KR20230030161A - Skin moisture sensor, method for preparing the same, and skin condition monitoring device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수분 센서와 그 제조 방법, 및 이를 이용한 피부 상태 모니터링 디바이스에 관한 것이다. 상세하게는, 피부의 수분율 내지는 함수율에 기초하여 피부 상태를 센싱하는 센서와 그 제조 방법, 및 이를 이용한 피부 상태 모니터링 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a moisture sensor, a manufacturing method thereof, and a skin condition monitoring device using the same. In detail, it relates to a sensor for sensing a skin condition based on moisture content or water content of the skin, a manufacturing method thereof, and a skin condition monitoring device using the same.
피부의 수분량을 측정하기 위한 다양한 시도가 이루어져 왔다. 사람의 피부는 신체의 안과 밖의 경계를 이루는 피막을 형성할 뿐 아니라 신체의 보호, 촉각, 온도 조절 등의 기능을 한다는 점에서 생명 유지에 필수 불가결한 기관이다. Various attempts have been made to measure the moisture content of the skin. Human skin is an indispensable organ for sustaining life in that it not only forms a film that separates the inside and outside of the body, but also functions as body protection, tactile sensation, and temperature control.
또한 사람의 피부, 예컨대 얼굴이나 손의 피부는 장시간 햇빛에 노출되기 때문에 가장 빨리 노화가 시인되는 부분 중 하나이다. 자외선에 의해 피부 내 콜라겐이 감소하고 엘라스틴이 증가하며, 피부 수분량이 감소함에 따라 피부가 얇아지고 탄력이 감소하여 주름이 생기게 된다. In addition, human skin, for example, the skin of the face or hands, is one of the parts where aging is most quickly recognized because it is exposed to sunlight for a long time. Collagen in the skin decreases and elastin increases due to ultraviolet rays, and as the skin moisture content decreases, the skin becomes thinner and elasticity decreases, resulting in wrinkles.
피부 내 수분량을 적정 수준으로 유지하는 것은 피부의 생리 활성과 신진 대사를 활발하게 하며 미용적 측면에서도 중요하다. 피부에 충분한 수분과 영양분을 공급하기 위해 보습제(moisturizer) 내지는 수분 크림이나 마스크팩, 각종 화장품을 이용한다. 그러나 사람의 피부는 건성이거나 지성인 등 제각각 차이가 있기 때문에 객관적인 피부 상태를 파악하는 것이 요구된다. Maintaining the amount of moisture in the skin at an appropriate level activates the physiological activity and metabolism of the skin, and is also important in terms of beauty. In order to supply sufficient moisture and nutrients to the skin, moisturizers, moisture creams, mask packs, and various cosmetics are used. However, since people's skin is different, such as dry or oily, it is required to objectively identify the skin condition.
전술한 것과 같은 미용적 측면 외에도 사람의 피부 수분량을 측정하는 것은 다양한 목적으로 활용될 수 있다. 이에 사람의 피부의 표면, 표피 또는 진피 내 수분을 측정하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 피부 수분을 측정하는 방법은 크게 피부 표면으로부터 수분 증발율을 측정하는 TEWL(Trans Epidermal Water Loss)법과 전기 전도도법으로 구별될 수 있다.In addition to the cosmetic aspects as described above, measuring the amount of moisture in a person's skin can be used for various purposes. Accordingly, various studies have been conducted to measure moisture in the surface, epidermis, or dermis of human skin. Methods for measuring skin moisture can be largely classified into a Trans Epidermal Water Loss (TEWL) method and an electrical conductivity method for measuring the evaporation rate of moisture from the skin surface.
이 중 전기 전도도법은 사람 피부 표면을 따라 흐르는 전류의 양으로부터 임피던스를 측정하여 피부 표면의 수분량을 추정하는 방식이다. 예컨대 임피던스가 높을 경우 수분량이 낮고, 임피던스가 낮을 경우 수분량이 높을 수 있다.Among them, the electrical conductivity method is a method of estimating the moisture content of the skin surface by measuring the impedance from the amount of current flowing along the human skin surface. For example, when the impedance is high, the moisture content may be low, and when the impedance is low, the moisture content may be high.
종래 전기 전도도법을 이용한 수분 센서는 특허문헌 1에 개시된 것과 같이 주로 디바이스 형태로 제공되었다. 즉, 단단한 형태의 전극을 이용해 피부의 일 지점에서의 수분량을 측정하는 것을 기초로 한다. 그러나 사람의 피부는 유연하며 굴곡진 표면을 가지고, 사람이 움직일 때 피부의 굴곡이 달라지기 때문에 이와 같은 형태의 수분 센서는 피부 수분의 측정은 가능하나, 실시간으로 피부 수분 상태를 모니터링하는 것은 곤란하다.A moisture sensor using a conventional electrical conductivity method is mainly provided in the form of a device as disclosed in Patent Document 1. That is, it is based on measuring the amount of moisture at a point on the skin using a hard electrode. However, since human skin is flexible and has a curved surface, and the curve of the skin changes when a person moves, this type of moisture sensor can measure skin moisture, but it is difficult to monitor the skin moisture condition in real time. .
그 외에도 특허문헌 3 및 특허문헌 4와 같이 사람의 피부 표면, 또는 내부의 수분량을 측정하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 사람의 움직임에도 불구하고 전기 전도도의 측정을 위한 전극을 피부에 밀착시키는 것이 곤란하여 위와 같은 형태의 전기 전도도 방식의 수분 센서는 상용화되고 있지 못한 실정이다.In addition, as in
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사람 피부의 굴곡을 따라 밀착이 용이한 유연성 수분 센서를 제공하는 것이다. 또, 전기 전도도의 측정을 위한 센싱 전극이 사람 피부에 밀착되어 신뢰도가 향상된 수분 센서를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a flexible moisture sensor that can be easily adhered along the curves of human skin. In addition, a sensing electrode for measuring electrical conductivity is in close contact with human skin to provide a moisture sensor with improved reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 사람 피부의 굴곡을 따라 밀착이 용이한 유연성 수분 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a flexible moisture sensor that can be easily adhered along the curves of human skin.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 신뢰도가 향상된 수분 센서를 이용한 피부 상태 모니터링 디바이스를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a skin condition monitoring device using a moisture sensor having improved reliability.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the technical tasks mentioned above, and other technical tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 센서는 베이스 상에 배치된 하나 이상의 센싱 전극; 및 상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 직접 배치되는 전도성 탄성층을 포함한다.A moisture sensor according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes one or more sensing electrodes disposed on a base; and a conductive elastic layer disposed at least partially directly on the sensing electrode.
몇몇 실시예에서, 상기 수분 센서는 상기 베이스와 센싱 전극 사이에 배치된 고분자 코팅층; 및 상기 센싱 전극의 측면과 맞닿아 적어도 부분적으로 배치되는 절연층을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the moisture sensor may include a polymer coating layer disposed between the base and the sensing electrode; and an insulating layer disposed at least partially in contact with a side surface of the sensing electrode.
상기 고분자 코팅층은 폴리우레탄계 고분자를 80% 이상 포함하고, 상기 베이스는 유연성과 통기성을 갖는 섬유 베이스일 수 있다.The polymer coating layer contains 80% or more of a polyurethane-based polymer, and the base may be a fiber base having flexibility and air permeability.
또, 상기 센싱 전극은 은(Ag)을 포함하고, 상기 전도성 탄성층은 실리콘을 포함하는 전도성 실리콘층일 수 있다.In addition, the sensing electrode may include silver (Ag), and the conductive elastic layer may be a conductive silicon layer containing silicon.
상기 전도성 탄성층은 실리콘 및 실리콘에 분산된 5㎛ 내지 50㎛ 범위에서 평균 입도를 갖는 금속성 입자를 포함할 수 있다.The conductive elastic layer may include silicon and metallic particles having an average particle size in the range of 5 μm to 50 μm dispersed in the silicon.
몇몇 실시예에서, 상기 수분 센서는 상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 배치되는 절연층을 더 포함하되, 상기 절연층은 상기 전도성 탄성층과 맞닿을 수 있다.In some embodiments, the moisture sensor may further include an insulating layer at least partially disposed on the sensing electrode, and the insulating layer may come into contact with the conductive elastic layer.
또, 상기 절연층은 적어도 부분적으로 상기 센싱 전극과 전도성 탄성층 사이에 개재될 수 있다.Also, the insulating layer may be at least partially interposed between the sensing electrode and the conductive elastic layer.
또한 상기 전도성 탄성층은 적어도 부분적으로 상기 절연층의 상면 및 센싱 전극의 측면과 맞닿을 수 있다.Also, the conductive elastic layer may at least partially come into contact with an upper surface of the insulating layer and a side surface of the sensing electrode.
몇몇 실시예에서, 상기 수분 센서는 상기 베이스를 관통하여 상기 센싱 전극과 도통되는 배면 전극을 더 포함하되, 상기 배면 전극은 상기 전도성 탄성층과 중첩할 수 있다.In some embodiments, the moisture sensor may further include a rear electrode passing through the base and conducting with the sensing electrode, and the rear electrode may overlap the conductive elastic layer.
상기 전도성 탄성층의 모듈러스는 0.1MPa 내지 1.5MPa 범위에 있을 수 있다.The modulus of the conductive elastic layer may be in the range of 0.1 MPa to 1.5 MPa.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법은 베이스 상에 하나 이상의 센싱 전극을 배치하고, 상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 전도성 탄성층을 배치하는 것을 포함한다.A method of manufacturing a moisture sensor according to an embodiment of the present invention for solving the above other problems includes disposing one or more sensing electrodes on a base and disposing a conductive elastic layer at least partially on the sensing electrodes.
상기 방법은, 상기 전도성 탄성층을 배치하기 전에, 상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 절연층을 배치하는 것을 더 포함할 수 있다.The method may further include disposing an insulating layer at least partially on the sensing electrode before disposing the conductive elastic layer.
또, 상기 방법은, 상기 전도성 탄성층을 배치하기 전에, 상기 절연층을 부분적으로 제거하여 상기 센싱 전극의 상면을 노출하는 것을 더 포함할 수 있다.Also, the method may further include exposing an upper surface of the sensing electrode by partially removing the insulating layer before disposing the conductive elastic layer.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 모니터링 디바이스는 전술한 수분 센서를 포함한다.A skin monitoring device according to an embodiment of the present invention for solving the above another problem includes the above-described moisture sensor.
상기 피부 모니터링 디바이스는, 마스크팩, 창상 피복재, 및 기저귀 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The skin monitoring device may include one or more of a mask pack, a wound covering material, and a diaper.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다. Other embodiment specifics are included in the detailed description.
본 발명의 실시예들에 따르면, 센싱 전극 상에 배치된 전도성 탄성층을 포함하여 전기 전도도 측정을 위한 전도 경로의 피부에 대한 밀착성을 높일 수 있다. 따라서 사람이 움직이는 경우, 예컨대 본 발명에 따른 수분 센서가 적용된 마스크팩을 부착하고 웃는 경우 등에도 수분 함량의 측정의 신뢰도를 높일 수 있다.According to embodiments of the present invention, adhesion of a conduction path for measuring electrical conductivity to the skin may be increased by including a conductive elastic layer disposed on the sensing electrode. Therefore, even when a person moves, for example, when a mask pack to which the moisture sensor according to the present invention is applied is attached and smiles, the reliability of measuring the moisture content can be increased.
또 본 발명에 따른 수분 센서는 섬유 베이스 상에 센싱 전극과 부착력이 우수한 고분자 코팅층을 제공하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 예컨대 수분 센서가 반복적으로 굽혀지는 경우에도 최초 상태와 같은 수분 센서 신뢰도를 유지할 수 있다.In addition, the moisture sensor according to the present invention can improve durability by providing a polymer coating layer having excellent adhesion to the sensing electrode on the fiber base. For example, even when the moisture sensor is repeatedly bent, the reliability of the moisture sensor as in the initial state can be maintained.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more diverse effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 센서를 모식화한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 수분 센서의 단면도들이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 22는 제조예에 따른 수분 센서를 나타낸 이미지이다.
도 23 및 도 24는 각각 실험예 1 및 실험예 2에 따른 결과를 나타낸 이미지이다.1 is a perspective view modeling a moisture sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1 .
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 1 .
4 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention.
6 to 8 are cross-sectional views of moisture sensors according to still other embodiments of the present invention, respectively.
9 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a moisture sensor according to an embodiment of the present invention.
13 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a moisture sensor according to another embodiment of the present invention.
17 to 21 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a moisture sensor according to another embodiment of the present invention.
22 is an image showing a moisture sensor according to a manufacturing example.
23 and 24 are images showing the results according to Experimental Example 1 and Experimental Example 2, respectively.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. That is, various changes may be made to the embodiments provided by the present invention. The embodiments described below are not intended to be limiting on the embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents or substitutes thereto.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.The size, thickness, width, length, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated or reduced for convenience and clarity of explanation, so the present invention is not limited to the illustrated form.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.The spatially relative terms 'above', 'upper', 'on', 'below', 'beneath', 'lower', etc. are not included in the drawings. As shown, it can be used to easily describe the correlation between one element or component and another element or component. Spatially relative terms should be understood as encompassing different orientations of elements in use in addition to the orientations shown in the figures. For example, when elements shown in the figures are turned over, elements described as 'below' or 'below' other elements may be placed 'above' the other elements. Accordingly, the exemplary term 'below' may include directions of both down and up.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.In this specification, 'and/or' includes each and every combination of one or more of the recited items. In addition, singular forms also include plural forms unless otherwise specified in the text. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. A numerical range expressed using 'to' indicates a numerical range including the values listed before and after it as the lower limit and the upper limit, respectively. 'About' or 'approximately' means a value or range of values within 20% of the value or range of values set forth thereafter.
또, 제1 방향(X)은 평면 내 임의의 일 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 상기 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하거나 수직한 다른 방향을 의미한다. 제3 방향(Z)은 상기 평면과 교차하거나 수직한 또 다른 방향을 의미한다. In addition, the first direction (X) means any one direction in the plane, and the second direction (Y) means another direction that crosses or is perpendicular to the first direction (X) in the plane. The third direction (Z) means another direction that crosses or is perpendicular to the plane.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 센서를 모식화한 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다. 도 3은 도 1의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.1 is a perspective view modeling a moisture sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1 . FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 센서(1)는 베이스 기재(100), 베이스 기재(100) 상에 배치된 센싱 전극(200) 및 센싱 전극(200) 상에 배치된 전도성 탄성층(400)을 포함하고, 절연층(300)을 더 포함할 수 있다.1 to 3, the moisture sensor 1 according to the present embodiment is a
베이스 기재(100)는 후술할 센싱 전극(200) 등이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 이하, 베이스 기재(100)가 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 속하는 평면 공간을 제공하는 것을 예로 하여 설명한다. 베이스 기재(100)는 섬유 베이스(110) 및 고분자 코팅층(130)을 포함할 수 있다.The
베이스(110)는 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)는 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 폴리에스터(polyester) 또는 나일론(nylon) 등의 고분자 합성 섬유를 이용해 준비될 수 있다.
비제한적인 예시로서, 베이스(110)는 상기 고분자 합성 섬유를 이용한 부직포, 또는 직조물 또는 편직물을 포함할 수 있다. 베이스(110)를 부직포로 구성할 경우, 멜트 블로운(melt blown), 스펀본드(spunbond), 스펀레이스(spunlace) 또는 니들펀칭(needle punching) 등의 공정을 통해 제조될 수 있다.As a non-limiting example, the
고분자 합성 섬유를 이용해 준비된 베이스(110)는 우수한 유연성과 통기성을 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)는 약 100회 이상, 또는 약 500회 이상, 또는 약 1,000회 이상 반복적인 굽힘이나 접힘이 발생하는 경우에도 그 형상을 유지하고 물리적 구조의 변화가 발생하지 않을 수 있다. The base 110 prepared using the polymer synthetic fiber may have excellent flexibility and air permeability. For example, the
또, KS K 0570:2006에 따른 시험시, 베이스(110)는 약 50cm3/cm2-min 이상, 또는 약 100cm3/cm2-min 이상, 약 200cm3/cm2-min 이상, 약 300cm3/cm2-min 이상의 통기성(permeability)을 가질 수 있다. 후술할 바와 같이 본 실시예에 따른 수분 센서(1)는 피부 마스크팩 또는 창상 피복재(wound dressing film) 등으로 활용될 수도 있다. 따라서 센싱 전극(200) 등을 지지하는 베이스(110)가 높은 공기 투과도를 갖도록 하여 활용의 다변화를 달성할 수 있다.In addition, when tested according to KS K 0570:2006, the
베이스(110) 상에는 고분자 코팅층(130)이 배치될 수 있다. 고분자 코팅층(130)은 섬유 베이스(110) 상에 직접 배치될 수 있다. 코팅층(130)은 전기 절연성을 가질 수 있다. 고분자 코팅층(130)은 베이스(110)의 전면(全面)이 아닌 적어도 일부 상에만 배치될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.A
코팅층(130)은 후술할 센싱 전극(200)의 내구성을 향상시키는 기능을 할 수 있다. 만일 본 실시예와 달리, 코팅층(130) 없이 베이스(110) 상에 직접 센싱 전극(200)이 배치될 경우, 반복적인 굽힘 등의 과정에서 센싱 전극(200)이 베이스(110)로부터 들뜨거나, 센싱 전극(200)에 크랙(crack)이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이는 섬유 베이스(110)의 상면이 요철을 가지기 때문일 수 있다. 코팅층(130)은 베이스(110) 및 센싱 전극(200)과의 물리화학적 결합력을 향상시킬 뿐 아니라, 높은 표면 조도를 갖는 베이스(110)의 표면을 평탄화할 수 있다.The
예시적인 실시예에서, 코팅층(130)은 우레탄계 고분자, 실리콘계 고분자 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 코팅층(130)은 우레탄계 고분자 내지는 폴리우레탄 고분자 및/또는 실리콘(silicone)을 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상 함유할 수 있다. 우레탄계 고분자 또는 실리콘계 고분자는 합성 수지 섬유 등으로 이루어진 베이스(110)와의 부착력이 우수하고 균일한 도포가 가능할 수 있다. 또, 센싱 전극(200)과의 결합력 측면에서 우레탄계 고분자가 특히 바람직할 수 있다.In an exemplary embodiment, the
코팅층(130)의 두께는 베이스(110)의 두께 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 코팅층(130)의 두께는 약 0.01㎛ 내지 100㎛, 또는 약 0.01㎛ 내지 50㎛, 또는 약 0.1㎛ 내지 30㎛, 또는 약 1.0㎛ 내지 10㎛, 또는 약 3.0㎛ 내지 5.0㎛ 범위에 있을 수 있다. A thickness of the
코팅층(130)의 두께가 지나치게 두꺼울 경우, 베이스 기재(100)의 전체적인 공기 통기도가 감소할 수 있다. 또 코팅층(130)의 두께가 지나치게 두꺼울 경우 반복적인 굽힘 과정에서 코팅층(130) 자체에 크랙이 발생할 수도 있다. 반면 코팅층(130)의 두께가 상기 범위 보다 작을 경우 베이스(110) 표면의 평탄화 효과가 충분치 않고, 베이스(110) 및 센싱 전극(200)과의 충분한 결합을 이루지 못할 수 있다.If the thickness of the
베이스 기재(100) 상에는 센싱 전극(200)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 코팅층(130) 상에 센싱 전극(200)이 직접 배치될 수 있다. 센싱 전극(200)은 제1 센싱 전극(210) 및 제2 센싱 전극(220)을 포함하여 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 제1 센싱 전극(210) 및 제2 센싱 전극(220)은 대략 제1 방향(X)으로 연장되고 서로 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. A
제1 센싱 전극(210)과 제2 센싱 전극(220)은 서로 맞닿지 않아 직접적으로 도통되지 않을 수 있다. 제1 센싱 전극(210)과 제2 센싱 전극(220)은 프로세서 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 센싱 전극(210)과 제2 센싱 전극(220)은 이들을 따라 흐르는 전류양으로부터 임피던스를 측정하고 이로부터 피부의 수분량을 감지할 수 있다. 이를 위해 상기 프로세서는 전압/전류를 생성하거나, 전압/전류를 측정하거나, 임피던스를 계산하거나, 이들을 기록하거나 처리하는 수단을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), 또는 본 기술분야에서 공지된 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.The
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 몇몇 실시예에서 프로세서는 접촉 표면의 수분량에 따른 임피던스 값을 저장할 수 있다. 그리고 이를 기초로 하여 사용자 피부를 따라 흐르는 전류값 및 계산된 임피던스에 기초하여 사용자 피부의 수분량을 계산할 수 있다.Although the present invention is not limited thereto, in some embodiments, the processor may store an impedance value according to the moisture content of the contact surface. Based on this, the amount of moisture in the user's skin may be calculated based on the current value and the calculated impedance flowing along the user's skin.
센싱 전극(200)은 상대적으로 우수한 전기 전도성을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 센싱 전극(200)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 등의 금속 또는 상기 금속 페이스트를 포함할 수 있다. 센싱 전극(200)은 적어도 부분적으로 사람의 피부와 맞닿을 수 있으며, 이와 같은 측면에서 센싱 전극(200)은 은 또는 금을 포함하여 이루어지는 것이 특히 바람직할 수 있다.The
센싱 전극(200) 상에는 절연층(300)이 배치될 수 있다. 절연층(300)은 실질적으로 전기 절연성을 가질 수 있다. 절연층(300)은 센싱 전극(200) 상에 직접 배치될 수 있다. 예를 들어, 절연층(300)은 센싱 전극(200)의 상면 및 측면과 적어도 부분적으로 맞닿을 수 있다. 또, 절연층(300)은 코팅층(130)과 맞닿을 수 있다.An insulating
예시적인 실시예에서, 절연층(300)은 센싱 전극(200)의 일부 상에만 배치되고, 센싱 전극(200)의 다른 일부 상에는 배치되지 않을 수 있다. 구체적으로, 절연층(300)은 사람의 피부와 접촉하는 센싱 전극(200)의 일부, 및/또는 프로세서와 전기적으로 연결되기 위한 센싱 전극(200)의 일부를 제외한 나머지 센싱 전극(200)의 부분을 피복하기 위해 배치될 수 있다. 즉, 사람의 피부와 접촉하거나 도통되는 센싱 전극(200)의 일부를 특정 부분으로 국한시킴으로써 수분량의 센싱 신뢰도를 향상시킴과 동시에, 센싱 전극(200)과 피부가 접촉하는 면적이 지나치게 커짐에 따라 발생하는 노이즈 신호 등을 억제할 수 있다.In an exemplary embodiment, the insulating
또, 절연층(300)은 적어도 부분적으로 코팅층(130)과 맞닿을 수 있다. 절연층(300)의 소재는 전기 절연성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 코팅층(130)과의 접착력 및 이를 통한 수분 센서(1)의 내구성 향상 측면에서 폴리우레탄계 내지는 우레탄계 고분자 소재를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the insulating
센싱 전극(200) 상에는 전도성 탄성층(400)(내지는 전도성 점착층)이 배치될 수 있다. 전도성 탄성층(400)은 절연층(300)이 배치되지 않은 센싱 전극(200)의 일부 상에 배치될 수 있다. 본 실시예와 같이 센싱 전극(200)이 제1 센싱 전극(210) 및 제2 센싱 전극(220)을 포함하여 복수개인 경우, 전도성 탄성층(400)은 각 센싱 전극 마다 배치될 수 있다. 전도성 탄성층(400)은 절연층(300)과 제3 방향(Z)으로 중첩하거나 비중첩할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전도성 탄성층(400)은 절연층(300)과 적어도 부분적으로 맞닿을 수 있다.A conductive elastic layer 400 (or a conductive adhesive layer) may be disposed on the
전술한 것과 같이, 수분 센서(1), 특히 소정의 시간 동안의 접촉을 이용한 디바이스 형태의 수분 센서가 아니라, 비제한적인 예시로서 미용 등을 위한 마스크팩, 창상 피복재 등과 같이 상대적으로 장시간 동안 사람의 피부 상에 부착되어 피부 수분율을 모니터링하기 위한 수분 센서의 경우, 사람 피부의 굴곡, 주름 등에도 불구하고 센싱 전극(200)이 피부와 밀착되는 것, 구체적으로 피부와 센싱 전극(200) 간의 도통 경로가 유지되는 것이 매우 중요한 요소일 수 있다.As described above, the moisture sensor 1, in particular, is not a moisture sensor in the form of a device using contact for a predetermined time, but is a non-limiting example of a person for a relatively long period of time, such as a mask pack for cosmetic purposes, a wound covering material, etc. In the case of a moisture sensor attached to the skin to monitor the skin moisture content, the
상세하게 설명하면 사람이 본 실시예에 따른 수분 센서(1)가 적용된 피부 상태 모니터링 디바이스를 착용한 상태로 일상 생활을 하는 과정에서 피부에 굴곡이 발생하는 경우에도 신뢰도 높은 임피던스를 측정하기 위해서는 센싱 전극(200)이 사람의 피부와 직접 내지는 간접적으로 접촉하여 전기적 도통 상태를 유지하는 것이 필요하다.In detail, even when a person wears a skin condition monitoring device to which the moisture sensor 1 according to the present embodiment is applied and curves occur in the skin in the course of daily life, in order to measure impedance with high reliability, the sensing electrode It is necessary for the 200 to maintain an electrically conductive state by directly or indirectly contacting a person's skin.
본 실시예에 따른 수분 센서(1)는 센싱 전극(200) 상에 배치된 전도성 탄성층(400)을 포함하여 전도성 탄성층(400)이 갖는 탄성을 이용해 피부와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 즉, 전도성 탄성층(400)에 비해 유연성 또는 탄성이 적은 센싱 전극(200)이 사람의 피부에 직접 접촉하지 않더라도, 전도성 탄성층(400)이 사람 피부의 굴곡을 따라 밀착될 수 있고, 전도성 탄성층(400)과 센싱 전극(200)이 전기적으로 도통되기 때문에 전도성 탄성층(400)을 임피던스 측정을 위한 전극과 같이 이용할 수 있다. 다시 말해서, 전도성 탄성층(400)은 피부와 센싱 전극(200) 사이의 도통 경로로 이용됨과 동시에 피부에 밀착되어 전류가 끊기지 않고 측정될 수 있도록 할 수 있다.The moisture sensor 1 according to the present embodiment includes the conductive
또, 센싱 전극(200)을 플레이트가 아니라 금속 페이스트 등으로 구성하는 경우에도 센싱 전극(200)은 사용자에게 이물감을 줄 수 있다. 따라서 탄성과 유연성이 높은 전도성 탄성층(400)이 사람의 피부에 직접 맞닿게 구성하여 사용자 편의 또한 향상시킬 수 있다.In addition, even when the
이를 위해 전도성 탄성층(400)의 두께는 절연층(300)의 두께 보다 클 수 있다. 예를 들어, 전도성 탄성층(400)의 최소 두께는 약 50㎛ 내지 2,000㎛, 또는 약 60㎛ 내지 1,500㎛, 또는 약 70㎛ 내지 1,000㎛ 범위에 있을 수 있다.To this end, the thickness of the conductive
또한 전도성 탄성층(400)은 피부와의 밀착력을 향상시킬 뿐 아니라, 사용자 피부와 센싱 전극(200)이 도통되는 부분이 반복 굽힘되는 경우에도, 센싱 전극(200)의 손상을 억제하고 신뢰성을 유지하도록 할 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.In addition, the conductive
한편, 금속이나 금속 페이스트를 이용한 센싱 전극(200)을 이용하지 않고, 오로지 전도성 탄성층(400)만을 이용할 경우, 센싱 전극(200)에 비해 전도성 탄성층(400)은 낮은 전기 전도성 및 높은 임피던스를 갖기 때문에, 신뢰도 있는 수분율의 측정 범위가 감소할 수 있다. 반면 본 실시예와 같이 금속 페이스트 등으로 이루어진 센싱 전극(200) 상에 부분적으로만 전도성 탄성층(400)을 배치하여 피부에 대한 밀착 및 전기 전도율의 확보를 모두 달성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전도성 탄성층(400)의 두께는 센싱 전극(200)의 두께의 약 80% 이하, 또는 약 70% 이하, 또는 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하일 수 있다.On the other hand, when only the conductive
예시적인 실시예에서, 전도성 탄성층(400)은 고분자 및 고분자 소재 내에 분산된 금속성 입자를 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the conductive
예를 들어, 전도성 탄성층(400)은 실리콘계 고분자를 포함할 수 있다. 실리콘 고분자는 금속성 입자에 대한 분산력 및 금속 페이스트와의 결합력이 우수할 수 있다. 또, 사람의 피부에 장시간 밀착되더라도 안정성 측면에서 바람직할 수 있다. 이 경우 전도성 탄성층(400)의 모듈러스(또는 탄성도(elasticity))는 약 0.1MPa 내지 1.5MPa, 또는 약 0.3MPa 내지 1.0MPa, 또는 약 0.5MPa 내지 0.7MPa 범위에 있을 수 있다. 또, 전도성 탄성층(400)의 점도, 예컨대 전단 점도(shear viscosity)는 약 3.0kPa·s 내지 10.0kPa·s, 또는 약 4.0kPa·s 내지 8.0kPa·s, 또는 약 5.0kPa·s 내지 6.0kPa·s 범위에 있을 수 있다. For example, the conductive
전도성 탄성층(400)의 탄성도와 점도가 상기 범위 보다 작을 경우, 사용자에게 이물감을 제공하거나, 또는 피부에 대한 밀착도가 충분치 않을 수 있다. 반면 전도성 탄성층(400)의 탄성도와 점도가 상기 범위 보다 클 경우, 전도성 탄성층(400)의 내구도가 감소하고 반복 사용에 따라 전도성 탄성층(400)이 손상되거나, 또는 사용자 피부에 미세한 양의 실리콘 등이 잔존할 수 있다.If the elasticity and viscosity of the conductive
상기 금속성 입자의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 센싱 전극(200)이 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함할 경우, 전도성 탄성층(400)은 금속성 입자 또한 은 입자 또는 금 입자를 포함할 수 있다. 금속성 입자의 크기는 약 5㎛ 내지 50㎛ 범위에서 평균 입도를 가질 수 있다. 금속성 입자의 크기가 상기 범위 보다 클 경우 전도성 탄성층(400) 외부로 금속성 입자의 적어도 일부가 돌출되어 사용자 피부에 손상을 가하거나, 또는 이물감을 줄 수 있다. 반면 금속성 입자의 크기가 상기 범위 보다 작을 경우 충분한 전기 전도성을 갖지 못할 수 있다.The type of the metallic particles is not particularly limited, but when the
금속성 입자는 전도성 탄성층(400) 전체 무게에 대해 약 5.0wt% 내지 20.0%로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 보다 작을 경우 충분한 전기 전도성을 갖지 못할 수 있다. 반면 함량이 상기 범위 보다 클 경우 사용자에게 이물감을 줄 수 있다.The metallic particles may be included in an amount of about 5.0 wt% to about 20.0% based on the total weight of the conductive
앞서 설명한 것과 같이 본 실시예에 따른 수분 센서(1)는 사람의 피부와의 밀착력을 높이고, 사용자에게 이물감을 최소화하며 신뢰도 높은 수분율을 측정할 수 있다. As described above, the moisture sensor 1 according to the present embodiment can increase adhesion to human skin, minimize foreign body sensation to the user, and measure moisture content with high reliability.
또, 본 발명에 따른 수분 센서는 마스크팩, 창성 피복재, 예컨대 밴디지 등의 미용, 의료, 헬스케어 제품, 기저귀, 또는 거짓말 탐지기, 피부 상태 측정기, 유수분율 측정기 등 다양한 피부 상태 모니터링 디바이스로 활용될 수 있다.In addition, the moisture sensor according to the present invention can be used in various skin condition monitoring devices such as mask packs, creative covering materials, such as bandages, beauty, medical, and health care products, diapers, or lie detectors, skin condition monitors, and oil and water fraction meters. can
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 다만 전술한 실시예와 동일하거나, 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. However, a description of the same or extremely similar configuration as the above-described embodiment will be omitted, which will be understood by those skilled in the art from the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, a cross-sectional view showing a position corresponding to Figure 2.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 센서(2)는 베이스 기재(100) 상에 배치된 센싱 전극(200), 센싱 전극(200) 상에 배치된 절연층(300) 및 전도성 탄성층(402)을 포함하되, 전도성 탄성층(402)이 절연층(300)과 제3 방향(Z)으로 중첩하는 점이 도 2 등의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 4, the
절연층(300)은 적어도 부분적으로 센싱 전극(200)과 전도성 탄성층(402) 사이에 개재될 수 있다. 또, 이에 따라 전도성 탄성층(402)은 절연층(300)의 측면 뿐 아니라 상면과 맞닿을 수 있다.The insulating
본 실시예와 같이 전도성 탄성층(402)이 충분한 평면상 면적을 갖도록 제공하여, 수분율의 측정을 보다 원활히 수행할 수 있다.As in the present embodiment, the conductive
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.Figure 5 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, showing a position corresponding to Figure 2.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 센서(3)는 센싱 전극(200)과 중첩하지 않는 코팅층(130)의 다른 부분 상에 절연층(303)이 맞닿아 배치되는 점이 도 4의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 5, in the
이 경우 절연층(303)은 센싱 전극(200)의 측면과 부분적으로 맞닿을 수 있다.In this case, the insulating
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, showing a position corresponding to that of FIG. 2 .
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 센서(4)는 전도성 탄성층(404)이 연장되어 절연층(303)의 상면 및 센싱 전극(200)의 측면과 부분적으로 맞닿은 점이 도 5의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 6, in the
즉, 전도성 탄성층(404)은 센싱 전극(200) 상에 배치되되, 절연층(303)에 의해 가려지지 않고 노출된 센싱 전극(200) 부분 보다 더 넓은 상면 면적을 가질 수 있다. 이에 따라 전도성 탄성층(404)은 적어도 부분적으로 센싱 전극(200)과 제3 방향(Z)으로 비중첩할 수 있다. 비제한적인 예시로, 전도성 탄성층(404)은 센싱 전극(200)의 노출된 측면을 완전히 커버할 수 있다.That is, the conductive
본 실시예에 따를 경우, 센싱 전극(200)이 사용자의 피부와 직접 맞닿는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 도 6 기준 좌측 센싱 전극(200)의 우측 단부 및 우측 센싱 전극(200)의 좌측 단부는 각각 사용자 피부로부터 전류가 도통되는 부분일 수 있다. 이 때 탄성을 갖는 전도성 탄성층(404)을 이용해 센싱 전극(200)을 커버함으로써 사용자 편의를 높일 수 있다.According to this embodiment, it is possible to prevent the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.Figure 7 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, a cross-sectional view showing a position corresponding to Figure 2.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 센서(5)는 절연층(305)이 센싱 전극(200)의 측면과 전도성 탄성층(405) 사이에 개재된 점이 도 6의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 7, the
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 단면도로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, showing a position corresponding to that of FIG. 2 .
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 수분 센서(6)는 베이스 기재(100)를 관통하는 홀을 가지고, 상기 홀에 삽입된 배면 전극(500)을 더 포함하는 점이 도 7의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 8 , the
전술한 실시예들에 따른 수분 센서는 센싱 전극의 상면(단면도 기준)이 사용자 피부를 향함과 동시에, 절연층에 의해 커버되지 않는 센싱 전극의 상면이 프로세서와 연결되기 위한 접속부로 기능할 수 있다. 그러나 피부 상태 모니터링 디바이스의 형태에 따라 센싱 전극의 상면이 접속부로 기능하기 곤란할 수 있다.In the moisture sensor according to the above-described embodiments, the upper surface of the sensing electrode (based on cross-sectional view) faces the user's skin, and at the same time, the upper surface of the sensing electrode not covered by the insulating layer functions as a connection part for connecting to the processor. However, depending on the shape of the skin condition monitoring device, it may be difficult for the upper surface of the sensing electrode to function as a connection part.
이에 본 실시예에 따른 수분 센서(6)는 센싱 전극(200)의 상면이 사용자 피부를 향하고, 센싱 전극(200)의 하면 측에서 베이스 기재(100)를 관통하는 배면 전극(500)을 통해 전류가 도통되도록 구성할 수 있다.Accordingly, in the
단면도로 표현하지 않았으나, 배면 전극(500)은 적어도 부분적으로 전도성 탄성층(405)과 제3 방향(Z)으로 중첩할 수 있다.Although not shown in a cross-sectional view, the
이하, 본 발명에 따른 수분 센서의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a moisture sensor according to the present invention will be described.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.9 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a moisture sensor according to an embodiment of the present invention, and are cross-sectional views showing positions corresponding to those of FIG. 2 .
우선 도 9를 참조하면, 베이스(110) 상에 코팅층(130)을 형성하여 베이스 기재를 준비한다. 베이스(110) 및 코팅층(130)의 재료에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다. 코팅층(130)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 코팅, 침지, 열 압착 내지는 용융 압착 등을 이용할 수 있다.First, referring to FIG. 9 , a base substrate is prepared by forming a
이어서 도 10을 더 참조하면, 코팅층(130) 상에 센싱 전극(200)을 형성한다. 전술한 것과 같이 센싱 전극(200)은 증착 등을 이용하거나, 또는 금속 페이스트를 도포하여 형성할 수 있다.Subsequently, further referring to FIG. 10 , a
이어서 도 11을 더 참조하면, 센싱 전극(200) 상에 부분적으로 절연층(300)을 형성한다. 구체적으로, 센싱 전극(200) 중 사용자 피부와 근접하는 부분 및 프로세서 등과 접속하기 위한 부분을 제외한 나머지 센싱 전극(200)의 상면 상에 절연층(300)이 배치될 수 있다. 코팅층(130) 상에 절연층(300)이 배치되거나, 또는 배치되지 않을 수 있다.Subsequently, further referring to FIG. 11 , an insulating
이어서 도 12를 참조하면, 절연층(300)에 의해 커버되지 않고 노출된 센싱 전극(200)의 일부 상에 전도성 탄성층(404)을 형성한다. 전도성 탄성층(404)은 센싱 전극(200)의 상면 및/또는 측면과 맞닿을 수 있다. 또, 전도성 탄성층(404)은 절연층(300)의 측면 및/또는 상면과 맞닿을 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 12 , a conductive
도 13 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.13 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, and are cross-sectional views showing positions corresponding to those of FIG. 2 .
우선 도 13을 참조하면, 베이스(110)와 코팅층(130)을 포함하는 베이스 기재 상에 센싱 전극(200)을 형성한다.First, referring to FIG. 13 , a
이어서 도 14를 참조하면, 센싱 전극(200) 상에 절연층(305a)을 형성한다. 절연층(305a)은 수분 센서의 전면(全面) 상에 배치될 수 있다.Next, referring to FIG. 14 , an insulating
이어서 도 15를 참조하면, 절연층(305)을 부분적으로 제거하여 개구를 형성한다. 상기 개구는 센싱 전극(200)과 중첩할 수 있다. 구체적으로, 센싱 전극(200) 중 사용자 피부와 근접하는 부분 및 프로세서 등과 접속하기 위한 부분에 상기 개구가 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 15 , an opening is formed by partially removing the insulating
이어서 도 16을 참조하면, 절연층(305)에 의해 커버되지 않고 노출된 센싱 전극(200)의 일부 상에, 즉 상기 개구 중 일부에 전도성 탄성층(405)을 형성한다. Subsequently, referring to FIG. 16 , a conductive
도 17 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수분 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들로서, 도 2와 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.17 to 21 are cross-sectional views showing a manufacturing method of a moisture sensor according to another embodiment of the present invention, and are cross-sectional views showing positions corresponding to those of FIG. 2 .
우선 도 17을 참조하면, 베이스(110)와 코팅층(130)을 포함하는 베이스 기재 상에 센싱 전극(200) 및 절연층(305a)을 형성한다.First, referring to FIG. 17 , a
이어서 도 18을 참조하면, 절연층(306)을 부분적으로 제거하여 개구를 형성한다. 상기 개구는 센싱 전극(200)과 중첩할 수 있다. 구체적으로, 센싱 전극(200) 중 사용자 피부와 근접하는 부분에 개구가 형성될 수 있다.Referring next to FIG. 18 , the insulating
이어서 도 19를 참조하면, 절연층(306)에 의해 커버되지 않고 노출된 센싱 전극(200)의 일부 상에, 즉 상기 개구에 전도성 탄성층(405)을 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 19 , a conductive
이어서 도 20을 참조하면, 베이스(110) 및 코팅층(130)에 홀(H)을 형성한다. 홀(H)은 베이스(110)의 하면 측으로부터 관통될 수 있고, 베이스(110)에서 코팅층(130) 방향으로 갈수록 폭이 점차 감소할 수 있다. 홀(H)의 형상은 평면상 원 형상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Subsequently, referring to FIG. 20 , holes H are formed in the
이어서 도 21을 참조하면, 홀(H)에 배면 전극(500)을 삽입 배치한다. 본 실시예에서, 전도성 탄성층(405)을 배치한 후에 홀(H)을 형성하고 배면 전극(500)을 형성하는 경우를 예시하나, 다른 실시예에서 홀(H)은 전도성 탄성층(405)을 배치하기 전에 형성될 수도 있다. Next, referring to FIG. 21 , the
이하, 실험예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples.
<제조예><Production Example>
부직포 상에 폴리우레탄을 핫멜트 압착하여 부직포 표면을 코팅하였다. 그리고 그 상부에 은(Ag) 페이스트를 라인 형태로 도포하여 한 쌍의 센싱 전극을 마련하였다. 그리고 센싱 전극 상에 폴리우레탄을 이용해 절연층을 형성하였다. 절연층은 센싱 전극을 부분적으로 노출하도록 형성하였다.The surface of the nonwoven fabric was coated by hot-melt compression of polyurethane on the nonwoven fabric. Then, a pair of sensing electrodes was prepared by applying silver (Ag) paste in a line shape on the top. Then, an insulating layer was formed on the sensing electrode using polyurethane. The insulating layer was formed to partially expose the sensing electrode.
그리고 노출된 센싱 전극 상면에 점착성 전도성층을 형성하였다. 점착성 전도성층은 약 40㎛ 부근에서 평균 입도를 갖는 은(Ag) 입자와 실리콘 고분자를 혼합하여 준비하였다. 은 입자의 함량은 15.0wt%였다. 준비된 점착성 전도성층은 약간의 끈적임을 가지고 피부에 대한 부착력이 우수하였다. 제조된 수분 센서를 도 22에 나타내었다.Then, an adhesive conductive layer was formed on the upper surface of the exposed sensing electrode. The adhesive conductive layer was prepared by mixing silver (Ag) particles having an average particle size of about 40 μm with a silicon polymer. The content of the silver particles was 15.0 wt%. The prepared adhesive conductive layer had a slight stickiness and excellent adhesion to the skin. The manufactured moisture sensor is shown in FIG. 22 .
<비교예><Comparative example>
센싱 전극 상에 전도성 접착층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 제조예와 동일한 방법으로 수분 센서를 준비하였다.A moisture sensor was prepared in the same manner as in Preparation Example, except that the conductive adhesive layer was not formed on the sensing electrode.
<실험예 1><Experimental Example 1>
제조예에서 준비된 수분 센서의 점착성 전도층, 즉 전도성 탄성층 부분을 완전히 접는 동작을 100회 수행하였다. 그리고 반복 굽힘된 수분 센서를 이용해 돼지 피부 표면에서의 임피던스를 측정하였다. 그리고 그 결과를 도 23에 나타내었다.An operation of completely folding the adhesive conductive layer, that is, the conductive elastic layer portion of the moisture sensor prepared in Manufacturing Example was performed 100 times. Then, impedance was measured on the pig skin surface using a repeatedly bent moisture sensor. And the result is shown in FIG. 23.
도 23을 참조하면, 피부 표면에서의 수분량에 따라 임피던스 변화가 확연하게 측정되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 23, it can be seen that the impedance change is clearly measured according to the amount of moisture on the skin surface.
<실험예 2><Experimental Example 2>
제조예 및 비교예에서 준비된 수분 센서의 전도성 탄성층 부분을 완전히 접는 동작을 100회 수행하였다. 그리고 동일한 조건으로 모사된 돼지 피부 표면에서의 임피던스를 측정하였다. 측정된 돼지 피부 표면의 수분률은 약 50%였다. 이를 수회 반복 측정하였다. 그리고 그 결과를 도 24에 나타내었다.Completely folding the conductive elastic layer portion of the moisture sensor prepared in Manufacturing Example and Comparative Example was performed 100 times. Then, impedance was measured on the simulated pig skin surface under the same conditions. The measured moisture content of the pig skin surface was about 50%. This was repeated several times. And the results are shown in FIG. 24 .
도 24를 참조하면, 제조예(좌측)의 경우 반복 측정에도 불구하고 상대적으로 정확한 임피던스 값을 측정할 수 있다. 반면, 비교예(우측)의 경우 반복 측정에 따라 측정되는 임피던스 값이 상이해져 신뢰할 수 없는 것을 확인할 수 있다. 또, 모사된 피부에 대한 밀착성이 없어 실험에 곤란성이 있었다. 특히 비교예에 따른 수분 센서는 도전 부위에서 육안으로 확인될 수 있는 크랙이 발생하였으며, 이에 따라 임피던스 또한 제조예에 비해 크게 증가한 것으로 추측된다.Referring to FIG. 24 , in the case of the manufacturing example (left), a relatively accurate impedance value can be measured despite repeated measurements. On the other hand, in the case of the comparative example (right), it can be confirmed that the measured impedance values are different and unreliable according to repeated measurements. In addition, there was difficulty in the experiment due to lack of adhesion to the simulated skin. In particular, in the moisture sensor according to the comparative example, a crack that can be confirmed with the naked eye occurred at the conductive portion, and accordingly, it is estimated that the impedance also greatly increased compared to the manufacturing example.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art in the field to which the present invention belongs will It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified above are possible.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the scope of the present invention includes modifications, equivalents, or substitutes of the technical ideas exemplified above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified and implemented. And the differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
1: 수분 센서
100: 베이스 기재
110: 베이스
130: 고분자 코팅층
200: 센싱 전극
300: 절연층
400: 전도성 탄성층1: moisture sensor
100: base material
110: base
130: polymer coating layer
200: sensing electrode
300: insulating layer
400: conductive elastic layer
Claims (15)
상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 직접 배치되는 전도성 탄성층을 포함하는 수분 센서.one or more sensing electrodes disposed on the base; and
Moisture sensor comprising a conductive elastic layer disposed at least partially directly on the sensing electrode.
상기 베이스와 센싱 전극 사이에 배치된 고분자 코팅층; 및
상기 센싱 전극의 측면과 맞닿아 적어도 부분적으로 배치되는 절연층을 더 포함하는 수분 센서.According to claim 1,
a polymer coating layer disposed between the base and the sensing electrode; and
Moisture sensor further comprising an insulating layer disposed at least partially in contact with the side surface of the sensing electrode.
상기 고분자 코팅층은 폴리우레탄계 고분자를 80% 이상 포함하고,
상기 베이스는 유연성과 통기성을 갖는 섬유 베이스인 수분 센서.According to claim 2,
The polymer coating layer contains 80% or more of a polyurethane-based polymer,
The base is a moisture sensor that is a fiber base having flexibility and air permeability.
상기 센싱 전극은 은(Ag)을 포함하고,
상기 전도성 탄성층은 실리콘을 포함하는 전도성 실리콘층인 수분 센서.According to claim 1,
The sensing electrode includes silver (Ag),
The conductive elastic layer is a moisture sensor that is a conductive silicone layer containing silicon.
상기 전도성 탄성층은 실리콘 및 실리콘에 분산된 5㎛ 내지 50㎛ 범위에서 평균 입도를 갖는 금속성 입자를 포함하는 수분 센서.According to claim 1,
The conductive elastic layer is a moisture sensor comprising silicon and metallic particles having an average particle size in the range of 5㎛ to 50㎛ dispersed in the silicon.
상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 배치되는 절연층을 더 포함하되, 상기 절연층은 상기 전도성 탄성층과 맞닿는 수분 센서.According to claim 1,
A moisture sensor further comprising an insulating layer disposed at least partially on the sensing electrode, wherein the insulating layer is in contact with the conductive elastic layer.
상기 절연층은 적어도 부분적으로 상기 센싱 전극과 전도성 탄성층 사이에 개재되는 수분 센서.According to claim 6,
The insulating layer is at least partially interposed between the sensing electrode and the conductive elastic layer.
상기 전도성 탄성층은 적어도 부분적으로 상기 절연층의 상면 및 센싱 전극의 측면과 맞닿는 수분 센서.According to claim 6,
The conductive elastic layer is at least partially in contact with the upper surface of the insulating layer and the side surface of the sensing electrode moisture sensor.
상기 베이스를 관통하여 상기 센싱 전극과 도통되는 배면 전극을 더 포함하되, 상기 배면 전극은 상기 전도성 탄성층과 중첩하는 수분 센서.According to claim 1,
A moisture sensor further comprising a rear electrode that penetrates the base and is in conduction with the sensing electrode, wherein the rear electrode overlaps the conductive elastic layer.
상기 전도성 탄성층의 모듈러스는 0.1MPa 내지 1.5MPa 범위에 있는 수분 센서.According to claim 1,
The modulus of the conductive elastic layer is a moisture sensor in the range of 0.1 MPa to 1.5 MPa.
상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 전도성 탄성층을 배치하는 것을 포함하는 수분 센서의 제조 방법.placing one or more sensing electrodes on the base;
A method of manufacturing a moisture sensor comprising disposing a conductive elastic layer at least partially on the sensing electrode.
상기 전도성 탄성층을 배치하기 전에, 상기 센싱 전극 상에 적어도 부분적으로 절연층을 배치하는 것을 더 포함하는 수분 센서의 제조 방법.According to claim 11,
Method of manufacturing a moisture sensor further comprising disposing an insulating layer at least partially on the sensing electrode before disposing the conductive elastic layer.
상기 전도성 탄성층을 배치하기 전에, 상기 절연층을 부분적으로 제거하여 상기 센싱 전극의 상면을 노출하는 것을 더 포함하는 수분 센서의 제조 방법.According to claim 12,
The method of manufacturing a moisture sensor further comprising exposing an upper surface of the sensing electrode by partially removing the insulating layer before disposing the conductive elastic layer.
상기 피부 모니터링 디바이스는, 마스크팩, 창상 피복재, 및 기저귀 중 하나 이상을 포함하는 피부 모니터링 디바이스.According to claim 14,
The skin monitoring device includes at least one of a mask pack, a wound covering material, and a diaper.
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---|---|---|---|
KR1020210112059A KR102643340B1 (en) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Skin moisture sensor, method for preparing the same, and skin condition monitoring device using the same |
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