KR20240054909A

KR20240054909A - 전기변색 유닛을 포함하는 미세 전류 이온 패치

Info

Publication number: KR20240054909A
Application number: KR1020230139951A
Authority: KR
Inventors: 강승균; 강세훈; 최성근
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2022-10-18
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2024-04-26

Abstract

본 발명의 실시예들은 사용자들이 사용상태에 대한 시각적 확인이 가능한 전기변색 유닛이 포함된 미세전류 이온 패치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치는, 이온토포레스트 이온 패치와 상기 이온 패치의 양 전극과 전기적으로 연결된 전기변색 유닛을 포함하고, 상기 전기변색 유닛은 베이스 박막; 상기 베이스 박막 상에 형성되는 전기변색 물질층; 및 상기 전기변색 물질층 상에 형성되는 하이드로겔 전해질층;을 포함할 수 있다.

Description

전기변색 유닛을 포함하는 미세 전류 이온 패치{MICRO-CURRENT ION PATCH HAVING ELECTROCHROMIC UNIT}

본 발명은 미세 전류가 흐르는 이온 패치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 전기변색 기능이 탑재된 미세 전류 이온 패치에 관한 것이다.

최근 사람들이 미용시술에 점점 더 많은 관심을 갖는 가운데, 좀더 효과적이고, 확실한 방법으로 이온토포레시스(Iontophoresis) 방식을 이용한 미세 전류 이온 패치가 관심을 받고 있다.

기존의 방법들은 약물을 인체 내부에 전달하기 위해서 주사 혹은 경구투여를 이용하였다. 그러나 주사의 경우에는 통증이 있으며, 일반인이 사용하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 경구투여의 경우는 효과가 간접적이고 느리며, 정확한 제어가 어렵다는 단점이 있다.

반면, 이온토포레시스 방식은 피부에 전위차를 주어 피부의 전기적 환경을 변화시킴으로써 이온성 약물의 피부투과를 증가시키는 방법이다. 따라서 이온토포레시스 방법의 경우 간편하고 고통 없이 약물을 체내로 전달할 수 있다는 장점이 있다. 대부분의 기존의 이온토포레시스 방식을 이용한 패치들은 회로가 연결되면 자발적으로 반응이 일어나는 갈바닉 셀의 원리를 이용하고 있었다.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고 기존의 이온토포레시스는 시술 중에 전류가 잘 흘러서 약물이 전달되고 있는지를 판단하기 어렵다는 점과 어느 정도의 시간 동안 사용하였는지를 사용자가 쉽게 확인하기 어렵다는 점이 문제로 남아 있었다. 때문에 사용자에게 제품의 신뢰성을 가지기 어렵도록 하여 상용화에 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 별도의 측정 장비 없이도 전류 및 약물이 효과적으로 전달되는지 여부를 확인할 수 있는 미세 전류 이온 패치를 제안하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사용자가 육안으로도 약물의 전달 여부를 확인할 수 있도록 할 뿐 아니라, 사용자가 패치의 적절한 사용 시간을 시각적으로 확인할 수 있도록 하여 이온 패치의 과다 사용에 의한 부작용을 방지하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 일회용으로 사용하면서도 환경친화적으로 폐기할 수 있는 미세 전류 이온 패치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예들은 사용자들이 사용상태에 대한 시각적 확인이 가능한 전기변색 유닛이 포함된 미세전류 이온 패치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명자들은 피부 미용, 미백 등 피부 개선에 도움을 주는 약물을 전기화학적으로 피하 전달하는 이온 패치에 전기변색 원리를 적용하였다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치는, 이온토포레스트 이온 패치와 상기 이온 패치의 양 전극과 전기적으로 연결된 전기변색 유닛을 포함하고, 상기 전기변색 유닛은 베이스 박막; 상기 베이스 박막 상에 형성되는 전기변색 물질층; 및 상기 전기변색 물질층 상에 형성되는 하이드로겔 전해질층;을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 유닛은 상기 이온 패치의 일 전극에서 전자를 공급받아 상기 이온 패치의 타 전극으로 전자를 제공하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 유닛의 전기변색 물질층은 상기 공급받은 전자에 의해 환원반응이 일어나며 전기변색이 발생하는 것일 수 있다.

일 싱리셰에 따르면, 상기 전기변색 유닛은 상기 이온토포레스트 이온패치의 약물 전달량에 상응하여 색이 변한 면적이 증가하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 물질층은 이격된 금속부를 포함하고, 상기 금속부 사이를 메우며 형성되는 상기 금속부 금속의 산화물을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 금속부는 텅스텐(W)을 포함하고, 상기 전기변색 물질층은 삼산화텅스텐(WO₃)을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전해질층은, 페로시아나이드/페리시아나이드(Fe(CN)₆ ^4-/Fe(CN)₆ ^3-) 간의 산화환원 반응이 발생하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 이온 패치는 판형 프레임; 상기 프레임 상에 적층되고 서로 이격 배치된 전극을 포함하는 전극층; 상기 각각의 전극 상에 적층된 겔층;을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전극층은, Mg를 포함하는 양극 및 MoO3를 포함하는 음극을 포함하고, 상기 겔층은, 상기 겔은 알지네이트(alginate), 젤라틴(gelatin), 한천(Agar), 말토오즈(maltose), 및 글리세롤(glycerol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 프레임은 PLGA(polylactic co glycolic acid) 또는 PGLA(N,N'-diacetylbacillosaminyl-diphospho-undecaprenol alpha-1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase)인 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 이온토포레스트 이온 패치와 상기 전기변색 유닛은 모두 생분해성 소재로 구성된 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 유닛과 상기 이온토포레스트 이온 패치와의 사이에 직렬 배치된 저항을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 유닛은 복수 개 존재하며 서로 직렬로 배치된 행을 이루는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 행은 복수 개 존재하며, 상기 이온토포레스트 이온 패치와 서로 열을 이루며 병렬 구조로 연결되는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치의 제조방법은, 전기변색 물질층을 포함하는 전기변색 유닛을 준비하는 단계; 양극과 음극을 포함하는 이온 패치를 준비하는 단계; 상기 이온 패치와 상기 전기변색 유닛을 전기적으로 연결하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기적으로 연결하는 단계는, 상기 이온 패치의 양극에 상기 전기변색 물질층의 일 단을 연결하고, 상기 이온패치의 음극에 상기 전기변색 물질층의 타 단을 연결하여 이온 패치에서 나온 전자가 전기변색 유닛을 거쳐 다시 이온패치로 들어가게 하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 유닛을 준비하는 단계는, 베이스 박막 상에 전기변색 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 전기변색 물질층 상에 형성되는 하이드로겔 전해질층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 이온 패치를 준비하는 단계는, 판형 프레임 상에 전극을 적층하는 전극층 형성 단계; 및 상기 전극 상에 겔을 적층하는 겔층 형성 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서 제안하는 생분해성 미세전류 이온 패치는, 약물의 전달량에 따른 순차적인 변색 기능을 도입하여 환자에게 전달량 정보를 시각적으로 알려줄 수 있다. 이로 인해 사용자는 별도의 측정 장비 없이도 육안으로 약물이 얼마나 전달이 완료되고 얼마나 더 전달이 되어야 하는지 여부를 확인할 수 있다.

뿐만 아니라 반응 시간에 따라 전기변색 반응이 이루어지는 유닛의 수를 조절하여 사용자가 화장품의 적정 사용시간을 쉽게 지켜 효과적인 사용 및 과다 사용에 따른 부작용을 사전에 방지할 수 있는 효과도 있다.

또한, 기존 이온 패치형 시스템의 두 전극사이에서 흐르는 전류를 활용하여 전기변색 반응을 일으키기 때문에 배터리 등의 추가적인 전력이 필요 없다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 전류 이온패치에 적용되는 전기변색 유닛을 배터리에 연결하여 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 전기변색 유닛의 시간에 따른 반응 전류 그래프 및 변색 전개 속도를 나타낸 실험 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 유닛을 이온토포레스트 이온패치와 연결하면서 직렬로 전기 저항을 사이에 넣은 회로도이다.
도 4는 도 3의 전기변색 유닛을 포함하는 미세 전류 이온패치의 전압-시간 그래프이다.
도 5는 도 3의 전기변색 유닛을 포함하는 미세 전류 이온패치의 시간에 따른 변색량을 나타낸 실험 이이미지다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온토포레스트 이온패치의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 유닛을 이온토포레스트 이온패치와 전기적으로 연결하였을 때 발생하는 반응을 나타내는 모식도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 유닛을 이온토포레스트 이온패치와 전기적으로 연결하였을 때 약물 전달량에 상응하여 변색이 일어나는 정도가 조절되는 메커니즘을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 유닛을 복수 개 포함하는 행을 형성하고 각각의 행을 상기 이온토포레스트 이온패치와 병렬 연결하면서 그 사이에 저항을 포함시킨 구조를 평면도로 나타내는 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기변색 유닛을 복수 개 포함하는 행을 형성하고 각각의 행을 상기 이온토포레스트 이온패치와 병렬 연결하면서 그 사이에 저항을 포함시킨 구조를 적층 구조를 포함하여 입체적으로 나타내는 모식도이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명에서 제시되는 소재들은 실험실에서 테스트를 위하여 실험한 일 예에 불과하며 본 발명자들이 제안하는 기술적 사상은 특정 소재에 국한하지 아니하고 이온 패치에 전기변색 시스템을 도입한 원리 자체로 귀결된다.

이하에서는 상술한 도 1 내지 도 10을 참조하며 본 발명의 실시예들의 구조와 원리에 대하여 상세히 설명한다.

일 실시예에 따르는 전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온패치는 이온토포레스트 이온 패치에 포함된 갈바닉 배터리가 작동하게 되면서 양극과 음극의 금속 전극 간에 전위차가 발생할 때 양극은 산화되어 전자를 내놓고 음극은 전자를 받아 환원이 되는 구조를 이용한다. 이러한 이온토포레스트 이온 패치의 양 극과 전기변색 유닛을 연결하면 상기 이온토포레스트 이온패치가 전기변색 유닛의 배터리가 되는 것과 같이 연결될 수 있다.

상기 이온토포레시스 이온패치는 이러한 전위차에 의해 발생하는 전기장을 이용하여 체내로 약물을 전달한다. 본 발명자들은 상기 이온패치의 배터리 반응에서 발생하는 전위차와 전자의 흐름을 전기변색 시스템에 도입하여 본 발명을 완성하였다.

이와 같은 방식을 이용하면 배터리의 방전시간이 지속될수록 형성된 전기장에 의해 약물이 전달됨과 동시에 전기변색 반응이 일어나게 되어, 약물이 전달 되는 정도를 별도의 장치 없이도 전기변색 시스템으로 시각화할 수 있게 되는 효과가 있다.

이 때 전기변색이란 전기화학적 반응에 의한 산화, 환원 상태에 따라 다른 색을 띄는 현상으로, 본 발명의 일 실시예에서는 전기변색 물질층의 소재로 삼산화 텅스텐을 이용하였다. 상기 전기변색 물질층에 (-)전극을 걸어주게 되면, 전자를 받음과 동시에 전해질 내 양이온이 형성된 전기장을 따라 삼산화 텅스텐 내부에 삽입되면서 환원 반응이 일어나게 된다.

상기 실시예에서 전기변색 물질층을 하부에 별도의 전극을 도입하지 않고 준비된 박막 상에 형성할 수도 있다. 이러한 전극 없는 구조를 도입하게 되면 전기변색 반응이 일어나는 시간을 늦출 수 있다.

기존의 전기변색 시스템에서는 통상적으로 반응이 다 일어나는데 걸리는 시간이 수 초에 불과하다. 반면 이온토포레시스 이온패치의 작동시간은 대략적으로 10 분에서 수 일까지 훨씬 길어지게 되는데, 본 발명에서는 이온토포레시스 이온패치와 연결되는 전기변색 시스템의 전기변색 속도를 상술한 방법을 이용하여 의도적으로 조절할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기변색 유닛은 상기 이온토포레스트 이온패치의 약물 전달량에 상응하여 색이 변한 면적이 증가하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 전극 없이 전기변색 물질층이 전기변색 반응을 일으키면서 어느 정도는 전도성을 가지게 되는 점을 이용하여, 시간에 따라 전기변색 반응이 점점 옆으로 확산되도록 설계할 수 있다.

이를 통하여 단순히 전체적으로 색이 변하는 것이 아닌 색이 점점 확산이 되는 형태로 변색을 구현할 수 있다. 배터리의 반응이 더 활발할 수록 전기변색 반응도 더 빠르게 일어나므로, 본 발명의 실시예를 이용하면 단순히 특정 state를 가시화하는 것이 아닌 state가 변하는 정도 또한 가시화가 가능해지는 장점이 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 금속부는 텅스텐을 포함하고, 상기 전기변색 물질층은 삼산화텅스텐(WO3)을 포함하는 것일 수 있다.

상기 금속부는 금속 나노와이어의 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 일 예에서 상기 금속 나노와이어는 반경 0.1 ㎛ 내지 수㎛ 인 것일 수 있다.

일 실시예에서 이온토포레스트 이온패치에 사용되는 양극과 음극 물질을 적절한 생분해성 소재로 선택하면, 표준환원전위차가 약 1.2 V가 되도록 설계될 수 있다. 이 경우에는, 이 전압 이내에서 전기변색 반응을 이끌어내기 위해 (+) 전극에 사이안화 철 이온을 사용할 수 있다. 사이안화 철 이온은 redox mediator로 활용되는 물질로, 낮은 전압에서도 쉽게 산화, 환원 반응이 일어나는 장점이 있다. 또한, 산화 반응 과정에서 기체 등의 부산물을 만들지 않고 이온의 형태로만 반응하여 시스템의 안전성 확보가 가능한 장점도 있다.

상기 페로시아나이드는 하이드로겔 전해질층에 0.01M 내지 0.5M 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.05M 내지 0.3M 포함될 수 있다.

상기 전해질층은, 그 외 추가적인 염을 더 포함할 수 있으며, 일 예로서 염화나트륨 1M을 더 포함할 수 있다.

다른 일 실시예에서, 상기 이온 패치는 판형 프레임 없이, 분리되어 존재하는 양극과 음극의 전극층;과 상기 각각의 전극 상에 적층된 겔층;을 포함하는 구조로 설계될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전극층은, Mg를 포함하는 양극 및 MoO3를 포함하는 음극을 포함할 수 있다.

이 때 상기 양극에서 나오는 전자는 전기변색 시스템의 전기변색 물질층과 연결되어 전기변색 물질(예를 들어 WO₃)의 전기변색 반응을 일으키고, 동시에 카운터 전극에서는 페로시아나이드 이온이 내놓은 전자가 음극으로 향하여 환원이 발생할 수 있다.

상기 겔의 농도는 2 내지 10 중량%인 것일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 8 중량%, 2 내지 6 중량%, 2 내지 4 중량%, 4 내지 10 중량%, 또는 4 내지 8 중량%인 것일 수 있고, 예를 들어, 4 내지 6 중량%인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 음극은 일 실시예에서 상기 프레임과의 접촉면에 몰리브덴(Mo) 또는 티타늄(Ti)인 코팅재를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.

상기 코팅재는 5 내지 30 μm의 두께인 것일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 25 μm, 5 내지 20 μm, 5 내지 15 μm, 10 내지 30 μm, 10 내지 25 μm, 또는 10 내지 20 μm의 두께인 것일 수 있고, 예를 들어, 10 내지 15 μm의 두께인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 음극 및 양극은 각각 독립적으로 50 내지 400 μm의 두께인 것일 수 있다.

바람직하게는, 상기 음극은 50 내지 350 μm, 50 내지 300 μm, 100 내지 400 μm, 100 내지 350 μm, 100 내지 300 μm, 150 내지 400 μm, 150 내지 350 μm, 150 내지 300 μm, 200 내지 400 μm, 또는 200 내지 350 μm의 두께인 것일 수 있고, 예를 들어, 200 내지 300 μm의 두께인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 바람직하게는, 상기 양극은 50 내지 350 μm, 50 내지 300 μm, 50 내지 200 μm, 50 내지 150 μm, 100 내지 400 μm, 100 내지 350 μm, 100 내지 300 μm, 100 내지 250 μm, 또는 100 내지 200 μm의 두께인 것일 수 있고, 예를 들어, 100 내지 150 μm의 두께인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 겔층은, 알지네이트(alginate), 젤라틴(gelatin), 한천(Agar), 말토오즈(maltose), 및 글리세롤(glycerol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 각각의 전극 상에 적층된 겔은 각각 독립적으로 0.4 내지 2 mm의 두께인 것일 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 1.5 mm, 0.4 내지 1.2 mm, 0.4 내지 1 mm, 0.8 내지 2 mm, 0.8 내지 1.5 mm, 또는 0.8 내지 1.2 mm의 두께인 것일 수 있고, 예를 들어, 0.8 내지 1 mm의 두께인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 음극 상에 적층된 겔은 담지 약물을 포함하는 약물담지용 겔인 것일 수 있다. 이 때 상기 담지 약물은 카페인(caffeine), 나이아신아마이드(Niacinamide) 및 아데노신(Adenosine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 양극 상에 적층된 겔은 pH 조절제를 포함하는 완충용 겔인 것일 수 있다. 이 때 상기 pH 조절제는 시트르산(citric acid)인 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명자들은 일 실시예에서는 제품화 과정을 고려하여 일회용으로 사용하고 환경친화적으로 버릴 수 있는 생분해성 물질들로만 이온 패치와 전기변색 유닛을 구성하였다. 생분해성 미세전류 이온패치는 다양한 구조들이 알려져 있으며 이에 더불어, 본 발명자들은 전기변색층에 삼산화 텅스텐을 전해질층에 NaCl기반 Agar gel 성분을 도입하였다. 이러한 성분들은 모두 생분해성 물질로 잘 알려져있다. 또한 전기변색반응의 카운터 전극 반응에는 사이안화 철 이온을 사용하였는데, 이 또한 바이오센서의 redox-mediator역할을 하는 물질로 알려져 있는 소재이다.

본 발명자들은 전기변색 유닛을 다양한 배열로 어레이를 형성하도록 연결하면서 생분해성 미세 전류 이온 패치의 약물 전달량 및 사용량을 시각적으로 확인할 수 있는 기술을 개발하였다.

일 실시예에서는 이온패치에서 전극 간 흐르는 전류를 전기변색 유닛으로 가져와 활용하였으며, 각 행이 복수 개의 전기변색 유닛으로 이루어진 4개의 병렬 회로를 구성하고 각 회로에 전기변색 유닛과 저항을 연결한 뒤 저항의 크기를 달리하였다.

이를 통해 각 회로에 흐르는 전류량을 조절하면서 시간에 따라 4개의 전기변색 유닛이 순차적으로 색을 나타내어, 약물의 피하 전달 정도를 시각적으로 확인할 수 있는 구조를 고안하였다. 이러한 구조는 도 9와 도 10에 제시되어 있다.

도 9와 도 10은 전기변색 정도를 표현하는 하나의 예시에 불과하며 다양한 조합으로 약물 전달량과 사용 시간을 표현할 수 있도록 전기변색 유닛을 이용할 수 있다. 이를 통하여 사용자의 과다사용으로 인한 부작용을 막고 이온패치의 신뢰성이 향상되어 효과적인 약물전달 또는 화장품 사용이 가능해진다.

본 발명자들이 실시한 도 9 및 도 10과 같은 실험 예에서, 실제로 기존 및 전극 생분해성 이온 패치에 흐르는 전류는 약 200 μA이고, 4개의 병렬회로에 쇼트부터 100 k

까지 서로 다른 크기의 저항을 연결해 본 결과, 전류가 나뉘는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 4개의 회로에서 각각 전기변색 반응이 순차적으로 일어나는 것이 확인되었다.

본 발명자들이 각 회로 저항의 크기를 달리하여 흐르는 전류량을 조절하여 전기변색이 이루어지는 시간을 조절해본 결과, 전류가 가장 많이 흐르는 전기변색 유닛의 반응이 끝나면 그 쪽으로 더 이상 전류가 흐르지 않고, 반응이 덜 이루어진 유닛들로 전류가 흐르면서 반응이 계속해서 순차적으로 진행되는 것을 확인하였다. 도 9와 도 10의 실험예에서는 이온토포레스트 이온패치의 적정 사용시간을 4개의 전기변색 유닛중 2개가 켜지도록 저항을 커스터마이즈하여 제작하였다.

상기 베이스 박막은 일 예로서 PBAT를 이용할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

양 전극을 포함하는 이온토포레스트 이온 패치와 상기 양 전극과 전기적으로 연결된 전기변색 유닛을 포함하고,
상기 전기변색 유닛은,
베이스 박막;
상기 베이스 박막 상에 형성되는 전기변색 물질층; 및
상기 전기변색 물질층 상에 형성되는 하이드로겔 전해질층;을 포함하는,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전기변색 유닛은
상기 이온 패치의 일 전극에서 전자를 공급받아 상기 이온 패치의 타 전극으로 전자를 제공하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전기변색 물질층은 전자를 공급받아 환원반응이 일어나며 전기변색이 발생하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전기변색 유닛은 상기 이온토포레스트 이온패치의 약물 전달량에 상응하여 색이 변한 면적이 증가하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전기변색 물질층은
이격된 금속부를 포함하고, 상기 금속부 사이를 메우며 형성되는 상기 금속부 금속의 산화물을 포함하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제5항에 있어서,
상기 금속부는 텅스텐을 포함하고, 상기 전기변색 물질층은 삼산화텅스텐(WO₃)을 포함하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전해질층은, 페로시아나이드/페리시아나이드(Fe(CN)₆ ^4-/Fe(CN)₆ ^3-) 간의 산화환원 반응이 발생하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 이온 패치는
판형 프레임;
상기 프레임 상에 적층되고 서로 이격 배치된 전극을 포함하는 전극층;
상기 각각의 전극 상에 적층된 겔층;을 더 포함하는,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제8항에 있어서,
상기 전극층은,
Mg를 포함하는 양극 및 MoO₃를 포함하는 음극을 포함하고,
상기 겔층은, 상기 겔은 알지네이트(alginate), 젤라틴(gelatin), 한천(Agar), 말토오즈(maltose), 및 글리세롤(glycerol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제8항에 있어서,
상기 프레임은 PLGA(polylactic co glycolic acid) 또는 PGLA(N,N'-diacetylbacillosaminyl-diphospho-undecaprenol alpha-1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase)인 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 이온토포레스트 이온 패치와 상기 전기변색 유닛은 모두 생분해성 소재로만 구성된 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전기변색 유닛과 상기 이온토포레스트 이온 패치와의 사이에 직렬 배치된 저항을 더 포함하는,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제1항에 있어서,
상기 전기변색 유닛은,
복수 개 존재하며 서로 직렬로 배치된 행을 이루는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
제13항에 있어서,
상기 행은 복수 개 존재하며,
상기 이온토포레스트 이온 패치와 서로 열을 이루며 병렬 구조로 연결되는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치.
전기변색 물질층을 포함하는 전기변색 유닛을 준비하는 단계;
양극과 음극을 포함하는 이온 패치를 준비하는 단계;
상기 이온 패치와 상기 전기변색 유닛을 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하는,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 전기적으로 연결하는 단계는,
상기 이온 패치의 양극에 상기 전기변색 물질층의 일 단을 연결하고, 상기 이온패치의 음극에 상기 전기변색 물질층의 타 단을 연결하여 이온 패치에서 나온 전자가 전기변색 유닛을 거쳐 다시 이온패치로 들어가게 하는 것인,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 전기변색 유닛을 준비하는 단계는,
베이스 박막 상에 전기변색 물질층을 형성하는 단계; 및
상기 전기변색 물질층 상에 형성되는 하이드로겔 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 이온 패치를 준비하는 단계는,
판형 프레임 상에 전극을 적층하는 전극층 형성 단계; 및
상기 전극 상에 겔을 적층하는 겔층 형성 단계를 포함하는,
전기변색 유닛을 포함하는 미세전류 이온 패치의 제조방법.