KR102392344B1 - 피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents

피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체온이 이상 온도에 도달 시 시각적으로 나타내 주어 신속하게 대처할 수 있도록 하기 위한 피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 기재층; 및 상기 기재층의 상부에 형성되며, 피부 온도에 대응되는 색을 띄도록 마련된 혼합층을 포함하며, 상기 혼합층은 폴리디아세틸렌(polydiacetylene), 양친매성 고분자, 바인더를 포함하여 상기 기재층에 상에 고정된 구조로 마련된 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서를 제공한다.

Description

피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법{SKIN TEMPERATURE SENSING WEARABLE SENSOR AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체온이 이상 온도에 도달 시 시각적으로 나타내 주어 신속하게 대처할 수 있도록 하기 위한 피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 코로나, 메르스, 사스 등 전염성 바이러스가 전세계적으로 유행하며 예방 및 조기 진단의 중요성이 드러나고 있으며, 이에 따라 바이러스 감염의 주요 증상인 발열 역시 사전 측정의 중요성이 대두되고 있다.
성인의 경우 정상 체온은 37℃로 37.5℃ 이상일 때부터 발열이 있다고 판단한다. Korea Health Tec. Co.에 따르면 각 부위별 정상 체온은 구강(35.5~37.5℃), 항문(36.6~38.0℃), 고막(35.8~38.0℃), 겨드랑이(34.7~37.3℃)로 측정된다. 연령별 정상 체온을 살펴보면 0~2세인 영아기에는 36.4~38℃이고, 유아기 및 아동기인 3~10세에는 36.1~37.8℃, 11~64세에는 35.9~37.6℃, 65세 이상의 노인기에서는 35.8~37.5℃로 조사된다.
특히, 발열 측정의 중요성에 있어서 영아 및 유아의 발열에 관한 경우 38℃ 이상의 열이 오래 지속되면 뇌 손상이 발생할 수 있으며, 발열 시 체내 산소 소모량, 이산화 탄소 발생량, 심박 출량이 증가하여 심장 또는 폐 등의 장기가 손상될 수 있다. 이처럼, 발열은 치명적인 위험을 야기할 수 있기 때문에 초기 발열을 빠르게 진단하고 지속적으로 모니터링 하는 것이 중요하다.
그러나, 고열에 수반되는 두통, 몸살 등과 같은 증상에 시달리고 있는 영유아의 체온을 계속하여 측정하는 것은 현실적으로 매우 어려운 문제이다.
종래의 체온계는 접촉식 방식을 사용하였으나 위생이나 사용편의성이 불량하며, 지속 모니터링이 불가능한 문제가 있다.
이에 따라 기술이 발전하며 적외선 체온계 등 종래 접촉 방식 체온계의 문제를 해결하기 위한 제품들이 발명되었으나, 여전히 지속적인 모니터링이 어렵고, 상태 이상을 인지할 시에만 측정이 가능하여 쉽고 지속적으로 피관찰자의 상태를 모니터링하기에는 부족하다.
특히, 피관찰자가 영유아일 때 발열을 동반하는 건강 이상이 발생한 경우 소통이 불가능하고 홍조, 오한, 보챔, 피곤, 식욕부진 등의 기본 증상을 동반하기 때문에, 보호자가 빠르게 초기 발열을 파악하기 어렵다.
이에 따라, 보호자가 영유아의 발열증상을 모르고 지나치는 경우가 발생할 수 있고 상당히 발열이 진행된 이후에 이를 발견하게 되는 경우 합병증을 동반할 수 있으며, 심각할 경우 사망에 이를 수 있다.
따라서 보호자 또는 관찰자가 발열에 대한 인지를 하지 못하더라도 직관적으로 발열을 감지할 수 있는 체온계에 대한 필요성이 있다.
이와 관련하여, 지속 모니터링이 가능한 체온계에 관련한 선행문헌 중 공개번호 KR 10-2017-0135411 A의 “스마트형 체온체크장치” 및 공개번호 KR 10-2017-0137535 A의 “신생아 위기 대응 시스템”의 경우 상기 언급한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로 어린이의 신체에 부착되어 체온을 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치에 관한 것이다. 그러나, 체온 체크 장치의 구성이 복잡하여 쉽게 사용하기에 어렵다는 문제가 있다.
또한, 사용이 간편한 체온계에 관련한 선행문헌 중 등록번호 KR 10-1141043 B1의 “체온 감지 표시장치”는, 어린이의 팔목이나 발목에 착용할 수 있는 착용구의 표면 색상 변화로 체온 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치에 관한 것으로, 체온 변화를 쉽고 간단하게 가시적으로 파악할 수 있으나 착용구의 특성상 이물감이 크고 불편하기 때문에 매일 착용하여 쉽게 체온변화를 모니터링하며 이상 체온을 알아 내기 위한 목적에는 부족하다.
그러므로, 착용자의 발열을 지속적으로 모니터링하기 위해 최대한 무자각으로 체온을 감지하여 불편함 없이 착용 가능한 체온 센서에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
한국 공개특허 제10-2010-0020940호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 체온이 이상 온도에 도달 시 시각적으로 나타내 주어 신속하게 대처할 수 있도록 하기 위한 피부 온도 감지 착용형 센서 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 기재층; 및 상기 기재층의 상부에 형성되며, 피부 온도에 대응되는 색을 띄도록 마련된 혼합층을 포함하며, 상기 혼합층은 폴리디아세틸렌(polydiacetylene), 양친매성 고분자, 바인더를 포함하여 상기 기재층에 상에 고정된 구조로 마련된 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 혼합층은, 중량%로, 상기 폴리디아세틸렌은 1~10%, 양친매성 고분자는 9~50%, 바인더는 40~90%의 함량을 갖도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 폴리디아세틸렌은, 단분자 내에 3중 결합을 2개 가지고 있는 폴리디아세틸렌 구조를 갖는 고분자인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 폴리디아세틸렌은, PCDA(10,12-Pentacosadiynoic acid, C25), TCDA(10,12-tricosadiynoic acid, C23), HCDA(10,12-heneicosadiynoic acid, C21), OCDA(10,12-octadecadiynoic acid, C18) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 양친매성 고분자는, 상기 폴리디아세틸렌의 온도에 따라 설정된 변색 범위를 갖도록 종류 및 함량이 결정된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 양친매성 고분자는, 플루로닉(pluronic)계 고분자인 F127, F68, 트윈(tween)계 고분자인 tween 20, tween 80 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 바인더는, acrylate계 및 cellulose계의 바인더 물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 바인더는, polymethylmethacrylate(PMMA), ethyl cellulose(EC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 바인더는, 증점제, 가소제, 발수제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 첨가하여 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기재층은, 섬유 소재 또는 고분자 필름으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법에 있어서, a) 상기 혼합층을 제조하는 단계; b) 제조된 상기 혼합층을 상기 기재층 상에 프린팅하는 단계; c) 상기 기재층 상에 프린팅된 상기 혼합층을 고착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계는, a1) 상기 폴리디아세틸렌과 상기 양친매성 고분자를 혼합하여 체온에 따라 변색되는 색소를 제조하는 단계; 및 a2) 상기 색소와 상기 바인더를 배합하여 상기 혼합층을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계는, 스크린 날염, 패딩, DTP 중 어느 하나의 방법으로 프린팅이 이루어지도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계는, 열풍건조, 적외선 건조, 고주파 건조, 자연건조 중 어느 하나의 건조 방법으로 상기 혼합층을 상기 기재층 상에 고착시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 체온이 일정한 온도 이상으로 상승하는 경우 센서의 색상이 자동으로 변색되기 때문에, 착용자의 상태 이상을 보호자가 즉각적으로 확인하여 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기존의 비접촉식 체온계 대비 제조 비용이 저렴하며 섬유로 된 착용형 센서로써 유연성이 좋아 이물감이 적고 착용이 편안하여 의류나 팔찌 등으로 제작이 가능하다. 특히, 일반적으로 착용하는 플렉서블한 고분자 필름이나, 섬유 소재에 프린팅하여 사용이 가능하기 때문에 이물감이 적고, 영유아도 항시 착용이 가능하다.
또한, 프린팅된 패턴의 색상 변화에 따라 착용자의 발열 정도를 실시간으로 파악할 수 있다.
또한, 패턴 모양을 다양하게 제작하여 심미성을 가지는 센서를 제작할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 착용 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 조성물의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 색소가 프린팅된 의류의 온도에 따른 색 변화를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합층을 제조하는 단계의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 화학 구조식을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 온도에 따른 색 변화를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 파장에 따른 색상 농도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서를 나타낸 사진이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 온도에 따른 색 변화를 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 파장에 따른 색상 농도를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 착용 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 조성물의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 색소가 프린팅된 의류의 온도에 따른 색 변화를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지도 5를 참조하면, 피부 온도 감지 착용형 센서(100)는 기재층(110) 및 혼합층(120)을 포함한다.
상기 기재층(110)은 섬유 소재 또는 고분자 필름으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 기재층(110)은 의류나, 손목에 차는 팔찌, 목걸이 등 인체에 직접 닿는 소재들로 이루어지거나, 신체에 착용하는 소재들에 부착되는 플렉시블(flexible)한 필름 등으로 이루어질 수 있다.
상기 혼합층(120)은 상기 기재층(110)의 상부에 형성되며, 피부 온도에 대응되는 색을 띄도록 마련될 수 있다.
이를 위해, 상기 혼합층(120)은 폴리디아세틸렌(polydiacetylene), 양친매성 고분자, 바인더를 포함하여 상기 기재층(110)에 상에 고정된 구조로 마련될 수 있다.
상기 혼합층(120)은, 중량%로, 상기 폴리디아세틸렌은 1~10%, 양친매성 고분자는 9~50%, 바인더는 40~90%의 함량을 갖도록 마련될 수 있다.
상기 폴리디아세틸렌은, PCDA(10,12-Pentacosadiynoic acid, C25), TCDA(10,12-tricosadiynoic acid, C23), HCDA(10,12-heneicosadiynoic acid, C21), OCDA(10,12-octadecadiynoic acid, C18) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 단, 상기 폴리디아세틸렌은 이에 한정되지 않으며, 단분자 내에 3중 결합을 2개 가지고 있는 폴리디아세틸렌 구조를 갖는 고분자를 모두 포함할 수 있다.
상기 양친매성 고분자는, 상기 폴리디아세틸렌의 온도에 따라 설정된 변색 범위를 갖도록 종류 및 함량이 결정될 수 있다.
일 예로, 상기 양친매성 고분자는, 플루로닉(pluronic)계 고분자인 F127, F68, 트윈(tween)계 고분자인 tween 20, tween 80 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
단, 상기 양친매성 고분자는 폴리디아세틸렌의 온도에 따른 변색 범위를 조정할 수 있는 양친매성 고분자 물질을 모두 포함할 수 있다.
그리고, 상기 양친매성 고분자의 종류 및 함량은 상기 폴리디아세틸렌이 온도에 따라 변색이 어느정도 되도록 할지에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기 바인더는, acrylate계 및 cellulose계의 바인더 물질 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 바인더는, polymethylmethacrylate(PMMA), ethyl cellulose(EC) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 염색에 사용되는 바인더로 알려진 물질이라면 모두 사용 가능하다.
그리고, 상기 바인더는, 증점제, 가소제, 발수제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 첨가하여 추가적인 물성을 도모하도록 마련될 수 있다.
이처럼 상기 혼합층(120)은 폴리디아세틸렌, 양친매성 고분자, 바인더를 배합하고 상기 기재층(110) 상에 고정시키도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 혼합층(120)은 상기 기재층(110)의 다수 영역 또는 국부 영역에 부착될 수 있다.
일 예로, 상기 혼합층(120)은 상기 기재층(110) 상의 전체에 부착되거나 무늬를 형성하도록 부착될 수 있다.
또한, 상기 혼합층(120)은 형성 직후에는 흰색 또는 옅은 핑크색이기 때문에, 도 4에 도시된 것처럼, UV를 조사하여 파란색을 띄게 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 37℃ 이하에서의 색상(파랑)과 38℃의 색상(보라), 그리고 39℃ 이상에서의 색상(빨강)이 다르게 설계되면 착용자의 현재 체온 상태를 실시간으로 시각적으로 파악할 수 있게 할 수 있다.
즉, 이상이 없을 때는 기본의 파란색을 유지하다가 착용자의 체온에 이상이 발생한 경우 빨간색으로 변색이 발생하기 때문에, 보호자가 즉시 이상 상태를 대처할 수 있고 이후의 체온 관리 역시 용이하게 할 수 있다.
단, 여기서의 색상 변화 온도는 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 연령별 정상 체온을 살펴보면 0~2세인 영아기에는 36.4~38℃이고, 유아기 및 아동기인 3~10세에는 36.1~37.8℃, 11~64세에는 35.9~37.6℃, 65세 이상의 노인기에서는 35.8~37.5℃로 조사된다.
따라서, 착용 연령에 따라 색이 변하는 온도를 다르게 제작할 수 있으며, 상기 양친매성 고분자의 농도 및 종류를 변경하여 적절히 조절하도록 마련될 수 있다.
이하, 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법의 순서도이다.
피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법은 먼저, 혼합층을 제조하는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
혼합층을 제조하는 단계(S10)에서는 상기 혼합층(120)을 제조하도록 마련될 수 있으며, 상기 혼합층(120)은, 중량%로, 상기 폴리디아세틸렌은 1~10%, 양친매성 고분자는 9~50%, 바인더는 40~90%의 함량을 포함하도록 제조될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합층을 제조하는 단계의 순서도이다.
도 7에 도시된 것처럼, 혼합층을 제조하는 단계(S10)는 먼저, 폴리디아세틸렌과 양친매성 고분자를 혼합하여 체온에 따라 변색되는 색소를 제조하는 단계(S11)가 수행될 수 있다.
폴리디아세틸렌과 양친매성 고분자를 혼합하여 체온에 따라 변색되는 색소를 제조하는 단계(S11)에서는, 폴리디아세틸렌에 양친매성 고분자를 혼합하여 색소를 제조하도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 양친매성 고분자의 종류 및 함량은 색이 변하는 온도와 변색시 색의 농도에 따라 조절될 수 있다.
폴리디아세틸렌과 양친매성 고분자를 혼합하여 체온에 따라 변색되는 색소를 제조하는 단계(S11) 이후에는, 색소와 바인더를 배합하여 혼합층을 제조하는 단계(S12)가 수행될 수 있다.
색소와 바인더를 배합하여 혼합층을 제조하는 단계(S12)에서는, 상기 폴리디아세틸렌과 양친매성 고분자를 혼합한 색소에 바인더를 배합하여 상기 혼합층(120)을 제조하도록 마련될 수 있다.
혼합층을 제조하는 단계(S10) 이후에는, 제조된 혼합층을 기재층 상에 프린팅하는 단계(S20)가 수행될 수 있다.
제조된 혼합층을 기재층 상에 프린팅하는 단계(S20)에서, 상기 혼합층(120)은 상기 기재층(110) 상에 프린팅 될 수 있으며, 스크린 날염, 패딩, DTP 중 어느 하나의 방법으로 프린팅이 이루어지도록 마련될 수 있다.
제조된 혼합층을 기재층 상에 프린팅하는 단계(S20) 이후에는, 기재층 상에 프린팅된 상기 혼합층을 고착시키는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
기재층 상에 프린팅된 상기 혼합층을 고착시키는 단계(S30)에서는 상기 기재층(110) 상에 프린팅된 상기 혼합층(120)이 부착된 상태를 유지하도록 고착시켜 피부 온도 감지 착용형 센서(100)를 형성하도록 마련될 수 있다.
기재층 상에 프린팅된 상기 혼합층을 고착시키는 단계(S30)는, 열풍건조, 적외선 건조, 고주파 건조, 자연건조 중 어느 하나의 건조 방법으로 상기 혼합층(120)을 상기 기재층(110) 상에 고착시키도록 마련될 수 있다.
기재층 상에 프린팅된 상기 혼합층을 고착시키는 단계(S30) 이후에는 정상 체온일 때, 상기 혼합층(120)이 파란색을 띄도록 UV를 균일하게 조사할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서를 나타낸 사진이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 화학 구조식을 나타낸 예시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하여 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조 과정을 설명하도록 한다.
먼저, Ethyl cellulose 2g과 methanol 10g, dimethylformamide 10g을 혼합한 후, 교반기를 이용하여 6시간 교반하여 Ethyl cellulose 바인더를 제조하였다. 그리고, 10,12-pentacosadiynoic acid 0.5g을 F127 수지 7g에 혼합하고, 상기 제조한 바인더 10g을 혼합한 후, 교반기를 이용하여 1시간 교반하여 색소 혼합물인 혼합층(120)을 제조하였다.
다음에는, 실크 스크린 메쉬(격자무늬: 가로 2cm, 세로 2cm, 및 격자 간격 1cm)를 기재층(110)인 원단(polyamide adjacent fabric)위에 올리고 실크스크린 방식으로 날염하여 원단 상면에 피부 온도 감지용 색소 혼합물인 상기 혼합층(120)을 프린팅하였다.
다음으로, 프린팅된 신축성 원단을 80℃의 온도에서 3분 동안 건조시켜 상기 혼합층(120)을 상기 기재층(110) 상에 고착시켰다.
마지막으로 상기 원단에 5분간 254nm로 UV를 균일하게 조사하여 파란색을 띄는 피부 온도 감지 착용형 센서를 제조하였다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 온도에 따른 색 변화를 나타낸 예시도이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 파장에 따른 색상 농도를 나타낸 그래프이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 실시예에 따른 방법으로 제조된 피부 온도 감지 착용형 센서(100)를 핫 플레이트를 이용하여 지정된 온도(36, 38, 40℃)를 맞춰준 후 온도가 안정화될 수 있도록 1시간 동안 방치한 다음, 제조된 피부 온도 감지 착용형 센서(100)를 온도가 안정화된 핫 플레이트에 5분간 올려두고 색 변화를 관찰하였다.
관찰 결과, 파장에 따라 색의 농도가 변화하면서 36도인 혼합층(1)은 파란색을, 38도인 혼합층(2)은 보라색을, 40도인 혼합층(2)은 빨간색으로 변색되는 것을 확인할 수 있었다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서를 나타낸 사진이다.
도 12를 참조하여 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조 과정을 설명하도록 한다.
먼저, Ethyl cellulose 2g과 methanol 10g, dimethylformamide 10g을 혼합한 후, 교반기를 이용하여 6시간 교반하여 Ethyl cellulose 바인더를 제조하였다.
그리고, 10,12-pentacosadiynoic acid 0.5g을 Tween80 수지 7g에 혼합하고, 상기 제조한 바인더 10g을 혼합한 후, 교반기를 이용하여 1시간 교반하여 색소 혼합물인 혼합층(120)을 제조하였다.
그리고, 실크 스크린 메쉬(격자무늬: 가로 2cm, 세로 2cm, 및 격자 간격 1cm)를 기재층(110)인 원단(polyamide adjacent fabric)위에 올리고 실크스크린 방식으로 날염하여 원단 상면에 피부 온도 감지용 색소 혼합물인 상기 혼합층(120)을 프린팅하였다.
그 다음, 프린팅된 신축성 원단을 80℃ 온도에서 3분 동안 건조시켜 상기 혼합층(120)을 상기 기재층(110) 상에 고착시켰다.
마지막으로 상기 원단에 5분간 254nm로 UV를 균일하게 조사하여 파란색을 띄는 피부 온도 감지 착용형 센서를 제조하였다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 온도에 따른 색 변화를 나타낸 예시도이고, 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 파장에 따른 색상 농도를 나타낸 그래프이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 제2 실시예에 따른 방법으로 제조된 피부 온도 감지 착용형 센서(100)를 핫 플레이트를 이용하여 지정된 온도(36, 38, 40℃)를 맞춰준 후 온도가 안정화될 수 있도록 1시간 동안 방치한 다음, 제조된 피부 온도 감지 착용형 센서(100)를 온도가 안정화된 핫 플레이트에 5분간 올려두고 색 변화를 관찰하였다.
관찰 결과, 파장에 따라 색의 농도가 변화하면서 36도인 혼합층(1)은 파란색을, 38도인 혼합층(2)은 보라색을, 40도인 혼합층(2)은 빨간색으로 변색되는 것을 확인할 수 있었다.
이처럼, 본 발명에서 사용한 폴리디아세틸렌은 변색 색소 중에서도 온도에 의해 가역적으로 파란색에서 빨간색으로 뚜렷하게 가시적인 색변화가 나타난다는 특성으로 인하여 그 연구가 활발하게 이루어지고 있는 물질이다. 그러나 폴리디아세틸렌은 단분자 내에 3중결합 2개를 가지고 있는 매우 불안정한 고분자이기 때문에, 그 사용의 편리성과 뚜렷한 색변화에도 불구하고 섬유에 적용한 사례는 보고되지 않고 주로 고분자 필름으로만 제조되었다. 본 발명의 피부 온도 감지 착용형 센서(110)는 폴리디아세틸렌을 섬유에 프린팅하는 방식으로 제조함으로 그 착용의 편의성을 높였다.
또한, 본 발명에 따르면, 이물감 없이 상기 피부 온도 감지 착용형 센서(100)를 착용한 상태를 유지할 수 있기 때문에 체온계를 이용하여 계속 체온을 측정하지 않아도 직관적으로 체온 상태를 확인할 수 있다, 이에 따라, 보호자가 즉각적으로 영유아의 체온 상태를 확인하여 상태가 이상할 경우 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 종래의 체온계 대비 제조 비용이 저렴하며 다양한 패턴으로 혼합층(120)을 형성할 수 있기 때문에 다양한 심미성을 갖는 디자인으로 제조하기에도 유리하다.
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.
본 발명의 범위는 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.
100: 피부 온도 감지 착용형 센서
110: 기재층
120: 혼합층

Claims (14)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층의 상부에 형성되며, 피부 온도에 대응되는 색을 띄도록 마련된 혼합층을 포함하며,
    상기 혼합층은 PCDA(10,12-Pentacosadiynoic acid, C25), TCDA(10,12-tricosadiynoic acid, C23), HCDA(10,12-heneicosadiynoic acid, C21), OCDA(10,12-octadecadiynoic acid, C18) 중 어느 하나인 폴리디아세틸렌(polydiacetylene), 상기 폴리디아세틸렌의 온도에 따라 설정된 변색 범위를 갖도록 종류 및 함량이 결정되는 양친매성 고분자, 바인더를 포함하여 상기 기재층에 상에 고정된 구조로 마련되고,
    상기 바인더는 에틸셀룰로스(Ethyl cellulose), 메탄올(methanol) 및 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide)를 혼합한 후 교반기로 교반한 에틸셀룰로스 바인더이며,
    상기 혼합층은 상기 PCDA(10,12-pentacosadiynoic acid, C25)을 플루로닉(pluronic)계 고분자인 F127 수지에 혼합한 후 상기 에틸셀룰로스 바인더를 혼합한 후 상기 교반기로 교반한 색소 혼합물이고,
    상기 기재층은 격자 간격을 가지는 실크 스크린 메쉬를 원단 위에 올리고 실크스크린 방식을 날염하여 상기 원단의 상면에 상기 혼합층이 프린팅된 후 건조시켜 상기 혼합층을 상기 기재층에 고착시키며,
    상기 혼합층은 37℃ 이하에서 파랑색, 38℃에서 보라색, 39℃ 이상에서 빨간색으로 변색됨에 따라 착용자의 현재 체온 상태를 시각적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합층은, 중량%로,
    상기 폴리디아세틸렌은 1~10%, 양친매성 고분자는 9~50%, 바인더는 40~90%의 함량을 갖도록 마련된 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리디아세틸렌은,
    단분자 내에 3중 결합을 2개 가지고 있는 폴리디아세틸렌 구조를 갖는 고분자인 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는,
    증점제, 가소제, 발수제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 첨가하여 마련된 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재층은,
    섬유 소재 또는 고분자 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서.
  11. 제 1 항에 따른 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법에 있어서,
    a) 상기 혼합층을 제조하는 단계;
    b) 제조된 상기 혼합층을 상기 기재층 상에 프린팅하는 단계;
    c) 상기 기재층 상에 프린팅된 상기 혼합층을 고착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    a1) 상기 폴리디아세틸렌과 상기 양친매성 고분자를 혼합하여 체온에 따라 변색되는 색소를 제조하는 단계; 및
    a2) 상기 색소와 상기 바인더를 배합하여 상기 혼합층을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    스크린 날염, 패딩, DTP 중 어느 하나의 방법으로 프린팅이 이루어지도록 마련된 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    열풍건조, 적외선 건조, 고주파 건조, 자연건조 중 어느 하나의 건조 방법으로 상기 혼합층을 상기 기재층 상에 고착시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 피부 온도 감지 착용형 센서의 제조방법.
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