KR20180105209A - 자외광에 대한 노출의 검출을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
광에 대한 노출을 검출하는 디바이스는, 포토크로믹 재료를 포함하는 광 응답층; 광 응답층의 제 1 면을 덮는 피부 모방형 커버층; 및 제 1 면의 반대편인 광 응답층의 제 2 면을 특정 표면에 결합하도록 구성된 접착층을 포함한다.
Description
본 명세서는 일반적으로 표면들이 광에 노출되었을 때를 검출하는 것에 관한 것으로, 구체적으로는 자외광에 대한 노출의 검출을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
대략 10nm 내지 400nm의 파장을 갖는 광인 자외(UV)광은 태양에 의해 항상 방출된다. UV 광은 (예컨대, 비타민 D의 생산을 유도함으로써) 인간의 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있지만, 과도한 노출은 위험할 수 있다. 자외광에 대한 과다 노출은 피부 손상을 야기시켜 일광화상을 발생시키고, 피부암의 위험을 증가시킨다. 결과적으로, UV 광을 차단하는 피부 보호 제품들, 이를테면 일광차단 크림들, 스프레이들, 젤들 등이 햇볕에 대한 장시간의 노출로부터 피부를 보호하기 위해 종종 채용된다. 하지만, 일광차단 제품들은 부정확한 방식으로 사용될 수도 있다. 일단 도포되면 일광 차단제(sunscreen)가 더 이상 UV 광으로부터의 보호를 제공하지 않을 때 알려지지 않을 수도 있다. 일광 차단제가 UV 보호를 제공하고 있는지의 여부를 결정하는 다른 해결책들은 병(bottle)에서 발견되는 일광 차단제의 제조업체에 의해 제공되는 지속기간을 추정하는 것 또는 시간 기반의 방법을 통해 사용자들에게 그 노출에 대해 경고하기 위해 존재하는 시스템들을 포함한다. 하지만, 이러한 해결책들은 사용자가 어떤 활동들 또는 환경에 있는지에 기초하여 일광 차단제가 상이하게 마모될 수 있으므로 부정확하기 쉬울 수도 있다. 그 결과, 사용자들이 노출되어 일광화상의 위험에 있음이 사용자에게 명백하지 않을 수도 있다. 밖에서 행해지는 상이한 활동들뿐만 아니라 상이한 피부 유형들로 인해 일광 차단제가 사용자의 피부로부터 마모되어, 과다 노출이 가능한 해로운 영향들이 수반된다.
본 명세서의 일 양태에 따르면, 광에 대한 노출을 검출하는 디바이스로서, 포토크로믹(photochromic) 재료를 포함하는 광 응답층(photo-responsive layer); 광 응답층의 제 1 면을 덮는 피부 모방형(skin-mimicking) 커버층; 및 상기 제 1 면의 반대편인 광 응답층의 제 2 면을 특정 표면에 결합 구성된 접착층을 포함하는, 디바이스가 제공된다.
실시예들은 다음의 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1a-도 2는 비한정적인 실시예에 따른, 제 1 및 제 2 시각적 외관들에서의 광에 대한 노출을 검출하기 위한 디바이스를 나타낸다.
도 3a-도 3b, 도 4a-도 4b 및 도 5는 다른 비한정적인 실시예들에 따른, 도 1a-도 1b의 디바이스의 개략적인 단면들을 나타낸다.
도 6은 비한정적인 실시예에 따른, 사용 중인 도 1a-도 1b의 디바이스의 개략적인 단면들을 나타낸다.
도 7은 비한정적인 실시예에 따른, 도 1a-도 1b의 디바이스를 사용하는 방법을 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 다른 비한정적인 실시예에 따른, 제 1 및 제 2 시각적 외관들에서의 광에 대한 노출을 검출하기 위한 디바이스를 나타낸다.
도 1a-도 2는 비한정적인 실시예에 따른, 제 1 및 제 2 시각적 외관들에서의 광에 대한 노출을 검출하기 위한 디바이스를 나타낸다.
도 3a-도 3b, 도 4a-도 4b 및 도 5는 다른 비한정적인 실시예들에 따른, 도 1a-도 1b의 디바이스의 개략적인 단면들을 나타낸다.
도 6은 비한정적인 실시예에 따른, 사용 중인 도 1a-도 1b의 디바이스의 개략적인 단면들을 나타낸다.
도 7은 비한정적인 실시예에 따른, 도 1a-도 1b의 디바이스를 사용하는 방법을 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 다른 비한정적인 실시예에 따른, 제 1 및 제 2 시각적 외관들에서의 광에 대한 노출을 검출하기 위한 디바이스를 나타낸다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2016년 2월 2일에 출원된 미국 가출원 제62/290140호 및 2016년 12월 20일에 출원된 제62/436844호로부터 우선권을 주장한다. 상기 언급된 출원들의 내용들은 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 1a 및 도 1b는 특정 실시예들에 따른 광에 대한 노출을 검출하기 위한 디바이스(100)를 나타낸다. 보다 구체적으로, 디바이스(100)는 광에 대한 표면의 노출을 검출하기 위해 특정 표면에 부착되도록 구성된다. 도 1a 및 도 1b에 나타낸 예에서, 피부(104)가 광에 노출되었는지 여부를 검출 및 지시하기 위해 사용자의 피부(104)에 디바이스(100)가 적용된다. 일부 실시예들에서, 디바이스(100)는 표면(예컨대, 피부(104))이 약 10nm 내지 약 400nm의 파장을 갖는 자외광에 노출되는지의 여부를, 표면이 다른 파장들의 광들에 노출되는지 여부에 관계없이, 검출하여 지시한다.
본 명세서에서의 논의를 통해 명백해지는 바와 같이, 디바이스(100) 및 그 변형예들이 자외광에 대한 노출을 검출 및 지시하기 위해 사람의 피부에 적용(apply)되는 것으로 설명되었지만, 다른 실시예들에서는 디바이스가 다른 표면들에 적용된다. 추가적인 실시예들에서, 디바이스는 자외광보다 다른 파장들의 전자기 방사선을 검출하고 지시하도록 구성된다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 디바이스(100)는 미리 결정된 파장의 광이 존재할 때 제 1 시각적 외관을 갖도록 구성된 광 응답층을 포함한다. 광 응답층은 또한 전술한 광이 존재하지 않을 때 제 2 시각적 외관을 갖도록 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "시각적 외관"이라는 용어는 인간의 시각에 대한 디바이스(100)의 외관을 지칭한다.
광 응답층은 또한 미리 결정된 파장의 광의 존재(presence) 또는 부재(absence) 각각에 응답하여 제 1 및 제 2 시각적 외관들 사이에서 가역적으로 천이하도록 더 구성된다. 당업자에게 명백한 바와 같이, "존재" 및 "부재"라는 용어는 설명의 목적으로 본 명세서에 사용되지만, 절대적 요구 사항들을 정의하는 것은 아니다. 따라서, 일부 실시예들에서, 디바이스(100)는 미리 결정된 파장(예컨대, 자외(ultraviolet))의 광이 완전히 존재하지 않기 보다는 충분히 낮은 레벨들로 존재할 때 제 2 시각적 외관으로 천이한다.
특정 실시예들에서, 디바이스(100)는 사용자의 피부(104)가 일광 차단제의 부재로 인해 (예컨대, 일광 차단제가 도포되지 않았음으로 인해 또는 이전에 도포된 일광 차단제가 마모되었거나 화학적으로 비활성화되는 등으로 인해) 자외광에 노출될 때를 검출하고 지시하도록 채용된다. 예를 들어, 도 1a는 디바이스(100) 및 주변 피부(104) 상에서의 일광 차단제의 존재로 인해, 자외광의 부재(즉, 전술한 바와 같은 제 2 시각적 외관)에서의 디바이스(100)를 도시한다. 도 1a에 나타낸 바와 같은 제 2 시각적 외관에서, 디바이스(100)는 도시된 실시예에서 실질적으로 무색이고 투명하다.
일광 차단제가 (예컨대, 땀, 물리적 마멸(abrasion) 등과 같은 물 또는 다른 유체들과의 접촉으로 인해) 마모되었거나, 그렇지 않으면 자외 방사선을 흡수하는 데 비효율적으로 되었을 때, 자외 방사선에 노출된 디바이스(100)는 도 1b에 나타낸 바와 같은 제 1 시각적 외관으로 천이한다. 도 1b에서, 디바이스(100)는 미리 결정된 색, 패턴 또는 다른 시각적으로 독특한 특성을 갖는다. 또한, 일부 실시예들에서, 도 1b에 나타낸 바와 같은 디바이스(100)는 제 2 시각적 외관보다 제 1 시각적 외관에서 더 큰 불투명도를 갖는다. 명백한 바와 같이, 피부(104) 및 디바이스(100)에 일광 차단제의 재도포는 자외 방사선에 대한 디바이스(100)의 노출을 감소 또는 제거하고, 그에 응답하여 디바이스(100)는 도 1a에 나타낸 제 2 시각적 외관으로 복귀한다.
다른 실시예들에서, 제 2 시각적 외관은 또한 제 1 시각적 외관의 색과는 상이한 가시성의(visual) 색을 갖는다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 시각적 외관의 각각의 색들은 대조적(예컨대, 주황색 및 보라색)이다. 추가적인 실시예들에서, 제 1 시각적 외관은 실질적으로 무색 및 투명일 수 있는 한편, 제 2 시각적 외관은 미리 결정된 색 및 불투명도를 가질 수 있다.
디바이스(100)는 전술한 시각적 외관들 사이의 천이들이 발생하는 것 뿐만 아니라 기능적으로 적절한 시기에 (예컨대, 디바이스(100)에 인접한 피부(104)에 도포된 일광 차단제가 흡수형 또는 반사형 자외 방사선에서 효과를 나타내지 않을 때) 발생하는 것을 허용하는 다양한 구조적 및 재료 특성을 갖는다. 이러한 특성들은 아래에 보다 상세히 설명된다.
도 2를 참조하면, 특정 실시예들에 따른 디바이스(100)의 개략적인 단면이 도시된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 디바이스(100)는 전술한 시각적 외관들 사이의 천이들을 제공하도록 선택된 포토크로믹 재료를 포함하는, 전술한 광 응답층(200)을 포함한다. 디바이스(100)는 또한 광 응답층(200)의 제 1 면을 덮는 피부 모방형 커버층(204)(본 명세서에서는 간단히 커버층(204)으로도 또한 지칭됨)을 포함한다. 커버층(204)에 의해 덮인 광 응답층(200)의 제 1 면은 디바이스(100)의 피부(104)에의 적용 후에 피부(104)로부터 가장 먼 광 응답층(200)의 면을 지칭한다. 따라서, 제 1 층은 디바이스(100)의 상부 또는 외부 층(즉, 디바이스(100)가 적용된 후에 피부(104)로부터 가장 먼 층)으로 지칭될 수도 있다.
커버층(204)의 구성 및 구조는 이하에서 보다 상세히 논의될 것이며, 일반적으로, 커버층(204)의 구성 및 구조는 피부(104)의 특정 특성을 시뮬레이션한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 커버층(204)은 일광 차단제가 마모되는 것을 허용하는 피부(104)의 특성을 시뮬레이션한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 커버층(204)은 일광 차단제가 마멸, 물과의 접촉 등의 영향들 하에서 마모되는 것을, 그러한 영향들 하에서 피부(104)에서 행해지는 것과 거의 동일한 속도로, 허용한다.
디바이스(100)는 또한 제 1 면의 반대편인 광 응답층(200)의 제 2 면을 피부(104)의 표면과 같은 표면에 결합하도록 구성된 접착층(208)을 포함한다. 바꾸어 말하면, 접착층(208)은 피부(104)에 적용될 때 디바이스(100)의 내부 또는 하부 표면을 형성한다.
접착층(208)은 (후술되는 바와 같이) 광 응답층(200)의 하부 면 또는 광 응답층(200)과 접착층(208) 사이에 접속된 층의 하부 면에 도포된 접착 코팅을 포함한다. 접착층(208)을 위해 다양한 접착제들 중 임의의 적합한 하나 또는 조합이 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착층(208)은 의학적 및/또는 외과적 사용을 위한 아크릴계 접착제를 포함하며, 따라서 이는 피부(104)에 제거가능하게 결합하는 데 적합하다. 접착층(208)은 바람직하게는 (담수, 염수, 피부(104)로부터 스며나오는 땀 등을 포함하는) 물의 존재 시에 표면(예컨대, 피부(104))에 결합할 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 접착층(208)은 프로스-에이드(Pros-Aide)와 같은 의료용 접착제들을 포함한다.
디바이스(100)는 또한 특정 실시예들에서, 디바이스(100)의 사용 전에 접착층(208)에 부착된 제거가능형 배킹(backing)(212)을 포함한다. 특정 실시예들에서, 단일 시트의 제거가능형 배킹(212)은 복수의 디바이스들(100)을 지지할 수 있다. 다른 실시예들에서, 단일 피스의 제거가능형 배킹(212)이 각각의 디바이스(100)에 제공된다. 제거가능형 배킹(212)은 디바이스(100)의 사용 전에 접착층(208)에 이물질(debris)이 점착되는 것을 방지할 뿐만 아니라 원하는 표면(예컨대, 피부(104)) 이외의 표면들에 접착층(208)이 부주의하게 부착되는 것을 방지하는 역할을 한다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 제거가능형 배킹(212)을 제공하기 위해 다양한 재료들이 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제거가능형 배킹(212)은 접착층(208)과 마주하는 면 상에 실리콘(silicone)을 갖는 폴리-코팅된(poly-coated) 크래프트 종이(kraft paper)로 이루어진다. 추가적인 실시예들에서, 제거가능형 배킹(212)은 접착층(208)과 마주하는 면 상에 실리콘을 갖는 정전기 방지 처리된 폴리-코팅된 크래프트 종이로 만들어진다. 정전기 방지 처리는 디바이스(100)의 피부(104)에의 적용 전에 제거가능형 배킹(212)의 제거를 보다 용이하게 허용할 수도 있다.
사용 시, 이제 당업자에게 명백한 바와 같이, 제거가능형 배킹(212)은 디바이스(100)의 피부(104) 또는 다른 타겟 표면에의 적용(도 2에서 원으로 둘러싼 "2"를 참조) 직전에 제거된다(도 2에서 원으로 둘러싼 "1"을 참조).
후술되는 바와 같이, 광 응답층(200) 및 커버층(204)에 대해 다양한 구현예들이 고려된다. 하지만, 각각의 구현예에서, 광 응답층(200)은 포토크로믹 재료를 포함한다. 일반적으로, 포토크로믹 재료들은 다양한 파장들의 광이 존재하지 않는 상태에서 상이한 상태들 간에 천이하는 것들이며, 따라서 관련 유형의 광의 존재 또는 부재 시에 상이한 시각적 외관들(예컨대, 색들)을 갖는다. 자외 방사선의 검출 및 지시가 제공되는 실시예들에서, 디바이스(100)는 자외광(즉, 10nm 내지 400nm 의 파장)의 존재 또는 부재 시의 상태들 간에 천이하는, 광 응답층(200)에서의 하나 이상의 포토크로믹 재료들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 광 응답층(200)은 다수의 포토크로믹 재료들을 포함하며, 포토크로믹 재료들의 각각은 자외광을 정의하는 파장들의 상이한 부분집합의 범위에서 천이한다. 추가적인 실시예들에서, 광 응답층(200)은 광뿐만 아니라 온도에 반응하는 (즉, 전술한 천이들을 거치는) 재료들을 포함한다. 이러한 재료들은 포토-써모크로믹(photo-thermochromic) 재료(열 가역성 포토크로믹 재료들로도 지칭됨)로 지칭된다. 포토-써모크로믹 재료들의 예들은 스피로피란(spiropyrans)으로 지칭되는 분류에서의 재료들을 포함하며, 그 중 일 예는 1,3,3- 트리메틸인돌리노-6'-니트로벤조피릴로스피란(1,3,3-trimethylindolino-6'-nitrobenzopyrylospiran)이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광 응답층(200)은 광(예컨대, UV 광)의 존재 시에 제 1 시각적 외관으로 천이하지만, 단지 그러한 광의 부재 시에 그리고 특정 임계치에서의 온도에서는 제 2 시각적 외관으로 복귀하는 포토-써모크로믹 재료를 포함한다.
바람직하게는, 광 응답층에 채용된 포토크로믹 재료 또는 재료들은 미리 결정된 파장(예컨대, 자외광)의 방사선의 존재 시에 제 1 시각적 외관으로 천이하고, 별개의 독특한 자극, 이를테면 디바이스(100)가 모니터링 및 지시하도록 구성된 파장들의 범위 밖의 방사선의 존재 시에 제 2 시각적 외관으로 천이한다. 즉, 자외 방사선의 존재(또는 부재)를 검출 및 지시하도록 구성된 디바이스의 경우, 광 반응층에 채용된 포토크로믹 재료 또는 재료들은 바람직하게는 (다른 유형들의 방사선이 존재하는지의 여부와 관계없이) 10nm 미만 및 400nm 초과의 파장들을 갖는 방사선에 노출 시에 제 1 시각적 외관으로 천이하고, 400nm 초과의 파장들을 갖는 가시광에 노출 시(자외광의 부재 또는 감소된 존재 시)에 제 2 시각적 외관으로 천이한다.
광 응답층(200)에 채용된 포토크로믹 재료들의 예들은 디아릴에 텐(diarylethenes)으로 지칭되는 재료들을 포함한다. 디아릴에텐의 일 예는, 1,2-비스(2,4-디메틸-5-페닐-3티에닐)-3,3,4,4,5,5-헥사플루오로-1-시클로펜텐이며, 이는 자외 방사선의 존재 시에 구조적 변화를 거친다(구체적으로, 분자는 자외 방사선의 부재 시에는 개방 고리 구성을 가지며, 자외 방사선의 존재 시에는 폐쇄 고리 구성을 갖는다). 포토크로믹 재료는 또한 디바이스(100)에서의 사용에 적합한 것으로 이제 당업자에게 명백할 다양한 다른 분류의 포토크로믹 재료들로부터 선택될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 기판 재료가 광 응답층(200)을 지지하기 위한 커버층(204)과 접착층(208) 사이에 포함되는 디바이스(100)의 예시적인 구현예들이 논의된다. 후술하는 실시예들 중 임의의 실시예에서 제거가능형 배킹(212)이 채용될 수도 있음이 고려되지만, 이들 및 후속 예들에서, 제거가능형 배킹(212)은 설명의 간략화를 위해 생략된다.
도 3a는 디바이스(100)의 실시예(100-1)를 도시한다. 디바이스(100-1)는 전술한 바와 같이 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 커버층(204) 및 접착층(208)을 포함한다. 또한, 디바이스(100-1)는 접착층(208)과 광 응답층(200-1) 사이에 기판층(300)을 포함한다. 본 명세서에서, 대시(-)가 붙은 참조 번호에 붙인 숫자들은 "기본" 숫자로 식별되는 구조의 변형예들을 식별하기 위해 채용된다. 따라서, 디바이스(100)에 대한 언급은 디바이스(100-1) 및 본 명세서에 설명된 임의의 다른 변형예들에 대한 집합적인 참조들로서 의도된다. 동일한 명명법이 디바이스(100)의 컴포넌트들에 대해 채용된다.
기판층(300)은 전술한 기판 재료를 포함하며, 그 위에 광 응답층(200-1) 및 커버층(204)이 지지되고, 그 위에 접착층(208)이 지지되는 구조적 기초를 제공한다. 일부 실시예들에서, 기판층(300) 및 접착층(208)은 기판 멤브레인에 대한 접착제의 도포를 통한 접착 테이프로서 함께 제조된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 디바이스(100-1)의 제조 도중에 광 응답층(200-1)은 잉크로서 기판층(300)에 도포된다. 기판층(300)에 대한 광 응답층의 도포는 임의의 적합한 기술(예컨대, 인쇄, 코로나(corona) 표면 처리들 등)에 의해 달성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 광 응답층(200-1)은 기판층(300)에 결합하기 위해 접착제를 함유하는 막(액체 또는 고체 상태 중 어느 하나)으로서 기판층에 도포된다.
기판층(300)을 형성하는 기판 재료는 폴리머 막; 따라서 포토크로믹 재료 및 광 응답층(200-1)을 구성하는 임의의 캐리어 재료들이 폴리머 막의 상부 표면에 도포된다. 광 응답층이 기판층(300) 상에 인쇄되는 일부 실시예들에서, 용제 기반의 인쇄 응용과 같은 관련 인쇄 기술에 대한 적합성을 위해 폴리머 막이 선택된다. 예를 들어, 포토크로믹 재료는 FGN 4121과 같은 임의의 적합한 캐리어 재료에 (예컨대, 약 3질량%로) 용해될 수 있다. 따라서, 특정 실시예들에서, 기판 재료는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄 막 또는 멤브레인과 같은 플라스틱 막이다. 디바이스(100)가 사용자의 피부(104)에 적용되는, 본 명세서에서 논의된 것과 같은 실시예들에서, 기판 멤브레인은 바람직하게는 통기성이 있다. 일부 실시예들에서, 기판층(300)의 적어도 일부는 가시 및 자외 방사선 중 하나 또는 양방 모두에 대해 반투명(translucent)하거나 투명(transparent)하다. 하지만, 다른 실시예들에서, 기판층(300)은 불투명(opaque)하다.
도 3b를 참조하면, 상기 언급된 기판 재료와 통합된 광 응답층(200-2)을 포함하는 디바이스(100)의 다른 실시예(100-2)가 도시된다. 따라서, 디바이스(100-2)에서, 기판층(300)의 상부 표면 상에 증착되거나 그렇지 않으면 도포되기보다는, 포토크로믹 재료는 기판 재료 내에 물리적으로 또는 화학적으로 통합된다. 도 3a와 관련하여 상기 언급한 바와 같이, 기판 재료는 일부 실시예들에서 막들로 형성하기에 적합한 폴리머이다. 예를 들어, 폴리머는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄과 같은 플라스틱(바람직하게는 통기성 및/또는 반투명)일 수 있다. 이제 명백해지는 바와 같이, 도 3b에 나타낸 실시예에서, 기판 재료는 바람직하게는 자외 방사선에 대해 반투명하거나 투명하다.
일부 실시예들에서, 포토크로믹 재료는 폴리머의 가교 결합에 의해 기판층과 물리적으로 통합된다. 바꾸어 말하면, (도 3a에서와 같이) 포토크로믹 재료와는 별개의 층으로 형성되는 기판 재료가 아니라, 통합층(200-2)의 형성 도중에 통합된 포토크로믹 재료와 기판 재료를 이용하여 통합층(200-2)이 제조된다.
앞서 언급한 바와 같이, 디바이스(100)는 또한 커버층(204)을 포함하는데, 이 커버층(204)의 구성 및 구조는 디바이스(100)가 피부(104)의 특정의 특성을 모방할 수 있게 한다. 이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 특히 커버층(204)의 구현예와 관련하여 디바이스(100)의 예시적인 구현예들이 논의된다. 아래에 언급된 것을 제외하고는, 이하에서 논의되는 커버층(204)의 예시적인 구현예들은 (도 2a-도 2b에 도시된 디바이스들(100-1 및 100-2) 양방 모두를 포함하여) 전술한 실시예들 중 임의의 것에 적용가능하다.
도 4a는 광 응답층(200)(즉, 위에서 언급한 바와 같이, 층들(200-1 및 200-2) 중 어느 하나 또는 그의 임의의 다른 적합한 변형예) 및 접착층(208)을 포함하는 디바이스(100-3)를 도시한다. 또한, 디바이스(100-3)는 결합층(400)을 통해 광 응답층(200)에 접속된 커버층(204-1)을 포함한다.
커버층(204-1)은 막으로 형성하기에 적합한 폴리머를 포함한다. 일부 실시예들에서, 폴리머는 폴리사카라이드(polysaccharide) 및 폴리펩티드 중 하나이다. 폴리사카라이드 폴리머들을 채용하는 실시예들에서, 셀룰로스 백본들(cellulose backbone)을 갖는 폴리머들이 커버층(204)에 채용될 수도 있다. 보다 구체적으로, 일부 실시예들에서, 폴리머는 키토산이고, 따라서 커버층(204-1)은 당업자에게 자명할 임의의 적합한 기법에 따라 형성된 키토산의 막이다. 키토산의 막은 분해가능하며, 따라서 마멸, 수분 노출 등을 포함하는 다양한 환경 요인들에 따라 마모된다. 막이 열화되는 속도는, 일광 차단제가 피부(104)로부터 마모되는 속도와 유사한 속도로, 일광 차단제가 디바이스(100)로부터 마모되도록 허용하며, 따라서 커버층(204-1)은 피부(104)를 모방하는 것으로 일컬어진다.
키토산 막은 최대 약 15질량%의 키토산을 포함한다. 특정 실시예들에서, 키토산 막은 바람직하게는 10질량% 미만의 키토산을 포함한다. 막은 또한 키토산의 용해를 돕기 위해 아세트산(예컨대, 최대 약 10질량%, 바람직하게는 5질량% 미만)과 같은 용매를 포함할 수 있다(보다 큰 비율의 키토산이, 예컨대, 최대 약 15%로 채용되도록 허용하며, 따라서 결과적인 커버층(204-1)의 기계적 강도를 증가시킨다). 막의 나머지는, 아래에 설명된 특정의 선택적 첨가제들을 제외하고는, 물이다. 예시적인 키토산 막은 3질량%의 키토산 및 5질량%의 빙초산을 포함한다.
다른 실시예들에서, 커버층(204-1)에 채용되는 폴리머는 글리아딘(글루텐의 성분)과 같은 폴리펩티드이다. 따라서, 커버층(204-1)은 당업자에게 자명할 임의의 적합한 기법에 따라 형성된 글리아딘의 막이다. 글리아딘의 막은 분해가능하고, 따라서 피부(104)의 외부층의 마모 특성을 시뮬레이션(즉, 모방)한다. 글리아딘 막은 최대 약15질량%의 글리아딘(gliadin)을 포함한다. 특정 실시예에서, 글리아딘 막은 바람직하게는 10질량% 미만의 글리아딘을 포함한다. 막의 나머지는, 아래에 설명된 특정의 선택적 첨가제들을 제외하고는, 물이다.
추가적인 실시예들에서, 커버층(204-1)은 키토산과 같은 폴리사카라이드 및 글리아딘과 같은 폴리펩티드의 조합을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 커버층(204-1)에서의 폴리머의 비율은 전술한 실시예들과 관련하여 최대 약 20%이며, 바람직하게는 10% 미만이다. 하지만, 커버층(204-1)에서 폴리머의 총 비율은 폴리사카라이드와 폴리펩티드로 분할된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 커버층(204-1)은 5%의 키토산 및 5%의 글리아딘을 포함한다. 다른 실시예들에서, 폴리머들 중 하나는 다른 것보다 커버층(204-1)의 더 많은 비율을 차지한다. 따라서, 보다 일반적으로, 커버층(204-1)은 약 0% 내지 약 15%의 키토산을 포함하고, 약 15질량%의 나머지는 글리아딘이다. 막은 또한 일부 실시예들에서 아세트산과 같은 용매를 포함하여 그 안에서 폴리머들의 희석을 돕는다. 막의 나머지는, 아래에 설명된 특정의 선택적 첨가제들을 제외하고는, 물이다. 폴리머들의 다른 조합들도 또한 당업자에게 일어날 것이다.
커버층(204-1)은 폴리머들, 물 및 (일부 실시예들에서는) 상기 언급된 용매 이외에도 다양한 첨가제들을 포함할 수 있다. 첨가제들은 일부 실시예들에서 폴리비닐피롤리돈(예컨대, 약 1 내지 5질량%)과 같은 증점제들(thickening agents) 중 임의의 하나 또는 임의의 적합한 조합을 포함한다. 다른 증점제들은, 키토산계 막들을 위해서는 (예컨대, 약 0.5질량%의) 겔메이커 스타일(Gelmaker Style) 및 (예컨대, 약 1 내지 10질량%의) 글리세린을, 그리고 글리아딘계 막들을 위해서는 (예컨대, 키토산을 채용하는 실시예들에 대해서는 약 20질량%, 또는 글리아딘을 단독으로 채용하는 실시예들에 대해서는 약 60질량%의) 트리에탄올아민 및 (예컨대, 약 0.5 내지 1.5질량%의) 잔탄검을 포함한다. 증점제들은 폴리머 막의 점도를 증가시키기 위해 채용된다. 이제 분명해지는 바와 같이, 디바이스(100)의 제조 도중에, 물을 단독으로 이용한, 전술한 폴리머들의 조합들에 의해 제공되는 점도들보다 큰 점도들은 연속 코팅 공정들과 같은 특정 제조 기법들에 보다 적합할 수도 있다. 예를 들어, 보다 큰 점도들은, 전술한 증점제들이 없을 때보다는 제조 도중에 막으로 하여금 보다 균일하게 퍼지게 할 수도 있다. 따라서, 생성된 커버층(204-1)은 연장된 수명을 가질 수도 있다(즉, 덜 쉽게 마모될 수도 있다).
첨가제들은 특정 실시예들에서 pH 조절 화합물들을 더 포함한다. 특히, 수산화나트륨 및 트리에탄올아민과 같은 염기들이 막에 첨가되어 타겟 pH를 달성한다. 타겟 pH는 전형적으로 약 5 내지 약 5.6이다. 일부 실시예들에서, 타겟 pH는 5.2 내지 5.6이다. 일부 실시예들에서, 타겟 pH는 막의 분포가 균일하게 되는 약 5.4이고, 이로 인해 디바이스 층(100)의 전체 영역에 걸쳐 일정한 두께를 갖고 따라서 예측가능한 마모율을 갖는 커버층(204-1)이 이루어진다. 예를 들어, 1%의 키토산 및 1%의 아세트산을 포함하는 막의 경우, 약 0.005%의 수산화나트륨 및 2%의 트리에탄올아민이 약 5.4의 막의 pH의 균형을 유지하기에 충분했다. 상기 식별된 pH의 범위들은 약 6 내지 약 7의 pH 값들보다 더 효과적인 것으로 밝혀졌다.
첨가제들은 특정 실시예들에서, 생성된 커버층(204-1)의 기계적 강도를 증가시키는 강도-향상 재료들을 더 포함한다. 이러한 첨가제들은, 예를 들어 트리에탄올아민(예컨대, 약 2질량%), 소듐 PCA(예컨대, 약 0.5질량%) 및 프로필렌 글리콜(예컨대, 약 5질량%) 중 임의의 적합한 하나 또는 임의의 적합한 조합을 포함한다. 상기 언급된 첨가제들은 막이 물을 흡수하는 능력을 증가시키므로, 피부(104)의 수분 함량과 유사한 수분 함량을 막에 부여하는 데 채용된다.
추가적인 실시예들에서, 첨가제들은 또한 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid)(예컨대, 최대 약 0.25질량%), 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT: Butylated hydroxytoluene)(예컨대, 최대 약 0.05질량%) 및 프로필 파라벤(예컨대, 최대 약 0.5질량%) 등을 포함한다. 커버층(204-1)에 채용될 수도 있는 추가적인 첨가제들은 아스코르브산/아스코르브산염들, 프로필 갈레이트, 메틸클로로이소티아졸리논과 같은 산화 방지제들 및/또는 벤조산, 파라-하이드록시벤조산(PHBA: para-hydroxybenzoic acid), 소듐 벤조에이트, 하이드록시벤조에이트, 시트러스 콤보(citrus combo)(예컨대, 최대 약 1질량%)와 같은 항박테리아/항균제들 또는 기타 적합한 항박테리아/항균제들을 포함한다.
커버층(204-1)은 (일광 차단제가 도포되지 않았거나 마모되었을 경우에 자외광에 대한 하부의 광 응답층(200)의 노출을 허용하기 위해) 자외 방사선에 적어도 반투명하다. 또한, 커버층(204-1)은 일광 차단제의 적어도 단일의 도포를 흡수하도록 선택된 두께를 갖는다. 일부 실시예들에서는, 커버층(204-1)이 일광 차단제의 초기의 도포가 마모된 후에 디바이스(100)가 재사용될 수 있도록 허용하는 (즉, 추가의 일광 차단제가 도포되도록 허용하는) 일광 차단제의 2번 이상의 별도의 도포들을 흡수할 수 있는 보다 큰 두께로 제공된다. 예를 들어, 커버층(204-1)은 약 18미크론과 약 220미크론 사이의 두께를 갖는 습윤막으로서 증착될 수 있다.
전술한 바와 같이, 디바이스(100-3)는 또한 커버층(204-1)을 광 응답층(200)에 결합시키기 위한 결합층(400)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 결합층(400)은 접착제를 포함한다. 접착제는 적어도 자외 방사선에 대해 반투명하며, 바람직하게는 물 및 일광 차단제와 같은 로션들에 대해 내성이 있다. 예를 들어, 의료용 프로스-에이드 접착제들이 일부 실시예들에서 채용된다.
일부 실시예들에서, 결합층(400)은 기판층(300)과 관련하여 전술한 바와 같은 폴리머 막과 같은 기판 재료를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 결합층(400)은 폴리에틸렌(예컨대, 저밀도 폴리에틸렌) 또는 폴리우레탄과 같은 플라스틱 멤브레인을 포함한다. 멤브레인을 광 응답층(200) 및 커버층(204-1)의 각각에 결합시키기 위해, 전술한 바와 같은 프라이머(primer) 또는 접착제가 멤브레인의 일 면 또는 양 면에 도포될 수 있다. 광 응답층(200) 및 커버층(204-1) 각각과의 호환성을 위해, 상이한 프라이머들 또는 접착제들이 멤브레인의 각각의 면에 대해 선택될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 디바이스(100-4)가 추가적인 실시예에 따라 도시된다. 디바이스(100-4)는 도 4a에서와 같은 별도의 결합층보다는 통합 커버 및 결합층(204-2)을 포함한다. 커버층(204-2)은, 폴리머 막이 접착제(예컨대, 프로스-에이드 접착제들), 및 계면활성제 또는 표면 습윤제 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 결합 재료를 또한 포함하는 것을 제외하고는, 전술한 바와 같은 폴리머 막을 포함한다. 계면활성제들은, 채용되는 경우, 하부 재료(예컨대, 광 응답층(200) 및 기판층(300))의 소수성을 변화시킨다. 하부 표면을 더욱 친수성으로 만드는 것은 커버층(204-2)으로 하여금 하부 표면에 보다 양호하게 부착될 수 있게 한다. 예를 들어, 커버층(204-2)은 (전술한 바와 같은 임의의 첨가제들 및 폴리머들 이외에도) 예를 들어, 캡스톤(Capstone) FS-34(예컨대, 약 0.5부피%)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 추가적인 실시예에서, 상기 언급한 결합 재료는 광 응답층(200)과 통합된다. 특히, 특정 실시예들에 따른 디바이스(100-5)는 앞서 논의된 바와 같은 기판층(300) 및 통합형 광 응답 및 결합층(500)뿐만 아니라, 전술한 바와 같은 커버층(204-2)을 포함한다. 층(500)은 도 4b와 관련하여 언급된 바와 같은 접착제들 및 계면활성제들의 임의의 적합한 조합 이외에도, 앞서 논의된 바와 같은 포토크로믹 재료를 포함한다.
이제 명백해지는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 결합층은 단순히 생략될 수 있다. 커버층(204) 및 광 응답층(200)은, 대신에, 예를 들어 표면 처리 방법들(예컨대, 고주파 방전)의 이용에 의해 서로 접착하도록 형성될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 도 4a, 도 4b 및 도 5에 나타낸 결합 재료의 구현예들의 조합들이 채용된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광 응답층은 도 5와 관련하여 논의된 바와 같이 포토크로믹 재료 및 접착제를 함유하며, 통합형 광 응답 및 결합층과 커버층(204) 사이에 부가적인 층(예컨대, 플라스틱 멤브레인)이 포함된다.
이제 도 6을 참조하면, 디바이스(100)에 대한 예시적인 사용 사례가 도시된다. 특히, 사용 전에, 제거가능형 배킹(212)(포함되는 경우)이 제거된다. 그 후, 디바이스(100)는 광의 검출 및 지시가 요구되는 표면에 적용된다. 본 실시예에서, 디바이스(100)는 자외광에 대한 피부의 노출을 검출 및 지시하기 위해 사용자의 피부(104)에 도포된다. 명백해지는 바와 같이, 디바이스(100)를 피부(104)에 적용한 직후, (일광 차단제가 도포되지 않음에 따라) 광 응답층이 자외광에 노출될 수도 있다. 따라서, 광 응답층은 전술한 바와 같이 제 1 시각적 외관으로 천이할 수도 있다.
디바이스(100)를 피부(104)에 적용한 후에, 일광 차단제가 피부(104) 및 디바이스(100)에 도포된다. 피부(104) 및 커버층(204)은 일광 차단제를 흡수하므로, 자외광으로부터 보호된다. 일광 차단제를 도포한 후, 광 응답층은 (제 1 시각적 외관에 있었다면) 제 2 시각적 외관으로 천이하거나 제 2 시각적 외관을 유지한다. 하지만, 어느 정도의 환경적 마모 후, 피부(104)의 죽은 피부 세포들의 외부 층을 갖는 것처럼, 커버층(204)(및 그 안에 들어있는 일광 차단제)은 마모되어 버린다. 따라서, 피부(104)의 하부(지금은 외부) 층은 더 이상 자외광으로부터 보호되지 않는다. 결과적으로, 광 응답층(200)은 자외광에 대한 노출을 지시하는 제 1 시각적 외관으로 천이한다.
커버층(204)이 보다 큰 두께를 갖는 실시예들에서는, 커버층(204)의 나머지(즉, 마모되지 않은) 부분에 일광 차단제가 재도포될 수도 있다. 하지만, 도 6에 도시된 예에서, 일광 차단제의 재도포 전에 디바이스(100)가 폐기되고 제 2 디바이스(100)가 적용될 수도 있다.
상기 논의로부터, 디바이스(100)를 사용하는 방법이 또한 이제 명백해질 것이다. 특히, 도 7을 참조하면, 디바이스(100)를 사용하는 방법(700)이 도시된다. 블록(705)에서, 배킹(212)이 존재한다면, 제거된다. 블록(710)에서, 디바이스(100)는 원하는 표면(예컨대, 사용자의 피부(104))에 도포된다. 블록(715)에서, 표면 및 적용된 디바이스(100)에 일광 차단제가 도포된다. 블록(720)에서, 디바이스(100)가 자외광으로부터 피부를 더 이상 효과적으로 보호하지 못함을 지시하는, 제 1 시각적 외관으로 천이되었는지의 여부에 대한 결정이 이루어진다. 결정이 부정(negative)인 경우, 블록(720)에서의 결정이 반복된다. 하지만, 결정이 긍정(affirmative)인 경우, 방법(700)의 수행은, 일광 차단제가 (재도포를 허용하기에 충분히 두꺼운 커버층들(204)을 갖는 디바이스들에 대해) 재도포되거나 또는 디바이스가 교체되는, 블록(725)으로 진행한다.
논의된 것 이외에도 변형예들이 또한 고려된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 디바이스(100)는 (예컨대, 기판층(300) 상에 인쇄된) 그래픽적 표식(graphical indicia)를 포함한다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 디바이스(100)는 비-포토크로믹 잉크로 인쇄된 기사(knight)의 그래픽을 포함한다. 디바이스(100)가 제 2 시각적 외관(도 8a)으로부터 제 2 시각적 외관(도 8b)으로 천이할 때, 기사의 일부(본 예에서는 검(sword))가 색을 변화시킨다. 바꾸어 말하면, 광 응답층(200)은 디바이스(100)의 영역의 일부에만 포토크로믹 재료를 포함하며, 그 부분은 디바이스(100) 상의 비-포토크로믹 그래픽의 일부와 일치할 수 있다. 또한, 디바이스(100)가 도 1a-도 1b 및 도 8a-도 8b에서 원형으로 도시되지만, 디바이스(100)는 광범위하게 다양한 다른 형태들(예컨대, 다른 다각형들, 문자들, 동물들 등)로 제공될 수 있다.
청구항들의 범위는 상기 예들에서 설명된 실시예들에 의해 제한되어서는 아니되며, 설명 전체와 일치하는 가장 넓은 해석으로 주어져야 한다.
Claims (19)
- 광에 대한 노출을 검출하는 디바이스로서,
포토크로믹 재료(photochromic material)를 포함하는 광 응답층;
상기 광 응답층의 제 1 면을 덮는 피부 모방형 커버층; 및
상기 제 1 면의 반대편인 상기 광 응답층의 제 2 면을 특정 표면에 결합하도록 구성된 접착층;을 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 응답층은 미리 결정된 파장의 광의 존재 시에는 제 1 시각적 외관을 가지며, 상기 미리 결정된 파장의 광의 부재 시에는 제 2 시각적 외관을 갖는, 디바이스. - 제 2 항에 있어서,
상기 미리 결정된 파장은 10nm 와 400nm 사이인, 디바이스. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 시각적 외관은 제 1 색을 가지며 상기 제 2 시각적 외관은 제 2 색을 갖는, 디바이스. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 시각적 외관은 제 1 색을 가지며 상기 제 2 시각적 외관은 무색인, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 커버층과 상기 접착층 사이에 기판 재료를 더 포함하는, 디바이스. - 제 6 항에 있어서,
상기 기판 재료를 함유하는 기판층을 더 포함하되; 상기 광 응답층은 상기 기판층 상에 증착되는, 디바이스. - 제 6 항에 있어서,
상기 기판 재료는 상기 광 응답층과 통합되는, 디바이스. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 기판 재료는 폴리머 막을 포함하는, 디바이스. - 제 9 항에 있어서,
상기 기판 재료는 플라스틱을 포함하는, 디바이스. - 제 9 항에 있어서,
상기 기판 재료는 그 위에 그래픽 표식(graphic indicia)을 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 포토크로믹 재료는 디아릴에텐(diarylethene)을 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 커버층은 분해가능한, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 커버층은 폴리사카라이드 및 폴리펩티드 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머를 포함하는, 디바이스. - 제 14 항에 있어서,
상기 폴리머는 키토산 및 글리아딘 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 커버층은 반투명한, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 커버층과 상기 광 응답층을 접착하도록 구성된 결합 재료를 더 포함하는, 디바이스. - 제 17 항에 있어서,
상기 결합 재료는 상기 커버층 및 상기 광 응답층 중 하나와 통합되는, 디바이스. - 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 응답층의 상기 제 2 면의 반대편인 상기 접착층의 일 면을 덮는 제거가능형 배킹을 더 포함하되, 상기 제거가능형 배킹(removable backing)은 상기 디바이스를 상기 표면에 적용하기 전에 제거가능한, 디바이스.
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