KR20230107454A - Near-infrared blocking antibacterial eye patch and the method of manufacturing eye patch therof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 근적외선 차단 안대는 패드와, 착용 밴드와, 안면부의 눈과 맞닿은 패드 내측면과 패드 외측면을 포함하고 구성되고 사람의 눈 부위에 착용하여 사용하는 안대에 있어서, 상기 패드 성분은 상기 패드의 소재 전체 100중량%를 기준으로 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO) 5 중량% 또는 6 중량%를 상기 패드의 내측면에 증착하여 증착막이 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 증착막 위에 α-Al2O3:Eu3+ powder의 증착막을 더 형성하고; 상기 패드 외측면의 색깔은 그린색 또는 카키색인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 근적외선 투과를 방지하고, 곰팡이 등을 방지하기 위하여 항균성을 갖는다. 또한 α-Al2O3:Eu3+ powder를 증착하여 근적외선을 차단하는 효과가 있다. The near-infrared ray blocking eye patch of the present invention includes a pad, a wearing band, and an inner surface of the pad and an outer surface of the pad in contact with the eye of the face, and is worn and used on the human eye, the pad component of the pad It is characterized in that a deposition film is formed by depositing 5% by weight or 6% by weight of zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) on the inner surface of the pad based on 100% by weight of the total material. further forming a deposition film of α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder on the deposited film; The color of the outer surface of the pad is characterized in that green or khaki.
According to the present invention, it has antibacterial properties to prevent transmission of near-infrared rays and to prevent mold and the like. Also, by depositing α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder, there is an effect of blocking near-infrared rays.
Description
본 발명은 근적외선(Near Infrared, 이하 “라 한다) 차단 안대 및 그 안대제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 산화아연(ZnO, 이하 “라 한다)의 특성인 근적외선 차단과 항균성, 6 중량%의 나노 산화연(ZnO nano)분말이 가지고 있는 항균 특성을 이용한 근적외선의 투과를 방지할 수 있는 근적외선 차단 안대 및 안대 제조방법에 관한 기술이다. The present invention relates to a near infrared (hereinafter referred to as ") blocking eye patch and a method for manufacturing the eye patch. More specifically, the present invention prevents transmission of near-infrared rays by using the characteristics of zinc oxide (ZnO, hereinafter referred to as “ZnO”) to block near-infrared rays and antibacterial properties, and the antibacterial properties of 6% by weight of ZnO nano powder. It is a technology related to a near-infrared ray blocking eye patch and a method for manufacturing an eye patch.
국어사전에서 안대(眼帶)는 "눈병이 났을 때 아픈 눈을 가리는 거즈 따위의 천 조각"이라고 정의한다. 종래의 안대는 안과에서 냉습포, 온습포, 보호 등의 목적으로 눈병 환자가 눈을 가리는 데 쓰이는 거즈 등의 천조각을 사용하여 결막염이나 맥립종(麥粒腫) 등에서는 냉습포, 각막염이나 홍채염(虹彩 炎) 등에서는 온습 포를 위해서 쓰이며 또 산립종(霰粒腫)의 수술이나 각막 이물의 제거 등 외과적 처치 후에도 사용된다. In the Korean dictionary, an eye patch is defined as "a piece of cloth such as gauze that covers the sore eye when an eye disease occurs." A conventional eye patch is a cold compress, a warm compress, or a piece of cloth such as gauze used to cover the eyes of an eye disease patient for the purpose of protection, such as a cold compress or a warm compress in ophthalmology. It is used for cloth and is also used after surgical treatment such as surgery for acid cyst or removal of corneal foreign body.
일반적으로 안대는 눈병의 치유나 휴식이나 취침시 주변 불빛을 방지하기 위하여 주로 사용되고 있다. 상기 안대의 소재는 자연계 소재인 면과 삼베를 비롯하여 인공계 화학 물질인 합성수지를 비롯하여 스펀지, 라텍스, 고무 폴리 계열로 이루어져 제조되어 판매되고 있다. 종래 안대는 대부분 자연계 면이나 합성수지 또는 발포성 라텍스 소재로 되어있고 한번 사용하게 되면 안면부의 땀이나 피지 등이 안대의 내측 면에 묻게 되므로 세균의 감염으로 안질환을 일으킬 수도 있다. In general, an eye patch is mainly used to prevent eye disease or to prevent ambient light during rest or sleep. The material of the eye patch is manufactured and sold including cotton and hemp, which are natural materials, and synthetic resin, which is an artificial chemical substance, as well as sponge, latex, and rubber poly. Conventional eye bands are mostly made of natural cotton, synthetic resin, or foam latex material, and once used, sweat or sebum of the facial area is stained on the inner side of the eye band, so bacterial infection may cause eye diseases.
본 발명의 배경기술로 대한민국 등록실용신안 제20-0409597호“기능성 안대”(이하, “종래기술 1”이라 한다)가 공개되어 있다. 종래기술 1은 자연계 또는 인공계 소재의 안대의 몸체에 항 살균력과 음이온과 원적외선 발생과 부착성과 보온성이 증가하도록 조밀한 구조를 갖는 은 나노와 토르 말린 물질과 향기 제가 함유된 눈에 사용하는 안대의 제조 방법에 관한 것이다.
종래기술 1은 안대는 자체에 항 살균력을 갖추고 있으므로 계속해서 장기적으로 사용하여도 안대 몸체에 항살균력이 있으므로 세균의 감염을 차단할 수 있다.
As a background art of the present invention, Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0409597 “Functional Eyepatch” (hereinafter referred to as “
대한민국 등록실용신안 제20-0395881호 “수면안대”이하, 종래기술 2“라 한다)가 공개되어 있다. 종래기술 2는 수면안대에 음이온발산물질이 포함되고, 자석이 구비되어 수면안대 착용자의 숙면을 유도하여 편안하고 안락한 수면을 취할 수 있게 하여 건강을 증진시킬 수 있도록 한 수면안대에 관한 것이다.
Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0395881 “sleep eye patch” hereinafter referred to as “
도 1은 종래기술 2의 수면안대 실시예의 도면이다. 수면안대(1)는 패드(10)의 양측에 착용밴드(11)가 부착되고, 상기 패드(10)와 착용밴드(11)는 유연성 소재로 형성되고, 상기 착용밴드(11)에 길이를 조정하는 링(12)이 구비되고, 상기 패드(10)의 내부 공간부에 음이온을 발생하는 토르말린(tourmaline) 알갱이가 내장되고, 상기 패드(10)의 외부에는 직물커버(20)가 씌어지도록 구성한 것을 특징으로 한다. 1 is a view of an embodiment of the sleep mask of the
대한민국 등록특허 제10-1964165호 “혈액순환과 항균특성을 갖는 부직포 제조방법”이하, “종래기술 3”이라 한다)이 공개되어 있다. 종래기술 3은 전기방사액 조성단계에서 조성되는 전기방사액은 나노입도를 갖는 산화아연분말 2.5중량%와, 0.1㎛ 입도로 분쇄된 페그마타이트 분말 5.5중량% 및 나머지 PVDF(polyvinylidene difluoride: 폴리비닐리덴 디플루오라이드)를 솔벤트에 희석한 용액으로 이루어진다. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1964165 “Method for manufacturing non-woven fabric having blood circulation and antibacterial properties” hereinafter referred to as “Prior Art 3”) has been published. In prior art 3, the electrospinning solution prepared in the electrospinning solution composition step contains 2.5% by weight of zinc oxide powder having a nanoparticle size, 5.5% by weight of pegmatite powder pulverized to a particle size of 0.1 μm, and the remainder of PVDF (polyvinylidene difluoride: polyvinylidene difluoride). fluoride) in a solvent.
여기에서, 상기 산화아연(Zinc Oxide)은 보통 섭취시 DNA와 RNA의 합성에 관여하여 세포분열을 도와주고, 면역기능을 강화하는 효능이 있는 것으로 알려져 있고, 피부에 발랐을 때는 자외선차단효과가 있는 것으로 알려져 있다. Here, the zinc oxide (Zinc Oxide) is known to have an effect of helping cell division by being involved in the synthesis of DNA and RNA when ingested and strengthening immune function, and when applied to the skin, it is said to have a sunscreen effect. It is known.
그러나 안대를 구성하는 필라멘트 자체에 함유되게 하여 항균성, 소취성, 탈취성을 증대시키기 위해 사용된다. 특히, 산화아연은 융점이 매우 높기 때문에 부직포 제조시 용융상태로 사용되는 것이 아니라, 나노크기로 가공된 나노 산화아연을 사용하며, 이는 시중에서 통용되고 있다. 그러나 이와 같은 종래기술은 효과적인 항균성을 갖지 못하는 문제점이 있다. However, it is used to increase antibacterial, deodorizing, and deodorizing properties by being contained in the filament itself constituting the eye patch. In particular, since zinc oxide has a very high melting point, it is not used in a molten state when manufacturing nonwoven fabrics, but nano zinc oxide processed into nano sizes is used, which is commonly used in the market. However, such prior art has a problem in that it does not have effective antibacterial properties.
본 발명의 목적은 근적외선(NIR) 차단을 위하여 산화아연(ZnO)의 여러 형태 중 특정 형태를 찾아 근적외선 투과 방지 및 곰팡이 등을 방지하기 위하여 근적외선 차단 항균성 안대를 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to find a specific form among various forms of zinc oxide (ZnO) to block near infrared rays (NIR) and to provide a near infrared ray blocking antibacterial eye patch to prevent near infrared ray transmission and mold.
본 발명의 다른 목적은 근적외선을 보다 효과적으로 차단하기 위하여 산화아연 나노불이 증착된 위에 α-Al2O3:Eu3+ powder를 증착한 안대를 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide an eyepatch in which α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder is deposited on which zinc oxide nanofire is deposited in order to more effectively block near-infrared rays.
본 발명의 또 다른 목적은 원적외선 방사물질로서 미역 나노탄화분말을 첨가한 근적외선 차단 안대 제조방법을 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a near-infrared ray blocking eye patch in which seaweed nano-carbonized powder is added as a far-infrared emitting material.
본 발명의 근적외선 차단 안대는 패드와, 착용 밴드와, 안면부의 눈과 맞닿은 패드 내측면과 패드 외측면을 포함하고 구성되고 사람의 눈 부위에 착용하여 사용하는 안대에 있어서, 상기 패드 성분은 상기 패드의 소재 전체 100중량%를 기준으로 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO) 5 중량% 또는 6 중량%를 상기 패드의 내측면에 증착하여 증착막이 형성된 것을 특징으로 한다. The near-infrared ray blocking eye patch of the present invention includes a pad, a wearing band, and an inner surface of the pad and an outer surface of the pad in contact with the eye of the face, and is worn and used on the human eye, the pad component of the pad It is characterized in that a deposition film is formed by depositing 5% by weight or 6% by weight of zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) on the inner surface of the pad based on 100% by weight of the total material.
또한 본 발명의 근적외선 차단 안대는 상기 증착막 위에 α-Al2O3:Eu3+ powder의 증착막을 더 형성하고; 상기 패드 외측면의 색깔은 그린색 또는 카키색이고; 첨가제로 미역 나노탄화분말을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention further forms a deposition film of α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder on the deposition film; The color of the outer surface of the pad is green or khaki; It is characterized in that it further comprises seaweed nano-carbonized powder as an additive.
본 발명의 근적외선 차단 안대 제조방법은 탄소섬유를 기판으로 산화아연을 RF 마그네트론 증착공정을 이용하여 증착하는 단계; 수열합성법을 이용하여 산화아연 나노분말을 탄소섬유에 성장시키는 단계; 초음판 세척기로 탄소섬유에 존재하는 유기물, 불순물을 제거하기 위하여 아세톤, 메탄올, 증류수 순으로 각각 5분씩 스탠더드 클리닝하는 단계; 니트로질소 가스(N2 가스)로 건조하는 단계; 스프레이 코팅방법으로 실버나노와이어 전극을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for manufacturing a near-infrared ray blocking eye patch of the present invention comprises the steps of depositing zinc oxide on a carbon fiber substrate using an RF magnetron deposition process; Growing zinc oxide nanopowder on carbon fibers using hydrothermal synthesis; Standard cleaning in the order of acetone, methanol, and distilled water for 5 minutes each to remove organic matter and impurities present in the carbon fiber with an ultrasonic plate washer; drying with nitro nitrogen gas (N2 gas); It is characterized in that it comprises the step of depositing a silver nanowire electrode by a spray coating method.
또한 본 발명의 근적외선 차단 안대는 상기 근적외선 차단 안대 제조방법으로 제조된다.In addition, the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention is manufactured by the manufacturing method of the near-infrared ray blocking eye patch.
본 발명의 근적외선(NIR) 차단 안대는 효과적으로 근적외선 투과를 방지하고, 곰팡이 등을 방지하기 위하여 항균성을 갖는다. 또한 α-Al2O3:Eu3+ powder를 증착하여 근적외선을 차단하는 효과가 있다. The near-infrared (NIR) blocking eye patch of the present invention effectively prevents transmission of near-infrared rays and has antibacterial properties to prevent mold and the like. Also, by depositing α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder, there is an effect of blocking near-infrared rays.
또한 본 발명의 근적외선 차단 안대는 그린색 또는 카키색을 사용함으로서 효과적으로 근적외선을 차단할 수 있다. 또한 본 발명의 근적외선 차단 안대는 천연재료인 미역 나노탄화분말을 첨가함으로서 원적외선을 방사하는 효과가 있다. In addition, the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention can effectively block near-infrared rays by using a green or khaki color. In addition, the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention has the effect of emitting far-infrared rays by adding seaweed nano-carbonized powder, which is a natural material.
도 1은 종래기술로 수면안대의 사시도이다.
도 2(a)는 안대 미사용시, 도 2(b)는 근적외선 차단 안대 사용시 결과이다.
도 3(a)는 표면 반사, 도 3(b)는 내부 반사, 도 3(c)는 투과 NIR을 나타낸다.
도 4는 색에 따른 근적외선 반사율을 나타낸다.
도 5는 합성된 ZnO의 근적외선(NIR) 반사 스펙트럼이다.
도 6(a)는 ZnO 시드층 증착 전 탄소섬유의 SEM 사진이다.
도 6(b)는 ZnO 시드층 증착 후 탄소섬유 SEM 사진이다.
도 7은 ZnO 나노입자의 농도를 다르게 하여 제작한 PCL 멤브레인의 대장균(plate(A)와
황색포도상구균(plate(B))에 대한 항균활성을 나타낸다.
도 8(a)는 TEM 사진, 도 8(b)는 Eu3+ 도핑된 α-Al2O3 나노형광체 분포이다.
도 9는 합성된 Al2O3:Eu3+(1 mol.%) 나노형광체의 확산 반사율(DR) 및 흡수
스펙트럼을 나타낸다
도 10은 본 발명의 근적외선 차단 안대의 제조공정을 나타낸다. 1 is a perspective view of a sleep mask in the prior art.
Figure 2 (a) shows the results when not using the eye patch, and FIG. 2 (b) shows the result when using the near infrared ray blocking eye patch.
3(a) shows surface reflection, FIG. 3(b) shows internal reflection, and FIG. 3(c) shows transmission NIR.
4 shows near-infrared reflectance according to color.
5 is a near infrared (NIR) reflectance spectrum of synthesized ZnO.
6(a) is a SEM image of carbon fiber before depositing a ZnO seed layer.
6(b) is a SEM picture of carbon fiber after depositing a ZnO seed layer.
7 is E. coli (plate (A) and
It shows antibacterial activity against Staphylococcus aureus (plate (B)).
8(a) is a TEM photograph, and FIG. 8(b) is a Eu3+ doped α-Al 2 O 3 nanophosphor distribution.
9 is a diffuse reflectance (DR) and absorption of the synthesized Al 2 O 3 :Eu 3+ (1 mol.%) nanophosphor.
represents the spectrum
10 shows a manufacturing process of the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention.
이하, 설명에서는 또 본 발명의 내용을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 공지된 기술에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략한다. In the following description, only parts necessary for understanding the contents of the present invention are described, and descriptions of other well-known technologies are omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
도 2(a)는 안대 미사용시, 도 2(b)는 근적외선 차단 안대 사용시 결과이다. 도 3(a)는 표면 반사, 도 3(b)는 내부 반사, 도 3(c)는 투과 NIR을 나타내고, 도 4는 색에 따른 근적외선 반사율을 나타낸다. 도 5는 합성된 ZnO의 NIR 반사 스펙트럼이고, 도 6(a)는 ZnO 시드층 증착 전 탄소섬유의 SEM 사진이고, 도 6(b)는 ZnO 시드층 증착 후 탄소섬유 SEM 사진이다. 도 7은 ZnO 나노입자의 농도를 다르게 하여 제작한 PCL 멤브레인의 대장균(plate(A)와 황색포도상구균(plate(B))에 대한 항균활성을 나타내고, 도 8(a)는 TEM 사진, 도 8(b)는 Eu3+ 도핑된 α-Al2O3 나노형광체 분포이다. 도 9는 합성된 Al2O3:Eu3+(1 mol.%) 나노형광체의 확산 반사율(DR) 및 흡수 스팩트럼을 나타낸다. 도 10은 본 발명의 근적외선 차단 안대의 제조공정을 나타낸다. Figure 2 (a) shows the results when not using the eye patch, and FIG. 2 (b) shows the result when using the near infrared ray blocking eye patch. 3(a) shows surface reflection, FIG. 3(b) shows internal reflection, FIG. 3(c) shows transmission NIR, and FIG. 4 shows near-infrared reflectance according to color. 5 is a NIR reflectance spectrum of synthesized ZnO, FIG. 6(a) is a SEM picture of carbon fibers before depositing a ZnO seed layer, and FIG. 6(b) is a SEM picture of carbon fibers after depositing a ZnO seed layer. Figure 7 shows the antibacterial activity of PCL membranes prepared with different concentrations of ZnO nanoparticles against Escherichia coli (plate (A) and Staphylococcus aureus (plate (B)), and Figure 8 (a) is a TEM photograph, Figure 8 (b) shows the distribution of Eu3+ doped α-Al 2 O 3 nanophosphor Figure 9 shows the diffuse reflectance (DR) and absorption spectrum of the synthesized Al 2 O 3 :Eu 3+ (1 mol.%)
태양광에서 지상으로 도달하는 빛은 자외선 10%, 가시광선 40%, 적외선 50% 비율로 구성되며, 일상생활 속에 노출되는 유해광선은 크게 자외선, 청색광 그리고 근적외선으로 나눌 수 있다. The light reaching the ground from sunlight consists of 10% ultraviolet rays, 40% visible rays, and 50% infrared rays, and harmful rays exposed in daily life can be largely divided into ultraviolet rays, blue rays, and near-infrared rays.
<자외선><ultraviolet rays>
자외선은 10nm-400nm의 파장영역으로 사람의 눈으로 확인할 수 있는 가시광선보다 짧은 파장을 가지며 안구에서는 각막 및 수정체에서 자외선을 흡수한다. Ultraviolet rays have a wavelength range of 10nm-400nm, and have a shorter wavelength than visible light that can be seen by the human eye, and the cornea and lens of the eye absorb ultraviolet rays.
자외선은 일반적으로 UV-A, UV-B 그리고 UV-C로 나눌 수 있다. Ultraviolet light can generally be divided into UV-A, UV-B and UV-C.
UV-C는 오존층에서 대부분 흡수되어 인체에 큰 영향이 없지만 UV-A와 UV-B의 경우는 대기를 통과하여 침투되며 과도한 노출 시 피부의 세포 DNA를 손상시켜 피부암을 유발하는 유전자 변이를 일으킨다. Most of UV-C is absorbed in the ozone layer and has no significant effect on the human body, but UV-A and UV-B penetrate through the atmosphere and, when excessively exposed, damage the DNA of the skin cells and cause genetic mutations that cause skin cancer.
눈 또한 피부와 같이 자외선에 노출될 경우 피부에 화상이 일듯이 각막 및 결막 표면의 세포가 손상되어 탈락되고 충혈이 생기면서 염증이 나타나게 된다. 그리고 안통, 눈물 남, 눈부심 등의 증상을 유발한다. 라식, 라섹 등 굴절교정술이 활발해지는 시점에서 자외선을 막아주는 각막이 얇아지면서 자외선 차단에 더욱 유의해야 한다. 눈의 외부뿐 아니라 그 안으로 통과한 빛은 동공, 수정체 그리고 유리체를 지나 망막에 도달하게 된다. When the eye is exposed to ultraviolet rays like the skin, the cells on the surface of the cornea and conjunctiva are damaged and exfoliated, and inflammation occurs as the skin is burned, as if the skin is burned. And it causes symptoms such as eye pain, tearing, and glare. As the cornea, which blocks ultraviolet rays, becomes thinner at the time when refractive surgery, such as LASIK and LASEK, becomes more active, it is necessary to pay more attention to UV protection. Light passing through the eye as well as outside passes through the pupil, lens and vitreous to reach the retina.
이 경우 수정체에는 백내장을 유발할 수 있고 망막에는 황반변성을 일으킬 수 있다. 파장대별로 자세히 알아보면 UV-A는 파장대가 320-400nm로 자외선 파장 중 가장 길다. 지구에 도달하는 자외선 중 최대 95%를 차지하며 오존층을 통과하여 지구에 도달된다. UV-A는 사계절 내내 날씨와 상관없이 상대적으로 동일한 강도로 나타내며 침투력이 강해 일부 의류, 구름 그리고 유리도 침투하게 된다. 다른 광선에 비해 피부 노화 및 주름을 유발할 수 있다. In this case, it can cause cataracts in the lens and macular degeneration in the retina. If you look closely at each wavelength range, UV-A has a wavelength range of 320-400 nm, which is the longest among ultraviolet wavelengths. It accounts for up to 95% of the UV rays that reach the Earth and passes through the ozone layer to reach Earth. UV-A shows relatively the same intensity throughout the year regardless of the weather and has a strong penetrating power, penetrating some clothing, clouds and even glass. Compared to other rays, it can cause skin aging and wrinkles.
UV-B는 파장대가 290-320nm로 계절에 따라 광량이 달라지므로 항상 강도가 동일하지는 않다. UV-B에 과도한 노출이 될 경우 피부의 표피층을 손상시켜 붉게 홍조를 만들게 되며 UV-A 광선보다 대부분 피부암의 원인으로 UV-B를 많이 꼽는다. UV-B has a wavelength range of 290-320 nm, and the intensity is not always the same because the amount of light varies depending on the season. Excessive exposure to UV-B damages the epidermal layer of the skin, causing red flushing, and UV-B is more often cited as the cause of skin cancer than UV-A rays.
자외선의 400nm까지 99% 차단하며 라식, 라섹 및 백내장 같은 눈 관련 수술을 받는 환자가 늘어나면서 수술 후 자외선 차단에 대한 관심도가 더욱 높아지고 있다. 그리하여 도수용 안경을 비롯하여 눈 보호용 안경으로 자외선 차단렌즈가 많이 활용되고 있다. 여름철에 햇빛이 강해지면서 자외선 차단과 눈부심 방지를 위해 선글라스를 많이 착용한다. 선글라스렌즈에도 자외선 차단기능이 더해져 출시되며 언론에서 선글라스렌즈의 자외선 차단율과 수명에 대한 언급이 많아지면서 선글라스 프레임은 그대로 사용하고 안경렌즈만 자외선 차단이 되는 것으로 교체하여 사용하는 경우도 많다. It blocks 99% of UV rays up to 400 nm, and as the number of patients undergoing eye-related surgeries such as LASIK, LASEK, and cataract increases, interest in UV protection after surgery is increasing. Therefore, UV-blocking lenses are widely used as prescription glasses and eye protection glasses. As the sunlight gets stronger in the summer, many people wear sunglasses to block UV rays and prevent glare. Sunglass lenses are also released with UV blocking function added, and as the media mentions the UV blocking rate and lifespan of sunglasses lenses, there are many cases in which the sunglasses frame is used as it is and only the spectacle lens is replaced with one that blocks UV rays.
<청색광><blue light>
청색광은 가시광선 영역에서 푸른빛을 띠는 영역이다. 파장대는 400-500nm이며 태양광을 비롯하여 스마트폰, 모니터, TV 등 디지털기기에서 발생된다. Blue light is a region tinged with blue light in the visible light region. The wavelength range is 400-500nm, and it is generated from sunlight as well as digital devices such as smartphones, monitors, and TVs.
스마트기기를 많이 사용하는 현대인들의 삶 속에 청색광은 매우 밀접한 관계가 있다. 청색광에 오랫동안 노출되게 되면 눈의 피로를 증가시키며 안구 건조를 일으키며 심할 경우 수정체 또는 망막에 손상을 가져올 수 있다. 또한 늦은 밤 어두운 환경에서 스마트폰, 모니터 그리고 TV 같은 디지털기기를 사용 시 수면유도 호르몬인 멜라토닌의 분비를 저하시켜 수면장애를 일으킬 수 있다. Blue light has a very close relationship in the lives of modern people who use a lot of smart devices. Exposure to blue light for a long time increases eye fatigue, causes dry eyes, and in severe cases may cause damage to the lens or retina. In addition, when using digital devices such as smartphones, monitors, and TVs in a dark environment late at night, the secretion of melatonin, a sleep-inducing hormone, is reduced, which can cause sleep disorders.
망막에는 신경절 세포(retinal ganglion cell)가 있는데 낮과 밤의 신체 리듬에 굉장히 중요한 역할을 한다. 그런데 이 세포는 청색광에 반응하여 밤이 되어도 계속 노출이 될 경우 이 세포들이 활성화되면서 신체 리듬에 악영향을 끼칠 수 있다. There are retinal ganglion cells in the retina, which play a very important role in the body's rhythm of day and night. However, these cells respond to blue light, and if they are continuously exposed even at night, these cells can be activated and adversely affect the body rhythm.
쥐의 눈을 이용해 청색광의 노출이 시각세포에 어떠한 영향을 끼치는지 알아보는 연구를 보면 청색광이 눈의 활성산소를 높여 시각세포의 노화를 가속화 시키며 망막에 해로운 영향을 끼친다. In a study using rat eyes to find out how exposure to blue light affects visual cells, blue light increases the amount of active oxygen in the eye, accelerates the aging of visual cells, and has a detrimental effect on the retina.
한 학생이 장기간 청색광에 노출되어 후천적 색맹이 된 사례도 보고되고 있다. 늦은 밤에도 스마트폰을 많이 사용할 경우 어두운 환경에서 동공이 넓어지고 그로 인해 청색광에 대한 노출량이 증가 되어 눈 건강에 위험을 초래할 수 있다. 미국 하버드 의과대학에서는 야간에 청색광 노출은 위험할 수 있어 주의를 요하고 있다. 위와 같이 청색광의 유해성에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. A case has also been reported in which a student was exposed to blue light for a long time and became colorblind. If you use your smartphone a lot even late at night, your pupils will dilate in a dark environment, which increases your exposure to blue light, which can pose a risk to your eye health. At Harvard Medical School in the United States, exposure to blue light at night can be dangerous, so caution is required. As above, many studies on the harmful effects of blue light have been conducted.
안경렌즈 업계에서도 청색광의 유해성을 인지하고 안경렌즈에 청색광을 일부 차단하는 기능을 추가하여 유해광선 차단 안경렌즈로 상용화되고 있다. The spectacle lens industry also recognizes the harmfulness of blue light and adds a function to block some blue light to the spectacle lens, which is commercialized as a spectacle lens that blocks harmful rays.
청색광 차단렌즈의 제작방식은 크게 염료착색과 코팅방식으로 나뉘게 된다. 염료착색의 경우 특수염료를 통해 청색광 차단율을 높일 수 있는 장점이 있지만 색상이 들어감에 있어 시감투과율이 낮아져 가시성이 떨어지게 되는 단점이 있다. Manufacturing methods of blue light blocking lenses are largely divided into dye coloring and coating methods. In the case of dye coloring, there is an advantage in that the blue light blocking rate can be increased through special dyes, but there is a disadvantage in that the luminous transmittance is lowered and the visibility is lowered when the color is entered.
그리하여 선글라스 같은 틴트렌즈를 사용하는 착용자는 상관이 없지만 무색렌즈를 사용하거나 색상에 민감한 업종을 가진 착용자의 경우는 염료착색이 적합하지 않다. 코팅방식의 경우 투명하여 사물의 색상을 보기에 크게 이질감이 없는 것이 장점이다. 다만 반사율이 높아질수록 미광이 많이 생겨 상의 질이 떨어지게 되어 청색광 차단율이 염료착색보다 낮다는 단점이 있다. Therefore, it does not matter to wearers who use tinted lenses such as sunglasses, but dye coloring is not suitable for wearers who use achromatic lenses or have color-sensitive industries. In the case of the coating method, the advantage is that there is no sense of difference in seeing the color of the object because it is transparent. However, the higher the reflectance, the more stray light is generated and the image quality deteriorates, so the blue light blocking rate is lower than that of dye coloring.
<근적외선><near infrared rays>
근적외선(NIR)은 780-1400nm의 파장대 영역에 속하며 적색의 바깥쪽에 위치하여 적외선이라 한다. 적외선은 가시광선이나 자외선보다 강한 발광체 온도를 가지고 있어 “열광선”이라고도 부른다. 보통 의료 및 공업 목적으로 많이 활용되고 있다. Near infrared rays (NIR) belong to the wavelength range of 780-1400 nm and are located outside of red, so they are called infrared rays. Infrared rays have a higher luminous body temperature than visible rays or ultraviolet rays, so they are also called “thermal rays”. It is commonly used for medical and industrial purposes.
근적외선은 적외선 중에서도 파장이 짧은 780-1400nm의 영역이다. 침투력이 매우 높아 의료용으로는 국소 환부 부위에 깊이 침투시켜 미토콘드리아를 활성화하고 체온상승을 통해 혈관을 확장 시켜 대사 촉진 및 노폐물 제거를 통해 재생을 돕는다. The near-infrared ray is a region of 780-1400 nm with a short wavelength among infrared rays. Its penetration is very high, so for medical purposes, it penetrates deeply into the local affected area to activate mitochondria and expand blood vessels by increasing body temperature to help regeneration by promoting metabolism and removing wastes.
특히 안과에서 많이 사용하는 적외선 의료기기의 경우 안구건조증 및 염증 완화를 위해 많이 활용되고 있다. 안구건조를 호소하는 환자를 대상으로 2주간 하루 2회씩 근적외선을 이용한 온열치료를 통해 마이봄샘이 자극되어 안구 건조증이 개선되었다는 보고가 있다. In particular, in the case of infrared medical devices widely used in ophthalmology, they are widely used to relieve dry eye syndrome and inflammation. It has been reported that dry eye symptoms were improved by stimulating meibomian glands through thermal therapy using near-infrared rays twice a day for 2 weeks in patients complaining of dry eye.
그러나 근적외선에 지속적이고 과도하게 노출될 시 악영향으로 다가올 수 있다. 근적외선은 침투력이 높아 피부에 노출될 시 약 6mm까지 침투하여 피부 내부 온도를 상승시키고 진피층에 변성을 유발하여 탄력저하 및 건조 등 피부노화를 가속화 시킨다. However, continuous and excessive exposure to near-infrared rays can lead to adverse effects. Near-infrared rays have high penetrating power, so when exposed to the skin, they penetrate up to about 6 mm, increase the internal temperature of the skin, and cause degeneration in the dermal layer, accelerating skin aging such as loss of elasticity and dryness.
일부 연구에서는 자외선뿐만 아니라 근적외선 차단을 통해 광 노화 및 발암성을 예방할 필요가 있다고 하였다. 우리 눈은 근적외선에 장기적으로 노출될 경우 안구 내부의 온도를 상승시켜 각막, 수정체뿐만 아니라 내부 망막 등에 안 좋은 영향을 끼칠 수 있다. 이로 인해 안구 건조 및 백내장 그리고 황반변성 등 다양한 안질환을 유발할 수 있어 주의해야 한다. Some studies have suggested that it is necessary to prevent photoaging and carcinogenesis by blocking not only ultraviolet rays but also near-infrared rays. When our eyes are exposed to near-infrared rays for a long time, the temperature inside the eyeball increases, which can adversely affect the cornea, lens, and inner retina. This can cause various eye diseases such as dry eyes, cataracts, and macular degeneration.
위와 같은 유해성을 인지하고 최근 안경렌즈 업계에서는 눈을 보호하기 위한 근적외선 차단렌즈가 출시되고 있다. Recognizing the above harmfulness, the spectacle lens industry has recently launched a near-infrared ray blocking lens to protect the eyes.
본 발명의 실시예의 안대는 도 1 수면안대와 유사한 구조를 갖는다. The eye patch of the embodiment of the present invention has a structure similar to that of FIG. 1 sleeping eye patch.
본 발명의 실시예 1에서 근적외선 차단 안대의 구조는 패드의 양측에 착용밴드가 부착되고, 상기 착용밴드에 길이를 조정하는 링이 구비되고, 상기 패드의 내측면에는 산화아연 나노분말 증 근적외선 차단 물질과 첨가제가 증착되는 것을 특징으로 한다. In the structure of the near-infrared ray blocking eye patch in Example 1 of the present invention, a wearable band is attached to both sides of the pad, a ring for adjusting the length is provided on the wearable band, and a near-infrared ray blocking material such as zinc oxide nanopowder is provided on the inner surface of the pad. and additives are deposited.
도 2(a)는 안대 미사용시, 도 2(b)는 근적외선 차단 안대 사용시를 나타낸다. Figure 2 (a) shows when not using the eye patch, Figure 2 (b) shows the use of the near-infrared ray blocking eye patch.
안대 미사용시에는 근적외선이 그대로 투과되어 안구 건조 및 백내장 그리고 황반변성 등 다양한 안질환을 유발할 수 있으므로 근적외선이 발생되는 환경에 정기적으로 장시간 노출될 경우 근적외선 차단 안대 또는 안경을 사용하여야 한다. When the eye patch is not used, near-infrared rays are transmitted as it is, which can cause various eye diseases such as dry eye, cataract, and macular degeneration.
도 3은 NIR 측정 모드로서 도 3(a)는 표면 반사를 나타내고, 도 3(b)는 내부 반사를 나타내며, 도 3(c)는 투과되는 NIR을 나타낸다. 3 is a NIR measurement mode. FIG. 3(a) shows surface reflection, FIG. 3(b) shows internal reflection, and FIG. 3(c) shows transmitted NIR.
도 4는 색에 따른 근적외선 반사율을 나타낸 것이다. 4 shows near-infrared reflectance according to color.
근적외선 영역에서 가장 높은 반사율을 나타낸 색은 그린색과 카키색이 가장 높게 나타난다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 안대 섬유는 근적외선 투과를 방지하기 위하여 그린색 또는 카키색을 이용하는 것이 바람직하다. Green and khaki are the colors with the highest reflectance in the near-infrared region. Therefore, it is preferable to use a green or khaki color for the eye patch fiber according to an embodiment of the present invention to prevent transmission of near-infrared rays.
도 5는 합성된 ZnO의 NIR 반사 스펙트럼을 나타낸다. 5 shows the NIR reflection spectrum of the synthesized ZnO.
산화아연(ZnO)은 일반적으로 안료로 사용되는 백색 분말 안료이다. ZnO는 크기 및 차원(입상, 면상, 봉 형태)에 대한 전자 및 광학 속성의 의존성이 있기 때문에 제어된 결정 형태를 가진 구조의 제작이 필요하다. ZnO 분말의 광학적 특성은 입자 크기와 형태에 크게 영향을 받는다. Zinc oxide (ZnO) is a white powder pigment commonly used as a pigment. Because of the dependence of ZnO's electronic and optical properties on size and dimensionality (granular, planar, rod shape), the fabrication of structures with controlled crystal morphology is required. The optical properties of ZnO powder are greatly influenced by the particle size and shape.
나노구조 안료를 사용함으로서 ZnO 안료의 산란 효율을 크게 개선할 수 있다. The scattering efficiency of ZnO pigments can be greatly improved by using nanostructured pigments.
ZnO 나노분말로 코팅된 시료는 다른 재료에 비해 반사 성능이 향상되었다. Samples coated with ZnO nanopowder showed improved reflectivity compared to other materials.
근적외선 영역(780-1400nm)에서 ZnO 코팅된 나노입자는 다른 재료에 비해 가장 많은 반사율을 가지고 있음을 알 수 있다. 결과는 ZnO 나노분말의 광학적 특성이 입자 크기와 형태에 강하게 영향을 받는 것으로 나타났다. In the near-infrared region (780-1400 nm), it can be seen that ZnO-coated nanoparticles have the highest reflectance compared to other materials. The results showed that the optical properties of the ZnO nanopowder were strongly influenced by the particle size and shape.
산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO)이 가장 근적외선 반사율이 높게 나타났다. 다음으로 Scale-like ZnO (비늘모양 ZnO)과, Submicrorods ZnO (서브마이크로로드 ZnO)가 서로 유사한 정도의 근적외선 반사율로 나타났으며, 다음으로 Nanorods ZnO (나노로드 ZnO)과, Microrods ZnO (마이크로로드 ZnO)가 근적외선 반사율이 유사하게 나타났다. Zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) showed the highest NIR reflectance. Next, Scale-like ZnO and Submicrorods ZnO (submicrorod ZnO) showed similar near-infrared reflectance, followed by Nanorods ZnO (nanorod ZnO) and Microrods ZnO (microrod ZnO). ) showed similar near-infrared reflectance.
위의 실험결과 ZnO 나노분말(Nanoparticle-decorated)이 가장 강한 근적외선 반사율을 나타내고 있음을 알 수 있으므로 ZnO 나노분말(Nanoparticle-decorated)이 최적화된 ZnO 안료의 근적외선 산란 효율을 크게 향상시킬 수 있다. As a result of the above experiment, it can be seen that ZnO nanoparticle-decorated exhibits the strongest near-infrared reflectance, so that ZnO nanoparticle-decorated can greatly improve the near-infrared scattering efficiency of optimized ZnO pigments.
본 발명의 실시예 1에 따른 안대에 항균성을 갖도록 하기 위하여 ZnO 나노분말은 다음과 같은 특성이 있다. 아연(Zinc: Zn)은 석회화, 호르몬 활성, DNA 합성과 같은 세포의 생물학적 기능에 중요한 역할을 하는 필수 미량 원소이다. 산화아연(ZnO)은 광범위하게 사용되는 무기물질로 미국 식품의약품안전청(FDA)에 의해 GRAS 물질(Generally recognized as safe: FDA가 인정한 일반적으로 안전한 물질로 인정되는 화학적 물질)로 분류되어 있다. The ZnO nanopowder has the following properties in order to have antibacterial properties on the eye patch according to Example 1 of the present invention. Zinc (Zn) is an essential trace element that plays an important role in cell biological functions such as calcification, hormone activity, and DNA synthesis. Zinc oxide (ZnO) is a widely used inorganic substance and is classified as a GRAS substance (generally recognized as safe: a chemical substance recognized as a generally safe substance recognized by the FDA) by the US Food and Drug Administration (FDA).
최근 ZnO 나노분말은 다양한 기능, 특히 항균 활성으로 인해 치과용 수복 재료, 창상 드레싱 재료, 조직공학 등 다양한 용도를 위한 연구에 적용되고 있다. Recently, ZnO nanopowder has been applied to research for various uses such as dental restorative materials, wound dressing materials, and tissue engineering due to its various functions, especially antibacterial activity.
ZnO 나노분말은 Reactive oxygen species(ROS), 특히 H2O2를 발생시킴으로써 Oxidative stress를 야기하고, 세균의 세포질과 세포막에 나노입자가 축적되는 기전을 통해 광범위한 그람 양성 세균과 그람 음성 세균에 항균 활성을 갖는 것으로 알려져 있다. 이전 연구들에 따르면 ZnO는 항균성 뿐 아니라 섬유세포, 조골세포의 활성에도 긍정적인 효과를 갖는 것으로 보고되고 있다.ZnO nanopowder causes oxidative stress by generating reactive oxygen species (ROS), especially H 2 O 2 , and has antibacterial activity against a wide range of gram-positive and gram-negative bacteria through a mechanism in which nanoparticles accumulate in the cytoplasm and membrane of bacteria. is known to have According to previous studies, ZnO has been reported to have a positive effect on the activity of fibroblasts and osteoblasts as well as antibacterial properties.
< 실시예 1> ZnO 나노분말의 제조<Example 1> Preparation of ZnO nanopowder
순수 ZnO 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO)은 자동 연소 방법을 사용하여 합성된다. 적절한 양의 질산아연(Zn(NO3)2*?*과 글리신을 100mL의 증류수에 혼합한다. 전체 시스템을 일정한 교반(550rpm으로 고정)하에 300°에서 핫플레이트(Hot plate)로 옮긴다. 이어서 1시간 30분 후, 용액은 겔로 전환된다. Pure ZnO nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) is synthesized using an autocombustion method. An appropriate amount of zinc nitrate (Zn(NO3)2*?* and glycine is mixed in 100 mL of distilled water. The whole system is transferred to a hot plate at 300° under constant agitation (fixed at 550 rpm). Then 1 hour After 30 minutes, the solution turns into a gel.
몇 분 후 연소가 시작되고, 연소 중에 CO2, N2와 같은 휘발성 가스가 많이 발생하고, ZnO의 회백색 분말이 얻어진다. 건조한 분말을 더 갈아서 미세한 분말을 얻는다. After a few minutes, combustion starts, during combustion, a lot of volatile gases such as CO 2 and N2 are generated, and an off-white powder of ZnO is obtained. The dry powder is further ground to obtain a fine powder.
본 발명 실시예 1에 따른 ZnO 근적외선 안대의 제작공정은 (1) 탄소섬유를 기판으로 하여 산화아연을 RF 마그네트론 증착(RF magnetron sputtering) 공정을 이용하여 증착한 후 (2) 수열합성법을 이용하여 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO)을 탄소섬유에 성장시킨다. (3) 기판인 탄소섬유에 존재하는 불필요한 유기물, 불순물의 제거를 위하여 아세톤, 메탄올, deionized water(DI water) 순으로 초음파 세척기를 이용하여 각각 5분씩 스탠다드 클리닝하고, N2 가스로 건조한다. (4) 그 다음 스프레이 코팅방법으로 실버나노와이어 전극을 증착한다. The manufacturing process of the ZnO near-infrared eye patch according to Example 1 of the present invention is (1) depositing zinc oxide using a carbon fiber substrate using an RF magnetron sputtering process, and then (2) oxidizing it using a hydrothermal synthesis method Zinc nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) is grown on carbon fiber. (3) In order to remove unnecessary organic substances and impurities present in the carbon fiber substrate, standard cleaning is performed using an ultrasonic cleaner in the order of acetone, methanol, and deionized water (DI water) for 5 minutes each, and dried with N2 gas. (4) Then, silver nanowire electrodes are deposited by the spray coating method.
구체적으로 RF magnetron sputtering은 산화아연 분말 구조체를 성장시키기 위해서는 산화아연 seed layer가 필요하다. 산화아연 seed layer를 탄소섬유에 구성하기 위하여 RF magnetron sputtering 공정을 이용한다. 증착 전 챔버 내의 진공도는 2torr를 유지하며, 상온 조건에서 Ar 가스 10 sccm을 주입한다. Specifically, RF magnetron sputtering requires a zinc oxide seed layer to grow a zinc oxide powder structure. The RF magnetron sputtering process is used to construct the zinc oxide seed layer on the carbon fiber. The degree of vacuum in the chamber before deposition is maintained at 2 torr, and 10 sccm of Ar gas is injected at room temperature.
RF plasma power는 150W, 증착 working pressure는 15mtorr으로 한다. Pre-sputtering 공정 시간은 10분이며, sputtering 공정은 챔버 내에 Ar의 분위기를 충분히 만들기 위하여 20분 동안 하며, 박막의 uniformity를 위하여 기판을 분당 50회 회전으로 한다. 증착이 끝난 뒤, 산화아연의 seed layer을 SEM(Scanning Electron Microscopy: 주사식 전자현미경- 진공에 놓인 시료의 표면을 1~ 100nm 전자선으로 관측한 현미경)으로 분석하였을 때 약100 nm의 두께를 갖는다. The RF plasma power is 150W and the deposition working pressure is 15mtorr. The pre-sputtering process time is 10 minutes, and the sputtering process is performed for 20 minutes to sufficiently create an Ar atmosphere in the chamber, and the substrate is rotated 50 times per minute for uniformity of the thin film. After the deposition, the seed layer of zinc oxide has a thickness of about 100 nm when analyzed by SEM (Scanning Electron Microscopy: a microscope that observes the surface of a sample placed in a vacuum with a 1 to 100 nm electron beam).
도 10은 본 발명의 근적외선 차단 안대의 제조공정을 나타낸다. 10 shows a manufacturing process of the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention.
본 발명의 근적외선 투과방지 안대의 제조공정은 산화아연 나노분말 준비단계; 탄소섬유를 기판으로 산화아연을 RF 마그네트론 증착공정을 이용하여 증착하는 단계; 수열합성법을 이용하여 산화아연 나노분말을 탄소섬유에 성장시키는 단계; 초음판 세척기로 탄소섬유에 존재하는 유기물, 불순물을 제거하기 위하여 아세톤, 메탄올, 증류수 순으로 각각 5분씩 스탠더드 클리닝하는 단계; 니트로질소 가스(N2 가스)로 건조하는 단계; 스프레이 코팅방법으로 실버나노와이어 전극을 증착하는 단계를 포함하여 구성된다. The manufacturing process of the near-infrared transmission-blocking eye patch of the present invention includes the steps of preparing zinc oxide nanopowder; Depositing zinc oxide on a carbon fiber substrate using an RF magnetron deposition process; Growing zinc oxide nanopowder on carbon fibers using hydrothermal synthesis; Standard cleaning in the order of acetone, methanol, and distilled water for 5 minutes each to remove organic matter and impurities present in the carbon fiber with an ultrasonic plate washer; drying with nitro nitrogen gas (N2 gas); It is configured to include the step of depositing a silver nanowire electrode by a spray coating method.
도 6은 SEM 사진으로서, 도 6(a)는 ZnO 시드층 증착 전 탄소섬유의 SEM 사진이고, 도 6(b)는 ZnO 시드층 증착 후 탄소섬유 SEM 사진이다. FIG. 6 is an SEM picture, FIG. 6(a) is an SEM picture of carbon fiber before depositing a ZnO seed layer, and FIG. 6(b) is a SEM picture of carbon fiber after depositing a ZnO seed layer.
다음 [표 1]은 산화아연 seed layer 증착에 사용된 RF sputtering 공정 조건을 정리하여 나타낸 것이다. The following [Table 1] summarizes the RF sputtering process conditions used for the deposition of the zinc oxide seed layer.
도 7은 ZnO 나노분말의 농도를 다르게 하여 제작한 PCL(polycaprolactone) 멤브레인의 대장균(plate(A))과 황색포도상구균(plate(B))에 대한 항균활성을 나타낸 것이다. 7 shows the antibacterial activity of polycaprolactone (PCL) membranes prepared by varying the concentration of ZnO nanopowder against Escherichia coli (plate (A)) and Staphylococcus aureus (plate (B)).
다양한 농도의 ZnO 나노입자를 갖는 PCL 용액을 아세톤에서 제조하였다. 즉, ZnO 나노 입자의 다양한 농도에서 15분 동안 초음파 처리하여 아세톤에 적절하게 분산시켰다. 두 플레이트 모두 (a) 2wt%, (b) 3wt%, (c) 4wt%, (d) 5wt% 및 (e) 6wt% ZnO 나노 분말 및 (f) PCL 멤브레인만을 나타낸 것이다. PCL solutions with various concentrations of ZnO nanoparticles were prepared in acetone. That is, the ZnO nanoparticles were properly dispersed in acetone by sonication for 15 min at various concentrations. Both plates show only (a) 2wt%, (b) 3wt%, (c) 4wt%, (d) 5wt% and (e) 6wt% ZnO nanopowders and (f) PCL membrane.
첨가된 zinc oxide는 직경 50nm 이하의 나노분말이다. The added zinc oxide is a nanopowder with a diameter of less than 50 nm.
용매로는 dichlorometane (99.9%), Extra Dry, Stabilized, Acros organics, USA)를 사용한다. ZnO 나노분말로 채워진 폴리카프로락톤 섬유 매트의 항균 활성은 그람 음성(Escherichia coli) 및 그람 양성(Staph-ylococcus aureus) 박테리아에 대한 활성(디스크 확산 방법 기반)을 관찰한 것이다. 이들 박테리아에 대한 순수한 PCL(polycaprolactone)막의 활성을 대조군으로 사용하였다. As a solvent, dichlorometane (99.9%), Extra Dry, Stabilized, Acros organics, USA) is used. The antibacterial activity of polycaprolactone fiber mats filled with ZnO nanopowder was observed against gram-negative (Escherichia coli) and gram-positive (Staph-ylococcus aureus) bacteria (based on the disk diffusion method). The activity of a pure polycaprolactone (PCL) membrane against these bacteria was used as a control.
본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 막이 대장균 및 황색포도상구균 모두에 대해 우수한 항균 활성을 가진다는 것이 입증된 것이다. It was demonstrated that the membrane prepared according to Example 1 of the present invention had excellent antibacterial activity against both Escherichia coli and Staphylococcus aureus.
얻어진 결과에 의하면, 순수한 PCL 막 및 ZnO 나노분말 함량이 5 중량% 미만에서는 박테리아에 대해 활성을 나타내지 않는다. 5% ZnO 나노분말을 포함하는 PCL 멤브레인은 대장균 및 황색포도상구균에 대해 각각 8.76*?*및 9.98*?*의 억제영역 직경으로 통계적으로 유의한 항균 활성을 나타냈다. According to the results obtained, pure PCL membrane and ZnO nanopowder content of less than 5% by weight show no activity against bacteria. The PCL membrane containing 5% ZnO nanopowder showed statistically significant antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus with inhibition zone diameters of 8.76*?* and 9.98*?*, respectively.
6% ZnO 나노분말을 함유한 PCL 멤브레인은 대장균 및 황색포도상구균에 대해 각각 9.81*?*및 10.22*?*의 억제영역 직경을 나타내었다. PCL membranes containing 6% ZnO nanopowders exhibited inhibition zone diameters of 9.81*?* and 10.22*?* for E. coli and Staphylococcus aureus, respectively.
항균 활성은 5와 6 중량%의 ZnO nano 분말에서만 분명하게 나타난다. Antibacterial activity was evident only at 5 and 6% by weight of ZnO nano powders.
이는 낮은 농도에서는 나노입자가 고분자 매트릭스 내부에 갇히게 되어 박테리아 세포와 직접 접촉하는 나노입자의 수가 매우 적기 때문이다. ZnO 나노 입자의 항균 활성은 나노 입자가 박테리아 세포벽과 직접 접촉하는 경우에만 발생한다. This is because at low concentrations, the nanoparticles are trapped inside the polymer matrix, and very few nanoparticles come into direct contact with the bacterial cells. The antibacterial activity of ZnO nanoparticles occurs only when the nanoparticles are in direct contact with the bacterial cell wall.
본 발명의 실시예 1에서 적용한 안대에 있어서, 상기 안대 성분은 상기 안대의 소재 전체 100중량%를 기준으로 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO) 5 중량% 또는 6 중량%을 눈과 접하는 안대의 내측면의 표면에 증착하고, 상기 안대의 외측면의 색깔은 그린색 또는 카키색인 것을 특징으로 한다. In the eye patch applied in Example 1 of the present invention, the eye patch component contains 5% by weight or 6% by weight of zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) based on 100% by weight of the total material of the eye patch. It is deposited on the surface of the inner side, and the color of the outer side of the eye patch is characterized in that green or khaki.
다음 [표 2]는 디스크 확산 방법의 억제 영역 직경을 나타낸다. The following [Table 2] shows the inhibition zone diameter of the disk diffusion method.
<실시예 2> <Example 2>
본 발명의 다른 실시예로서, 실시예2는 α-Al2O3:Eu3+ powder를 안대의 그린색 또는 카키색 섬유 위에 증착하는 방법이다. Eu3+가 도핑된 α-Al2O3 powder의 제조방법은 다음과 같다.As another embodiment of the present invention, Example 2 is a method of depositing α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder on green or khaki fibers of an eye patch. The manufacturing method of α-Al 2 O 3 powder doped with Eu 3+ is as follows.
고순도 질산알루미늄 나노수화물[Al(NO3)3?9H2O], 유로피움(III) 질산염 육수화물[Eu(NO3)3?6H2O] 및 요소(H2NCONH2)가 용액 연소 방식을 사용하여 α-Al2O3:Eu3+ nanophosphor (1 mol.%)의 합성을 위한 출발 물질로 사용된다. 사용한 약은 2:5의 몰비로 아래 식(1)에 의한 화학 반응에 따라 포함된다. High-purity aluminum nitrate nanohydrate [Al(NO 3 ) 3 ?9H 2 O], europium (III) nitrate hexahydrate [Eu(NO 3 ) 3 ?6H 2 O], and urea (H 2 NCONH 2 ) are combined in a solution combustion method. is used as a starting material for the synthesis of α-Al 2 O 3 :Eu 3 + nanophosphor (1 mol.%). The drug used is included according to the chemical reaction by the following formula (1) in a molar ratio of 2:5.
식(1): (2-x)Al(NO3)3*?*2O+xEu(NO3)3*?*2O+5CO(NH2)2 Equation (1): (2-x)Al(NO 3 ) 3 *** 2 O+xEu(NO 3 ) 3 *** 2 O+5CO(NH 2 ) 2
→ Al2-xEuxO3+biproducts → Al 2 -xEuxO 3 +biproducts
완전 연소의 경우 최대 열이 이 비율에서 생성되기 때문에 산화제 대 연료 비율이 단일로 유지된다. 이러한 질산염과 요소는 먼저 마노 모르타르에서 최소량의 탈이온수와 혼합하여 투명한 점성 겔을 얻는다. In the case of complete combustion, the oxidant to fuel ratio remains unity because the maximum heat is produced at this ratio. These nitrates and urea are first mixed with a minimum amount of deionized water in an agate mortar to obtain a clear viscous gel.
겔을 옮겨 550°로 유지되는 예열된 머플로(muflowe furnace)에 넣는다. Transfer the gel into a preheated muffle furnace maintained at 550°.
젤은 많은 양의 가스가 발생하면서 빠르게 탈수되고 백색 불꽃으로 연소되어 부피가 큰 흰색 생성물을 생성한다. 전체 연소 과정은 3분 이내에 완료된다. 그 후 머플로에서 꺼내 생성된 생성물을 미세한 분말로 분쇄함으로서 합성 나노형광체를 제조한다. The gel quickly dehydrates with the evolution of large amounts of gas and burns with a white flame, producing a bulky white product. The entire combustion process is completed within 3 minutes. Thereafter, the resultant product is taken out of the muffle furnace and pulverized into fine powder to prepare a synthetic nanophosphor.
합성된 나노형광체의 형태와 크기는 전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscopy, 투과 전자현미경)을 사용하여 전자현미경으로 분석하였다. 분광계 스펙트럼을 사용하여 190-1400 nm 영역에서 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. The shape and size of the synthesized nanophosphors were analyzed by electron microscopy using a Transmission Electron Microscopy (TEM). It was measured using a spectrophotometer in the 190-1400 nm region using a spectrometer spectrum.
도 8 (a) TEM 사진, (b) Eu3+ 도핑된 Al2O3 나노형광체의 입도 분포를 나타낸다. 나노형광체의 형태와 결정성은 TEM 측정으로 분석하였다. FIG. 8 (a) TEM image, (b) shows the particle size distribution of Eu 3+ doped Al 2 O 3 nanophosphors. The morphology and crystallinity of the nanophosphors were analyzed by TEM measurement.
도 8(a)는 α-Al2O3:Eu3+ 나노형광체의 구형과 같은 형태를 갖는 TEM 이미지를 보여준다. 나노분말의 크기 분포는 도 8(b)와 같다. 입자 분포의 변화는 통계적 분석에 의해 결정된 바와 같이 18 nm의 평균 입자 크기를 갖는 7 내지 33 nm에서 관찰된다.8(a) shows a TEM image of the α-Al 2 O 3 :Eu 3+ nanophosphor having a spherical shape. The size distribution of the nanopowder is shown in FIG. 8(b). A change in particle distribution is observed from 7 to 33 nm with an average particle size of 18 nm as determined by statistical analysis.
도 9는 합성된 Al2O3:Eu3+(1 mol.%) 나노형광체의 확산 반사율(DR) 및 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 그래프에 나타난 바와 같이 Eu3+가 도핑된 α-Al2O3 powder의 근적외선(780~1400 nm) 차폐 특성은 거의 100% 가깝게 차폐하는 특성이 있음을 알 수 있다.9 shows the diffuse reflectance (DR) and absorption spectrum of the synthesized Al 2 O 3 :Eu 3+ (1 mol.%) nanophosphor. As shown in the graph, it can be seen that the near-infrared ray (780 to 1400 nm) shielding property of the α-Al 2 O 3 powder doped with Eu 3+ is almost 100% shielding.
<실시예 3> <Example 3>
본 발명의 실시예 3은 상기 실시예 1에서 제조된 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO)을 그린색 또는 카키색 섬유 내측면 위에 증착하고, 그 위에 실시예2에서 제조된 α-Al2O3:Eu3+ powder를 증착하는 방법으로 안대를 제조한다.In Example 3 of the present invention, the zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) prepared in Example 1 is deposited on the inner surface of green or khaki fiber, and the α-Al 2 O 3 prepared in Example 2 is deposited thereon. :Eu 3 + powder is deposited to produce an eye patch.
도 4에 나타낸 바와 같이 그린색 또는 카키색은 근적외선을 차폐하는 특성이 가장 크고, 또한 도 9에 나타낸 바와 같이 Eu3+가 도핑된 α-Al2O3 powder는 근적외선을 차폐하는 특성을 가지고 있기 때문이다.As shown in FIG. 4, green or khaki has the highest near-infrared shielding characteristics, and as shown in FIG. 9, α-Al 2 O 3 powder doped with Eu 3+ has a near-infrared shielding characteristic. am.
상기 각 실시예에 첨가제로서 원적외선 방사 물질인 소량의 미역 나노탄화분말 또는토르말린 분말을 첨가할 수 있다. 또한 첨가제는 나노분말 산화아연(Nanoparticle-decorated ZnO) 또는 α-Al2O3:Eu3+ powder와 함께 첨가제로서 첨가하여 증착한다.A small amount of seaweed nano-carbonized powder or tourmaline powder, which is a far-infrared ray emitting material, may be added as an additive to each of the above examples. In addition, additives are deposited by adding as additives together with nanoparticle-decorated ZnO or α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder.
본 발명의 실시예 3에서 사용되는 안대 외측면의 색은 그린색 또는 카키색이다. The color of the outer surface of the eye patch used in Example 3 of the present invention is green or khaki.
또한 본 발명에서 원적외선 방사물질로서 미역 나노탄화분말, 토르말린 분말을 첨가할 수 있다. 또한, 상세하게는 본 발명의 실시예 3은 ZnO의 여러 형태 즉, 나노분말 산화아연(Nanoparticle-decorated ZnO), 비늘모양 ZnO(Scale-like ZnO), 서브마이크로로드 ZnO(Submicrorods Zn), 나노로드 ZnO(Nanorods ZnO), 마이크로로드 ZnO(icrorods ZnO)이 있다. 본 발명의 실시예3은 반사율이 가장 높게 나타나는 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO)을 이용하여 안대를 제조한다. In addition, in the present invention, seaweed nano-carbonized powder and tourmaline powder may be added as far-infrared ray emitters. In addition, in detail, Example 3 of the present invention has various forms of ZnO, that is, nanoparticle-decorated ZnO, scale-like ZnO, submicrorods Zn (ZnO), and nanorods. There are ZnO (Nanorods ZnO) and microrods ZnO (microrods ZnO). In Example 3 of the present invention, an eyepatch is manufactured using zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) having the highest reflectance.
dl상, 본 발명은 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통하여 설명하고, 청구범위에 기재하였다. 청구범위에 기재된 사항은 기술사항의 범주 내에서 변경된 것은 균등물로 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. On dl, the present invention is described through Examples 1 to 3 of the present invention and described in the claims. Matters described in the claims should be construed as belonging to the scope of the present invention as equivalents that have been changed within the scope of technical matters.
본 발명의 근적외선 차단 안대의 성분은 패드 소재 전체 100중량%를 기준으로 산화아연 나노분말(Nanoparticle-decorated ZnO) 5 중량% 또는 6 중량%을 눈과 접하는 패드의 내측면에 증착하여 근적외선을 차단하고 항균성을 갖는 천연 원적외선을 방사하는 안대로서 그 효과가 우월하여 산업상 유용한 발명이다.The components of the near-infrared ray blocking eye patch of the present invention block near-infrared rays by depositing 5% or 6% by weight of zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) on the inner surface of the pad in contact with the eye, based on 100% by weight of the total pad material, As an eye patch that emits natural far-infrared rays with antibacterial properties, it is an industrially useful invention because its effect is superior.
Claims (6)
상기 패드 성분은 상기 패드의 소재 전체 100중량%를 기준으로 산화아연 나노분말 (Nanoparticle-decorated ZnO) 5 중량% 또는 6 중량%를 상기 패드의 내측면에 증착하여 증착막이 형성된 것을 특징으로 하는 근적외선 차단 안대.
In the eye patch, which includes a pad, a wearing band, and an inner surface of the pad and an outer surface of the pad in contact with the eyes of the face, and is worn and used on the human eye,
The pad component is near-infrared blocking, characterized in that a deposition film is formed by depositing 5% by weight or 6% by weight of zinc oxide nanopowder (Nanoparticle-decorated ZnO) on the inner surface of the pad based on 100% by weight of the total material of the pad. eye patch.
The near-infrared ray blocking eye patch according to claim 1, wherein a deposition film of α-Al 2 O 3 :Eu 3 + powder is further formed on the deposition film.
.The near-infrared ray blocking eye patch according to claim 1, wherein the color of the outer surface of the pad is green or khaki.
.
The near-infrared ray blocking eye patch according to claim 1, further comprising seaweed nano-carbonized powder as an additive.
탄소섬유를 기판으로 산화아연을 RF 마그네트론 증착공정을 이용하여 증착하는 단계; 수열합성법을 이용하여 산화아연 나노분말을 탄소섬유에 성장시키는 단계; 초음판 세척기로 탄소섬유에 존재하는 유기물, 불순물을 제거하기 위하여 아세톤, 메탄올, 증류수 순으로 각각 5분씩 스탠더드 클리닝하는 단계; 니트로질소 가스(N2 가스)로 건조하는 단계; 스프레이 코팅방법으로 실버나노와이어 전극을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 차단 안대 제조방법.
In the near-infrared ray blocking eye patch manufacturing method,
Depositing zinc oxide on a carbon fiber substrate using an RF magnetron deposition process; Growing zinc oxide nanopowder on carbon fibers using hydrothermal synthesis; Standard cleaning in the order of acetone, methanol, and distilled water for 5 minutes each to remove organic matter and impurities present in the carbon fiber with an ultrasonic plate washer; drying with nitro nitrogen gas (N2 gas); A method for manufacturing a near-infrared ray blocking eye patch, comprising the step of depositing a silver nanowire electrode by a spray coating method.
A near-infrared ray blocking eye patch manufactured by the method of manufacturing a near-infrared ray blocking eye patch of claim 5.
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