KR102326923B1 - Sterilizing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 살균장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 열전소자; 상기 열전소자의 일면과 접촉하여 열전소자에 열을 공급할 수 있는 생물학적 열원; 및 상기 열전소자의 다른 일면에 열전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층이 형성된 살균장치로, 동물체의 피부와 같은 생물학적 열원을 이용한 열전소자에 의해 낮은 함량의 은 나노 입자를 이용하여 우수한 항균 및 살균력을 발휘할 수 있는 살균장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sterilization apparatus, and more particularly, to a thermoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by heat; a biological heat source capable of supplying heat to the thermoelectric element in contact with one surface of the thermoelectric element; and a sterilization device in which a sterilization active layer in which a sterilization function is activated by an electric current generated from the thermoelectric element is formed on the other side of the thermoelectric element, using a low content of silver nanoparticles by a thermoelectric element using a biological heat source such as animal skin It relates to a sterilizing device capable of exhibiting excellent antibacterial and sterilizing power.

Description

살균장치 {Sterilizing apparatus}Sterilizing apparatus

본 발명은 살균장치에 관한 것으로, 구체적으로 동물체의 피부와 같은 생물학적 열원을 이용한 열전소자에 의해 살균활성이 증가하는 살균장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sterilizing device, and more particularly, to a sterilizing device in which sterilization activity is increased by a thermoelectric element using a biological heat source such as animal skin.

은(silver)은 예로부터 항균효과를 갖는 것으로 알려져 왔는데, 특히 은 콜로이드(silver colloid)는 수용액에서 클러스터 상태(10nm 내지 150nm 크기)로 분산되어 있는 상태의 물질을 말한다.Silver has been known to have an antibacterial effect since ancient times, and in particular, silver colloid refers to a substance in a state of being dispersed in a cluster state (size of 10 nm to 150 nm) in an aqueous solution.

이러한 콜리이드 형태의 은 나노입자는 약 650 여종의 유해세균 및 곰팡이류에 대해 강한 항균력이 있음이 밝혀져 있다. 은 콜로이드 입자들은 세균 및 바이러스균의 세포속 침투가 용이하여 효소작용을 정지시키거나, 세포벽 파괴, 균의 신진대사를 저해시킴으로써 각종 세균, 바이러스 및 알레르기성 질환균에 대한 멸균작용을 나타낸다. It has been found that these colloidal silver nanoparticles have strong antibacterial activity against about 650 kinds of harmful bacteria and fungi. Silver colloidal particles are easy to penetrate into cells of bacteria and viruses to stop the enzyme action, destroy cell walls, and inhibit the metabolism of bacteria, thereby exhibiting a sterilizing action against various bacteria, viruses and allergic disease bacteria.

또한, 은 콜로이드 입자들은 인체에 적용하였을 경우에 대부분의 유익한 세균은 사멸시키지 않음이 관찰되고 있다.In addition, it has been observed that colloidal silver particles do not kill most beneficial bacteria when applied to the human body.

미국 등지에서는 은 콜로이드 용액이 FDA 제약범위에 등제된 인체 무해한 천연물질로 인정되고 있고, 최근에는 무독성 방부제로서 식품첨가제로 기능이 인정될 만큼 인체나 생체에 무독한 물질로 알려져 있다.In the United States, colloidal silver solution is recognized as a natural substance that is harmless to the human body registered in the FDA pharmaceutical range, and recently, it is known as a substance that is harmless to the human body or living body enough to function as a food additive as a non-toxic preservative.

상기와 같이 은 콜로이드 용액은 항균성이 매우 우수하며 인체에 무독하다는 것이 입증됨에 따라 현재 세계 각국에서는 항균에 더욱 효과적인 은 입자의 제조 및 이를 이용한 병원성 세균의 박멸 및 치료제 개발 외에 화장품, 섬유류, 벽지, 세탁기, 의복 등과 같은 각종 제품에 은을 활용하는 연구가 진행되고 있다.As described above, the colloidal silver solution has excellent antibacterial properties and has been proven to be non-toxic to the human body. Currently, in countries around the world, silver particles more effective for antibacterial and eradication of pathogenic bacteria and development of therapeutic agents using them, as well as cosmetics, textiles, wallpaper, and washing machines. Research on the use of silver in various products such as , clothing, etc. is in progress.

이와 관련하여, 미국공개특허 제2006-0020108호에는 은 전구체가 포함된 글리콜을 테레프탈산과 혼합 중합하여 폴리에스터 마스터 배치(master batch)를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 특허에는 은 전구체로부터 일부분만 은이 환원되는 문제가 발생하여 은 입자에 의한 항균성이 저하될 수 있다.In this regard, US Patent Publication No. 2006-0020108 discloses a method for preparing a polyester master batch by mixing and polymerizing glycol containing a silver precursor with terephthalic acid. However, in the above patent, there is a problem in that only a portion of silver is reduced from the silver precursor, so that the antibacterial properties caused by the silver particles may be reduced.

또한 한국공개특허 제2017-0040949호에는 은 입자를 500 내지 2000ppm의 농도로 포함하는 은 나노 졸을 포함한 코팅용액을 이용한 텐트용 항균 탈취 조성물을 개시하고 있다. 상기 문헌은 항균성의 발현 및 지속성을 유지하기 위해서 고농도의 은 나노 입자를 사용하고 있으나, 은 나노입자가 서로 뭉쳐 응집할 수 있으며 비특허문헌 1에 나타난 바와 같이 인체 유해성이 발생할 수 있는 문제점이 있다.In addition, Korean Patent Application Laid-Open No. 2017-0040949 discloses an antibacterial and deodorizing composition for a tent using a coating solution containing silver nano-sol containing silver particles at a concentration of 500 to 2000 ppm. Although the above document uses a high concentration of silver nanoparticles to maintain the expression and durability of antimicrobial properties, there is a problem that the silver nanoparticles may agglomerate and cause harm to the human body as shown in Non-Patent Document 1.

미국공개특허 제2006-0020108호US Patent Publication No. 2006-0020108 한국공개특허 제2017-0040949호Korea Patent Publication No. 2017-0040949

김수진 외 15인, 제조은나노 물질에 대한 유해성 연구, 국립환경과학원, NIER No. 2010-49-1224 Sujin Kim and 15 others, research on the toxicity of manufactured silver nanomaterials, National Academy of Environmental Sciences, NIER No. 2010-49-1224

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력한 결과, 인체 무해하도록 낮은 함량의 은 나노 입자를 이용하여 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 살균장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a sterilizer capable of exhibiting excellent antibacterial activity by using silver nanoparticles with a low content so as to be harmless to the human body as a result of efforts to solve the above problems.

또한, 본 발명은 생물학적 열원을 이용한 열전소자에 의해 살균기능이 활성화되어 진균, 박테리아 또는 바이러스를 제거할 수 있는 살균장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a sterilization device capable of removing fungi, bacteria or viruses by activating a sterilization function by a thermoelectric element using a biological heat source.

본 발명은 열에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 열전소자; 상기 열전소자의 일면과 접촉하여 열전소자에 열을 공급할 수 있는 생물학적 열원; 및 상기 열전소자의 다른 일면에 열전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층이 형성된 살균장치를 제공한다.The present invention relates to a thermoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by heat; a biological heat source capable of supplying heat to the thermoelectric element in contact with one surface of the thermoelectric element; and a sterilizing device in which a sterilization active layer in which a sterilization function is activated by a current generated from the thermoelectric element is formed on the other surface of the thermoelectric element.

상기 열전소자와 살균활성층 사이에 고분자 커버층이 추가로 형성될 수 있다.A polymer cover layer may be additionally formed between the thermoelectric element and the sterilization active layer.

상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어진 것일 수 있다.The polymer cover layer may be made of a conductive polymer.

상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.The conductive polymer is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cyclo olefin polymer (COP), cyclo olefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate (CAP), nobor It may be at least one selected from the group consisting of nene-based resins and combinations thereof.

상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물일 수 있다.The cyclo olefin polymer may be a heterocyclic compound.

상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤일 수 있다.The heterocyclic compound may be polypyrrole.

상기 열전소자는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시킬 수 있다.The thermoelectric element may generate an output voltage of 100 to 400 mV.

상기 열전소자는 SiGe, PbTe, 탄소나노튜브, 폴리아닐린(PANI) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜)폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다.The thermoelectric element may be made of at least one material selected from the group consisting of SiGe, PbTe, carbon nanotubes, polyaniline (PANI), and poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS). .

상기 생물학적 열원은 사람, 개, 고양이 및 새로 이루어진 군에서 선택된 동물체의 피부일 수 있다.The biological heat source may be the skin of an animal selected from the group consisting of humans, dogs, cats and birds.

상기 살균활성층은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함할 수 있다.The sterilizing active layer may contain 0.01 to 0.1% of nanoparticles of silver (Ag), copper, or a mixed metal thereof.

상기 살균활성층은 코팅층 또는 필름층일 수 있다.The bactericidal active layer may be a coating layer or a film layer.

상기 살균장치는 박테리아 79 내지 98 % 제거하는 것일 수 있다.The sterilizer may be to remove 79 to 98% of bacteria.

또한, 본 발명은 상기 살균장치를 이용하여, 열에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시키는 단계; 상기 발생된 전류에 의해 살균활성층으로부터 살균물질이 방출되는 단계; 및 상기 방출된 살균물질에 의해 박테리아 79 내지 98 % 살균하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균방법을 제공한다.In addition, the present invention, using the sterilizer, generating an output voltage of 100 mV or more by heat; discharging a sterilizing material from the sterilizing active layer by the generated current; And it provides a sterilization method comprising the step of sterilizing 79 to 98% of the bacteria by the released sterilizing material.

상기 발생된 전류는 고분자 커버층을 통과한 후, 살균활성층으로부터 방출된 살균물질에 의해 박테리아 79 내지 98 % 살균하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.After the generated current passes through the polymer cover layer, the method may further include sterilizing 79 to 98% of bacteria by the sterilizing material released from the sterilizing active layer.

상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어질 수 있다.The polymer cover layer may be made of a conductive polymer.

본 발명에 따른 살균장치는 동물체의 피부와 같은 생물학적 열원을 이용한 열전소자에 의해 은 나노입자를 포함한 살균층이 활성화되어 진균, 박테리아, 바이러스 등의 제거효율이 우수하다는 이점이 있다.The sterilization device according to the present invention has an advantage in that the sterilization layer including silver nanoparticles is activated by a thermoelectric element using a biological heat source such as animal skin, so that the removal efficiency of fungi, bacteria, viruses, etc. is excellent.

또한, 본 발명에 따른 살균장치는 낮은 함량의 은 나노 입자를 사용하여 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 이점이 있다.In addition, the sterilizer according to the present invention has the advantage of exhibiting excellent antibacterial activity by using a low content of silver nanoparticles.

또한, 본 발명에 따른 살균장치는 낮은 함량의 은 나노 입자를 사용하여 인체 또는 동물에 유해성을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the sterilizer according to the present invention has an advantage in that it is possible to minimize the harmfulness to the human body or animals by using a low content of silver nanoparticles.

따라서, 본 발명에 따른 살균장치는 동물체의 피부와 직접 접촉하여 체온을 감지할 수 있는 휴대전화 케이스, 팔찌, 목걸이, 반지 등의 악세사리, 속옷, 침구류, 병원복, 양말, 유아용품 등의 섬유, 특히, 피부가 건조하며 미생물에 노출 시 감염 위험성을 가지는 아토피 또는 피부염 환자에게 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the sterilization device according to the present invention is a cell phone case, bracelet, necklace, ring, and other accessories, underwear, bedding, hospital clothes, socks, baby products, etc. that can sense body temperature in direct contact with the skin of an animal. , In particular, it can be usefully used for patients with atopic dermatitis or atopic dermatitis who have dry skin and a risk of infection when exposed to microorganisms.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일례에 따른 살균장치를 나타낸 것이다. 1 to 3 each show a sterilization apparatus according to an example of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION The detailed description set forth below in conjunction with the appended drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will recognize that the present invention may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some cases, well-known structures and devices may be omitted or shown in block diagram form focusing on core functions of each structure and device in order to avoid obscuring the concept of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "comprising or including" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. do. In addition, the term “…unit” described in the specification means a unit that processes at least one function or operation.

또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.Also, "a or an", "one", "the" and like related terms are used differently herein in the context of describing the invention (especially in the context of the claims that follow). Unless indicated or clearly contradicted by context, it may be used in a sense including both the singular and the plural.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 살균장치에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with respect to a sterilization device with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일례에 따른 살균장치를 나타낸 것이다. 1 to 3 each show a sterilization apparatus according to an example of the present invention.

도 1은 열전소자(100), 상기 열전소자(100)의 일면에 생물학적 열원(200) 및 상기 열전소자(100)의 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성된 구조의 살균장치이다.1 is a sterilization device having a structure in which a thermoelectric element 100, a biological heat source 200 on one surface of the thermoelectric element 100, and a sterilization active layer 300 on the other surface of the thermoelectric element 100 are formed.

일반적으로 상기 열전소자(100)는 온도 차를 이용하여 에너지를 수확하는 기기로서, 열전소자(100)는 상대적으로 높은 온도를 갖는 고온부와 상대적으로 낮은 온도를 갖는 저온부를 포함한다. 열전소자(100)의 고온부와 저온부 사이에는 N형과 P형의 반도체 물질이 배열되어 상기 고온부와 저온부 사이의 온도 차에 의해 N형 물질 내에서는 전자가, P형 물질 내에서는 홀이 이동하여 전기를 생산하는 제벡(Seebeck) 효과에 따라 에너지를 생산할 수 있다.In general, the thermoelectric element 100 is a device for harvesting energy using a temperature difference, and the thermoelectric element 100 includes a high temperature portion having a relatively high temperature and a low temperature portion having a relatively low temperature. N-type and P-type semiconductor materials are arranged between the high-temperature part and the low-temperature part of the thermoelectric element 100 so that electrons are moved in the N-type material and holes are moved in the P-type material due to the temperature difference between the high-temperature part and the low-temperature part. Energy can be produced according to the Seebeck effect.

본 발명에서는 상기 열전소자(100)는 제벡(Seebeck) 효과를 이용하여 일면에 형성된 생물학적 열원(200)으로부터 열을 전달받아 100 mV 이상의 출력전압을 발생시키며, 바람직하기로는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시키는 것이 좋다.In the present invention, the thermoelectric element 100 receives heat from the biological heat source 200 formed on one surface using the Seebeck effect to generate an output voltage of 100 mV or more, preferably an output voltage of 100 to 400 mV. It is good to generate

상기 압전소자(100)가 100 mV 미만의 출력전압을 발생시킬 경우, 전압이 낮아 살균효과가 저하될 수 있으며, 400 mV를 초과할 경우, 전압이 증가하여 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있다.When the piezoelectric element 100 generates an output voltage of less than 100 mV, the sterilization effect may be reduced due to the low voltage, and if it exceeds 400 mV, the voltage may increase and adversely affect the human body.

상기 열전소자(100)는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정하지 않으나, Bi2Te3, SiGe, PbTe, 탄소나노튜브, 폴리아닐린(PANI) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜)폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어진 것이 사용될 수 있다. 또한 상기 열전소자(100)가 SiGe 또는 PbTe로 이루어진 경우, 유연성을 갖는 지지체에 열전소자(100)가 삽입된 형태로 제조될 수 있다.The thermoelectric element 100 is not particularly limited as long as it is generally used in the art, but Bi 2 Te 3 , SiGe, PbTe, carbon nanotube, polyaniline (PANI), and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) One or more materials selected from the group consisting of polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) may be used. In addition, when the thermoelectric element 100 is made of SiGe or PbTe, the thermoelectric element 100 may be manufactured in a form in which a flexible support is inserted.

또한 상기 열전소자(100)가 가볍고 기계적 성질이 우수한 탄소나노튜브, 폴리아닐린(PANI) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜)폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)로 이루어진 경우, 유연성을 갖는 지지체에 열전소자(100)가 삽입되거나 지지체 상에 적층된 형태로 형성될 수 있다.In addition, when the thermoelectric element 100 is made of carbon nanotube, polyaniline (PANI) or poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) having light weight and excellent mechanical properties, a support having flexibility The thermoelectric element 100 may be inserted or formed in a stacked form on a support.

상기 지지체는 열전소자(100)가 플렉시블한 특성을 유지하도록 하는 소재이면서 열전도성이 우수한 소재가 바람직하며, 일례로 실리콘(k=150W/mK)을 사용할 수 있다.The support is preferably a material that allows the thermoelectric element 100 to maintain flexible characteristics and has excellent thermal conductivity. For example, silicon (k=150W/mK) may be used.

또한, 열전소자(100)에 구비된 전극은 전기가 흐를 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 일례로 금속재질의 박판으로 형성될 수 있다. 이로써 전극도 유연하게 휘어지는 성질을 가져 곡면 등 복잡한 형상에도 매우 쉽게 대응시켜 부착할 수 있다.In addition, the electrode provided in the thermoelectric element 100 may be formed of a metal material through which electricity can flow, for example, it may be formed of a metal thin plate. As a result, the electrode also has the property of being flexibly bent, so that it can be attached very easily to complex shapes such as curved surfaces.

이러한 열전소자(100)의 일면에는 생물학적 열원(200)이 형성되어 열전소자(100)에 열을 공급한다. 이때 상기 생물학적 열원(200)은 사람, 개, 고양이 및 새로 이루어진 군에서 선택된 동물체의 피부일 수 있다.A biological heat source 200 is formed on one surface of the thermoelectric element 100 to supply heat to the thermoelectric element 100 . In this case, the biological heat source 200 may be the skin of an animal body selected from the group consisting of humans, dogs, cats, and birds.

일반적으로 사람의 체온은 36.5 내지 37.2 ℃이고, 개의 체온은 약 37.9 내지 39.9 ℃이며 고양이의 체온은 약 38 내지 39 ℃, 새의 체온은 약 40 ℃ 안팎으로 상기 생물학적 열원(200)은 36 내지 40 ℃인 것이 바람직하다. 이처럼 사람, 개, 고양이 또는 새의 피부로부터 발생된 열을 상기 열전소자(100)의 고온부(미도시)가 흡수하고 저온부(미도시)가 발열함으로써 약 20℃의 작은 온도 차에도 충분히 전기에너지를 발생시킬 수 있다.In general, the human body temperature is 36.5 to 37.2 ℃, the dog's body temperature is about 37.9 to 39.9 ℃, the cat's body temperature is about 38 to 39 ℃, the body temperature of the bird is about 40 ℃, the biological heat source 200 is 36 to 40 It is preferable that it is °C. As such, the high temperature part (not shown) of the thermoelectric element 100 absorbs the heat generated from the skin of a person, dog, cat, or bird, and the low temperature part (not shown) generates heat, so that even a small temperature difference of about 20 ° C. can cause

상기 열전소자(100)의 다른 일면에는 열전소자(100)에서 발생된 전기에너지에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층(300)이 형성된다.On the other surface of the thermoelectric element 100 , a sterilization active layer 300 in which a sterilization function is activated by electric energy generated from the thermoelectric element 100 is formed.

상기 살균활성층(300)은 코팅층 또는 필름층으로 형성될 수 있으며, 은, 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 포함할 수 있다.The sterilization active layer 300 may be formed of a coating layer or a film layer, and may include nanoparticles of silver, copper, or a mixed metal thereof.

이때 상기 살균활성층(300)은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함할 수 있다.In this case, the sterilizing active layer 300 may contain 0.01 to 0.1% of silver (Ag), copper, or mixed metal nanoparticles thereof.

상기 금속 나노입자를 0.01 % 미만 포함할 경우 살균력이 저하될 수 있으며, 0.1 %를 초과하여 포함할 경우 입자끼리 응집하여 두께가 불균일하고 가공성이 저하될 수 있으며, 경제적인 측면에서 비효율적이다.When the metal nanoparticles are included in less than 0.01%, the sterilization power may be reduced, and when the metal nanoparticles are included in an amount exceeding 0.1%, the particles agglomerate and the thickness may be non-uniform and workability may be reduced, which is inefficient in economic terms.

이처럼 상기 열전소자(100)의 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성됨으로써 열전소자로부터 발생된 전기에너지에 의해 은 또는 구리 나노 입자가 활성화되어 은 또는 구리 이온으로 방출되고, 동물체 주변의 진균, 바이러스 또는 박테리아를 제거할 수 있다.As such, when the sterilization active layer 300 is formed on the other side of the thermoelectric element 100, silver or copper nanoparticles are activated by electrical energy generated from the thermoelectric element and are released as silver or copper ions, and fungi and viruses around the animal body. Alternatively, bacteria can be eliminated.

상기 살균활성층(300)은 은 또는 구리 나노입자 및 용매를 함유하는 코팅액을 리버스 코팅, 그라비아 코팅, 스핀 코팅법, 스크린 코팅법, 파운틴코팅법, 디핑법, 바 코팅, 스프레이법을 사용하여 열전소자(100) 상에 도포한 후 건조시켜 제조될 수 있다.The sterilization active layer 300 is a thermoelectric element using a coating solution containing silver or copper nanoparticles and a solvent, reverse coating, gravure coating, spin coating, screen coating, fountain coating, dipping, bar coating, and spraying. It can be prepared by applying on (100) and then drying.

또한 상기 살균활성층(300)은 항균, 항진균, 항박테리아, 항바이러스성 등의 활성뿐만 아니라 얇고 고른 코팅성을 유지하기 위하여, 산화철(Fe2O3,Fe3O4), 이산화망간(MnO2), 과망간염, 산화구리(CuO), 질산구리(Cu(NO3)2·3H2O), 붕산나트륨10수화물(Na2B4O7·10H2O) 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 입자가 추가로 함유될 수 있다.In addition, the sterilization active layer 300 is antibacterial, antifungal, antibacterial, antiviral, etc., in order to maintain thin and even coating properties, iron oxide (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), manganese dioxide (MnO 2 ) , permanganate, copper oxide (CuO), copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·3H 2 O), sodium borate decahydrate (Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O), and one selected from the group consisting of ceramics The above particles may be further contained.

상기 살균활성층(300)을 필름층으로 형성할 경우, 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 통해 고분자 필름을 제조할 수 있으며, 필름 제조시 은 또는 구리 나노입자간의 응집을 최소화하여 균일한 입도의 은 나노입자를 형성할 수 있도록 분산제를 사용할 수 있다.When the sterilization active layer 300 is formed as a film layer, a polymer film can be manufactured through a method generally used in the art, and silver or copper nanoparticles having a uniform particle size by minimizing aggregation between silver or copper nanoparticles during film manufacturing A dispersant may be used to form nanoparticles.

이때 상기 고분자 필름은 열전소자 상에 접합하여 제조될 수 있으며, 이때 접합 방식은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 점착제 수지를 포함하는 점착제 조성물을 사용할 수 있다. 상기 점착제 수지는 예를 들면 아크릴계 공중합체, 천연 고무, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리이소부티렌, 부틸 고무, 클로로프렌 고무 및 실리콘 고무 등의 통상의 중합체를 사용할 수 있으며, 점착력의 제어가 용이한 아크릴계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the polymer film may be manufactured by bonding to the thermoelectric element, and in this case, the bonding method may use a pressure-sensitive adhesive composition including a pressure-sensitive adhesive resin generally used in the art. The pressure-sensitive adhesive resin is, for example, an acrylic copolymer, natural rubber, styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymer, styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS) block copolymer Common polymers such as coal, styrene-butadiene rubber, polybutadiene, polyisoprene, polyisobutyne, butyl rubber, chloroprene rubber and silicone rubber can be used, and it is preferable to use an acrylic copolymer with easy adhesive strength control. do.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예를 나타낸 것이며, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열전소자(100)와 살균활성층(300) 사이에 고분자 커버층(400)이 추가로 형성된 구조이다.FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and as shown in FIG. 2 , a polymer cover layer 400 is additionally formed between the thermoelectric element 100 and the sterilization active layer 300 .

구체적으로 도 2의 살균장치는 상기 열전소자(100)의 다른 일면에 고분자 커버층(400)이 형성된 경우이며, 상기 도 1에서 설명한 바와 동일하게 상기 열전소자(100)로부터 발생된 전기에너지에 의해 살균활성층(300)이 활성화되고 은 또는 구리 이온이 방출되어 살균력을 갖게 된다.Specifically, the sterilization apparatus of FIG. 2 is a case in which the polymer cover layer 400 is formed on the other surface of the thermoelectric element 100, and in the same manner as described in FIG. 1, by the electric energy generated from the thermoelectric element 100. The sterilizing active layer 300 is activated and silver or copper ions are released to have sterilizing power.

본 발명에 따른 도 1의 살균장치는 열전소자(100)의 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성될 경우 열전도도가 함께 발생하여 발전 효율이 다소 저하될 수 있다. 이에 도 2의 살균장치와 같이 상기 열전소자(100)의 다른 일면에 고분자 커버층(400)을 추가로 포함함으로써 상기 열전소자(100)에서 발생된 열전도도를 낮추고 전기전도도를 상승시켜 발전 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. In the sterilization apparatus of FIG. 1 according to the present invention, when the sterilization active layer 300 is formed on the other surface of the thermoelectric element 100, thermal conductivity is generated together, and the power generation efficiency may be somewhat reduced. Accordingly, as in the sterilization apparatus of FIG. 2 , by additionally including a polymer cover layer 400 on the other surface of the thermoelectric element 100, the thermal conductivity generated in the thermoelectric element 100 is lowered and the electrical conductivity is increased, thereby increasing the power generation efficiency. deterioration can be prevented.

상기 고분자 커버층(400)은 전도성 고분자로 이루어질 수 있으며, 이때 전도성 고분자의 소재는 활성화된 금속 나노 입자의 항균, 항진균, 항박테리아, 항바이러스성을 저해하지 않는 것이면 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The polymer cover layer 400 may be made of a conductive polymer, and the material of the conductive polymer is not particularly limited as long as it does not inhibit the antibacterial, antifungal, antibacterial, and antiviral properties of the activated metal nanoparticles. Specifically, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyether sulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI), polyphenylene sulfide ( PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate (CAP), norbornene At least one selected from the group consisting of resins and combinations thereof may be used.

상기 전도성 고분자는 전도율, 가격 경쟁력, 취급 용이성 등을 고려하면 사이클로 올레핀폴리머가 바람직하고, 상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물이 보다 바람직하며, 상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤인 것이 더욱 바람직하다. The conductive polymer is preferably a cycloolefin polymer in consideration of conductivity, price competitiveness, ease of handling, etc., the cycloolefin polymer is more preferably a heterocyclic compound, and the heterocyclic compound is more preferably polypyrrole.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예를 나타낸 것으로, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 열전소자(100)와 살균활성층(300) 사이에 고분자 커버층(400)으로서 헤테로고리 화합물인 폴리피롤로 이루어진 폴리피롤층(500)이 형성된 구조이다.3 shows another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, as a polymer cover layer 400 between the thermoelectric element 100 and the sterilization active layer 300, made of polypyrrole, a heterocyclic compound. It has a structure in which the polypyrrole layer 500 is formed.

상기 도 2의 고분자 커버층(400) 또는 도 3의 폴리피롤층(500)은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 통해 필름으로 형성되어 열전소자(100)에 접합될 수 있으며, 그 접합 방식에 대해서는 도 1에서 설명한 바와 같다.The polymer cover layer 400 of FIG. 2 or the polypyrrole layer 500 of FIG. 3 may be formed into a film through a method generally used in the art and bonded to the thermoelectric element 100, and the bonding method is As described in FIG. 1 .

이렇게 열전소자(100)의 일면에 접합된 도 2의 고분자 커버층(400) 또는 도 3의 폴리피롤층(500)은 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성된다. 상기 도 2의 고분자 커버층(400) 또는 도 3의 폴리피롤층(500)에 의해 열전도도가 낮아지고 전기전도도는 증가하여 살균활성층(300)의 살균력이 향상된다. 또한 은 나노입자의 함량을 최소화하여 인체에 무해하면서도 항균력이 우수하다. The sterilizing active layer 300 is formed on the other surface of the polymer cover layer 400 of FIG. 2 or the polypyrrole layer 500 of FIG. 3 bonded to one surface of the thermoelectric element 100 in this way. By the polymer cover layer 400 of FIG. 2 or the polypyrrole layer 500 of FIG. 3 , thermal conductivity is lowered and electrical conductivity is increased, so that the sterilization power of the sterilization active layer 300 is improved. In addition, by minimizing the content of silver nanoparticles, it is harmless to the human body and has excellent antibacterial activity.

또한 도 3의 열전소자(100) 및 그 일면에 접합된 폴리피롤층(500)은 도 1에 도시된 살균장치와 같이 살균활성을 가질 수 있다.In addition, the thermoelectric element 100 of FIG. 3 and the polypyrrole layer 500 bonded to one surface thereof may have sterilizing activity like the sterilizing device shown in FIG. 1 .

이와 같이 본 발명의 도 1 내지 도 3에 따른 살균장치는 동물체의 피부와 같은 생물학적 열원 및 상기 열원으로부터 전류를 발생시키는 열전소자에 의해 살균층이 활성화되어 진균, 박테리아, 바이러스 등의 제거효율이 우수하다. 구체적으로 본 발명의 살균장치는 박테리아를 79 내지 98 % 제거할 수 있다.As described above, in the sterilization device according to FIGS. 1 to 3 of the present invention, the sterilization layer is activated by a biological heat source such as an animal skin and a thermoelectric element that generates an electric current from the heat source, so that the removal efficiency of fungi, bacteria, viruses, etc. is excellent. do. Specifically, the sterilizer of the present invention can remove 79 to 98% of bacteria.

한편, 본 발명은 상기 살균장치를 이용하여, 하기와 같은 단계를 갖는 살균방법에 또 다른 기술구성상의 특징이 있다.On the other hand, the present invention has another technical configuration feature in the sterilization method having the following steps using the sterilization device.

본 발명에 따른 살균방법은 구체적으로 열에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시키는 단계; 상기 발생된 전류에 의해 살균활성층으로부터 살균물질이 방출되는 단계; 및 상기 방출된 살균물질에 의해 박테리아 또는 바이러스를 79 내지 98 % 살균하는 단계를 포함한다. The sterilization method according to the present invention specifically comprises the steps of generating an output voltage of 100 mV or more by heat; discharging a sterilizing material from the sterilizing active layer by the generated current; and sterilizing 79 to 98% of bacteria or viruses by the released sterilizing material.

이때, 상기 살균물질은 은 이온 또는 구리 이온으로 구성되고, 이들은 전류에 의해 활성화되어 살균활성층으로부터 방출된다. At this time, the sterilizing material is composed of silver ions or copper ions, which are activated by an electric current and released from the sterilizing active layer.

또한, 상기 발생된 전류는 고분자 커버층을 통과한 후, 살균활성층으로부터 방출된 살균물질에 의해 박테리아를 79 내지 98 % 살균하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 고분자 커버층은 전도성 고분자인 경우가 바람직하며, 특히 상기 전도성 고분자가 폴리피롤인 경우에는 양전하를 띄기 때문에 박테리아와의 부착성이 뛰어나 주변에 존재하는 박테리아를 살균할 수 있다.In addition, the generated current may further include the step of sterilizing 79 to 98% of the bacteria by the sterilizing material released from the sterilizing active layer after passing through the polymer cover layer. The polymer cover layer is preferably made of a conductive polymer. In particular, when the conductive polymer is polypyrrole, it has a positive charge, so it has excellent adhesion to bacteria and can sterilize bacteria present in the vicinity.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred examples are presented to aid the understanding of the present invention, but the following examples are merely illustrative of the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention. , it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

은(Ag)을 포함한 살균활성층Sterilization active layer containing silver (Ag)

<제조예 1. 코팅액 제조><Preparation Example 1. Preparation of coating solution>

은 함유량이 99.9% 순도 이상의 순수한 은(Ag) 5 g을 나노 사이즈(Nano Size, 5~10nm)로 분쇄하여 미립자를 형성하고, 상기 제조된 은 미립자를 암모니아수 1L에 용융한 후 산 처리하여 용해시킴으로써 은 콜로이드 용액을 제조하였다. 이때 상기 은 콜로이드 용액은 은 나노입자가 0.05 % 함유되도록 제조하였다.5 g of pure silver (Ag) having a silver content of 99.9% purity or more is pulverized to a nano size (5 to 10 nm) to form fine particles, and the prepared silver fine particles are melted in 1 L of aqueous ammonia and then acid treated to dissolve A silver colloidal solution was prepared. At this time, the silver colloidal solution was prepared to contain 0.05% of silver nanoparticles.

<제조예 2. 필름 제조><Preparation Example 2. Film Preparation>

은 나노입자가 함유된 필름을 제조하기 위하여 아크릴 수지(애경화학 주식회사, PO-500) 상에 상기 제조예 1의 코팅액을 딥 코팅법을 통해 300Å의 두께로 코팅하여 필름을 제조하였다.In order to prepare a film containing silver nanoparticles, the coating solution of Preparation Example 1 was coated on an acrylic resin (Aekyung Chemical Co., Ltd., PO-500) to a thickness of 300 Å through a dip coating method to prepare a film.

구리를 포함한 살균활성층Sterilization active layer containing copper

<제조예 3. 코팅액 제조><Preparation Example 3. Preparation of coating solution>

질산구리(Cu(NO3)2·H2O(동양제철화학사) 38.01g을 측량하여 1L 비커에 옮긴 후, 증류수를 넣고 서서히 교반하여 질산구리를 완전히 용해하였다. 용해된 질산구리를 완전 환원을 위하여 다른 용기에 질산구리 1몰에 환원제로서 1몰 이상의 히드리진하이드레이트(N2H2H2O)를 측량하고, 질산구리가 용해된 용액을 1,000 rpm의 속도로 교반하면서 환원제를 적가하여 구리분말이 포함된 수용액을 얻었다. 과잉으로 적가된 히드라진하이드레이트와 부산물을 제거하기 위하여 여과 및 수세를 5차례 실시한 후 완전 건조하여 평균 0.1nm 크기의 구리분말을 10 g 수득하였다. 상기 수득된 구리분말 0.025 g에 증류수 50 ml을 공급하고, 폴리비닐알콜 0.5 g을 첨가한 다음 용해시켜 구리를 포함한 용액을 제조하였다.Weigh 38.01 g of copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O (Dongyang Steel Chemical Co.) and transfer it to a 1L beaker, add distilled water and slowly stir to completely dissolve copper nitrate. In another container, 1 mole or more of hydrazine hydrate (N 2 H 2 H 2 O) as a reducing agent is measured to 1 mole of copper nitrate in another container, and a reducing agent is added dropwise while stirring the solution in which copper nitrate is dissolved at a speed of 1,000 rpm to obtain copper powder. An aqueous solution containing 50 ml of distilled water was supplied, 0.5 g of polyvinyl alcohol was added, and then dissolved to prepare a solution containing copper.

이때 상기 구리 나노 용액은 구리 나노입자가 0.05 % 함유되도록 제조하였다.At this time, the copper nano solution was prepared to contain 0.05% of copper nanoparticles.

<제조예 4. 필름 제조><Preparation Example 4. Film Preparation>

상기 제조예 2와 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3의 코팅액을 사용하여 구리 나노입자가 함유된 필름을 제조하였다.A film containing copper nanoparticles was prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that the coating solution of Preparation Example 3 was used.

살균장치의 제조Manufacture of sterilizer

<실시예 1><Example 1>

상기 제조예 1에서 제조한 은(Ag) 나노입자를 0.05 % 함유한 코팅액을 Bi2Te3 열전모듈(Huimao; TEC1-012707T125)의 일면에 Mayer bar No. 20을 이용하여 균일하게 코팅함으로써 살균활성층을 형성하였다. 상기 살균활성층이 형성된 열전소자는 100℃에서 10분 동안 건조시키고, 열전소자의 다른 일면을 강아지의 등(39℃)에 부착하였다. 상기 제조된 살균장치를 이용하여 출력전압 및 항균활성을 측정하였다.The coating solution containing 0.05% of the silver (Ag) nanoparticles prepared in Preparation Example 1 was applied to one side of the Bi 2 Te 3 thermoelectric module (Huimao; TEC1-012707T125) with Mayer bar No. 20 was uniformly coated to form a bactericidal active layer. The thermoelectric element with the sterilizing active layer was dried at 100° C. for 10 minutes, and the other side of the thermoelectric element was attached to the dog’s back (39° C.). The output voltage and antibacterial activity were measured using the prepared sterilizer.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열전소자와 살균활성층 사이에 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET) 고분자로 이루어진 고분자 커버층을 추가로 형성하여 살균장치를 제조하였다. 이때 상기 고분자 커버층은 열전소자의 일면에 10 ㎛의 두께로 도포한 후 80℃의 건조로에 투입하여 살균장치를 제조하였다.A sterilization device was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polymer cover layer made of polyethylene terephthalate (PET) polymer was additionally formed between the thermoelectric element and the sterilization active layer. At this time, the polymer cover layer was applied to a thickness of 10 μm on one surface of the thermoelectric element, and then put into a drying furnace at 80° C. to prepare a sterilizer.

<실시예 3><Example 3>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열전소자와 살균활성층 사이에 폴리피롤로 이루어진 고분자 커버층을 추가로 형성하여 살균장치를 제조하였다. 이때 상기 폴리피롤층은 열전소자의 일면에 10 ㎛의 두께로 도포한 후 80℃의 건조로에 투입하여 살균장치를 제조하였다.A sterilization device was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polymer cover layer made of polypyrrole was additionally formed between the thermoelectric element and the sterilization active layer. At this time, the polypyrrole layer was applied to a thickness of 10 μm on one surface of the thermoelectric element, and then put into a drying furnace at 80° C. to prepare a sterilizer.

<실시예 4><Example 4>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 살균장치를 제조하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3 was used.

<실시예 5><Example 5>

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 살균장치를 제조하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 2, except that a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3 was used.

<실시예 6><Example 6>

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 살균장치를 제조하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 3, except that a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3 was used.

<실시예 7><Example 7>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1 대신 제조예 2(은 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 살균장치를 제조하였다. 상기 제조예 2에서 제조된 필름은 아크릴계 공중합체로 이루어진 접착제(AKITACK상품, 에이케이켐텍(주))를 사용하여 열전소자에 접합하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 1, except that Preparation Example 2 (a film containing 0.05% silver nanoparticles) was used instead of Preparation Example 1. The film prepared in Preparation Example 2 was bonded to the thermoelectric element using an adhesive made of an acrylic copolymer (AKITACK product, AK Chemtech Co., Ltd.).

<실시예 8><Example 8>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 3 대신 제조예 4(구리 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 살균장치를 제조하였다. 상기 제조예 4에서 제조된 필름은 아크릴계 공중합체로 이루어진 접착제(AKITACK상품, 에이케이켐텍(주))를 사용하여 열전소자에 접합하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 1, but using Preparation Example 4 (a film containing 0.05% copper nanoparticles) instead of Preparation Example 3. The film prepared in Preparation Example 4 was bonded to a thermoelectric element using an adhesive made of an acrylic copolymer (AKITACK product, AK Chemtech Co., Ltd.).

<실시예 9><Example 9>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열전소자의 다른 일면에 28 ℃의 열원을 부착하여 살균장치를 제조하였다.A sterilization device was manufactured by attaching a heat source at 28° C. to the other side of the thermoelectric element, except that it was carried out in the same manner as in Example 1.

<비교예 1><Comparative Example 1>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열전소자가 구비되지 않고 제조예 2(은 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 살균장치를 제조하였다.A sterilizer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a thermoelectric element was not provided and Preparation Example 2 (a film containing 0.05% silver nanoparticles) was used.

<비교예 2><Comparative Example 2>

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 열전소자가 구비되지 않고 살균장치를 제조하였다. A sterilization device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that a thermoelectric element was not provided.

<비교예 3><Comparative Example 3>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 은(Ag) 나노입자를 0.008 % 함유한 코팅액을 사용하여 살균장치를 제조하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a coating solution containing 0.008% silver (Ag) nanoparticles was used.

<비교예 4><Comparative Example 4>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 은(Ag) 나노입자를 1 % 함유한 코팅액을 사용하여 살균장치를 제조하였다.A sterilizer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a coating solution containing 1% of silver (Ag) nanoparticles was used.

<실험예><Experimental example>

상기 실시예 및 비교예에 따른 살균장치를 이용하여 출력전압 및 항균성능을 평가하였다.The output voltage and antibacterial performance were evaluated using the sterilizer according to the above Examples and Comparative Examples.

1. 출력전압 측정1. Output voltage measurement

열전소자의 고온부에는 40mm × 40mm 크기의 필름히터(5A/40W)를 설치하여 고온부의 온도를 37℃로 조절하였다. 또한, 열전소자의 열전발전 성능 측정을 위해 전기부하기(KIKUSUI PLZ334W)를 사용하였으며, 발전전류를 순차적으로 증가시키며 정상상태의 발전전압을 데이터 수집장치(Yokogawa DA100)을 사용하여 기록하였다.A film heater (5A/40W) having a size of 40 mm × 40 mm was installed in the high temperature part of the thermoelectric element, and the temperature of the high temperature part was adjusted to 37°C. In addition, an electric load (KIKUSUI PLZ334W) was used to measure the thermoelectric power generation performance of the thermoelectric element, and the generation current was sequentially increased and the generation voltage in the steady state was recorded using a data collection device (Yokogawa DA100).

또한, 열전모듈 양단에 인접하여 설치한 알루미늄 블록(Heat spreader)에 홈을 가공하고 열전대(T-type)를 삽입하여 열전모듈 고온부와 저온부의 온도를 측정하였다. 발전전류를 증가시킴에 따라 열전모듈 고온부와 저온부의 온도 변화를 ±0.1℃로 제어하면서 출력전압을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.In addition, a groove was machined in an aluminum block (heat spreader) installed adjacent to both ends of the thermoelectric module and a thermocouple (T-type) was inserted to measure the temperature of the high temperature and low temperature parts of the thermoelectric module. The output voltage was measured while controlling the temperature change of the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric module to ±0.1°C as the generation current was increased, and it is shown in Table 1 below.

구분division 출력전압(mV)Output voltage (mV) 실시예1Example 1 195195 실시예2Example 2 268268 실시예3Example 3 365365 실시예4Example 4 179179 실시예5Example 5 248248 실시예6Example 6 350350 실시예7Example 7 269269 실시예8Example 8 252252 실시예9Example 9 2525 비교예1Comparative Example 1 0.150.15 비교예2Comparative Example 2 0.20.2 비교예3Comparative Example 3 185185 비교예4Comparative Example 4 190190

2. 항균성능 평가2. Antibacterial performance evaluation

항균성 평가를 위한 미생물 실험은 적당한 배지를 준비하여 실험 목적에 적합한 미생물만을 순수 배양하였다. 그리고 시약, 초자류 등은 모두 121℃에서 15분간 고압멸균, 또는 필터(pore size 0.2~0.45㎛)를 이용하여 여과멸균하여 사용하였다.For the microbial experiment for antimicrobial evaluation, an appropriate medium was prepared and only microorganisms suitable for the purpose of the experiment were purely cultured. In addition, reagents, glassware, etc. were all autoclaved at 121° C. for 15 minutes, or filtered and sterilized using a filter (pore size 0.2 to 0.45 μm).

항균성 평가를 위한 지표 미생물로는 대장균(Escherichia Coli: ATCC 15597)에 대해 항균성을 시험하였다. 상기 균주는 37℃에서 150 ~ 200 rpm의 속도로 인큐베이터(shaking incubator)에서 배양한 다음, 고체배지(trypticase soy agar, 29 ml)가 포함된 페트리 디쉬(petri dish, 150mm)에 0.3 ml 도말시키고, 37℃에서 12 ~ 18시간(overnight) 배양하였다.As an indicator microorganism for antimicrobial evaluation, antibacterial properties were tested against Escherichia Coli (ATCC 15597). The strain is cultured in an incubator at a speed of 150 to 200 rpm at 37 ° C., and then 0.3 ml of a solid medium (trypticase soy agar, 29 ml) is plated on a Petri dish (petri dish, 150 mm), Incubated at 37° C. for 12 to 18 hours (overnight).

상기 균주가 접종된 페트리 디쉬에 본 발명에 따른 필터인 10×10×1 mm 크기의 시편을 넣고, 25℃에서 50분 동안 배양시킨 후 하기 수학식 1에 따라 콜로니(colony)를 세고, 수학식 2에 따라 항균성(%)을 평가하였다. 그 결과는 표 2로 나타내었다.Put a specimen having a size of 10 × 10 × 1 mm, which is a filter according to the present invention, in a Petri dish inoculated with the strain, and after culturing at 25° C. for 50 minutes, counting colonies according to the following Equation 1, Equation 1 According to 2, the antimicrobial properties (%) were evaluated. The results are shown in Table 2.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019083490547-pat00001
Figure 112019083490547-pat00001

N : 밀리리터 당 집락형성단위(CFU/ml)N: Colony forming unit per milliliter (CFU/ml)

CFU : 페트리 디쉬 안의 총 집락수CFU: Total number of colonies in Petri dish

α: 박테리아 주입량(ml)α: Bacterial injection amount (ml)

di : 희석 배수d i : dilution factor

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019083490547-pat00002
Figure 112019083490547-pat00002

(%)IE : 비활성화 효율(%)IE: Deactivation efficiency

Ntreated : 열전소자를 구비한 샘플의 밀리리터 당 집락형성단위N treated : colony forming units per milliliter of sample with thermoelectric element

Ncontrol : 대조군(열전소자를 구비하고 있지 않은 샘플)N control : control (sample without thermoelectric element)

구분division 50분 후 균수
(CFU/ml)
Bacteria count after 50 minutes
(CFU/ml)
대조군control 대조군 대비
균 감소율(%)
compared to control
Bacteria reduction rate (%)
실시예1Example 1 2.522.52 비교예1Comparative Example 1 7979 실시예2Example 2 1.801.80 비교예1Comparative Example 1 8585 실시예3Example 3 0.240.24 비교예1Comparative Example 1 9898 실시예4Example 4 4.514.51 비교예2Comparative Example 2 7878 실시예5Example 5 2.872.87 비교예2Comparative Example 2 8686 실시예6Example 6 1.231.23 비교예2Comparative Example 2 9494 실시예7Example 7 2.162.16 비교예1Comparative Example 1 8282 실시예8Example 8 4.14.1 비교예2Comparative Example 2 8080 실시예9Example 9 10.2110.21 비교예1Comparative Example 1 1515 비교예1Comparative Example 1 12.0112.01 비교예1Comparative Example 1 00 비교예2Comparative Example 2 20.520.5 비교예2Comparative Example 2 00 비교예3Comparative Example 3 9.09.0 비교예1Comparative Example 1 2525 비교예4Comparative Example 4 3.03.0 비교예1Comparative Example 1 7575

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 2에서는 비교예 1 내지 2와 비교하여 사람, 동물의 체온과 비슷한 열원을 이용한 열전소자에 의해 박테리아 제거율이 각각 79 %, 85 %로 나타난 것을 알 수 있으며, 특히 실시예 3의 폴리피롤로 이루어진 고분자 커버층을 포함한 살균장치는 은 나노 입자의 함량이 적어도 박테리아를 98 % 제거한 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, compared with Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the bacterial removal rate by the thermoelectric element using a heat source similar to the body temperature of humans and animals was 79% and 85%, respectively. In particular, it can be seen that in the sterilization apparatus including the polymer cover layer made of polypyrrole of Example 3, the content of silver nanoparticles removed at least 98% of bacteria.

반면에 비교예 3에서와 같이 사람, 동물의 체온과 비슷한 열원을 이용한 열전소자가 구비된 살균장치를 사용하여도 은 함량이 낮은 살균장치에서는 항균활성이 거의 측정되지 않은 것으로 나타났다.On the other hand, as in Comparative Example 3, even when a sterilizer equipped with a thermoelectric element using a heat source similar to the body temperature of a human or an animal was used, the antibacterial activity was hardly measured in the sterilizer with a low silver content.

또한, 비교예 4에서는 은 나노입자의 함량이 높아졌으나, 항균활성은 실시예보다 낮은 것으로 볼 때 입자간 응집현상으로 인해 항균활성이 저하된 것으로 판단된다.In addition, in Comparative Example 4, the content of silver nanoparticles was increased, but the antibacterial activity was lower than in Example 4, indicating that the antibacterial activity was lowered due to aggregation between particles.

또한 실시예 4 내지 6을 통해 구리 나노입자를 함유한 살균활성층을 사용하여도 은 나노입자를 사용한 것과 유사한 항균활성을 나타낸 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that through Examples 4 to 6, even when the sterilizing active layer containing copper nanoparticles was used, antibacterial activity similar to that using silver nanoparticles was exhibited.

또한 실시예 7 및 8을 통해 열전소자에 살균활성층이 필름 형태로 접합되어 형성된 살균장치에서도 항균활성이 있는 것을 알 수 있다.In addition, through Examples 7 and 8, it can be seen that the sterilization device formed by bonding the sterilization active layer to the thermoelectric element in the form of a film also has antibacterial activity.

실시예 9에서는 실온과 비슷한 열원에 열전소자를 부착하였을 때의 항균활성을 평가하였으나, 적은 온도 차로 인해 출력전압이 낮아 항균활성이 낮게 나타났다.In Example 9, the antibacterial activity was evaluated when the thermoelectric element was attached to a heat source similar to room temperature, but the output voltage was low due to a small temperature difference, and thus the antibacterial activity was low.

따라서, 본 발명에 따른 살균장치는 동물체의 피부와 직접 접촉하여 체온을 감지할 수 있는 휴대전화 케이스, 팔찌, 목걸이, 반지 등의 악세사리, 속옷, 침구류, 병원복, 양말, 유아용품 등의 섬유, 특히, 피부가 건조하며 미생물에 노출 시 감염 위험성을 가지는 아토피 또는 피부염 환자에게 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the sterilization device according to the present invention is a cell phone case, bracelet, necklace, ring, and other accessories, underwear, bedding, hospital clothes, socks, baby products, etc. that can sense body temperature in direct contact with the skin of an animal. , In particular, it can be usefully used for patients with atopic dermatitis or atopic dermatitis who have dry skin and a risk of infection when exposed to microorganisms.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100: 열전소자
200: 생물학적 열원
300: 살균활성층
400: 고분자 커버층
500: 폴리피롤층
100: thermoelectric element
200: biological heat source
300: sterilization active layer
400: polymer cover layer
500: polypyrrole layer

Claims (15)

열에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 열전소자;
상기 열전소자의 일면과 접촉하여 열전소자에 열을 공급할 수 있는 생물학적 열원; 및
상기 열전소자의 다른 일면에 형성되어, 열전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 살균장치.
a thermoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by heat;
a biological heat source capable of supplying heat to the thermoelectric element in contact with one surface of the thermoelectric element; and
and a sterilization active layer formed on the other side of the thermoelectric element, the sterilizing function being activated by the current generated from the thermoelectric element.
청구항 1에 있어서, 상기 열전소자와 살균활성층 사이에 고분자 커버층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilization apparatus according to claim 1, wherein a polymer cover layer is additionally formed between the thermoelectric element and the sterilization active layer.
청구항 2에 있어서, 상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilization device according to claim 2, wherein the polymer cover layer is made of a conductive polymer.
청구항 3에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 살균장치.
The method according to claim 3, wherein the conductive polymer is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI) , polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate (polyallylate), polycarbonate (PC), cyclo olefin polymer (COP), cyclo olefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate ( CAP), a sterilizer, characterized in that at least one selected from the group consisting of norbornene-based resins and combinations thereof.
청구항 4에 있어서, 상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물인 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilizer according to claim 4, wherein the cyclo olefin polymer is a heterocyclic compound.
청구항 5에 있어서, 상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤인 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilizer according to claim 5, wherein the heterocyclic compound is polypyrrole.
청구항 1에 있어서, 상기 열전소자는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilization apparatus according to claim 1, wherein the thermoelectric element generates an output voltage of 100 to 400 mV.
청구항 1에 있어서, 상기 열전소자는 SiGe, PbTe, 탄소나노튜브, 폴리아닐린(PANI) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시싸이오펜)폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균장치.
The method according to claim 1, wherein the thermoelectric element is at least one selected from the group consisting of SiGe, PbTe, carbon nanotubes, polyaniline (PANI) and poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS). Sterilization device, characterized in that made of material.
청구항 1에 있어서, 상기 생물학적 열원은 사람, 개, 고양이 및 새로 이루어진 군에서 선택된 동물체의 피부인 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilization apparatus according to claim 1, wherein the biological heat source is the skin of an animal selected from the group consisting of humans, dogs, cats and birds.
청구항 1에 있어서, 상기 살균활성층은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함하는 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilization device according to claim 1, wherein the sterilization active layer contains 0.01 to 0.1% of nanoparticles of silver (Ag), copper, or a mixed metal thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 살균활성층은 코팅층 또는 필름층인 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilization device according to claim 1, wherein the sterilization active layer is a coating layer or a film layer.
청구항 1에 있어서, 상기 살균장치는 박테리아를 79 내지 98 % 제거하는 것을 특징으로 하는 살균장치.
The sterilizer according to claim 1, wherein the sterilizer removes 79 to 98% of bacteria.
청구항 1 내지 12 중에서 선택된 어느 하나의 살균장치를 이용하여,
열에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시키는 단계;
상기 발생된 전류에 의해 살균활성층으로부터 살균물질이 방출되는 단계; 및
상기 방출된 살균물질에 의해 박테리아를 79 내지 98 % 살균하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균방법.
Using any one of the sterilizers selected from 1 to 12,
generating an output voltage of 100 mV or more by heat;
discharging a sterilizing material from the sterilizing active layer by the generated current; and
Sterilization method comprising the step of sterilizing 79 to 98% of bacteria by the released sterilizing material.
청구항 13에 있어서, 상기 발생된 전류는 고분자 커버층을 통과한 후, 살균활성층으로부터 방출된 살균물질에 의해 박테리아를 79 내지 98 % 살균하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 살균방법.
The sterilization method according to claim 13, further comprising the step of sterilizing bacteria by 79 to 98% by the sterilizing material released from the sterilizing active layer after the generated current passes through the polymer cover layer.
청구항 14에 있어서, 상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균방법.The sterilization method according to claim 14, wherein the polymer cover layer is made of a conductive polymer.
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