KR100991731B1 - 탄소나노튜브 패치, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법 - Google Patents

탄소나노튜브 패치, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 패치, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법을 제공한다. 탄소나노튜브 패치는 전극, 전극의 일면에 배치된 탄소나노튜브들, 및 탄소 나노튜브들 사이를 채우는 층간 유전체를 포함한다. 상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 전극과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브의 타단은 피부와 직접적 또는 간접적으로는 접촉한다.
탄소나노튜브, 패치, 이온 토퍼, 피부 자극, 전기장

Description

탄소나노튜브 패치, 그 제조 방법, 및 그 사용 방법{CARBON NANO TUBE PATCH, THE FABRICATION METHOD OF THE SAME, THE USING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 패치에 관한 것이다. 특히, 탄소나노튜브를 이용한 의학용/미용용 패치에 관한 것이다.
탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT)는 길이가 수 um이면서 직경이 수 nm밖에 되지 않아, 전기장이 인가되었을 때, 탄소나노튜브 끝에서 전기장이 아주 강하게 증폭된다. 이에 따라, CNT에서는 수 volt/um에서 전계 방출이 가능하다. 그리고, CNT는 매우 단단하여, 전기 전도성 또한 매우 우수하다. 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 다발 등이 있다. 탄소나노튜브의 대량 생산은 조만간 가능할 것으로 보인다.
종래의 이온 토퍼 형상을 이용한 패치는 고형의 전극봉(electrode)에 전압을 인가하였다. 그러나, 고형이므로, 상기 고형 전극봉 패치는 얼굴과 같은 굴곡이 있는 피부에 적용하기 어렵다. 또한, 상기 고형 전극봉과와 피부의 거리는 일정하지 않아 위치에 따른 약물 투과율이 다를 수 있다. 또한, 고형 전극봉에 DC 또는 RF 전압을 인가하여 피부를 자극하는 피부 처리 장치도 피부와 같은 굴곡이 있는 피부에 적용하기 어렵다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 작은 전압에 강한 전계를 방출하는 탄소나노튜브의 특성을 이용하여 피부의 약물 흡수를 촉진하는 패치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 작은 전압에 강한 전계를 방출하는 탄소나노튜브의 특성을 이용하여 피부의 약물 흡수를 촉진하는 패치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 작은 전압에 강한 전계를 방출하는 탄소나노튜브의 특성을 이용하여 피부의 약물 흡수를 촉진하는 패치의 사용방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 패치(patch)는 전극, 상기 전극의 일면에 배치된 탄소나노튜브들, 및 상기 탄소 나노튜브들 사이를 채우는 층간 유전체를 포함하되, 상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 전극과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브의 타단은 피부와 직접적 또는 간접적으로는 접촉한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들은 상기 전극에 수직하게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들에 상기 전극을 통하여 전압을 인가하여 상기 피부에 전기 자극을 줄 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극 및 상기 층간 유전체는 유연성을 가진 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들 및 상기 층간 유전체의 상부면은 평탄할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 층간 유전체 및 상기 탄소나노튜브들의 타단 상에 보호막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 층간 유전체 및 상기 탄소나노튜브들의 타단 과 상기 피부 사이에 약물층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들에 전압을 인가하여 상기 약물을 상기 피부로 침투시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원부을 더 포함하되, 상기 전원부은 상기 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원부는 전원 및 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전극에 인가되는 파형을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극에 인가되는 파형은 DC, 펄스, AC, RF 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 접찹 테이프을 더 포함하되, 상기 접착 테이프은 상기 전극의 타면 상에 배치되어 상기 탄소나노튜브들을 상기 피부에 밀착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 패치(patch)는 하부 전극, 상기 하부 전극의 일면에 배치된 하부 탄소나노튜브들, 및 상기 하부 탄소 나노튜브들의 하부를 채우는 하부 층간 유전체, 상기 하부 층간 유전체 상에 형성된 상부 전극,상기 상부 전극 상에 배치된 상부 탄소나노튜브들, 및 상기 하부 탄소나노튜브들의 상부 및 상기 상부 탄소나노튜브들 사이를 채우는 상부 층간 유전체를 포함하되, 상기 상부 탄소나노튜브들의 일단의 상기 상부 전극과 접촉하고, 상기 하부 탄소나노튜브들의 일단은 상기 하부 전극과 접촉하고, 상기 하부 탄소나노튜브들 및 상기 상부 탄소나노튜브들의 타단은 피부와 직접적 또는 간접적으로는 접촉한다,
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 층간 유전체 상에 제1 탄소나노튜브들의 상부는 나노튜브 절연막으로 코딩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 패치(patch)의 제조 방법은 전극의 일면에 탄소나노튜브들을 형성하는 단계, 및 상기 탄소나노튜브들 사이에 층간 유전체를 채우는 단계를 포함하되, 상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 전극과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브의 타단은 치료 대상물을 향한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들을 형성하는 단계는 이미 성장된 탄소나노튜브들을 포함한 용매를 상기 전극 상에 뿌리는 단계, 상기 용매를 제거하는 단계, 및 상기 전극에 전계를 인가하여 상기 탄소나노튜브들을 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들 사이에 층간 유전체를 채우는 단계는 상기 탄소나노튜브들 층간 유전체를 스핀 코팅 또는 증착하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계, 상기 탄소나노튜브들 상에 보호막을 형성하는 단계, 및 상기 전극의 타면에 접착 테이프를 형성하는 단계 중에서 적어도 하나의 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계는 화학 기계적 연마 공정을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계는 상기 탄소나노튜브들 타단 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계, 상기 탄소나노튜브들을 선택적으로 식각하는 단계, 및 상기 하드 마스크층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소나노튜브들 상에 보호막을 형성하는 단계는 상기 탄소나노튜브들을 선택적으로 일부 식각하여 표면 처리하는 단계, 및 상기 탄소나노튜브들 상에 보호막을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 패치의 사용 방법은 탄소나노튜브들을 포함하는 패치를 피부에 접착시키는 단계, 및 상기 탄소나노튜브들에 전압을 인가하여 피부에 전계를 방출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브를 포함하는 패치는 근육 치료, 지방 제거, 신경 치료, 통증 제거, 치과 통증 제거, 약물의 효과적 투여, 피부 마시지 등에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 포함하는 패치의 한 면을 피부에 대 고, 다른 한 면에서 DC 전압 혹은 펄스 전압을 인가하여 전기장 및/또는 탄소나노튜브에서 방출하는 전자로 피부를 자극하여 피부 재생효과 및 약품/화장품 등의 피부 투과율을 향상시켜 미용/의학적 효과를 꾀한다. 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 포함하는 패치는 화장품/약품 도포 후 세포 내 흡수율 조절 효과, 멍 등 피부 손상 부위의 재생 촉진 효과를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 포함하는 패치는 노화 피부 재생 효과를 줄 수 있다.
탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)는 물리적/화학적으로 잘 손상되지 않으며, 전압 인가 시 전자 또는 전계를 방출하는 특성을 지닌다. 이러한 탄소나노튜브의 성질을 이용한, 탄소나노튜브를 이용한 패치는 피부를 자극하여 노화 방지, 손상된 세포의 재생시킬 수 있다. 본 발명에 따른 상기 탄소나노튜브 패치는 약품/화장품 도포 후 적용하여 약품/화장품의 피부 투과율을 향상하는 전기이온영동패치 (iontophoretic patch) 또는 전기 침투(Electro-poration) 현상을 이용하여 미용/의학적 용도에 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 탄소나노튜브 패치는 상과염, 포진성 신경통, 염좌, 수근골 증후군, 건염, 관절염, 류마티스, 국소 마취, 측두 하악관절 증후군(temporomandibular joiint, TMJ), 터프 토우(Turf Toe, metatarsalphalangeal joint sprain), 트리거 포인트 (Trigger Point), 니코틴 흡수, 당뇨병 치료를 위한 인슐린 흡수, 구토, 구역, 피부 마시지, 피부 재생 치료 등에 사용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설 명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예에는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 전극, 막, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 막, 층이 다른 막 또는 전극 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 전극 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패치를 설명하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 전극(100), 상기 전극(100)의 일면에 배치된 탄소나노튜브들(110), 및 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채우는 층간 유전체(120)를 포함한다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(100)과 접촉할 수 있고, 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 피부(10)와 직접적 또는 간접적으로는 접촉할 수 있다.
상기 전극(100) 상에 탄소나노튜브들(110)이 배치된다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(100)에 접촉한다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 상기 전극(100)에 수직하게 배열될 수 있지만, 이에 한하지 않고 비스듬하게 배열될 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 피부와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 상기 전극(100)은 전원부(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전원부(170)은 상기 전극(100)과 상기 피부(skin, 10) 사이에 전기장(electric field) 을 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브들(110)은 전기장 및/또는 전자를 방출할 수 있다. 상기 전기장 및/또는 전자는 상기 피부(10)를 자극할 수 있다.
상기 전극(100)은 도전성을 가질 수 있다. 상기 전극(100)은 지지 기판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 전극(100)은 단층 구조 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 상기 전극(100)은 도전성 폴리머 필름일 수 있다. 또는, 상기 전극(100)은 폴리머 필름 상에 형성된 전극을 포함할 수 있다. 상기 전극(100)은 금속 박막일 수 있다. 상기 전극(100)은 유연성(flexibility)을 가질 수 있으나, 이에 한하지 않는다. 상기 전극(100)은 쿼츠/전극, 실리콘/전극일 수 있다. 상기 전극(100)은 금속, 금속화합물, 도핑된 폴리실리콘, 도전성 폴리머 필름 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전극(100)은 상기 탄소나노튜브들(110)이 배치되는 일면에 전기가 통하는 한 자유롭게 변형될 수 있다.
상기 탄소나노튜브들(110)은 단일벽(single wall) 탄소나노튜브, 다중벽(multiwall) 탄소나노튜브, 및 다발(rope) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 직경은 수 nm 내지 수백 nm일 수 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브들(110)의 길이는 수 um 내지 수천 um일 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 상기 전극(100) 상에서 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition method)에 의하여 성장될 수 있다. 한편, 상기 탄소나노튜브들(110)은 직접 상기 전극(100)에서 성장되지 않고, 이미 성장된 탄소나노튜브들(110)을 상기 전극(100)에 배향(orientation)할 수 있다. 또는 다른 기판에서 정렬되어 성장된 탄소나노튜브들(110)을 때어내어(peel off), 상기 전극(100) 상에 정렬된 상태로 상기 성장된 탄소나노튜브들(110)을 붙일 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 서로 접촉할 정도로 촘촘히 배치되거나, 전계의 집중효과를 극대화하기 위해 성기게 배치될 수 있다. 단위 면적당 상기 탄소나노튜브들(110)의 밀도는 상기 패치의 용도에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 모두가 같은 길이를 가지고 같은 방향으로 정렬됨이 바람직하나, 이에 한하지 않고 다른 길이를 가질 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 개방될 수 있다.
상기 전극(100) 상에 코발트 입자를 뿌린 후, 상기 전극(100) 상에 상기 탄소나노튜브들(110)을 성장시킬 수 있다. 상기 코발트 입자는 상기 탄소나노튜브들(110)의 성장 직진성을 향상시킬 수 있다. 또는 상기 전극(100) 상에 전기장을 인가하면서 상기 탄소나노튜브들(110)을 성장시키면, 상기 탄소나노튜브들(110)의 성장 직진성을 향상시킬 수 있다. 상기 전극(100) 상에 전기장은 플라즈마에 의하여 형성될 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 정렬방향은 전기장의 방향과 일치할 수 있다.
상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채울 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 보이드(void, 미도시)를 가질 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 스핀 코딩, 화학 기상 증착, 모세관 현상 등을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 층간 유전체(120)의 두께는 탄소나노튜브들(110)의 길이와 같을 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 유연하며, 잘 부서지지 않을 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들 사이로 잘 스며들 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들(110)에 강한 부착력을 가질 수 있다. 상기 층간 유전 체(120)의 형성 시, 상기 탄소나노튜브들(110) 및/또는 전극(100)에 손상을 주지 않는 것이 바람직하다. 상기 층간 유전체(120)는 인체에 무해함이 바람직하다. 상기 층간 유전체(120)는 플라스틱, 아크릴 수지, 유리, 실리콘 접착제, 폴리이미드, 및 고무 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소나노튜브들(110)의 타단 및 상기 층간 유전체(120) 상에 보호막(130)이 배치될 수 있다. 상기 보호막(130)은 상기 탄소나노튜브들(110)의 부러짐 또는 뽑힘을 방지할 수 있으며, 탄소나노튜브의 피부 직접 접촉에 의한 피부 자극 등의 부작용이 우려될 경우 탄소나노튜브와 피부의 직접 접촉을 방지할 수 있다. 상기 보호막(130)은 상기 피부와 접촉 시 무해하고, 상기 보호막(130)은 인간의 흡입 시 무해한 것이 바람직하다. 또한, 상기 보호막(130)은 상기 탄소나노튜브들(110) 및/또는 상기 층간 유전체(120)에 부착력이 강하고, 상기 보호막(13)은 유연성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 보호막(130)은 열경화성 수지(thermally curable resin), 자외선 경화성 수지(UV curable resin), 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄, 및 테프론 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호막(130)은 증착 또는 스핀 코팅으로 증착될 수 있다. 상기 보호막(130)은 상술한 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 보호막(130)은 전기장 및/또는 전자의 방출 가능하도록 얇은 박막일 수 있다.
상기 보호막(130)과 상기 피부(10) 사이에 약물층(140)이 배치될 수 있다. 상기 약물층(140)은 직물 또는 액체를 흡수할 수 있는 다공질 물체에 약물을 흡수시켜서 형성할 수 있다. 상기 약물층(140)은 교환되거나 재충전될 수 있다. 상기 약물층(140)에 포함된 상기 약물은 니코틴, 인슐린, 항암제, 항생제, 구토억제제, 신경 안정제, 마취약제 등 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 약물은 상술한 것에 한하지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 패치는 치료부위에 약물을 집중적으로 투여할 수 있고, 위와 장에 영향을 주지 않으며, 위장 내의 음식물, 위산, 간의 급속한 대사 작용에 의한 간섭을 피할 수 있다. 상기 약물은 이온화될 수 있다. 그러나, 상기 약물이 이온화되는 것에 한하는 것은 아니다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 약물층(140)은 크림이나 화장품을 포함할 수 있다. 상기 화장품이나 크림은 상기 탄소나노튜브들(110)에 의한 전기 자극에 의하여 피부로 쉽게 침투할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패치는 접착 테이프(150)을 포함할 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 상기 전극(100)의 타면 상에 배치되어 상기 탄소나노튜브들(110)을 상기 피부(10)에 밀착시킬 수 있다. 상기 접착 테이프(150)은 유연성을 가질 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 섬유질층 및/또는 아크릴층을 포함할 수 있다. 상기 접착 테이프(150)의 일면에는 접착제(미도시)가 부착될 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 직물을 포함할 수 있고, 상기 직물의 일면에는 플라스틱이 코팅될 수 있고, 타면에는 접착제가 코팅될 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 플라스틱 및 접착제를 포함할 수 있다. 상기 접착제는 아크릴 접착제일 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 통풍구(152)를 포함할 수 있다. 상기 통풍구의 배치 및 크기는 다양하게 변형될 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 피부 전극(151)을 포함할 수 있다. 상기 피부 전극(151)은 상기 접착 테이프 내에 배치되어 상기 피부(10)와 접 촉할 수 있다. 상기 피부 전극(151)과 상기 전극(100)은 중첩되게 배치되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 전원부(170)는 상기 피부(10)에 전위차를 인가할 수 있다. 상기 피부 전극(151) 및 상기 전극(100)은 상기 전원부(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 변형될 실시예에 따르면, 상기 접착 테이프(150) 대신에 고무줄 혹은 신축성이 있는 밴드를 이용하여 상기 패치와 상기 피부를 밀착시킬 수 있다.
코넥터(160)는 상기 전극(100)의 타면 상에 배치될 수 있다. 상기 코넥터(150)는 상기 전원부(170)와 상기 전극(100)을 전기적으로 연결하는 수단일 수 있다. 상기 코넥터(160)는 상기 전극(100)의 타면과 직접 접촉하도록 배치될 수 있다. 한편, 상기 전극(100)이 지지 기판을 포함하는 경우, 상기 코넥터(160)는 상기 전극(100)과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 상기 코넥터(160)의 형태 및 배치되는 위치는 다양하게 변형될 수 있다.
상기 전원부(170)는 상기 전극(100)에 전압을 인가한다. 상기 전극(100)에 인가되는 전압 파형은 DC, 펄스, AC, RF 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전원부(170)는 상기 전극(100)의 타면 상에 배치될 수 있다. 상기 전원부(170)는 배터리를 포함할 수 있다. 상기 전원부(170)는 상기 전극(100)과 공간적으로 분리될 수 있다. 상기 전원부(170)는 전원(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 전극(100)에 인가되는 전압을 다양하게 변형시킬 수 있다. 단일벽 탄소나노튜브의 경우 2300 볼트(V)의 전압 인가 시 10-6 암페어(A)의 전 류가 흐를 수 있다. 이는 일상적인 정전기의 수준에 해당하므로 대략 수천 볼트(V) 내지 수 볼트(V) 범위의 순간 전압을 피부에 인가하여 피부의 자극을 줄 수 있다. 상기 전극 또는 전극에 인가되는 동작 전압은 안전을 위해 수십 볼트(V) 이하로 제한될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 과전류의 흐름을 방지하는 퓨즈 및/또는 과전류 방지 회로를 포함할 수 있다. 2cm x 3cm 의 패치의 경우, 400~900V 이하의 동작 전압이 상기 전극 또는 전극에 인가되면, 인체에 고통을 주지 않는 수준의 전류가 흐를 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 도 1에서 설명한 약물층을 포함하지 않을 수 있다. 전원부는 상기 패치와 공간적으로 인접하게 배치될 수 있다. 상기 패치는 피부 마시지 또는 피부 자극을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 약물층 대신에 크림이나 화장품이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 패치는 전극(100), 상기 전극(100)의 일면에 배치된 탄소나노튜브들(110), 및 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채우는 층간 유전체(120)를 포함한다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(100)과 접촉할 수 있고, 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 피부(10)와 직접적 또는 간접적으로는 접촉할 수 있다.
상기 전극(100)의 타면에 지지 기판(102)이 배치될 수 있다. 상기 지지 기판(102)은 유연성을 가진 유전체가 바람직하다. 상기 전극(100)은 금속, 금속화합물, 도핑 된 반도체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 들(110)은 상기 전극(100)의 일면 상에 배치된다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(100)에 접촉한다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 상기 전극(100)에 수직하게 배열될 수 있지만, 이에 한하지 않고 비스듬하게 배열될 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 피부와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 상기 전극(100)은 전원부(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전원부(170)에 의하여 상기 전극(100)과 상기 피부(10) 사이에 전기장이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브들(110)은 전기장 및/또는 전자를 방출할 수 있다. 상기 전기장 및/또는 전자는 피부를 자극할 수 있다.
상기 전극(100)은 유연성을 가질 수 있지만, 이에 한하지 않고 유연성이 없을 수 있다. 상기 전극(100)은 단층 구조 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 상기 전극(100)은 지지 기판(102)을 포함할 수 있다. 상기 지지 기판(102)은 폴리머 필름일 수 있다. 상기 전극(100)은 폴리머 필름 상에 형성된 전극을 포함할 수 있다. 상기 전극(100)은 금속 박막일 수 있다. 상기 전극(100)은 쿼츠/전극, 실리콘/전극일 수 있다. 상기 전극은 금속, 금속화합물, 도핑된 폴리실리콘 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전극(100)은 상기 탄소나노튜브들(110)이 배치되는 일면에 전기가 통하는 한 자유롭게 변형될 수 있다.
상기 탄소나노튜브들(110)은 단일벽(single wall) 탄소나노튜브, 다중벽(multiwall) 탄소나노튜브, 및 다발(rope) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 직경은 수 nm 내지 수백 nm일 수 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브들(110)의 길이는 수 um 내지 수천 um일 수 있다. 상기 탄소나노튜 브들(110)은 상기 전극(100) 상에서 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition method)에 의하여 성장될 수 있다. 한편, 상기 탄소나노튜브들(110)은 직접 상기 전극(100) 상에서 성장되지 않고, 이미 성장된 탄소나노튜브들(110)은 상기 전극(100)에서 배향(orientation)될 수 있다. 또는 다른 기판에서 정렬되어 성장된 탄소나노튜브들을 때어내어(peel off), 상기 전극(100) 상에 정렬된 상태의 탄소나노튜브들(110)을 붙일 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 서로 접촉할 정도로 촘촘히 배치될 수 있다. 단위 면적당 상기 탄소나노튜브들(110)의 밀도는 상기 패치의 용도에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 모두가 같은 길이를 가지고 같은 방향으로 정렬됨이 바람직하나, 이에 한하지 않고 다른 길이를 가질 수 있다.
상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채울 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 보이드(void, 미도시)를 가질 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 스핀 코딩, 화학 기상 증착, 모세관 현상 등을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 층간 유전체(120)의 두께는 탄소나노튜브들의 길이와 같을 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 유연하며, 잘 부서지지 않을 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들(110) 사이로 잘 스며들 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들(110)에 대한 부착력이 강할 수 있다. 상기 층간 유전체(120)의 형성 시, 상기 탄소나노튜브들(110) 및/또는 상기 전극(100)에 손상을 주지 않는 것이 바람직하다. 상기 층간 유전체(120)는 인체에 무해함이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브들(110)의 타단 및 상기 층간 유전체(120) 상에 보호 막(130)이 배치될 수 있다. 상기 보호막(130)은 상기 탄소나노튜브들(110)의 부러짐 또는 뽑힘을 방지할 수 있으며, 탄소나노튜브의 피부 직접 접촉에 의한 피부 자극 등의 부작용이 우려될 경우 탄소나노튜브와 피부의 직접 접촉을 방지할 수 있다. 상기 보호막(130)은 피부와 접촉 시 무해하고, 상기 보호막(130)은 인간이 흡입 시 무해함이 바람직하다. 또한, 상기 보호막(130)은 상기 탄소나노튜브들(110) 및/또는 상기 층간 유전체(120)에 부착력이 강하고, 상기 보호막(130)은 유연성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 보호막(130)은 열경화성 수지(thermally curable resin), 자외선 경화성 수지(UV curable resine), 폴리이미드(polyimide), 폴리 우레탄, 및 테프론 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호막(130)은 증착 또는 스핀 코딩으로 증착될 수 있다. 상기 보호막(130)은 상술한 물질에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 패치는 접착 테이프(150)을 포함할 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 상기 전극(100)의 타면 상에 배치되어 상기 탄소나노튜브들(110)을 상기 피부(10)에 밀착시킬 수 있다. 상기 접착 테이프(150)은 유연성을 가질 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 섬유질층 및/또는 아크릴층(156)을 포함할 수 있다. 상기 접착 테이프(150)의 일면에는 접착제(156)가 부착될 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 직물을 포함할 수 있고, 상기 직물의 일면에는 플라스틱이 코팅될 수 있고, 타면에는 접착제가 코팅될 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 플라스틱 및 접착제를 포함할 수 있다. 상기 접착제(156)는 아크릴 접착제일 수 있다. 상기 접착 테이프(150)는 통풍구(152)를 포함할 수 있다. 상기 통풍구의 배치 및 크기는 다양 하게 변형될 수 있다.
본 발명의 변형될 실시예에 따르면, 상기 접착 테이프 대신에 고무줄 혹은 신축성이 있는 밴드를 이용하여 상기 패치와 상기 피부를 밀착시킬 수 있다.
코넥터(160)는 상기 전극(100)의 타면 상에 배치될 수 있다. 상기 코넥터(160)는 상기 전원부(170)와 상기 전극(100)을 전기적으로 연결하는 수단일 수 있다. 상기 전극(100)이 지지 기판(102)을 포함하는 경우, 상기 코넥터(160)는 상기 지지 기판(102) 내에 형성된 홀에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 코넥터(160)는 상기 전극(100)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 상기 코넥터(160)는 상기 전극(100)과 전기적으로 연결되도록 배치되는 한, 상기 코넥터(160)의 형태 및 배치되는 위치는 다양하게 변형될 수 있다.
상기 전원부(170)는 상기 전극(100)에 전압을 인가한다. 상기 전극(100)에 인가되는 전압 파형은 DC, 펄스, AC, RF 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전원부(170)는 상기 전극의 타면 상에 배치될 수 있다. 상기 전원부(170)는 전원(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 전극(100)에 인가되는 전압을 다양하게 변형시킬 수 있다. 단일벽 탄소나노튜브의 경우 2300 볼트(V)의 전압 인가 시 10-6 암페어(A)의 전류가 흐를 수 있다. 이는 일상적인 정전기의 수준에 해당하므로 대략 수천 볼트(V) 내지 수 볼트(V) 범위의 순간 전압을 피부에 인가하여 피부의 자극을 줄 수 있다. 상기 전극 또는 전극에 인가되는 동작 전압은 안전을 위해 수십 볼트(V) 이하로 제한될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 과 전류의 흐름을 방지하는 퓨즈 및/또는 과전류 방지 회로를 포함할 수 있다. 2cm x 3cm 의 Patch 의 경우, 400~900V 이하의 동작 전압이 상기 전극 또는 전극에 인가되면, 인체에 고통을 주지 않는 수준의 전류가 흐를 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 전극(100), 상기 전극(100)의 일면에 배치된 탄소나노튜브들(110), 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채우는 층간 유전체(120)를 포함한다. 상기 전극(120)은 도전성을 가질 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(100)의 일면과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브들(120)의 타단은 피부(10)와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 전원부(170)는 상기 피부(10)와 상기 전극(100) 사이에 전압을 인가하여, 상기 탄소나노튜브들(170)은 상기 피부(10)에 전기장 및/또는 전자를 방출할 수 있다. 상기 전원부는 상기 전극 및 피부와 접촉하는 피부 전극(미도시)에 전위차를 인가할 수 있다. 또는 변형된 실시예에 따르면, 상기 전원부(170)는 상기 전극(100)에만 전압을 인가할 수 있다. 접착 테이프(150)는 상기 탄소나노튜브들(110)을 상기 피부에 밀착시킬 수 있다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 단면도이다.
도 4을 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 전극(100), 상기 전극(100)의 일면 상에 배치된 탄소나노튜브들(110), 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채우는 층간 유전체(120)를 포함한다. 지지 기판(102)은 상기 전극(100)의 타면 상에 배치될 수 있다. 상기 지지 기판(102)은 유연성을 가진 유전체일 수 있다. 상기 전극(100) 상에 상기 탄소나노튜브들(110)이 배치된다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상 기 전극(100)의 일면과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 피부(10)와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 전원부(170)는 상기 전극(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전원부(170)와 상기 전극(100)을 연결하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다. 접착 테이프(150)는 상기 탄소나노튜브들(110)을 상기 피부에 밀착시킬 수 있다.
도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 단면도이다.
도 5을 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 전극(100), 상기 전극(100)의 일면 상에 배치된 탄소나노튜브들(110), 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 채우는 층간 유전체(120)를 포함한다. 상기 전극(110)은 도전체를 포함할 수 있다. 상기 전극(100) 상에 상기 탄소나노튜브들(110)이 배치된다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(100)의 일면과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 피부(10)와 간접적으로 접촉할 수 있다. 상기 피부(10)와 탄소나노튜브들(110)의 타단 사이에 약물층(140)이 배치될 수 있다. 상기 약물층(140)은 약물을 흡수하는 다공질 물질을 포함할 수 있다. 상기 다공질 물질은 직물 및 다공질 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 약물은 화장품 또는 약물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 전기장은 상기 피부(10)의 세포의 약물 흡수율을 조절할 수 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브들(110)의 전기장은 멍과 같은 피부 손상 부위의 재생을 촉진할 수 있다. 상기 약물은 통상적으로 주사를 통하여 피부에 투여되거나, 구강을 통하여 투여되거나, 피부를 통하여 투여되는 약물일 수 있다. 또한, 상기 약물은 치료효과 이외에 미용 효과를 위한 크림이나 화장품을 포함 할 수 있다. 상기 약물은 상기 약물층(140) 내에서 이온화되는 것에 한하지 않는다. 전원부(170)는 상기 전극과 상기 피부 사이에 전위차를 인가한다. 상기 전원부(170)는 상기 전극(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 피부(10)는 상기 전원부에 전기적으로 직접 연결될 필요가 없을 수 있다. 접착 테이프(150)는 상기 탄소나노튜브들(110)을 상기 피부에 밀착시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 하부 전극(200a), 상기 하부 전극(200a)의 일면 상에 배치된 하부 탄소나노튜브들(210a), 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 하부를 채우는 하부 층간 유전체(220a)를 포함한다. 상기 패치는 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 상부 측면에 배치된 나노튜브 절연막(212), 상기 하부 층간 유전체(220a) 상에 배치된 상부 전극(200b), 상기 상부 전극(200b) 상에 배치된 상부 탄소나노튜브들(210b), 및 상기 상부 탄소나노튜브들(210b) 및 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 상부를 채우는 상부 층간 유전체(220b)을 포함할 수 있다. 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 타단, 상기 상부 탄소나노튜브들(210b)의 타단, 및 상기 상부 층간 유전체(220b)의 상부면은 평탄화될 수 있다. 상기 상부 층간 유전체(220b) 상에는 보호막(230)이 배치될 수 있다. 상기 보호막(230)은 피부와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 전원부(270)는 상기 하부 전극(200a)과 상부 전극(200b) 사이에 전압차를 인가한다. 이에 따라, 상기 하부 탄소나노튜브들(210a) 및/또는 상기 상부 탄소나노튜브들(210b)은 상기 피부(10)에 전기장 및/또는 전자를 방출할 수 있다. 접착 테이프(250)는 상기 탄소나노튜브들(210a, 210b)을 상기 피부(10)에 밀착시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 평면도 및 단면도를 나타내는 도면들이다.
도 7a 및 도 7b을 참조하면, 본 발명에 따른 패치는 복수의 탄소나노튜브 패치를 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 패치들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 패치들의 배열은 다양하게 변형될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 패치들은 평면도 상에서 사각형의 형태를 가지고 있으나, 이에 한하지 않고, 타원형, 마름모형 등 다양한 모양으로 변형될 수 있다.
상기 탄소나노튜브 패치들은 제1 탄소나노튜브 패치(380a)와 제2 탄소나노튜브 패치(380b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄소나노튜브 패치(380a)는 제1 전극(300a), 상기 제1 전극(300a)의 일면 상에 배치된 제1 탄소나노튜브들(310a), 상기 제1 탄소나노튜브들(310a) 사이를 채우는 제1 층간 유전체(320a)를 포함한다. 상기 제2 탄소나노튜브 패치(380b)는 제2 전극(300b), 상기 제2 전극(300b)의 일면 상에 배치된 제2 탄소나노튜브들(310b), 상기 제2 탄소나노튜브들(310b) 사이를 채우는 제2 층간 유전체(320b)를 포함한다. 접착 테이프(350)는 상기 제1 탄소나노튜브 패치(380a)와 상기 제2 탄소나노튜브 패치(380b)를 덮도록 배치될 수 있다. 상기 접착 테이프(350)는 상기 탄소나노튜브 패치들을 피부(10)에 밀착시킬 수 있다. 상기 접착 테이프(350)는 전원부(370)와 전기적 연결을 위하여 연결 홀(358)을 포함할 수 있다. 상기 연결 홀(358)은 상기 제1 전극(300a) 및 제2 전극(300b)의 타면에 배치될 수 있다. 전원부(370)는 상기 제1 전극(300a) 및/또는 제2 전극(300b) 과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(300a) 및 제2 전극(300b)에 같은 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제1 전극(300a)과 제2 전극(300b)의 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 양의 전압이 인가될 수 있다. 이어서, 상기 제1 전극(300a)과 제2 전극(300b) 사이에 음의 전압이 인가될 수 있다. 상기 제1 전극과 제2 전극에 전압이 인가되는 방법은 다양하게 변형될 수 있다.
도 8a 내지 도 8g은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치의 제조 방법을 설명하는 단면도들이다. 본 발명에 따른 탄소나노튜브 패치는 전극(100)의 일면에 탄소나노튜브들(110)을 형성하고, 상기 탄소나노튜브들(110) 사이에 층간 유전체(120)를 채워서 형성할 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 일단은 상기 전극(110)과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브(110)의 타단은 피부와 직접적 또는 간접적으로는 접촉한다. 상기 탄소나노튜브들(110)을 형성하는 것은 이미 성장된 탄소나노튜브들(110)을 포함한 용매(112)를 상기 전극(100) 상에 뿌리고, 상기 용매를 제거하고, 상기 전극(100)에 전계를 인가하여 상기 탄소나노튜브들(110)을 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110) 사이에 층간 유전체(120)를 채우는 것은 상기 탄소나노튜브들 층간 유전체를 스핀 코팅 또는 증착하여 수행될 수 있다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패치는 전극(100) 상에 용매(112)에 섞인 탄소나노튜브들(110)을 도포한다. 상기 용매는 물, 알콜, 톨루 엔(toluene), 및 폴리스티렌(polystyrene) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 용매는 상술한 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 탄소나노튜브들의 단위 면적당 밀도는 다양하게 변형될 수 있다. 스핀 코딩은 탄소나노튜브들(110)을 포함한 상기 용매(112)를 상기 전극 상에 도포하기 위하여 사용될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상기 전극(100) 상에 전기장을 인가하면서, 상기 용매를 건조시키어 상기 탄소나노튜브들(110)을 정렬시킬 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 전기장으로 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 용매의 건조는 진공 상태에서 건조될 수 있다. 건조시간은 상온 이상의 온도에서 수행됨이 바람직하다. 또한, 건조시간은 1시간 이상이 바람직하다.
도 8c를 참조하면, 상기 탄소나노튜브들(110)이 정렬된 전극 상에 층간 유전체(120)를 형성한다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들 사이를 채울 수 있다. 상기 층간 유전체(120)의 두께는 상기 탄소나노튜브들의 길이가 같을 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 스핀 코딩, 증착, 스퍼터링 방법 등에 의하여 형성될 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 실리콘질화막, 실리콘산화막, 폴리머, 수지, 아크릴, 유리, 플라스틱 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 스핀 코팅에 의하여 도포되고, 건조 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 유연하고, 잘 부서지지 않는 것이 바람직하다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들 사이로 잘 스며드는 것이 바람직하다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 탄소나노튜브들(110) 및 상기 전극(100)에 대한 부착력이 강한 것이 바람직하다. 상기 층간 유전체(120)는 상기 전극(100)과 반응하지 않는 물질일 수 있다. 상기 층간 유전체(120)는 접촉 또는 흡입 시 인체 무해할 수 있다.
도 8d를 참조하면, 상기 층간 유전체(120)가 형성된 전극(100) 상에 하드 마스크 층(122)을 증착할 수 있다. 상기 하드 마스크 층(122)은 상기 탄소나노튜브들(110)에 대하여 식각 선택비가 있는 물질일 수 있다. 상기 하드 마스크 층(122)은 스핀 코팅, 또는 화학 기상 증착법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 하드 마스크 층(122)은 유리, 실리콘질화막, 실리콘산화막, 폴리머막, 및 도전막 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 8e를 참조하면, 상기 하드 마스크 층을 식각 마스크로 상기 탄소나노튜브들(110)을 선택적으로 식각할 수 있다. 이에 따라, 상기 하드 마스크 층(122)의 상부면은 평탄화될 수 있다. 상기 식각은 습식 식각, 건식 식각, 및 화학 기계적 연마 공정 중에서 적어도 하나에 의하여 수행될 수 있다.
도 8f를 참조하면, 상기 하드 마스크 층(122)은 제거될 수 있다. 상기 하드 마스크 층(122)의 제거는 습식 식각, 건식 식각, 및 화학 기계적 연마 공정 중에서 적어도 하나에 의하여 수행될 수 있다. 이어서, 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단을 처리하는 후 식각 공정(post-etch process)이 추가적으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소나노튜브들(110)의 타단은 개방될 수 있다. 상기 후 식각 공정은 통상적인 건식 식각 방법을 사용하거나 플라즈마 도움 산화공정(plasma enhanced oxidation process)일 수 있다.
도 8g를 참조하면, 상기 층간 유전체(120)의 상부 면에 보호막(130)이 형성 될 수 있다. 상기 보호막(130)은 상기 탄소나노튜브들(110)의 유출을 방지할 수 있다. 상기 보호막(130)은 접촉/흡입 시 인체 무해한 물질일 수 있다. 상기 보호막(130)은 전기장/전장의 방출이 용이하도록 얇게 형성될 수 있다. 또한, 상기 보호막(130)은 상기 층간 유전체 및/또는 상기 탄소나노튜브들과 접착력이 강할 수 있다. 상기 보호막(130)은 유연성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 보호막(130)은 열경화성 수지(thermally curable resin), 자외선 경화성 수지(UV curable resin), 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄, 및 테프론 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호막(130)은 증착 또는 스핀 코딩으로 증착될 수 있다. 상기 보호막(130)은 상술한 물질에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 전극의 일면에 탄소나노튜브들을 형성하는 단계를 설명하는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 전극(100) 상에 전기장을 인가하면서 탄소나노튜브들(110)을 성장시킬 수 있다. 상기 전기장은 상기 탄소나노튜브들(110)의 성장 직진성을 향상시킬 수 있다. 한편, 촉매를 상기 전극(100) 상에 뿌리고, 이어서 수소 플라즈마를 형성하여 상기 전극(100)을 표면 처리할 수 있다. 이 경우, 상기 탄소나노튜브들의 성장 직진성은 향상될 수 있다. 상기 촉매는 코발트 입자일 수 있다.
도 10a 및 도 10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 전극의 일면에 탄소나노튜브들을 형성하는 단계를 설명하는 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 기판(98) 상에 전기장을 인가하면서 탄소나노튜브들을 성장시킬 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 하단부는 서로 붙을 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 플라즈마 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 형성온도는 섭씨 600 도 이상일 수 있다. 상기 기판(98)은 쿼츠 또는 실리콘 기판일 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)은 서로 하단부가 붙어 있어, 상기 기판(98)으로부터 벗겨질 수 있다. 상기 벗겨진 탄소나노튜브들은 전극(100) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 기판(98) 상에 전극(100)을 형성할 수 있다. 상기 전극 상에 전기장을 인가하면 탄소나노튜브들(110)을 성장시킬 수 있다. 상기 탄소나노튜브들(110)의 하단부는 서로 붙을 수 있다. 상기 탄소나노튜브들 및 상기 전극은 상기 기판으로부터 서로 분리될 수 있다. 상기 분리된 탄소나노튜브들 및 전극은 지지 기판(미도시) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 기판(98) 상에 탄소나노튜브들(110)을 형성하고, 이어서, 층간 유전체(120)를 형성한다. 이어서, 상기 탄소나노튜브들(110) 및 상기 층간 유전체(120)는 상기 기판(98)으로부터 서로 분리될 수 있다. 상기 분리된 탄소나노튜브들 및 상기 층간 유전체는 전극(100) 상에 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계를 설명하는 단면도들이다.
도 8d 및 도 11을 참조하면, 전극(100) 상에 탄소나노튜브들(110)을 형성하고, 상기 탄소나노튜브들(110) 사이를 층간 유전체(120)로 채운다. 상기 탄소나노튜브들(120)의 타단을 평탄화하기 위하여, 화학 기계적 연마 공정을 이용하여 상기 층간 유전체(120)의 상부 면을 평탄화할 수 있다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 일 실시예에 따른 복층 구조의 패치를 설명하는 단면도들이다.
도 12a를 참조하면, 하부 전극(200a) 상에 하부 탄소나노튜브들을 배치한다. 상기 하부 탄소나노튜브들의 배치하는 방법들은 도 8 내지 도 10에서 설명한 것과 중복되므로 생략한다. 상기 하부 전극(200a)의 일면 상에 배치된 하부 탄소나노튜브들(210a)의 일단은 상기 하부 전극(200a)의 일면과 접촉한다. 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)은 상기 전극(200a) 상에 직접 형성될 수 있다. 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)을 형성하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 하부를 채우는 하부 층간 유전체(220a)를 도포한다. 상기 하부 층간 유전체(220a)는 스핀 코딩, 화학 기상 증착, 모세관 현상 등을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 하부 층간 유전체(220a)의 두께는 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 길이의 절반 정도가 바람직하다. 상기 하부 층간 유전체(220a)는 유연하며, 잘 부서지지 않을 수 있다. 상기 하부 층간 유전체(220a)는 상기 제1 탄소나노튜브들(210a) 사이로 잘 스며들 수 있다. 상기 하부 층간 유전체(220a)는 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)에 대한 부착력이 강할 수 있다. 상기 하부 층간 유전체(220a)의 형성 시, 상기 하부 탄소나노튜브들(210a) 및/또는 상기 하부 전극(200a)에 손상을 주지 않는 것이 바람직하다. 상기 하부 층간 유전체(220a)는 인체에 무해함이 바람직하다. 상기 하부 층간 유전체는 열경화성 수지(thermally curable resin), 자외선 경화성 수지(UV curable resin), 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄, 및 테프론 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 12c를 참조하면, 상기 하부 층간 유전체(220a) 상에 나노튜브 절연막(212)을 형성한다. 상기 나노튜브 절연막(212)은 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)의 상부 및 상기 하부 층간 유전체(220a)를 덮을 수 있다. 상기 나노튜브 절연막(212)은 상기 하부 탄소나노튜브들(210a)에 대한 부착력이 강할 수 있다. 상기 나노튜브 절연막(212)는 인체에 무해함이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브 절연막은 열경화성 수지(thermally curable resin), 자외선 경화성 수지(UV curable resin), 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 및 테프론 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 하부 층간 유전체 상의 상기 나노튜브 절연막(212)은 선택적으로 제거될 수 있다.
도 12d를 참조하면, 상기 탄소나노튜브 절연막(212) 상에 상부 전극(200b)을 형성한다. 상기 상부 전극(200b)은 상기 하부 전극(200a)과 같은 물질일 수 있다. 상기 상부 전극(200b)의 형성은 직진성이 강한 스퍼터링 장치 또는 도금 장치를 이용할 수 있다. 상기 하부 전극(200b) 상에 상부 탄소나노튜브들(210b)을 형성한다. 이어서, 상부 층간 유전체(220b)를 도포한다. 상기 상부 층간 유전체(220b)는 상기 하부 층간 유전체(220a)와 같은 물질일 수 있다. 이어서, 상기 상부 층간 유전체의 상부면은 평탄화될 수 있다.
도 12e를 참조하면, 상기 상부 층간 유전체(220b) 상에 보호막(230)을 형성 한다. 상기 보호막(230)은 피부와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 전원부(미도시)는 상기 하부 전극(200a)과 상부 전극(200b) 사이에 전압 차를 인가한다. 이에 따라, 상기 하부 탄소나노튜브들(210a) 및/또는 상기 상부 탄소나노튜브들(210b)은 상기 피부에 전기장 및/또는 전자를 방출할 수 있다.
도 13a 및 도 13는 본 발명의 일 실시예 따른 패치의 형태를 설명하는 평면도들이다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상기 패치는 얼굴의 표면을 덮을 수 있도록 눈, 코, 입 부분이 제거된 마스크 형태를 가질 수 있다. 상기 패치는 유연성을 가질 수 있어, 상기 패치는 얼굴에 밀착될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 발명의 일 실시예에 따른 패치는 유연성을 가질 수 있다. 이에 따라, 코, 관절 부위, 턱 부위 등과 같이 굴곡을 가진 피부에 접착할 수 있다. 상기 패치는 전원부(미도시)와 전기적 연결을 위하여 연결 홀(158)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 패치의 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
탄소나노튜브 패치의 사용 방법은 탄소나노튜브들을 포함하는 패치를 피부에 접착시키는 것, 및 상기 탄소나노튜브들에 전압을 인가하여 피부에 전계를 방출하는 것을 포함할 수 있다. 상기 패치는 피부를 미용적으로 처리할 수 있다. 한편, 상기 패치가 약물층(미도시)을 포함하는 경우, 상기 패치는 상기 피부를 의학적으로 처리할 수 있다.
도 1 및 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 패치를 설명하는 사시도들이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치를 설명하는 평면도 및 단면도를 나타내는 도면들이다.
도 8a 내지 도 8g은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치의 제조 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 전극의 일면에 탄소나노튜브들을 형성하는 단계를 설명하는 단면도이다.
도 10a 및 도 10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 전극의 일면에 탄소나노튜브들을 형성하는 단계를 설명하는 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계를 설명하는 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 일 실시예에 따른 복층 구조의 패치를 설명하는 단면도들이다.
도 13a 및 도 13는 본 발명의 일 실시예 따른 패치의 형태를 설명하는 평면도들이다.

Claims (22)

  1. 전극;
    상기 전극의 일면에 배치된 탄소나노튜브들; 및
    상기 탄소 나노튜브들 사이를 채우는 층간 유전체를 포함하되,
    상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 전극과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브의 타단은 피부와 직접적 또는 간접적으로는 접촉하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치(patch).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들은 상기 전극에 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들에 상기 전극을 통하여 전압을 인가하여 상기 피부에 전기 자극을 주는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 및 상기 층간 유전체는 유연성을 가진 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들 및 상기 층간 유전체의 상기 피부와 접촉하는 면은 평탄한 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 층간 유전체의 상기 피부와 접촉하는 면 및 상기 탄소나노튜브들의 타단 상에 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들의 타단과 상기 피부 사이에 약물층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들에 전압을 인가하여 상기 약물을 상기 피부로 침투시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    전원부을 더 포함하되,
    상기 전원부은 상기 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 탄소나 노튜브 패치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전원부는 전원 및 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 전극에 인가되는 파형을 제어하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전극에 인가되는 파형은 DC, 펄스, AC, RF 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    접찹 테이프을 더 포함하되,
    상기 접착 테이프은 상기 전극의 타면 상에 배치되어 상기 탄소나노튜브들을 상기 피부에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치.
  13. 하부 전극;
    상기 하부 전극의 일면에 배치된 하부 탄소나노튜브들; 및
    상기 하부 탄소 나노튜브들의 하부를 채우는 하부 층간 유전체;
    상기 하부 층간 유전체 상에 형성된 상부 전극;
    상기 상부 전극 상에 배치된 상부 탄소나노튜브들; 및
    상기 하부 탄소나노튜브들의 상부 및 상기 상부 탄소나노튜브들 사이를 채우는 상부 층간 유전체를 포함하되,
    상기 상부 탄소나노튜브들의 일단은 상기 상부 전극과 접촉하고,
    상기 하부 탄소나노튜브들의 일단은 상기 하부 전극과 접촉하고, 상기 하부 탄소나노튜브들 및 상기 상부 탄소나노튜브들의 타단은 피부와 직접적 또는 간접적으로는 접촉하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치(patch).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 층간 유전체의 피부와 접촉하는 면, 상기 하부 탄소나노튜브들의 타단, 및 상기 상부 탄소나노튜브들의 타단 상에 배치된 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치(patch).
  15. 전극의 일면에 탄소나노튜브들을 형성하는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브들 사이에 층간 유전체를 채우는 단계를 포함하되,
    상기 탄소나노튜브들의 일단은 상기 전극과 접촉하고, 상기 탄소나노튜브의 타단은 치료 대상물을 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들을 형성하는 단계는
    이미 성장된 탄소나노튜브들을 포함한 용매를 상기 전극 상에 뿌리는 단계;
    상기 용매를 제거하는 단계; 및
    상기 전극에 전계를 인가하여 상기 탄소나노튜브들을 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들 사이에 층간 유전체를 채우는 단계는
    상기 탄소나노튜브들 층간 유전체를 스핀 코팅 또는 증착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계;
    상기 탄소나노튜브들 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 전극의 타면에 접착 테이프를 형성하는 단계 중에서 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계는 화학 기계적 연마 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들을 평탄화하는 단계는
    상기 탄소나노튜브들 타단 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 탄소나노튜브들을 선택적으로 식각하는 단계; 및
    상기 하드 마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브들 상에 보호막을 형성하는 단계는
    상기 탄소나노튜브들을 선택적으로 일부 식각하여 표면 처리하는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브들 상에 보호막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 제조 방법.
  22. 탄소나노튜브들을 포함하는 패치를 대상물에 접착시키는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브들에 전압을 인가하여 상기 대상물에 전계를 방출하는 단계를 포함하고, 상기 전계는 상기 대상물을 자극하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 패치의 동작 방법.
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