KR102438175B1 - 섬유형 기준전극, 그를 포함하는 섬유형 센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

섬유형 기준전극, 그를 포함하는 섬유형 센서 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

섬유형 기준전극, 그를 포함하는 섬유형 센서 및 그의 제조방법을 개시한다. 상기 섬유형 기준전극은 섬유기재; 상기 섬유기재 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층; 상기 고분자층 상에 형성되고, 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층; 상기 전극층 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층; 및 상기 고체 전해질층의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층의 타부분 상에 형성되고, 절연체를 포함하는 절연층;을 포함할 수 있다. 본 발명의 섬유형 기준전극은 유연한 섬유형 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 섬유형 기준전극은 피부에 부착할 수 있는 섬유형 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 섬유형 기준전극은 섬유형 pH 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 섬유형 기준전극은 섬유형 피부전도도 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

섬유형 기준전극, 그를 포함하는 섬유형 센서 및 그의 제조방법{TEXTILE REFERENCE ELECTRODE, TEXTILE SENSOR COMPRISING SAME AND METHOD OF PREPARING SAME}
본 발명은 기준전극, 그를 포함하는 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유형 기준전극, 그를 포함하는 섬유형 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 소면적의 얕은 상처의 경우 피부의 자가치유기능으로 지혈, 증식, 성숙의 과정을 거치며 약 2주 내에 점차 치료가 되지만, 만성 상처의 경우 염증 반응이 지속적으로 일어나며 자가치유가 되지 않기 때문에 지속적인 관찰과 적극적 관리가 필요하다.
일반적인 피부는 약간의 산성 (pH 5-5.5)을 띄지만 상처가 발생하면 중성 또는 약간의 염기성 (pH 7-8.5)을 띄게 된다. 또한 상처나 궤양 등 피부 장벽에 손상이 생기면 피부 전기 활동에 변화가 일어나 피부전도도가 증가한다. 따라서 환자 피부의 pH 및 전기전도도 등을 모니터링 하는 것은 피부의 급·만성 상처 및 염증 관리와 치료에 중요한 정보가 된다.
현재 연구되고 있는 피부 센서의 경우 국소 부위를 측정하는 데 한정되어 있으며, 대개 제한적인 유연성을 가지는 필름 기재를 사용하고 있어 피부 밀착력이 우수하지 않은 문제점이 있었다. 또한 필름 기재의 경우 투습성, 통기성 등이 낮아 장기적으로 사용할 때, 피부에 추가적인 질환과 불편감을 야기하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 유연한 센서에 적용할 수 있는 유연한 섬유형 기준전극을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 피부에 부착할 수 있는 센서에 적용할 수 있는 부착형 섬유형 기준전극을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 pH 센서에 적용할 수 있는 섬유형 기준전극을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 피부전도도 센서에 적용할 수 있는 섬유형 기준전극을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 섬유기재(100); 상기 섬유기재(100) 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200); 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층(300); 상기 전극층(300) 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(400); 및 상기 고체 전해질층(400)의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층(400)의 타부분 상에 형성되고, 절연체를 포함하는 절연층(500);을 포함하는 섬유형 기준전극(10)이 제공된다.
또한 상기 전극층(300)이 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 상기 금속을 포함하는 금속층(310); 및 상기 금속층(310) 상에 형성되고, 상기 금속의 염을 포함하는 금속염층(320);을 포함할 수 있다.
또한 상기 전극층(300)이 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 상기 금속의 염 및 상기 염에 분산된 상기 금속을 포함하는 전극층(330);을 포함할 수 있다.
또한 상기 금속이 은(Ag)을 포함하고, 상기 금속의 염이 염화은(AgCl)을 포함할 수 있다.
또한 상기 섬유기재가 폴리에스터(polyester), 방수처리된 폴리에스터(waterproofing polyester) 및 케블라(Kevlar)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 열가소성 고분자가 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에테르우레탄 러버(polyether urethane rubber), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR) 및 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 고체 전해질이 염화칼륨(potassium chloride, KCl) 및 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 고체 전해질층(400)이 고분자 탄성체를 포함할 수 있다.
또한 상기 고분자 탄성체가 실리콘(silicone), 에코플렉스(ecoflex), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르우레탄(polyether urethane), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR), 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber), 네오프렌 (neoprene, polychloroprene), 폴리디메틸실록산(PDMS), 플루오로 실리콘 러버(fluoro silicone rubber) 및 비닐메틸실리콘 러버(vinyl methyl silicone rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 고분자층의 두께가 30 내지 150μm일 수 있다.
또한 상기 전극층의 두께가 100 내지 500μm일 수 있다.
또한 상기 고체 전해질층의 두께가 200 내지 800μm일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 섬유형 기준전극; 섬유형 작업전극; 및 완충 용액(buffer solution)을 포함하고, 상기 섬유형 기준전극 및 섬유형 작업전극이 상기 완충 용액에 침지된 것인 섬유형 센서가 제공된다.
또한 상기 섬유형 작업전극이 전극 물질을 포함하고, 상기 전극 물질이 폴리아닐린(Polyaniline), 아가로스(Agarose) 및 탄소 나노튜브(Carbon nanotube)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, (a) 섬유기재(100) 상에 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)을 제조하는 단계; (b) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)의 고분자층(200) 상에 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층(300)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)을 제조하는 단계; (c) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)의 전극층(300) 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(400)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)/고체 전해질층(400)을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)/고체 전해질층(400)의 고체 전해질층(400)의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층(400)의 타부분 상에 절연체를 포함하는 절연층(500)을 형성하여 섬유형 기준전극(10)을 제조하는 단계;를 포함하는 섬유형 기준전극(10)의 제조방법이 제공된다.
또한 단계 (b)가 (b-1) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)의 고분자층(200) 상에 상기 금속을 포함하는 금속 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 고분자층(200) 상에 금속층(310)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/금속층(310)을 제조하는 단계; 및 (b-2) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/금속층(310)을 염화 이온(Cl-)을 포함하는 용액에 침지시키고 전류를 인가하여 상기 금속층(310) 상에 상기 금속의 염을 포함하는 금속염층(320)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/금속층(310)/금속염층(320)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 단계 (b)가 (b') 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)의 고분자층(200) 상에 상기 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 고분자층(200) 상에 상기 금속의 염 및 상기 염에 분산된 상기 금속을 포함하는 전극층(330)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(330)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 단계 (b-1)의 상기 코팅이 닥터 블레이드, 스크린 프린팅 및 잉크젯 프린팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공정으로 수행될 수 있다.
또한 단계 (c)가 (c-1) 상기 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질 페이스트를 제공하는 단계; 및 (c-2) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)의 전극층(300) 상에 상기 고체 전해질 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 전극층(300) 상에 고체 전해질층(400)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)/고체 전해질층(400)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 고체 전해질 페이스트가 고분자 탄성체를 포함할 수 있다.
본 발명의 섬유형 기준전극은 유연한 섬유형 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 섬유형 기준전극은 피부에 부착할 수 있는 섬유형 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 섬유형 기준전극은 섬유형 pH 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 섬유형 기준전극은 섬유형 피부전도도 센서에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 섬유형 기준전극의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 섬유형 기준전극의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 섬유형 기준전극의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 4는 Electrochemical Impedance Spectrometer를 이용한 전위차(Potentiometric) 측정 방법을 나타낸 개략도이다.
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 순환 전압전류법 결과로, (a)는 다양한 scan rate에 따른 CV 곡선이고, (b)는 도 5로부터 얻은 cathodic 및 anodic peak current를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 다양한 pH 범위에서의 OCV 테스트 결과로, 이때 유리 기재 상에 형성된 작업전극을 사용하였다.
도 7은 실시예 1에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 다양한 pH 범위에서의 OCV 테스트 결과로, 이때 소자실시예 1의 작업전극을 사용하였다.
도 8은 실시예 2에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 다양한 pH 범위에서의 OCV 테스트 결과로, 이때 소자실시예 1의 작업전극을 사용하였다.
도 9는 실시예 1의 고체 전해질의 SEM 이미지이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 “다른 구성요소 상에,” "다른 구성요소 상에 형성되어," "다른 구성요소 상에 위치하여," 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어, 위치하여 있거나 또는 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 섬유형 기준전극의 측면도이다. 이하, 도 1 및 2를 참조하여 본 발명의 섬유형 기준전극에 대해 설명하도록 한다.
본 발명은 섬유기재(100); 상기 섬유기재(100) 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200); 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층(300); 상기 전극층(300) 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(400); 및 상기 고체 전해질층(400)의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층(400)의 타부분 상에 형성되고, 절연체를 포함하는 절연층(500);을 포함하는 섬유형 기준전극(10)을 제공한다.
도 1을 참조하면, 상기 전극층(300)은 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 상기 금속을 포함하는 금속층(310); 및 상기 금속층(310) 상에 형성되고, 상기 금속의 염을 포함하는 금속염층(320);을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 전극층(300)은 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 상기 금속의 염 및 상기 염에 분산된 상기 금속을 포함하는 전극층(330);을 포함할 수 있다.
상기 금속이 은(Ag)을 포함하고, 상기 금속의 염이 염화은(AgCl)을 포함할 수 있다.
상기 섬유기재가 폴리에스터(polyester), 방수처리된 폴리에스터(waterproofing polyester) 및 케블라(Kevlar)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고분자가 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에테르우레탄 러버(polyether urethane rubber), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR) 및 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
상기 고체 전해질이 염화칼륨(potassium chloride, KCl) 및 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 염화칼륨을 포함할 수 있다.
상기 고체 전해질층(400)이 고분자 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 고분자 탄성체가 실리콘(silicone), 에코플렉스(ecoflex), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르우레탄(polyether urethane), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR), 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber), 네오프렌 (neoprene, polychloroprene), 폴리디메틸실록산(PDMS), 플루오로 실리콘 러버(fluoro silicone rubber) 및 비닐메틸실리콘 러버(vinyl methyl silicone rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 에코플렉스(ecoflex)를 포함할 수 있다.
상기 고분자층의 두께가 30 내지 150μm일 수 있다. 상기 두께가 30μm 미만이면, 고분자층이 얇아 섬유기재 상에 부착하는 과정에서 고분자층 상에 문제가 생길 수 있어 바람직하지 않고, 150μm를 초과하면 고분자층이 두꺼워 열 압착 과정에도 불구하고 섬유기재 상에 전면 부착이 원활히 되지 않아 바람직하지 않다.
상기 전극층의 두께가 100 내지 500μm일 수 있다. 상기 두께가 100μm 미만이면, 두께가 얇아 전극 증착(electrode deposition)이 되지 않는 경우가 발생하여 바람직하지 않고, 500μm를 초과하면 두꺼운 전극층으로 인해 유연성이 감소하여 바람직하지 않다.
상기 고체 전해질층의 두께가 200 내지 800μm일 수 있다. 상기 두께가 200μm 미만이면, 고체 전해질층이 손상될 가능성이 높아 바람직하지 않고, 800μm를 초과하면 두꺼운 전해질층으로 인해 membrane 역할을 제대로 수행하지 못해 바람직하지 않다.
또한 본 발명은 상기 섬유형 기준전극; 섬유형 작업전극; 및 완충 용액(buffer solution)을 포함하고, 상기 섬유형 기준전극 및 섬유형 작업전극이 상기 완충 용액에 침지된 것인 섬유형 센서를 제공한다.
상기 섬유형 작업전극이 전극 물질을 포함하고, 상기 전극 물질이 폴리아닐린(Polyaniline), 아가로스(Agarose) 및 탄소 나노튜브(Carbon nanotube)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 섬유형 기준전극의 제조방법을 나타낸 개략도이다. 이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 섬유형 기준전극의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 섬유기재(100) 상에 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)을 제조한다(단계 a).
다음으로, 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)의 고분자층(200) 상에 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층(300)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)을 제조한다(단계 b).
단계 (b)는 (b-1) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)의 고분자층(200) 상에 상기 금속을 포함하는 금속 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 고분자층(200) 상에 금속층(310)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/금속층(310)을 제조하는 단계; 및 (b-2) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/금속층(310)을 염화 이온(Cl-)을 포함하는 용액에 침지시키고 전류를 인가하여 상기 금속층(310) 상에 상기 금속의 염을 포함하는 금속염층(320)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/금속층(310)/금속염층(320)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b)는 (b') 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)의 고분자층(200) 상에 상기 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 고분자층(200) 상에 상기 금속의 염 및 상기 염에 분산된 상기 금속을 포함하는 전극층(330)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(330)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b-1)의 상기 코팅이 닥터 블레이드, 스크린 프린팅 및 잉크젯 프린팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공정으로 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/ 전극층(300)의 전극층 (300) 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(400)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)/고체 전해질층(400)을 제조한다(단계 c).
단계 (c)는 (c-1) 상기 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질 페이스트를 제공하는 단계; 및 (c-2) 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)의 전극층(300) 상에 상기 고체 전해질 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 전극층(300) 상에 고체 전해질층(400)을 형성하여 섬유기재(100)/고분자층(200)/전극층(300)/고체 전해질층(400)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 고체 전해질 페이스트는 고분자 탄성체를 포함할 수 있다.
마지막으로, 상기 섬유기재(100)/고분자층(200)/ 전극층 (300)/고체 전해질층(400)의 고체 전해질층(400)의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층(400)의 타부분 상에 절연체를 포함하는 절연층(500)을 형성하여 섬유형 기준전극(10)을 제조한다(단계 d).
상기 섬유형 기준전극(10)은 상술한 본 발명의 섬유형 기준전극(10)에서의 설명과 동일하므로 구체적인 내용은 그 부분을 참조하기로 한다
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: Ag 상에 AgCl이 형성된 전극층을 포함하는 섬유형 기준전극의 제조
먼저, 100-125℃의 열을 가하여 Thermoplastic poly urethane(TPU) 필름(3080w, Sealon)을 방수처리된 폴리에스터 면에 부착하였다. 이후 테이프(3M® Magic Tape TM)를 이용하여 TPU 필름이 부착된 폴리에스터 위에 마스크를 제작하였다. 이어서 실버 페이스트(Loctite® EDAG 479SS E&C, Hankel)를 300 μm 두께로 닥터 블레이드 방식으로 도포한 후 60℃에서 1시간 동안 경화시켰다. 경화 후, 테이프를 제거하고 1.0 M NaCl 용액(99.0%, Samchun)에 침지시켜 약 200초 동안 1 mA 전류를 인가함으로써 염화물(AgCl, silver chloride) 층을 은 전극 위에 증착시켰다. 이어서 증류수로 세척한 후 60℃에서 3시간 동안 건조하였다.
KCl(99.0%, Samchun)과 Ecoflex(ecoflexTM 00-30, Smooth-on)를 1:1 질량비로 혼합하여 균질한 페이스트를 형성함으로써 기준전극의 고체 전해질(solid electrolyte)을 제조하였다. 이어서 테이프를 이용하여 500 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 고체 전해질을 닥터 블레이드 방식으로 도포하여 상온에서 2시간 동안 건조하였다. 이후 테이프를 제거하여 투명한 고체 전해질을 형성하였다. 추가로 DM-ENC-2500(Dycotec materials)을 이용하여 고체 전해질을 보호하고, 전해질 내 KCl 물질이 완충 용액(buffer solution)으로 빠르게 누출되는 것을 방지하기 위해 고체 전해질 위에 절연막(insulative layer)를 형성하여 Ag 상에 AgCl이 형성된 전극층을 포함하는 섬유형 기준전극을 제조하였다.
실시예 2: Ag가 AgCl에 분산된 전극층을 포함하는 섬유형 기준전극의 제조
먼저, 100-125℃의 열을 가하여 Thermoplastic poly urethane(TPU) 필름(3080w, Sealon)을 방수처리된 폴리에스터 면에 부착하였다. 이후 테이프(3M® Magic Tape TM)를 이용하여 TPU 필름이 부착된 폴리에스터 위에 마스크를 제작하였다. 이어서 이어서 Ag/AgCl 페이스트(01146 Ag/AgCl inks, BAS lnc)를 300μm 두께로 닥터 블레이드 방식으로 도포한 후 60℃에서 1시간 동안 경화시켰다. 경화 후, 테이프를 제거하였다.
KCl(99.0%, Samchun)과 Ecoflex(ecoflexTM 00-30, Smooth-on)를 1:1 질량비로 혼합하여 균질한 페이스트를 형성함으로써 기준전극의 고체 전해질(solid electrolyte)을 제조하였다. 이어서 테이프를 이용하여 500 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 고체 전해질을 닥터 블레이드 방식으로 도포하여 상온에서 2시간 동안 건조하였다. 이후 테이프를 제거하여 투명한 고체 전해질을 형성하였다. 추가로 DM-ENC-2500(Dycotec materials)을 이용하여 고체 전해질을 보호하고, 전해질 내 KCl 물질이 완충 용액(buffer solution)으로 빠르게 누출되는 것을 방지하기 위해 고체 전해질 위에 절연막(insulative layer)를 형성하여 Ag가 AgCl에 분산된 전극층을 포함하는 섬유형 기준전극을 제조하였다.
소자실시예 1: 섬유형 pH 센서의 제조
한 면에 기준전극과 작업전극이 함께 올라간 형태인 섬유형 pH 센서를 제조하였다. 먼저, 100-125℃의 열을 가하여 Thermoplastic poly urethane(TPU) 필름(3080w, Sealon)을 방수처리된 폴리에스터 면에 부착하였다. 이후 테이프(3M® Magic Tape TM)를 이용하여 TPU 필름이 부착된 폴리에스터 위에 마스크를 제작하였다.
한쪽에는 기준전극으로 활용하기 위해 실버 페이스트(Loctite® EDAG 479SS E&C, Hankel)를 300 μm 두께로 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. 다른 한쪽에는 작업전극으로 활용하기 위해 실버 페이스트를 100 μm 두께로 닥터 블레이드 방식으로 도포하여, 2가지 전극이 인쇄되어 있는 면을 60℃에서 1시간 동안 건조 및 경화시켰다.
경화 후, 기준전극 쪽은 테이프를 제거하고 1.0 M NaCl 용액(99.0%, Samchun)에 침지시켜 약 200초 동안 1 mA 전류를 인가함으로써 염화물(AgCl, silver chloride) 층을 은 전극 위에 증착시켰다. 이어서 증류수로 세척한 후 60℃에서 3시간 동안 건조하였다. 그리고 KCl(99.0%, Samchun)과 Ecoflex(ecoflexTM 00-30, Smooth-on)를 1:1 질량비로 혼합하여 균질한 페이스트를 형성함으로써 기준전극의 고체 전해질(solid electrolyte)을 제조하였다. 이어서 테이프를 이용하여 500 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 고체 전해질을 닥터 블레이드 방식으로 도포하여 상온에서 2시간 동안 건조하였다. 이후 테이프를 제거하여 투명한 고체 전해질을 형성하였다.
그리고, 작동전극 쪽은 테이프를 제거하고 경화된 100 μm의 은 전극 위에 CNT/Agarose/PANI 혼합액을 200 μm 두께로 인쇄하고 건조시켜 작업전극을 제조하였다. CNT/Agarose/PANI 혼합액은 탄소나노튜브(Carbon nano Tube, CNT), 아가로스(Agarose), 폴리아닐린(polyaniline, PANI)로 구성되어 있다.
추가로 폴리에스터 면에 함께 제작된 기준전극과 작업전극 위에 DM-ENC-2500(Dycotec materials)을 이용하여 고체 전해질을 보호하고, 전해질 내 KCl 물질이 완충 용액(buffer solution)으로 빠르게 누출되는 것을 방지하기 위해 고체 전해질 위에 절연막(insulative layer)를 형성하여 한면에 기준전극과 작업전극이 함께 있는 일체형 섬유형 pH 센서를 제조하였다.
비교예 1: 상용 기준전극(Commercial Reference Electrode)의 제조
Qrins사의 Ag/AgCl 기준전극(CHI111)을 구입하여 비교예 1로 사용하였다.
[시험예]
pH 센서에서 기준전극의 성능을 확인하기 위해 전위차 측정을 통해 평가하였다. 도 4는 Electrochemical Impedance Spectrometer를 이용한 전위차(Potentiometric) 측정 방법을 나타낸 개략도이다. 도 4를 참조하면, Electrochemical Impedance Spectrometer (SP-200, BioLogic)를 이용하여 EC-Lab software를 통해 데이터를 수집하였다. 각 실험의 경우, 제작한 작업전극과 기준전극을 완충 용액에 침지시켜 두 전극 사이의 전위를 기록했다. 또한 교차 오염을 방지하기 위해 측정 이후 센서를 증류수로 세척한 뒤 질소 가스를 이용하여 건조시켰다.
시험예 1: 순환 전압전류법(Cyclic voltammetry, CV)
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 순환 전압전류법 결과로, (a)는 다양한 scan rate에 따른 CV 곡선이고, (b)는 도 5로부터 얻은 cathodic 및 anodic peak current를 나타낸 그래프이다. 이때 사용된 작업전극의 제조방법은 아래와 같다. 먼저 폴리에스터 섬유 기재 위에 TPU 필름을 부착한 후, 은 페이스트(silver paste)를 100 μm 두께로 인쇄하고 60℃에서 1시간 동안 건조 및 경화시켰다. 그 위에 합성한 CNT/Agarose/PANI 혼합액을 200 μm 두께로 인쇄하고 건조시켜 작업전극을 제조하였다.
도 5를 참조하면, scan rate가 증가함에 따라 cathodic, anodic가 선형적인 peak current를 나타냄으로써 기준전극이 잘 작동하는 것을 확인할 수 있었다.
시험예 2: 개방 회로 전압(Open circuit voltage, OCV) 테스트
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 다양한 pH 범위에서의 OCV 테스트 결과로, 이때 유리 기재 상에 형성된 작업전극을 사용하였다. 상기 유리 기재 상에 형성된 작업전극의 제조방법은 다음과 같다. 먼저 유리 기재 위에 은 페이스트(silver paste)를 100 μm 두께로 인쇄하고 60℃에서 1시간 동안 건조 및 경화시켰다. 그 위에 합성한 CNT/Agarose/PANI 혼합액을 200 μm 두께로 인쇄하고 건조시켜 작업전극을 제조하였다. 도 6에서 SRE는 Solid Reference Electrode를 의미하고, CAP는 작업전극의 CNT-Agarose-Polyaniline을 의미한다.
도 6을 참조하면, 제작한 섬유형 기준전극을 통해 유리기재 위에 형성된 작업전극이 pH에 따른 전위차를 감지함으로써 기준전극의 역할을 수행함을 확인할 수 있었다.
도 7은 실시예 1에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 다양한 pH 범위에서의 OCV 테스트 결과로, 이때 시험예 1에 기재된 작업전극을 사용하였다. 도 7을 참조하면, 작업전극과 기준전극이 섬유 기재 위에 제작된 경우에도 pH에 따른 전위차 변화를 감지함으로써 작업전극이 섬유기재 위에 형성되어 있더라도 안정적인 기준전극의 역할을 수행한 것을 확인할 수 있었다.
도 8은 실시예 2에 따라 제조된 섬유형 기준전극의 다양한 pH 범위에서의 OCV 테스트 결과로, 이때 시험예 1에 기재된 작업전극을 사용하였다. 도 8을 참조하면, Ag/AgCl paste 사용하여 기준전극을 제작함에도 실버 페이스트를 사용하는 경우(도 6, 7)와 동일하게 pH에 따른 전위차를 감지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
시험예 3: 고체 전해질의 SEM 이미지 분석
도 9는 실시예 1의 고체 전해질의 SEM 이미지이다. 도 9를 참조하면, 매트릭스로 작용하는 에코플렉스 표면 및 내부에 KCl이 위치함으로써 고체 전해질의 역할을 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 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 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.
10: 섬유형 기준전극
100: 섬유기재
200: 고분자층
300: 전극층
310: 금속층
320: 금속염층
330: 전극층
400: 고체 전해질층
500: 절연층

Claims (20)

  1. 섬유형 기준전극;
    섬유형 작업전극; 및
    완충 용액(buffer solution)을 포함하고,
    상기 섬유형 기준전극 및 섬유형 작업전극이 상기 완충 용액에 침지된 것인 섬유형 유연 센서이고,
    상기 섬유형 작업전극이 전극 물질을 포함하고,
    상기 전극 물질이 폴리아닐린(Polyaniline), 아가로스(Agarose) 및 탄소 나노튜브(Carbon nanotube)를 포함하고,
    상기 섬유형 기준전극이
    섬유기재;
    상기 섬유기재 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층;
    상기 고분자층 상에 형성되고, 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층;
    상기 전극층 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층; 및
    상기 고체 전해질층의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층의 타부분 상에 형성되고, 절연체를 포함하는 절연층;을 포함하고,
    상기 섬유기재가 폴리에스터(polyester), 방수처리된 폴리에스터(waterproofing polyester) 및 케블라(Kevlar)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 전극층의 두께가 100 내지 500μm이고,
    pH를 측정하기 위한 섬유형 유연 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극층이
    상기 고분자층 상에 형성되고, 상기 금속을 포함하는 금속층; 및
    상기 금속층 상에 형성되고, 상기 금속의 염을 포함하는 금속염층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극층이 상기 고분자층 상에 형성되고, 상기 금속의 염 및 상기 염에 분산된 상기 금속을 포함하는 전극층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속이 은(Ag)을 포함하고, 상기 금속의 염이 염화은(AgCl)을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 고분자가 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에테르우레탄 러버(polyether urethane rubber), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR) 및 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고체 전해질이 염화칼륨(potassium chloride, KCl) 및 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고체 전해질층이 고분자 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고분자 탄성체가 실리콘(silicone), 에코플렉스(ecoflex), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르우레탄(polyether urethane), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR), 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber), 네오프렌 (neoprene, polychloroprene), 폴리디메틸실록산(PDMS), 플루오로 실리콘 러버(fluoro silicone rubber) 및 비닐메틸실리콘 러버(vinyl methyl silicone rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층의 두께가 30 내지 150μm인 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고체 전해질층의 두께가 200 내지 800μm인 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. (a) 섬유기재 상에 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층을 형성하여 섬유기재/고분자층을 제조하는 단계;
    (b) 상기 섬유기재/고분자층의 고분자층 상에 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 전극층을 형성하여 섬유기재/고분자층/전극층을 제조하는 단계;
    (c) 상기 섬유기재/고분자층/전극층의 전극층 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 형성하여 섬유기재/고분자층/전극층/고체 전해질층을 제조하는 단계;
    (d) 상기 섬유기재/고분자층/전극층/고체 전해질층의 고체 전해질층의 일부분이 노출되도록 상기 고체 전해질층의 타부분 상에 절연체를 포함하는 절연층을 형성하여 섬유형 기준전극을 제조하는 단계;및
    (e) 상기 섬유형 기준전극 및 섬유형 작업전극을 상기 완충 용액에 침지시켜 섬유형 유연 센서를 제조하는 단계:를 포함하고,
    상기 섬유형 유연 센서가 제1항에 따른 섬유형 유연 센서인 것인 섬유형 유연 센서의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    단계 (b)가
    (b-1) 상기 섬유기재/고분자층의 고분자층 상에 상기 금속을 포함하는 금속 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 고분자층 상에 금속층을 형성하여 섬유기재/고분자층/금속층을 제조하는 단계; 및
    (b-2) 상기 섬유기재/고분자층/금속층을 염화 이온(Cl-)을 포함하는 용액에 침지시키고 전류를 인가하여 상기 금속층 상에 상기 금속의 염을 포함하는 금속염층을 형성하여 섬유기재/고분자층/금속층/금속염층을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    단계 (b)가
    (b') 상기 섬유기재/고분자층의 고분자층 상에 상기 금속 및 상기 금속의 염을 포함하는 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 고분자층 상에 상기 금속의 염 및 상기 염에 분산된 상기 금속을 포함하는 전극층을 형성하여 섬유기재/고분자층/전극층을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    단계 (b-1)의 상기 코팅이 닥터 블레이드, 스크린 프린팅 및 잉크젯 프린팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서의 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    단계 (c)가
    (c-1) 상기 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질 페이스트를 제공하는 단계; 및
    (c-2) 상기 섬유기재/고분자층/전극층의 전극층 상에 상기 고체 전해질 페이스트를 코팅한 후 경화시켜 상기 전극층 상에 고체 전해질층을 형성하여 섬유기재/고분자층/전극층/고체 전해질층을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 고체 전해질 페이스트가 고분자 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 유연 센서의 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012529353A (ja) * 2009-06-09 2012-11-22 Ｔｔｉ・エルビュー株式会社 長寿命高容量電極、装置および製造方法
JP2015510116A (ja) * 2012-01-25 2015-04-02 セノバ システムズ インコーポレイテッド 分析物センサ
JP2016056407A (ja) * 2014-09-09 2016-04-21 戸田工業株式会社 導電性布帛の製造方法及び導電性布帛

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01195677A (ja) * 1988-01-29 1989-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 可撓性固体電気化学素子
KR101942187B1 (ko) * 2017-06-19 2019-01-25 전남대학교산학협력단 가요성 전극 및 이의 제조방법
KR102060579B1 (ko) * 2018-01-03 2020-02-11 한국과학기술원 종이 기반의 플렉서블 이온 센서 및 이의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012529353A (ja) * 2009-06-09 2012-11-22 Ｔｔｉ・エルビュー株式会社 長寿命高容量電極、装置および製造方法
JP2015510116A (ja) * 2012-01-25 2015-04-02 セノバ システムズ インコーポレイテッド 分析物センサ
JP2016056407A (ja) * 2014-09-09 2016-04-21 戸田工業株式会社 導電性布帛の製造方法及び導電性布帛

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