KR20180053894A - Smart contact lens including stretchable hybrid substrate and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR20180053894A
KR20180053894A KR1020160151018A KR20160151018A KR20180053894A KR 20180053894 A KR20180053894 A KR 20180053894A KR 1020160151018 A KR1020160151018 A KR 1020160151018A KR 20160151018 A KR20160151018 A KR 20160151018A KR 20180053894 A KR20180053894 A KR 20180053894A
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울산과학기술원
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Abstract

According to the present invention, a smart contact lens is manufactured with a hybrid substrate formed with a rigid substrate having a flexible substrate on which an antenna coil and a flexible electrode are put, a rectifier circuit, a light emitting display, and a biosensor thereon. Therefore, the smart contact lens is transparent and flexible to minimize a feeling of irritation to be wearable. Moreover, as the biosensor detects a bio-signal, the light emitting display is turned on and off to easily recognize an operation state of the biosensor.

Description

신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법{Smart contact lens including stretchable hybrid substrate and manufacturing method of the same}Technical Field [0001] The present invention relates to a smart contact lens including a stretchable hybrid substrate and a manufacturing method thereof,

본 발명은 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오센서와 발광소자가 구비된 신축성 하이브리드 기판을 포함하여, 생체 신호를 실시간으로 모니터링하고 출력할 수 있는 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a smart contact lens including a stretchable hybrid substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a smart contact lens including a stretchable hybrid substrate provided with a biosensor and a light emitting device, To a contact lens and a method of manufacturing the same.

일반적으로 전자 장치들은 딱딱한 기판 위에 전자 소자가 구비된다. 최근에는 전자 소자의 응용 분야가 넓어지면서 유연하고 신축성 있는 전자 소자에 대한 요구가 증대되고 있다. 또한, 실시간으로 사용자의 생체 정보를 수집하고, 수집한 정보를 시각화시키기 위한 차세대 전자소자 기술 개발에 대한 관심이 증대되고 있다. Generally, electronic devices are equipped with electronic devices on a rigid substrate. Recently, as the application fields of electronic devices are expanded, demands for flexible and stretchable electronic devices are increasing. In addition, there is an increasing interest in the development of next-generation electronic device technology for collecting user's biometric information in real time and visualizing collected information.

그러나, 종래의 웨어러블 바이오센서들은, 렌즈 모양의 플라스틱 기판을 사용하기 때문에, 실제로 착용이 불가능하거나 착용시 이질감과 피로가 많이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 불투명한 금속으로 센서와 안테나를 제작하였기 때문에, 시야를 가리는 등의 문제점이 있다. However, since conventional wearable biosensors use a lens-shaped plastic substrate, there is a problem that the wearable biosensors can not be actually worn, and a lot of sense of shearing and fatigue occurs when worn. Further, since the sensor and the antenna are made of opaque metal, there is a problem of visibility being obscured.

또한, 종래의 신축성 기판 위에 디스플레이 소자 등을 구비하더라도, 이를 인장시킬 경우 발생하는 기능층들의 파괴가 소자 전체의 파괴로 이어지는 문제점이 있다. Also, even if a display device or the like is provided on a conventional stretchable substrate, there is a problem that destruction of functional layers, which occurs when the display device is stretched, leads to destruction of the entire device.

한국공개특허 10-2015-0094248Korean Patent Publication No. 10-2015-0094248

본 발명의 목적은, 신축성과 강성을 모두 가지면서 착용감이 우수하여 거부감이 최소화될 수 있는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a smart contact lens including a stretchable hybrid substrate having both elasticity and rigidity and being excellent in wearing comfort and minimizing the sense of rejection, and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법은, 희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와; 상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와; 상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와; 상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a smart contact lens including a flexible hybrid substrate according to the present invention includes the steps of: preparing a sacrificial layer including an antenna coil for wirelessly receiving and transmitting power from the outside, and a rectifying circuit for rectifying a voltage transmitted from the antenna coil; And forming a flexible electrode; Wherein the flexible substrate is coated with a rigid material and patterned to form a rigid substrate having the integrated circuit, and then the flexible material is coated and cured to form the rigid substrate, the antenna coil, and the flexible electrode Forming an embedded hybrid substrate; Removing the sacrificial layer; Forming a light emitting device on the rigid substrate exposed by inverting the hybrid substrate; Forming a protective film layer formed of a soft material to protect the antenna coil, the light emitting device, and the integrated circuit exposed in the hybrid substrate; Forming a sensing inlet so that a sensing material can be brought into contact with the biosensor on the protective film layer; Attaching the biosensor to the sensing inlet and connecting the integrated circuit and the light emitting device to complete an electronic circuit provided in the hybrid substrate; The hybrid substrate is placed in a concave lens lower mold, and then the lens material is filled, pressed with an upper mold for a convex lens, and cured to manufacture a smart contact lens embedded with the hybrid substrate.

본 발명의 다른 측면에 따른 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트렌즈의 제조방법은, 희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와; 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와; 상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와; 상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a smart contact lens including a flexible hybrid substrate including an antenna coil for wirelessly receiving and transmitting power from the outside on a sacrificial layer, and a rectifying circuit for rectifying a voltage transmitted from the antenna coil Forming an electronic circuit including an integrated circuit, an elastic electrode, a biosensor, and a light emitting element; A plurality of rigid substrates each having the integrated circuit, the biosensor, and the light emitting device are formed by coating and patterning a rigid material on the integrated circuit, the biosensor, and the light emitting device, Forming a hybrid substrate having the rigid substrate, the antenna coil, and the flexible electrode embedded in the flexible material; Removing the sacrificial layer to complete an electronic circuit provided in the hybrid substrate; Forming a protective film layer formed of a soft material so as to protect the electronic circuit exposed by inverting the hybrid substrate; Forming a sensing inlet to allow the sensing material to contact the biosensor on the protective layer; Molding the hybrid substrate into a recessed lower mold for lens, filling the lens material, pressing the lens mold with a convexly formed upper mold for lens, and curing the hybrid mold to manufacture a smart contact lens embedded with the hybrid substrate, And a hybrid substrate.

본 발명에 따른 스마트 콘택트 렌즈는, 콘택트 렌즈에 임베딩되고 강성(Rigid)소재로 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 강성기판과, 연성 소재로 상기 강성기판의 패턴 사이를 채워 형성된 연성기판을 포함하는 신축성 하이브리드 기판과; 상기 연성기판에 구비되어, 전력을 무선 수신하여 전송하도록 양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 안테나 코일과; 상기 강성기판에 구비되고, 상기 안테나 코일의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와; 상기 강성기판에 구비되고, 표면에 노출되어 센싱 물질과의 접촉시 저항이 감소되어 상기 센싱 물질을 검출하는 바이오센서와; 상기 강성기판에 구비되고, 상기 바이오센서에 상기 센싱 물질의 접촉 여부에 따라 온 또는 오프되어 상기 바이오센서의 작동을 표시하는 발광소자를 포함한다.A smart contact lens according to the present invention includes a rigid substrate embedded in a contact lens and patterned by a rigid material in a predetermined pattern and a flexible substrate formed by filling a space between the patterns of the rigid substrate with a flexible material, Claims [1] An antenna coil provided on the flexible substrate and formed in a ring shape having openings spaced from each other at both ends so as to wirelessly receive and transmit power; An integrated circuit including a rectifying circuit provided on the rigid substrate, the rectifying circuit being located in an opening of the antenna coil and rectifying a voltage transmitted from the antenna coil; A biosensor provided on the rigid substrate, the biosensor being exposed to a surface of the substrate to reduce a resistance upon contact with the sensing material, thereby detecting the sensing material; And a light emitting device provided on the rigid substrate and displaying an operation of the biosensor on or off depending on whether the sensing material is in contact with the biosensor.

본 발명은, 안테나 코일과 신축성 전극이 놓인 연성기판과, 정류회로, 발광소자 및 바이오센서가 놓인 강성기판으로 이루어진 하이브리드 기판을 이용해 스마트 콘택트 렌즈를 제조함으로써, 투명하면서도 신축성을 가지기 때문에 이물감이 최소화되어 착용감이 향상될 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY By forming a smart contact lens using a hybrid substrate composed of a flexible substrate on which an antenna coil and an elastic electrode are placed and a rigid substrate on which a rectifier circuit, a light emitting element and a biosensor are placed, the present invention has transparency and stretchability, The feeling of fit can be improved.

또한, 정류회로, 발광소자 및 바이오센서가 집적되어 배치되고, 안테나 코일은 은나노화이버로 형성됨으로써, 시야를 가리는 현상이 최소화되어 콘택트 렌즈로의 적용이 보다 용이하다.Further, since the rectifier circuit, the light emitting element, and the biosensor are integrated and arranged, and the antenna coil is formed of the silver nanofibers, the phenomenon of hiding the field of view is minimized and the application to the contact lens is easier.

또한, 투명한 보호막층을 형성함으로써, 안구 및 외부환경에 의한 노출을 최소화하여 내구성이 향상될 수 있다.Further, by forming the transparent protective film layer, the exposure by the eyeball and the external environment can be minimized and the durability can be improved.

또한, 바이오센서가 생체신호의 감지 여부에 따라 발광소자가 온 또는 오프됨으로써, 바이오센서의 작동상태를 쉽게 인식할 수 있다. In addition, since the light emitting element is turned on or off according to whether the biosensor detects the biological signal, the operating state of the biosensor can be easily recognized.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 1a에 도시된 안테나 코일과 안테나 코일을 통해 전송된 전압을 나타낸다.
도 4는 도 1f에 도시된 하이브리드 기판의 신축성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 발광 소자에 인가되는 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 착용 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 열적 안정성 테스트 시험 결과를 나타낸다.
도 10 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로를 나타낸 도면이다.
1 is a view schematically showing a method of manufacturing a smart contact lens according to a first embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing the smart contact lens shown in FIG.
FIG. 3 shows the voltage transmitted through the antenna coil and antenna coil shown in FIG. 1A.
Fig. 4 is a view showing the stretchability of the hybrid substrate shown in Fig. 1F.
5 is a view showing an example of an equivalent circuit for an electronic circuit of a smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating changes in current applied to the light emitting device of the smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.
7 is a view showing another example of an equivalent circuit for an electronic circuit of a smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.
8 is a view showing a wearing state of the smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a test result of the thermal stability test of the smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.
10 is a view schematically showing a method of manufacturing a smart contact lens according to a second embodiment of the present invention.
11 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing the smart contact lens shown in Fig.
12 is an equivalent circuit diagram of an electronic circuit of a smart contact lens according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 따른 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈는, 신축성을 갖는 투명한 하이브리드 기판에 투명하면서도 신축성있는 전자소자 기술들을 접목하고 집적화를 통해 콘택트렌즈에 생체 신호를 감지하는 기능성을 부여한 것이다. The smart contact lens including the stretchable hybrid substrate according to the embodiment of the present invention is a transparent hybrid substrate having stretchability, which imparts functionality for sensing biomedical signals to a contact lens by integrating transparent and stretchable electronic device technologies.

상기 스마트 콘택트렌즈는, 렌즈용 몰드(90)에 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(10)을 넣고 렌즈용 소재를 채워, 가압하고 고온 경화시켜 제조되어, 눈에 착용가능한 렌즈이다.The smart contact lens is a lens that is manufactured by inserting a hybrid substrate 10 provided with an electronic circuit into a lens mold 90, filling a material for a lens, pressing it, and curing it at high temperature.

상기 하이브리드 기판(10)은, 강성 소재로 형성된 강성기판(11)과, 신축성 소재로 형성된 연성기판(12)을 포함한다.The hybrid substrate 10 includes a rigid substrate 11 formed of a rigid material and a flexible substrate 12 formed of a stretchable material.

상기 강성 기판(11)에는 정류회로(30)를 포함하는 집적회로(40), 바이오센서(50), 발광 소자(60)가 구비된다. 즉, 상기 강성 기판(11)에는 강성이 확보되어야 하는 소자들이 배치된다. The rigid substrate 11 is provided with an integrated circuit 40 including a rectifying circuit 30, a biosensor 50, and a light emitting element 60. That is, the rigid substrate 11 is provided with elements for ensuring rigidity.

상기 강성기판(11)은, 강성(Rigid) 소재로 형성되고, 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 기판이다. 상기 강성 소재는, SU-8, Ormocore, 폴리이미드(Polyimide), 글래스(glass) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 패턴은, 상기 강성기판(11)에 배치되는 상기 집적회로(40), 바이오센서(50) 및 발광 소자(60)의 위치에 적합하도록 설정된다. The rigid substrate 11 is formed of a rigid material and patterned in a predetermined pattern. The rigid material may use at least one of SU-8, Ormocore, polyimide, and glass. The pattern is set to be suitable for the position of the integrated circuit 40, the biosensor 50, and the light emitting element 60 disposed on the rigid substrate 11.

상기 연성기판(12)에는 안테나 코일(20)과 신축성 전극(70)이 구비된다. 상기 연성기판(12)에는 신축성이 있는 소자들이 배치된다. 상기 안테나 코일(20)과 상기 신축성 전극(70)은 금속 나노 기반의 소재로 형성되어 투명하면서도 신축성이 있는 소재로 형성된다. The flexible substrate 12 is provided with an antenna coil 20 and a flexible electrode 70. Flexible elements are disposed on the flexible substrate 12. The antenna coil 20 and the elastic electrode 70 are formed of a metal nano-based material and are made of a transparent and stretchable material.

상기 연성기판(12)은, 상기 강성기판(11)의 패턴 사이에 형성된 틈새를 채우면서, 희생층(2)과 상기 안테나 코일(12)의 표면에 연성 소재로 코팅 형성된다. 상기 연성 소재는 신축성을 갖는 소재이며, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), Nusil, 고무소재, Parylene 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. The soft substrate 12 is coated with a soft material on the surface of the sacrificial layer 2 and the antenna coil 12 while filling a gap formed between the patterns of the rigid substrate 11. The flexible material is a stretchable material, and at least one of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, hydrogel (hydrogel), Nusil, rubber material, and Parylene can be used.

상기 안테나 코일(20)은, 외부로부터 전력을 무선 수신하여 상기 정류회로(30)로 전력을 전송하는 전력 전송용 코일이다. 상기 안테나 코일(20)은, 상기 연성기판(12)에 배치된다. 상기 안테나 코일(20)은 양단이 서로 이격되어 개구부(20a)를 갖는 링 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 안테나 코일(20)은, 금속 나노와이어(Metal nanowire), 금속 나노화이버(Metal nanofiber), 금속 나노트로프(Metal nanotrough) 및 금속 나노메쉬 중 적어도 하나를 포함하여 형성되어, 투명하면서도 신축성을 갖는다. 본 실시예에서는, 상기 안테나 코일(20)은 은 나노 화이버로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. The antenna coil 20 is a power transmission coil for wirelessly receiving electric power from the outside and transmitting electric power to the rectifying circuit 30. [ The antenna coil 20 is disposed on the flexible substrate 12. The antenna coil 20 is formed in a ring shape having openings 20a at both ends thereof. The antenna coil 20 is formed to include at least one of a metal nanowire, a metal nanofiber, a metal nanotrough, and a metal nano-mesh, and is transparent and stretchable. In the present embodiment, the antenna coil 20 is formed of silver nanofibers, for example.

상기 집적회로(40)는, 상기 강성기판(11)에 구비된다. 상기 집적회로(40)는, 상기 안테나 코일(20)의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일(20)로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로(30)를 포함한다. 상기 정류 회로(30)는, 교류를 직류로 변환하기 위한 전기 회로이다.The integrated circuit (40) is provided on the rigid substrate (11). The integrated circuit 40 includes a rectifying circuit 30 which is located in an opening of the antenna coil 20 and rectifies the voltage transmitted from the antenna coil 20. The rectifying circuit 30 is an electric circuit for converting alternating current into direct current.

상기 바이오센서(50)는, 상기 강성기판(11)에 구비된다. 본 실시예에서는, 상기 바이오센서(50)는, 눈물 속에 함유된 글루코스(Glucose)와 반응하는 글루코스 산화효소(Glucose oxidase, GODox)가 코팅된 채널(50a)을 포함하는 혈당 센서인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 바이오센서(50)는, 안압 센서 등 생체 신호를 측정할 수 있는 센서를 적용할 수 있다.The biosensor (50) is provided on the rigid substrate (11). In this embodiment, the biosensor 50 is a glucose sensor including a channel 50a coated with a glucose oxidase (GODox) that reacts with glucose contained in tears. For example, Explain. However, the present invention is not limited thereto, and the biosensor 50 may be a sensor capable of measuring a biological signal such as an intraocular pressure sensor.

상기 발광소자(60)는, 상기 강성기판(11)에 구비된다. 상기 발광소자(60)는, OLED와 LED 중 어느 하나가 사용된다.The light emitting device 60 is provided on the rigid substrate 11. The light emitting device 60 uses either an OLED or an LED.

상기 발광소자(60)는, 상기 바이오센서(50)와 직렬 또는 병렬 회로로 연결되어, 상기 정류회로에서 정류된 전압이 설정값 이상이면 온되어 발광하고, 상기 바이오센서(50)로 통하는 전류가 증가되면 오프되도록 구성된다. 즉, 상기 발광소자(60)는, 상기 정류회로(30)나 상기 바이오센서(50)로 통하는 전류에 따라 자동적으로 온 또는 오프되어, 상기 바이오센서(50)의 작동 상태를 디스플레이할 수 있다.The light emitting device 60 is connected to the biosensor 50 in series or in a parallel circuit. When the voltage rectified in the rectifying circuit is higher than a set value, the light emitting diode 60 emits light, And is turned off when it is increased. That is, the light emitting device 60 can be automatically turned on or off according to the current flowing through the rectifying circuit 30 or the biosensor 50, thereby displaying the operating state of the biosensor 50.

한편, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.1 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a smart contact lens according to a first embodiment of the present invention. 2 is a flowchart schematically showing a method for manufacturing the smart contact lens shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 설명하며, 다음과 같다.Referring to FIGS. 1 and 2, a method of manufacturing a smart contact lens according to a first embodiment of the present invention will be described.

도 1a를 참조하면, 모기판(1) 위에 희생층(2)을 진공 증착을 통하여 형성하고, 상기 희생층(2) 위에 상기 안테나 코일(20), 신축성 전극(70) 및 상기 집적 회로(40)를 형성한다.(S1) 1A, a sacrificial layer 2 is formed on a mother substrate 1 by vacuum deposition, and the antenna coil 20, the elastic electrode 70, and the integrated circuit 40 (not shown) are formed on the sacrificial layer 2, (S1)

상기 희생층(2)은, 구리를 사용한 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 리프트 오프 레지스트(lift-off resist, LOR), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 레이저 리프트-오프(laser lift-off)용 폴리머, PVA(Polyvinyl Alcohol), 게르마늄(Ge), PMMA(polymethyl methacrylate) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The sacrificial layer (2) is made of copper, for example. However, the present invention is not limited to this, and a lift-off resist (LOR), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), polymer for laser lift- Alcohols, germanium (Ge), and polymethyl methacrylate (PMMA).

상기 안테나 코일(20)은 후속 공정시 추가되는 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)의 장착부를 남기고 형성된다. 상기 안테나 코일(20)은, 양단이 서로 소정간격 이격되어 개구부(20a)를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 안테나 코일(20)은, 은 나노 화이버로 형성됨으로써, 투명하면서도 신축성 있게 제작되어, 시야를 가리지 않으며 상기 스마트 콘택트 렌즈(100)의 착용시 이물감이 최소화될 수 있다.The antenna coil 20 is formed leaving a mounting portion of the light emitting device 60 and the biosensor 50 added in a subsequent process. The antenna coil 20 is formed in a ring shape having openings 20a at both ends thereof with a predetermined spacing therebetween. Since the antenna coil 20 is formed of silver nanofibers, the antenna coil 20 is manufactured in a transparent and stretchable manner, so that the visual sense is not disturbed, and the sense of foreign body when the smart contact lens 100 is worn can be minimized.

상기 집적회로(40)는, 상기 안테나 코일(20)의 개구부(20a) 일측에 배치된다. 상기 집적회로(40)에는 상기 정류회로(30)가 포함된다. The integrated circuit 40 is disposed on one side of the opening 20a of the antenna coil 20. [ The integrated circuit (40) includes the rectifying circuit (30).

도 1b를 참조하면, 강성 소재와 연성 소재 기반의 하이브리드 기판(10)을 형성한다.(S2)Referring to FIG. 1B, a hybrid substrate 10 based on a rigid material and a soft material is formed (S2)

상기 집적회로(40)위에 강성소재를 코팅하고 패터닝하여 강성기판(11)을 형성한다. 또한, 후속 공정시 추가되는 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)가 장착될 위치에도 강성기판(11)을 형성한다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 강성기판(11)이 3개가 형성되도록 패턴이 형성되며, 이 중 하나는 상기 집적회로(40)가 배치되고, 다른 하나에는 후속 공정시 상기 발광소자(60)가 배치되고, 나머지 하나에는 후속 공정시 상기 바이오센서(50)가 배치되는 것으로 예를 들어 설명한다. The rigid substrate 11 is formed by coating a rigid material on the integrated circuit 40 and patterning the same. Also, the rigid substrate 11 is formed at a position where the light emitting device 60 and the biosensor 50 to be added are to be mounted in a subsequent process. That is, in this embodiment, a pattern is formed so as to form three rigid substrates 11, one of which is provided with the integrated circuit 40, and the other of which has the light emitting element 60 And the other one is provided with the biosensor 50 in a subsequent process.

상기 강성기판(11)을 형성한 이후, 연성소재를 도포하고 경화시켜 연성기판(12)을 형성한다. 상기 연성소재는 상기 강성기판(11)의 패턴 사이를 채우면서 상기 희생층(2)의 표면 전체와 상기 안테나 코일(20)의 표면을 덮게 된다. After the rigid substrate 11 is formed, a soft material is applied and cured to form a soft substrate 12. The soft material covers the whole surface of the sacrificial layer 2 and the surface of the antenna coil 20 while filling the space between the patterns of the rigid substrate 11.

따라서, 상기 연성기판(12)에 상기 강성기판(11), 상기 안테나 코일(20) 및 상기 신축성 전극(70)이 모두 임베딩된 하이브리드 기판(10)이 완성된다. 즉, 상기 하이브리드 기판(10)에는 상기 안테나 코일(20), 상기 신축성 전극(70), 상기 집적 회로(40)를 포함하는 전자 회로가 임베딩되어 일체로 형성된다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 상기 연성기판(12)과 상기 강성기판(11)이 단순 적층된 구조가 아니고, 상기 연성기판(12)에 상기 강성기판(11)이 임베딩된 구조이며 상기 연성기판(12)의 면적이 상기 강성기판(11)의 면적보다 훨씬 크기 때문에, 상기 하이브리드 기판(10) 자체는 충분한 신축성을 가질 수 있다. The hybrid substrate 10 in which the rigid substrate 11, the antenna coil 20, and the elastic electrodes 70 are all embedded is completed on the flexible substrate 12. That is, an electronic circuit including the antenna coil 20, the elastic electrode 70, and the integrated circuit 40 is embedded in the hybrid substrate 10 to be integrally formed. The hybrid substrate 10 is not a structure in which the flexible substrate 12 and the rigid substrate 11 are simply stacked and the rigid substrate 11 is embedded in the flexible substrate 12, Since the area of the rigid substrate 12 is much larger than the area of the rigid substrate 11, the hybrid substrate 10 itself can have sufficient stretchability.

도 1c를 참조하면, 상기 희생층(2)을 제거하여, 상기 하이브리드 기판(10)을 상기 모기판(1)으로부터 박리할 수 있다.(S3)1C, the sacrificial layer 2 may be removed and the hybrid substrate 10 may be peeled from the mother substrate 1. (S3)

상기 희생층(2)을 제거하기 위해서는 상기 하이브리드 기판(10)을 식각액에 침지하여 상기 희생층(2)을 에칭시킨다. In order to remove the sacrificial layer 2, the sacrificial layer 2 is etched by immersing the hybrid substrate 10 in an etching solution.

상기 식각액은, 리무버 피쥐(Remover PG), 포토레지스트 디벨로퍼(Photoresist developer), 구리 부식액, 니켈 부식액, 레이저, 알루미늄 부식액, 물, 아세톤 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 식각액은 상기 희생층(2)을 선택적으로 제거할 수 있는 물질이라면 어느 것이나 사용가능하다. 상기 식각액은 희생층 물질에 따라 달라지게 되는데, 희생층 물질이 구리일 경우 식각액으로 Ni etchant, Cu etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 니켈일 경우 식각액으로 Ni etchant, Cu etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 알루미늄(Al)일 경우 식각액으로 Al etchant, Cu etchant, Ni etchant가 사용될 수 있으며, 희생층 물질이 레이저 리프트-오프(laser lift-off)용 폴리머일 경우 식각액으로 laser가 사용될 수 있으며, 희생층이 PVA(Polyvinyl Alcohol)일 경우 식각액으로 물이 사용될 수 있으며, 희생층이 게르마늄(Ge)일 경우 물이 식각액으로 사용될 수 있으며, 희생층이 PMMA(polymethyl methacrylate)일 경우 식각액으로 아세톤이 사용될 수 있다.The etchant may be at least one of remover PG, photoresist developer, copper etchant, nickel etchant, laser, aluminum etchant, water, and acetone. However, the present invention is not limited thereto, and the etchant may be any material that can selectively remove the sacrificial layer 2. When the sacrificial layer material is copper, Ni etchant and Cu etchant may be used as the etchant. When the sacrificial layer material is nickel, Ni etchant and Cu etchant may be used as the etchant. Al etchant, Cu etchant, Ni etchant can be used as etchant when the sacrificial layer material is aluminum (Al), and laser can be used as etchant when the sacrificial layer material is a laser lift-off polymer. Water can be used as an etchant when the sacrificial layer is PVA (polyvinyl alcohol). Water can be used as an etchant when the sacrificial layer is germanium (Ge). When the sacrificial layer is polymethyl methacrylate (PMMA) Can be used.

상기 희생층(2)이 제거되면, 상기 전자회로가 구비된 상기 하이브리드 기판(10)이 박리된다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 신축성과 강성을 모두 가지게 된다.When the sacrificial layer 2 is removed, the hybrid substrate 10 provided with the electronic circuit is peeled off. The hybrid substrate 10 has both elasticity and rigidity.

도 1d를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)을 뒤집는다. 상기 하이브리드 기판(10)을 뒤집으면, 상기 강성기판(11)의 일부와 상기 안테나 코일(20)이 상면으로 노출된다. Referring to FIG. 1D, the hybrid substrate 10 is turned over. When the hybrid substrate 10 is turned over, a part of the rigid substrate 11 and the antenna coil 20 are exposed on the upper surface.

상기 강성기판(11) 위에 상기 발광소자(60)를 형성한다.(S4) The light emitting device 60 is formed on the rigid substrate 11. (S4)

상기 발광소자(60)는 OLED인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 발광소자(60)는, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 기능에 따라 층이 추가되거나 제거되는 것도 물론 가능하다. 상기 발광소자(60)는, 스핀 코팅, 진공 열증착, 잉크젯 인쇄 등의 공정을 통해 형성될 수 있다.For example, the light emitting device 60 is an OLED. The light emitting device 60 may include a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer. However, the present invention is not limited thereto. The light emitting device 60 may be formed through processes such as spin coating, vacuum thermal deposition, and inkjet printing.

상기 발광소자(60)는, 상기 집적회로(30)에 상기 신축성 전극(70)에 의해 전기적으로 연결된다.The light emitting device 60 is electrically connected to the integrated circuit 30 by the elastic electrode 70.

도 1e를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)위에 보호막층(80)을 형성한다.(S5)Referring to FIG. 1E, a protective film layer 80 is formed on the hybrid substrate 10. (S5)

상기 보호막층(Encapsulation layer)(80)은, 연성 소재를 열증착이나 스핀 코팅하여 형성된다. 본 실시예에서는, Parylene를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 보호막층(80)은, 상기 하이브리드 기판(10)의 노출된 면을 보호하여 소자들을 보호하기 위한 층이다. 상기 보호막층(80)은, 상기 하이브리드 기판(10)의 노출된 상면을 덮도록 형성된다. The encapsulation layer 80 is formed by thermal deposition or spin coating of a soft material. In this embodiment, Parylene is used as an example. The protective film layer 80 is a layer for protecting the exposed surfaces of the hybrid substrate 10 to protect the devices. The protective film layer 80 is formed to cover the exposed upper surface of the hybrid substrate 10.

도 1e를 참조하면, 상기 보호막층(80)에 센싱용 입구(80a)를 형성한다.(S6)Referring to FIG. 1E, a sensing inlet 80a is formed in the passivation layer 80. (S6)

상기 센싱용 입구(80a)는, 상기 바이오센서(50)를 장착하기 위한 홀이며, 상기 바이오센서(50)의 장착 후 센싱 물질이 상기 바이오센서(50)에 접촉가능하도록 개구된 홀이다. 상기 센싱용 입구(80a)는, 상기 보호막층(80)을 형성한 후 형성하는 것도 가능하고, 상기 보호막층(80)을 형성하는 과정에서 형성하는 것도 가능하다.The sensing inlet 80a is a hole for mounting the biosensor 50 and is a hole opened after the mounting of the biosensor 50 so that the sensing material can contact the biosensor 50. [ The sensing inlet 80a may be formed after the protective film layer 80 is formed or may be formed in the process of forming the protective film layer 80. [

도 1f를 참조하면, 상기 센싱용 입구(80a)에 상기 바이오센서(50)를 구비한다.(S7)1F, the biosensor 50 is provided at the sensing inlet 80a. (S7)

상기 바이오센서(50)는, 상기 센싱용 입구(80a)에 형성되는 것도 가능하고, 별도로 제작된 후 장착되는 것도 가능하다. 상기 바이오센서(50)는, 상기 집적회로(40)와 상기 발광소자(60)에 상기 신축성 전극(70)을 통해 전기적으로 연결된다. The biosensor 50 may be formed in the sensing inlet 80a or may be separately manufactured and then mounted. The biosensor 50 is electrically connected to the integrated circuit 40 and the light emitting device 60 through the elastic electrode 70.

상기 바이오센서(50)는, 혈당 센서인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 바이오센서(50)는, 한 쌍의 전극(50b)과, 상기 전극(50b)사이에 형성되어 글루코스 산화효소가 코팅된 채널(50a)을 포함한다. The biosensor 50 is, for example, a blood glucose sensor. The biosensor 50 includes a pair of electrodes 50b and a channel 50a formed between the electrodes 50b and coated with a glucose oxidase.

도 1g를 참조하면, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(10)이 완성된다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 즉, 상기 하이브리드 기판(10)을 콘택트 렌즈의 형상에 알맞도록 원형으로 절개하고, 상기 안테나 코일(20)의 내주측도 원형의 개구부(16)를 갖도록 절개할 수 있다. 따라서, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(10)이 콘택트 렌즈의 형상에 대응되는 링 형상으로 형성되고 면적이 최소화됨으로써, 추후 콘택트 렌즈의 착용시 이물감이 최소화될 수 있다.Referring to FIG. 1G, the hybrid substrate 10 provided with the electronic circuit is completed. The hybrid substrate 10 can remove an unnecessary portion. That is, the hybrid substrate 10 may be cut in a circular shape to fit the shape of the contact lens, and the inner peripheral side of the antenna coil 20 may also be cut with a circular opening 16. Therefore, the hybrid substrate 10 provided with the electronic circuit is formed in a ring shape corresponding to the shape of the contact lens, and the area is minimized, so that the foreign object sensation can be minimized when the contact lens is worn.

도 1h 및 도 1i를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)을 렌즈용 몰드(90)에 넣어 스마트 콘택트 렌즈를 형성한다.(S8)1H and 1I, the hybrid substrate 10 is inserted into a lens mold 90 to form a smart contact lens. (S8)

상기 렌즈용 몰드(90)는, 오목하게 홈이 형성된 렌즈용 하부 몰드(91)와, 상기 렌즈용 하부 몰드(91)의 홈에 알맞게 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드(92)를 포함한다. The lens mold 90 includes a lower mold 91 for a lens having a concave groove and an upper mold 92 for a lens convexly formed in conformity with the groove of the lens lower mold 91.

상기 하이브리드 기판(10)을 상기 렌즈용 하부 몰드(91)에 넣은 후, 렌즈를 이루는 렌즈용 소재를 채운다. 이후, 상기 렌즈용 상부 몰드(92)로 가압하고, 고온 경화시키면, 상기 하이브리드 기판(10)이 임베딩되고 안구에 착용하기 적합한 형상의 콘택트렌즈가 제조된다. After the hybrid substrate 10 is placed in the lens lower mold 91, the material for the lens forming the lens is filled. Thereafter, the hybrid mold is pressurized with the lens mold 92 and is cured at a high temperature, so that the hybrid substrate 10 is embedded and a contact lens having a shape suitable for wearing in the eye is manufactured.

상기 렌즈용 소재는 하이드로겔(hydrogel)을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The material for the lens is exemplified by using a hydrogel.

상기 렌즈용 상부 몰드(92)로 가압하는 압력은 300 내지 350kPa이고, 상기 경화온도는 95℃ 내지 105℃, 상기 경화 시간은 55분 내지 65분으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 렌즈용 상부 몰드(92)가 가압하는 압력은 313kPa이고, 상기 경화는 100℃에서 약 1시간 동안 실시하는 것으로 예를 들어 설명한다.The pressure applied to the lens upper mold 92 is 300 to 350 kPa, the curing temperature may be set to 95 to 105 ° C, and the curing time may be set to 55 to 65 minutes. In this embodiment, the pressure applied by the upper mold 92 for lens is 313 kPa, and the curing is performed at 100 DEG C for about 1 hour, for example.

도 1i를 참조하면, 상기 렌즈용 몰드(90)로부터 탈거하면, 상기 하이브리드 기판(10)이 임베딩된 스마트 콘택트 렌즈(100)가 제조될 수 있다. Referring to FIG. 1I, when the lens mold 90 is detached, the smart contact lens 100 embedded with the hybrid substrate 10 can be manufactured.

한편, 도 3은 도 1a에 도시된 안테나 코일과 안테나 코일을 통해 전송된 전압을 나타낸다.3 shows voltages transmitted through the antenna coil and the antenna coil shown in FIG. 1A.

도 3a을 참조하면, 상기 연성기판(12)에 형성된 상기 안테나 코일(20)을 나타낸다.3A, the antenna coil 20 formed on the flexible substrate 12 is shown.

도 3b는, 상기 안테나 코일(20)을 통해 전송되는 전압(V1)과 상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압(V2)의 차이를 나타낸다. 3B shows the difference between the voltage V1 transmitted through the antenna coil 20 and the voltage V2 rectified through the rectifying circuit 30. FIG.

상기 안테나 코일(20)을 통해 무선으로 전송된 전압(V1)은 약 13V이며, 상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압은 약 10V인 것을 알 수 있다. 회로 내부의 저항으로 인한 전압 강하로 인해 정류되는 전압이 감소된다. The voltage V1 transmitted via the antenna coil 20 is about 13 V and the voltage rectified through the rectifying circuit 30 is about 10 V. [ The voltage rectified due to the voltage drop due to the resistance inside the circuit is reduced.

도 4는 도 1f에 도시된 하이브리드 기판의 신축성을 나타낸 도면이다.Fig. 4 is a view showing the stretchability of the hybrid substrate shown in Fig. 1F.

도 4를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(10)을 화살표 방향으로 잡아 늘리는 상태를 나타낸다. 상기 하이브리드 기판(10)을 잡아 늘리면, 상기 강성기판(11)은 늘어나지 않고 상기 연성기판(12)만 늘어난다. 상기 하이브리드 기판(10)은, 상기 강성기판(11)이 상기 연성기판(12)에 임베딩된 상태이기 때문에, 상기 강성기판(11)에 비해 크기가 훨씬 큰 상기 연성기판(12)이 늘어남으로써 충분한 신축성은 가질 수 있으면서, 상기 강성기판(11)위에 놓인 소자 등에는 균열이 발생하지 않는다. Referring to FIG. 4, the hybrid substrate 10 is shown stretched in the direction of the arrow. When the hybrid substrate 10 is stretched, only the flexible substrate 12 is stretched without stretching the rigid substrate 11. Since the hybrid substrate 10 is in a state in which the rigid substrate 11 is embedded in the flexible substrate 12, the flexible substrate 12, which is much larger than the rigid substrate 11, It is possible to have elasticity, and cracks do not occur in the element placed on the rigid substrate 11 and the like.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 발광 소자에 인가되는 전류 변화를 나타낸 그래프이다. 5 is a view showing an example of an equivalent circuit for an electronic circuit of a smart contact lens according to the first embodiment of the present invention. 6 is a graph illustrating changes in current applied to the light emitting device of the smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)가 병렬 회로로 구성된다. Referring to FIG. 5, the light emitting device 60 and the biosensor 50 are configured as a parallel circuit.

상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압이 10V인 조건으로 실험하였다.And the rectified voltage was 10 V through the rectifying circuit 30.

상기 실험에서, 상기 정류회로(30)의 다이오드 저항(Rdiode)은 4kΩ, 상기 발광소자(60)의 온상태시 저항(Rdisplay)은 4kΩ, 상기 바이오센서(50)의 센서저항(Rsensor)은 6kΩ, 상기 센싱물질 검출시 상기 센서 저항(Rsensor)의 변화폭은 +1kΩ이었다. In the above experiment, the diode resistance Rdiode of the rectifying circuit 30 is 4 k?, The resistance Rdisplay of the light emitting element 60 when the light emitting element 60 is on is 4 k ?, and the sensor resistance Rsensor of the biosensor 50 is 6 k? , And the change width of the sensor resistance (Rsensor) at the time of sensing the sensing material was + 1kΩ.

도 6을 참조하면, 상기 정류회로(30)에서 정류된 전압이 10V이면, 상기 다이오드의 저항과 전압 강하 등으로 인해 상기 바이오센서(50)와 상기 발광소자(60)에는 약 4V의 전압이 공급되었다. Referring to FIG. 6, when the voltage rectified by the rectifying circuit 30 is 10 V, a voltage of about 4 V is supplied to the biosensor 50 and the light emitting device 60 due to the resistance of the diode, the voltage drop, .

상기 바이오센서(50)에 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류회로(30)를 통해 정류된 전압에 의해 상기 발광소자(60)와 상기 바이오센서(50)에 각각 전류가 인가되어, 상기 발광소자(60)가 온 된다. 이 때, 상기 발광소자(60)에 흐르는 전류(I1)는 약 70μA이고, 상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류는 570μA이다.A current is applied to the light emitting device 60 and the biosensor 50 by a rectified voltage through the rectifying circuit 30 before the sensing material contacts the biosensor 50, (60) is turned on. At this time, the current I1 flowing through the light emitting element 60 is about 70 μA, and the current flowing through the biosensor 50 is about 570 μA.

한편, 상기 바이오센서(50)에 상기 센싱 물질이 접촉되면, 상기 센서저항이 감소된다. 상기 센서저항이 감소되면, 상기 바이오센서(50)로 흐르는 전류가 증가하게 된다. 상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류가 증가하게 되면, 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류가 감소하게 된다. 이 때, 상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류는 716μA로 증가하고, 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류(I2)는 10μA로 감소한다. Meanwhile, when the sensing material contacts the biosensor 50, the sensor resistance is reduced. When the sensor resistance is decreased, the current flowing to the biosensor 50 is increased. As the current flowing through the biosensor 50 increases, the current flowing to the light emitting device 60 decreases. At this time, the current flowing in the biosensor 50 increases to 716 μA, and the current I 2 flowing to the light emitting device 60 decreases to 10 μA.

상기 바이오센서(50)에 흐르는 전류가 증가함에 따라 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류가 감소되어, 상기 발광소자(60)가 오프된다. As the current flowing through the biosensor 50 increases, the current flowing to the light emitting device 60 is reduced, and the light emitting device 60 is turned off.

따라서, 상기 바이오센서(50)에 센싱 물질의 접촉 유무에 따라 상기 발광소자(60)로 흐르는 전류가 변화되어, 상기 발광소자(60)가 온 또는 오프될 수 있으므로, 상기 발광소자(60)의 온/오프에 따라 상기 바이오센서(50)에서 센싱 물질의 검출 유무를 확인할 수 있다. 즉, 상기 바이오센서(50)의 작동상태를 알 수 있다. Therefore, the current flowing to the light emitting element 60 changes depending on whether or not the sensing material contacts the biosensor 50, so that the light emitting element 60 can be turned on or off. Therefore, The presence or absence of detection of the sensing material in the biosensor 50 can be confirmed on / off. That is, the operating state of the biosensor 50 can be known.

한편, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로의 다른 예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing another example of an equivalent circuit for an electronic circuit of a smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 스마트 콘택트 렌즈의 전자회로에서, 상기 바이오센서(50)와 상기 발광소자(60)는 직렬회로로 구성되는 것도 물론 가능하다.Referring to FIG. 7, in the electronic circuit of the smart contact lens, the biosensor 50 and the light emitting device 60 may be formed of a series circuit.

상기 바이오센서(50)와 상기 발광소자(60)가 직렬회로로 구성되는 경우, 상기 정류회로(30)내의 다이오드의 저항과 상기 발광소자(60)의 저항에 비해 상기 바이오센서(50)의 센서저항이 매우 크게 설정되어야 한다. 따라서, 상기 직렬회로에서 상기 센서 저항의 변화에 전류가 민감하게 변화할 수 있다. When the biosensor 50 and the light emitting device 60 are constituted by a series circuit, the resistance of the diode in the rectifying circuit 30 and the resistance of the light emitting device 60, The resistance should be set very large. Therefore, the current can be sensitively changed in response to the change of the sensor resistance in the series circuit.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 착용 상태를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a wearing state of the smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.

상기 스마트 콘택트 렌즈(100)를 착용시, 외부로부터 무선으로 전송되는 전력에 의해 상기 발광소자(60)가 작동되어, 상기 스마트 콘택트 렌즈(100)의 작동 상태를 알 수 있다. When the smart contact lens 100 is worn, the light emitting element 60 is operated by the power transmitted from the outside wirelessly, so that the operating state of the smart contact lens 100 can be known.

이후, 상기 바이오센서(50)에 센싱 물질이 접촉되면, 상기 발광소자(60)가 오프되기 때문에, 상기 바이오센서(50)가 센싱 물질을 검출했음을 확인할 수 있다. Thereafter, when the sensing material contacts the biosensor 50, the biosensor 50 detects that the sensing material is detected because the light emitting device 60 is turned off.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 열적 안정성 테스트 시험 결과를 나타낸다.FIG. 9 shows a test result of the thermal stability test of the smart contact lens according to the first embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 발광소자(50)의 작동시 약간의 열이 발생하나, 상기 발광소자(50)에서 발생하는 온도는 약 30ㅁ1℃에 불과하여 사람의 체온에 비해 현저히 낮은 온도이므로 인체에 영향을 주지 않는다. 도 9에서 무선 디스플레이는 상기 발광소자(50)를 나타낸다.Referring to FIG. 9, when the light emitting device 50 operates, a certain amount of heat is generated. However, since the temperature generated by the light emitting device 50 is only about 30-1 ° C., the temperature is significantly lower than the human body temperature It does not affect the human body. In Fig. 9, the wireless display shows the light emitting element 50.

상기와 같이 제조된 스마트 콘택트 렌즈(100)는, 상기 안테나 코일(20)과 상기 신축성 전극(70)은 상기 연성기판(12)위에 놓이고, 상기 정류회로(30), 상기 발광소자(60), 상기 바이오센서(50)등의 소자는 상기 강성기판(11)에 놓이며, 상기 신축성 전극(70)을 통해 상기 소자들을 연결시킴으로써, 신축이나 굽힘 등의 기계적 변형등을 수용할 수 있는 전자회로가 구현될 수 있다.In the smart contact lens 100 manufactured as described above, the antenna coil 20 and the elastic electrode 70 are placed on the flexible substrate 12, and the rectifying circuit 30, the light emitting element 60, An element such as the biosensor 50 is placed on the rigid substrate 11 and an electronic circuit capable of accommodating mechanical deformation such as expansion and contraction by connecting the elements through the elastic electrode 70 Can be implemented.

또한, 투명하면서도 신축성 있는 상기 하이브리드 기판(10)으로 형성되어, 착용감이 향상될 수 있다.Furthermore, the hybrid substrate 10 is formed of a transparent and stretchable material, and the feeling of wearing can be improved.

또한, 상기 정류회로(30), 상기 발광소자(60), 상기 바이오센서(50) 등이 집적화되어 배치됨으로써, 시야를 가리는 현상이 최소화되어 콘택트 렌즈로의 적용이 보다 용이하다.In addition, since the rectifying circuit 30, the light emitting device 60, the biosensor 50, and the like are integrated and arranged, the phenomenon of hiding the visual field is minimized and the application to the contact lens is facilitated.

또한, 투명한 보호막층을 형성함으로써, 안구 및 외부환경에 의한 노출을 최소화하여 내구성이 향상될 수 있다.Further, by forming the transparent protective film layer, the exposure by the eyeball and the external environment can be minimized and the durability can be improved.

또한, 생체신호의 감지시 감지 여부에 따라 상기 발광소자(60)가 온 또는 오프됨으로써, 작동상태를 쉽게 인식할 수 있다. In addition, the light emitting device 60 can be turned on or off according to whether a biological signal is detected, thereby easily recognizing the operation state.

본 발명의 실시예에서는, 상기 바이오센서(60)를 혈당센서인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 안압 센서 등을 적용하는 것도 물론 가능하다.
In the embodiment of the present invention, the biosensor 60 is a blood sugar sensor, but the present invention is not limited thereto.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 11은 도 9에 도시된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.10 is a view schematically showing a method of manufacturing a smart contact lens according to a second embodiment of the present invention. 11 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing the smart contact lens shown in Fig.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법은, 희생층(102) 위에 안테나 코일(120), 집적회로(140), 신축성 전극(170), 바이오센서(160) 및 발광소자(150)를 모두 형성하는 것이 상기 제1실시예와 상이하므로, 이하 상이한 구성에 대해 상세히 설명한다. 10 and 11, a method for manufacturing a smart contact lens according to a second embodiment of the present invention includes an antenna coil 120, an integrated circuit 140, an elastic electrode 170, Since the formation of both the biosensor 160 and the light emitting device 150 is different from that of the first embodiment, different configurations will be described in detail below.

도 10a를 참조하면, 모기판(101) 위에 희생층(102)을 진공 증착을 통하여 형성하고, 상기 희생층(102) 위에 상기 안테나 코일(120), 상기 집적회로(140), 상기 신축성 전극(170), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)를 모두 형성한다.(S11)10A, a sacrificial layer 102 is formed on a mother substrate 101 by vacuum deposition, and the antenna coil 120, the integrated circuit 140, the elastic electrode (not shown) 170, the biosensor 160, and the light emitting device 150 are all formed (S11)

상기 집적회로(140), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)는 상기 안테나 코일(120)의 개구부에 배치된다. 상기 집적회로(140)에는 정류회로가 포함된다.The integrated circuit 140, the biosensor 160, and the light emitting device 150 are disposed at the opening of the antenna coil 120. The integrated circuit 140 includes a rectifying circuit.

도 10b를 참조하면, 강성 소재와 연성 소재 기반의 하이브리드 기판(10)을 형성한다.(S12)10B, a hybrid substrate 10 based on a rigid material and a soft material is formed (S12)

상기 집적회로(140), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150) 위에 강성소재를 코팅하고 패터닝하여 강성기판(111)을 형성한다. 상기 강성기판(111)은, 상기 집적회로(140)위에 형성되는 제1강성부와, 상기 바이오센서(160) 위에 형성되는 제2강성부와, 상기 발광소자(150)위에 형성되는 제3강성부로 이루어진다. 상기 제1,2,3강성부는 서로 이격되게 배치되고, 상기 집적회로(140), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)는 상기 신축성 전극(170)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다. The rigid substrate 111 is formed by coating and patterning a rigid material on the integrated circuit 140, the biosensor 160, and the light emitting device 150. The rigid substrate 111 includes a first rigid portion formed on the integrated circuit 140, a second rigid portion formed on the biosensor 160, and a third rigid portion formed on the light emitting device 150 . The first and second toughening portions are spaced apart from each other and the integrated circuit 140, the biosensor 160 and the light emitting device 150 are electrically connected to each other by the elastic electrode 170.

상기 강성기판(111)을 형성한 이후, 연성소재를 도포하고 경화시켜 연성기판(112)을 형성한다. 상기 연성소재는 상기 강성기판(111)의 패턴 사이를 채우면서 상기 희생층(102)의 표면 전체를 덮게 된다. After the rigid substrate 111 is formed, a flexible substrate is coated and cured to form a flexible substrate 112. The soft material covers the whole surface of the sacrificial layer 102 while filling the space between the patterns of the rigid substrate 111.

따라서, 상기 연성기판(112)에 상기 강성기판(111), 상기 안테나 코일(120) 및 상기 신축성 전극(170)이 모두 임베딩된 하이브리드 기판(110)이 완성된다. 즉, 상기 하이브리드 기판(110)에는 상기 안테나 코일(120), 상기 신축성 전극(170), 상기 집적 회로(140)를 포함하는 전자 회로가 임베딩되어 일체로 형성된다. 상기 하이브리드 기판(110)은, 상기 연성기판(112)과 상기 강성기판(111)이 단순 적층된 구조가 아니고, 상기 연성기판(112)에 상기 강성기판(111)이 임베딩된 구조이며 상기 연성기판(112)의 면적이 상기 강성기판(111)의 면적보다 훨씬 크기 때문에, 상기 하이브리드 기판(110) 자체는 충분한 신축성을 가질 수 있다. Therefore, the hybrid substrate 110 in which the rigid substrate 111, the antenna coil 120, and the elastic electrodes 170 are all embedded in the flexible substrate 112 is completed. That is, an electronic circuit including the antenna coil 120, the elastic electrode 170, and the integrated circuit 140 is embedded in the hybrid substrate 110. The hybrid substrate 110 is not a structure in which the flexible substrate 112 and the rigid substrate 111 are simply stacked but has a structure in which the rigid substrate 111 is embedded in the flexible substrate 112, Since the area of the hybrid substrate 110 is much larger than the area of the rigid substrate 111, the hybrid substrate 110 itself can have sufficient stretchability.

도 10c를 참조하면, 상기 희생층(102)을 제거하여, 상기 하이브리드 기판(110)을 상기 모기판(101)으로부터 박리할 수 있다.(S13)10C, the sacrificial layer 102 may be removed to peel the hybrid substrate 110 from the mother substrate 101. (S13)

상기 희생층(102)이 제거되면, 상기 전자회로가 구비된 상기 하이브리드 기판(110)이 박리된다. 상기 하이브리드 기판(110)은, 신축성과 강성을 모두 가지게 된다.When the sacrificial layer 102 is removed, the hybrid substrate 110 provided with the electronic circuit is peeled off. The hybrid substrate 110 has both elasticity and rigidity.

도 10d를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(110)을 뒤집고, 보호막층(180)을 형성한다.(S14)10D, the hybrid substrate 110 is turned over to form a passivation layer 180. (S14)

상기 하이브리드 기판(110)을 뒤집으면, 상기 안테나 코일(120), 상기 집적회로(140), 상기 신축성 전극(170), 상기 바이오센서(160) 및 상기 발광소자(150)가 모두 상면으로 노출된다. When the hybrid substrate 110 is turned over, the antenna coil 120, the integrated circuit 140, the elastic electrode 170, the biosensor 160, and the light emitting device 150 are all exposed to the top surface .

상기 보호막층(180)은, 상기 하이브리드 기판(110)의 노출된 면을 보호하여 소자들을 보호하기 위한 층이다. 상기 보호막층(180)은, 상기 하이브리드 기판(110)의 노출된 상면 전체를 덮도록 형성된다. The protective layer 180 is a layer for protecting the exposed surfaces of the hybrid substrate 110 to protect the devices. The passivation layer 180 is formed to cover the entire exposed upper surface of the hybrid substrate 110.

상기 보호막층(180)에는 상기 바이오센서(150)에 대응되는 위치에 센싱용 입구(180a)를 형성한다.(S15)A sensing inlet 180a is formed in the protective film layer 180 at a position corresponding to the biosensor 150. (S15)

상기 센싱용 입구(180a)는, 상기 바이오센서(150)에 센싱 물질이 접촉가능하도록 개구된 홀이다. 상기 센싱용 입구(180a)는, 상기 보호막층(180)을 형성한 후 형성하는 것도 가능하고, 상기 보호막층(180)을 형성하는 과정에서 형성하는 것도 가능하다.The sensing inlet 180a is a hole opened to allow the sensing material to contact the biosensor 150. [ The sensing inlet 180a may be formed after the passivation layer 180 is formed, or may be formed in the process of forming the passivation layer 180.

도 10e를 참조하면, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(110)이 완성된다. 상기 하이브리드 기판(110)은, 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 즉, 상기 하이브리드 기판(110)을 콘택트 렌즈의 형상에 알맞도록 원형으로 절개하고, 상기 안테나 코일(120)의 내주측도 원형의 개구부(116)를 갖도록 절개할 수 있다. 따라서, 상기 전자회로가 구비된 하이브리드 기판(110)이 콘택트 렌즈의 형상에 대응되는 링 형상으로 형성되고 면적이 최소화됨으로써, 추후 콘택트 렌즈의 착용시 이물감이 최소화될 수 있다.Referring to FIG. 10E, the hybrid substrate 110 provided with the electronic circuit is completed. The hybrid substrate 110 can remove unnecessary portions. That is, the hybrid substrate 110 may be cut in a circular shape to fit the shape of the contact lens, and the inner periphery of the antenna coil 120 may be cut so as to have a circular opening 116. Therefore, the hybrid substrate 110 provided with the electronic circuit is formed in a ring shape corresponding to the shape of the contact lens, and the area is minimized, so that the foreign object sensation can be minimized when the contact lens is worn.

도 10f 및 도 10g를 참조하면, 상기 하이브리드 기판(110)을 렌즈용 몰드(190)에 넣어 스마트 콘택트 렌즈를 형성한다.(S17)10F and 10G, the hybrid substrate 110 is inserted into a lens mold 190 to form a smart contact lens (S17)

상기 렌즈용 몰드(190)는, 오목하게 홈이 형성된 렌즈용 하부 몰드(191)와, 상기 렌즈용 하부 몰드(191)의 홈에 알맞게 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드(192)를 포함한다. The lens mold 190 includes a lens lower mold 191 having a concave groove and an upper mold 192 for lens formed convexly in conformity with the groove of the lens lower mold 191.

상기 하이브리드 기판(110)을 상기 렌즈용 하부 몰드(191)에 넣은 후, 렌즈를 이루는 렌즈용 소재를 채운다. 이후, 상기 렌즈용 상부 몰드(192)로 가압하고, 고온 경화시킨다.After the hybrid substrate 110 is inserted into the lens lower mold 191, the material for the lenses forming the lens is filled. Thereafter, the lens is pressed by the upper mold for lens 192 and cured at a high temperature.

상기 렌즈용 상부 몰드(192)로 가압하는 압력은 300 내지 350kPa이고, 상기 경화온도는 95℃ 내지 105℃, 상기 경화 시간은 55분 내지 65분으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 렌즈용 상부 몰드(192)가 가압하는 압력은 313kPa이고, 상기 경화는 100℃에서 약 1시간 동안 실시하는 것으로 예를 들어 설명한다.The pressure applied to the lens upper mold 192 may be set to 300 to 350 kPa, the curing temperature may be set to 95 to 105 ° C, and the curing time may be set to 55 to 65 minutes. In this embodiment, the pressure applied by the lens upper mold 192 is 313 kPa, and the curing is performed at 100 DEG C for about 1 hour, for example.

도 2g를 참조하면, 상기 렌즈용 몰드(190)로부터 탈거하면, 상기 하이브리드 기판(110)이 임베딩된 스마트 콘택트 렌즈(200)가 제조될 수 있다.
Referring to FIG. 2G, when the lens mold 190 is detached, the smart contact lens 200 embedded with the hybrid substrate 110 can be manufactured.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 스마트 콘택트 렌즈의 전자 회로에 대한 등가회로를 나타낸 도면이다.12 is an equivalent circuit diagram of an electronic circuit of a smart contact lens according to a third embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 전자회로에서 발광소자(260)와 바이오센서(250)는 휘스톤 브릿지(Wheastone Bridge)회로를 구성하여, 상기 바이오센서(250)가 센싱물질을 검출시 상기 발광소자(260)가 온되는 것이 상기 실시예들과 상이하므로, 상이한 구성에 대해서만 상세히 설명하고 유사 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.12, in the electronic circuit according to the third embodiment of the present invention, the light emitting device 260 and the biosensor 250 constitute a Westone Bridge circuit, Since the light emitting device 260 is turned on when the material is detected, the different configurations will be described in detail, and description of the similar configurations and operations will be omitted.

상기 정류회로(30)에 상기 휘스톤 브릿지 회로를 병렬로 연결한다. The Wheatstone bridge circuit is connected in parallel to the rectifier circuit (30).

상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성하는 제1,2,3,4저항(R1,R2,R3,R4) 중 제1저항(R1)을 상기 바이오센서(250)로 설정하고, 상기 제2,3,4저항(R2,R3,R4)은 소정의 저항으로 설정한다. 상기 제1저항(R1)과 상기 제3저항(R3)는 직렬로 연결되고, 상기 제2저항(R2)와 상기 제4저항(R4)이 직렬로 연결된다. The first resistor R1 of the first, second, third, and fourth resistors R1, R2, R3, and R4 constituting the Wheatstone bridge circuit is set to the biosensor 250, 4 Resistors (R2, R3, R4) are set to predetermined resistances. The first resistor R1 and the third resistor R3 are connected in series and the second resistor R2 and the fourth resistor R4 are connected in series.

상기 제1,2,3,4저항은 상기 발광 소자(260)와 병렬회로로 연결된다. The first, second, third, and fourth resistors are connected in parallel with the light emitting device 260.

상기 바이오센서(250)에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는, 상기 제1,2,3,4저항(R1=R2=R3=R4=R0)이므로, 상기 발광소자(260)에 인가되는 전압(V0)이 설정값 이하인 0이므로 상기 발광소자(26))가 오프 상태이다. The first, second, third, and fourth resistors (R1 = R2 = R3 = R4 = R0) before the sensing material contacts the biosensor 250, V0) is equal to or less than the set value, the light emitting element 26 is in the off state.

상기 바이오센서(250)에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는, 상기 바이오센서(250)의 저항이 감소하게 되므로 상기 발광소자(260)에 인가되는 전압이 증가되어 상기 발광소자(260)가 온될 수 있다. After the sensing material contacts the biosensor 250, the resistance of the biosensor 250 decreases, so that the voltage applied to the light-emitting device 260 increases to turn on the light-emitting device 260 have.

초기 입력 전압이 10V이상으로 정류되면, 상기 발광소자(260)인 LED의 양단에는 최소 2V의 전압이 인가되어, 상기 발광소자(260)가 온되어 발광될 수 있다. When the initial input voltage is rectified to 10V or more, a voltage of at least 2V is applied to both ends of the LED, which is the light emitting device 260, so that the light emitting device 260 can be turned on.

상기와 같이, 상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성함으로써, 미세한 저항변화를 측정 가능할 뿐만 아니라, 상기 바이오센서(250)가 센싱물질을 검출한 이후 상기 발광소자(260)가 온될 수 있으므로 상기 바이오센서(250)의 센싱 완료를 직관적으로 알 수 있다.
As described above, by constructing the Wheatstone bridge circuit, it is possible not only to measure a minute resistance change but also to allow the light emitting element 260 to be turned on after the biosensor 250 detects the sensing substance, ) Can be intuitively understood.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

2: 희생층 10: 하이브리드 기판
11: 강성기판 12: 연성기판
20: 안테나 코일 30: 정류회로
40: 집적회로 50: 바이오센서
60: 발광 소자 70: 신축성 전극
80: 보호막층 100: 스마트 콘택트 렌즈
2: sacrificial layer 10: hybrid substrate
11: Rigid substrate 12: Flexible substrate
20: antenna coil 30: rectifier circuit
40: integrated circuit 50: biosensor
60: light emitting element 70: stretchable electrode
80: Protective layer 100: Smart contact lens

Claims (15)

희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극을 형성하는 단계와;
상기 집적회로 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로가 구비되는 강성기판을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 강성기판에 발광소자를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판에서 노출되는 상기 안테나 코일, 상기 발광소자, 상기 집적회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 바이오센서가 장착되고 상기 바이오센서에 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 센싱용 입구에 상기 바이오센서를 장착하고 상기 집적회로와 상기 발광소자와 연결하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
An integrated circuit including an antenna coil for wirelessly receiving and transmitting power from the outside on a sacrificial layer, and a rectifying circuit for rectifying a voltage transmitted from the antenna coil;
Wherein the flexible substrate is coated with a rigid material and patterned to form a rigid substrate having the integrated circuit, and then the flexible material is coated and cured to form the rigid substrate, the antenna coil, and the flexible electrode Forming an embedded hybrid substrate;
Removing the sacrificial layer;
Forming a light emitting device on the rigid substrate exposed by inverting the hybrid substrate;
Forming a protective film layer formed of a soft material to protect the antenna coil, the light emitting device, and the integrated circuit exposed in the hybrid substrate;
Forming a sensing inlet so that a sensing material can be brought into contact with the biosensor on the protective film layer;
Attaching the biosensor to the sensing inlet and connecting the integrated circuit and the light emitting device to complete an electronic circuit provided in the hybrid substrate;
Molding the hybrid substrate into a recessed lower mold for lens, filling the lens material, pressing with a convexly formed upper mold for the lens, and curing the hybrid mold to manufacture a smart contact lens embedded with the hybrid substrate, A method of manufacturing a smart contact lens including a hybrid substrate.
희생층 위에 외부로부터 전력을 무선 수신하여 전송하는 안테나 코일과, 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와, 신축성 전극과, 바이오센서 및 발광소자를 모두 포함하는 전자회로를 형성하는 단계와;
상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자 위에 강성(Rigid) 소재를 코팅하고 패터닝하여 상기 집적회로, 상기 바이오센서 및 상기 발광소자가 각각 구비되는 복수의 강성기판들을 형성한 후, 연성 소재를 도포하고 경화시켜 상기 연성 소재에 상기 강성기판, 상기 안테나 코일 및 상기 신축성 전극이 임베딩된 하이브리드 기판을 형성하는 단계와;
상기 희생층을 제거하여, 상기 하이브리드 기판에 구비된 전자회로를 완성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 뒤집어서 노출되는 상기 전자회로를 보호하도록 연성 소재로 형성된 보호막층을 형성하는 단계와;
상기 보호막층에 상기 바이오센서와 센싱 물질이 접촉가능하도록 센싱용 입구를 형성하는 단계와;
상기 하이브리드 기판을 오목하게 형성된 렌즈용 하부 몰드에 넣은 후, 렌즈용 소재를 채우고 볼록하게 형성된 렌즈용 상부 몰드로 가압한 후 경화시켜 상기 하이브리드 기판이 임베딩된 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
An integrated circuit including an antenna coil for wirelessly receiving and transmitting power from the outside on a sacrificial layer, a rectifying circuit for rectifying a voltage transmitted from the antenna coil, and an electronic circuit including both a flexible electrode and a biosensor and a light- ; ≪ / RTI >
A plurality of rigid substrates each having the integrated circuit, the biosensor, and the light emitting device are formed by coating and patterning a rigid material on the integrated circuit, the biosensor, and the light emitting device, Forming a hybrid substrate having the rigid substrate, the antenna coil, and the flexible electrode embedded in the flexible material;
Removing the sacrificial layer to complete an electronic circuit provided in the hybrid substrate;
Forming a protective film layer formed of a soft material so as to protect the electronic circuit exposed by inverting the hybrid substrate;
Forming a sensing inlet to allow the sensing material to contact the biosensor on the protective layer;
Molding the hybrid substrate into a recessed lower mold for lens, filling the lens material, pressing with a convexly formed upper mold for the lens, and curing the hybrid mold to manufacture a smart contact lens embedded with the hybrid substrate, A method of manufacturing a smart contact lens including a hybrid substrate.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계에서는,
상기 하이브리드 기판을 상기 렌즈용 하부 몰드에 넣기 이전에 링 형상으로 절개하는 과정을 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
In the step of manufacturing the smart contact lens,
And cutting the hybrid substrate in a ring shape before inserting the hybrid substrate into the lens lower mold.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 병렬 회로로 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되도록 회로를 구성하는 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the light emitting element and the biosensor are constituted by a parallel circuit,
Before the sensing material is brought into contact with the biosensor, the rectified current is supplied to the rectifying circuit,
After the sensing material is brought into contact with the biosensor, the resistance of the biosensor is reduced, so that the current passing through the biosensor decreases due to the increase of the current flowing through the biosensor, A method for manufacturing a smart contact lens.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 직렬 회로로 구성하고,
상기 정류회로의 다이오드의 저항과 상기 발광소자의 저항 보다 상기 바이오센서의 저항을 크게 설정하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 정류 회로에서 정류된 전압을 공급받아 상기 발광소자가 온되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 바이오센서의 저항이 감소되어, 상기 바이오센서로 통하는 전류의 증가로 인해 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 상기 발광소자가 오프되도록 회로를 구성하는 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the light emitting element and the biosensor are constituted by a series circuit,
The resistance of the diode of the rectifying circuit and the resistance of the biosensor are set larger than the resistance of the light emitting element,
Before the sensing material is brought into contact with the biosensor, the rectified current is supplied to the rectifying circuit,
After the sensing material is brought into contact with the biosensor, the resistance of the biosensor is reduced, so that the current passing through the biosensor decreases due to the increase of the current flowing through the biosensor, A method for manufacturing a smart contact lens.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발광소자와 상기 바이오센서는 휘스톤 브릿지(Wheastone Bridge)회로를 구성하고,
상기 휘스톤 브릿지 회로를 구성하는 제1,2,3,4저항 중 제1저항을 상기 바이오센서로 설정하고, 상기 제2,3,4저항은 소정의 저항으로 설정하며,
상기 제1,2,3,4저항은 상기 발광 소자와 병렬회로를 구성하여,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉되기 이전에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 설정값 이하로 상기 발광소자가 오프되고,
상기 바이오센서에 상기 센싱 물질이 접촉된 이후에는 상기 발광소자에 인가되는 전압이 증가되어 상기 발광소자가 온되도록 회로를 구성하는 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.

The method according to claim 1 or 2,
The light emitting device and the biosensor constitute a weststone bridge circuit,
Wherein the first resistor among the first, second, third and fourth resistors constituting the Wheatstone bridge circuit is set to the biosensor, the second, third and fourth resistors are set to predetermined resistances,
The first, second, third, and fourth resistors form a parallel circuit with the light emitting device,
Wherein before the sensing material is brought into contact with the biosensor, the voltage applied to the light emitting device is less than a predetermined value,
Wherein a voltage applied to the light emitting device is increased after the sensing material contacts the biosensor to turn on the light emitting device.

청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 안테나 코일은,
양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
The antenna coil
A method for manufacturing a smart contact lens, the smart contact lens being formed in a ring shape having openings at both ends thereof.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 바이오센서는, 눈물 속에 함유된 글루코스의 농도와 반응하는 글루코스 산화효소를 코팅하는 채널을 포함하는 혈당 센서인 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the biosensor is a blood glucose sensor including a channel for coating a glucose oxidase reacting with a concentration of glucose contained in a tear.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스마트 콘택트렌즈를 제조하는 단계에서는,
상기 렌즈용 상부 몰드로 가압하는 압력은 300 내지 350 kPa,
상기 경화 온도는 95℃ 내지 105℃,
상기 경화 시간은 55분 내지 65분으로 설정하는 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
In the step of manufacturing the smart contact lens,
The pressure applied to the lens upper mold is 300 to 350 kPa,
The curing temperature ranges from 95 < 0 > C to 105 &
And the curing time is set to 55 minutes to 65 minutes.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 신축성 전극과 상기 안테나 코일은,
금속 나노와이어(Metal nanowire), 금속 나노화이버(Metal nanofiber), 금속 나노트로프(Metal nanotrough) 및 금속 나노메쉬 중 적어도 하나를 포함하여 형성된 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the elastic electrode and the antenna coil are connected to each other,
A method for manufacturing a smart contact lens comprising at least one of a metal nanowire, a metal nanofiber, a metal nanotrough, and a metal nano-mesh.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 강성소재는, SU-8, Ormocore, PI(Polyimide), glass 중 적어도 하나를 포함하여 형성되고,
상기 연성 소재는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), hydrogel(히드로겔), 고무소재, Parylene 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 스마트 콘택트 렌즈의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
The rigid material includes at least one of SU-8, Ormocore, PI (polyimide), and glass,
Wherein the soft material comprises at least one of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, hydrogel (hydrogel), rubber material, and Parylene.
콘택트 렌즈에 임베딩되고 강성(Rigid)소재로 소정의 패턴으로 패터닝되어 형성된 강성기판과, 연성 소재로 상기 강성기판의 패턴 사이를 채워 형성된 연성기판을 포함하는 신축성 하이브리드 기판과;
상기 연성기판에 구비되어, 전력을 무선 수신하여 전송하도록 양단이 서로 이격되어 개구부를 갖는 링 형상으로 형성된 안테나 코일과;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 안테나 코일의 개구부에 위치되어 상기 안테나 코일로부터 전송된 전압을 정류하는 정류회로를 포함하는 집적회로와;
상기 강성기판에 구비되고, 표면에 노출되어 센싱 물질과의 접촉시 저항이 감소되어 상기 센싱 물질을 검출하는 바이오센서와;
상기 강성기판에 구비되고, 상기 바이오센서에 상기 센싱 물질의 접촉 여부에 따라 온 또는 오프되어 상기 바이오센서의 작동을 표시하는 발광소자를 포함하는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈.
A rigid substrate embedded in a contact lens and patterned by a rigid material in a predetermined pattern; and a flexible substrate formed by filling a space between the patterns of the rigid substrate with a flexible material;
An antenna coil provided on the flexible substrate and formed in a ring shape having openings spaced from each other at both ends so as to wirelessly receive and transmit power;
An integrated circuit including a rectifying circuit provided on the rigid substrate, the rectifying circuit being located in an opening of the antenna coil and rectifying a voltage transmitted from the antenna coil;
A biosensor provided on the rigid substrate, the biosensor being exposed to a surface of the substrate to reduce a resistance upon contact with the sensing material, thereby detecting the sensing material;
And a light emitting element provided on the rigid substrate, the light emitting element being turned on or off according to whether or not the sensing material is in contact with the biosensor to display an operation of the biosensor.
청구항 12에 있어서,
상기 발광소자는, 상기 바이오센서와 병렬회로로 연결되어,
상기 안테나 코일과 상기 정류 회로를 통해 전압이 수신되면 온되어 발광하고,
상기 바이오센서가 상기 센싱 물질과 접촉하여 상기 바이오센서로 통하는 전류가 증가되면 상기 발광소자로 통하는 전류가 감소되어 오프되는 신축성 하이브리드 기판을 포함한 스마트 콘택트 렌즈.
The method of claim 12,
Wherein the light emitting device is connected to the biosensor in a parallel circuit,
Wherein the antenna coil is turned on when the voltage is received through the antenna coil and the rectifying circuit,
Wherein the biosensor is in contact with the sensing material to increase the current passing through the biosensor, thereby reducing the current flowing through the biosensor and turning off the biosensor.
청구항 12에 있어서,
상기 바이오센서는, 눈물 속에 함유된 글루코스의 농도와 반응하는 글루코스 산화효소가 코팅된 채널을 포함하는 혈당 센서인 스마트 콘택트 렌즈.
The method of claim 12,
Wherein the biosensor is a blood glucose sensor including a channel coated with glucose oxidase reacting with a concentration of glucose contained in a tear.
청구항 12에 있어서,
상기 발광소자는, OLED와 LED 중 적어도 하나를 포함하는 스마트 콘택트 렌즈.
The method of claim 12,
Wherein the light emitting element comprises at least one of an OLED and an LED.
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