KR102056219B1 - pH 감지 마이크로 구조체 스티커 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

수 마이크로리터(μL)의 시료용액의 pH 측정이 가능한 pH 감지 마이크로 구조체 스티커 및 그 제조방법을 개시한다.
본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 기판; 상기 기판의 일면에 형성된 점착제층 또는 접착제층; 및 상기 기판의 타면에 형성된 pH 감지 마이크로 구조체;를 포함하며, 상기 pH 감지 마이크로 구조체는, 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산된 pH 변색감지 염료를 포함하는 것을 특징으로 하며, 산성용액이나 중성용액 또는 염기성용액과 접촉하여 해당 산성도 영역에서 색깔이 변하는 마이크로 구조체이다.
본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 용도에 따라 산성용액 감지용, 중성용액 감지용, 산성 및 염기성 용액 감지용 마이크로 구조체를 임의로 선택하고 배열하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 제조공정이 간단하고 재료가 저렴하여 빠르게 대량생산이 가능하다.

Description

pH 감지 마이크로 구조체 스티커 및 그 제조방법{pH DETECTING MICRO-STRUCTURED STICKER AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 미량의 시료용액의 pH를 감지할 수 있는 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 혈액이나 뇨 또는 타액을 이용하여 질병을 진단하는 랩온어칩 체외진단기 개발이 빠르게 발전하고 있다. 사람의 건강을 검진하거나 환경분야 측정 및 생명과학 바이오시료의 분석측정에 있어서 용액의 산성도 pH를 측정하는 것은 중요하다. 특히 생화학시료 용액의 산성도 측정을 통하여 인체에 유해한지 또는 시료용액의 상태가 정상적인 상태인지의 점검이 가능하다. 또한 수질분석이나 일반 화학시료용액의 측정에 있어서도 pH 측정은 중요하다. 이와 같은 상황에서 지난 수십년 동안 전기화학적인 방법으로 pH를 측정하는 센서가 발전하였다.
그러나 최근에 빠르게 발전하고 있는 랩온어칩 디바이스의 마이크로 채널이나 마이크로 챔버에 포함된 극미량의 시료용액의 pH를 측정하는 것이 중요함에도 불구하고 측정이 어렵다.
최근에 광학적인 방법으로 pH를 측정하는 센서가 개발되어 있지만 단파장 형광 신호를 측정하는 센서이며, 유기염료의 양자화(protonation)나 탈양자화(deprotonation)에 의한 양자점(quantum dots)을 이용하는 것이다. pKa 값 부근에서 유닛이 pH에 반응하여 팽창(swelling)하거나 응집(aggregation)하여 발광의 강도 변화를 나타냄으로서 pH를 측정하는 센서다. 그러나 이와 같은 방법으로 제조한 센서는 낮은 신호 대 잡음비를 가지며 센서의 다른 물질에 의한 비특이적 간섭이 발생할 수 있어서 실제로 활용하기에는 제한적인 방법이다.
기존에 사용하고 있는 pH 미터 측정기는 pH를 측정하기 위해서 필요한 시료용액의 양이 많아서 수 마이크로리터(μL) 정도의 극미량 시료용액을 대상으로 pH 측정이 불가능하다. 그러나 의학 분야 및 생명공학 분야의 시료용액 중에는 시료용액의 부피가 미량이거나 극미량인 경우가 있는데 이와 같은 경우에는 pH 측정이 현실적으로 어렵다. 이와 같은 기존의 pH 측정기기가 갖는 한계를 극복하고 극미량 시료용액(수 μL)의 pH를 측정하는 기술개발이 필요하다.
한국공개특허 제10-2016-0026593호(공개일:2016.03.09) 한국등록특허 제10-1174360호 (등록일:2012.08.09) 일본공개특허 제2013-019804호 (공개일:2013.01.31)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 극미량 시료용액(수 μL)의 pH를 측정할 수 있는 pH 감지 기능을 가진 마이크로 구조체 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는,
기판; 후술할 pH 감지 마이크로 구조체를 지지할 뿐만 아니라 다양한 물체의 표면에 부착하여 사용하는 것이 용이하도록 상기 기판의 일면에 형성된 점착제층 또는 접착제층; 및 상기 기판의 타면에 형성된 pH 감지 마이크로 구조체;를 포함하며,
상기 pH 감지 마이크로 구조체는, 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산된 pH 변색감지 염료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고분자 매트릭스는 다공성을 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기판 상에 이격되어 배치된 복수의 pH 감지 마이크로 구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 pH 감지 마이크로 구조체 중 하나 이상의 구조체는, 나머지 구조체에 포함된 pH 변색감지 염료와 다른 pH 변색감지 염료를 포함할 수 있으며, 이를 통해 산성 용액용이나 중성 용액용 또는 염기성 용액용과 같이 산성도 범위에 따라 각각 하나의 스티커에 각기 다른 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체가 조합되어 이루어진 하나의 스티커, 또는 상기 산성 용액용이나 상기 중성 용액용 또는 상기 염기성 용액용 마이크로 구조체가 조합되어 이루어진 하나의 스티커를 구현할 수 있다.
바람직하게는, 하나의 상기 pH 감지 마이크로 구조체가 산성 및 염기성을 동시에 감지하여 색깔 변화를 나타낼 수 있도록, 상기 pH 감지 마이크로 구조체는 1종 이상의 pH 변색감지 염료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 본 발명은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 제조방법으로서,
(a) 접촉하는 용액의 산성도에 따라 다른 색깔을 나타내는 pH 변색감지 염료를 고분자 용액에 혼합하여 분산시키는 단계; (b) 일면에 접착제 또는 점착제가 도포된 기판의 타면에, 상기 pH 변색감지 염료를 포함하는 고분자 용액을 도포하는 단계; (c) 상기 pH 변색감지 염료를 포함하는 고분자 용액의 경화반응을 진행시키기 위하여 열이나 자외선을 부가하는 단계;를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 단계 (c)에서 상기 고분자 용액은 열이나 자외선의 부가에 의해서 경화반응이 진행되어 분자량이 증가하여 고체 또는 반고체 형태의 고분자 매트릭스를 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (c)에서, 열에 의해 경화반응이 진행되는 고분자 용액을 형틀에 주입한 후에 열을 가하여 마이크로 구조체를 제조하거나, 자외선에 의해 경화반응이 진행되는 고분자 용액의 상부에 포토마스크를 배치한 후에 자외선을 조사함으로써 마이크로 구조체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 pH 감지 마이크로 구조체는 사용하고자 하는 용도에 따라 내부에 기공이 있거나 없는 상태의 고분자 매트릭스를 가지도록 제조할 수 있다.
상기한 내부 기공을 가지는 고분자 매트릭스를 가지는 pH 감지 마이크로 구조체를 제조하기 위해서, 상기 고분자 용액은 발포제를 더 포함하며, 상기 단계 (c)를 완료한 후, 경화된 마이크로 구조체를 가열해 상기 발포제를 분해 및 제거시켜 마이크로 구조체 내에 다공성 고분자 매트릭스를 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 내부 기공을 가지는 고분자 매트릭스를 가지는 pH 감지 마이크로 구조체를 제조하기 위해서, 상기 고분자 용액은 수용성 고분자 분말을 더 포함하며, 상기 단계 (c)를 완료한 후, 경화된 마이크로 구조체에 포함된 상기 수용성 고분자 분말을 물을 이용해 용해 및 제거시켜 마이크로 구조체 내에 다공성 고분자 매트릭스를 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 미량 시료용액의 산성도를 측정할 수 있는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커로서 사용하고자 하는 물체에 쉽게 부착 및 탈착을 할 수 있어서 pH 측정 대상 용액과 활용범위가 넓다.
일반적으로 pH 측정을 위해서 사용하고 있는 pH 미터 측정기는 pH 측정을 하기 위한 프로브 튜브가 굵어서 pH 측정을 위해서 필요로 하는 시료용액의 양이 많다. 그러나, 본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 수십 내지 수백 마이크로미터(μm) 크기의 마이크로 구조체가 pH를 감지하기 때문에 한 방울의 물의 부피와 같은 수 마이크로리터(μL) 정도의 시료용액 만으로도 pH 측정이 가능하기 때문에 사용가능한 시료용액의 종류와 활용 범위가 매우 넓다.
본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 산성이나 중성 또는 염기성 용액을 대상으로 pH 측정이 가능하며, 산성용액 감지 마이크로 구조체나 중성용액 감지 마이크로 구조체 또는 염기성용액 감지 마이크로 구조체를 단일 또는 복수개로 선택하여 임의로 배열하고 제작할 수 있으므로 사용이 편리하고 활용성이 크다.
본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 제조과정이 단순하고 재료가 저렴하며 감도가 높아서 저렴한 가격으로 빠르게 대량생산이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 따른 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 염료를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에서 산성, 중성, 염기성 범위에서 색깔이 변색되는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 종류별로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조한 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에서 변색범위가 산성 및 중성인 pH 감지 마이크로 구조체 스티커와 산성용액을 주입하였을 때의 색깔변화를 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명에서 변색범위가 염기성인 pH 감지 마이크로 구조체 스티커와 염기성용액을 주입하였을 때의 색깔변화를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명에서 변색범위가 산성 및 염기성인 염료를 모두 갖도록 제조한 pH 감지 마이크로 구조체 스티커에 산성용액 및 염기성용액을 각각 주입하였을 때의 색깔변화를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명에서 변색범위가 산성 및 염기성인 염료를 갖는 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커를 제조하여 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명에서 변색범위가 염기성인 염료를 갖는 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커에 염기성 용액을 주입하여 색깔변화를 촬영한 사진이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 통상적인 관례나 사용자의 의도에 따라 달라질 수 있다. 따라서 각 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸쳐서 내용을 검토하여 내려져야 할 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<실시예 1 : pH 감지 마이크로 구조체 스티커 제조>
본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 전체적인 형태와 구성요소를 도 1에 나타내었다. 그리고 본 발명에 따라 실제로 제조한 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 촬영한 사진을 도 5에 나타내었다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커(100)는 일면에 접착제(120)가 도포되어 있는 기판(110)의 상부에 pH 변색감지 염료(105)를 포함하는 고분자 매트릭스(101)로 제조된다. 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체는 단일 또는 복수개로 제조하여 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체의 형태는 육각형이나 다각형 또는 원형이나 반구형과 같이 다양한 형태로 제조가 가능하다. 또한 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체는 수 밀리미터(mm) 이상으로 크게 제조하는 것도 가능하고, 수십 내지 수백 마이크로미터(μm) 크기로 마이크로 구조체로 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 실제로 제조한 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5의 (가)는 본 발명에 따라 제조한 pH 감지 마이크로 구조체 스티커 사진이며, 도 5의 (나)는 본 발명에 따라 제조한 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 기판에 부착한 모습의 사진이다. 도 5에 나타낸 본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 다음과 같은 재료를 사용하여 제조하였다.
pH 변색감지 염료로서 메틸 레드(methyl red)를 사용하였고, 고분자 매트릭스로서 PEGMEA(Poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate)를 사용하였다. 그리고 자외선 조사에 의해 경화반응을 진행시키기 위하여 PEGMEA(Poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate) 용액에 3 중량% 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone를 첨가하여 혼합용액을 제조하였다. 그리고 상기 혼합용액에 2 중량% 메틸 레드를 첨가하여 분산시켰다. 마이크로 구조체 형태를 갖도록 제조하기 위하여 직경이 700 마이크로 미터(μm)인 마이크로 구조 패턴 형상의 포토마스크를 사용하였다. 상기 메틸 레드가 분산된 혼합용액을 일측면에 접착제가 도포된 투명 테이프의 접착제가 도포되지 않은 부분에 도포하고 그 상부에 상기 포토마스크를 배치시킨 후 10초 동안 자외선을 조사하였다. 그리고 경화되지 않은 미반응 혼합용액을 제거한 후에 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 얻었다. 이와 같이 제조한 결과물 사진을 도 5에 나타내었다.
<실시예 2 : pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 pH 감지 성능 시험>
도 6은 본 발명에서 변색범위가 산성 및 중성인 pH 감지 마이크로 구조체 스티커와 산성용액을 주입하였을 때의 색깔변화를 촬영한 사진이다. 도 6의 (가) 내지 (다)는 산성용액을 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 제조한 사진이며, 도 6의 (라)는 중성용액을 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 제조한 사진이다. 보다 구체적으로, 도6의 (가)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 베이직 푸크신(basic fuchsin)을 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 6의 (가)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 6의 (가)에서 2는 산성용액(pH 2.5)을 주입한 후의 사진이다. 그리고 도 6의 (나)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 메틸 오렌지(methyl orange)을 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 6의 (나)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 6의 (나)에서 2는 산성용액(pH 2.5)을 주입한 후의 사진이다. 그리고 도 6의 (다)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 메틸 레드(methyl red)를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 6의 (다)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 6의 (다)에서 2는 산성용액(pH 2.5)을 주입한 후의 사진이다. 그리고 도 6의 (라)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 뉴트럴 레드(neutral red)를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 6의 (라)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 6의 (라)에서 2는 산성용액(pH 2.5)을 주입한 후의 사진이다.
도 7은 본 발명에서 변색범위가 염기성인 pH 감지 마이크로 구조체 스티커와 염기성용액을 주입하였을 때의 색깔변화를 촬영한 사진이다. 도 7의 (가)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 페놀프탈레인(phenolphthalein)을 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 7의 (가)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 7의 (가)에서 2는 염기성용액(pH 13.0)을 주입한 후의 사진이다. 그리고 도 7의 (나)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 티몰프탈레인(thymolphthalein)을 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 7의 (나)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 7의 (나)에서 2는 염기성용액(pH 13.0)을 주입한 후의 사진이다. 그리고 도 7의 (다)는 pH 변색감지 염료로서 2 중량% 인디고 카민(indigo carmine)을 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이며, 도 7의 (다)에서 1은 상기 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조한 사진이고 도 7의 (다)에서 2는 염기성용액(pH 13.0)을 주입한 후의 사진이다.
<실시예 3 : 복수의 염료를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커 제조 및 pH 감지 성능 시험>
본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체에 단일 또는 복수의 pH 변색감지 염료를 포함하도록 제조할 수 있다. 도 3에서 고분자 매트릭스(101) 내에 pH 변색감지 염료 1(105) 및 pH 변색감지 염료 2(106)를 포함하는 복수의 염료를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커(300)를 나타내었다. 본 발명에 따라 복수의 렴료를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 실제로 제조한 사진을 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타낸 상기 pH 감지 마이크로 구조체의 제조과정은 실시예 1에 나타낸 바와 같다. 다만, 도 8에서 pH 변색감지 염료 1로서 2 중량% 메틸 오렌지(methyl orange)를 사용하고 pH 변색감지 염료 2로서 2 중량% 인디고 카민(indigo carmine)을 하나의 마이크로 구조체 내에 포함되도록 제조하였다. 이와 같이 제조한 결과 사진을 도 8의 (가)에서 1과 도 8의 (나)에서 1과 같이 나타내었다. 도 8의 (가)는 산성용액(pH 2.5)을 주입하였을 때 변색되는 과정과 결과를 나타내는 사진이며, 도 8의 (가)에서 1은 산성용액을 주입하기 전의 모습이고, 도 8의 (가)에서 2는 아래에 배치된 일부 마이크로 구조체가 산성용액과 접촉하여 변색되는 모습을 나타내는 사진이고, 도 8의 (가)에서 3은 산성용액과 접촉하여 상기 마이크로 구조체가 모두 변색된 모습을 나타내는 사진이다. 그리고 도 8의 (나)는 염기성용액(pH 13.0)을 주입하였을 때 변색되는 과정과 결과를 나타내는 사진이며, 도 8의 (나)에서 1은 염기성용액을 주입하기 전의 모습이고, 도 8의 (나)에서 2는 일측면에 배치된 일부 마이크로 구조체가 염기성용액과 접촉하여 변색되는 모습을 나타내는 사진이고, 도 8의 (나)에서 3은 염기성용액과 접촉하여 상기 마이크로 구조체가 모두 변색된 모습을 나타내는 사진이다.
도 8의 (가) 내지 (나)에 나타낸 바와 같이, 산성용액이나 염기성용액과 접촉하자마자 바로 색깔이 변하는 것을 관찰할 수 있으며, 이를 통해서 본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체의 기능이 우수함을 볼 수 있다.
<실시예 4 : 단일 또는 복수의 pH 감지 마이크로 구조체를 갖는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커 제조>
본 발명의 pH 감지 마이크로 구조체 스티커는 단일 또는 복수의 pH,감지 마이크로 구조체를 조합하여 제조할 수 있다. 도 4는 본 발명에서 산성, 중성, 염기성 범위에서 색깔이 변색되는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 종류별로 도시한 도면이다. 실시예로서 도 4의 (가)에서 1, 2, 3처럼 나타낸 바와 같이 산성용액을 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 복수 개로 제조하여 하나의 기판 위에 단일 또는 복수 개를 제조하여 사용하는 것이 가능하다. 여기에서, 예를 들어 산성용액과 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 베이직 푸크신(basic fuchsin), 메틸 오렌지(methyl orange), 메틸 레드(methyl red) 등과 같은 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 제조하여 사용할 수 있다. 그리고 도 4의 (나)에서 나타낸 바와 같이 중성용액을 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 제조하여 하나의 기판 위에 단일 또는 복수 개를 제조하여 사용하는 것이 가능하다. 여기에서, 예를 들어 중성용액과 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 뉴트럴 레드(neutral red) 등과 같은 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 제조하여 사용할 수 있다. 그리고 도 4의 (다)에서 1, 2, 3처럼 나타낸 바와 같이 염기성용액을 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 복수 개로 제조하여 하나의 기판 위에 단일 또는 복수 개를 제조하여 사용하는 것이 가능하다. 여기에서, 예를 들어 염기성용액과 접촉할 시에 색깔변화를 나타내는 페놀프탈레인(phenolphthalein), 티몰프탈레인(thymolphthalein), 인디고 카민(indigo carmine) 등과 같은 pH 변색감지 염료를 포함하는 마이크로 구조체를 제조하여 사용할 수 있다.
<실시예 5 : pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커 제조 및 pH 감지 성능 시험>
본 발명에 따른 pH 감지 마이크로 구조체 스티커를 제조하는 과정에서 pH 감지 다공성 마이크로 구조체를 제조하여 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 따른 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커(200)를 도시한 도면이다. pH 변색감지 염료(105)를 포함하는 고분자 매트릭스(101) 내부에 기공(210)을 갖도록 제조한 것으로서, 상기 기공(210)의 형성은 발포제를 사용하거나 수용성 고분자 분말을 혼입하여 제조한 후 수조에 침지시켜서 용해 제거시키는 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에 따라 제조한 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커의 사진을 도 9에 나타내었다. 상기 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커의 제조에 있어서, 유기고분자로서 PEGMEA(Poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate)를 사용하고, 자외선 조사에 의한 경화반응을 위한 개시제로서 3 중량% 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone를 사용하고, 2 중량% pH 변색감지 염료를 혼합하였으며, 수용성 고분자 분말로서 30중량% PVP(Polyvinylpyrrolidone) 분말을 사용하였다.
상기 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커의 제조 과정은 3 중량% 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone와 30 중량% PVP를 포함하는 PEGMEA 혼합용액을 일측면에 접착제가 도포된 기판 상부에 도포하고 자외선을 10초 동안 조사하였다. 그리고 상기 기판 상부에 경화된 구조체를 수조에 침지시켜서 30분 동안 둠으로써 상기 수용성 고분자인 PVP 분말을 용해제거하는 과정에 의해 다공성 구조체를 제조하였다. 상기 다공성 구조체를 건조시킨 후 5 중량% pH 변색감지 염료 용액을 주입하여 상기 다공성 구조체 내에 흡수되도록 하였다. 이후 가열 오븐에 상기 다공성 구조체 기판을 넣고 70 ℃에서 20 분간 건조시키는 과정에 의해 상기 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커를 제조하였다. 상기와 같이 제조한 결과물을 도 9에 나타내었다. 도 9의 (가) 내지 (나)는 산성용액과 접촉할 시에 변색되는 pH 변색감지 염료를 포함하는 다공성 구조체를 제조한 사진이며, 도 9의 (다)와 (라)는 염기성용액과 접촉할 시에 변색되는 pH 변색감지 염료를 포함하는 다공성 구조체를 제조한 사진이다. 도 9의 (가)는 pH 변색감지 염료로서 베이직 푸크신(basic fuchsin)을 포함하는 구조체이고, 도 9의 (나)는 pH 변색감지 염료로서 메틸 레드(methyl red)를 포함하는 구조체이고, 도 9의 (다)는 pH 변색감지 염료로서 페놀프탈레인(phenolphthalein)을 포함하는 구조체이고, 도 9의 (라)는 pH 변색감지 염료로서 티몰프탈레인(thymolphthalein)을 포함하는 구조체이다.
도 10은 본 발명에서 변색범위가 염기성인 염료를 갖는 pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커에 염기성 용액을 주입하여 색깔변화를 촬영한 사진이다. 도 10의 (가)는 2 중량% 티몰프탈레인(thymolphthalein)을 포함하는 다공성 구조체로서 염기성용액을 접촉하기 전의 사진이며, 도 10의 (나)는 상기 다공성 구조체에 염기성용액(pH 13.0)이 접촉함과 동시에 색깔이 변하는 모습을 나타내는 사진이며, 도 10의 (다)는 상기 다공성 구조체에 염기성용액(pH 13.0)이 접촉하여 색깔이 변색된 모습을 나타내는 사진이다.
상기와 같이 다공성 구조체 형태로 제조할 시에 내부에 기공이 있어서 시료용액의 출입이 보다 자유로우며 상기 다공성 구조체의 표면적이 크게 증가하여 시료용액과의 접촉 면적이 크게 증가함으로써 변색 속도가 더욱 빠르게 된다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 할 수 있다.
100 : pH 감지 마이크로 구조체 스티커
101 : 고분자 매트릭스
105 : pH 변색감지 염료 또는 pH 변색감지 염료 1
106 : pH 변색감지 염료 2
110 : 기판
120 : 접착제
200 : pH 감지 다공성 마이크로 구조체 스티커
210 : 기공
300 : 복수의 염료를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커

Claims (11)

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  7. (a) 접촉하는 용액의 산성도에 따라 다른 색깔을 나타내는 pH 변색감지 염료를, 발포제 또는 수용성 고분자 분말을 포함하는 고분자 용액에 혼합하여 분산시키는 단계;
    (b) 일면에 접착제 또는 점착제가 도포된 기판의 타면에, 상기 pH 변색감지 염료를 포함하는 고분자 용액을 도포하는 단계;
    (c) 상기 pH 변색감지 염료를 포함하는 고분자 용액의 경화반응을 진행시키기 위하여 열이나 자외선을 부가하는 단계;
    (d) 경화된 마이크로 구조체를 가열해 상기 발포제를 분해 및 제거시키거나, 경화된 마이크로 구조체에 포함된 상기 수용성 고분자 분말을 물을 이용해 용해 및 제거시켜 마이크로 구조체 내에 다공성 고분자 매트릭스를 형성시키는 단계; 및
    (e) 상기 다공성 고분자 매트릭스가 형성된 마이크로 구조체에 pH 변색감지 염료 용액을 주입하는 단계;를 포함하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 상기 고분자 용액은 열이나 자외선의 부가에 의해서 경화반응이 진행되어 분자량이 증가하여 고체 또는 반고체 형태의 고분자 매트릭스를 형성하는 것을 특징으로 하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서,
    열에 의해 경화반응이 진행되는 고분자 용액을 형틀에 주입한 후에 열을 가하여 마이크로 구조체를 제조하거나,
    자외선에 의해 경화반응이 진행되는 고분자 용액의 상부에 포토마스크를 배치한 후에 자외선을 조사함으로써 마이크로 구조체를 제조하는 것을 특징으로 하는 pH 감지 마이크로 구조체 스티커의 제조방법.
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  11. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11973583B2 (en) 2020-11-12 2024-04-30 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Communication method of heterogeneous distributed wireless network system, and heterogeneous distributed wireless network system
KR102578936B1 (ko) * 2020-11-12 2023-09-18 한국과학기술원 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법 및 그 네트워크 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005274800A (ja) 2004-03-24 2005-10-06 Systec:Kk マグネットシート付き感知体
JP2009114310A (ja) 2007-11-06 2009-05-28 Osaka Sealing Printing Co Ltd 粘着剤及びラベル
KR101576030B1 (ko) * 2014-06-13 2015-12-09 연세대학교 산학협력단 하이드로 젤, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 pH 감지 센서
KR101712862B1 (ko) * 2015-08-28 2017-03-08 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 다공성 고분자 미세입자, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 바이오 소재

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101174360B1 (ko) 2010-11-30 2012-08-21 한국전기연구원 ｐＨ를 측정하기 위한 장치 및 그 방법
JP5896105B2 (ja) 2011-07-12 2016-03-30 横河電機株式会社 ｐＨ測定装置
KR101719036B1 (ko) 2014-08-27 2017-03-23 포항공과대학교 산학협력단 pH 측정용 고분자 및 그 제조 방법, 이를 이용한 pH 센서

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005274800A (ja) 2004-03-24 2005-10-06 Systec:Kk マグネットシート付き感知体
JP2009114310A (ja) 2007-11-06 2009-05-28 Osaka Sealing Printing Co Ltd 粘着剤及びラベル
KR101576030B1 (ko) * 2014-06-13 2015-12-09 연세대학교 산학협력단 하이드로 젤, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 pH 감지 센서
KR101712862B1 (ko) * 2015-08-28 2017-03-08 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 다공성 고분자 미세입자, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 바이오 소재

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