KR102409205B1 - 전도성 실리콘 전극의 제조 방법 및 전극 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성 실리콘 전극을 제조하는 방법에 있어서, 실리콘 폴리머에 코어 분말을 전도성 물질로 코팅한 제 1 전도성 필러를 혼합하여 제 1 혼합물을 형성하는 a 단계, 상기 제 1 혼합물에, 상기 제 1 전도성 필러와 입자 크기, 소재, 및 형태 중 적어도 하나 이상이 상이한 제 2 전도성 필러를 혼합하여 제 2 혼합물을 형성하는 b단계, 양 끝단 이외의 영역이 절연체로 둘러싸인 금속 부재의 외면을 감싸도록 상기 제 2 혼합물을 성형하여 전도성 실리콘 전극을 형성하는 c 단계를 포함하되, 상기 제 1 전도성 필러 및 상기 제 2 전도성 필러 중 하나 이상은 비전도성 물질의 코어 분말에 전도성 물질을 코팅하여 형성되며, 상기 전도성 실리콘 전극은 외부 장치의 임의의 영역에 결착되며, 상기 양 끝단에서 수집되는 생체 신호를 상기 외부 장치로 전달하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전도성 실리콘 전극, 그리고 상기 전극을 제조하는 방법에 대한 것이다.
종래 사람의 생체 신호를 측정하기 위해서는 사용자의 신체에 습식 전극을 부착하여 생체 신호를 검출하는 방식을 취했다. 습식 전극은 전도성 금속으로 이루어진 전극을 하이드로젤을 통하여 사용자의 피부와 전기적으로 인터페이싱하는 전극을 의미한다. 하이드로젤은 전해질 성분의 젤로, 하이드로젤을 통해서 전극과 피부가 접촉하는 경우, 금속으로 이루어진 전극이 피부와 직접 접촉하는 것과 비교하여 전극과 피부 사이의 전기적 저항인 접촉 임피던스를 낮추게 된다. 즉, 하이드로젤을 이용하면 전극과 피부와의 접촉 임피던스를 상대적으로 낮추어 미세한 크기의 생체 신호에 대한 접촉 임피던스의 영향을 줄이므로, 생체 신호 측정에 유리하다. 이와 같이 습식 전극을 사용하면 상대적으로 균일하고 안정된 생체 신호를 얻을 수 있다.
그러나 이와 같은 습식 전극은 반복된 사용이 어렵고, 보관도 쉽지 않아 가정용으로 사용하는 것은 실질적으로 불가능하다. 나아가 착용감이 좋지 않기 때문에 생체 신호 수집에 사용하는 것은 사용자 편의를 고려할 때 바람직하지 않다. 한편, 건식 전극은 보관은 용이하나 금속 특유의 차가움과 딱딱함으로 인하여 착용감이 마찬가지로 좋지 않고, 전극과 피부 사이의 전기적 저항인 접촉 임피던스가 높아 양질의 신호가 수집되기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 사용자 착용감이 우수하고, 피부 밀착도가 높은 실리콘에 전도성 필러를 적절하게 배합하여 생체 신호 측정에 적합하고, 동시에 충전 기능, 안테나 기능 및 열전도 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 전도성 실리콘 전극을 제조하는 방법에 대한 것이다.
본 발명은 전도성 실리콘 전극을 제조하는 방법에 있어서, 실리콘 폴리머에 코어 분말을 전도성 물질로 코팅한 제 1 전도성 필러를 혼합하여 제 1 혼합물을 형성하는 a 단계; 상기 제 1 혼합물에, 상기 제 1 전도성 필러와 입자 크기, 소재, 및 형태 중 적어도 하나 이상이 상이한 제 2 전도성 필러를 혼합하여 제 2 혼합물을 형성하는 b단계; 및 양 끝단 이외의 영역이 절연체로 둘러싸인 금속 부재의 외면을 감싸도록 상기 제 2 혼합물을 성형하여 전도성 실리콘 전극을 형성하는 c 단계를 포함하되, 상기 제 1 전도성 필러 및 상기 제 2 전도성 필러 중 하나 이상은 비전도성 물질의 코어 분말에 전도성 물질을 코팅하여 형성되며, 상기 전도성 실리콘 전극은 외부 장치의 임의의 영역에 결착되며, 상기 양 끝단에서 수집되는 생체 신호를 상기 외부 장치로 전달하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예를 따르면 착용감이 우수한 실리콘에 적어도 하나 이상의 전도성 필러를 배합하여 전도성을 향상시킨 실리콘 전극을 제조할 수 있다. 이를 따르면 착용감이 우수하고 양질의 생체 신호를 수집할 수 있는 전극을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 전도성 실리콘 전극을 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따라 적어도 하나 이상의 전도성 필러를 실리콘 폴리머에 배합하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 따라 전도성 실리콘 전극을 제조하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 전극의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 또 다른 전극 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따라 적어도 하나 이상의 전도성 필러를 실리콘 폴리머에 배합하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 따라 전도성 실리콘 전극을 제조하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 전극의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 또 다른 전극 장치의 사시도이다.
본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다. 그리고 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
한편, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 표현된다. 그리고 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 전도성 실리콘 전극을 제조하는 방법에 대한 순서도이다.
단계 110에서 전도성 실리콘 전극의 베이스가 되는 실리콘 폴리머가 준비될 수 있다.
실리콘은 인체에 무해하고, 금속 특유의 차가운 느낌이 없어 착용감이 우수하며, 탄성력과 연성을 가지고 있기 때문에 하이드로젤 없이도 피부에 완전히 밀착되어 생체 신호 수집에 유리하다. 따라서 본 발명의 선호되는 실시예를 따르는 전도성 전극은 실리콘 소재로 형성될 수 있다. 상기 실리콘 폴리머는 예를 들면 겔 상태의 고온 경화용 실리콘(HTV, High Temperature Vulcanizing)를 사용하거나 또는 액상 상태의LSR(Liquid Silicon Rubber)을 사용할 수 있다.
이때 본 발명의 실시예를 따르면, 두가지 종류의 실리콘 폴리머가 믹싱될 수 있다. 예를 들어 HTL 또는 LSR 소재인 제 1 실리콘 폴리머에 찢어짐에 강한 성질 (high tear strength), 경화시간이 짧은 성질 또는 접착력이 강한 성질 등을 가지는 제 2 실리콘 폴리머가 임의의 비율로 배합될 수 있다. 이때 제 1 실리콘 폴리머와 제 2 실리콘 폴리머의 혼합 비율은 실리콘 전극의 용도에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 실리콘 전극은 생체 신호 측정, 충전, 안테나 및 열전도 용도 등에 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 실리콘 전극이 생체 신호 측정 용도에 사용되는 경우, 제 1 실리콘 폴리머와 제 2 실리콘 폴리머의 혼합 비율은 충전 및 안테나 용도에 사용되는 경우에 비해 높게 설정될 수 있다.
그런데 실리콘은 전기전도성이 없기 때문에, 전극으로는 적합하지 않다. 따라서 본 발명의 실시예를 따르는 전도성 전극은 실리콘 폴리머에 전기전도성, 열전도성을 가지는 금속 파우더를 배합하여 형성될 수 있다. 실리콘 폴리머에 금속 파우더를 미리 설정된 비율로 배합하면, 실리콘의 특성을 유지하면서 금속 수준의 전기전도성을 가질 수 있기 때문이다.
단계 120에서 실리콘 폴리머에 전도성 필러가 믹싱될 수 있다. 본 발명의 실시예를 따르는 전도성 필러는 코어 분말을 전도성 물질로 코팅하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 은으로 코팅된 니켈 파우더의 경우, 실리콘 폴리머에 임의의 비율로 배합되면, 그 혼합물은 실리콘의 특성, 즉 탄성력과 착용감이 유지되면서 소정의 전기전도성과 자성을 가질 수 있다
본 발명의 실시예를 따르는 전극은 생체 신호 측정에 사용될 수 있다. 따라서 전도성 필러의 코어 분말은 인체에 무해한 물질로 형성되는 것이 적절하다. 나아가 반드시 전도성 물질일 필요는 없다. 즉, 코어 분말은 전도성이거나 비전도성 물질일 수 있으며, 구리, 글라스, 알루미늄, 지르코니아, 실리카, 알루미나, 니켈, 카본, CNT, 은나노와이어 등의 크기 1~40um 사이의 분말을 사용할 수 있다. 나아가 코어 분말은 구형 (sphere), 비정형 조각 (flake), 나뭇잎 (dendrite) 형태일 수 있다.
코어 분말에 코팅되는 전도성 물질은 은, 니켈, 금, 백금 등으로 코어 분말의 표면이 완전히 감싸도록 코팅될 수 있다. 나아가 코어 분말에 코팅되는 전도성 물질의 두께에 따라 전극의 전도도가 변경될 수 있으므로, 코팅의 두께는 전도성 전극의 용도에 따라 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 실리콘 전극은 상기 전도성 필러를 전체 혼합물 중량에서 임의의 비율로 포함할 수 있다. 전도성 필러의 혼합 비율의 최소 범위는 전도성 전극의 용도 즉, 생체 신호 측정, 열전도 또는 충전 용도 등에 사용하기 위한 전도도를 확보하기 위한 최소 비율로 설정할 수 있으며, 최대 범위는 분체 함량 과다에 따른 분산성 저하를 초래하거나 경제성이 떨어지지 않는 최대 범위로 설정할 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르면 실리콘 폴리머에 전도성 필러를 혼합시, 전도성 필러를 실리콘 폴리머에 최대한 균일하게 배열하면 전극의 품질을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 2개의 롤 밀(roll mill) 또는 3개의 롤 밀을 포함하는 롤러를 사용하여 혼합물을 롤링하는 과정을 수행할 수 있다. 즉, 롤러를 사용하여 혼합물을 넓게 펼치는 과정을 반복하여 실리콘 폴리머에 전도성 필러를 균일하게 배열시킬 수 있다.(단계 130)
실리콘 폴리머에 전도성 필러를 균일하게 배열시키기 위한 보다 구체적인 방법은 첨부된 도 3에 대한 설명에서 후술된다.
한편, 본 발명의 추가적인 실시예를 따르면, 실리콘 폴리머에 상이한 크기, 형태 또는 상이한 소재의 전도성 필러를 복수개 혼합한 혼합물을 이용하여 전도성 전극을 형성할 수 있다. 이는 상이한 종류의 전도성 필러를 배합하여 사용하면 전극의 전도성이 높아지는 효과가 있기 때문이다
보다 구체적으로, 실리콘 폴리머에 제 1 전도성 필러를 혼합한 제 1 혼합물을 형성하고, 상기 제 1 혼합물에 상기 제 1 전도성 필러와 크기, 형태 및/또는 소재가 상이한 제 2 전도성 필러를 혼합하여 제 2 혼합물을 형성할 수 있다. (단계 140).
이때 제 2 전도성 필러 역시 코어 분말을 전도성 물질로 코팅하여 형성될 수 있다. 코어 분말은 인체에 무해한 물질로 형성되는 것이 적절하며, 반드시 전도성 물질일 필요는 없다. 즉, 코어 분말은 전도성이거나 비전도성 물질일 수 있으며, 구리, 글라스, 알루미늄, 지르코니아, 실리카, 알루미나, 니켈, 카본, CNT, 은나노와이어 등의 분말을 사용할 수 있다. 나아가 코어 분말은 구형 (sphere), 비정형 조각 (flake), 나뭇잎 (dendrite) 형태일 수 있다.
제 2 전도성 필러의 코어 분말에 코팅되는 전도성 물질은 은, 니켈, 금, 백금 등으로 코어 분말의 표면이 완전히 감싸도록 코팅될 수 있다. 나아가 코어 분말에 코팅되는 전도성 물질의 두께에 따라 전도도가 변경될 수 있으므로, 코팅의 두께는 전도성 전극의 용도에 따라 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르면, 제 1 전도성 필러와 제 2 전도성 필러는 코어 분말의 크기가 상이할 수 있다. 예를 들어 제 1 전도성 필러는 코어 분말의 크기가 10~100um, 제 2 전도성 필러는 코어 분말의 크기가 1~50um로 상이할 수 있다.
또 다른 예로 제 1 전도성 필러와 제 2 전도성 필러는 코어분말의 형태가 상이할 수 있다. 예를 들어 제 1 전도성 필러는 코어 분말의 형태가 구형 (sphere)이며, 제 2 전도성 필러는 코어 분말의 형태가 비정형 조각 (flake) 형태일 수 있다. 또 다른 예로 제 1 전도성 필러와 제 2 전도성 필러는 소재가 상이할 수 있다. 예를 들어 제 1 전도성 필러는 은으로 코팅된 니켈 파우더, 제 2 전도성 필러는 은으로 코팅된 세라믹일 수 있다.
이 때, 제 1 전도성 필러와 제 2 전도성 필러의 혼합 비율은 전도성 전극의 용도 즉, 생체 신호 측정, 열전도 또는 충전 용도에 따라 변경될 수 있다. 나아가 생체 신호 측정 용도의 전극인 경우, 측정 대상 생체 신호의 종류에 따라 제 1 전도성 필러와 제 2 전도성 필러의 혼합 비율이 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따라 적어도 하나 이상의 전도성 필러를 실리콘 폴리머에 배합한 확대도이다.
도 2a는 실리콘 폴리머에 하나의 종류의 전도성 필러 210을 혼합한 혼합물의 확대도이다. 본 발명의 실시예를 따르면, 상기 전도성 필러의 크기는 10~100um일 수 있다.
도 2b는 실리콘 폴리머에 제 1 전도성 필러 220 및 상기 제 1 전도성 필러보다 분말의 크기가 작은 제 2 전도성 필러 230를 혼합한 혼합물의 확대도이다. 여기서 제 1 전도성 필러 220의 크기는 10~100um, 제 2 전도성 필러의 크기는 1~50um로 상이할 수 있다.
도 2b의 경우, 두 종류의 전도성 필러의 크기가 상이하기 때문에 제 1 전도성 필러 분말 사이 사이에 제 2 전도성 필러 분말이 배치되어, 전도성 필러의 전체 비율이 향상될 수 있다. 이 경우, 전극의 전도성이 향상될 것이다.
다시 도 1에 대한 설명으로 복귀하면, 실리콘 폴리머에 제 1 전도성 필러를 혼합한 제 1 혼합물 (단계 130)에 제 2 전도성 필러를 혼합하여 (단계 140) 제 2 혼합물을 형성하고 이를 롤링할 수 있다. (단계 150) 이는 제 1 혼합물에 제 2 전도성 필러를 최대한 균일하게 배열하여 전극의 품질을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 2개의 롤 밀(roll mill) 또는 3개의 롤 밀을 포함하는 롤러를 사용하여 혼합물을 롤링하는 과정을 수행할 수 있다. 롤러를 사용하여 혼합물을 넓게 펼치는 과정을 반복하여 전체 혼합물에 전도성 필러를 균일하게 배열시킬 수 있다.
도 1에 별도로 도시된 것은 아니나, 본 발명의 다른 실시예를 따르면, 실리콘 폴리머에 전도성 필러를 혼합한 혼합물을 형성하고, 여기에 일정 비율로 경화제를 배합할 수 있다. 경화제의 배합 비율은 실리콘 폴리머와 전도성 필러의 배합 비율, 경화제의 종류 및/또는 성형 방법 등에 따라 변경될 수 있다.
나아가 도 1에 별도로 도시된 것은 아니나, 본 발명의 다른 실시예를 따르면, 실리콘 폴리머에 전도성 필러를 혼합한 혼합물을 형성하고, 여기에 일정 비율로 색상 원료를 배합할 수 있다. 경화제 배합, 색원료 배합 단계는 생략되거나 또는 동시에 진행될 수도 있다.
나아가 실리콘 폴리머에 전도성 필러를 혼합한 혼합물이 형성되면, 상기 혼합물을 금형에 넣어 전극의 형상으로 성형을 할 수 있다. (단계 160) 예를 들어 열처리가 필요한 압축 성형의 방법으로 전극을 제조하는 경우, 열처리 온도는 전극의 목적에 따라 상이하게 설정할 수 있다. 나아가 용액 처리가 필요한 사출 성형하는 경우, 용액 처리 시간 역시 전극의 목적에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르면, 전극 금형의 임의의 영역에 전도성 실리콘을 배치하고, 다른 영역에 비전도성 실리콘을 배치하여 전극의 형상으로 성형하면, 전도성 실리콘과 비전도성 실리콘을 하나의 전극으로 성형할 수 있다. 이와 같은 방법으로 전극을 성형하면, 예를 들어 도 4a에서 전극 400은 분리 불가능한 일체의 실리콘 소재로 형성되지만, 410 및 415 영역은 전도성 성질을 가지고, 420은 비전도성 성질을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 따르면 임의의 부분을 절연체 또는 비전도성 실리콘으로 커버링한 전도성 금속 부재를 마련하고, 그 표면에 전도성 실리콘을 배치하도록 전극을 성형하면, 금속 부재, 비전도성 실리콘 및 전도성 실리콘으로 형성된 구조의 전극을 제조할 수 있다. 이와 같은 방법으로 전극을 성형하면, 예를 들어 도 4b에서 전극 430은 금속 부재 440, 절연체인 비전도성 실리콘 450, 전도성 실리콘 460 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
전극 430을 생체 신호를 수집하는 용도로 사용하는 경우, 생체 신호를 수집하기 위해서는 전극 430이 인간의 신체에 밀착되게 되는데, 피부 밀착성이 우수한 전극 430의 양 끝단에서 수집되는 생체 신호가 품질이 우수하며 양 끝단 이외의 영역에서 수집된 신호 이외에는 실질적으로 노이즈로 분류될 수 있다.
그런데 전극 430이 도 4b와 같은 구조를 취하면, 전도성 실리콘 460의 양 끝단에서 수집된 생체 신호가 금속 부재 440를 통과하여, 결합부를 통해 외부 장치로 전송될 수 있다. 즉, 금속 부재 440은 생체 신호 전달의 터널 기능을 수행할 수 있다. 나아가 금속 부재 440는 도 4b에 도시된 바와 같이 양 끝단 이외의 영역을 절연체인 비전도성 실리콘 450으로 감싸고 있기 때문에 노이즈 신호가 차단될 수 있다.
성형된 결과물, 즉 성형물은 플라즈마 또는 UV 코팅 등으로 표면을 처리할 수 있다. (단계 170) 이는 불순물을 제거하고 강도를 조정하기 위한 것으로, 후처리 방식, 온도 및/또는 시간은 전극의 사용 목적에 따라 상이하게 설정할 수 있다.
예를 들어 성형물의 표면에 아르곤 (Ar)을 이용한 플라즈마 처리를 수행하면, 전극의 저항이 감소되거나 및 전극에 포함된 구리, 은의 산화가 방지 또는 지연될 수 있다. 이러한 처리는 성형물을 컨테이너 벨트를 이용하여 이동시키면서 플라즈마 발생기를 통과하는 방식으로 수행될 수 있다,
또다른 예로, 성형물을 전착성 조성물에 침지시키는 형태로 표면을 코팅하면, 성형물의 표면이 코팅되어 전극에 포함된 금속의 산화가 방지되거나 또는 지연될 수 있다. 나아가 이러한 방식으로 성형물을 표면 코팅하고 난 후, 코팅한 결과물에 자외선을 조사하여 UV 코팅 처리를 수행하면 건조 시간이 줄어들 수 있다.
또 다른 예로 성형물의 표면에 자외선에 경화되는 전도성 도료를 도포하고, 자외선을 조사하여 UV 코팅 처리를 수행하면, 전극 표면의 산화가 방지되며, 동시에 전극의 전도성은 그대로 유지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예를 따라 전도성 실리콘 전극을 제조하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예를 따르는 전도성 전극의 베이스가 되는 실리콘 폴리머가 마련되면, 도 3a와 같이 전도성 전극의 베이스가 되는 실리콘 폴리머의 중량에 임의의 비율이 되는 전도성 필러의 중량을 계량하고, 전도성 필러와 실리콘 폴리머를 도 3b와 같이 복수의 스크류가 돌아가는 니더기 또는 믹서를 이용하여 배합할 수 있다. 니더기는 탄성제에 임의의 물질이 미분된 상태로 분산되도록 혼합하는 장치로 도 3b는 두개의 스크류가 회전하는 방식을 예시하고 있다.
나아가 배합된 실리콘 폴리머와 전도성 필러의 혼합물은 도 3c와 같은 롤러를 이용하여 배합될 수 있다. 이는 혼합물을 물리적으로 얇게 형성하여 전도성 필러를 실리콘 폴리머에 균일하게 배치하기 위한 것이다. 롤러는 도 3d과 같이 2개의 롤 밀(roll mill) 또는 3개의 롤 밀을 포함하여, 실리콘 폴리머와 전도성 필러를 배합할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예를 따르면, 두가지 종류의 실리콘 폴리머가 믹싱될 수 있다. 예를 들어 HTL 또는 LSR 소재인 제 1 실리콘 폴리머에 찢어짐에 강한 성질 (high tear strength), 경화시간이 짧은 성질 또는 접착력이 강한 성질 등을 가지는 제 2 실리콘 폴리머가 임의의 비율로 배합될 수 있다. 이와 같이 실리콘 폴리머를 복수의 종류를 배합하여 사용하는 경우, 도 3b와 같은 니더기를 이용하여 상이한 종류의 실리콘이 배합될 수 있다.
나아가 전도성 필러를 복수의 종류를 배합하여 사용하는 경우, 제 1 전도성 필러를 도 3a와 같이 계량하여, 실리콘 폴리머에 제 1 전도성 필러를 도 3b와 같이 니더기를 이용하여 배합하고, 도 3c 내지 도 3d의 과정을 수행하여 물리적으로 배합하는 과정을 통해 제 1 혼합물을 산출할 수 있다. 이후, 제 2 전도성 필러를 도 3a와 같이 계량하여, 제 1 혼합물에 제 2 전도성 필러를 도 3b와 같이 니더기를 이용하여 배합하고, 도 3c 내지 도 3d의 과정을 수행하여 물리적으로 배합하는 과정을 통해 제 2 혼합물을 산출할 수 있다.
나아가 경화제 및/또는 색원료를 도 3a와 같이 계량하여, 산출된 혼합물에 계량된 경화제 및/또는 색원료를 도 3b와 같이 니더기를 이용하여 배합할 수 있다.
도 3e내지 3g는 최종 혼합물을 금형을 통해 원하는 형태의 전극으로 성형하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
최종 혼합물을 도 3c와 같은 롤러를 이용하여 얇은 판상 형태 310 로 형성한 뒤, 도 3e의 금형 320를 통해 도 3f와 같이 성형할 수 있다. 이때 열처리 방식의 압축 성형을 수행하는 경우, 도 3g에서 열처리를 수행하게 되는데, 성형 방법, 시간 및/또는 온도는 전극의 기능에 따라 조정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 전극 장치에 관한 도면이다.
본 발명의 실시예를 따르는 전극 장치 430는 전도성 금속 440, 상기 금속의 일영역을 둘러싼 비전도성 실리콘 450 및 상기 금속 부재와 상기 비전도성 실리콘을 둘러싼 전도성 실리콘 460을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 금속 부재 440는 생체 신호 전달의 터널 기능을 수행할 수 있다. 나아가 금속 부재 440는 양 끝단 이외의 영역을 비전도성 실리콘 450으로 감싸고 있기 때문에 노이즈 신호가 차단될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 또 다른 전극 장치 200의 사시도이다.
본 발명의 실시예를 따르는 전극 장치 200은 전도성 실리콘이 230이 부재 외면을 감싸고, 전도성 실리콘 230의 임의의 영역이 돌출된 것을 특징으로 한다.
상기 부재는 금속 부재를 포함할 수도 있으나 금속 부재로 한정되지 아니한다. 예를 들어, 상기 전극 장치 200은 전도성 실리콘 자체만으로 구성할 수도 있다.
상기 돌출된 영역은 외부 장치와 관통하여 물리적으로 결착되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서와 도면에 게시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 게시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
Claims (9)
- 전도성 실리콘 전극을 제조하는 방법에 있어서,
실리콘 폴리머에 코어 분말을 전도성 물질로 코팅한 제 1 전도성 필러를 혼합하여 제 1 혼합물을 형성하는 a 단계;
상기 제 1 혼합물에, 상기 제 1 전도성 필러와 입자 크기, 소재, 및 형태 중 적어도 하나 이상이 상이한 제 2 전도성 필러를 혼합하여 제 2 혼합물을 형성하는 b단계; 및
양 끝단 이외의 영역이 절연체로 둘러싸인 금속 부재의 외면을 감싸도록 상기 제 2 혼합물을 성형하여 전도성 실리콘 전극을 형성하는 c 단계를 포함하되,
상기 제 1 전도성 필러 및 상기 제 2 전도성 필러 중 하나 이상은 비전도성 물질의 코어 분말에 전도성 물질을 코팅하여 형성되며,
상기 전도성 실리콘 전극은 외부 장치의 임의의 영역에 결착되며, 상기 양 끝단에서 수집되는 생체 신호를 상기 외부 장치로 전달하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 a 단계는,
상기 실리콘 폴리머에 상기 제 1 전도성 필러를 균일하게 배열하기 위하여, 상기 제 1 혼합물을 롤러를 사용하여 넓게 펼치는 단계를 포함하며,
상기 b 단계는,
상기 제 1 혼합물에 상기 제 2 전도성 필러를 균일하게 배열하기 위하여, 상기 제 2 혼합물을 롤러를 사용하여 넓게 펼치는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 실리콘 폴리머는,
제 1 실리콘 폴리머 및 상기 제 1 실리콘 폴리머와 찢어짐 강도, 경화시간 및 접착력 중 하나 이상이 상이한 제 2 실리콘 폴리머를 혼합한 것이며,
상기 제 1 실리콘 폴리머는,
HTL(Heat Transfer Liquid) 소재 또는 LSR(Liquid Silicone Rubber) 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 c 단계 이후에,
성형된 전도성 실리콘 전극의 표면에 플라즈마 처리, 전착성 조성물의 코팅 처리, 및 UV 코팅 처리 중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 코어 분말은,
구리, 글라스, 알루미늄, 지르코니아, 실리카, 알루미나, 니켈, 카본, CNT(Carbon nanotube) 및 은나노와이어 중 하나를 포함하며,
상기 코어 분말의 형태는,
구형 (sphere), 비정형 조각 (flake), 또는 나뭇잎 (dendrite) 형태인 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 코어 분말에 코팅되는 상기 전도성 물질의 코팅 두께에 따라 상기 전도성 실리콘 전극의 전도도가 달라지는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 실리콘 폴리머는,
제 1 실리콘 폴리머 및 상기 제1 실리콘 폴리머와 찢어짐 강도, 경화시간 및 접착력 중 하나 이상이 상이한 제 2 실리콘 폴리머를 혼합한 것이며,
상기 제1 실리콘 폴리머와 상기 제 2 실리콘 폴리머의 혼합 비율은 상기 전도성 실리콘 전극의 용도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 결합부는 상기 제 2 혼합물에 의해 성형된 임의의 영역으로부터 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성 실리콘 전극 제조 방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 전도성 실리콘 전극 제조 방법으로 형성된 전도성 실리콘 전극.
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