KR20200136912A

KR20200136912A - 흡착 패드

Info

Publication number: KR20200136912A
Application number: KR1020207027129A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 타츠미; 신스케 히라노; 카즈키 츠보이; 다이키 카네코
Original assignee: 가부시키가이샤 크리에이티브 테크놀러지
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2020-12-08
Also published as: TWI800633B; KR102614668B1; WO2019188341A1; TW201941736A; EP3777671A4; EP3777671A1; JP7090354B2; CN111918605A; US20210038154A1; JPWO2019188341A1

Abstract

인체의 피부 등의 피흡착물에 전기적 흡착력에 의해 흡착·유지하는 것을 가능하게 한 흡착 패드를 제공한다. 피흡착물에 흡착시켜 이용하는 흡착 패드로서, 두께 20~200㎛의 제1 수지 필름, 두께 1~20㎛의 전극층, 및 두께 20~200㎛의 제2 수지 필름이 순차 적층된 적층 시트와, 상기 전극층에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비하여 적어도 상기 제2 수지 필름의 인장 탄성률이 1㎫ 이상 100㎫ 미만임과 함께 그 체적 저항률이 1×10¹⁰~10¹³Ω·㎝이고, 상기 전극층에 전압이 인가되어 발생하는 전기적 흡착력에 의해 상기 제2 수지 필름을 흡착면으로 하여 피흡착물에 흡착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드이다.

Description

흡착 패드

본 발명은 전기적 흡착력을 이용하여 피흡착물에 흡착시켜 이용하는 흡착 패드에 관한 것이며, 상세하게는, 도전체뿐만 아니라 예를 들면, 동물이나 식물 및 그들의 가공물 등과 같은 부드러우면서 어느 정도의 수분이나 유분을 가지는 바와 같은 피흡착물, 특히 인체의 피부에 흡착·유지할 수 있는 흡착 패드에 관한 것이다.

최근, 신체 등에 착용할 수 있는, 이른바 웨어러블(wearable)인 새로운 전기제품이 등장해 오고 있고, 예를 들면, 각종 센서에 의해 생체의 데이터를 수집하고자 한다는 기운(機運) 등이 높아지고 있다. 이와 같은 용도에서 접착제나 점착제 등의 접착 수단을 가지는 패드를 이용하는 것이 생각되는데, 접착제나 점착제 등을 사용하면 착탈(着脫)에 수고가 들며, 또한 반복하여 사용할 수 없다는 결점이 있었다.

한편, 피흡착물을 전기적 흡착력에 의해 흡착시키는 것으로서 종래부터 정전 척이 사용되고 있다. 정전 척은 주로 공업용으로서 반도체 기판이나 유리 기판을 처리할 때의 흡착·유지를 위해 사용되고 있고, 통상은 전극을 상하방향으로부터 각각 유전체로 끼우는 구조를 구비하며, 흡착 원리에 따라 전극에 전압을 인가함으로써 한쪽 유전체의 표면을 흡착면으로서 피흡착물을 흡착할 수 있는 것이고, 경우에 따라서는 가열 수단을 구비하거나, 혹은 냉매를 흐르게 하는 관로를 구비한 금속제 베이스와 일체로 접착된 구조를 가지는 것이다. 또한, 이와 같은 반도체 기판 등을 처리하는 정전 척 이외에도 본원의 발명자들은 정전 척의 전기적 흡착의 구조·원리를 응용한 정전 흡착 구조체를 제안하고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 2개의 유전체를 전극에 끼운 복수개의 시트 부재를 적층시키고 전극 사이에 전압을 인가함으로써 부재끼리를 흡착 고정할 수 있음과 함께, 다른 흡착면에는 종이나 수지 시트 등의 전시·게시물 등을 흡착시킬 수 있으며, 사용 후에는 전압의 인가를 끊음으로써 시트 부재끼리나 피흡착물을 용이하게 분리할 수 있는 바와 같은, 구성 변경의 편의성이 높은 정전 흡착 구조체가 제안되고 있다. 또한, 예를 들면, 특허문헌 2에는 2개의 절연층 사이에 흡착 전극을 끼운 정전 척의 표면을 착탈 수단으로 하여, 이에 필름 형상의 태양 전지를 장착함으로써, 설치 장소의 선택성이나 착탈성이 좋은 발전 장치가 제안되고 있다. 이들 특허문헌 1의 정전 흡착 구조체나 특허문헌 2의 발전 장치는 정전 척의 흡착 원리를 사용하여 착탈성이 좋으며, 또한 얇고 취급성이 고안된 것이긴 하지만, 어디까지나 상기와 같은 공업 제품이나 일용품과 같은 비교적 대형이며 표면이 균일한 인공물에 대한 흡착 고정을 목적으로 한 것으로서, 아직 인체의 피부 등과 같은 부드러우면서 어느 정도의 수분이나 유분을 가지는 바와 같은 피흡착물에 대한 적용은 검토되고 있지 않았다. 사실, 이들 특허문헌 1에 기재된 정전 흡착 구조체나 특허문헌 2에 기재된 발전 장치에서는 구체적인 유전층(절연체)으로서 폴리이미드필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 알맞게 사용되어 있는데, 본 발명들의 사전 검토에 따르면, 이들 정전 흡착 구조체(발전 장치)를 생체(예를 들면, 인체의 피부 등)에 흡착시키고자 하면, 상세한 원인은 확실하지는 않긴 하지만, 정전 척 표면에 역대전(reverse charging)이 발생함으로써 흡착력의 감소가 발생한다고 추측되고, 반도체 기판 등을 이용한 경우보다도 이 역대전의 발생·흡착력의 감소가 현저하기 때문에, 인체 피부의 수분이나 유분이 이를 보다 강하게 일으키고 있는 것으로 추찰된다.

또한, 다른 이유로서 종래부터의 정전 척에서는 충분한 흡착력을 얻기 위해 대상물과 척 사이에 충분한 접촉 면적이 필요하고, 접촉 면적을 크게 하기 위해 지금까지는 흡착 대상 측 및 척 측 모두를 평평하고 균일한 것으로 하고 있었다. 이 점에 대해서는, 생체(예를 들면, 인체의 피부 등)의 표면은 일반적으로 어느 정도 부드러우면서 만곡되어 있기 때문에, 종래와 같은 정전 척에서는 흡착면의 일부밖에 접촉하지 않고, 충분한 흡착력이 얻어지지 않는 것을 알 수 있었다.

나아가서는, 역대전이나 접촉 면적의 문제뿐만 아니라, 애초에 종래의 정전 척의 흡착 원리인 이른바 쿨롱력(Coulomb force)에서는 근본적으로 힘이 약해(수 g/㎠), 생체에 흡착하여 이용할 수 있는 바와 같은 유효한 힘은 얻어지지 않는다. 그 때문에, 존센-라벡 효과(Johnsen-Rahbek effect)와 같은 척 표면과 생체의 계면에 생기는 다른 보다 강한 힘이 필요하고, 존센-라벡 효과를 사용한 정전 척으로는 종래부터 세라믹을 사용한 것이 많이 보이는데, 특히 흡착 대상물과의 접촉 면적을 확보할 수 있는 바와 같은 추종성을 기대할 수 있는 수지를 사용한 것은 지금까지 그다지 보고되고 있지 않았다.

한편, 인체의 피부에 흡착시켜 사용하는 것으로서, 예를 들면, 특허문헌 3에 기재되는 바와 같은 심전 측정용 전극 패드나, 혹은 특허문헌 4에 기재되는 바와 같은 발한량 측정용 패치 등과 같은 의료용구 등이 종래부터 알려져 있는데, 이들은 모두 흡착면에 점착제를 사용한 것으로서, 전기적인 흡착력을 이용한 것은 아니었다.

WO2011/001978 WO2012/128147 일본 공개특허공보 특개2017-113141호 일본 공개특허공보 특개2017-023408호

이와 같은 종래 기술 하에, 본원의 발명자들은 부드러우면서 어느 정도의 수분이나 유분을 가지는 바와 같은 피흡착물, 특히 인간의 피부에 대하여 전기적 흡착력을 이용하여 흡착할 수 있는 바와 같은 수단에 대해 예의검토한 결과, 적어도 피흡착물에 대한 흡착면에는 특정한 인장 탄성률을 가짐과 함께 특정한 체적 저항값을 가지는 수지 필름을 채용하고, 이를 다른 수지 필름과 함께 전극층을 끼워 적층한 적층 시트로 하며, 전극층에 전압을 인가할 수 있는 바와 같은 전원 장치와 함께 이용한 간편한 흡착 패드의 구성으로 함으로써, 종래와 같은 점착제는 사용하지 않고 전기적 흡착력에 의해, 특히 인간의 피부에 대하여도 추종성 좋게 흡착·유지할 수 있는 것을 처음으로 발견하여 본 발명을 완성했다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기적 흡착력을 이용하여, 특히 인간의 피부에 대하여 추종성 좋게 흡착·유지할 수 있는 흡착 패드를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 피흡착물에 흡착시켜 이용하는 흡착 패드로서, 두께 20~200㎛의 제1 수지 필름, 두께 1~20㎛의 전극층, 및 두께 20~200㎛의 제2 수지 필름이 순차 적층된 적층 시트와, 상기 전극층에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비하여 적어도 상기 제2 수지 필름의 인장 탄성률이 1㎫ 이상 100㎫ 미만임과 함께 그 체적 저항률이 1×10¹⁰~10¹³Ω·㎝이고, 상기 전극층에 전압이 인가되어 발생하는 전기적 흡착력에 의해 상기 제2 수지 필름을 흡착면으로 하여 피흡착물에 흡착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 흡착 패드.

[2] [1]에 있어서, 상기 제2 수지 필름이 연질 폴리염화비닐로 이루어지는 흡착 패드.

[3] [1] 또는 [2]에 있어서, 피흡착물이 인체 피부, 장기, 동물의 피부, 식물, 고기 및 육가공물, 야채 및 야채 가공물, 그리고 과일 및 과일 가공물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 그의 조합인 흡착 패드.

[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극층이 제1 전극 및 제2 전극을 가진 쌍극형 전극으로 이루어지는 흡착 패드.

[5] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극층이 단극형 전극으로 이루어지는 흡착 패드.

[6] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 흡착 패드를 피흡착물에 흡착하는 흡착 방법으로서,

전극층으로서 제1 전극 및 제2 전극을 가진 쌍극형 전극으로 이루어지는 전극층을 사용하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 각각에 플러스 또는 마이너스의 대칭 전압을 가함으로써, 피흡착물의 전위가 대략 0V가 되도록 하면서, 상기 전극층에 전압을 인가하여 흡착 패드와 피흡착물을 흡착시키는 것을 특징으로 하는 흡착 방법.

[7] 상기 [1] 내지 [3] 또는 [5] 중 어느 하나에 기재된 흡착 패드를 피흡착물에 흡착하는 흡착 방법으로서,

전극층으로서 단극형 전극으로 이루어지는 전극층을 사용하고, 상기 전원 장치에서의 전압의 발생원의 그라운드와 피흡착물을 어스(earth) 접속(접지)함으로써 피흡착물의 전위가 대략 0V가 되도록 하면서, 상기 전극층에 전압을 인가하여 흡착 패드와 피흡착물을 흡착시키는 것을 특징으로 하는 흡착 방법.

본 발명에 의하면, 전기적 흡착력을 이용하면서, 부드러우면서 어느 정도의 수분이나 유분을 가지는 바와 같은 피흡착물, 특히 인간의 피부에 대하여도 추종성 좋게 흡착·유지할 수 있는 흡착 패드를 제공할 수 있다. 이와 같이 전기적 흡착력에 의해 흡착·고정시킬 수 있게 되기 때문에, 접착제나 점착제 등의 화학적인 접착 수단을 이용하지 않고 반복 이용이 가능해지며, 더욱이 그들에 이용하는 이형 필름 등도 불필요해지기 때문에 간편하고 비용성도 좋다. 그리고 본 발명의 기술을 이용함으로써, 인간의 피부를 시작으로 생체나 그에 상당하는 피흡착물의 표면에 웨어러블 전기 제품 등(예를 들면, 생체의 정보를 읽어내는 각종 센서, 의료 기기, 장식품)을 장착할 수 있게 되고, 예를 들면, 의료, 미용, 스포츠, 복식, 웨어러블 디바이스 등의 분야·업계에 대한 전개가 기대된다.

도 1은 쌍극형 적층 시트의 한 형태를 설명하기 위한 모식도이고, (i)는 평면도이며, (ii)는 A-A 절단면에서의 적층 전 상태를 설명하는 절단면 설명도이고, (iii)은 B-B 절단면에서의 적층 전 상태를 설명하는 절단면 설명도이다. (ii) 및 (iii) 중의 흰색 화살표는 피흡착물에 대한 흡착면을 나타낸다.
도 2는 도 1에 나타낸 쌍극형 적층 시트를 전원 장치와 함께 이용하여 본 발명의 흡착 패드로 한 1실시형태(회로 구성)를 설명하기 위한 모식 설명도이다.
도 3은 실시예에서 사용한 단극형 적층 시트를 설명하기 위한 모식도이고, (i)은 평면도이며, (ii)는 X-X 절단면에서의 적층 전 상태를 설명하는 절단면 설명도이고, (iii)은 Y-Y 절단면에서의 적층 전 상태를 설명하는 절단면 설명도이다. (ii) 및 (iii) 중의 흰색 화살표는 피흡착물에 대한 흡착면을 나타낸다.
도 4는 도 3에 나타낸 단극형 적층 시트 전원 장치와 함께 이용하여 본 발명의 흡착 패드로 한 1실시형태(회로 구성)를 설명하기 위한 모식 설명도이다.
도 5는 실시예에서 실시한 흡착 패드의 흡착성 평가 방법을 설명하기 위한 설명 사진이다. 도면 중의 흰색 화살표는 연직하향을 나타낸다.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 흡착 패드는 도 1~4에 도시되는 바와 같이, 적어도 제1 수지 필름, 전극층 및 제2 수지 필름이 순차 적층되어 전극층이 수지 필름에 끼워져 이루어지는 적층 시트와, 전극층에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비한다. 또한, 도 1 및 2에 도시되는 바와 같이, 전극층으로서 양전극 및 음전극을 가지는 쌍극형이거나, 혹은 도 3 및 4에 도시되는 바와 같이, 양(음)전극만을 가져서 음(양)전극 측은 접지되는 단극형이어도 된다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.

<수지 필름>

본 발명의 흡착 패드에서 사용되는 제1 및 제2 수지 필름에 대해, 본 발명에서는 제2 수지 필름을 피흡착물에 대한 흡착면으로 하는데, 적어도 이 흡착면이 되는 상기 제2 수지 필름의 체적 저항률이 1×10¹⁰~10¹³Ω·㎝인 것이 필요하다. 후술할 실시예에서 나타내지는 바와 같이, 이 흡착면의 제2 수지 필름의 체적 저항률이 1×10¹³Ω·㎝를 초과하면, 피흡착물(인체 피부 등)에 대한 흡착력이 저하되어, 예를 들면, 흡착 패드의 자체 무게로도 낙하하게 된다. 한편, 체적 저항률이 1×10¹⁰Ω·㎝ 미만이면, 피흡착물에 작용하는 흡착력 자체는 커진다고 추측되긴 하지만, 흡착 패드와 피흡착물 사이에서 작은 방전이 연속적으로 발생하고, 특히 인체에 이용하는데 있어서는 가려움이나 통증을 수반하는 경우도 있으며, 피부에 데미지를 줄 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 바람직하게는 흡착력 발현과 안전성 양면으로부터, 상기 체적 저항률이 1×10¹⁰~10¹²Ω·㎝인 것이 좋다.

한편, 본 발명에서 피흡착물의 흡착면과는 반대 측에 사용하는 제1 수지 필름에 대해서는 그 체적 저항률을 적절히 설정할 수 있는데, 제2 수지 필름을 통해 피흡착물과의 사이에 흘러야 하는 전류를 제1 수지 필름 측으로 흐르게 할 우려가 있기 때문에, 제1 수지 필름의 체적 저항률은 제2 수지 필름의 체적 저항률과 동일하거나, 그보다도 큰 것이 바람직하다.

또한, 흡착면이 되는 상기 제2 수지 필름에 대해서는 그 인장 탄성률(영률)을 1㎫ 이상 100㎫ 미만으로 하는 것이 필요하다. 특히, 인체 피부 등과 같은 비교적 부드러운 피흡착물을 대상으로 하는 경우에는, 상세한 원리는 확실하지 않긴 하지만, 피흡착물의 형상에 추종하여 흡착할 수 있도록 함과 함께, 피흡착물에 흡착되어 있을 때에 흡착 패드 내부에 발생하는 반발력(응력)을 가급적으로 억제하여 흡착 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 요구되기 때문에, 상기 수지 필름에 대해서는 적어도 흡착면이 되는 제2 수지 필름의 인장 탄성률(영률)을 상기 범위로 한다. 한편, 피흡착물의 흡착면과는 반대 측에 사용하는 제1 수지 필름에 대해서는 그 인장 탄성률(영률)을 적절히 설정할 수 있는데, 흡착 패드(적층 시트) 전체의 유연성을 저해하지 않기 위해, 제1 수지 필름의 인장 탄성률(영률)은 제2 수지 필름의 인장 탄성률(영률)과 동일하거나, 그보다도 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 수지 필름에 대해서는 절연성, 피흡착물에 대한 흡착의 추종성, 및 흡착력 확보를 위해, 제1 및 제2 수지 필름 모두 그 각 두께를 20~200㎛로 할 필요가 있고, 바람직하게는 50~100㎛로 하는 것이 좋다. 상기 두께가 20㎛ 미만인 경우에는 절연 파괴가 일어나기 쉬워지고, 그로써 수지 필름에 핀홀이 생기면 흡착 패드로서 기능하지 않게 될 우려가 있다. 한편, 200㎛를 초과하는 경우에는 피흡착물에 대한 흡착의 추종성이 뒤떨어지도록 되는 것이나, 피흡착물에 대한 거리가 커지기 때문에 그로써 흡착력이 저하될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.

그리고 상기와 같은 수지 필름의 구체예로는 제1 및 제2 수지 필름에 대해 각각 동일해도 되고, 또한 다른 것이어도 되는데, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 연질 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등을 들 수 있으며, 또는 그들의 도전성을 조정하기 위해 가공(필러를 혼합하는 등)된 것 등을 들 수 있다. 특히, 제2 수지 필름에 대해서는 체적 저항률 및 인장 탄성률을 상기 소정의 범위 내로 하기 위해 폴리우레탄, 연질 폴리염화비닐인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 연질 폴리염화비닐이다.

<전극층>

본 발명에서 사용되는 전극층은 그 재질, 형상 등에 대해서는 특별히 한정되지 않는데, 그 두께를 1~20㎛로 할 필요가 있다. 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 흡착 패드의 변형에 의해 전극층의 단절이나 도전성의 저하가 일어날 우려가 있고, 한편, 두께가 20㎛를 초과하는 경우에는 전극층의 경도가 높아지는 경향이 있기 때문에 흡착 패드 전체의 유연성이 저해되며, 피흡착물에 대한 추종성이 부족해질 우려가 있다. 재질, 제조법에 대해서는 예를 들면, 금속박(箔)을 그대로 사용하거나, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등에 의해 막을 형성한 금속을 소정의 형상으로 에칭하여 얻은 것이어도 되고, 또한 금속 재료를 용사(溶射)하거나, 도전성 잉크를 인쇄하여 소정의 형상으로 한 것이어도 된다. 형상으로는 예를 들면, 평판 형상, 반원 형상, 빗살 형상이나 메시와 같은 패턴 형상 등, 적절히 선정할 수 있다.

<적층 시트>

그리고 이와 같은 제1 및 제2 수지 필름 그리고 전극층을 사용하여, 이들을 적층하여 적층 시트로 한다. 전극층이 노출되지 않도록 수지 필름에 끼울 필요가 있고, 구체적인 방법으로는 이들 수지 필름 및 전극층을 순차 적층시켜 열과 압력을 가해 수지 필름 자체의 열가소성을 이용하여 융착시키는 방법이 있다. 혹은 필요에 따라 본딩 시트나 접착제 혹은 점착제를 사용하여 접착시켜도 된다. 단, 흡착 패드를 변형 및 신축시켰을 때, 접착층에 다른 소재가 삽입되어 있으면, 변형 및 신축을 저해하거나, 접착면의 박리가 일어날 우려가 있기 때문에, 필름의 열가소성에 의해 융착시키는 방법이 바람직하다.

<전원 장치>

상기와 같이 적층 시트를 형성한 후에는 전극층에 전압을 인가하여 전기적 흡착력을 발생시키기 위한 전원 장치가 필요하다. 전원 장치는 상기 적층 시트의 전극층과 접속 단자 및 스위치(모두 도시하지 않음)를 통해 접속시킬 수 있고, 일반적인 정전 흡착 구조체에서 사용되는 것과 동일한 것을 이용할 수 있으며, 직류의 고전압을 발생시킬 수 있는 것이면 된다. 발생시키는 전위 차는 500~5000V 정도까지로 할 수 있고, 필요에 따라 필요한 전압까지 승압시킬 수 있는 승압 회로(고전압 발생 회로)를 구비하도록 해도 된다. 특히, 본 발명의 흡착 패드를 인체의 피부에 적용하기 위해서는 이하의 (a)~(c)를 고려한 설계로 하는 것이 바람직하다. 즉,

(a) 충분한 흡착력을 생기게 하기 위해, 가능한 한 고전압을 부여하는 것.

(b) 인체의 전위를 가능한 한 0V로 하는 것. 인체에 가해지는 전위가 플러스 또는 마이너스 중 어느 한쪽으로 치우치면, 인체 내에 정전기가 쌓이게 되고, 방전 시에 충격을 받기 때문이다.

(c) 만일이라도 인체에 위험을 미치게 할 정도의 전류가 흐르지 않도록 하는 것.

이와 같은 (a)~(c)의 설계 사상 하, 특히 (b) 및 (c)를 고려하여 흡착 패드에 부여하는 전압을 결정하는 것이 바람직하다. 그리고 (b)를 달성하기 위해서는, 단극형 전극층을 이용하는 경우에는 피흡착물(인체 피부)과, 전원 장치에서의 전압의 발생원(예를 들면, 고전압 발생 회로)의 그라운드에 어스(접지) 접속을 실시하도록 하는 것이 바람직하고, 한편, 쌍극형 전극층을 이용하는 경우에는 전극층에서의 제1 전극 및 제2 전극 각각에 플러스 및 마이너스의 대칭 전압을 가하는 것이 바람직하며, 그로써 인체가 가능한 한 0V가 되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱이, (c)를 달성하기 위해서는 전원으로부터의 출력 전류를 0.5㎃ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 0.5㎃ 이하이면, 통상적으로는 인체는 지각할 수 없기 때문이다. 단, 전류가 흡착 패드나 인체에 축적되어 한번에 방전되는 바와 같은 경우에는 큰 전류가 발생하는 경우가 있기 때문에, 흡착 패드의 정전 용량을 인체와 동일한 정도의 1000㎊ 이하, 구체적으로는 10㎊~100㎊ 정도로 하고, 전압을 ±5000V 이내로 함으로써, 가령 인체에 축적되었다고 해도 5μC 이하가 되기 때문에, 이와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 적층 시트 및 전원 장치를 구비하도록 하여 본 발명의 흡착 패드로 한다. 본 발명의 흡착 패드는 필요에 따라, 센서 등이 별도로 마련되어도 되고, 또한 예를 들면, 전극층의 패턴 변경 등, 본 발명의 목적의 범위에서 적절히 구성의 변경 및 추가 등이 실시되어도 된다.

한편, 피흡착물로는, 도전체는 물론, 전기 전도성이 부족한 종이나 천 등도 대상으로 할 수 있는데, 특히, 인체의 피부를 시작으로 인체 피부에 상당하는 바와 같은 부드러우면서 어느 정도의 수분이나 유분을 가지는 것으로서, 흡착 패드가 접촉·흡착할 수 있는 일정한 면을 가지는 것(예를 들면, 장기, 동물의 피부, 식물, 고기 및 육가공물·야채 및 야채 가공물·과일 및 과일 가공물 등의 식품, 혹은 그들의 조합)이어도 대상으로 할 수 있다. 또한, 그 흡착의 원리는 확실하지 않긴 하지만, 흡착 패드(적층 시트)의 흡착면과 피흡착물 사이에 미소(微小)한 전류가 발생하기 때문으로 추측되고, 흡착 패드(적층 시트)의 흡착면과 피흡착물 사이에 존센-라벡 효과에 의한 흡착력이 작용하고 있는 것임으로 추측된다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명의 알맞은 실시형태를 구체적으로 설명하겠는데, 본 발명이 이에 의해 한정되어 해석되는 것도 아니다.

[제조예 1]

쌍극형 흡착 패드로서 도 1에 나타내는 바와 같은 치수(단위: ㎜)를 가지는 소정의 형상의 2매의 알루미늄박(b)(두께: 0.012㎜)을 전극층으로 하여, 이를 상하로부터 2매의 연질 폴리염화비닐로 이루어지는 수지 필름(c 및 c')〔모두 체적 저항률: 1×10¹⁰Ω·㎝(후술할 방법으로 측정), 인장 탄성률(영률): 20~30㎫, 두께 100㎛〕으로 끼워, 온도 150℃에서 열압착하여 쌍극형 적층 시트(a)로 했다.

한편, 이 제작한 적층 시트(a)에 대해서는 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같은 전원 장치〔전지(d)(DC 3.7V), DCDC 컨버터(e)(5V 출력) 및 고전압 발생 회로(f)(±2000V 출력)로 이루어지는 전원 장치〕를 구비하여 본 발명에 따른 흡착 패드(h)로 하고, 전극층에서의 제1 전극 및 제2 전극 각각에 플러스(+2000V) 및 마이너스(-2000V)의 대칭 전압을 가함으로써, 피흡착물(인체 피부)(g)에 대하여 피흡착물(인체)의 전위가 대략 0V가 되도록 장착할 수 있다.

[실시예 1]

<흡착 패드의 제작>

단극형 흡착 패드로서 도 3에 나타내는 바와 같은 치수(단위: ㎜)를 가지는 소정의 형상을 가지는 1매의 알루미늄 박(b)(두께: 0.012㎜)을 전극층으로 하고, 또한 피흡착물의 흡착면이 되는 제2 수지 필름으로서 연질 폴리염화비닐 필름(c')〔체적 저항률: 1×10¹⁰Ω·㎝(후술할 방법으로 측정), 인장 탄성률(영률): 20~30㎫, 두께 100㎛〕을 사용하고, 더욱이 흡착면과는 반대 측의 면에 사용되는 제1 수지 필름으로서 폴리이미드 필름(c)〔도레이·듀폰 가부시키가이샤 제품, 상품명: 캅톤(등록상표) H, 두께 25㎛〕을 사용하고, 상기 제1 수지 필름에는 별도로 두께 30㎛의 실리콘으로 이루어지는 점착층(도시하지 않음)을 사용하여 이들 전부를 압착하여 서로 부착시켜, 전극층을 제1 및 제2 수지 필름에 끼워서 이루어지는 단극형 적층 시트(a')로 하여 얻었다.

이와 같이 하여 제작한 적층 시트(a')에 대하여, 도 4에 나타내는 바와 같은 전원 장치〔상용 전원(d')(AC 100V), AC 어댑터(e')(5V 출력) 및 고전압 발생 회로(f)(-4000V 출력)로 이루어지는 전원 장치〕를 구비하여 본 발명에 따른 흡착 패드(h')로 하고, 이를 피흡착물(인체 피부)(g)에 장착했다. 피흡착물(인체 피부)(g) 및 고전압 발생 회로(f)의 그라운드(도시하지 않음)은 접지 접속시켰다.

<흡착 패드의 흡착성 평가>

도 5에 나타내는 바와 같이, 인체(성인 남성)의 전완부의 피부(g')에 대하여, 상기에서 제작한 실시예 1의 흡착 패드(h')를, 전원 장치를 ON한 후에 연직 하향(도면 중의 흰색 화살표 방향)으로 하중이 가해지도록 다른 쪽 손으로 누르면서 부착시키고, 흡착 패드와 전완부의 피부 사이에 전기적 흡착력을 발생시켜 유지했다. 흡착 패드의 하단(下端)에 놋쇠로 이루어지는 추(j)를 장착하여 몇 그램의 추가 파지할 수 있는지를 확인하여 이를 흡착성 평가로 했다. 추의 유지 시간은 15초 이상으로 했다. 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.

한편, 상기 실시예 1에서의 연질 폴리염화비닐 필름의 체적 저항률에 대해서는 이중 링 전극법(IEC60093, ASTM D257, JIS K6911, JIS K6271)에 의해 측정하고, 후술할 실시예 2~6 및 비교예 1~3에서 사용한 각 수지 필름의 체적 저항률에 대해서도 동일한 방법으로 측정했다.

[실시예 2]

피흡착물의 흡착면이 되는 제2 수지 필름(c')으로서 체적 저항률이 1×10¹²Ω·㎝(상술한 방법으로 측정), 및 인장 탄성률(영률)이 20~30㎫인 연질 폴리염화비닐 필름(두께 100㎛)을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 2에 따른 흡착 패드를 제작하고, 또한, 동일하게 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

[실시예 3]

피흡착물의 흡착면이 되는 제2 수지 필름(c')으로서 체적 저항률이 1×10¹³Ω·㎝(상술한 방법으로 측정)의 연질 폴리염화비닐 필름(두께: 100㎛)을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 3에 따른 흡착 패드를 제작하고, 또한 동일하게 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

[실시예 4]

상기 실시예 1에서 사용한 흡착 패드(h')를 이용하고, 또한 피흡착물(g')로서 인체의 피부 대신에 관엽식물의 잎(식물명: 휘카스 움베르타)을 사용하여 그 표면에 흡착시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

[실시예 5]

상기 실시예 1에서 사용한 흡착 패드(h')를 이용하고, 또한 피흡착물(g')로서 인체의 피부 대신에 돼지 가공육(가부시키가이샤 푸드리에(foodlier) 제품 상품명: 로스햄)을 이용하여 표면의 유분을 어느 정도 닦아낸 후에 그 표면에 흡착시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

[실시예 3]

상기 실시예 1에서 사용한 흡착 패드(h')를 이용하고, 또한 피흡착물(g')로서 인체의 피부 대신에 야채인 가지를 사용하여 커팅 등의 가공은 하지 않고 그 껍질의 표면으로부터 흡착시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

[비교예 1]

피흡착물의 흡착면이 되는 제2 수지 필름(c')으로서 체적 저항률이 1×10¹⁵Ω·㎝(상술한 방법으로 측정)의 연질 폴리염화비닐 필름(가부시키가이샤 나카가와 케미컬 제품 상품명: 711M, 두께: 100㎛)을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 1에 따른 흡착 패드(h')를 제작하고, 또한 동일하게 인체 피부에 대하여 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타내는 바와 같다.

[비교예 2]

피흡착물의 흡착면이 되는 제2 수지 필름(c')으로서 폴리이미드필름〔도레이·듀폰 가부시키가이샤 제품 상품명: 캅톤(등록상표) H, 체적 저항률:1×10¹⁷Ω·㎝(상술한 방법으로 측정), 인장 탄성률(영률): 3×10³㎫, 두께 50㎛〕을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 2에 따른 흡착 패드(h')를 제작하고, 또한, 동일하게 인체 피부에 대하여 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타내는 바와 같다.

[비교예 3]

피흡착물의 흡착면이 되는 제2 수지 필름(c')으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름〔도레이 가부시키가이샤 제품 상품명: 루미라(등록상표) S10, 체적 저항률: 1×10¹⁷Ω·㎝(상술한 방법으로 측정), 인장 탄성률(영률): 4×10³㎫, 두께 50㎛〕을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 하여 비교예 3에 따른 흡착 패드(h')를 제작하고, 또한 동일하게 인체 피부에 대하여 그 흡착성 평가를 실시했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

a: 적층 시트(쌍극형) a': 적층 시트(단극형)
b: 전극층 c: 제1 수지 필름
c': 제2 수지 필름 d: 전지
d': 상용 전원 e: DCDC 컨버터
e': AC 어댑터 f: 고전압 발생 회로
g·g': 피흡착물(인체 피부 등) h: 흡착 패드(쌍극형)
h': 흡착 패드(단극형) i: 접지
j: 추

Claims

피흡착물에 흡착시켜 이용하는 흡착 패드로서, 두께 20~200㎛의 제1 수지 필름, 두께 1~20㎛의 전극층, 및 두께 20~200㎛의 제2 수지 필름이 순차 적층된 적층 시트와, 상기 전극층에 전압을 인가하는 전원 장치를 구비하여 적어도 상기 제2 수지 필름의 인장 탄성률이 1㎫ 이상 100㎫ 미만임과 함께 그 체적 저항률이 1×10¹⁰~10¹³Ω·㎝이고, 상기 전극층에 전압이 인가되어 발생하는 전기적 흡착력에 의해 상기 제2 수지 필름을 흡착면으로 하여 피흡착물에 흡착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 흡착 패드.
제1항에 있어서,
상기 제2 수지 필름이 연질 폴리염화비닐로 이루어지는, 흡착 패드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
피흡착물이 인체 피부, 장기, 동물의 피부, 식물, 고기 및 육가공물, 야채 및 야채 가공물, 그리고 과일 및 과일 가공물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 그의 조합인, 흡착 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극층이 제1 전극 및 제2 전극을 가진 쌍극형 전극으로 이루어지는, 흡착 패드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극층이 단극형 전극으로 이루어지는, 흡착 패드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 흡착 패드를 피흡착물에 흡착하는 흡착 방법으로서,
전극층으로서 제1 전극 및 제2 전극을 가진 쌍극형 전극으로 이루어지는 전극층을 사용하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극 각각에 플러스 또는 마이너스의 대칭 전압을 가함으로써 피흡착물의 전위가 대략 0V가 되도록 하면서, 상기 전극층에 전압을 인가하여 흡착 패드와 피흡착물을 흡착시키는 것을 특징으로 하는, 흡착 방법.
제1항 내지 제3항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 기재된 흡착 패드를 피흡착물에 흡착하는 흡착 방법으로서,
전극층으로서 단극형 전극으로 이루어지는 전극층을 사용하고, 상기 전원 장치에서의 전압의 발생원의 그라운드와 피흡착물을 어스(earth) 접속(접지)함으로써, 피흡착물의 전위가 대략 0V가 되도록 하면서, 상기 전극층에 전압을 인가하여 흡착 패드와 피흡착물을 흡착시키는 것을 특징으로 하는, 흡착 방법.