KR20220040654A

KR20220040654A - Microneedle device using Triboelectric Nanogenerator

Info

Publication number: KR20220040654A
Application number: KR1020200123594A
Authority: KR
Inventors: 김범준; 멩 수; 최성돈
Original assignee: 주식회사 썬로이
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-31

Abstract

Disclosed is a microneedle device using triboelectric nanogenerators. A microneedle device using triboelectric nanogenerators according to an embodiment of the present invention includes a base, a plurality of microneedles formed on the base, and triboelectric nanogenerators which generate and supply electricity by friction to the base. According to the present invention, an effect of improving performance of microneedles is ensured through absorption improvement of drugs.

Description

Microneedle device using Triboelectric Nanogenerator

본 발명은 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마찰에 의해 전기를 발생시킬 수 있는 마찰전기 나노발전기를 이용하여 피부에 전기적 자극을 제공함으로써 약물의 투입이나 피부 건강에 효과적인 마이크로니들 디바이스에 관한 것이다. The present invention relates to a microneedle device using a triboelectric nanogenerator, and more particularly, to a microneedle device using a triboelectric nanogenerator capable of generating electricity by friction to provide electrical stimulation to the skin, thereby improving the injection of drugs or skin health. It relates to an effective microneedle device.

피부에 약물, 기타 유효성분을 도포하는 방식으로는 피부의 각질층을 지나 원하는 부위에 침투시키기 어려운 문제가 있고, 이러한 문제점을 해결하기 위한 마이크로 니들 디바이스가 공지되어 있다. In a method of applying drugs and other active ingredients to the skin, there is a problem in that it is difficult to penetrate through the stratum corneum of the skin to a desired site, and a microneedle device for solving this problem is known.

약물의 경피 전달 시스템으로 이용되는 마이크로 니들은 피부의 경피를 물리적으로 뚫고 들어가 직접 약물을 전달할 수 있어서 약물의 성분전달 효능이 상대적으로 우수하다고 알려져 있다.Microneedles used as a transdermal delivery system for drugs are known to have relatively excellent drug component delivery efficacy because they can physically penetrate the dermis of the skin and deliver drugs directly.

한편, 피부에 미세한 전기전류를 통한 자극을 부여할 경우 피부에 약물 또는 기타 영양분의 흡수가 증진될 수 있고, 고통이나 피로회복에도 도움이 될 수 있음이 알려진 바 있다.On the other hand, it has been known that when stimulation through a minute electric current is applied to the skin, absorption of drugs or other nutrients into the skin can be enhanced, and it can be helpful in recovering from pain or fatigue.

따라서 마이크로니들 자체 또는 마이크로 니들의 베이스를 통해 미세 전류를 제공할 수 있는 경우, 마이크로니들 디바이스를 통한 약물전달 성능 및 건강 증진에 큰 시너지 효과가 날 수 있다. Therefore, when a microneedle itself or a microneedle base can provide a microcurrent, a great synergistic effect can occur in drug delivery performance and health promotion through the microneedle device.

하지만 전류 제공을 위한 파워소스를 별도로 구비하고 이를 마이크로 니들과 결합하는 것이 용이치 않아 개발에 어려움이 존재하였다.However, since it is not easy to separately provide a power source for providing current and combine it with a microneedle, there were difficulties in development.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 마이크로니들과 마찰에 의해 자체적으로 전기를 생산할 수 있는 마찰전기 나노발전기를 이용하여 마이크로니들의 성능을 한층 향상시킬 수 있는 디바이스를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a device capable of further improving the performance of the microneedle by using a triboelectric nanogenerator capable of generating electricity by itself by friction with the microneedle.

특히 CNT(Carbon NanoTube)와 Silk를 이용한 나노발전기를 제공하여 상대적으로 간단한 구조로 높은 성능을 갖는 디바이스를 제공하는 것이다.In particular, it is to provide a device with high performance with a relatively simple structure by providing a nanogenerator using CNT (Carbon NanoTube) and Silk.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스는 베이스, 상기 베이스상에 형성되는 복수의 마이크로니들, 및 상기 베이스에 마찰에 의한 전기를 발생시켜 공급하는 마찰전기 나노발전기(Triboelectric Nanogenerators)를 포함한다.A microneedle device using a triboelectric nanogenerator according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem is a base, a plurality of microneedles formed on the base, and the base to generate and supply electricity by friction Includes Triboelectric Nanogenerators.

상기 마찰전기 나노발전기는, CNT(carbon nano tube)를 전극 재료(electrode material)로 포함하고, 실크(silk)를 마찰 재료(friction material)로 포함할 수 있다.The triboelectric nanogenerator may include carbon nano tube (CNT) as an electrode material and silk as a friction material.

또한 상기 마찰전기 나노발전기는 실크 피브로인(silk fibroin)과 CNT를 소정의 용매에 녹인 CNT-용액을 혼합하여 획득되는 CNT-Silk 혼합 레이어를 포함할 수 있다.In addition, the triboelectric nanogenerator may include a CNT-Silk mixed layer obtained by mixing silk fibroin and a CNT-solution in which CNTs are dissolved in a predetermined solvent.

상기 탄소나노튜브-실크 혼합용액에서 탄소나노튜브와 실크의 무게비는 1:1인 것을 특징으로 할 수 있다.In the carbon nanotube-silk mixed solution, the weight ratio of carbon nanotubes to silk may be 1:1.

또한 상기 마찰전기 나노발전기는 상기 CNT-Silk 혼합 레이어를 소정의 캡슐링 소재를 통해 둘러싸는 형태로 구현될 수 있다.In addition, the triboelectric nanogenerator may be implemented in a form that surrounds the CNT-Silk mixed layer through a predetermined encapsulation material.

상기 캡슐링 소재는 PDMS(Polydimethlsioxane)를 포함할 수 있다.The encapsulation material may include polydimethlsioxane (PDMS).

또한 상기 마이크로 니들은 밍크오일 성분을 포함할 수 있다.In addition, the microneedle may include a mink oil component.

본 발명의 일 실시예에 따르면 마찰에 의해 전기를 발생하고 이를 마이크로 니들의 베이스 또는 마이크로 니들을 통해 피부에 전달함으로써, 약물의 흡수성 향상을 통해 마이크로니들의 성능을 한층 배가시킬 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라 통증완화, 피로회복 등의 부수적인 효과를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by generating electricity by friction and delivering it to the skin through the base or microneedle of the microneedle, there is an effect that the performance of the microneedle can be further doubled through the improvement of drug absorption. In addition, it can provide side effects such as pain relief and fatigue recovery.

또한 CNT-Silk 혼합 레이어를 이용한 뛰어난 성능의 나노발전 재료를 통해 전기발생의 우수성, 탄성 등을 제공하여 피부친화적이면서도 상대적으로 저렴한 비용으로 나노발전기를 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, it has the effect of providing a nano-generator at a relatively low cost while being skin-friendly by providing superiority in electricity generation and elasticity through a nano-generation material with excellent performance using a CNT-Silk mixed layer.

또한 마이크로니들 자체 또는 마이크로 니들에 수용되는 약물을 밍크오일로 구현함으로써 밍크오일이 가지는 자양, 보습, 주름방지, 세포재생촉진 등의 복합적인 피부미용 효과를 제공할 수 있다.In addition, by implementing the microneedle itself or the drug contained in the microneedle as mink oil, it is possible to provide complex skin beauty effects such as nourishment, moisturizing, anti-wrinkle, and cell regeneration promotion of mink oil.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마찰전기 나노발전기의 전기생성 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마철전기 나노발전기를 위한 CNT-Silk 혼합 레이어를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CNT-Silk 혼합 레이어에서 CNT와 실크의 비율에 따른 성능차이를 실험한 결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 CNT-Silk 혼합 레이어의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 CNT-Silk 혼합 레이어를 포함하는 막 또는 섬유를 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.In order to more fully understand the drawings recited in the Detailed Description, a brief description of each drawing is provided.
1 shows a schematic structure of a microneedle device using a triboelectric nanogenerator according to the technical concept of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a process of generating electricity by a triboelectric nanogenerator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a process of generating a CNT-Silk mixed layer for a magnetoelectric nanogenerator according to an embodiment of the present invention.
4 shows the results of testing the performance difference according to the ratio of CNT and silk in the CNT-Silk mixed layer according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram schematically showing the structure of a CNT-Silk mixed layer according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams for explaining the concept of generating a film or fiber including a CNT-Silk mixed layer according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에 있어서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스의 개략적인 구조를 나타낸다.1 shows a schematic structure of a microneedle device using a triboelectric nanogenerator according to the technical concept of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스(100)는 마찰전기 나노발전기(110), 베이스(120), 및 복수의 마이크로니들(130)들을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a microneedle device 100 using a triboelectric nanogenerator according to the technical concept of the present invention includes a triboelectric nanogenerator 110 , a base 120 , and a plurality of microneedles 130 . .

마찰전기 나노발전기(110)는 TENG(Triboelectric Nanogenerator)로 알려진 물질을 통해 외부에서 압력이나 마찰 등이 발생하면, 전기를 발생시키는 에너지 수확장치(Energy Harvester)로 널리 알려져 있다.The triboelectric nanogenerator 110 is widely known as an energy harvester that generates electricity when external pressure or friction is generated through a material known as a triboelectric nanogenerator (TENG).

이러한 마찰전기 나노발전기는 웨어러블 디바이스 또는 인공피부 등의 연구에 활용될 것으로 기대되고 있다. Such triboelectric nanogenerators are expected to be utilized in research on wearable devices or artificial skin.

본 발명의 기술적 사상에 의하면 이러한 마찰전기 나노발전기를 마이크로니들 디바이스에 결합하여 마이크로니들 디바이스 자체의 효능을 통한 약물전달 효과에 미세전류를 통한 약물 흡수력을 더욱 상승시키는 효과가 있다.According to the technical idea of the present invention, this triboelectric nanogenerator is coupled to the microneedle device to further increase drug absorption through microcurrent to the drug delivery effect through the efficacy of the microneedle device itself.

더욱이 약물 흡수력의 향상 이외에도 피부에 미세전류를 제공함으로써 통증완화, 피부탄력, 피로회복 등의 효과를 더 제공할 수 있다.Moreover, in addition to improving drug absorption, it is possible to further provide effects such as pain relief, skin elasticity, and fatigue recovery by providing a microcurrent to the skin.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 종래의 마찰전기 나노발전기들의 구조의 복잡성과 휴대성 등의 문제점을 개선하여 더욱 뛰어나면서도 간단한 구조를 가질 수 있는 마찰전기 나노발전기(110)를 제공할 수 있다.In addition, according to the technical idea of the present invention, it is possible to provide a triboelectric nanogenerator 110 capable of having a more excellent and simple structure by improving the structure complexity and portability of conventional triboelectric nanogenerators. .

마찰전기 나노발전기를 구현하기 위해서는, 나노발전기를 구성하기 위한 두 기초물질(raw material)인 마찰물질(friction material)과 전극물질(electrode material)이 필요함이 널리 알려져 있다.It is widely known that in order to implement a triboelectric nanogenerator, two raw materials, a friction material and an electrode material, are required to construct the nanogenerator.

본 발명의 기술적 사상에 따른 마찰전기 나노발전기(110)는 마찰물질과 전극물질로써 각각 실크(Silk) 및 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)를 이용하는 특징을 가질 수 있다.The triboelectric nanogenerator 110 according to the technical idea of the present invention may have a feature of using silk and carbon nanotubes (CNT) as friction materials and electrode materials, respectively.

이를 통해 종래의 마찰전기 나노발전기에 비해 보다 높은 효과의 전기생성, 피부친화성, 부드러움을 제공할 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 마찰물질과 전극물질을 하나의 레이어로써 형성함으로써 나노발전기의 구조적 특성을 매우 단순화하여 그 활용성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.Through this, it not only provides higher effect of electricity generation, skin friendliness, and softness compared to the conventional triboelectric nanogenerator, but also improves the structural characteristics of the nanogenerator by forming the friction material and the electrode material as a single layer, as will be described later. It has the effect of maximizing its utility by simplifying it very much.

본 발명의 기술적 사상에 따른 마찰전기 나노발전기(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)와 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어를 둘러싸는 캡슐링 소재를 포함할 수 있다.The triboelectric nanogenerator 110 according to the technical idea of the present invention may include a carbon nanotube-silk mixed layer 111 and an encapsulating material surrounding the carbon nanotube-silk mixed layer as shown in FIG. 1 . can

상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 후술할 바와 같이 막 즉, 멤브레인(membrane)으로 구현될 수도 있고, 섬유형태로 구현될 수도 있다.The carbon nanotube-silk mixed layer 111 may be implemented as a membrane, that is, a membrane, or may be implemented in the form of a fiber, as will be described later.

상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 외력에 의해 캡슐링 소재의 일측과 접촉하였다가 다시 이격될 수 있으며, 접촉 및 이격시에 각각 소정의 전류를 발생시킬 수 있다.The carbon nanotube-silk mixed layer 111 may come into contact with one side of the encapsulation material by an external force and then be spaced apart again, and a predetermined current may be generated at the time of contact and separation.

발생되는 전류는 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)와 상기 베이스(120) 사이를 흐를 수 있다.The generated current may flow between the carbon nanotube-silk mixed layer 111 and the base 120 .

이러한 일 예는 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.One such example will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마찰전기 나노발전기의 전기생성 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a process of generating electricity by a triboelectric nanogenerator according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 멤브레인 형태로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the carbon nanotube-silk mixed layer 111 may be implemented in the form of a membrane.

상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 외력에 의해 캡슐링 소재(113)와 접촉 및 이격을 반복할 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 접촉 시 및 이격 시에 소정의 전류가 발생할 수 있다.The carbon nanotube-silk mixed layer 111 may be repeatedly contacted and separated from the encapsulation material 113 by an external force, and a predetermined current may be generated upon contact and separation as shown in FIG. 2 . there is.

일 예에 의하면 상기 캡슐링 소재(113)는 PDMS(Polydimethlsioxane)로 구현될 수 있지만 이에 국한되지는 않으며, 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)에 비해 상대적으로 전자를 많이 포함할 수 있는 소재로 구현될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.According to an example, the encapsulation material 113 may be implemented with PDMS (Polydimethlsioxane), but is not limited thereto, and a material that can contain relatively many electrons compared to the carbon nanotube-silk mixed layer 111 . An average expert in the technical field of the present invention can easily infer that it can be implemented as

상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)와 상기 캡슐링 소재(113)가 접촉 및 이격이 될 때 각각 상기 캡슐링 소재(113)의 전극과 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)에는 전류가 흐를 수 있다.When the carbon nanotube-silk mixed layer 111 and the encapsulating material 113 are in contact and spaced apart, the electrode of the encapsulating material 113 and the carbon nanotube-silk mixed layer 111 each have an electric current can flow

상기 캡슐링 소재(113)의 전극은 상기 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스(100)의 베이스가 될 수 있다. 이를 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)와 상기 베이스(120)에는 전류가 흐를 수 있는 소정의 전류통로(예컨대, 전선 등)이 구비될 수 있음은 물론이다.The electrode of the encapsulation material 113 may be the base of the microneedle device 100 using the triboelectric nanogenerator. To this end, as shown in FIGS. 1 and 2 , a predetermined current path (eg, an electric wire, etc.) through which a current can flow may be provided in the carbon nanotube-silk mixed layer 111 and the base 120 . is of course

또한 도 2에 도시된 바와 같이 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)와 캡슐링 소재(113)가 접촉되어 있을 때에는 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)의 표면측과 상기 캡슐링 소재(113)의 표면 측에 각각 양전자 및 전자가 전기적 균형을 이루고 있다가, 서로 이격이 될 경우 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111) 측의 양전자가 상기 전극 측으로 이동하면 전류를 발생시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, when the carbon nanotube-silk mixed layer 111 and the encapsulating material 113 are in contact, the surface side of the carbon nanotube-silk mixed layer 111 and the encapsulating material ( 113), positrons and electrons are in electrical balance on the surface side, respectively, and when they are spaced apart from each other, when the positrons on the carbon nanotube-silk mixed layer 111 side move toward the electrode side, a current may be generated.

또한 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)와 상기 캡슐링 소재(113)가 이격된 경우에는 상기 캡슐링 소재(113)와 상기 전극 상이에 각각 전자와 양전자가 전기적 균형을 이루고 있다가, 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)가 상기 캡슐링 소재(113)로 접촉하게 되면 상기 전극의 양전자가 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111) 측으로 이동하여 전류가 발생될 수 있다.In addition, when the carbon nanotube-silk mixed layer 111 and the encapsulating material 113 are spaced apart, electrons and positrons are in electrical balance between the encapsulating material 113 and the electrode, respectively, and the carbon When the nanotube-silk mixed layer 111 comes into contact with the encapsulation material 113 , the positrons of the electrode may move toward the carbon nanotube-silk mixed layer 111 to generate a current.

다시 도 1을 참조하면, 상기 마찰전기 나노발전기(110)는 도 1에서는 설명의 편의를 위해 베이스(120)와 이격된 것처럼 도시되었지만, 도 2에서 설명한 바와 같이 상기 마찰전기 나노발전기(110)는 상기 베이스(120) 상에 접촉되도록 구현될 수 있음은 물론이다.Referring back to FIG. 1 , the triboelectric nanogenerator 110 is shown as being spaced apart from the base 120 for convenience of explanation in FIG. 1 , but as described in FIG. 2 , the triboelectric nanogenerator 110 is Of course, it may be implemented to be in contact with the base 120 .

상기 베이스(120)는 전술한 바와 같이 상기 캡슐링 소재(113)의 전극으로 이용될 수 있는 전도성 물질(예컨대, 소정의 금속 등)로 구현될 수 있다. The base 120 may be implemented with a conductive material (eg, a predetermined metal, etc.) that can be used as an electrode of the encapsulation material 113 as described above.

또한 상기 마찰전기 나노발전기를 이용한 마이크로니들 디바이스(100)는 상기 베이스(120)에 형성되는 복수의 마이크로니들(130)들을 포함할 수 있다. In addition, the microneedle device 100 using the triboelectric nanogenerator may include a plurality of microneedles 130 formed on the base 120 .

상기 복수의 마이크로니들(130)들 역시 전도성 물질로 구현될 수 있으며, 이러한 경우에는 상기 마이크로니들(130)들을 통해 경피 하부에 직접 전기자극이 전달될 수 있는 효과가 있다.The plurality of microneedles 130 may also be implemented with a conductive material, and in this case, there is an effect that electrical stimulation can be delivered directly to the lower part of the dermis through the microneedles 130 .

실시 예에 따라서는 상기 마이크로니들(130)은 전도성이 없거나 또는 전도성이 약한 물질로 구현될 수도 있다.Depending on the embodiment, the microneedle 130 may be implemented with a material having no conductivity or a weak conductivity.

일 예에 의하면, 상기 마이크로니들(130)은 용해성으로 구현되어 상기 마이크로니들(130) 자체가 경피 하부에 전달하고자 하는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우 약물의 특성에 따라 상기 마이크로니들(130)은 전도성이 없거나 또는 전도성이 약할 수도 있다.According to an example, the microneedle 130 may be implemented as a soluble substance, so that the microneedle 130 itself may contain a material to be delivered to the lower part of the skin. In this case, the microneedle 130 may have no conductivity or may have weak conductivity depending on the properties of the drug.

하지만 전도성이 없는 경우에도 사람의 피부에 접착되는 상기 베이스(120)를 통해 피부에 전기자극이 전달될 수 있고, 전도성이 약한 경우에는 상기 베이스(120)를 통한 전기자극 뿐만 아니라 상대적으로 미세하지만 경피 하부에도 직접적인 전기자극이 전달될 수 있다.However, even when there is no conductivity, electrical stimulation can be transmitted to the skin through the base 120 that is adhered to the human skin, and when the conductivity is weak, not only the electrical stimulation through the base 120 but also relatively fine but percutaneous Direct electrical stimulation can also be delivered to the lower part.

본 발명의 기술적 사상에 의하면 상기 마이크로니들(130)은 밍크오일을 주성분으로 하여 구현될 수도 있다.According to the technical idea of the present invention, the microneedle 130 may be implemented using mink oil as a main component.

밍크오일은 밍크오일은 사람의 피지와 구성성분이 유사하여 피부 친화력과 침투력이 우수하며, 약 14~18%의 팔미틱산이 함유되어 있는 밍크오일은 피부 보호막의 균형을 유지시켜주는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. Mink oil has a similar composition to human sebum, so it has excellent skin affinity and penetrability. is known

이러한 밍크오일은 밍크오일은 면역성의 강화로 피부 자체의 치유력을 증강 시키며, 피부미용 측면에서는 보습과 세포재생 촉진작용을 가지고 있고, 자양과 보습으로 인한 주름 방지, 피부세포 재생 촉진으로 인한 기미 ㅇ 주근깨 ㅇ 잡티 등의 완화 ㅇ 방지, 자외선 차단, 민감성 및 지성 피부를 중성 피부화 하는 것 등, 피부 미용에 뛰어난 효과를 가지고 있다.Mink oil enhances the healing power of the skin itself by strengthening the immunity, and in terms of skin beauty, it has moisturizing and cell regeneration promoting action. It has excellent skin beauty effects such as alleviation of blemishes, prevention of blemishes, UV protection, and neutralization of sensitive and oily skin.

용해성 마이크로니들을 제작하는 방법에 대해서는 널리 알려져 있으므로 본 명세서에서는 상세한 설명은 생략하도록 한다.Since a method for manufacturing a soluble microneedle is widely known, a detailed description thereof will be omitted herein.

결국 마이크로니들(130)을 밍크오일을 포함하는 용해성 물질로 구현함으로써 이러한 밍크오일을 경피하부에 직접 투입시키는 효과가 있고, 이와 더불어 마찰전기 나노발전기(110)를 통해 미세 전기자극을 주입함으로써 더욱 피부 미용에 뛰어난 효과를 가질 수 있다.In the end, by implementing the microneedle 130 as a soluble material containing mink oil, there is an effect of directly injecting such mink oil into the subdermal area, and in addition, microscopic electrical stimulation is injected through the triboelectric nano generator 110 to further skin It can have an excellent effect on beauty.

한편, 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 실험 결과 기존의 TENG 소재에 비해 뛰어난 성능을 보이는 것으로 확인되었다.On the other hand, it was confirmed that the carbon nanotube-silk mixed layer 111 showed superior performance compared to the conventional TENG material as a result of the experiment.

이러한 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 제조하는 방법은 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.A method of manufacturing the carbon nanotube-silk mixed layer 111 will be described with reference to FIG. 3 .

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마철전기 나노발전기를 위한 CNT-Silk 혼합 레이어를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a process of generating a CNT-Silk mixed layer for a magnetoelectric nanogenerator according to an embodiment of the present invention.

탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 제조하기 위해서는 각각 실크 피브로인(silk fibroin)이 용해된 실크 피브로인 용액과 탄소나노튜브가 용해된 탄소나노튜브 용액이 구비될 필요가 있다. In order to manufacture the carbon nanotube-silk mixed layer 111, it is necessary to provide a silk fibroin solution in which silk fibroin is dissolved and a carbon nanotube solution in which carbon nanotubes are dissolved, respectively.

일 실시 예에 의하면 상기 탄소나노튜브의 용매로써 포름산이 이용될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. According to an embodiment, formic acid may be used as a solvent of the carbon nanotubes, but is not limited thereto.

탄소나노튜브 파우더를 프롬산과 섞은 후 일정시간(약 3시간) 초음파 진동으로 잘 섞이도록 하여 탄노나노튜브 용액을 제조할 수 있다. After mixing the carbon nanotube powder with formic acid, it is mixed well with ultrasonic vibration for a certain period of time (about 3 hours) to prepare a tano nanotube solution.

한편 실크 피브로인 용액을 구현하기 위해서는 소정의 실크 고치의 고무질 제거를 소정의 용액(예컨대, 소듐 카보네이트(sodium carbonate 용액))을 통해 수행한 후, 소정의 용액(예컨대, 리튬 브로마이드(lithium bromide) 용액)을 통해 용해시킨 후 투석을 통해 실크 피브로인 용액을 제조할 수 있다.Meanwhile, in order to implement the silk fibroin solution, a predetermined solution (eg, sodium carbonate solution) is used to remove the rubber of a predetermined silk cocoon, and then a predetermined solution (eg, lithium bromide solution) After dissolution through dialysis, silk fibroin solution can be prepared.

그리고 제조된 실크 피브로인 용액과 탄소나토튜브 용액을 혼합하여 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 획득하고, 이를 이용하여 후술할 바와 같이 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 생산할 수 있다.Then, the prepared silk fibroin solution and the carbon nanotube solution are mixed to obtain a carbon nanotube-silk mixed solution, and using this, a carbon nanotube-silk mixed layer 111 can be produced as described later.

이때 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)의 성능은 탄소나노튜브와 실크의 혼합비율에 매우 큰 영향을 받을 수 있다. In this case, the performance of the carbon nanotube-silk mixing layer 111 may be greatly affected by the mixing ratio of the carbon nanotube and silk.

왜냐하면 탄소나노튜브는 전기생산 성능에는 부정적 영향을 가지며, 실크는 전도성에 부정적 영향을 가질 수 있다. Because carbon nanotubes have a negative effect on electricity production performance, silk can have a negative effect on conductivity.

따라서 탄소나노튜브가 필요이상의 비율일 경우는 전기생산성능이 낮아질 수 있고, 실크가 필요이상의 비융일 경우는 전도성이 낮아질 수 있다.Therefore, when the ratio of carbon nanotubes is more than necessary, electricity production performance may be lowered, and when silk is non-melted more than necessary, conductivity may be lowered.

따라서 마찰전기 나노발전기(110)의 성능을 위해서는 각각 탄소나노튜브와 실크의 혼합비율을 조절하는 것이 매우 중요할 수 있다. Therefore, for the performance of the triboelectric nanogenerator 110, it may be very important to control the mixing ratio of carbon nanotubes and silk, respectively.

이를 위해 다양한 혼합비율에 대한 성능을 검사하였고, 그 결과 중 일부는 도 4에 도시된 바와 같을 수 있다.To this end, performance was tested for various mixing ratios, and some of the results may be as shown in FIG. 4 .

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CNT-Silk 혼합 레이어에서 CNT와 실크의 비율에 따른 성능차이를 실험한 결과를 나타낸다.4 shows the results of testing the performance difference according to the ratio of CNT and silk in the CNT-Silk mixed layer according to an embodiment of the present invention.

도 4의 실시 예는 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 드랍 코팅방시을 통해 소정의 기판에 코팅하여 실험한 결과를 나타내며, 탄소나노튜브-실크 혼합용액에 포함된 탄소나노튜브와 실크의 무게비를 각각 변경하면서 표면거칠기, 저항, 전압출력을 각각 실험한 결과를 나타낸다.The example of FIG. 4 shows the results of an experiment by coating a carbon nanotube-silk mixed solution on a predetermined substrate through a drop coating method, and the weight ratio of carbon nanotubes and silk contained in the carbon nanotube-silk mixed solution, respectively Shows the results of each experiment for surface roughness, resistance, and voltage output while changing.

그 결과 도 4a 내지 도 4c에서 확인할 수 있듯이, 무게비가 1:1일 경우에 가장 거칠기가 작고 저항과 출력전압이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.As a result, as can be seen in FIGS. 4A to 4C , when the weight ratio was 1:1, the roughness was the smallest and the resistance and the output voltage were the highest.

또한 탄소나노튜브에 비해 실크의 비율이 더 높은 경우에는 전도성이 없어짐을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that conductivity was lost when the ratio of silk was higher than that of carbon nanotubes.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 상기 무게비는 1:1인 경우를 최적의 성능으로 판단하였다. 하지만 이는 무게비를 몇 개의 정수비율로 설정하여 측정한 결과를 나타내며, 반복되는 실험을 통해 더욱 높은 성능을 가지는 비율이 이론적으로 존재할 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the case where the weight ratio is 1:1 was determined as the optimal performance. However, this represents the result of setting the weight ratio to several integer ratios, and through repeated experiments, an average expert in the art of the present invention can easily infer that a ratio with higher performance may theoretically exist. will be.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 CNT-Silk 혼합 레이어의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.5 is a diagram schematically showing the structure of a CNT-Silk mixed layer according to an embodiment of the present invention.

도 5는, 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 통해 소정의 방식으로 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)가 구현된 경우의 구조를 개략화하여 나타내는데, 도 5에 도시된 바와 같이 탄소나노튜브를 실크가 둘러싸고 있는 형태로 각각의 물질들이 마이크로 구조를 가질 수 있다. 5 schematically shows a structure when the carbon nanotube-silk mixed layer 111 is implemented in a predetermined manner through a carbon nanotube-silk mixed solution. As shown in FIG. 5, the carbon nanotube In a form surrounded by silk, each material may have a microstructure.

이러한 구조가 형성될 경우 전체 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 부드럽고 조밀하며 밀집된 구조를 가지고, 어느 하나의 레이어 내에서 탄소나노튜브는 전극물질로 기능하고 실크는 마찰물질로 기능할 수 있다.When such a structure is formed, the entire carbon nanotube-silk mixed layer 111 has a soft, dense, and dense structure, and in any one layer, the carbon nanotube functions as an electrode material and silk functions as a friction material. .

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 CNT-Silk 혼합 레이어를 포함하는 기판 또는 섬유를 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are views for explaining the concept of generating a substrate or fiber including a CNT-Silk mixed layer according to an embodiment of the present invention.

도 6은 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 멤브레인 형태로 구현하는 일 예를 나타내고 있는데, 도 6에 도시된 바와 같이 멤브레인 형태의 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 구현하기 위해서는 소정의 실린지를 통해 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 소정의 기판(예컨대, PET(polyethylene terephthalate) 기판)에 떨어뜨리는 드랍 코팅을 수행할 수 있다.6 shows an example of implementing the carbon nanotube-silk mixed layer 111 in the form of a membrane. Drop coating can be performed by dropping the carbon nanotube-silk mixed solution onto a predetermined substrate (eg, polyethylene terephthalate (PET) substrate) through a syringe of

다른 실시 예에 의하면 소정의 기판에 코팅 롤러 등의 기구를 이용하여 상기 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 슬라이딩 코팅하여 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 구현할 수도 있다.According to another embodiment, the carbon nanotube-silk mixed layer 111 may be implemented by slidingly coating the carbon nanotube-silk mixed solution on a predetermined substrate using a mechanism such as a coating roller.

한편, 도 7에 도시된 일 예는 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 섬유 형태로 구현하는 일 예를 도시하고 있다.On the other hand, the example shown in FIG. 7 shows an example of implementing the carbon nanotube-silk mixed layer 111 in the form of fibers.

이러한 경우 상기 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)는 실크 층 상에 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 도포학고 점착시키는 형식으로 구현될 수 있으며, 그 결과 획득되는 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111) 역시 섬유 형태의 특성을 가질 수 있다.In this case, the carbon nanotube-silk mixed layer 111 may be implemented in the form of applying and adhering a carbon nanotube-silk mixed solution on a silk layer, and the resulting carbon nanotube-silk mixed layer 111 ) may also have a fibrous form.

이를 위해 소정의 시린지를 통해 실크 피브로인 용액과 소정의 폴리머 솔루션(예컨대, PEO(Poly Ethylene Oxide) Solution)을 혼합하여 분사하여 전도성 수집기(Collector)에 도포한 후 소정의 전압(예컨대, 18kV)을 가하여 일렉트로스피닝(Electrospinning)을 수행할 수 있다. To this end, a silk fibroin solution and a predetermined polymer solution (eg, PEO (Poly Ethylene Oxide) Solution) are mixed and sprayed through a predetermined syringe to be applied to a conductive collector, and then a predetermined voltage (eg, 18kV) is applied. Electrospinning may be performed.

이후 탄소나노튜브-실크 혼합용액을 그 위에 도포하여 섬유화된 탄소나노튜브-실크 혼합 레이어(111)를 획득할 수 있다.Thereafter, a carbon nanotube-silk mixed solution may be applied thereon to obtain a fiberized carbon nanotube-silk mixed layer 111 .

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

Claims

Base;
a plurality of microneedles formed on the base; and
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator comprising triboelectric nanogenerators that generate and supply electricity by friction to the base.

According to claim 1, wherein the triboelectric nanogenerator,
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator comprising CNT (carbon nano tube) as an electrode material and silk as a friction material.

According to claim 2, wherein the triboelectric nanogenerator,
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator comprising a CNT-Silk mixed layer obtained using a carbon nanotube-silk mixed solution obtained by mixing a silk fibroin solution and a CNT-solution in which CNTs are dissolved in a predetermined solvent .

4. The method of claim 3,
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator, characterized in that the weight ratio of carbon nanotubes to silk in the carbon nanotube-silk mixed solution is 1:1.

According to claim 1, wherein the triboelectric nanogenerator,
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator implemented in the form of enclosing the CNT-Silk mixed layer through a predetermined encapsulation material.

According to claim 5, wherein the encapsulation material,
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator containing PDMS (Polydimethlsioxane).

According to claim 1, wherein the microneedle,
A microneedle device using a triboelectric nanogenerator containing mink oil.