될 수 있다. 접착 공간(120a)의 높이(Hs)는 50 ~ 250nm 일 수 있다. 접착 공간(120a)의 높이는 접착부(120)의 높이보다 크다.
The adhesive portion 120 protrudes above the first surface 110a of the body 110 and may have an annular cross section in a direction parallel to the first surface 110a. The diameter Ds of the bonding portion 120 may be 500 to 1,500 nm. The height of the bonding portion 120 from the first surface 110a may be 50-150 nm. The aspect ratio of the bonding portion 120 indicating the ratio of the height of the bonding portion 120 from the first surface 110a to the diameter Ds of the bonding portion 120 is less than 1. The aspect ratio of the bonding portion 120 may be 1/30 to 3/10.
A suction cup shape or a crater shape adhering space 120a recessed into the inside by the adhering portion 120 can be defined. The height Hs of the adhesive space 120a may be 50 to 250 nm. The height of the adhesive space 120a is larger than the height of the adhesive portion 120. [

건식 접착 구조체(100)는 몸체부(110)의 제1 면(110a)에 배치된 접착부(120)를 통하여 피접착 기재(미도시)에 접착될 수 있고, 이에 의해 몸체부(110)의 제2 면(110b)에 배치되거나 몸체부(110) 내부에 배치된 피접착물(미도시)을 지지하면서 상기 피접착물을 상기 피접착 기재에 부착시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 피접착 기재는 사람의 피부일 수 있고, 상기 피접착물은 생체 신호를 측정할 수 있는 전자 장치일 수 있으나. 이에 한정되지 않으며 건식 접착 구조체(100)는 다양한 피접착 기재에 접착할 수 있다.The dry adhesive bonding structure 100 may be adhered to an adherend substrate (not shown) through a bonding portion 120 disposed on the first surface 110a of the body portion 110, It is possible to attach the adherend to the adherend substrate while supporting the adherend (not shown) disposed on the two surfaces 110b or inside the body 110. [ For example, the adherend substrate may be human skin, and the adherend may be an electronic device capable of measuring a biological signal. But the present invention is not limited thereto, and the dry adhesive structure 100 can be adhered to various substrates to be adhered.

건식 접착 구조체(100)는 접착부(120)의 물리적 구조 등에 의해 접착제를 사용하지 않고도 상기 피접착 기재에 강하게 접착될 수 있고, 상기 피접착 기재에 대하여 반복하여 탈접착이 가능하다. 또, 탈접착이 복수회 반복되어도 건식 접착 구조체(100)는 강한 접착력을 유지할 수 있다.The dry adhesive structure 100 can be strongly adhered to the adherend substrate without using an adhesive due to the physical structure or the like of the adhering section 120 and can be desorbed repeatedly on the adherend substrate. In addition, even if the adhesion is repeated a plurality of times, the dry adhesive structure 100 can maintain a strong adhesive force.

건식 접착 구조체(100)의 모듈러스(Modulus)는 그 구성 소재인 고분자 소재와 혼합되는 경화제의 양을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다. 건식 접착 구조체(100)를 형성하기 위해 사용된 PDMS와 상기 PDMS에 첨가되는 경화제의 중량비에 대하여 건식 접착 구조체(100)의 모듈러스를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다. The modulus of the dry adhesive structure 100 can be controlled by adjusting the amount of the curing agent to be mixed with the polymeric material as a constituent material thereof. The modulus of the dry adhesion structure 100 was measured with respect to the weight ratio of the PDMS used to form the dry adhesion structure 100 and the curing agent added to the PDMS, and is shown in Table 1 below.

고분자 소재 혼합비Mixing ratio of polymer material PDMS
5:1
PDMS
5: 1
PDMS
10:1
PDMS
10: 1
PDMS
20:1
PDMS
20: 1
PDMS
30:1
PDMS
30: 1
PDMS
40:1
PDMS
40: 1
모듈러스(kPa)Modulus (kPa) 16071607 11821182 516516 142142 39.339.3

상기 표 1을 참조하면, PDMS와 경화제의 중량비가 5:1, 10:1, 20:1, 30:1, 40:1인 경우 건식 접착 구조체(100)의 모듈러스는 각각 1607kPa, 1182kPa, 516kPa, 142kPa, 39.3kPa로 나타났다. 즉, 첨가되는 경화제의 양이 감소할수록 건식 접착 구조체(100)의 모듈러스는 감소하였다. Referring to Table 1, when the weight ratio of PDMS to the curing agent was 5: 1, 10: 1, 20: 1, 30: 1, 40: 1, the modulus of the dry adhesion structure 100 was 1607 kPa, 1182 kPa, 516 kPa, 142 kPa and 39.3 kPa, respectively. That is, as the amount of the curing agent added decreases, the modulus of the dry adhesion structure 100 decreases.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건식 접착 구조체를 나타낸다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략될 수 있다.Figure 2 shows a dry adhesion structure according to another embodiment of the present invention. The description overlapping with the above-described embodiment may be omitted.

도 2를 참조하면, 건식 접착 구조체(100)는 몸체부(110)와 접착부(120)를 포함할 수 있다. 몸체부(110)는 차례로 적층된 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 몸체부(113) 위에 제2 몸체부(112)가 배치될 수 있고, 제2 몸체부(112) 위에 제1 몸체부(111)가 배치될 수 있다. 제1 몸체부(111)와 접착부(120)는 일체형으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the dry bonding structure 100 may include a body portion 110 and a bonding portion 120. The body portion 110 may include a first body portion 111, a second body portion 112, and a third body portion 113 which are sequentially stacked. For example, the second body portion 112 may be disposed on the third body portion 113, and the first body portion 111 may be disposed on the second body portion 112. The first body part 111 and the adhesive part 120 may be integrally formed.

제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)는 서로 다른 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 모듈러스는 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)를 구성하는 고분자 소재와 혼합되는 경화제의 양을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다. 제1 몸체부(111)에서 제3 몸체부(113)로 갈수록 모듈러스는 점차적으로 작아질 수 있다. 예를 들어, 제1 몸체부(111)는 약 1.6MPa의 모듈러스를 가질 수 있고, 제2 몸체부(112)는 약 1.2MPa의 모듈러스를 가질 수 있으며, 제3 몸체부(113)는 약 500kPa의 모듈러스를 가질 수 있다. The first body part 111, the second body part 112, and the third body part 113 may have different modulus. The modulus can be controlled by controlling the amount of the curing agent mixed with the polymer material constituting the first body part 111, the second body part 112, and the third body part 113. [ The modulus may gradually decrease from the first body part 111 to the third body part 113. [ For example, the first body portion 111 may have a modulus of about 1.6 MPa, the second body portion 112 may have a modulus of about 1.2 MPa, and the third body portion 113 may have a modulus of about 500 kPa Of modulus.

본 실시예에서 건식 접착 구조체(100)는 서로 다른 모듈러스를 갖는 세 개의 몸체부를 포함하나, 이에 한정되지 않으며 서로 다른 모듈러스를 갖는 둘 이상의 몸체부를 포함할 수 있다. In this embodiment, the dry bonding structure 100 includes three body portions having different modulus, but it is not limited thereto and may include two or more body portions having different modulus.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체의 AFM 이미지를 나타내고, 도 3b는 두족류 동물의 촉수 및 빨판을 나타낸다.FIG. 3A shows an AFM image of a dry adhesive structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B shows tentacles and suckers of cephalopod animals.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 건식 접착 구조체는 문어 등 두족류 동물의 촉수로부터 고안된 것으로 상기 건식 접착 구조체의 접착부는 상기 두족류 동물의 촉수에 배치된 빨판과 유사한 구조와 형태를 갖는다. 이에 의해, 상기 건식 접착 구조체는 상기 두족류 동물의 빨판과 같은 흡착력을 가질 수 있어 피접착 기재에 강하게 접착될 수 있을 뿐만 아니라 탈접착을 반복하더라도 강한 접착력을 유지할 수 있다.
Referring to FIGS. 3A and 3B, the dry adhesive structure is designed from the tentacles of an octopus animal, and the adhesive portion of the dry adhesive structure has a structure and a shape similar to those of a sucker disposed on the tentacles of the cephalopod animals. Thus, the dry adhesive structure can have the same attraction force as the sucker of the cephalopod animal, so that the dry adhesive structure can be strongly adhered to the adherend substrate and can maintain a strong adhesive force even if the adherend is repeated.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체(mSC(micro suction cup) 구조체)와 비교예에 따른 건식 접착 구조체(m-필러(micro-pillar) 구조체)의 SEM 이미지를 나타낸다. Figure 4 shows an SEM image of a dry adhesion structure (micro suction cup) structure according to an embodiment of the present invention and a dry adhesion structure according to a comparative example (micro-pillar structure).

도 4를 참조하면, 종래에 도마뱀 발을 모방하여 고안된 m-필러 구조체는 종횡비가 상대적으로 높은 복수개의 마이크로 필러들이 일정 간격으로 조밀하게 모여 형성된 것이다. m-필러 구조체는 표면적을 증가시키는 것에 의해 접착 강도를 증가시키나 기울어짐(tilting), 구부러짐(bending), 쓰러짐(collapsing) 없이 그 형상을 유지하기 위해서는 높은 모듈러스를 가져야한다. 따라서, m-필러 구조체의 모듈러스는 피부 표피의 모듈러스보다 높다. 그러나, 종횡비가 상대적으로 낮은 접착부(높이 50 ~ 150nm, 직경 500 ~ 1500nm)를 갖는 mSC 구조체는 m-필러 구조체에 비하여 더 낮은 모듈러스를 가지면서도 더 큰 접착력을 가질 수 있다.
Referring to FIG. 4, the m-pillar structure, which is conventionally designed by mimicking the lizard foot, is formed by densely gathering a plurality of micro pillars having relatively high aspect ratios at regular intervals. The m-pillar structure increases the bonding strength by increasing the surface area, but it must have a high modulus in order to maintain its shape without tilting, bending, or collapsing. Thus, the modulus of the m-pillar structure is higher than the modulus of the skin epidermis. However, an mSC structure having a relatively low aspect ratio (height 50-150 nm, diameter 500-1500 nm) may have a lower modulus and greater adhesion force than an m-pillar structure.

[건식 접착 구조체의 형성 방법]
[Method of forming dry adhesion structure]

도 5a 내 도 10b는 도 1의 건식 접착 구조체의 형성 방법을 나타낸다. 도 5a 내지 도 5b는 상기 건식 접착 구조체의 형성 과정을 나타내는 사시도이고, 도 5b 내지 도 10b는 각각 도 5a 내지 도 10a의 단면도이다.FIG. 5A shows a method of forming the dry adhesion structure of FIG. FIGS. 5A and 5B are perspective views showing a process of forming the dry bonding structure, and FIGS. 5B to 10B are sectional views of FIGS. 5A to 10A, respectively.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 홀(151)이 형성된 홀 패턴 몰드(150)를 준비한다. 홀 패턴 몰드(150)는, 예를 들어, 실리콘 몰드일 수 있다. 홀(151)은 홀 패턴 몰드(150)의 상부면과 평행하면서 서로 교차하는 두 방향으로 배열될 수 있다. 홀(150)은 원기둥 형상으로 3 이상의 종횡비(Hh/Dh)를 가질 수 있다. 홀 측면(151s)은 물결 모양의 구불구불한 형상을 가질 수 있다.5A and 5B, a hole pattern mold 150 having a hole 151 is prepared. The hole pattern mold 150 may be, for example, a silicon mold. The holes 151 may be arranged in two directions parallel to the upper surface of the hole pattern mold 150 and intersecting with each other. The hole 150 may have a columnar shape and may have an aspect ratio (Hh / Dh) of 3 or more. The hole side 151s may have a wavy serpentine shape.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 홀 패턴 몰드(150)의 표면을 FOTCS SAM(trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane self-assembed monolayer)으로 처리한 후 홀 패턴 몰드(150) 위에 제1 고분자를 제공하여 부분 경화시키고 홀 패턴 몰드(150) 위의 고분자층(미도시)을 분리시켜 고분자 구조체(160)를 형성한다. 상기 제1 고분자는 홀 패턴 몰드(150)와 식각 선택비를 갖는 물질, 예를 들어, 폴리우레탄 아크릴레이트(polyurethane acrylate, PUA)일 수 있다. 홀 패턴 몰드(150) 위에 상기 제1 고분자를 제공하면 홀(151)에 먼저 상기 제1 고분자가 채워지고 홀 패턴 몰드(150) 상부면 위에 상기 고분자층이 형성된다. 홀(151) 내부와 홀 패턴 몰드(150) 위에 제공된 상기 제1 고분자를 부분 경화시킨 후 상기 고분자층을 빠르게 분리시키면 고분자 패턴(160)이 형성된다. 상기 고분자층을 분리시킬 때, 홀(151)의 높은 종횡비와 물결 모양의 구불구불한 측면으로 인해 홀 패턴 몰드(150)의 상부면과 접촉하는 제1 고분자는 제거되고, 홀(151)에서의 제1 고분자는 잔존하게 되어 고분자 구조체(160)가 형성되며, 고분자 구조체(160)의 상부는 홀 패턴 몰드(150) 상부면 위로 반구 형태로 돌출된다.6A and 6B, the surface of the hole pattern mold 150 is treated with FOTCS SAM (trichloro (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl) silane self-assembled monolayer) The first polymer is partially cured and the polymer layer (not shown) on the hole pattern mold 150 is separated to form the polymer structure 160. The first polymer may be a material having an etch selectivity with the hole pattern mold 150, for example, polyurethane acrylate (PUA). When the first polymer is provided on the hole pattern mold 150, the first polymer is first filled in the hole 151, and the polymer layer is formed on the upper surface of the hole pattern mold 150. The first polymer provided on the hole pattern mold 150 and the hole 151 is partially cured, and then the polymer layer 160 is rapidly separated to form the polymer pattern 160. The first polymer in contact with the upper surface of the hole pattern mold 150 is removed due to the high aspect ratio of the holes 151 and the wavy serpentine side of the hole 151, The first polymer is left to form the polymer structure 160 and the upper portion of the polymer structure 160 is projected in a hemispherical shape on the upper surface of the hole pattern mold 150.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 고분자 구조체(160)에 대하여 식각 공정을 수행하여 고분자 구조체(160)의 상부를 식각하여 고분자 구조체 패턴(165)을 형성한다. 고분자 구조체 패턴(165)은 인버스 석션컵 형상(inverse suction cup shape)을 가질 수 있고, 상기 인버스 석션컵 형상은 500 ~ 1,500nm의 직경과 50 ~ 250nm의 높이를 가질 수 있다. 상기 식각 공정은, 예를 들어, 산소 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정일 수 있다. 상기 식각 공정에 의해 고분자 구조체(160)는 식각되는 반면 홀 패턴 몰드(150)는 식각되지 않으므로 고분자 구조체 패턴(165)과 홀(151) 상부의 홀 측면(151s) 사이에 제1 리세스 영역(166)이 형성될 수 있다. 제1 리세스 영역(166)은 고분자 구조체 패턴(165)을 둘러싸는 고리 형상을 가질 수 있다.7A and 7B, the polymer structure 160 is etched to form a polymer structure pattern 165 by etching the upper portion of the polymer structure 160. The polymer structure pattern 165 may have an inverse suction cup shape, and the shape of the inverse suction cup may have a diameter of 500 to 1,500 nm and a height of 50 to 250 nm. The etching process may be, for example, a dry etching process using oxygen plasma. The polymer structure 160 is etched by the etching process while the hole pattern mold 150 is not etched so that the first recess region 151a is formed between the polymer structure pattern 165 and the hole side 151s above the hole 151 166 may be formed. The first recess region 166 may have an annular shape surrounding the polymer structure pattern 165.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 고분자 구조체 패턴(165)이 형성된 홀 패턴 몰드(150) 위에 제2 고분자를 제공하고 경화시킨 후 분리하여 예비 고분자 몰드(170)를 형성한다. 상기 제2 고분자는, 예를 들어, 폴리우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 예비 고분자 몰드(170)는 홀 패턴 몰드(150)의 제1 리세스 영역(166)에 상기 제2 고분자가 삽입되어 형성된 제1 돌출부(175)를 포함한다. 제1 돌출부(175)는 예비 고분자 몰드(170)의 상부면 위로 돌출되고, 상기 상부면과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 가질 수 있다. 제1 돌출부(175)의 직경(Dp)은 500 ~ 1,500nm일 수 있다. 제1 돌출부(175)에 의해 그 내부에 오목하게 들어간 석션 컵 형상 또는 분화구 형상의 공간(175a)이 정의될 수 있다. 상기 공간(175a)의 높이(Hp)는 50 ~ 250nm 일 수 있다. 예비 고분자 몰드(170)가 홀 패턴 몰드(150)로부터 잘 분리될 수 있도록 상기 제2 고분자를 홀 패턴 몰드(150) 위에 제공하기 전에 고분자 구조체 패턴(165)을 포함하여 홀 패턴 몰드(150)의 상부면은 FOTCS SAM으로 표면 처리될 수 있다.8A and 8B, a second polymer is provided on a hole pattern mold 150 on which a polymer structure pattern 165 is formed, cured, and separated to form a preliminary polymer mold 170. The second polymer may be, for example, a polyurethane acrylate. The preliminary polymer mold 170 includes a first protrusion 175 formed by inserting the second polymer into the first recess region 166 of the hole pattern mold 150. The first protrusion 175 protrudes above the upper surface of the preliminary polymer mold 170 and may have an annular cross section in a direction parallel to the upper surface. The diameter Dp of the first protrusion 175 may be 500 to 1,500 nm. A suction cup shaped or crater shaped space 175a which is recessed therein by the first projection 175 can be defined. The height Hp of the space 175a may be 50 to 250 nm. The polymeric structure pattern 165 may be formed on the hole pattern mold 150 before the second polymer is provided on the hole pattern mold 150 so that the preliminary polymer mold 170 can be separated from the hole pattern mold 150. [ The top surface can be surface treated with FOTCS SAM.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 예비 고분자 몰드(170) 위에 제3 고분자를 제공하고 경화시킨 후 분리하여 고분자 몰드(180)를 형성한다. 상기 제3 고분자는, 예를 들어, 폴리우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 고분자 몰드(180)는 예비 고분자 몰드(170)의 상기 공간(175a)에 제3 고분자가 삽입되어 형성된 제2 돌출부(185)를 포함한다. 고분자 몰드(180)의 상부면에는 예비 고분자 몰드(170)의 제1 돌출부(175)에 의해 제2 돌출부(185)를 둘러싸는 제2 리세스 영역(186)이 형성될 수 있다. 제2 돌출부(185)는 상기 공간(175a)에 대응하여 인버스 석션컵 형상을 가질 수 있고, 500 ~ 1,500nm의 직경과 50 ~ 250nm의 높이를 가질 수 있다. 고분자 몰드(180)가 예비 고분자 몰드(170)로부터 잘 분리될 수 있도록 상기 제3 고분자를 예비 고분자 몰드(170) 위에 제공하기 전에 예비 고분자 몰드(170)의 상부면은 FOTCS SAM으로 표면 처리될 수 있다. Referring to FIGS. 9A and 9B, a third polymer is provided on a preliminary polymer mold 170, cured, and separated to form a polymer mold 180. The third polymer may be, for example, a polyurethane acrylate. The polymer mold 180 includes a second protrusion 185 formed by inserting a third polymer into the space 175a of the preliminary polymer mold 170. A second recess region 186 surrounding the second protrusion 185 may be formed on the upper surface of the polymer mold 180 by the first protrusion 175 of the preliminary polymer mold 170. The second protrusion 185 may have an inverse suction cup shape corresponding to the space 175a, and may have a diameter of 500 to 1,500 nm and a height of 50 to 250 nm. The top surface of the preliminary polymer mold 170 may be surface treated with a FOTCS SAM before the third polymer is provided on the preliminary polymer mold 170 so that the polymer mold 180 can be well separated from the preliminary polymer mold 170. [ have.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 고분자 몰드(180) 위에 제4 고분자를 제공하고 경화시킨 후 분리하여 건식 접착 구조체(100)를 형성한다. 상기 제4 고분자는, 예를 들어, PDMS일 수 있다. 건식 접착 구조체(100)는 고분자 몰드(180)의 제2 리세스 영역(186)에 상기 제4 고분자가 삽입되어 형성된 접착부(120)를 포함한다. 접착부(120)는 건식 접착 구조체(100)의 제1 면(110a) 위로 돌출되고, 제1 면(110a)과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 가질 수 있다. 접착부(120)의 직경(Ds)은 500 ~ 1,500nm일 수 있다. 제1 면(110a)으로부터의 접착부(120)의 높이는 50 ~ 150nm일 수 있다. 접착부(120)에 의해 그 내부에 오목하게 들어간 석션 컵 형상 또는 분화구 형상의 접착 공간(120a)이 정의될 수 있다. 접착 공간(120a)의 높이(Hs)는 50 ~ 250nm 일 수 있다. 건식 접착 구조체(100)가 고분자 몰드(180)로부터 잘 분리될 수 있도록 상기 제4 고분자를 고분자 몰드(180) 위에 제공하기 전에 고분자 몰드(180)의 상부면은 FOTCS SAM으로 표면 처리될 수 있다.Referring to FIGS. 10A and 10B, a fourth polymer is provided on a polymer mold 180, cured, and separated to form a dry adhesion structure 100. The fourth polymer may be, for example, PDMS. The dry adhesive structure 100 includes a bonding portion 120 formed by inserting the fourth polymer into a second recess region 186 of the polymer mold 180. The bonding portion 120 protrudes above the first face 110a of the dry bonding structure 100 and may have a ring-shaped cross-section in a direction parallel to the first face 110a. The diameter Ds of the bonding portion 120 may be 500 to 1,500 nm. The height of the bonding portion 120 from the first surface 110a may be 50-150 nm. A suction cup shaped or crater-shaped adhesive space 120a recessed into the inside thereof by the adhering portion 120 can be defined. The height Hs of the adhesive space 120a may be 50 to 250 nm. The top surface of the polymer mold 180 may be surface treated with a FOTCS SAM prior to providing the fourth polymer on top of the polymer mold 180 so that the dry adhesive structure 100 can be well separated from the polymer mold 180. [

도 11 및 도 12는 도 2의 건식 접착 구조체의 형성 방법을 나타낸다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략될 수 있다.11 and 12 show a method of forming the dry adhesion structure of Fig. The description overlapping with the above-described embodiment may be omitted.

도 11 및 도 12를 참조하면, 고분자 몰드(180) 위에 제5 고분자, 제6 고분자, 및 제7 고분자를 차례로 제공하고 경화시킨 후 분리하여 건식 접착 구조체(100)를 형성한다. 상기 제5 고분자에 의해 제1 몸체부(111)와 접착부(120)가 형성될 수 있다. 접착부(120)는 고분자 몰드(180)의 제2 리세스 영역(186)에 상기 제5 고분자가 삽입되어 형성될 수 있다. 상기 제6 고분자에 의해 제2 몸체부(112)가 형성될 수 있고, 상기 제7 고분자에 의해 제3 몸체부(113)가 형성될 수 있다. 상기 제5 고분자 내지 상기 제7 고분자는, 예를 들어, PDMS일 수 있다. 상기 제5 고분자, 상기 제6 고분자, 및 상기 제7 고분자는 서로 다른 양의 경화제를 포함할 수 있고, 이에 의해 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)는 서로 다른 모듈러스를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 고분자, 상기 제6 고분자, 및 상기 제7 고분자는 각각 PDMS와 경화제의 중량비가 5:1, 10:1, 20:1일 수 있고, 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 제3 몸체부(113)의 모듈러스는 각각 약 1.6MPa, 약 1.2MPa, 약 500kPa일 수 있다.
Referring to FIGS. 11 and 12, a fifth polymer, a sixth polymer, and a seventh polymer are successively provided on a polymer mold 180, cured, and separated to form a dry adhesion structure 100. The first body part 111 and the adhesive part 120 may be formed by the fifth polymer. The adhesion portion 120 may be formed by inserting the fifth polymer into the second recess region 186 of the polymer mold 180. The second body portion 112 may be formed by the sixth polymer and the third body portion 113 may be formed by the seventh polymer. The fifth polymer to the seventh polymer may be, for example, PDMS. The fifth polymer, the sixth polymer, and the seventh polymer may include different amounts of a curing agent, whereby the first body part 111, the second body part 112, (113) may have different moduli. For example, the fifth polymer, the sixth polymer, and the seventh polymer may have a weight ratio of PDMS and a curing agent of 5: 1, 10: 1, 20: 1, The modulus of the second body portion 112 and the third body portion 113 may be about 1.6 MPa, about 1.2 MPa, and about 500 kPa, respectively.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체의 형성 과정을 개략적으로 나타낸다.13 schematically shows a process of forming a dry adhesion structure according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 홀이 형성된 실리콘 몰드를 준비한다. 상기 홀은 서로 교차하는 두 방향으로 배열될 수 있다. 상기 홀의 직경과 높이는 각각 1㎛와 3㎛로 상기 홀의 종횡비는 3이다. 상기 실리콘 몰드 표면을 FOTCS SAM으로 처리한 후 상기 실리콘 몰드 위에 폴리우레탄 아크릴레이트(PUA)를 제공하여 부분 경화(partial curing)시키고 상기 실리콘 몰드 위의 PUA를 분리시킨다. 이때, 상기 홀의 높은 종횡비와 물결 모양의 구불구불한 측면 기하 구조때문에 상기 실리콘 몰드 상부면과 접촉하는 PUA는 제거되고 상기 홀에 PUA가 잔존하게 되어 상기 실리콘 상부면 위로 돌출된 PUA 구조체가 형성된다. 상기 PUA 구조체에 대하여 산소 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 수행하여 상기 PUA 구조체의 상부가 식각되어 PUA 구조체 패턴이 형성된다. 상기 PUA 구조체 패턴은 인버스 석션컵 형상을 가지며, 상기 인버스 석션컵 형상은 약 1㎛의 직경과 약 150nm의 높이를 가질 수 있다. 상기 PUA 구조체 패턴이 형성된 상기 실리콘 몰드 위에 PUA를 제공하고 경화시킨 후 분리하여 예비 PUA 몰드를 형성한다. 상기 예비 PUA 몰드가 상기 실리콘 몰드로부터 잘 분리될 수 있도록 상기 실리콘 몰드 위에 상기 PUA를 제공하기 전에 상기 실리콘 몰드의 상부면은 FOTCS SAM으로 표면 처리될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 예비 PUA 몰드 위에 PUA를 제공하고 경화시킨 후 분리하여 PUA 몰드를 형성한다. 상기 PUA 몰드가 상기 예비 PUA 몰드로부터 잘 분리될 수 있도록 상기 예비 PUA 몰드 위에 상기 PUA를 제공하기 전에 상기 예비 PUA 몰드의 상부면은 FOTCS SAM으로 표면 처리될 수 있다.
Referring to FIG. 13, a silicon mold having holes is prepared. The holes may be arranged in two directions intersecting with each other. The diameter and height of the hole are 1 占 퐉 and 3 占 퐉, respectively, and the aspect ratio of the hole is 3. The surface of the silicon mold is treated with a FOTCS SAM and then polyurethane acrylate (PUA) is provided on the silicone mold to partially cure the PUA on the silicon mold. At this time, due to the high aspect ratio of the holes and the wavy serpentine lateral geometry, the PUA contacting the upper surface of the silicon mold is removed and the PUA remains in the hole to form a PUA structure protruding above the silicon upper surface. The PUA structure is subjected to a dry etching process using oxygen plasma to etch an upper portion of the PUA structure to form a PUA structure pattern. The PUA structure pattern has an inverse suction cup shape, and the shape of the inverse suction cup may have a diameter of about 1 mu m and a height of about 150 nm. PUA is provided on the silicon mold having the PUA structure pattern formed thereon, cured, and separated to form a preliminary PUA mold. The top surface of the silicon mold may be surface treated with a FOTCS SAM prior to providing the PUA over the silicon mold so that the preliminary PUA mold can be well separated from the silicon mold. Although not shown in the drawing, the PUA is provided on the preliminary PUA mold, cured, and separated to form a PUA mold. The upper surface of the spare PUA mold may be surface treated with a FOTCS SAM prior to providing the PUA on the spare PUA mold such that the PUA mold can be well separated from the spare PUA mold.

[전자 패치]
[Electronic patch]

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치의 분해 사시도를 나타낸다.14 is an exploded perspective view of an electronic patch according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 전자 패치(10)는 건식 접착 구조체(100), 전자 장치(200), 제1 보호층(300), 및 제2 보호층(400)을 포함할 수 있다.14, the electronic patch 10 may include a dry bonding structure 100, an electronic device 200, a first passivation layer 300, and a second passivation layer 400.

건식 접착 구조체(100)는 접착부(120)를 통하여 사람의 피부에 접착할 수 있다. 전자 패치(10)에 사용하기 위한 건식 접착 구조체(100)의 구조에 제한이 있는 것은 아니나 도 2의 건식 접착 구조체(100)를 사용하는 것이 바람직하다.The dry adhesive structure 100 can be adhered to the human skin through the adhering portion 120. The structure of the dry adhesive structure 100 for use in the electronic patch 10 is not limited, but it is preferable to use the dry adhesive structure 100 of FIG.

다시 도 2를 참조하면, 건식 접착 구조체(100)는 몸체부(110)와 접착부(120)를 포함할 수 있다. 몸체부(110)는 차례로 적층된 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)를 포함할 수 있다. 제1 몸체부(111)와 접착부(120)는 일체형으로 형성될 수 있다. Referring again to FIG. 2, the dry bonding structure 100 may include a body portion 110 and a bonding portion 120. The body portion 110 may include a first body portion 111, a second body portion 112, and a third body portion 113 which are sequentially stacked. The first body part 111 and the adhesive part 120 may be integrally formed.

제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)는 서로 다른 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 모듈러스는 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 및 제3 몸체부(113)를 구성하는 고분자 소재와 혼합되는 경화제의 양을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다. 제1 몸체부(111)에서 제3 몸체부(113)로 갈수록 모듈러스는 점차적으로 작아질 수 있다. 예를 들어, 제1 몸체부(111)는 약 1.6MPa의 모듈러스를 가질 수 있고, 제2 몸체부(112)는 약 1.2MPa의 모듈러스를 가질 수 있으며, 제3 몸체부(113)는 약 500kPa의 모듈러스를 가질 수 있다. The first body part 111, the second body part 112, and the third body part 113 may have different modulus. The modulus can be controlled by controlling the amount of the curing agent mixed with the polymer material constituting the first body part 111, the second body part 112, and the third body part 113. [ The modulus may gradually decrease from the first body part 111 to the third body part 113. [ For example, the first body portion 111 may have a modulus of about 1.6 MPa, the second body portion 112 may have a modulus of about 1.2 MPa, and the third body portion 113 may have a modulus of about 500 kPa Of modulus.

제1 몸체부(111)는 높은 모듈러스를 가짐으로써 접착부(120)의 형성을 용이하게 하고 접착부(120)의 접착 강도를 강화시킬 수 있다. 제3 몸체부(113)는 낮은 모듈러스를 가짐으로써 낮은 모듈러스를 갖는 제2 보호층(400)과의 접착력이 향상될 수 있고, 건식 접착 구조체(100)와 제2 보호층(400) 간 계면층으로 기능할 수 있다. The first body portion 111 has a high modulus, thereby facilitating the formation of the bonding portion 120 and enhancing the bonding strength of the bonding portion 120. The third body portion 113 has a low modulus so that the adhesive force of the third body portion 113 with the second protective layer 400 having a low modulus can be improved and the interface between the dry adhesive bonding structure 100 and the second protective layer 400, . ≪ / RTI >

전자 장치(200)는 스트레인 센서, 온도 센서, 근전도 센서, 뇌파 센서, 메모리 소자, 트랜지스터, 히터 등을 포함할 수 있고, 사람의 다양한 생체 신호(vital signs)를 측정할 수 있다. 온도 센서, 스트레인 센서, 근전도 센서, 뇌파 센서 등에 의해 측정된 생체 신호 데이터는 메모리 소자에 저장된 후 분석될 수 있다. 상기 메모리 소자는 디램, 플래시 메모리, 저항 램, 상변화 램, 강유전체 램 등을 포함할 수 있다.The electronic device 200 may include a strain sensor, a temperature sensor, an electromyogram sensor, an electroencephalogram sensor, a memory device, a transistor, a heater, or the like, and may measure various human vital signs. Biosignal data measured by a temperature sensor, a strain sensor, an electromyogram sensor, an electroencephalogram sensor, or the like can be stored in a memory device and then analyzed. The memory device may include a DRAM, a flash memory, a resistance RAM, a phase change RAM, a ferroelectric RAM, and the like.

상기 스트레인 센서는 실리콘 나노멤브레인 패턴과 상기 실리콘 나노멤브레인 패턴 위에 배치된 금속 패턴을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 나노멤브레인 패턴은 붕소가 도핑된 것으로 80~100nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 금속 패턴은 Cr/Au(7nm/70nm) 패턴일 수 있다. 상기 스트레인 센서는 그 하부 및 상부에 각각 배치된 제1 고분자 패턴과 제2 고분자 패턴에 의해 캡슐레이션될 수 있다. 상기 제1 고분자 패턴과 상기 제2 고분자 패턴은 폴리이미드, 벤조사이클로부텐, 또는 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 상기 온도 센서는 금속 패턴, 예를 들어, Ti/Pt(5nm/40nm) 패턴을 포함할 수 있다. 상기 스트레인 센서, 상기 온도 센서, 및 인터커넥션 라인들은 구불구불한 형태(serpentine shape)로 패터닝되기 때문에 전자 패치(10)가 손목 등 사람의 피부에 접착되어 장력 및 압축에 반복적으로 노출되어도 안정적으로 작동할 수 있다.The strain sensor may include a silicon nanomembrane pattern and a metal pattern disposed on the silicon nanomembrane pattern. The silicon nanomembrane pattern is doped with boron and may have a thickness of 80 to 100 nm. The metal pattern may be a Cr / Au (7 nm / 70 nm) pattern. The strain sensor may be encapsulated by a first polymer pattern and a second polymer pattern disposed on the lower and upper portions of the strain sensor, respectively. The first polymer pattern and the second polymer pattern may include polyimide, benzocyclobutene, or an epoxy resin. The temperature sensor may include a metal pattern, for example, a Ti / Pt (5 nm / 40 nm) pattern. Since the strain sensor, the temperature sensor, and the interconnection lines are patterned in a serpentine shape, the electronic patch 10 is stuck to human skin such as the wrist and stably operated even when repeatedly exposed to tension and compression can do.

제1 보호층(300)은 전자 장치(200)를 지지하면서 보호하는 기능을 한다. 제1 보호층(300)은 모듈러스가 상대적으로 낮은 소재, 예를 들어, 실리콘 고무로 형성될 수 있다. The first protection layer 300 protects and protects the electronic device 200. The first passivation layer 300 may be formed of a material having a relatively low modulus, for example, silicone rubber.

제1 보호층(300)의 모듈러스(Modulus)는 그 구성 소재인 실리콘 고무와 혼합되는 경화제의 양을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다. 제1 보호층(300)을 형성하기 위해 사용된 실리콘 고무와 상기 실리콘 고무에 첨가되는 경화제의 중량비에 대하여 제1 보호층(300)의 모듈러스를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다. The modulus of the first passivation layer 300 can be controlled by adjusting the amount of the curing agent mixed with the silicone rubber as a constituent material thereof. The modulus of the first protective layer 300 was measured with respect to the weight ratio of the silicone rubber used for forming the first protective layer 300 and the curing agent added to the silicone rubber.

소재
혼합비
Material
Mixing ratio
실리콘 고무
1:1
Silicone rubber
1: 1
실리콘 고무
2:1
Silicone rubber
2: 1
실리콘 고무
3:1
Silicone rubber
3: 1
모듈러스(kPa)Modulus (kPa) 55.355.3 43.543.5 39.139.1

상기 표 1을 참조하면, 실리콘 고무와 경화제의 중량비가 1:1, 2:1, 3:1인 경우 제1 보호층(300)의 모듈러스는 각각 55.3kPa, 43.5kPa, 39.1kPa로 나타났다. 즉, 첨가되는 경화제의 양이 감소할수록 제1 보호층(300)의 모듈러스는 감소하였다. Referring to Table 1, when the weight ratios of the silicone rubber and the curing agent were 1: 1, 2: 1, and 3: 1, the modulus of the first protective layer 300 was 55.3 kPa, 43.5 kPa, and 39.1 kPa, respectively. That is, as the amount of the curing agent added decreases, the modulus of the first protective layer 300 decreases.

제2 보호층(400)은 제1 보호층(300)과 함께 전자 장치(200)를 지지하면서 보호하는 기능을 한다. 제2 보호층(400)은 모듈러스가 상대적으로 낮은 소재, 예를 들어, PDMS로 형성될 수 있다. 또, 제2 보호층(400)은 건식 접착 구조체(100)와의 접착력을 강화하기 위해 건식 접착 구조체(100)와 같은 소재로 형성되는 것이 바람직하다. The second protection layer 400 functions to protect the electronic device 200 while supporting the first protection layer 300. The second protective layer 400 may be formed of a material having a relatively low modulus, for example, PDMS. The second passivation layer 400 is preferably formed of the same material as the dry bonding structure 100 to enhance the adhesive strength with the dry bonding structure 100.

또, 전자 패치(10)가 사람의 피부에 접착된 후 반복적으로 노출되는 장력 및 압축에 안정적으로 대응하기 위해서 제2 보호층(400)의 모듈러스는 제1 보호층(300)의 모듈러스와 동일하거나 비슷한 것이 바람직하다. 상기 표 1과 표 2를 참조하면, 제1 보호층(300)이 실리콘 고무로 형성되는 경우 실리콘 고무와 경화제의 중량비가 3:1이면 제1 보호층(300)의 모듈러스는 39.1kPa로 나타났고, 제2 보호층(400)이 PDMS로 형성되는 경우 PDMS와 경화제의 중량비가 40:1이면 제2 보호층(400)의 모듈러스는 39.3kPa로 제1 보호층(300)의 모듈러스와 비슷하게 나타났다. 따라서 제1 보호층(300)은 실리콘 고무와 경화제의 중량비를 3:1로 하여 형성하는 것이 바람직하고, 제2 보호층(400)은 PDMS와 경화제의 중량비를 40:1로 하여 형성하는 것이 바람직하다. The modulus of the second protective layer 400 may be the same as the modulus of the first protective layer 300 in order to stably cope with tension and compression repeatedly exposed after the electronic patch 10 is adhered to human skin A similar one is desirable. Referring to Tables 1 and 2, when the weight ratio of the silicone rubber and the curing agent is 3: 1 when the first protective layer 300 is formed of silicone rubber, the modulus of the first protective layer 300 is 39.1 kPa And the second protective layer 400 is formed of PDMS, the modulus of the second protective layer 400 is 39.3 kPa, which is similar to the modulus of the first protective layer 300, when the weight ratio of the PDMS and the curing agent is 40: 1. Therefore, it is preferable that the first protective layer 300 is formed by setting the weight ratio of the silicone rubber and the curing agent to 3: 1, and the second protective layer 400 is formed by setting the weight ratio of the PDMS and the curing agent to 40: 1 Do.

제1 보호층(300), 전자 장치(200), 제2 보호층(400), 및 건식 접착 구조체(100)는 각각 14㎛, 1.6㎛, 29㎛, 4㎛ 정도의 두께를 가질 수 있으며, 전자 패치(10)는 50㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.The first passivation layer 300, the electronic device 200, the second passivation layer 400 and the dry adhesion structure 100 may have thicknesses of about 14 μm, 1.6 μm, 29 μm and 4 μm, respectively, The electronic patch 10 may have a thickness of 50 mu m or less.

전자 패치(10)는 건식 접착 구조체(100) 위에 배치되는 전극(510), 상기 전극에 전원을 공급하기 위한 도선(520) 및 상기 전극 위에 배치되는 약물 전달체(530)을 더 포함할 수 있다. The electronic patch 10 may further include an electrode 510 disposed on the dry adhesive structure 100, a wire 520 for supplying power to the electrode, and a drug carrier 530 disposed on the electrode.

전극(510)은 전기 침투법(iontophoresis)을 이용하여 그 위에 배치된 약물 전달체(530)의 메조기공성 실리카 나노입자(mesoporous silica nanoparticles) (531)에 충전된 약물(532)의 경피 전달 속도(transdermal delivery rate)를 조절한다. Electrode 510 is exposed to the transdermal delivery rate of drug 532 filled in mesoporous silica nanoparticles 531 of drug delivery system 530 disposed thereon using iontophoresis transdermal delivery rate.

약물 전달체(530)은 메조기공성 실리카 나노입자(531)와 메조기공성 실리카 나노입자(531)의 나노기공 내에 충전된 약물(532)을 포함할 수 있다. 메조기공성 실리카 나노입자(531)는 약물 전달 수송체로 기능하며 약물의 산화(oxidation), 변성(denaturation), 및 비자극 확산(unstimulated diffusion)을 방지할 수 있다. 메조기공성 실리카 나노입자(531) 내 나노기공들은 약물 흡착과 로딩(loading)을 위한 큰 표면적을 제공할 수 있다. The drug delivery system 530 may include mesoporous silica nanoparticles 531 and a drug 532 filled into the nanopores of mesoporous silica nanoparticles 531. The mesoporous silica nanoparticles 531 function as drug delivery transporters and can prevent the oxidation, denaturation, and unstimulated diffusion of the drug. Nanopores in the mesoporous silica nanoparticles 531 can provide a large surface area for drug adsorption and loading.

본 실시예에서 전자 패치(10)는 전기 침투법을 위한 전극(510)을 포함하고 있고, 상기 전기 침투법을 이용하여 약물 전달체(530)의 약물(532)을 경피 전달하는 내용을 기재하고 있으나 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 전자 패치(10)는 히터(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 히터에 의한 가열을 통하여 약물 전달체(530)의 약물(532)을 경피 전달할 수 있다. In this embodiment, the electronic patch 10 includes the electrode 510 for the electro-osmosis method, and describes the transdermal delivery of the drug 532 of the drug delivery unit 530 using the electro-osmotic method But is not limited thereto. In another embodiment, the electronic patch 10 may include a heater (not shown) and transdermally deliver the drug 532 of the drug delivery device 530 through heating by the heater.

도 15a 내지 도 15h는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 침투법을 이용한 경피 약물 전달을 설명하기 위한 도면들이다.15A to 15H are views for explaining transdermal drug delivery using the electroosmotic method according to an embodiment of the present invention.

도 15a는 메조기공성 실리카 나노입자와 상기 메조기공성 실리카 나노입자에 독소루비신 약물이 충전된 이미지를 나타낸다. 도 15a를 참조하면, 상기 메조기공성 실리카 나노입자 내 나노기공들은 약물 로딩을 위한 큰 표면적을 제공하고, 상기 나노기공들 내에 독소루비신 약물이 로딩됨을 알 수 있다. 또, 전극과 약물 간 전하 반발(charge repulsion)에 의해 약물이 피부 아래 깊히 침투할 수 있다.15A shows images of mesoporous silica nanoparticles and mesoporous silica nanoparticles filled with doxorubicin drug. Referring to FIG. 15A, nano pores in the mesoporous silica nanoparticles provide a large surface area for drug loading, and doxorubicin drugs are loaded into the nanopores. In addition, the drug can penetrate deeply into the skin due to charge repulsion between the electrode and the drug.

도 15b는 전기 침투법에서 자극 수에 대한 실험용 쥐의 피부 속으로의 약물 확산 깊이를 나타내는 그래프이다. 도 15b를 참조하면, 적용된 자극 수에 비례하여 상기 실험용 쥐의 피부 속으로의 독소루비신 약물의 확산 깊이가 크게 증가함을 알 수 있다. 예를 들어, 전기 침투법에 의한 상기 독소루비신 약물의 확산 깊이는 12번의 자극이 있을 때 200㎛ 보다 큰 것으로 나타났다. 도 15c는 3번의 자극에 의한 독소루비신 약물의 확산 깊이를 나타내고, 도 15d는 12번의 자극에 의한 독소루비신 약물의 확산 깊이를 나타낸다. 도 15c와 도 15d를 비교하면 자극 수의 차이에 의한 확산 깊이의 차이가 명백하게 나타남을 알 수 있다.15B is a graph showing the depth of drug diffusion into the skin of experimental rats relative to the number of stimulation in the electroosmotic method. Referring to FIG. 15B, it can be seen that the diffusion depth of doxorubicin drug into the skin of the experimental rat is greatly increased in proportion to the number of applied poles. For example, the diffusion depth of the doxorubicin drug by the electroosmotic method was found to be greater than 200 [mu] m with 12 stimulations. FIG. 15C shows the diffusion depth of doxorubicin drug by three stimulations, and FIG. 15D shows the diffusion depth of doxorubicin drug by 12 stimulations. 15C and 15D, it can be seen that the difference in the diffusion depth due to the difference in the number of the magnetic poles clearly appears.

도 15e 내지 도 15g는 약물을 재사용할 때 변화되는 전극의 이미지를 나타낸다. 도 15e는 메조기공성 실리카 나노입자에 독소루비신(적색)을 로딩했을 때 전극의 이미지를 나타내고, 도 15f는 사용 후 전극을 세정했을 때의 이미지를 나타내며, 도 15g는 다른 약물인 9,10-디페닐안트라센(diphenylanthracene, DPA)(녹색)을 재로딩했을 때 전극의 이미지를 나타낸다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 전자 패치와 건식 접착 구조체는 약물 사용 후 세정을 통하여 쉽게 재사용될 수 있다.Figures 15E-15G show images of electrodes that change when reusing the drug. FIG. 15E shows an image of the electrode when doxorubicin (red) was loaded on mesoporous silica nanoparticles, FIG. 15F shows an image when the electrode was washed after use, and FIG. 15G shows an image of 9,10- An image of the electrode is shown when reloading diphenylanthracene (DPA) (green). As described above, the electronic patch and the dry adhesion structure according to the embodiments of the present invention can be easily reused through cleaning after drug use.

도 15h는 독소루비신과 9,10-디페닐안트라센의 두 약물의 전달 후의 실험용 쥐 피부의 이미지를 나타낸다. 9,10-디페닐안트라센의 자극 수를 독소루비신의 자극 수의 2배로 하였을 때 9,10-디페닐안트라센의 확산 깊이가 독소루비신의 확산 깊이의 2배로 나타났다.Figure 15h shows the experimental rat skin image after delivery of both drugs, doxorubicin and 9,10-diphenylanthracene. The diffusion depth of 9,10-diphenylanthracene was twice the diffusion depth of doxorubicin when the number of stimulating water of 9,10-diphenylanthracene was doubled to that of doxorubicin.

도면에 도시되지 않았지만, 염증 유발 인자인 리포다당류(lipopolysaccharide)와 박테리아 엔도톡신(bacterial endotoxin)을 실험용 쥐에 감염시킨 후 항염증 약물이 충전된 약물 전달체가 로딩된 건식 접착 구조체를 갖는 전자 패치를 상기 실험용 쥐의 감염된 피부에 접착시킨 후 12회 자극하여 전기 침투시켜 조직 병리학(histopathological), 면역 형광(immunofluorescence), 및 웨스턴 블랏(western blot) 분석을 수행한 결과 염증 인자의 발현이 현저하게 억제되는 등 치료 효과가 있는 것으로 나타났다.
Although not shown in the drawing, an electronic patch having a dry adhesion structure loaded with a drug carrier filled with an anti-inflammatory drug after infecting a laboratory mouse with lipopolysaccharide and bacterial endotoxin as inflammation inducing factors was used for the experiment Histopathological, immunofluorescence, and western blot analyzes were conducted to confirm that the expression of inflammatory factors was significantly inhibited, such as by treatment with histopathological, immunofluorescence, and western blot analysis, .

[전자 패치의 형성 방법]
[Formation method of electronic patch]

도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치의 형성 방법을 나타낸다.16 to 18 show a method of forming an electronic patch according to an embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 지지 기판(610) 위에 희생층(620)과 제1 보호층(300)을 차례로 형성하고, 제1 보호층(300) 위로 전자 장치(200)를 전사한다. 16, a sacrificial layer 620 and a first passivation layer 300 are sequentially formed on a support substrate 610, and the electronic device 200 is transferred onto the first passivation layer 300. Referring to FIG.

지지 기판(610)은, 예를 들어, 유리 기판일 수 있다. 예를 들어, 희생층(620)은 폴리비닐 아세테이트(PVA)로 형성될 수 있고, 제1 보호층(300)은 실리콘 고무로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 보호층(300)은 실리콘 고무와 경화제의 중량비를 3:1로 하여 형성될 수 있고, 약 39kPa의 모듈러스를 가질 수 있다. 제1 보호층(300)은 14㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. The supporting substrate 610 may be, for example, a glass substrate. For example, the sacrificial layer 620 may be formed of polyvinyl acetate (PVA), and the first passivation layer 300 may be formed of silicon rubber. For example, the first passivation layer 300 may be formed with a weight ratio of silicone rubber and a curing agent of 3: 1, and may have a modulus of about 39 kPa. The first passivation layer 300 may be formed to a thickness of about 14 mu m.

전자 장치(200)는 스트레인 센서, 온도 센서, 근전도 센서, 뇌파 센서, 메모리 소자, 트랜지스터, 히터 등을 포함할 수 있다. 상기 메모리 소자는 디램, 플래시 메모리, 저항 램, 상변화 램, 강유전체 램 등을 포함할 수 있다.The electronic device 200 may include a strain sensor, a temperature sensor, an electromyogram sensor, an electroencephalogram sensor, a memory device, a transistor, a heater, and the like. The memory device may include a DRAM, a flash memory, a resistance RAM, a phase change RAM, a ferroelectric RAM, and the like.

상기 스트레인 센서는 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 실리콘 웨이퍼 위에 희생층을 형성한다. 상기 희생층은 PMMA나 열증착된 니켈로 형성될 수 있다. 상기 희생층 위에 스핀 코팅을 이용하여 제1 고분자층을 형성한다. 상기 제1 고분자층은 폴리이미드, 벤조사이클로부텐, 또는 에폭시 수지로 형성될 수 있다. SOI(silicon-on-insulater) 웨이퍼로부터 붕소로 도핑된 80~100nm 두께의 실리콘 나노멤브레인을 형성한다. 상기 실리콘 나노멤브레인을 상기 제1 고분자층 위에 전사한다. 상기 실리콘 나노멤브레인 위에 열증착 공정을 이용하여 금속층을 형성한다. 상기 금속층은 Cr/Au(7nm/70nm)로 형성될 수 있다. 상기 금속층 위에 스핀 코팅을 이용하여 제2 고분자층을 형성한다. 상기 제1 고분자층은 폴리이미드, 벤조사이클로부텐, 또는 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 상기 제1 고분자층, 상기 실리콘 나노멤브레인, 상기 금속층, 및 상기 제2 고분자층을 구불구불한 형태로 패터닝하여 제1 고분자 패턴, 실리콘 나노멤브레인 패턴, 금속 패턴, 및 제2 고분자 패턴을 형성한다. 상기 실리콘 나노멤브레인 패턴과 상기 금속 패턴은 스트레인 센서로 기능하고, 상기 제1 고분자 패턴과 상기 제2 고분자 패턴은 인캡슐레이션층으로 기능할 수 있다. 상기 희생층을 아세톤 등의 습식 식각 용액으로 제거한 후 제1 고분자 패턴과 상기 제2 고분자 패턴으로 인캡슐레이션된 스트레인 센서를 상기 실리콘 웨이퍼로부터 분리하여 제1 보호층(300) 위로 전사한다.The strain sensor may be formed in the following manner. A sacrificial layer is formed on the silicon wafer. The sacrificial layer may be formed of PMMA or thermally deposited nickel. A first polymer layer is formed on the sacrificial layer by spin coating. The first polymer layer may be formed of polyimide, benzocyclobutene, or an epoxy resin. To form silicon-on-insulator (SOI) wafers with 80-100 nm thick silicon nanomembranes doped with boron. The silicon nanomembrane is transferred onto the first polymer layer. A metal layer is formed on the silicon nanomembrane using a thermal deposition process. The metal layer may be formed of Cr / Au (7 nm / 70 nm). A second polymer layer is formed on the metal layer by spin coating. The first polymer layer may be formed of polyimide, benzocyclobutene, or an epoxy resin. The first polymer layer, the silicon nanomembrane, the metal layer, and the second polymer layer are patterned in a meandering shape to form a first polymer pattern, a silicon nanomembrane pattern, a metal pattern, and a second polymer pattern. The silicon nanomembrane pattern and the metal pattern function as a strain sensor, and the first polymer pattern and the second polymer pattern may function as an encapsulation layer. After the sacrificial layer is removed with a wet etching solution such as acetone, a strain sensor encapsulated with the first polymer pattern and the second polymer pattern is separated from the silicon wafer and transferred onto the first protective layer 300.

상기 온도 센서는 구불구불한 형상의 금속 마스크를 이용한 열 증착을 수행하여 금속 패턴, 예를 들어, Ti/Pt(5nm/40nm) 패턴으로 형성될 수 있다. The temperature sensor may be formed of a metal pattern, for example, a Ti / Pt (5 nm / 40 nm) pattern by performing thermal vapor deposition using a serpentine metal mask.

전자 장치(200)는 1.6㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. The electronic device 200 may be formed to a thickness of about 1.6 mu m.

도 17을 참조하면, 고분자 몰드(180)의 상부면을 FOTCS SAM으로 표면 처리한 후 고분자 몰드(180) 위에 제5 고분자 용액, 제6 고분자 용액, 제7 고분자 용액, 및 제8 고분자 용액를 차례로 스핀 코팅하고 경화시킨다. 상기 제5 내지 제8 고분자는 70℃ 오븐에서 부분적으로 경화된다. 상기 제5 내지 제8 고분자 용액은 유기용매, 예를 들어, 톨루엔에 의해 희석된 PDMS 프리폴리머 용액일 수 있다. 상기 제 내지 제8 고분자 용액은 농도가 각각 0.5g/mL, 1g/mL, 2g/mL, 4g/mL일 수 있고, 0.1g/mL 농도의 PDMS 경화제와 혼합될 수 있다. 17, the upper surface of the polymer mold 180 is surface-treated with a FOTCS SAM, and then the fifth polymer solution, the sixth polymer solution, the seventh polymer solution, and the eighth polymer solution are sequentially spin-coated on the polymer mold 180 Coating and curing. The fifth to eighth polymers are partially cured in a 70 ° C oven. The fifth to eighth polymer solutions may be a PDMS prepolymer solution diluted with an organic solvent, for example, toluene. The concentration of the eighth to eighth polymer solutions may be 0.5 g / mL, 1 g / mL, 2 g / mL, 4 g / mL, and may be mixed with the PDMS curing agent at a concentration of 0.1 g / mL.

상기 제5 고분자에 의해 제1 몸체부(111)와 접착부(120)가 형성될 수 있다. 접착부(120)는 고분자 몰드(180)의 제2 리세스 영역(186)에 상기 제5 고분자가 삽입되어 형성될 수 있다. 상기 제6 고분자에 의해 제2 몸체부(112)가 형성될 수 있고, 상기 제7 고분자에 의해 제3 몸체부(113)가 형성될 수 있으며, 상기 제8 고분자에 의해 제2 보호층(400)이 형성될 수 있다. 건식 접착 구조체(100)는 4㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있고, 제2 보호층(400)는 29㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.The first body part 111 and the adhesive part 120 may be formed by the fifth polymer. The adhesion portion 120 may be formed by inserting the fifth polymer into the second recess region 186 of the polymer mold 180. The second body portion 112 may be formed by the sixth polymer, the third body portion 113 may be formed by the seventh polymer, and the second protective layer 400 May be formed. The dry adhesion structure 100 may be formed to a thickness of about 4 탆 and the second passivation layer 400 may be formed to a thickness of about 29 탆.

상기 제5 고분자, 상기 제6 고분자, 상기 제7 고분자, 및 상기 제8 고분자는 서로 다른 양의 경화제를 포함하기 때문에 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 제3 몸체부(113), 및 제2 보호층(400)은 서로 다른 모듈러스를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 고분자, 상기 제6 고분자, 상기 제7 고분자, 및 상기 제8 고분자는 각각 PDMS와 경화제의 중량비가 5:1, 10:1, 20:1, 40:1일 수 있고, 제1 몸체부(111), 제2 몸체부(112), 제3 몸체부(113), 및 제2 보호층(400)의 모듈러스는 각각 약 1.6MPa, 약 1.2MPa, 약 500kPa, 약 39kPa일 수 있다. Since the fifth polymer, the sixth polymer, the seventh polymer, and the eighth polymer include different amounts of the curing agent, the first body part 111, the second body part 112, The first passivation layer 113, and the second passivation layer 400 may have different moduli. For example, the fifth polymer, the sixth polymer, the seventh polymer, and the eighth polymer may each have a weight ratio of PDMS and a curing agent of 5: 1, 10: 1, 20: 1, 40: 1, The modulus of the first body part 111, the second body part 112, the third body part 113 and the second protective layer 400 are about 1.6 MPa, about 1.2 MPa, about 500 kPa, about 39 kPa Lt; / RTI >

도 18을 참조하면, 고분자 몰드(180)를 지지 기판(610) 위에 정렬하여 배치한 후 제2 보호층(400)을 전자 장치(200)가 배치된 제1 보호층(300)과 결합시킨다. 이때, 제1 보호층(300)과 제2 보호층(400)이 안정적으로 결합되도록 전체적으로 균일하게 가압될 수 있다. 그리고, 건식 접착 구조체(100), 제1 보호층(300), 및 제2 보호층(400)은 70℃ 오븐에서 완전히 경화된다. 18, the polymer mold 180 is aligned on the support substrate 610 and then the second protective layer 400 is bonded to the first protective layer 300 on which the electronic device 200 is disposed. At this time, the first protective layer 300 and the second protective layer 400 may be uniformly pressed to be stably bonded. Then, the dry adhesive structure 100, the first passivation layer 300, and the second passivation layer 400 are completely cured in a 70 ° C oven.

도면에 도시되지 않았지만, 희생층(620)을 제거하여 제1 보호층(300)으로부터 지지 기판(610)을 분리하고, 건식 접착 구조체(100)로부터 고분자 몰드(200)를 분리한다. 약물의 전기 침투를 위한 전극을 수용성 테이프를 이용하여 건식 접착 구조체(100) 위에 전사시킬 수 있고, 이에 의해 전자 패치가 형성될 수 있다. 전자 패치(10)는 50㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.Although not shown in the drawing, the sacrificial layer 620 is removed to separate the support substrate 610 from the first passivation layer 300, and the polymer mold 200 is separated from the dry adhesion structure 100. An electrode for electrochemical penetration of the drug can be transferred onto the dry adhesive structure 100 using a water-soluble tape, whereby an electronic patch can be formed. The electronic patch 10 may be formed to a thickness of 50 mu m or less.

상기 전극 위에 약물 전달체가 로딩될 수 있다. 상기 약물 전달체는 메조기공성 실리카 나노입자와 상기 메조기공성 실리카 나노입자의 나노기공에 충전된 약물을 포함할 수 있다.A drug carrier may be loaded on the electrode. The drug delivery system may include mesoporous silica nanoparticles and drugs filled into the nanopores of the mesoporous silica nanoparticles.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치의 형성 과정을 개략적으로 나타낸다.19 schematically shows a process of forming an electronic patch according to an embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 유리 기판 위에 PVA층과 실리콘 고무층을 형성하고 상기 실리콘 고무층 위에 전자 장치를 전사시킨다. 또, PUA 몰드를 이용하여 모듈러스가 점차적으로 변하는 PDMS 건식 접착 구조체와 PDMS 보호층을 형성한다. 상기 PUA 몰드를 상기 유리 기판 위에 정렬하여 배치한 후 상기 PDMS 보호층을 상기 실리콘 고무층과 결합시킨다. 상기 PVA층을 제거하여 상기 유리 기판을 상기 실리콘 고무층으로부터 분리하고, 상기 PUA 몰드를 상기 PDMS 건식 접착 구조체로부터 분리한다. 이에 의해, 실리콘 고무층, 전자 장치, PDMS 보호층, PDMS 건식 접착 구조체가 차례로 적층된 전자 패치를 형성한다. 도면에 도시되지 않았지만, 전기 침투를 이용한 약물 투여를 위해 상기 PDMS 건식 접착 구조체 위에 약물이 충전된 메조기공성 실리카 나노입자가 로딩된 전극이 형성될 수 있다. 19, a PVA layer and a silicone rubber layer are formed on a glass substrate, and the electronic device is transferred onto the silicone rubber layer. In addition, a PUA mold is used to form a PDMS dry adhesion structure and a PDMS protective layer whose modulus gradually changes. The PUA mold is aligned on the glass substrate, and the PDMS protective layer is bonded to the silicone rubber layer. The PVA layer is removed to separate the glass substrate from the silicone rubber layer, and the PUA mold is separated from the PDMS dry adhesion structure. This forms an electronic patch in which a silicone rubber layer, an electronic device, a PDMS protection layer, and a PDMS dry adhesion structure are sequentially stacked. Although not shown in the drawings, an electrode loaded with drug-loaded mesoporous silica nanoparticles filled with the drug can be formed on the PDMS dry adhesion structure for drug administration using electroosmosis.

도 20은 사람 피부에 대하여 서로 다른 접착 구조를 갖는 전자 패치의 접착력의 차이를 나타내는 그래프이다. 도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체(mSC)와 결합된 전자 패치가 종래의 접착 구조체(Flat, m-pillar)가 결합된 전자 패치보다 사람 피부에 대하여 우수한 접착력을 가질 수 있다. 또, 본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체 중에서도 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual mSC)가 모듈러스가 1.2MPa로 일정한 건식 접착 구조체(1.2MPa mSC)보다 우수한 접착력을 가질 수 있다. Fig. 20 is a graph showing the difference in adhesive force between the electronic patches having different adhesive structures with respect to the human skin. Referring to FIG. 20, an electronic patch combined with a dry adhesion structure (mSC) according to embodiments of the present invention is superior to an electronic patch with a conventional adhesive structure (flat, m-pillar) Lt; / RTI > In addition, among the dry adhesion structures according to the embodiments of the present invention, the dry adhesion structure (Gradual mSC) in which the modulus changes can have an adhesive force superior to the dry adhesion structure (1.2 MPa mSC) in which the modulus is constant at 1.2 MPa.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 접착 구조체가 결합된 전자 패치와 종래의 건식 접착 구조체가 결합된 전자 패치가 스킨 몰드에 접착된 이미지를 나타낸다. 도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual mSC)가 결합된 전자 패치는 사람 피부의 굴곡면을 따라 균일하고 안정적으로 접착될 수 있는 반면 종래의 건식 접착 구조체(1.6MPa m-pillar)는 볼록하게 나온 부분에서만 접착되고, 오목하게 들어간 영역에서는 접착이 이루어지지 않는다.FIG. 21 shows an image in which an electronic patch, to which a dry bonding structure according to an embodiment of the present invention is coupled, and an electronic patch to which a conventional dry bonding structure is bonded, is bonded to the skin mold. Referring to FIG. 21, the electronic patch with the modified dry adhesion structure (Gradual mSC) according to an embodiment of the present invention can be uniformly and stably bonded along the curved surface of the human skin, while the conventional dry adhesion The structure (1.6 MPa m-pillar) is bonded only at the convex portion, and no adhesion occurs at the concave portion.

도 22는 다양한 전자 패치의 시스템 모듈러스를 나타낸다. 도 22에서 적색 점선은 사람 표피의 모듈러스를 나타낸다. 도 22를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual SC)가 결합된 전자 패치의 시스템 모듈러스는 약 108kPa로서 사람 표피의 모듈러스인 약 150kPa보다 더 낮다. 따라서, 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual SC)가 결합된 전자 패치가 손목 등 사람의 피부에 접착되어 장력 및 압축에 반복적으로 노출되어도 안정적으로 작동할 수 있다.Figure 22 shows the system modulus of various electronic patches. In Fig. 22, the red dotted line indicates the modulus of the human epidermis. Referring to FIG. 22, the system patch modulus of an electron patch with a modified dry-bond structure (Gradual SC) according to an embodiment of the present invention is about 108 kPa, which is lower than about 150 kPa, which is the modulus of the human epidermis. Therefore, an electronic patch with a dry adhesive structure (Gradual SC) having a modulus changed is adhered to a human's skin such as a wrist, and can be stably operated even when repeatedly exposed to tension and compression.

도 23a 내지 도 23j는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치를 실험용 쥐에 적용하여 분석한 결과를 나타낸다.FIGS. 23A to 23J show results obtained by applying an electronic patch according to an embodiment of the present invention to an experimental mouse.

도 23a 및 도 23b를 참조하면, 전자 패치를 사람 피부에 부착했을 때 자극, 짜증, 불편함 등의 영향을 정량적으로 평가하기 위해 실험용 쥐의 등 표면에 다양한 접착 구조체가 결합된 전자 패치를 각각 부착하고 우리에 비디오 카메라를 설치하여 상기 실험용 쥐의 행동을 모니터하여 3시간 동안 등을 긁는 스크래치 수(scratch number)를 측정하였다.23A and 23B, in order to quantitatively evaluate the effects of irritation, irritation, and inconvenience when the electronic patch is attached to human skin, electronic patches having various adhesive structures are attached to the back surface of the experimental rat, respectively We installed a video camera to monitor the behavior of the mice and measure the number of scratches scratching the back for 3 hours.

도 23c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual mSC)가 부착된 전자 패치는 2일 이상 동안 쥐 피부에 견고하게 접착되어 있었으나, 종래의 건식 접착 구조체(m-pillar)가 부착된 전자 패치는 약한 접착력과 피부와의 약한 기계적 커플링때문에 2시간만에 분리되어 떨어졌다. Referring to FIG. 23C, an electron patch with a modulus-changing dry adhesion structure (Gradual mSC) according to an embodiment of the present invention was firmly adhered to the rat skin for 2 days or more, but the conventional dry adhesion structure m -pillar attached electronic patch fell off in two hours due to poor adhesion and weak mechanical coupling to the skin.

도 23d를 참조하면, 하이드로콜로이드(Hydrocolloid)로 접착된 전자 패치는 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual mSC)가 부착된 전자 패치보다 스크래치 수가 4배 더 많았다. 또, 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual mSC)가 부착된 전자 패치는 전자 패치가 접착되지 않은 경우의 스크래치 수와 거의 차이가 나지 않아 전자 패치를 부착한 것에 의한 자극 등의 부정적인 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다.Referring to FIG. 23D, the electronic patch adhered with hydrocolloid had a scratch number four times higher than that of the electronic patch with the modulus changeable dry adhesion structure (Gradual mSC). In addition, the electronic patch with the dry adhesive structure (Gradual mSC) in which the modulus changes is hardly different from the number of scratches in the case where the electronic patch is not adhered, so that it is hardly affected by negative influence such as stimulation by attaching the electronic patch Respectively.

도 23e을 참조하면, 하이드로콜로이드(Hydrocolloid)로 접착된 전자 패치는 피부에 대하여 높은 부하와 스트레인을 발생하기 때문에 피부 변형과 불편함을 야기한다. 이는 도 23f에 도시된 FEM 시뮬레이션 결과에서도 유사하게 나타난다.Referring to FIG. 23E, an electronic patch adhered with a hydrocolloid causes skin strain and inconvenience because it generates a high load and strain on the skin. This is similar to the result of the FEM simulation shown in FIG. 23F.

도 23g를 참조하면, 하이드로콜로이드로 접착된 전자 패치(Hydrocollid patch)는 한 번 사용한 후에는 접착 강도가 현저하게 떨어지기 때문에 재사용을 하기가 어렵지만 본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체가 결합된 전자 패치(mSC patch)는 8번의 재사용 후에도 접착 강도를 유지할 수 있다. Referring to FIG. 23G, it is difficult to reuse the hydrocolloid patch, which is adhered with hydrocolloid, since the adhesive strength is remarkably decreased after use once, but the dry adhesion structure according to the embodiments of the present invention is combined The electronic patch (mSC patch) can maintain the adhesive strength even after 8 reuses.

도 23h 및 도 23i를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체가 결합된 전자 패치(mSC patch)는 접착된 피부에 손상을 주지 않지만 화학 접착제인 하이드로콜로이드로 접착된 전자 패치(Hydrocolloid patch)는 사용 후에 피부가 손상되거나 염증이 발생할 수 있다.Referring to Figures 23h and 23i, an electronic patch (mSC patch) coupled with a dry bonding structure according to embodiments of the present invention may be applied to an electronic patch (Hydrocolloid®) adhered with a hydrocolloid that does not damage the bonded skin, patch may cause skin damage or inflammation after use.

도 24a 내지 도 24g는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 패치를 이용한 생체 신호의 측정을 설명하기 위한 도면들이다.24A to 24G are views for explaining measurement of a living body signal using an electronic patch according to an embodiment of the present invention.

도 24a를 참조하면, 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체(Gradual mSC)를 갖는 전자 패치는 초박막 전자 센서들이 콘포말하게 집적되기 때문에 생리 및 전기 생리 신호를 지속적으로 고감도로 모니터링하기 위한 피부 인터페이스 플랫폼을 제공한다. 따라서, 외부 압력이 가해지지 않더라도 경미한 맥박 변화를 정확하게 감지할 수 있다. 그러나, m-필러 패치나 하이드로콜로이드 패치는 외부에 적용되는 압력이 없으면 요골 동맥으로부터 맥박 신호를 감지할만큼 충분한 감도를 갖지 못한다.Referring to Figure 24A, an electronic patch with a modulus-varying dry bonding structure (Gradual mSC) provides a skin interface platform for continuously and highly sensitive monitoring of physiological and electrophysiological signals as the ultra-thin electronic sensors are concomitantly integrated . Therefore, even if external pressure is not applied, a slight pulse change can be accurately detected. However, m-pillar patches or hydrocolloid patches do not have sufficient sensitivity to detect pulse signals from the radial artery without external applied pressure.

도 24b 내지 도 24g를 참조하면, mSC 전자 패치에 의해 중박 중박 노치(dicrotic notch)와 맥박 경사 등 맥박, 혈압, 심전도(ECG), 행동진전(activity tremor), 호흡, 체온 등 생리 신호를 정확하게 측정할 수 있고, 일상 생활 동안 항상성을 모니터링할 수 있다. Referring to FIGS. 24B to 24G, the physiological signals such as dicrotic notch and pulse gradient pulse, blood pressure, electrocardiogram (ECG), activity tremor, respiration, and body temperature can be accurately measured And can monitor homeostasis during daily life.

[생체 신호 모니터링 시스템]
[Bio-signal monitoring system]

본 발명의 실시예들에 따른 생체 신호 모니터링 시스템은, 생체 피부에 부착되어 생체 신호를 측정하는 전자 패치 및 상기 전자 패치를 제어하는 제어부를 포함한다. The bio-signal monitoring system according to embodiments of the present invention includes an electronic patch attached to a living body skin to measure a bio-signal and a control unit for controlling the electronic patch.

상기 제어부는 생체 신호 제어부, 생체 신호 송수신부, 및 전원 공급부를 포함한다. 상기 제어부는 스마트 밴드를 포함하고, 상기 생체 신호 제어부는 컨트롤러를 포함하고, 상기 생체 신호 송수신부는 블루투스를 포함하며, 상기 전원 공급부는 배터리를 포함할 수 있다.The control unit includes a bio-signal control unit, a bio-signal transmitting / receiving unit, and a power supply unit. The controller may include a smart band, the bio-signal controller may include a controller, the bio-signal transmitter and receiver may include Bluetooth, and the power supply may include a battery.

상기 생체 신호 제어부는 상기 생체 신호의 이상 여부를 판단하고, 상기 생체 신호 송수신부는 상기 전자 패치로부터 수신한 상기 생체 신호를 외부 장치로 전송할 수 있다.The bio-signal controller may determine whether the bio-signal is abnormal, and the bio-signal transmitter / receiver may transmit the bio-signal received from the electronic patch to an external device.

상기 생체 신호 제어부는 상기 생체 신호의 이상이 감지되면 상기 생체 신호 송수신부를 통하여 상기 외부 장치로 경고 신호를 전송할 수 있다.
The bio-signal controller may transmit an alarm signal to the external device through the bio-signal transmitter / receiver when an abnormality of the bio-signal is detected.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 모니터링 시스템을 나타내고, 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 밴드의 구성을 개략적으로 나타내며, 도 27은 실시간 센싱, 무선 데이터 전송, 및 원격 제어를 위한 회로의 개략적인 다이아그램을 나타낸다.FIG. 25 schematically shows a configuration of a smart band according to an embodiment of the present invention, and FIG. 27 shows a configuration of a smart card according to an embodiment of the present invention, including real time sensing, wireless data transmission, Figure 3 shows a schematic diagram of the circuit for control.

도 25 내지 도 27을 참조하면, 상기 생체 신호 모니터링 시스템은 사람의 피부에 부착되어 생체 신호를 측정하는 전자 패치와 상기 전자 패치를 제어하는 스마트 밴드를 포함한다. 상기 전자 패치는 전술한 실시예들에서 상세히 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.25 to 27, the bio-signal monitoring system includes an electronic patch attached to human skin to measure a bio-signal and a smart band for controlling the electronic patch. Since the electronic patch has been described in detail in the above embodiments, redundant description will be omitted.

상기 전자 패치는 스트레인 센서, 온도 센서 등을 포함하고 있어 맥박, 혈압, 심전도, 행동진전, 호흡, 체온 등 생리 신호를 측정할 수 있다. 상기 전자 패치는 본 발명의 실시예들에 따른 건식 접착 구조체를 통하여 사람의 피부에 안정적으로 콘포말하게 부착되기 때문에 상기 생리 신호를 지속적으로 정확하게 측정할 수 있다. 상기 전자 패치를 사람의 피부에 안정적으로 콘포말하게 접착시키면서 사람 피부의 모듈러스보다 더 낮은 시스템 모듈러스를 갖기 위해 모듈러스가 변하는 건식 접착 구조체를 사용하는 것이 바람직하다. The electronic patch includes a strain sensor, a temperature sensor, and the like, and can measure physiological signals such as pulse, blood pressure, electrocardiogram, behavioral progress, respiration, and body temperature. Since the electronic patch is stably conformationally attached to the human skin through the dry adhesive structure according to the embodiments of the present invention, the physiological signal can be continuously and accurately measured. It is desirable to use a dry bonding structure in which the modulus changes to have a system modulus lower than the modulus of the human skin while stably conformationally bonding the electronic patch to human skin.

상기 스마트 밴드는 컨트롤러, 블루투스 유닛, 및 배터리를 포함할 수 있다. The smart band may include a controller, a Bluetooth unit, and a battery.

상기 컨트롤러는 상기 전자 패치(센서 등의 전자 장치, 약물의 전기 침투를 위한 전극), 상기 블루투스 유닛, 및 상기 배터리의 동작을 제어할 수 있다.The controller can control the operation of the electronic patch (an electronic device such as a sensor, an electrode for electrochemical penetration of a drug), the Bluetooth unit, and the battery.

상기 블루투스 유닛은 상기 전자 패치의 건식 접착 구조체 위에 탑재된 전자 장치와 스마트폰이나 태블릿 등의 외부 장치를 무선으로 연결한다. 상기 전자 장치에서 측정한 생체 신호 데이터는 상기 블루투스 유닛을 통해 상기 외부 장치로 전송될 수 있고, 상기 외부 장치의 명령도 상기 블루투스 유닛을 통해 상기 전자 장치로 전송될 수 있다. 예를 들어, 스트레인 게이지의 저항 변화는 레지스터-커패시터(RC)를 통하여 측정된다(도 27 참조). 저항 변화는 커패시터의 방전 시간을 조절하고, 상기 방전 시간은 상기 컨트롤러에 의해 감지되고 블루투스 유닛을 통해 외부 장치로 무선으로 전송된다. 상기 전자 패치 내 센서에 의해 급성 심장 장애 등 생체 이상 신호 또는 기능 장애 신호가 측정되면 상기 컨트롤러는 상기 블루투스를 통해 스마트폰이나 태블릿 등의 외부 장치로 경고 신호를 전송할 수 있다. 상기 스마트폰이나 태블릿은 애플리케이션을 통해 상기 경고 신호를 병원, 응급센터, 및/또는 구조 센터 등으로 전송할 수 있다. 상기 컨트롤러는 외부 장치의 명령을 받아 상기 전자 패치의 상기 건식 접착 구조체 위에 배치된 전기 침투용 전극을 제어하여 메조기공성 실리카 나노입자에 충전된 약물의 경피 전달을 조절할 수 있다.The Bluetooth unit wirelessly connects an electronic device mounted on the dry adhesive structure of the electronic patch with an external device such as a smart phone or a tablet. Biometric signal data measured in the electronic device can be transmitted to the external device via the Bluetooth unit, and an instruction of the external device can also be transmitted to the electronic device through the Bluetooth unit. For example, the resistance change of the strain gage is measured through a resistor-capacitor RC (see FIG. 27). The resistance change controls the discharge time of the capacitor, and the discharge time is sensed by the controller and transmitted wirelessly to an external device via the Bluetooth unit. When a bioinformation signal such as an acute heart failure or a malfunction signal is measured by the sensor in the electronic patch, the controller can transmit an alarm signal to an external device such as a smart phone or a tablet through the Bluetooth. The smartphone or tablet may transmit the alert signal to a hospital, emergency center, and / or rescue center through an application. The controller can control the transdermal delivery of the drug filled in the mesoporous silica nanoparticles by controlling the electroosmotic electrode disposed on the dry adhesion structure of the electron patch under the command of the external device.

상기 배터리는 상기 스마트 밴드와 상기 전자 패치에 전원을 공급할 수 있다.The battery may supply power to the smart band and the electronic patch.

상기 스마트 밴드는 생체 신호 모니터링 시스템에서 제어부로 기능하며, 도면에서는 손목에 착용하는 밴드 형태로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않으며 밴드가 아닌 다른 형태로 구현될 수 있다.The smart band functions as a control unit in the bio-signal monitoring system, and is shown in the form of a band to be worn on the wrist. However, the present invention is not limited thereto and can be realized in a form other than a band.

도 28a 및 도 28b는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 모니터링 시스템의 적용예를 나타낸다.28A and 28B show application examples of a bio-signal monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 28a 및 도 28b를 참조하면, 전자 패치는 사람의 피부에 대하여 접착력이 우수한 건식 접착 구조체를 통하여 신체의 다양한 곳에 부착될 수 있고, 맥박, 혈압, 심전도, 행동진전, 호흡, 체온 등 다양한 생리 신호를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있다. 측정된 생리 신호 데이터는 스마트 밴드를 통해 외부 장치로 전송될 수 있고 실시간으로 관리될 수 있다. 상기 전자 패치에 포함된 센서에 의해 생체 이상 신호나 기능 장애 신호가 측정되면 상기 스마트 밴드는 외부 장치로 경고 신호를 전송할 수 있고, 상기 외부 장치의 명령을 받아 전극을 제어하여 메조기공성 실리카 나노입자에 충전된 약물의 경피 전달을 조절할 수 있다.
28A and 28B, the electronic patch can be attached to various parts of the body through a dry adhesive structure having excellent adhesion to human skin, and can be applied to various physiological signals such as pulse, blood pressure, electrocardiogram, Can be accurately measured in real time. The measured physiological signal data can be transmitted to an external device via a smart band and can be managed in real time. The smart band can transmit an alarm signal to an external device when a bio-abnormality signal or a malfunction signal is measured by a sensor included in the electronic patch, and the smart- Lt; RTI ID = 0.0 > of drug < / RTI >

이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려 되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention have been described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

10 : 전자 패치 100 : 건식 접착 구조체
200 : 전자 장치 300 : 제1 보호층
400 : 제2 보호층 510 : 전극
530 : 약물 전달체
10: electronic patch 100: dry adhesive structure
200: electronic device 300: first protective layer
400: second protection layer 510: electrode
530: drug delivery vehicle

Claims (15)

서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 갖는 몸체부; 및
상기 제1 면에 배치된 접착부를 포함하고,
상기 접착부는 상기 제1 면과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 갖고,
상기 접착부에 의해 그 내부에 오목하게 들어간 석션 컵 형상 또는 분화구 형상의 접착 공간이 정의되고,
상기 접착 공간의 높이는 상기 접착부의 높이보다 크고,
상기 접착부의 높이 대 상기 접착부의 직경의 비를 나타내는 상기 접착부의 종횡비는 1보다 작으며,
상기 몸체부의 모듈러스는 상기 제1 면에서 상기 제2 면으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
A body portion having a first surface and a second surface facing each other; And
And an adhesive portion disposed on the first surface,
The bonding portion has a ring-shaped cross section in a direction parallel to the first surface,
A suction cup shaped or crater-shaped adhesive space recessed into the inside thereof is defined by the adhering portion,
The height of the adhesive space is larger than the height of the adhesive portion,
The aspect ratio of the adhering portion indicating the ratio of the height of the adhering portion to the diameter of the adhering portion is less than 1,
Wherein the modulus of the body portion decreases from the first surface to the second surface.
서로 마주보는 제1 면과 제2 면을 갖는 몸체부; 및
상기 제1 면에 배치된 접착부를 포함하고,
상기 접착부는 상기 제1 면과 평행한 방향에서 고리 형상의 단면을 갖고,
상기 접착부에 의해 그 내부에 오목하게 들어간 석션 컵 형상 또는 분화구 형상의 접착 공간이 정의되고,
상기 접착 공간의 높이는 상기 접착부의 높이보다 크고,
상기 접착부의 높이 대 상기 접착부의 직경의 비를 나타내는 상기 접착부의 종횡비는 1보다 작으며,
상기 몸체부의 모듈러스는 1607kPa 이하인 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
A body portion having a first surface and a second surface facing each other; And
And an adhesive portion disposed on the first surface,
The bonding portion has a ring-shaped cross section in a direction parallel to the first surface,
A suction cup shaped or crater-shaped adhesive space recessed into the inside thereof is defined by the adhering portion,
The height of the adhesive space is larger than the height of the adhesive portion,
The aspect ratio of the adhering portion indicating the ratio of the height of the adhering portion to the diameter of the adhering portion is less than 1,
Wherein the modulus of the body portion is 1607 kPa or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 접착부의 직경은 500 ~ 1,500nm이고,
상기 접착부의 높이는 50 ~ 150nm이고,
상기 접착부의 상기 종횡비는 1/30 ~ 3/10이며,
상기 접착 공간의 높이는 50 ~ 250nm인 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
3. The method according to claim 1 or 2,
The diameter of the bonding portion is 500 to 1,500 nm,
The height of the bonding portion is 50 to 150 nm,
The aspect ratio of the bonding portion is 1/30 to 3/10,
Wherein the adhesive space has a height of 50 to 250 nm.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 몸체부는,
상기 접착부와 연결되는 제1 몸체부와,
상기 제1 몸체부 아래에 배치되는 제2 몸체부를 포함하고,
상기 제2 몸체부의 모듈러스는 상기 제1 몸체부의 모듈러스보다 작은 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
3. The method according to claim 1 or 2,
The body portion
A first body portion connected to the adhesive portion,
And a second body portion disposed below the first body portion,
Wherein the modulus of the second body portion is smaller than the modulus of the first body portion.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 건식 접착 구조체는 고분자로 형성되고,
상기 건식 접착 구조체의 모듈러스는, 상기 고분자와 상기 고분자의 경화제의 함량을 조절하는 것에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
3. The method according to claim 1 or 2,
The dry adhesion structure is formed of a polymer,
Wherein the modulus of the dry adhesion structure is controlled by adjusting the content of the polymer and the curing agent of the polymer.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 몸체부와 상기 접착부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the body portion and the adhesive portion are integrally formed.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 건식 접착 구조체는,
폴리디메틸실록산으로 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the dry adhesion structure comprises:
Lt; RTI ID = 0.0 > polydimethylsiloxane. ≪ / RTI >
홀이 형성된 홀 패턴 몰드 위에 제1 고분자를 제공한 후 상기 홀 패턴 몰드의 상부면과 접촉하는 상기 제1 고분자를 제거하여 상기 홀에 배치되고 상기 홀 패턴 몰드의 상부면 위로 돌출되는 고분자 구조체를 형성하는 단계;
상기 고분자 구조체를 식각하여 고분자 구조체 패턴을 형성하는 단계;
상기 구조체 패턴이 형성된 상기 홀 패턴 몰드 위에 제2 고분자를 제공한 후 분리하여 예비 고분자 몰드를 형성하는 단계;
상기 예비 고분자 몰드 위에 제3 고분자를 제공한 후 분리하여 고분자 몰드를 형성하는 단계; 및
상기 고분자 몰드 위에 제4 고분자를 제공한 후 분리하는 단계를 포함하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
A first polymer is provided on a hole pattern mold having a hole and then the first polymer which is in contact with an upper surface of the hole pattern mold is removed to form a polymer structure that is disposed in the hole and protrudes onto the upper surface of the hole pattern mold ;
Forming a polymer structure pattern by etching the polymer structure;
Providing a second polymer on the hole pattern mold having the structure pattern formed thereon, and separating the second polymer to form a preliminary polymer mold;
Forming a polymer mold by providing a third polymer on the pre-polymer mold and then separating the third polymer; And
Providing a fourth polymer on the polymer mold, and separating the fourth polymer.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 고분자는 상기 홀 패턴 몰드에 대하여 식각 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the first polymer has an etch selectivity with respect to the hole pattern mold.
제 8 항에 있어서,
상기 식각에 의해 상기 홀의 측면과 상기 고분자 구조체 패턴 사이에 리세스 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
9. The method of claim 8,
And a recess region is formed between the side surface of the hole and the polymer structure pattern by the etching.
제 10 항에 있어서,
상기 리세스 영역의 높이는 50 ~ 150nm인 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the height of the recessed region is 50 to 150 nm.
제 8 항에 있어서,
상기 홀의 종횡비는 3 이상이고,
상기 홀의 측면은 물결 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
9. The method of claim 8,
The aspect ratio of the hole is 3 or more,
Wherein the side of the hole has a wavy shape.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 고분자는 폴리우레탄 아크릴레이트이고,
상기 제4 고분자는 폴리디메틸실록산인 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the first to third polymers are polyurethane acrylates,
Wherein the fourth polymer is polydimethylsiloxane. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 8 항에 있어서,
상기 제4 고분자를 상기 고분자 몰드로부터 분리하기 전에 상기 제4 고분자 위에 제5 고분자를 제공하고,
상기 제4 고분자 및 상기 제5 고분자는 서로 다른 모듈러스를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.
9. The method of claim 8,
Providing a fifth polymer on the fourth polymer before separating the fourth polymer from the polymer mold,
Wherein the fourth polymer and the fifth polymer have different moduli.
제 14 항에 있어서,
상기 모듈러스는 상기 제4 고분자 및 상기 제5 고분자에 포함되는 경화제의 함량을 조절하는 것에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 건식 접착 구조체의 형성 방법.

15. The method of claim 14,
Wherein the modulus is controlled by adjusting a content of a curing agent contained in the fourth polymer and the fifth polymer.

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